Đồ án Tính toán hệ thống xử lý nước thải dệt lụa 500m3/ngày đêm

: Neân choïn kích thöôùc beå laø : 0.650.650.83 ( m ) . Choïn chieàu cao baûo veä laø: hbv = 0.5 (m ). Chieàu cao thaät cuûa beå laø: H = 0.83 + 0.5 = 1.33 (m). Kích thöôùc thaät cuûa beå : 0.650.651.33 ( m ) Oáng daãn nöôùc ñi vaùo ñaùy beå . Dung dòch pheøn Al2(SO4)3 cho vaøo ngay ôû cöûa oáng nöôùc vaøo beå. Troän vaø ñi töø döôùi leân qua maùng traøn ñi vaøo beå taïo boâng . Duøng caùnh khuaáy tuabin 4 caùnh nghieâng goùc 450 höôùng leân treân. Khoaûng caùch meùp ngoaøi cuûa caùnh khuaáy so vôùi töôøng laø 0.1m. Naêng löôïng khuaáy : Baûng 1: Caùc giaù trò G cho troän nhanh. Thôøi gian troän t (s). Gradien G (s-1). 0.5 ( troän ñöôøng oáng ) 3500 10 – 20 1000 20 – 30 900 30 – 40 800 >40 700 Trong ñoù: Gradien vaän toác choïn baèng 750 (s-1), do thôøi gian troän laø 60s ÔÛ 25oC tra = 0.789.10-3 (N.s/m2). Suy ra: P = 0.789.10-3.7502.0,35 P = 135.314 (w). Heä soá truyeàn ñoäng ( hieäu suaát khuaáy ) = 80%. Neân coâng suaát cuûa moteur: Ñöôøng kính caùnh khuaáy khi khoâng coù taám chaën: Baûng giaù trò Kt : Loaïi caùnh Giaù trò Kt Chaân vòt 3 löôõi 0.32 Tua bin 4 caùnh phaúng 6.3 Tua bin 6 caùnh phaúng 6.3 Tua bin 6 caùnh cong 4.8 Tua bin quaït 6 caùnh. 1.65 Baûn phaúng, 2 caùnh D/W = 4 2.25 Baûn phaúng, 2 caùnh D/W = 6 1.6 Baûn phaúng, 2 caùnh D/W = 8 1.15 Trong ñoù: P = 169.143 (w). K = 1.65 ñoái vôùi loaïi tuabin quaït 6 caùnh. Ñieàu kieän : Ñöôøng kính caùnh khuaáy D ½ chieàu roäng beå. D ½ . 0.65 = 0.325 Trong beå ñaët 4 taám chaën, nhaèm ngaên chuyeån ñoäng xoaùy cuûa nöôùc: cao 1.33 m , roäng 0.065 m ( baèng 1/10 ñöôøng kính beå ). Choïn soá voøng quay caùnh khuaáy n = 200 (v/ph) = 33 (v/s). = 0.31(m). Maùy khuaáy ñaët caùch ñaùy h = D = 0.31 (m). Chieàu roäng caùnh: R = 1/5.D = 1/5 . 0.31 = 0.062 (m). Chieàu daøi caùnh khuaáy: d = ¼ . D = ¼ . 0.31 = 0.08 (m). Nöôùc töø beå troän qua beå taïo boâng vôùi vaän toác töø 0.8 – 1 m/s. Do coù troän hoùa chaát keo tuï neân nöôùc töø beå troän sang beå phaûn öùng khoâng vöôït quaù moät phuùt. Neân choïn thôøi gian di chuyeån laø t = 8 (s). Theå tích oáng daãn : Vaän toác trong oáng daãn laø 0.8 (m/s). Dieän tích maët caét ngang oáng daãn: Ñöôøng kính oáng : Chieàu daøi cuûa oáng: Choïn chieàu daøy beå laø 20 (cm). 5. Bể phản ứng a. Chức năng Là nơi diễn ra quá trính keo tụ, tạo điều kiện thuận lợi để các chất keo tụ tiếp xúc với cặn bẩn làm tăng khối lượng riêng các hạt cặn bẩn, đồng thời trong bể có thiết bị khuấy trộn nhằm tăng cường hiệu quả của quá trình. Bể có tác dụng bổ trợ tốt hơn cho các công trình xử lý tiếp theo đặc biệt là bể lắng 1 và bể Aerotank. b. Tính toán Thể tích bể Chọn thời gian lưu từ 30 – 60 phút, chọn t = 30 phút Để quá trình tạo bông xảy ra được tốt và gradient giảm từ đầu bể đến cuối bể. Chia làm 3 bể mỗi bể có thể tích V1 = V/3 = 3,5 m3 Chọn bể hình vuông B*L*H = 1,6m*1,6m*1,4m Chọn loại cánh khuấy là cánh guồng gồm 1 trục quay và 4 bản cách đặt đối xứng nhau. Trong bể đặt bốn tấm chắn ngăn chuyển động xoáy của nước, chiều cao tấm