Đồ án Tính toán, thiết kế trạm xử lý nước thải cho Khu công nghiệp DNN - Tân Phú, xã Tân Phú, huyện Đức Hòa, tỉnh Long An, công suất 5.000m 3 /ngày.đêm

toán Chọn thời gian lƣu nƣớc của bể điều hoà t = 4h (4 – 12h) Thể tích cần thiết của bể: ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN CHÍ HIẾU SVTH: Nguyễn Thị Hồng Huệ Trang 45 W = Qmax.h x t = 433,333  = 1333,33 (m 3 ) Chọn chiều cao hữu ích của bể: H = 5m. Diện tích mặt bằng: A = )(66,266 5 33,1333 2m H W  .  Chọn L x B = 18m x 12m Chiều cao xây dựng của bể: Hxd = H + hbv = 5 + 0,5 = 5,5 (m) Với: H : Chiều cao hữu ích của bể, (m) hbv : Chiều cao bảo vệ, hbv = 0,5 (m)  Kích thƣớc của bể điều hoà: L x B x Hxd = 18m x 12m x 5,5m Thể tích thực của bể điều hòa: Wt = 18 x 12 x 5,5 = 495 (m 3 )  Tính toán hệ thống đĩa, ống, phân phối khí Hệ thống đĩa Chọn khuấy trộn bể điều hoà bằng hệ thống thổi khí. Lƣợng khí nén cần cho thiết bị khuấy trộn: qkhí = R x Wdh(tt) = 0,012 (m 3 /m 3 .phút) x1333,33 (m 3 ) = 15 (m 3 /phút) = 900 (m 3 /h) = 10.000 (l/phút). Trong đó: R : Tốc độ khí nén, R = 10 – 15 (l/m3.phút). Chọn R = 12 (l/m 3 .phút) = 0,012 (m 3 /m 3 .phút) (Nguồn[6]: Bảng 9 – 7) Wdh(tt) : Thể tích hữu ích của bể điều hoà, (m 3 ) Chọn khuếch tán khí bằng đĩa bố trí dạng lƣới. Vậy số đĩa khuếch tán là: ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN CHÍ HIẾU SVTH: Nguyễn Thị Hồng Huệ Trang 46 n = )/(70 )/(10000 phútl phútl r qkk  = 142,8 (đĩa) Trong đó: r : Lƣu lƣợng khí, chọn r = 70 (l/phút) (r =11 – 96 l/phút)_( Nguồn[6]: Bảng 9 – 8) Chọn đƣờng kính thiết bị sục khí d = 170mm. Chọn đường ống dẫn Với lƣu lƣợng khí qkk = 10 (m 3 /phút) = 0,166 (m 3/s) và vận tốc khí trong ống vkk= 10 – 15 (m/s) có thể chọn đƣờng kính ống chính D = 140mm. Tính lại vận tốc khí trong ống chính: vc = 4 14,0 )/(166,0 4 2 3 2     sm D qkk = 10,08 (m/s) => thoả mãn vkk= 10 – 15 (m/s) (Nguồn[3]) Đối với ống nhánh có lƣu lƣợng qnh = )/(222,9 18 )/(166 sl sl  = 0,009222(m 3 /s) và chọn đƣờng kính ống nhánh dnh = 34 (mm) ứng với vận tốc ống nhánh: vn = 4 034,0 009222,0 4 2 /3 2     s kk m D q = 10,19 (m/ ) => thoả mãn (vkk= 10 – 15 m/s) (Nguồn[3]) Áp lực và công suất của hệ thống nén khí Áp lực cần thiết cho hệ thống nén khí xác định theo công thức: Htc = hd + hc + hf + H Trong đó: hd : Tổn thất áp lực do ma sát dọc theo chiều dài trên đƣờng ống dẫn, (m) hc : Tổn thất áp lực cục bộ, hc thƣờng không vƣợt quá 0,4m ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN CHÍ HIẾU SVTH: Nguyễn Thị Hồng Huệ Trang 47 hf : Tổn thất qua thiết bị phân phối , hf không vƣợt quá 0,5m H : Chiều cao hữu ích của bể điều hoà, H = 5 m Do đó áp lực cần thiết là: Htt = 0,4 + 0,5 + 5 = 5,9 (m) => Tổng tổn thất là 5,9 (m) cột nƣớc Áp lực không khí sẽ là: P = at H tt 57,1 1033 533,10 33,10 33,10     Công suất máy thổi khí tính theo công thức sau: N = n qkP kk   102 )1(34400 29,0 = 8,0102 166,02)157,1(34400 29,0   = 19,56 (Kw) =26,43(Hp) Trong đó: qkk : Lƣu lƣợng không