Đồ án Thiết kế hệ thống xử lý nước thải thủy sản công suất 5000 m3/ngày

à quá trình khử nito, photpho do đó tiết kiệm diện tích và giá thành do không đầu tư xây dựng bể lắng 2, ngoài ra hệ thống còn được đánh giá là có độ tin cậy cao hơn các công nghệ truyền thống. Nước sau giai đoạn lắng tĩnh trong bể được rút ra ngoài bằng decanter tự động cũng được điều khiển bằng mạch PCL. Thiết kế hệ thống xử lí nước thải thủy sản Công suất: 5000 m3 /ngày SVTH:Hoàng Tú Loan 35 MSSV: 90601281 Nước được rút vào bể trung gian 2, tại đây các chỉ tiêu nồng độ nước thải để chắc rằng nước sau xử lý phải đạt yêu cần xử lý, ngược lại, nước được bơm tuần hoàn trở lại để xử lý, một phần khác được đưa qua hệ thống lọc cát và than hoạt tính. Nước sau lọc được qua bể tiếp xúc clorin để khử trùng, đây là công trình nhằm đảm bảo chất lượng nước thải luôn luôn thỏa các tiêu chuẩn xả thải của QCVN 11:2008 loại A nhằm bảo vệ môi trường . Thiết kế hệ thống xử lí nước thải thủy sản Công suất: 5000 m3 /ngày SVTH:Hoàng Tú Loan 36 MSSV: 90601281 CHƯƠNG 4 TÍNH TOÁN Các thông số đầu vào (Tham khảo số liệu công ty TNHH Chế Biến Hải Sản xuất khẩu J.S – ViNa) Bảng 4.1: Các thông số đầu vào Chỉ tiêu Khoảng giá trị Giá trị tiêu biểu Đơn vị pH 6,2 – 7,6 7 SS 3000 – 6000 4500 mg/l COD 1000 – 1500 1300 mg/l BOD5 750 – 1200 1000 mg/l Tổng N 59 - 80 75 mg/l Tổng P 15,8 – 25 20 mg/l Coliorm 1100 – 1500 1200 MNP/100 ml Bảng 4.2: QCVN 2008 Chỉ tiêu QCVN11:2008 Đơn vị pH 6-9 SS 50 mg/l BOD5 30 mg/l COD 50 mg/l NH3 10 mg/l Tổng Nitơ 30 mg/l Tổng dầu mỡ động thực vật 10 mg/l Clo dư 1 mg/l Coliorm 3000 MNP/100 ml Thiết kế hệ thống xử lí nước thải thủy sản Công suất: 5000 m3 /ngày SVTH:Hoàng Tú Loan 37 MSSV: 90601281 4.1.Song chắn rác: chọn song chắn rác làm sạch cơ giới 4.1.1. Nhiệm vụ của song chắn rác Song chắn rác có nhiệm vụ tách các loại rác, các tạp chất thô có kích thước lớn trong nước thải trước khi đưa nước thải vào công trình xử lý phía sau. Việc sử dụng song chắn rác trong công trình xử lý nước thải tránh được hiện tượng tắc nghẽn đường ống, mương dẫn và gây hỏng hóc bơm. 4.1.2. Tính toán mương dẫn. Bảng4.3: Các thông số tính toán cho song chắn rác Thông số Giá trị Làm sạch thủ công Làm sạch cơ giới Kích thước song chắn: - Rộng, mm - Dài, mm 5 – 15 25 – 38 5 – 15 25 – 38 Khe hở giữa các thanh, mm 25 – 50 15 – 75 Độ dốc theo phương đứng, độ 30 – 45 0 – 30 Tốc độ dòng chảy trong mương đặt song chắn, m/s 0,3 – 0,6 0,4 – 0,8 Tổn thất áp lực cho phép,mH2O 0,150 0,150 (Nguồn: Triết và cộng sự, 2004) - Dựa vào Bảng 4.3., Chọn tốc độ chảy trong mương v = 0,8 m/s - Giả sử độ sâu đáy ống cuối cùng của mạng lưới thoát nước bẩn là H = 0,7 m - Chọn kích thước mương là: rộng x sâu = Bm x H = 0,4m x 0,7m - Chiều cao lớp nước trong mương là: m Bv Qh h 1808,0 4,08,03600 33.208 3600 max = ×× = ×× = Trong đó: h : chiều cao lớp nước trong mương dẫn, m Thiết kế hệ thống xử lí nước thải thủy sản Công suất: 5000 m3 /ngày SVTH:Hoàng Tú Loan 38 MSSV: 90601281 maxhQ : Lưu lượng giờ cực đại, max hQ = 208.33m 3/h v : Vận tốc dòng chảy trong mương dẫn, v = 0,8m/s Bm : chiều rộng của mương dẫn, B = 0,4m - Chọn độ dốc của mương i = 0,008 4.1.3. Tính toán song chắn rác. - Chiều sâu lớp nước trong song chắn rác lấy bằng độ đầy mương dẫn: hn = h = 0,1808m - Số khe hở qua song chắn rác : 2105,1 1808,002,08,03600 33.208 3600 0 max =× ××× =× ××× = K hbv Qn n h Chọn n = 21 khe Trong đó: maxhQ : Lưu lượng giờ cực đại, max hQ =208.33 m 3/h v : vận tốc nước chảy qua song chắn, v = 0,8 m/s b : khoảng cch giữa cc khe hở, b = 20mm = 0,02m hn : Chiều sâu lớp nước qua song chắn, hn = 0,1808 m K0 : Hệ số tính tới mức cản trở của dòng chảy do hệ thống , K0 = 1,05 - Chiều rộng của song chắn rác được tính theo công thức: Bs = 2102,0)121(008,0)1( ×+−×=×+−× nbnS = 0,58m S : bề rộng của thanh song chắn, thường lấy s = 0,008m n : số khe hở, n = 21 b : khoảng cách giữa các khe hở, b = 20mm = 0,02m - Kiểm tra tốc độ chảy của dòng nước ở phần mở rộng của mương trước song chắn: Thiết kế hệ thống xử lí nước thải thủy sản Công suất: 5000 m3 /ngày SVTH:Hoàng Tú Loan 39 MSSV: 90601281 1808,058,03600 33.208 3600 max ×× = ×× = ns h kt hB Q V = 0,55m/s > 0,4m/s - Tổn thất áp lực qua song chắn: K g vhs ×× ×= 2 2 maxξ = 2 81,92 8,0 618,0 2 × × × = 0,041mH2O < 0,150mH2O ( thỏa) vmax : Vận tốc của nước thải trước song chắn ứng với lưu lượng max vmax = 0,8m/s K : Hệ số tính đến sự tăng tổn thất do vướng mắc rác ở song chắn K = 2 ÷3, chọn K = 2 ξ : Hệ số sức cản cục bộ của song chắn 0 3 4 3 4 60sin 02,0 008,0 42,2sin ×    ×=×    ×= αβξ b S = 0,618 β : Hệ số phụ thuộc tiết diện ngang của thanh song chắn v lấy theo Bảng 4.4, chọn hình dạng tiết diện song chắn rác kiểu (a) như ở Hình 4.1, khi đó giá trị β = 2,42 α : Góc nghiêng của song chắn so với hướng dịng chảy, α=60o Bảng 4.4: Hệ số β để tính sức cản cục bộ của song chắn Tiện diện thanh a b c d e Hệ số β 2,42 1,83 1,67 1,02 0,76 (Nguồn: Triết và cộng sự, 2004) Thiết kế hệ thống xử lí nước thải thủy sản Công suất: 5000 m3 /ngày SVTH:Hoàng Tú Loan 40 MSSV: 90601281 Hình 4.1: Tiết diện ngang các loại thanh của song chắn rác - Chiều dài phần mở rộng trước thanh chắn rác L1 : m tgtg BBL ms 25,0 202 4,058,0 2 01 = × −= × −= ϕ Trong đó: Bs : Chiều rộng của song chắn rác, Bs = 0,58m Bm : Chiều rộng của mương dẫn, Bm =0,4m ϕ : Góc nghiêng chỗ mở rộng, ϕ = 200 - Chiều dài phần mở rộng sau song chắn rác: m LL 125,0 2 25,0 2 1 2 === - Chiều dài xây dựng phần mương để lắp song chắn rác: L = L1 + L2 + Ls = 0,25 + 0,125 + 1,5 = 1,875m Trong đó: Ls: Chiều dài phần mương đặt song chắn rác, Ls = 1,5m - Chiều sâu xây dựng của phần mương đặt song chắn rác: H = hn + hs + 0,5 = 0,1808 + 0,023 + 0,5 = 0.7038 m hn : độ đầy ứng với chế độ lưu lượng cực đại, hn = 0,1808m (a) (b) (c) (d) (e) Thiết kế hệ thống xử lí nước thải thủy sản Công suất: 5000 m3 /ngày SVTH:Hoàng Tú Loan 41 MSSV: 