chắn 1,4m, chiều rộng 0,16m (1/10 chiều dài bể). Cánh guồng cách 2 mép tường một khoảng = (1,4 – 0,9)/2 = 0,25 (m) Đường kính cánh guồng D = Chiều rộng bể - 0,25*2 = 1,6 – 0.5 = 1,1 m Đường kính cánh cách mặt nước và đáy 0,3 m. Chiều dài cánh guồng d = H – 0,3 = 1,4 – 0,3 = 1,1 m Kích thước bản cánh Chọn chiều rộng bản 0,1 m Chọn chiều dài bản 0,8 m Diện tích bản cánh khuấy f = 0,8*0,1 = 0,08 m2 Tổng diện tích 4 bản Fc = 4*f = 4*0,08 = 0,32 m2 Tiết diện ngang của bể phản ứng Fu = 1,6*1,4 = 2,24 m2 Tỷ lệ diện tích cánh khuấy: Bán kính bản cánh khuấy: R1 = D/2 = 1,1/2 = 0,55 m R2 = 0,55 – 0,25 = 0,3 m Buồng phản ứng 1 Chọn số vòng quay cánh n = 8v/ph Năng lượng cần thiết cho bể N = 51 * C * f * v3 Trong đó f : Tổng diện tích của bản cánh khuấy (m2) v : Tốc độ chuyển động tương đối của cánh khuấy so với mặt nước (m/s) C : Hệ số sức cản của nước, phụ thuộc vào tỷ lệ chiều dài l và chiều rộng b của bản cánh quạt: Khi l/b = 5 , C = 1,2 Khi l/b = 20 , C = 1,5 Khi l/b = 21 , C = 1,9 Tỷ số chiều dài và chiều rộng = 0,8/0,1 = 8 → C = 1,3 Diện tích bản cánh khuấy đối xứng f = 2*0,08 = 0,16 m2 Vận tốc tương đối của cánh khuấy so với nước v = 0,75 * (2 * π * R * n/60) Do có 2 bản cánh khuấy ứng với 2 bán kính R1 và R2, nên v1 = 0,75 * (2*π*0,55*8/60) = 0,3454 m/s v1 = 0,75 * (2*π*0,3*8/60) = 0,1884 m/s Năng lượng cần thiết cho bể N = 51 * C * f * v3 → N = 51*C*f*(v13 + v23) → N = 51 * 1,3 * 0,16 * (0,34543 + 0,18843) = 0,5 W Năng lượng tiêu hao cho việc khuấy trộn 1m3 nước W = N/V = 0,5/3,5 = 0,143 W Gradien vận tốc: μ : Độ nhớt động lực của nước ở 250C, μ = 0,0089 kgm3/s Buồng phản ứng 2 Chọn số vỏng quay cánh khuấy n = 6 v/ph Vận tốc tương đối của cánh khuấy so với nước v = 0,75 * (2* π* R* n/60) Do có 2 bản cánh khuấy ứng với 2 bán kính R1 và R2, nên v1 = 0,75* (2* π* 0,55* 6/60) = 0,259 m/s v2 = 0,75* (2* π* 0,3* 6/60) = 0,1413 m/s Năng lượng cần thiết cho bể N = 51* C* f* (v13 + v23) N = 51* 1,3* 0,16* (0,2593 + 0,14133) = 0,21 W Năng lượng tiêu hao cho việc khuấy trộn 1 m3 nước W = N/V = 0,21/3,5 = 0,06 W Gradien vận tốc: Buồng phản ứng 3 Chọn số vỏng quay cánh khuấy n = 5 v/ph Vận tốc tương đối của cánh khuấy so với nước v = 0,75 * (2* π* R* n/60) Do có 2 bản cánh khuấy ứng với 2 bán kính R1 và R2, nên v1 = 0,75* (2* π* 0,55* 5/60) = 0,216 m/s v2 = 0,75* (2* π* 0,3* 5/60) = 0,118 m/s Năng lượng cần thiết cho bể N = 51* C* f* (v13 + v23) N = 51* 1,3* 0,16* (0,2163 + 0,1183) = 0,124 W Năng lượng tiêu hao cho việc khuấy trộn 1 m3 nước W = N/V = 0,124/3,5 = 0,035 W Gradien vận tốc: Nước từ bể phản ứng tự chảy qua bể lắng I do chênh lệch mực nước. Kết quả kiểm toán STT Thông số Đơn vị Số liệu 1 Chiều dài (L) m 1,6 2 Chiều rộng (B) m 1,6 3 Chiều cao (H) m 1,4 4 Sồ bể - 3 5 Đường kính cánh guồng (D) m 1,1 6 Bán kính cánh guồng R1 m 0,55 7 Bán kính cánh guồng R2 m 0,3 8 Đường kính ống đãn nước ra – vào bể mm 110 6. Bể lắng I a. Chức năng Khi nước thải chảy liên tục vào bể lắng 1 thì dưới tác dụng của trọng lực các hạt phân tán nhỏ, các chất lơ lửng sẽ bị lắng xuống đáy bể và được tháo ra ngoài. b. Tính toán Chọn bể lắng đợt 1 có dạng tròn, nước thải vào từ tâm và thu nước theo chu vi (bể lắng ly râm). Bảng 1.4: Các thông số thiết kế đặc trưng cho bể lắng ly tâm Thông số Giá trị Trong khoảng Đặc trưng 1. Thời gian lưu nước (h) 2. Tải trọng bề mặt (m3/m2.ngày) Lưu lượng trung bình Lưu lượng cao điểm 3. Ống trung tâm: Đường kính Chiều cao 4. Chiều sâu H của bể lắng (m) 5. Đường kính D của bể lắng (m) 6. Độ dốc đáy (mm/m) 7. Tốc độ thanh gạt bùn (v/ph) 1,5 – 2,5 32 – 48 32 – 48 80 – 120 (15 – 20%)D (55 – 65%)H 3 – 4,6 3 – 60 62 – 167 0,02 – 0,05 2 40 3,7 12 - 45 83 0,03 Nguồn: Lâm Minh Triết, Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp tính toán thiết kế công trình, trang 482, Năm 2004. Diện tích bề mặt lắng LA : Tải trọng bề mặt (m3/m2.ngày) Chọn : LA = 40 (m3/m2.ngày) → Đường kính bể lắng: Chọn D = 4 m Đường kính ống trung tâm: d = 15%D = 0,6 (m) Chiều cao tổng cộng của bể lắng đợt I Htc = H + hn + hth + h` = 3 + 1,8 + 0,15 + 0,3 = 5,25 (m) Chiều cao phần hình nón Chọn α = 450 → Chọn: Chiều cao bể lắng : H = 3 m Chiều cao phần hình nón : hn = 1,8 m Chiều cao lớp trung hòa : hth = 0,15 m Chiều cao bảo vệ : hbv = 0,3 m Chiều cao ống trung tâm Htt = 60%H = 0,6* 3 = 1,8 (m) Đường kính phần loe ống trung tâm Dloe = 1,35* d = 1,35* 0,8 = 1,08 (m) Đường kính tấm ngăn: dh = 1,3* d = 1,3* 0,8 = 1,04 (m) Khoảng cách từ mép ngoài của miệng loe đến mép ngoài cùng của bề mặt tấm ngăn theo mặt phẳng qua trục. Trong đó vk = 0,02 m/s: Tốc độ dòng nước chảy qua khe hở giữa miệng loe ống trung tâm và bề mặt tấm hắt. dn : Đường kính đáy nhỏ của hình chóp cụt, chọn dn = 0,4 m → Kiểm tra lại thời gian lưu nước trong bể lắng Thể tích phần lắng Thời gian lưu nước Tải trọng máng tràn Thể tích tổng cộng của bể Chọn Vbể = 70 (m3) Tính toán máng thu nước Chọn Bề rộng máng: bm = 0,25 m Chiều sâu: hm = 0,3 m Đường kính trong máng thu Dmt = D + 2*b = 4 + 2* 0,2 = 4,4 (m) Với b : Bề dáy thành bể , b = 0,2 (Treo TCXD-51-84) Đường kính ngoài máng thu Dm = Dmt + bm = 4,4 + 0,25 = 4,65 (m) Chiều dài máng thu đặt theo chu vi bể Lm = π*Dmt = 3,14* 4,4 = 13,816 (m) Tải trọng thu nước trên bề mặt máng Tính máng răng cưa Drc = D = 4 (m) Chiều dài máng răng cưa lm = π* Drc = 3,14* 4 = 12,56 (m) Chọn Số khe: 4 khe/1m dài, khe tạo góc 900 Bề rộng răng cưa: brăng = 100 mm Bề rộng khe: bk = 150 mm Chiều sâu khe: hk = bk/2 = 150/2 = 75 (mm) Chiều cao tổng cộng của máng răng cưa: htc = 200 mm Tổng số khe: n = 4lm = 4* 12,56 = 50,24 (khe) = Chọn n = 51 khe Lưu lượng nước chảy qua một khe Tải trọng thu nước trên 1 máng tràn Chiều sâu ngập nước của khe Trong đó Cd : Hệ số chảy tràn, Chọn Cd = 0,6 θ : Góc răng cưa (θ = 900) Bể lắng I có bố trí hệ thống thanh gạt ván nổi và máng thu ván nổi Tổng chiều dài máng thu ván nổi Lm = 0,7* Drc = 0,7* 4 = 2,8 (m) Bố trí một máng thu váng nổi máng dài Chiều cao máng : hm = 0,8 m Đường kính ống thu váng nổi: Dvn = 150 mm Vận tốc của thanh gạt váng nổi và thanh gạt bùn v= 0,03 v/ph Đường kính ống dẫn nước từ bể lắng ra ngoài Chọn vận tốc nước trong ống