khí, (m 3 /s) n : Hiệu suất máy thổi khí, n = 0,7 – 0,9, chọn n = 0,8 k : Hệ số an toàn khi sử dụng trong thiết kế thực tế, chọn k = 2. Chọn 2 máy thổi khí công suất 26,43 Hp (2 máy hoạt động luân phiên)  Tính toán các ống dẫn nƣớc ra khỏi bể điều hoà Nƣớc thải đƣợc bơm sang bể keo tụ nhờ một bơm chìm, lƣu lƣợng nƣớc thải 104,16 m 3/h, với vận tốc nƣớc chảy trong ống là v = 2m/s, đƣờng kính ống ra: Dr = 36002 33,2084    = 0,192 (m)  Chọn ống nhựa uPVC có đƣờng kính  =200mm.  Chọn máy bơm nƣớc từ bể điều hòa sang keo tụ Các thông số tính toán bơm ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN CHÍ HIẾU SVTH: Nguyễn Thị Hồng Huệ Trang 48 Lƣu lƣợng mỗi bơm QTB = 5000 (m 3 /ngày) = 0,058 (m 3 /s) Sử dụng hai bơm hoạt động luân phiên để bơm nƣớc thải từ bể điều hòa lên bể keo tụ. Thiết bị đi kèm với bơm gồm: đƣờng ống dẫn nƣớc chiều dài ống L = 10m, một van, ba co 90 0, một tê. Công suất của bơm:      1000 HgQ N TB h Trong đó:  :Khối lƣợng riêng chất lỏng  =1.000 (kg/m 3 ) TB hQ : Là lƣu lƣợng trung bình giờ nƣớc thải )/(058,0 3 smQtbs  H :Là chiều cao cột áp (tổn thất áp lực) (m) g :Gia tốc trọng trƣờng g = 9,81 (m/s2)  : Là hiệu suất máy bơm  = 0,73 - 0,93 chọn  = 0,8 Xác định chiều cao cột áp của bơm theo định luật Bernulli: H = Hh + h = Hh + Ht + Hd +Hcb Trong đó: Hh : Cột áp để khắc phục chiều cao dâng hình học, (m). Ht : Tổn thất áp lực giữa hai đầu đoạn ống hút và ống đẩy, (m). Hd : Tổn thất áp lực dọc đƣờng, (m) Hcb: Tổn thất áp lực cục bộ, (m) Xác định cột áp để khắc phục chiều cao dâng hình học: Hh = Z1 – Z2 = 5,5 (m) Trong đó: ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN CHÍ HIẾU SVTH: Nguyễn Thị Hồng Huệ Trang 49 Z1 : Chiều cao đẩy (độ cao bể điều hòa) Z1 = 5,5 (m) Z2 : Chiều cao hút, Z2 = 0 (m) Xác định tổn thất áp lực gữa hai đầu đoạn ống hút và ống đẩy: g pp H t     12 Trong đó: p1, p2 : Áp suất ở hai đầu đoạn ống p1 = p2.  : Khối lƣợng riêng của nƣớc thải Suy ra Ht = 0 Xác định tổn thất áp lực dọc đƣờng: Hd = i x L Tổn thất theo đơn vị chiều dài. Với Q = 28,93 (l/s) và đƣờng kính ống D =200 (mm) tra bảng tra thủy lực đối với ống nhựa ta đƣợc vận tốc trong ống v = 0,7 (m/s), 1000i = 2,19. Tổn thất cục bộ: Hcb = g v   2 2  Tổn thất qua van = 1,7, có 1 van Tổn thất qua co 900 = 0,5, có 3 co Tổn thất qua tê = 0,6, có 1 tê. V : Vận tốc nƣớc chảy trong ống, V = 0,7 (m/s). H = 5,5 +   22,19 0,71 10 1 1,7 3 0,5 1 0,6 1000 2 9,81          = 5,6 (m). Chọn cột áp bơm H = 10 (m) )(11,7 8,01000 1081,9058,01000 1000 Kw HgQp N tb s         = 9,6 (Hp) ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN CHÍ HIẾU SVTH: Nguyễn Thị Hồng Huệ Trang 50  Chọn bơm nƣớc thải bể điều hòa Chọn bơm chìm, đƣợc thiết kế 2 bơm có công suất nhƣ nhau (3,55 Kw). Trong đó 01 bơm đủ để hoạt động với công suất tối đa của hệ thống xử lý, bơm còn lại là dự phòng. Các bơm tự động luân phiên nhau theo chế độ cài đặt nhằm đảm bảo tuổi thọ lâu bền.  