90601281 hs : tổn thất áp lực ở song chắn rác, hs = 0,023m 0,5 : Khoảng cách giữa sàn đặt song chắn rác và mực nước cực đại Bảng 4.5:Thông số thiết kế song chắn rác và mương dẫn Tên thông số Đơn vị Gi trị Song chắn rác - Chiều rộng thanh, s - Chiều dài thanh, d - Bề rộng song chắn, Bs - Kích thước khe hở, b - Số khe hở, n - Độ nghiêng so với phương ngang, α - Tổn thất áp lực qua song chắn, hs mm mm m mm khe độ mmH2O 8 15 0,58 20 21 60 41 Mương dẫn - Bề rộng mương dẫn, Bm - Chiều sâu, Hm - Độ dốc, i - Độ đầy, h - Chiều dài phần mương đặt song chắn, Ls - Chiều dài phần mở rộng trước song chắn, L1 - Chiều dài phần mở rộng sau song chắn, L2 - Chiều sâu xây dựng phần mương đặt song chắn, H m m m m m m m 0,4 0,7 0,008 0,18 1,5 0,25 0,125 0,7038 4.1.4. Hiệu quả xử lý Hàm lượng chất lơ lửng v BOD khi qua song chắn rac giảm 4%, cịn lại: - SS = SSd×(100 - 4)% = 4500 )%4100( −× = 4320mg/L - BOD = BODd×(100 - 4)% = 1.000 )%4100( −× = 960 mg/l - COD = CODd x(100-4)% =1300x(100-4)%=1248 mg/l 4.2.Tính toán hầm bơm tiếp nhận Hầm tiếp nhận được xây dựng với mục đích chứa nước thải sau song chắn rác và thu gom nước thải để bơm lên các công trình xử lý sau đó. Thiết kế hệ thống xử lí nước thải thủy sản Công suất: 5000 m3 /ngày SVTH:Hoàng Tú Loan 42 MSSV: 90601281 Thể tích hầm bơm tiếp nhận V b = Qh max *t = 208.33m3/h *15phút *1/60= 52.0825 m 3 Trong đó t là thời gian lưu nước , t= 10-30 phút Chọn chiều sâu hữu ích h = 5 m , chiều cao an toàn lấy bằng chiều sâu đáy ống cuối cùng h t = 1.5m . Vậy chiều sâu tổng cộng : H = 5+1.5 = 6.5 m Giả sử chọn hầm bơm hình tròn , vậy đường kính hầm bơm tiếp nhận D = m h Vb 195.3) 5.6*14.3 0825.52*4 () *14.3 *4 ( 2/12/1 == Kích thước hầm bơm tiếp nhận : D*H = 5.76m*5.7m Chọn bơm nhúng chìm đặt tại hầm bơm có Q = Qh max = 208.33m3/h , cột áp H = 8- 10mm . N = )(09.7 8,0.1000 0579.10.8,9.1000 .1000 ... kW QHg == η ρ = 9.5Hp. Tính toán và chọn lựa thiết bị: Ta chọn bơm của hãng EBARA , các thông số như sau: Bảng 4.6:Tóm tắt thông số thiết kế hầm tiếp nhận Thông số Thông số Kí hiệu Đơn vị Giá trị Chiều cao hữu ích (phần chứa nước) Htc m 5 Đường kính D m 3.195 Chiều cao thực H m 6.5 Thể tích hữu ích V m3 40 Thể tích xây dựng Vxd m 3 52.0825 Thiết bị Hãng SX Số lượng Công suất Model Bơm chìm Ebara 3 4HP 150DML57.5 Thiết kế hệ thống xử lí nước thải thủy sản Công suất: 5000 m3 /ngày SVTH:Hoàng Tú Loan 43 MSSV: 90601281 4.3.Tính toán song chắn rác tinh Hiệu quả xử lí SS 15% , COD , BOD 10% Lưới chắn rác tinh có nhiệm vụ lọc các loại rác có kích thước nhỏ còn sót lại trong nước thải. Lưới chắn rác tinh được đặt trên bể vớt dầu. Đối với công trình này ta không thiết kế mà lựa chọn theo type do nhà sản xuất cung cấp. Lưới chắn rác tinh có nhiều kiểu, nhiều chủng loại khác nhau ví dụ như trống quay, cố định, đai, đĩa di động…Phổ biến ở Việt Nam là loại lưới chắn cố định. Ta chọn loại song chắn rác này trong công trình xử lý nước thải. Thông số thiết