dẫn v = 0,8 m/s (Theo điều 2.6.2 TCVN-51-84). Đường kính ống dẫn nước Vậy chọn ống PVC có Φ = 110 mm Tính toán hệ thống thu xả cặn Thể tích phần lắng Lượng cặn cần xả là 60% trong thời gian 30 phút Vậy lượng cặn cần xả = 36,8* 0,6/(60*30) = 0,012 (m3/s). Chọn vận tốc xả cặn là v = 1 m/s. Đường kính ống xả cặn là Chọn đường kính ống dẫn bùn Φ = 141 mm Hiệu quả xử lý cặn 80% và tải trọng 40m3/m2.ngày. Lượng bùn tươi sinh ra mỗi ngày Mtươi = 86,4gSS/m3* 500m3/ngày* (0,8)/1000g/kg = 34,56 kgSS/ngày Lượng bùn tươi có khả năng phân hủy sinh học Mtươi (VSS) = 34,56 kg/ngày* 0,75 = 25,92 kg/ngày Trong đó : tỷ số VSS/SS = 0,75 Quá trình nén bùn trọng lực xảy ran gay tại phần đáy của bể lắng I. Bùn dư từ bể lắng I được đưa vào bể nén bùn. Xác định hiệu quả xử lý BOD5, COD và SS Ở bể lắng I hiệu quả lắng cặn SS từ 70 – 90%, với hiệu quả xử lý 80% và BOD5 từ 25 – 50% với hiệu quả xử lý 30%, hiệu quả khử màu đạt 92%. Cặn lơ lửng SS sau bể lắng I SS = 432* (1 – 0,8) = 86,4 (mg/l) BOD5 còn lại sau bể lắng I BOD5 = 814* (1 – 0,3) = 570 (mg/l) COD còn lại sau bể lắng I COD = 1357* (1 – 0,3) = 950 (mg/l) Độ màu của nước thải sau bể lắng I Độ màu = 1000* (1 – 0,92) = 80 (Pt – Co). Kết quả tính toán STT Thông số Đơn vị Số liệu 1 Đường kính m 4 2 Chiều cột nước m 4,95 3 Chiều cao tổng m 5,25 4 Chiều cao phần chóp đáy 45% m 1,8 5 Thể tích thực của bể m3 70 6 Thời gian lưu nước (t) h 1,74 7 Đường kính máng thu nước (Dmáng) m 4,65 8 Đường kính máng răng cưa (Drăng cưa) m 4 9 Đường kính ống dẫn nước ra bể (Ddẫn nước) mm 110 10 Đường kính ống dẫn bùn ra bể (Dbùn) mm 141 7. Bể Aerotank a. Chức năng Là thiết bị chủ yếu để xử lý COD, BOD trong dòng thải bằng hoạt động của các vi sinh vật hiếu khí. Ngoài ra, nó còn có tác dụng giảm một số tác nhân ô nhiễm khác trong dòng thải như TS, các muối SO42-, NO3-... Bể Aeroten có quá trình cấp khí nhằm cung cấp lượng oxy cần thiết cho quá trình hoạt động của các vi sinh vật, đồng thời ngăn ngừa việc lắng bùn trong bể - tránh xảy ra sự phân hủy yếm khí gây ảnh hưởng đến quá trình. Sản phẩm phân hủy sinh học là khí CO2, H2O và bùn hoạt hóa (sinh khối). b. Tính toán Số liệu tính toán Hàm lượng BOD5 của nước thải dẫn vào Aerotank, S0 = 570 ml/l Hàm lượng chất lơ lửng trong nước thải dẫn vào Aerotank SS = 86,4 mg/l Hàm lượng BOD5 trong nước thải cần đạt sau xử lý S = 50 mg/l Lưu lượng trung bình của nước thải trong 1 ngày đêm Qtbng = 500 m3/ngd Hàm lượng chất lơ lửng cần đạt sau xử lý 50 mg/l, trong đó là chất rắn dễ phân hủy sinh học. Nhiệt độ nước thải, t = 250C Chất lơ lửng trong chất thải đầu ra là chất rắn sinh học chứa 80% chất dễ bay hơi (Z = 20%) % cặn hữu cơ là a = 75% (chất có khả năng phân hủy sinh học). Thông số lựa chọn (Trịnh Xuân Lai, Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải, Bảng 6-1, Trang 91, Năm 2000) Thời gian lưu bùn, θc = 3 – 15 ngày Tỷ số F/M = 0,2 – 0,6 kgBOD5/kgVSS.ngày Tải trọng thể tích, Ls = 0,32 – 0,64 kgBOD/m3.ngày Nồng độ bùn sau khi hòa trộn X = 2500 – 4000 mg/l Hệ số hô hấp nội bào, Kd = 0,06 – 0,15 ngày-1 Tỷ số