Hàm lƣợng BOD5, COD sau khi qua bể điều hòa 2 BODL = 1 BODL x (1 – 10%) = 190 x 0,9 = 171 (mg/l) 2 CODL = 1 CODL x (1 – 10%) = 285 x 0,9 = 256,5 (mg/l) Bảng 4.2: Tổng hợp tính toán bể điều hoà Thông số Kí hiệu Đơn vị Giá trị Thời gian lƣu nƣớc của bể điều hoà T h 4 Kích thƣớc bể điều hoà Chiều dài L mm 18.000 Chiều rộng B mm 12.000 Chiều cao hữu ích H mm 15.000 Chiều cao xây dựng Hxd mm 5.500 Số đĩa khuyếch tán khí n đĩa 144 Đƣờng kính ống dẫn khí chính D mm 140 Đƣờng kính ống nhánh dẫn khí dn mm 34 Đƣờng kính ống dẫn nƣớc ra khỏi bể Dr mm 200 Thể tích bể điều hòa Wt m 3 1188 Công suất máy nén khí N Kw 19,56  Tính toán hoá chất Bể chứa dung dịch axít H2SO4 và bơm châm H2SO4 Lƣu lƣợng thiết kế: Q = 208,33 (m3/h) ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN CHÍ HIẾU SVTH: Nguyễn Thị Hồng Huệ Trang 51 pHvào max = 9 pHtrung hoà = 7 K = 0,000005 (mol/l) Khối lƣợng phân tử H2SO4 = 98 (g/mol) Nồng độ dung dịch H2SO4 = 5% (Quy phạm 5 -10%) Trọng riêng của dung dịch = 1,84 Liều lƣợng châm vào = 1084,15 100033,20898000005,0   = 1,1 (l/h) Thời gian lƣu = 15 ngày Thể tích cần thiết của bể chứa = 1,1 x 24 x 15 = 396 lít Chọn thể tích bồn chứa W = 400 lít. Chọn: 1 bơm châm axít H2SO4 Đặc tính bơm định lƣợng: Q = 1,1 (l/h); áp lực 1,5 (bar) Bể chứa dung dịch NaOH và bơm châm NaOH Lƣu lƣợng thiết kế: Q = 208,33 (m3/h) pHvào min = 5 pHtrung hoà = 7 K = 0,00001 (mol/l) Khối lƣợng phân tử NaOH = 40 (g/mol) Nồng độ dung dịch NaOH = 5% ( Quy phạm 5 -10%) Trọng riêng của dung dịch = 1,53 Liều lƣợng châm vào = 1053,15 100033,2084000001,0   = 1,088 (l/h) Thời gian lƣu = 15 (ngày) ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN CHÍ HIẾU SVTH: Nguyễn Thị Hồng Huệ Trang 52 Thể tích cần thiết của bể chứa = 1,088 x 24 x 15 = 391,68 (lít) Chọn thể tích bồn chứa W = 500 (lít). Chọn: 1bơm châm NaOH Đặc tính bơm định luợng: Q = 1,088 (l/h); áp lực 1,5 (bar) 4.2.4 Bể keo tụ Nhiệm vụ Xáo trộn đều các chất keo tụ với nƣớc thải nhằm tăng hiệu quả keo tụ tạo bông. Tính toán Chọn: Thời gian khuấy trộn t = 10 phút (t = 10 – 15 phút)_(Nguồn: Điều 8.21.8 TCVN 7957 – 2008) Thể tích bể trộn cần: W = Q x t = 5000 (m 3 /ngày) x 6024 10  = 34,72 (m 3 ) Chọn bể keo tụ hình vuông, kích thƣớc bể: 3,5m x 3,5m x 3 m Chiều cao xây dựng bể: Hxd = h + hbv = 3 + 0,5 = 3,5 (m) Thể tích thực của bể keo tụ: Wt = 3,5 x 3,5 x 3,5 = 42,87 (m 3 ) Đƣờng kính cánh khuấy D  ½ chiều rộng bể, chọn D = 3,2 5,3 = 1,5 (m) Máy khuấy đặt cách đáy một khoảng : h = D = 1,5 (m) Chiều rộng bản cánh khuấy = 5,1 5 1 5 1 D = 0,3 (m) = 300 (mm) Chiều dài bản cánh khuấy = 5,1 4 1 4 1 D = 0,375 (m) = 375 (mm) Vậy năng lƣợng cần truyền vào nƣớc: ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN CHÍ HIẾU SVTH: Nguyễn Thị Hồng Huệ Trang 53 P = G 2 x W x  Trong đó: G : Cƣờng độ khuấy trộn, G = 600 (s-1) (Nguồn: Điều 8.21.9 TCVN 7957 – 2008) W : Thể tích bể, W = 34,72 (m3)  : Độ nhớt động học của nƣớc, ở 25oC  = 0,9.10 -3 (Ns/m 2 ) )/(28,1124910.9,072,34600 32 sJP   Hiệu suất động cơ chỉ đạt H = 0,8 nên công suất động cơ: N = )/(6,1406 8,0 28,11249 sJ  14 (Kw) Xác định số vòng quay của máy khuấy: n = 3 1 5 )( DK P   Trong đó: P : Năng lƣợng khuấy trộn, (J/s) K :Hệ số sức cản của nƣớc, chọn cánh khuấy tuabin 4 cánh nghiêng 45o, ta có K= 1,08  : Khối lƣợng riêng của nƣớc, (kg/m3) D : Đƣờng kính cánh khuấy, D = 1,5 (m) 3,1 5,11008,1 14061 3 1 53        n (vòng/s)  78 (vòng/phút) Kiểm tra số Reynold: ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN CHÍ HIẾU SVTH: Nguyễn Thị Hồng Huệ Trang 54 NR= 6 3 322 10.65,2 109,0 103,15,1       pnD > 10.000 Vậy đƣờng kính máy khuấy và số vòng quay đã chọn đạt chế độ chảy rối.  Tính toán ống dẫn nƣớc thải ra khỏi bể keo tụ Chọn vận tốc nƣớc thải chảy trong ống v = 0,7 (m/s) Lƣu lƣợng nƣớc thải: Q = 208,33 (m3/h). Đƣờng kính ống là: D =   v Q 3600 4 = 14,37,03600 33,2084   =0,32 (m) = 320 (mm) Chọn ống nhựa uPVC có đƣờng kính  = 350mm Bảng 4.3: Tổng hợp tính toán bể keo tụ Thông số Kí hiệu Đơn vị Giá trị Thời gian lƣu nƣớc bể trộn t phút 10 Kích thƣớc bể trộn Chiều dài L mm 3.500 Chiều rộng B mm 3.500 Chiều cao xây dựng H mm 3.500 Đƣờng kính ống dẫn nƣớc ra khỏi bể D mm 350 Thể tích bể trộn Wt m 3 34,72  Tính toán hoá chất Tính toán hóa chất FeCl3 Sử dụng dung dịch FeCl3 3% (pha 30kg trong 1000l nƣớc) ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN CHÍ HIẾU SVTH: Nguyễn Thị Hồng Huệ Trang 55 Liều lƣợng FeCl3 cho 1m 3 nƣớc thải: 20 g/m3 nƣớc thải. Vậy lƣợng FeCl3 cần dùng: 20 x 5000 = 100kg Lƣợng phèn sử dụng 1 năm: 100 x 365 = 36.500 (kg/năm) 4.2.5 Bể tạo bông Nhiệm vụ Là nơi phản ứng keo tụ, tạo bông xảy ra hình thành những bông cặn lớn giúp quá trình lắng tại bể lắng I có hiệu quả cao hơn. Tính toán Dung tích bể W = Q x t = 208,33 (m 3 /h) x 30 (phút/60 phút/h) = 104,16 (m 3 ) Trong đó: Q : Lƣu lƣơng nƣớc thải trung bình giờ, (m3/h) T : Thời gian lƣu nƣớc trong bể, chọn t = 30phút (t = 20  30 phút) (Nguồn: Điều 8.21.8 TCVN 7957 – 2008) Theo chiều dài của bể ta chia làm 3 buồng bằng 2 vách ngăn hƣớng dòng dày 100mm theo phƣơng thẳng đứng, kích thƣớc chiều rộng và chiều cao của mỗi buồng là: 2,8m x 2,5m Tiết diện ngang của ngăn phản ứng: f = b x h = 3,5 x 3 = 10,5 (m 2 ) Chiều dài bể: L W f  = )(9,9 5,10 16,104 m Chiều dài mỗi buồng: l = 3,3 (m) Dung tích mỗi buồng: 3,3m x 3,5m x 3m = 34,65 (m3) ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN CHÍ HIẾU SVTH: Nguyễn Thị Hồng Huệ Trang 56 Tổng chiều cao bể ứng với chiều cao bảo vệ bằng 0,5m: Htc = 3 + 0,3 = 3,5 (m) Tổng chiều dài bể ứng với 3 vách ngăn 200mm và 1 ngăn thu nƣớc 600mm: Ltc = 9,9 + (3 x 0,2) + 0,6 =11,1 (m) Thể tích thực của bể tạo bông: Wt = 11,1 x 3,5 x 3,5 = 136 (m 3 ) Cấu tạo guồng khuấy gồm trục quay, 4 cánh khuấy và 8 bản cánh đặt đối xứng qua trục, toàn bộ đặt theo phƣơng thẳng đứng. Chọn chiều dài bản cánh là: 1,3m Chiều rộng bản cánh: 0,15m Tổng diện tích bản cánh: fc = 0,15 x 1,3 x 8 = 1,56 (m 2 ) Cánh khuấy đặt ở khoảng cách tính từ mép