kế : Qmax=208.33 m 3/h Chọn lưới chắn rác tinh của hãng Shinmaywa loại S-Series. Model được chọn là loại S-200S, dùng trong xử lý nước thải. Bề rộng khe lưới là 1 mm, lưu lượng 140 m3/h, số lượng 2 cái Thiết kế hệ thống xử lí nước thải thủy sản Công suất: 5000 m3 /ngày SVTH:Hoàng Tú Loan 44 MSSV: 90601281 Sau xử lí còn SS= 4320x(1-0.15)=3672 mg/l BOD = 960x(1-0.15)=816 mg/l COD =1248x(1-0.15)=1060.8 mg/l 4.4.Tính toán bể tuyển nổi Bảng4.7: thông số thiết kế cho bể tuyển nổi khí hòa tan Thông số Giá trị Trong khoảng Đặc trưng Áp suất , kN /m2 170 - 475 270 - 340 Tỉ số khí:rắn 0.03 – 0.05 0.01 – 0.20 Chiều cao lớp nước, m 1 – 3 Tải trọng bề mặt , m3 /m2 .ngày 20 – 325 Thời gian lưu nước , phút Bể tuyển nổi 20 – 60 Cột áp lực 0.5 – 3 Mức độ tuần hoàn % 5 - 120 (Nguồn : Triết và cộng sự,2004) Thiết kế hệ thống xử lí nước thải thủy sản Công suất: 5000 m3 /ngày SVTH:Hoàng Tú Loan 45 MSSV: 90601281 Kết quả thực nghiệm cho mô hình tuyển nổi không tuần hoàn cho thấy : • Ở tỉ số khí/rắn A/S = 0.03 mgkhí / mg chất rắn đạt hiệu quả tối ưu • Nhiệt độ trung bình 27 0 C • Độ hòa tan của không khí sa =16.4 ml/l • Tỉ số bão hòa f = 0.5 • Ở tải trọng bề mặt tuyển nổi 48 m3 /m2 .ngày đạt hiệu quả khử cặn lơ lửng 90% , khử dầu mỡ đạt 85 % • Hàm lượng COD qua lưới chắn rác và bể tuyển nổi giảm 50% và BOD 5 giảm 36% . Áp suất yêu cầu cho cột áp lực được tính theo công thức sau : S fPxs S A a )1(3.1 −= 0.03= 3672 )15.0(4.163.1 −Pxx Vậy P=12.333 atm =1249.738 kPa Trong đó : A/S : tỉ số khí/rắn , mg khí / mg chất rắn f : phần khí hòa tan ở áp suất P , f = 0.5 P :áp suất atm sa : Độ hòa tan của không khí sa =16.4 ml/l Sa : hàm lượng bùn mg/l Sa = 3672 mg/l ( các công trình phía trước đã xử lí còn lại SS= 3672 mg/l ) Thể tích cột áp lực : V = Qh tb x t =208.33 x phut h 60 1 x2 phút = 6.944 m3 Chiều cao cột áp lực H= 3.5 m. Vậy đường kính cột áp lực D= 14.34 4944.64 x x Hx Vx = π =1.487m Chọn bể tuyển nổi hình chữ nhật Chiều sâu tuyển nổi hn = 4 m Chiều sâu phần lắng bùn hb = 1 m Thiết kế hệ thống xử lí nước thải thủy sản Công suất: 5000 m3 /ngày SVTH:Hoàng Tú Loan 46 MSSV: 90601281 Chiều cao bảo vệ hbv = 0.5 m L/W ≥3:1 W/H= 1.5:1 ( 1:1đến 2.25:1) Diện tích bề mặt bể tuyển nổi A= 2 23 3 167.104 /48 /5000 m yngamm yngam L Q A ==   Chiều sâu tổng cộng của bể tuyển nổi : H = hn + hb + hbv = 4m + 1m +0.5m = 5.5 m Chiều rộng bể tuyển nổi : W= 1.5hn =1.5x4 =6 m Chiều dài bể tuyển nổi : L = m W A 361.17 6 167.104 == Giả sử • Chiều dài vùng phân phối vào lvào = 1 m • Chiều dài vùng thu nước lthu = 1 m Chiều dài tổng cộng : Ltc = L + lvào + lthu = 17.361 + 1+ 1 =19.361m ≈ 20m Kiểm tra tỉ số L/ W = 20/6 ≥3:1 Thể tích vùng tuyển nổi V = WxLxhn = 6x17.361x4=416.664 m3 Thiết kế hệ thống xử lí nước thải thủy sản Công suất: 5000 m3 /ngày SVTH:Hoàng Tú Loan 47 MSSV: 90601281 Bảng 4.8: Tóm tắt thông số thiết kế bể tuyển nổi Thông số Đơn vị Giá trị Giá trị xây dựng Kích thước cơ bản Chiều dài m 