tuần hoàn bùn hoạt tính, Qth/Q = 0,25 – 1 Tỷ số BOD5/COD, F = 0,6 Hệ số sản lượng bùn, Y = 0,4 – 0,8 mgVSS/mgBOD5 Xác định hàm lượng BOD5 hòa tan trong nước thải ở đầu ra Tổng BOD5 ra = BOD5 hòa tan + BOD5 của cặn lơ lửng Nồng độ BOD5 của nước thải đầu ra: BOD5ra ≤ 50 mg/k Hàm lượng chất lơ lửng có khả năng phân hủy sinh học ở đầu ra B = 50* 0,75 = 37,5 mg/l COD của chất lơ lửng có khả năng phân hủy sinh học ở đầu ra c = 37,5 mg/l* 1,42 (mgO2 tiêu thụ/mg tế bào oxy hóa)* (1 – 0,2) = 42,6 mg/l BOD5 của chất lơ lửng ở đầu ra d = 42,6* 0,424 = 18,06 (mg/l) BOD5 hòa tan trong nước thải đầu ra e = BOD5 cho phép – d = 50 - 18,06 = 31,94 (mg/l) Hiệu quả xử lý Hiệu quả xử lý tính theo BOD5 hòa tan Hiệu quả xử lý tính theo COD Tính toán kích thước bể Aerotank Thể tích bể Aerotank Trong đó Q : Lưu lượng trung bình ngày. Y : Hệ số sản lượng bùn, chọn Y = 0,6 mgVSS/mgBOD5 θc : Thời gian lưu bùn, Chọn θc = 3 ngày X : Nồng độ chất lơ lửng dễ bay hơi trong bùn hoạt tính, chọn X = 2500 mg/l Xb : Nồng độ bùn hoạt tính tuần hoàn, chọn Xb = 8000 mg/l Kd : Hệ số phân hủy nội bào, Kd = 0,06 ngày-1 S0 : Nồng độ BOD5 của nước thải dẫn vào bể aerotank, S0 = 570 mg/l S : Nồng độ BOD5 hòa tan của nước thải ra bể aerotank, S = 41,78 mg/l → Chọn V = 162 m3 Trong đó chọn Chiều cao hữu ích của bể Aerotank, H = 4 m Chiều cao bảo vệ bể Aerotank, hbv = 0,5 m Chiều cao xây dựng của bể Aerotank Hxd = H + hbv = 4 + 0,5 = 4,5 (m) Diện tích mặt bằng của bể Aerotank Chọn Aerotank gồm 1 đơn nguyên với kích thước L* B* H = 6* 6 * 4,5 (m) Thời gian lưu nước trong bể Aerotank Tính toán lượng bùn tuần hoàn Thông thường người vận hành hệ thống tuần hoàn bùn sẽ lấy khoảng 40 – 70% tổng lượng bùn hoạt tính sinh ra, ngoài ra chúng ta cũng có thể tính theo công thức: Chh : Nồng độ bùn hoạt tính trong hỗn hợp nước – bùn chảy từ aerotank đến bể lắng II, Chh = 2000 – 3000 mg/l, lấy Chh = 2400 mg/l. Cll : Nồng độ chất lơ lửng trong nước thải chảy vào aerotank, Cll = 86,4 mg/l. Cth : Nồng độ bùn hoạt tính tuần hoàn, Cth = 5000 – 6000 mg/l, lấy Cth = 5800 mg/l. Lưu lượng trung bình của hỗn hợp bùn hoạt tính tuần hoàn: Vậy, ta có Tính toán đường ống dẫn nước Từ bể lắng đợt I, nước thải tự chảy sang bể Aerotank. Sau quá trình xử lý sinh học nước thải tiếp tục chảy sang bể lắng đợt II. Đường kính ống dẫn nước ra khỏi bể Aerotank Trong đó vn : Vận tốc nước tự chảy trong ống dẫn do chênh lệch cao độ vn = 0,3 – 0,9 m/s; chọn vn = 0,7 m/s Chọn ống nhực PVC dẫn nước ra khỏi bể Aerotank có Φ 110 mm Đường kính ống dẫn bùn tuần hoàn Trong đó Qth : Lưu lượng bùn tuần hoàn, Qth = 339,66 m3/ngày. vb : Vận tốc bùn chảy trong ống trong điều kiện bơm, vb = 1 – 2 m/s, chọn vb = 1,5m/s. → Chọn ống dẫn bùn là ống nhựa PVC, đường kính Φ 60 mm Tính bơm bùn tuần hoàn Công suất bơm Qt : Lưu lượng bùn tuần hoàn, Qt = 339,66 m3/ngày = 3,93* 10-3 m3/s. H : Chiều cao cột áp, H = 5 m η : Hiệu suất máy bơm, chọn η = 0,8 Công suất thực của bơm lấy bằng 120% Công suất tính toán Nthực = 1,2* N = 1,2* 0,241 = 0,289 KW = 0,39 Hp Chọn công suất bơm thực 0,5 Hp