ngoài đến tâm trục quay là R2 = 0,7m; R1 = 0,4m  Cƣờng độ khuấy trộn Buồng phản ứng 1 Dung tích 34,65 m 3 Chọn tốc độ của guồng khuấy n = 12 (vòng/phút). Tốc độ tƣơng đối của bản khuấy so với nƣớc: v1 = 60 75,04,014,3212 60 75,02 1   Rn   0,37 (m/s) v2 = 60 75,07,014,3212 60 75,02 2   Rn   0,66 (m/s) Công suất cần thiết để quay cánh khuấy: N = 51 x C x fc x (v1 3 + v2 3 ) ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN CHÍ HIẾU SVTH: Nguyễn Thị Hồng Huệ Trang 57 Trong đó: N :Công suất, (W) fc :Tổng diện tích của bản cánh quạt, fc = 1,56 (m 2 ) C :Hệ số trở lực của nƣớc phụ thuộc vào tỉ số dài/rộng C = 1,2 Vậy: N = 51 x 1,2 x 1,56 x (0,373 + 0,663) = 30,22 (W) Gradient vận tốc trung bình: G = W N    10 Trong đó: G : Gradient vận tốc trung bình, (s-1) N : Nhu cầu năng lƣợng, (W)  : Độ nhớt động lực học, (N.S/m2). Ở 25oC,  = 0,0092 (N.S/m2) W : Thể tích buồng tạo bông, (m3) G = 65,340092,0 22,30 10   = 97,3 (s -1 ) < 100 (s -1 )  thoả (Nguồn[1]) Buồng đầu G = 80 – 100 (s-1) (Nguồn[1]) Buồng phản ứng 2 Dung tích 34,65 (m 3 ) Tốc độ quay của guồng khuấy n = 10 (vòng/phút) Tốc độ chuyển động tƣơng đối của bản cánh khuấy so với nƣớc: v1 = 60 75,04,014,3210 60 75,02 1   Rn  = 0,314 (m/s) v2 = 60 75,07,014,32110 60 75,02 2   Rn  = 0,55 (m/s) ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN CHÍ HIẾU SVTH: Nguyễn Thị Hồng Huệ Trang 58 Công suất cần thiết để quay cánh khuấy:  N = 51 x 1,2 x 1,56 x (0,3143 + 0,553) = 18,8 (W) Gradient vận tốc trung bình: G = 65,340092,0 8,18 10   = 78,8 (s -1): thoả (Nguồn[1]) Buồng hai G = 50 – 80 (s-1) (Nguồn[1]) Buồng phản ứng thứ 3 Dung tích 34,65 (m 3 ) Tốc độ quay của guồng khuấy n = 6 (vòng/phút) Tốc độ chuyển động tƣơng đối của bản cánh khuấy so với nƣớc: v1 = 60 75,04,014,327 60 75,02 1   Rn   0,18 (m/s) v2 = 60 75,07,014,327 60 75,02 2   Rn  = 0,38 (m/s) Công suất cần thiết để quay cánh khuấy: N = 51 x 1,2 x 1,56 x (0,183 3 + 0,283 3 ) = 5,74 (W) Gradient vận tốc trung bình: G = 65,340092,0 74,5 10   = 42,43 (s -1 ) < 40 (s -1): thoả (Nguồn[1]) Buồng cuối G = 20 – 40 (s-1) (Nguồn[1])  Tính toán ống dẫn nƣớc thải ra khỏi bể keo tụ tạo bông Chọn vận tốc nƣớc thải chảy trong ống v = 0,7 (m/s) Lƣu lƣợng nƣớc thải : Q = 208,33 (m3/h). Đƣờng kính ống là: ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN CHÍ HIẾU SVTH: Nguyễn Thị Hồng Huệ Trang 59 D =   v Q 3600 4 = 14,37,03600 33,2084   = 0,32 (m) Chọn ống nhựa uPVC có đƣờng kính  = 250mm Bảng 4.4: Tổng hợp tính toán bể tạo bông Thông số Kí hiệu Đơn vị Giá trị Thời gian lƣu nƣớc bể tạo bông t phút 30 Kích thƣớc bể tạo bông Chiều dài Ltc mm 11.600 Chiều rộng B mm 3.500 Chiều cao xây dựng Htc mm 3.500 Đƣờng kính ống dẫn nƣớc ra khỏi bể D mm 350 Thể tích bể keo tụ tạo bông Wt m 3 142,1  Tính toán hoá chất Tính toán polymer Sử dụng polymer 1,5 %o (pha 0,15kg trong 1000l nƣớc) Liều lƣợng polymer cho 1m3 nƣớc thải: 3 g/m3 nƣớc thải. Vậy lƣợng polymer cần dùng: 3 x 5000 = 15 kg Lƣợng polymer 1 năm: 15 x 365 = 5.475 kg 4.2.6 Bể lắng I Nhiệm vụ Loại bỏ các chất lơ lửng và các bông cặn có khả năng lắng đƣợc trong nƣớc thải sau khi đã qua quá trình phản ứng keo tụ tạo bông trƣớc đó. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN CHÍ HIẾU SVTH: Nguyễn Thị Hồng Huệ Trang 60 Tính toán Chọn bể lắng I có dạng hình tròn trên mặt bằng, nƣớc thải vào từ tâm và thu nƣớc theo chu vi bể. Bảng 4.5: Các thông số cơ bản thiết kế cho bể lắng I Thông số Giá trị Trong khoảng Đặc trƣng Thời gian lƣu nƣớc, giờ Tải trọng bề mặt, m3/m2.ngày - Lƣu lƣợng trung bình - Lƣu lƣợng cao điểm Tải trọng máng tràn, m3/m.ngày Ống trung tâm: - Đƣờng kính - Chiều cao Chiều sâu H của bể lắng, m Đƣờng kính D của bể lắng, m Độ dốc đáy bể, mm/m Tốc độ thanh gạt bùn, vòng/phút 1,5  2,5 31  50 81  122 124  490 15  20% D 55  65% H 3,0  4,6 62  167 0,02  0,05 2,0 40 89 248 12 - 45 4,2 3,7 12  45 83 0,03 (Nguồn: Bảng 4 – 3; 4 – 4, Tính toán thiết kế các công trình XLNT, TS. Trịnh Xuân Lai) Diện tích mặt thoáng của bể lắng ly tâm trên mặt bằng đƣợc tính theo công thức: A = )(88,138 )./(36 )/(24)/(33,208 2 23 3 m ngàymm ngàyhhm L Q A h tb    Trong đó: ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN CHÍ HIẾU SVTH: Nguyễn Thị Hồng Huệ Trang 61 Q h tb : Lƣu lƣợng giờ trung bình, (m3/h). LA : Tải trọng bề mặt, (m 3 /m 2 .ngày) Đƣờng kính bể lắng: D = A  4 = 88,138 4   = 13,3 (m) Đƣờng kính ống trung tâm: d = 20% x D = 20% x 13,3 = 2,66 (m) )(7,2 m Chọn chiều sâu hữu ích của bể lắng H = 3,5(m), chiều cao lớp bùn lắng hbl = 0,5(m), chiều cao hố thu bùn ht = 0,3(m), chiều cao lớp trung hoà hth = 0,2(m), chiều cao bảo vệ hbv = 0,5(m). Vậy chiều cao tổng cộng của bể lắng đợt I là Htc = H + hbl + ht + hth + hbv = 3,5 + 0,5 + 0,3 + 0,2 + 0,5 = 5 (m) Chiều cao ống trung tâm h = 60% x H = 60% x 3,5 = 2,1 (m)  Kiểm tra thời gian lƣu nƣớc của bể lắng Thể tích bể lắng: W = )(4665,3)7,23,13( 4 )( 4 32222 mHdD   Thời gian lƣu nƣớc: t =  )5,25,1()(23,2 )/(33,208 )(466 3 3 h hmQ W h tb thoả mãn (Nguồn [3]) Thể tích thực của bể: Wt = )(68,6655)7,23,13( 4 )( 4 32222 mHdD    Máng thu nƣớc ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN CHÍ HIẾU SVTH: Nguyễn Thị Hồng Huệ Trang 62 Vận tốc nƣớc chảy trong máng: chọn v = 0,6 (m/s). Diện tích mặt cắt ƣớt của máng A = )(09645,0 )/(86400)/(6,0 )/(5000 2 3 m ngàyssm ngàym v Q    = 96450 (mm 2 )  (cao x rộng) = ( 300mm x 300mm)/máng Để đảm bảo không quá tải trong máng chọn kích thƣớc máng: cao x rộng = (300mm x 300mm). Máng bê tông cốt thép dày 100mm, có lắp thêm máng răng cƣa thép tấm không gỉ.  Máng răng cƣa Đƣờng kính máng răng cƣa đƣợc tính theo công thức Drc = D – (0,3 + 0,1 + 0,003) x 2 = 13,3 – 2 x 0,403 = 12,5 (m) Trong đó D : Đƣờng kính trong bể lắng I, (m) 0,3 : Bề rộng máng tràn = 300 (mm) = 0,3 (m) 0,1 : Bề rộng thành bê tông = 100 (mm) = 0,1 (m). 