17.361 20 Chiều rộng 6 6 Chiều cao 4 5.5 Thể tích m3 417 660 Sau xử lí còn : SS= 3672x(1-0.9)=367.2 mg/l BOD= 816x(1-0.36)=522.24 mg/l COD=1060.8X(1-0.5)=530.4mg/l 4.5.Tính toán bể điều hòa Bể điều hòa có tác dụng điều hòa lưu lượng và nồng độ ô nhiễm của nước thải. Việc sử dụng bể điều hòa trong qúa trình xử lí mang lại một số thuận lợi như:tăng cường hiệu quả xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học vì giảm thiểu hiện tượng vi sinh vật bị sốc tải trọng đột ngột do tải lượng tăng đột biến, pha loãng các chất gây ức chế cho quá trình xử lí sinh học, ổn định pH của nước thải trước khi vào các công trình xử lý tiếp theo.Bể được xáo trộn nhằm ngăn chặn quá trình lên men yếm khí gây mùi, đồng thời tạo sự xáo trộn đều các chất ô nhiễm trong toàn bộ thể tích nước thải, tránh việc lắng cặn trong bể.Để thiết kế bể điều hòa, ta cần bảng biến thiên lưu lượng nước thải theo từng giờ trong ngày, lưu lượng giờ lớn nhất, lưu lượng giờ nhỏ nhất, lưu lượng giờ trung bình. Tuy nhiên vì không có bảng số liệu trên nên ta tạm thời tính theo lưu lượng giờ lớn nhất. Bảng 4.9:thông số thiết kế bể điều hòa: Thông số Đơn vị Giá trị Lưu lượng Qmax m 3//h 208.33 Thời gian lưu nước h 4-8 Chiều cao bảo vệ m 0,3-0,5 Thiết kế hệ thống xử lí nước thải thủy sản Công suất: 5000 m3 /ngày SVTH:Hoàng Tú Loan 48 MSSV: 90601281 4.5.1.Tính toán kích thước bể: T = 4h – 8h (Nguồn: Triết và cộng sự 2004). Chọn T = 8h Thể tích bể điều hòa: V = Qmaxt = 208.33* 8 = 1666.64 (m 3) Chiều cao bể điều hòa chọn H = 5 (m) Chọn chiều cao bảo vệ hbv = 0,5 Chiều cao xây dựng bể là Ht = 5+0.5=5,5 (m) Diện tích mặt cắt bể điều hòa: S = V/H = 1666.64/5.5 = 303.025 (m2) LxB=21(m)*15(m) Thể tích xây bể : V = LxBxH=21*15*5.5=1732.5 m3 Thể tích phần chứa nước là: Vn = 1666.64 m 3 Xáo trộn trong bể điều hoàn có thể được thực hiện bằng nhiều hình thức, trong đó phổ biến nhất là hình thức xáo trộn bằng khí nén và motor khuấy trộn chìm. Việc xáo trộn bằng motor khuấy có ưu điểm vể mặt kĩ thuật như dễ lắp đặt, dễ thay thế bảo trì. Sử dụng đĩa thổi khí (khí nén) phức tạp hơn trong lắp đặt và khó bảo trì hơn so với motor khuấy. Tuy nhiên nó có ưu điểm hơn hẳn motor khuấy về mặt công nghệ, việc cung cấp khí vào nước thải giúp xử lý một phần nhỏ lượng COD, BOD, tăng nồng dộ DO trong nước thải. Mặt khác nó cũng rất bền và ít hư hỏng. Do đó ta chọn phương thức xáo trộn bằng khí nén. 4.5.2.Tính toán cấp khí cho bể: Các dạng khuấy trộn trong bể điều hòa: Bảng 4.10 : tốc độ khí nén của các dạng khuấy trộn (Nguồn: Triết và cộng sự 2004). Dạng khuấy trộn Tốc độ khí nén Đơn vị Khuấy trộn cơ khí 4-8 W/m3 Khuấy trộn bằng khí nén 0,010-0,015 m3 (khí)/m3 (nước).phút Thiết kế hệ thống xử lí nước thải thủy sản Công suất: 5000 m3 /ngày SVTH:Hoàng Tú Loan 49 MSSV: 90601281 Lượng khí cần cung cấp cho bể điều hòa: qkhí = RVđh Trong đó R tốc độ của khí nén, lấy bằng 0,012 m3/m3phút, ta có lượng khí cần cung cấp cho bể điều hòa: qkhí = RVđh = 0,012*1666.64 = 20 (m 3/ph) = 1200 (m3/h) Khối lượng khí cần cung cấp cho toàn bộ thể tích bể trong một ngày: Mkhí=[Thể tích khí cung cấp]*[khối lượng riêng của không khí] Mkhí = 20(m3/phút )*60(phút)*24(h) *1,2(kg/ m3) = 34560 (kg/ngày) Chọn ống thổi khí hãng BIBUS lưu lượng khí cung cấp bởi 1 ống là 8 m3 /h, vậy tổng số đĩa cần là : 1200/8=150 ống. Thông số lựa chọn của ống như sau: Chọn loại ống 63/2100 D có các thông số sau: Chiều dài làm việc/ chiều dài tổng: 1000/1060 (mm) Đường kính ống: 63 (mm) Diện tích lỗ: 0,018 (m2) Vật liệu chế tạo : PP GF 30; khối lượng 1,3 kg Trở lực của đĩa phân phối khí là: 72 (kPa)=0,73(m H2O) Thiết kế hệ thống xử lí nước thải thủy sản Công suất: 5000 m3 /ngày SVTH:Hoàng Tú Loan 50 MSSV: 90601281 4.5.3.Máy thổi khí - Áp lực cần thiết của máy thổi khí tính theo mét cột nước: Hm = h + h1 + H Trong đó: h: tổn thất do ma sát trên đường ống, chọn theo thực nghiệm h = 0,4m h1: tổn thất qua ống phân phối, chọn theo thực nghiệm h1= 0,6m; H: độ sâu ngập nước của vòi phun H = 5m. ⇒ Hm = 0,4 + 0,6 + 5 = 6m - Áp lực thổi khí theo Atmostphe: atm HP mm 593,012,10 6 12,10 === - Công suất của máy thổi khí là:         −   × ×× ××= 1 7,29 1 21 n P P en TRGN Trong đó: G : Tải lượng khí, kg/s G = khíkhíQ ρ× = 20m 3 /phút /60s*1.2 kg/m3 =0.4kg/s T1 nhiệt độ tuyệt đối của không khí đầu vào, T1 = 273 + 25= 298K p1 áp suất tuyệt đối của không khí đầu vào, p1 = 1 (atm) p2 áp suất tuyệt đối của không khí đầu ra: (atm) p2 = pm + 1 = 1 10,12 Hd + = 1+0.593=1.593atm pm áp lực của máy thổi khí tính theo atmotphe, (atm) Hd áp lực cần thiết cho hệ thống thổi khí: (m) Hd = (hd + hc) + hf + H = 0,4 + 5+0,6 = 6(m) n = K 1K − = 0,283 (K = 1,395 đối với không khí) Thiết kế hệ thống xử lí nước thải thủy sản Công suất: 5000 m3 /ngày SVTH:Hoàng Tú Loan 51 MSSV: 90601281 29,7 hệ số chuyển đổi. e : hiệu suất của máy thổi khí , chọn e = 0,8 kWN 41.201 1 593.1 8,0283,07,29 293314,84,0 283.0 =         −     ×× ××= Vậy ta sử dụng 7 máy thổi khí có công suất 21 (kw) để đảm bảo an toàn hệ thống. Chọn máy thổi khí do hãng Apec sản xuất có các đặc tính kĩ thuật sau: Model: SSR 150 Đường kính ống thổi: 150 (mm) Số vòng quay: 1270 (rpm) Lưu lượng khí thổi vào: 20,13 (m3/phút) Công suất motor: 4 (hP) 4.5.4.Tính toán bố trí hệ thống phân phối khí trong bể điều hòa: Vận tốc khí đi trong ống dẫn cho trong bảng sau: Bảng 4.11: vận tốc khí trong ống Đường kính (mm) (Ins) Vận tốc (m/s) 25÷ 75 100÷ 250 300 ÷ 610 760 ÷ 1500 (1 ÷ 3”) (4 ÷ 10”) (12 ÷ 24”) (30 ÷ 60”) 6 ÷ 9 9 ÷ 15 14 ÷ 20 19 ÷ 33 (Nguồn: Triết và cộng sự 2004). Hệ thống ống phân phối khí được thiết kế như sơ đồ sau: 1 ống chính, 2 ống nhánh cấp 1, 12 ống nhánh cấp 2. Lưu lượng khí là 20 (m3/phút) = 0,333 (m3/s) Chọn đường kính ống chính là 200 mm =0,2 m Chọn đường kính ống nhánh cấp 1 là 150 mm = 0,15 m Chọn đường kính ống nhánh cấp 2 là 70 mm = 0,07 m Kiểm tra tốc độ cho phép: Ống chính: V= 605.10 4 