Xác định lượng không khí cần thiết cung cấp cho bể Aerotank Lượng không khí đi qua 1m3 nước thải cần xử lý (lưu lượng riêng của không khí). Trong đó S0 : Nồng dộ BOD5 đầu vào, S0 = 570 mg/l K : Hệ số sử dụng không khí, chọn K = 14 g/m4. H : Chiều cao hữu ích của bể Aerotank, H = 4 m. Thời gian cần thiết thổi không khí vào bể Aerotank I : Cường độ thổi khí, I phụ thuộc vào hàm lường BOD20 của nước thải dẫn vào bể Aerotank và BOD20 sau xử lý, chọn I = 6,7 m3/m2.h Lượng không khí cần thiết thổi vào bể Aerotank trong ngày V = D* Qngtb = 20,36* 500 = 10.180 (m3/ngày). → V = 0,12 m3/s. Lượng không khí cần thiết để chọn máy nén khí là q = 0,12* 2 = 0,24 (m3/s). Hệ số an toàn khi sử dụng máy nén là 2. Chọn thiết bị khuếch tán khí dạng đĩa, đường kính d = 240 mm, chiều cao h = 100 mm, lưu lượng khí qua mỗi phân phối, q = 200 l/phút.đĩa Số lượng đĩa thổi khí cần lắp đặt trong bể Aerotank Vậy số đĩa thổi khí cần lắp đặt trong bể Aerotank là 36 cái. Áp lực và công suất của máy nén khí Áp lực cần thiết cho hệ thống khí nén xác định như sau Hct = hd + hc + hf + H hd : Tổn thất áp lực do ma sát dọc theo chiều dài ống dẫn, chọn hd = 0,2 (m). hc : Tổn thất cục bộ, chọn hc = 0,2 (m). hf : Tổn thất qua thiết bị phân phối, chọn hf = 0,5 (m). H : Chiều sâu hữu ích của bể, H = 4m. Hct = 0,2 + 0,2 + 0,5 + 4 = 4,9 (m). Áp lực không khí sẽ là Công suất máy thổi khí Trong đó Pmáy : Công suất yêu cầu của máy nén khí, KW G : Trọng lượng của dòng không khí, kg/s G = Qkk* ρkhí = 0,51* 1,3 = 0,663 (kg/s) R : Hằng số khí, R = 8,314 KJ/Kmol0K T1 : Nhiệt độ tuyệt đối của không khí đầu vào T1 = 273 + 25 = 2980K P1 : Áp suất tuyệt đối của không khí đầu vào P1 = 1 atm P2 : Áp suất tuyệt đối của không khí đầu ra P2 = Pm + 1 = 0,0494 + 1 = 1,05 atm → (K = 1,395 đối với không khí) 29,7 : Hệ số chuyển đổi e : Hiệu suất của máy, chọn e = 0,8 → Công suất thực của bơm bằng 1,2 công suất tính toán → Nt = 1,2*Pmáy = 1,2* 3,4 = 5,472 (Hp) Tại bể Aerotank đặt 2 máy thổi khí 6 Hp hoạt động luân phiên nhau. Cách phân phối đĩa thổi khí trong bể. Khí từ ống dẫn chính phân phối ra 9 đường ống phụ (đặt dọc theo chiều rộng bể) để cung cấp cho bể Aerotank. Trên mỗi đường ống dẫn khí phụ lắp đặt 18 đầu ống thổi khí dạng đĩa. Khoảng cách giữa hai đường ống dẫn khí phụ đặt gần nhau là 0,8 m. Khoảng cách giữa hai đường ống ngoài cùng đến thành bể là 0,8 m. Khoảng cách giữa hai đầu thổi khí gần nhau là 0,8 m. Khoảng cách giữa các đầu thổi khí ngoài cùng đến thành bể (chiều dài bể) là 0,7m. → Kích thước trụ đỡ là: L* B* H = 0,15 m* 0,15 m* 0,2 m Tính toán đường ống dẫn khí Lượng khí qua mỗi ống nhánh Chọn số lượng ống nhánh phân phối khí là 9 ống Đường kính ống dẫn khí chính Trong đó vk : Vận tốc khí trong ống dẫn chính, vk = 15 m/s Chọn ống dẫn khí chính là ống thép, đường kính Φ 160 mm Đường kính ống nhánh dẫn khí Trong đó v : Vận tốc khí trong ống nhánh, v = 15 m/s → Chọn loại ống dẫn khí nhánh là ống thép, đường kính Φ 60 mm Kiểm tra lại vận tốc Vận tốc khí trong ống chính Vận tốc khí trong ống nhánh Tính toán ống phân phối