0,003 : Tấm đệm giữa máng răng cƣa và máng bê tông = 3mm Máng răng cƣa đƣợc thiết kế có 4 khe/m dài, khe tạo góc 90o Nhƣ vậy tổng số khe dọc theo máng bê tông là : 12,5 x  x 4 = 157 (khe) Lƣu lƣợng nƣớc chảy qua mỗi khe: Qkhe = )/(10.68,3 )/(86400)(157 )/(5000 34 3 sm ngàyskhe ngàym Sokhe Q    Mặt khác ta lại có: Qkhe = )/(10.68,342,1 2 2 15 8 342 5 2 5 smHtgHgCd   ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN CHÍ HIẾU SVTH: Nguyễn Thị Hồng Huệ Trang 63 Trong đó: Cd : Hệ số lƣu lƣợng, Cd = 0,6 g : Gia tốc trọng trƣờng (m/s2).  : Góc của khía chữ V, o90 H : Mực nƣớc qua khe (m) Giải phƣơng trình trên ta đƣợc: 5/2 x lnH = ln(2,59.10 -4 ) => lnH = -3,3 => H = e -3,3 = 0,0337 H = 0,0337 (m) = 33,7 (mm) < 50 (mm) chiều sâu của khe  đạt yêu cầu Tải trọng thu nƣớc trên 1m dài thành tràn: q = rcD Q 2 = )./(7,63 5,122 )/(5000 3 3 ngàymm m ngàym   < 248 (m 3/m.ngày) (Tải trọng máng tràn)  Lƣợng bùn sinh ra mỗi ngày Wtƣơi = 1000 )( 21 CCQ  (Nguồn [1]) Trong đó: C2 :Hàm lƣợng cặn đi ra khỏi bể lắng, (mg/l) C1 : Hàm lƣợng cặn trong nƣớc đi vào bể lắng. C1 = C0 + k x ap + 0,25 x M C0 : Hàm lƣợng cặn trong nƣớc đi vào bể lắng, C0 = 237,5 (mg/l) ap : Hàm lƣợng phèn, ap = 20 (mg/l) k : Hệ số tạo cặn từ phèn, đối với phèn nhôm kĩ thuật, k = 1. M : Độ màu của nƣớc, M = 200  C1 = 237,5 + 1x 20 + 0,25x 200 = 307,5 (mg/l) ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN CHÍ HIẾU SVTH: Nguyễn Thị Hồng Huệ Trang 64 Vậy : Wtƣơi = 1180 1000 )25,715,307(5000   (kgbùn/ngày). Giả sử nƣớc thải có hàm lƣợng cặn 5% (độ ẩm 95%), tỷ số VSS : SS = 0,8 và khối lƣợng riêng của bùn tƣơi = 1,082 (kg/l). Vậy lƣu lƣợng bùn tƣơi cần phải xử lý là: Qtƣơi =   1000 1 )/(082,105,0 )/(1180 lkg ngàykg 21,8 (m 3 /ngày). Lƣợng bùn tƣơi có khả năng phân huỷ sinh học: Mtƣơi (VSS)= 1180 (kgSS/ngày) x 0,8 = 944 (kgVSS/ ngày). Bùn dƣ từ quá trình sinh học đƣợc đƣa về bể nén bùn.  Tính toán ống dẫn nƣớc thải ra khỏi bể lắng I Chọn vận tốc nƣớc thải chảy trong ống v = 1 (m/s) (v ≤ 2m/s) Lƣu lƣợng nƣớc thải: Q =208,33(m3/ngày). Đƣờng kính ống là: D = 14,313600 33,2084 43600 4      v Q = 0,271 (m) = 271 (mm) Chọn ống nhựa uPVC có đƣờng kính  = 350mm  Tính toán đƣờng ống dẫn bùn Lƣu lƣợng bùn thải: Q = 21,8 (m3/ngày). Bơm bùn hoạt động 4 (giờ/ngày) Đƣờng kính ống là: D = 14,36,043600 8,214 3600 4      v Q = 0,056 (m) Chọn ống nhựa uPVC có đƣờng kính  = 60mm  Chọn bơm bùn tƣơi từ bể lắng I tới bể nén bùn Lƣu lƣợng bùn thải: Q = 21,8 (m3/ngày) = 0,015 (m3/s). ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN CHÍ HIẾU SVTH: Nguyễn Thị Hồng Huệ Trang 65 Công suất bơm N = 8,01000 1081,91000015,0 1000        HgQ = 1,84 (Kw) = 2,5 (Hp) Trong đó:  : Hiệu suất chung của bơm từ 0,72 – 0,93, chọn = 0,8 ρ : Khối lƣợng riêng của nƣớc (kg/m3) Chọn bơm bùn đƣợc thiết kế 1 bơm có công suất 1,84 Kw.  