2.0*14.3 333.0 4 *14.3 22 == D Q (m/s) Thiết kế hệ thống xử lí nước thải thủy sản Công suất: 5000 m3 /ngày SVTH:Hoàng Tú Loan 52 MSSV: 90601281 Ống nhánh cấp 1: V= == 4 15.0*14.3 2/333.0 4 *14.3 22D Q 9.342 (m/s) Ống nhánh cấp 2: V= 214.7 4 07.0*14.3 12/333.0 4 *14.3 22 == D Q (m/s) Các kết quả trên đều thỏa các giá trị giới hạn. Vậy thiết kế đường ống như đã chọn. Tại đầu ra của ống nhánh cấp 1 ta đặt 2 van 1 chiều, 2 van 2 chiều đường kính 150 (mm). 4.5.5.Máy bơm N = )(09.7 8,0.1000 0579,0.10.81,9.1000 .1000 ... kW QHg == η ρ = 9.5Hp. Trong đó: Q : lưu lượng nước thải (m3/s) H : cột áp = 10 (mH2O). ρ : khối lượng riêng của nước (kg/m3) η : hiệu suất bơm (%) Bảng4.12 Tóm tắt kết quả tính toán bể điều hòa Thông số Thông số Kí hiệu Đơn vị Giá trị Chiều cao bể điều hòa Ht m 5,5 Chiều dài bể điều hòa L m 21 Chiều rộng bể điều hòa B m 15 Thể tích xây dựng bể điều hòa Vx m 3 1732.5 Thiết bị Hãng SX Số lượng Công suất Model Máy thổi khí Shinmaywa 7 3KW SSR 200 Ống sục khí Bibus 150 8 m3/h TD 63/2100 D Thiết kế hệ thống xử lí nước thải thủy sản Công suất: 5000 m3 /ngày SVTH:Hoàng Tú Loan 53 MSSV: 90601281 4.6.Tính toán bể keo tụ tạo bông 4.6.1.Tính toán bể keo tụ: - Số lượng : 1 bể - Thời gian lưu nước : 20 – 30 s - G = 950s-1 a.Tính toán kích thước bể : Thể tích bể : V = Qx t = 5000 m3 /ngày x1ngày /24x3600s x30 s = 0.0579 x 30 = 1.736 m 3 Bể có hình vuông với tỉ số chiều sâu ( w) và chiều rộng (d) là 1.5 .Kinh nghiệm cho thấy với tỉ số này hiệu quả khuấy trộn của thiết bị khuấy tuabin là tốt nhất Thiết kế hệ thống xử lí nước thải thủy sản Công suất: 5000 m3 /ngày SVTH:Hoàng Tú Loan 54 MSSV: 90601281 V= w x l x d = w x w x 1.5 w = 1.5 w3 w= 1.05 m chiều sâu lớp nước : 1.5x 1.05 = 1.575 m Kích thước bể xây dựng :1.1 x 1.1 x 1.6 = 1.936 m 3 b. Tính toán cánh khuấy : Năng lượng cần thiết để khuấy trộn : P = G2 x V x μ Trong đó : P : năng lượng cần thiết truyền vào nước μ:1.005x10-3 N/m2 .s (nhiệt độ nước là 200 C ) V : thể tích bể V=1.936 m3 G : số vòng quay G= 950s-1 P = (950s-1 )2 x 1.936 m3 x 1.005x10-3 N/m2 .s =1756 W = 1.756 kW P’ : năng lượng của cánh khuấy Hiệu quả khuấy trộn 90% : P’ = kW P 951.1 9.0 756.1 9.0 == Tính toán kích thước cánh khuấy và tốc độ quay Sử dụng cánh khuấy bản phẳng với tỉ số w/d = 0.16 Hệ số công suất N p = 2.75 dựa vào bảng 4.13 Bảng 4.13 : hệ số công suất các loại cánh khuấy Loại cánh khuấy N p Hướng tâm Tuabin bản phẳng Thiết kế hệ thống xử lí nước thải thủy sản Công suất: 5000 m3 /ngày SVTH:Hoàng Tú Loan 55 MSSV: 90601281 4 cánh ( w/d= 0.15) 4 cánh ( w/d= 0.2) Tuabin đĩa 4 lá ( w/d= 0.25) 6 lá ( w/d= 0.25) 2.6 3.3 5.1 6.2 Hướng trục Chân vịt độ dốc 1:1 Chân vịt độ dốc 1.5:1 Bản phẳng góc 450 4 cánh ( w/d =0.15) 4 cánh ( w/d= 0.2) 0.3 0.7 1.36 1.94 (nguồn:Dân và cộng sự , 2009) Tốc độ quay của cánh khuấy tính theo công thức : n=( 5xdxN P pρ ) Trong đó : ρ= 1000 Kg/m3 d : đường kính cánh khuấy tuabin , lấy d = ½ đường kính bể , d= 0.55 m Np : hệ số công suất P = 1.756 kW = 1756 W n= 332.2 55.075.21000 1756 3/1 5 =     xx vòng/giây = 139.94vòng/phút kiểm tra Re Nr = µ ρxnxd 2 Thiết kế hệ thống xử lí nước thải thủy sản Công suất: 5000 m3 /ngày SVTH:Hoàng Tú Loan 56 MSSV: 90601281 Trong đó : d:đường kính cánh khuấy m,d= 0.55 m n: tốc độ quay của cánh khuấyvòng/ s μ:1.005x10-3 N/m2 .s (nhiệt độ nước là 200 C ) Nr = 63 2 10701.0 10005.1 1000332.255.0 x x xx =− >> 10000 dòng chảy là dòng chảy rối 4.6.2.Tính toán bể tạo bông -số lượng 1 bể . - số ngăn : 2 -Thời gian lưu: 30phút ,15 phút cho mỗi ngăn G1 = 60s -1 , G 2 = 30s -1 Thể tích bể : V= Qx t = 5000 m3 /ngày x1ngày /24x60phút x30 phút =3.472 m3 /phút x 30phút =104.167 m3 Thể tích của mỗi ngăn 104.167/2 =52.083 m3 Lx W x H = 52.083 Chọn L= 14 m  W= H= m2 14 083.52 = Thể tích xây dựng 1 ngăn L x W xH = 14 x 2 x2 =56 m3 Thiết kế hệ thống xử lí nước thải thủy sản Công suất: 5000 m3 /ngày SVTH:Hoàng Tú Loan 57 MSSV: 90601281 Bảng 4.14:thông số thiết kế bể keo tụ tạo bông: Thông số Đơn vị Giá trị Lưu lượng Qmax m 3/h 208.33 Thời gian lưu nước của bể keo tụ giây 30 Chiều rộng của bể keo tụ m 1.1 Chiều dài của bể keo tụ m 1.1 Chiều cao của bể keo tụ m 1.6 Thể tích cần của bể keo tụ m3 1.736 Thể tích xây dựng của bể keo tụ m 3 1.936 Thời gian lưu nước của bể tạo bông giây 30 Chiều rộng của bể tạo bông m 2 Chiều dài của bể tạo bông m 14 Chiều cao của bể tạo bông m 2 Thể tích cần của bể tạo bông m3 104.167 Thể tích xây dựng 2 ngăn của bể tạo bông m 3 56x2=112 4.7.Tính toán cho bể lắng đợt 1 4.7.1. Nhiệm vụ của bể lắng Lắng các bông cặn từ hệ thống hóa lý 4.7.2. Tính toán kích thước bể Chọn bể lắng có dạng vuông trên mặt bằng, bên trong vát bốn góc, nước thải vào từ tâm và thu nước theo chu vi bể (bể lắng ly tâm). Bảng 4.15: Hiệu suất lắng Hiệu suất lắng của chất lơ Tốc độ lắng của các hạt lơ lửng (mm/s), ứng với hàm lượng cặn lơ lửng (mg/L) 150 200 250 ≥300 Thiết kế hệ thống xử lí nước thải thủy sản Công suất: 5000 m3 /ngày SVTH:Hoàng Tú Loan 58 MSSV: 90601281 lửng (%) 30 35 40 45 50 55 60 1,30 0,90 0,60 0,40 0,25 0,15 0,05 1,80 1,30 0,90 0,60 0,35 0,20 0,10 2,25 1,90 1,05 0,75 0,45 0,25 0,15 3,20 2,10 1,40 0,95 0,60 0,40 0,20 (Nguồn: Triết và cộng sự , 2004) Bảng 4.16: Các thông số thiết kế đặc trưng cho bể lắng ly tâm Thông số Giá trị Trong khoảng Đặc trưng Thời gian lưu nước, h 1,5 – 2,5 2,0 Tải trọng bề mặt, m3/m2.ngày - Lưu lượng trung bình - Lưu lượng cao điểm 32 – 48 32 - 48 80-120 Tải trọng máng tràn, m3/m.ngày 125 -500 Ống trung tâm - Đường kính - Chiều cao 15 – 20%D 55 – 65%H Chiều sâu H của bể lắng, m 3,0 – 4,6 Đường kính D của bể lắng, m 3,0 – 60 12 – 45 Độ dốc đáy, mm/m 62 – 167 83 Tốc độ thanh gạt bùn, v/ph 0,02 – 0,05 0,03 (Nguồn: Triết và cộng sự , 2004) - Lưu lượng nước cần xử lý: Q = 5000m3/ngày - Diện tích bề mặt cần thiết của bể lắng: Thiết kế hệ thống xử lí nước thải thủy sản Công suất: 5000 m3 /ngày SVTH:Hoàng Tú Loan