nước trong bể: Đường kính ống phân phối nước Vận tốc nước trong ống là 0.8m/s Q = 500 m3/ngày D = = 36 mm Chon ống phân phối nước phi 36 mm trên ống đục các lỗ phân phối nước Kết quả tính toán STT Thông số Đơn vị Số liệu 1 Chiều dài (L) m 6 2 Chiều rộng (B) m 6 3 Chiều cao tổng cộng (H) m 4,5 4 Lưu lượng không khí sục vào bể Aerotank (OK) m3/s 0,24 5 Lưu lượng khí qua mỗi ống nhánh (qk’) m3/s 0,03 6 Đường kính ống dẫn nước ra khỏi bể Aerotank (Dn) mm 110 7 Đường kính ống dẫn bùn tuần hoàn (Db) mm 60 8 Đường kính ống dẫn khí chính (Dk) mm 160 9 Đường kính ống dẫn khí nhánh (dk) mm 60 10 Số lượng đĩa phân phối trong bể Aerotank cái 36 11 Số lượng ống nhánh phân phối khí ống 6 12 Thời gian tích lũy cặn thực tế Ngày 30 13 Thời gian lưu nước trong bể Aerotank h 8 14 Số lượng ống nhánh phân phối nước ống 7 15 Đường kính ống phân phối nước nhánh mm 36 Hiệu quả khử màu của bể Aerotank là 50% Độ màu còn lại sau xử lý sinh học Độ màu = 80* (1 – 0,5) = 40 (Pt – Co). 8. Bể lắng II a. Chức năng Sau khi qua bể Aerotank, hầu hết các chất hữu cơ trong nước thải bị loại hoàn toàn. Tuy nhiên, lượng bùn hoạt tính trong nước thải là rất lớn, bể lắng II có nhiệm vụ tách lượng bùn sinh học sinh ra trong bể Aerotank ra khỏi dòng thải, một phần dòng bùn lắng được tuần hoàn trở lại bể Aerotank để duy trì lượng bùn sinh học trong bể, phần còn lại được bơm vào bể chứa bùn. b. Tính toán Diện tích bể tính toán Trong đó Q : Lưu lượng nước xử lý Q = 500 m3/ngày = 20,8 m3/h C0 : Nồng độ bùn duy trì trong bể Aerotank (tính theo chất rắn lơ lửng) C0 = β* X = 2500/0,8 = 3125 mg/l = 3125 g/m3 α : Hệ số tuần, với α = 0,68 (kết quả tính toán ở bể Aerotank) Ct : Nồng độ bùn trong dòng tuần hoàn Ct = 8000 mg/l = 8000 g/m3 VL : Vận tốc lắng của bề mặt phân chia ứng với CL, xác định bằng thực nghiệm. Tuy nhiên, do không có điều kiện thí nghiệm ta có thể lấy giá trị VL theo công thức sau: Trong đó CL : Nồng độ cặn tại mặt cắt L (bề mặt phân chia) Vmax = 7 m/h K = 600 (cặn có chỉ số thể tích 50 < SVI < 150) Vậy diện tích bể tính toán α : Hệ số tuần hoàn, α = 0,25 – 0,75 chọn α = 0,68 Diện tích của bể nếu bể thêm buồng phân phối trung tâm S’ = 1,1* 21 = 23,1 (m2) Kích thước bể lắng Đường kính bể Chọn D = 6 m Xác định chiều cao bể Chọn chiều cao bể H = 3,3 m, chiều cao dự trữ trên mặt thoáng h1 = 0,3. Chiều cao cột nước trong bể 3 m bao gồm. Chiều cao phần nước trong h2 = 1,1 m. Chiều cao phần chóp đáy bể có độ dốc 2% về tâm h3 = 0,02* (D/2) = 0,02* (6/2) = 0,06 (m) Chiều cao chứa bùn phần hình trụ h4 = 3,7 – h2 – h3 = 3,7 – 1,8 – 0,06 = 1,84 (m) Thể tích phần chứa bùn trong bể Vb = S* h4 = 23,1* 1,84 = 42,504 (m3) Ống trung tâm Đường kính buồng phân phối trung tâm: dtt = 0,20* D = 0,20* 6 = 1,2 (m) Đường kính ống loe d’ = 1,35* dtt = 1,35* 1,2 = 1,62 (m) Chiều cao ống loe (h’ = 0,2 – 0,5 m), chọn h’ = 0,3 m Đường kính tấm chắn d” = 1,3* d’ = 1,3* 1,62 = 2,106 (m) Chiều cao từ ống loe đến tấm chắn (h” = 0,2 – 0,5 m), chọn h” = 0,3 m. Diện tích buồng phân phối trung tâm F = π*d2/4 = 3,14* (1,2)2/4 = 1,1304 (m2) Diện