Thiết bị cào bùn bể lắng Loại cầu trung tâm. Hoạt động với vận tốc chậm, gom bùn lắng ở đáy bể về hố gom bùn. Từ đây, bùn đƣợc bơm hút đi. Chế độ vận hành 24/24. Hàm lƣợng SS và BOD5, COD sau khi qua bể lắng I giảm: 2 SSL = 1 SSL (1 – 0,7) = 237,5 x 0,3 = 71,25 (mg/l) 3 BODL = 2 BODL (1 – 0,4) = 171 x 0,6 = 102,6 (mg/l) 3 CODL = 2 CODL (1 – 0,4) = 256,5 x 0,6 = 153,9 (mg/l) Bảng 4.6: Tổng hợp tính toán bể lắng I Thông số Kí hiệu Đơn vị Giá trị Đƣờng kính bể lắng D mm 13.300 Chiều cao xây dựng bể lắng Hxd mm 5.000 Đƣờng kính ống trung tâm d mm 2.700 Chiều cao ống trung tâm h mm 2.100 Tổng số khe máng răng cƣa n khe 157 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN CHÍ HIẾU SVTH: Nguyễn Thị Hồng Huệ Trang 66 Kích thƣớc máng Đƣờng kính máng răng cƣa Drc mm 12.500 Chiều rộng máng thu nƣớc B mm 300 Chiều cao máng thu nƣớc H mm 300 Đƣờng kính ống dẫn nƣớc ra D mm 350 Thể tích bể lắng Wt m 3 466 4.2.7 Bể Aerotank Nhiệm vụ Loại bỏ các hợp chất hữu cơ hoà tan có khả năng phân huỷ sinh học nhờ quá trình vi sinh vật lơ lửng hiếu khí. Tính toán  Các thông số tính toán quá trình bùn hoạt tính xáo trộn hoàn toàn Hàm lƣợng BOD5 trong nƣớc thải dẫn vào Aerotank = 102,6 (mgBOD5/l) và SS = 71,25 (mg/l) tỷ số BOD5/COD = 0,6 Yêu cầu BOD5 và SS sau xử lý sinh học hiếu khí là: 30 (mg/l) và 50 (mg/l). Trong đó: Q : Lƣu lƣợng nƣớc thải, Q = 5000 (m3/ngđ) t : Nhiệt độ trung bình của nƣớc thải, t = 25oC. Xo : Lƣợng bùn hoạt tính trong nƣớc thải ở đầu vào bể, Xo= 0 (mg/l) X : Nồng độ chất lơ lửng dễ bay hơi trong hỗn hợp bùn hoạt tính MLVSS, X = 2.500 (mg/l) (cặn bay hơi 2.500 – 4.000 mg/l) XT : Nồng độ cặn lắng ở đáy bể lắng đợt II cũng là nồng độ cặn tuần hoàn. XT =10.000 (mg/l). ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN CHÍ HIẾU SVTH: Nguyễn Thị Hồng Huệ Trang 67 c : Thời gian lƣu của bùn hoạt tính (tuổi của cặn) trong công trình. 1575,0 c (ngày). Chọn 10c (ngày) Chế độ thủy lực của bể: Khuấy trộn hoàn chỉnh. Y :Hệ số năng suất sử dụng chất nền cực đại (hệ số sinh trƣởng cực đại). Y= (0,4 – 0,6) (mg bùn hoạt tính/mgBOD). Chọn Y = 0,6. Kd : Hệ số phân hủy nội bào. Kd = (0,02 – 0,1) (ngày -1), chọn Kd = 0,06. Z : Độ tro của cặn hữu cơ lơ lửng ra khỏi bể lắng II, Z = 0,2 trong đó có 80% cặn bay hơi. F/M : Tỷ lệ BOD5 có trong nƣớc thải và bùn hoạt tính, F/M = (0,2 – 1,0) (kg BOD5/kg bùn hoạt tính) với bể Aerotank xáo trộn hoàn toàn. L : Tải trọng các chất hữu cơ sẽ đƣợc làm sạch trên một đơn vị thể tích của bể xử lý, L= (0,8 – 1,9) (kgBOD5/m 3.ngày) với bể Aerotank xáo trộn hoàn toàn. Các thành phần hữu cơ khác nhƣ Nitơ và Photpho có tỷ lệ phù hợp để xử lý sinh học (BOD5 : N : P = 100 : 5 :1) (Nguồn: Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải – TS. Trịnh Xuân Lai). Dự đoán BOD5 hoà tan trong dòng ra dựa vào mối quan hệ: BOD5 dòng ra = BOD5 hoà tan trong dòng ra + BOD5 của SS ở đầu ra  Tính nồng độ BOD5 hòa tan trong nƣớc đầu ra Nồng độ cặn hữu cơ có thể bị phân hủy: a = 0,65 x 30 = 19,5 (mg/l) 1 mg SS khi bị ôxy hóa hoàn toàn tiêu tốn 1,42 (mgO2). Vậy nhu cầu ôxy hóa cặn nhƣ sau: b = 19,5 x 1,42 = 27,69 (mg/l) ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN CHÍ HIẾU SVTH: Nguyễn Thị Hồng Huệ Trang 68 Lƣợng BOD5 chứ