tích vùng lắng của bể SL = 23,1 – 1,1304 = 21,96 (m2) Tải trọng thủy lực Vận tốc đi lên của dòng nước trong bể Thời gian lưu nước trong bể lắng Dung tích bể lắng V = 3,7* S = 3* 23,1 = 70 (m3) Lượng nước đi vào bể lắng QL = (1 + α)* Q = (1 + 0,68)* 500 = 840 (m3/ngày) Thời gian lắng Máng thu nước Ta chọn Bề rộng máng: bm = 0,25 m Chiều sâu: hm = 0,3 m Đường kính trong máng thu Dmt = D + 2* b = 6 + 2* 0,2 = 6,4 (m) Với b: Bề dày thành bể, b = 0,2 Theo TCXD51-84. Đường kính ngoài máng thu Dmn = Dmt + bm = 6,4 + 0,25 = 6,65 (m) Chiều dài máng thu đặt theo chu vi bể Lm = π* Dmt = 3,14* 6,4 = 20,1 (m) Tải trọng thu nước trên bề mặt máng Máng răng cưa Đường kính máng răng cưa dm = Dmáng = 6 m Chiều dài máng răng cưa lm = π* dm = 3,14* 6 = 18,84 (m) Chọn Số khe: 4 khe/1m dài, khe tạo góc 900 Bề rộng răng cưa: brăng = 100 mm Bề rộng khe: bkhe = 150 mm Chiều sâu khe: hk = bk/2 = 150/2 = 75 (mm). Chiều cao tổng cộng của máng răng cưa: htc = 200 mm. Tổng số khe: n = 4*lm = 4* 18,84 = 75,36 (khe) = → Chọn n = 76 khe Lưu lượng nước chảy qua một khe Tải trọng thu nước trên một máng tràn Chiều sâu ngập nước của khe Trong đó Cd : Hệ số chảy tràn (chọn Cd = 0,6) θ : Góc răng cưa (θ = 900) = 0,02 (m) < 0,75 (m) Tính toán ống dẫn nước thải ra khỏi bể Chọn vận tốc nước chảy trong ống v = 0,7 m/s Lưu lượng nước thải ra Q = 500 m3/ngd Đường kính ống Chọn ống nhựa PVC có đường kính Φ = 110 mm. Kết quả tính toán STT Thông số Đơn vị Số liệu 1 Đường kính m 6 2 Chiều cao cột nước m 3 3 Chiều cao tổng m 3,3 4 Chiều cao phần chóp đáy 2% m 0,06 5 Thể tích thực của bể m3 186,5 6 Thời gian lưu nước (t) h 2 7 Đường kính máng thu nước (Dmáng) m 6,65 8 Đường kính máng răng cưa (Drăng cưa) m 6 9 Đường kính ống dẫn nước ra bể (Ddẫn nước) mm 110 10 Đường kính ống dẫn bùn ra bể (Dbùn) mm 90 9. Bể nén bùn (kiểu đứng) a. Chức năng Bùn hoạt tính dư ở ngăn lắng có độ ẩm cao (99.4%) cần thực hiện quá trình nén bùn để đạt độ ẩm thích hợp (96-97%) cho quá trình nén cặn ở máy ép bùn. Nhiệm vụ của bể nén bùn là làm giảm độ ẩm của bùn hoạt tính dư. b. Tính toán: Tính toaùn löôïng buøn sinh ra hang ngày ở bể lắng I Vôùi löu löôïng Q = 500 (m3/nñ). Duøng pheøn Al2(SO4)3.18H2O. Khi cho pheøn vaøo thì phaûn öùng thuûy phaân xaûy ra : Al2(SO4)3.18H2O + 6 H2O à 2 Al(OH)3 + 3 H2SO4 + 18 H2O 666 g 156 g 1000 mg ? Löôïng pheøn söû duïng trong moät ngaøy: m1 = Q . haøm löôïng pheøn . hieäu suaát söû duïng pheøn m1= 500.1000.10-3 (kg/m3) . 90% m1= 450 (kg). Löôïng Al(OH)3 taïo ra töông öùng trong moät ngaøy : Haøm löôïng SS bò keo tuï trong moät ngaøy: SS vaøo = 250 (mg/l). SS ra = 30 (mg/l). Hieäu suaát söû lyù laø : Khoái löôïng buøn do SS taïo ra laø : m2 = 88%.250.10-3(kg/m3).500 m2 =110 (kg). Vaäy toång löôïng buøn taïo ra laø: m = m1 + m2 m = 105.41 + 110 = 215.41 (kg). Theå tích buøn taïo thaønh trong moät ngaøy ñeâm: Trong ñoù : C laø Haøm löôïng chaát raén trong buøn choïn 40 (kg/m3). Xaùc ñònh löôïng buøn xaû ra haøng ngaøy ở bể lắng II Heä soá taêng tröôûng cuûa buøn : Löôïng buøn hoaït tính sinh ra trong moät ngaøy