Đồ án Tính toán, thiết kế trạm xử lý nước thải cho Khu công nghiệp Nhơn Hòa, xã Nhơn Hòa – Nhơn Thọ, huyện An Nhơn, tỉnh Bình Định, công suất 2.000 m 3 /ngày.đêm

đích của việc xử lý bùn là để ổn định khối lƣợng bùn thải, khử nƣớc để làm giảm thể tích bùn. Bùn đƣợc bơm từ bể lắng I và bể MBR để phân hủy . Bùn sau đó đƣợc bơm về về máy ép bùn, trộn lẫn với 1 loại Polymer Cation để giúp bùn kết vón lại và tăng hiệu quả tách loại nƣớc. Nƣớc tại máy ép bùn đƣợc bơm ngƣợc về hố thu. DATN: TKHT XLNT KCN NHƠN HÒA GVHD: Th.S. Trần Thị Tƣờng Vân SVTH: Nguyễn Thị Hƣơng Trang 44 CHƢƠNG 4 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ 4.1. MỨC ĐỘ CẦN THIẾT XỬ LÝ VÀ CÁC THÔNG SỐ TÍNH TOÁN 4.1.1. Mức độ cần thiết xử lý Mức độ cần thiết phải xử lý hàm lƣợng chất lơ lửng SS SS = 500 50 100% 100% 500 v r v SS SS SS      = 90% Trong đó: - SSv: Hàm lƣợng chất lơ lửng trong nƣớc thải chƣa xử lý (mg/l) - SSr: Hàm lƣợng chất lơ lửng trong nƣớc thải sau xử lý cho phép xả thải vào nguồn nƣớc (mg/l) Mức độ cần thiết phải xử lý hàm lƣợng BOD BOD = 5 5 5 400 30 100% 100% 400 v r v BOD BOD BOD      = 92,5% Trong đó: - 5vBOD : Hàm lƣợng BOD5 trong nƣớc thải đầu vào (mg/l) - 5rBOD : Hàm lƣợng BOD5 trong nƣớc thải sau xử lý cho phép xả thải vào nguồn nƣớc, (mg/l) Mức độ cần thiết phải xử lý hàm lƣợng COD COD = 600 50 100% 100% 600 v r v COD COD COD      = 91,6% Trong đó: DATN: TKHT XLNT KCN NHƠN HÒA GVHD: Th.S. Trần Thị Tƣờng Vân SVTH: Nguyễn Thị Hƣơng Trang 45 - vCOD : Hàm lƣợng COD trong nƣớc thải đầu vào, (mg/l) - rCOD : Hàm lƣợng COD trong nƣớc thải sau xử lý cho phép xả thải vào nguồn nƣớc, (mg/l) 4.1.2. Xác định các thông số tính toán Hệ thống xử lý nƣớc thải hoạt động 24/24 vậy lƣợng nƣớc thải đổ ra liên tục Lƣu lƣợng trung bình ngày: Q 32000 /ngdtb m ngd Lƣu lƣợng trung bình giờ: Q h tb = 32000 83,3 / 24 24 ngd tbQ m h  Lƣu lƣợng trung bình giây: Q s tb = 83,3 23,2 / 3.6 3.6 h tbQ l s  Lƣu lƣợng giờ lớn nhất: Chọn hệ số không điều hòa, giờ cao điểm: kmax = 1,6 Q h max = 83,3 × 1,6 = 133,28 m3/h Lƣu lƣợng giây lớn nhất: sm Q Q h s /037,0 600.3 28,133 600.3 3max max  4.2. TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ THEO PHƢƠNG ÁN 1 4.2.1. Bể Thu Gom – Hầm Bơm  Nhiệm vụ Tập trung nƣớc thải từ các nhà máy trong khu công nghiệp về trạm xử lý.  Tính toán DATN: TKHT XLNT KCN NHƠN HÒA GVHD: Th.S. Trần Thị Tƣờng Vân SVTH: Nguyễn Thị Hƣơng Trang 46 Chọn thời gian lƣu nƣớc: t = 20 phút (10 – 60 phút) Thể tích cần thiết W = Qmax.h  t = 3 3133,28(m /h)x20(phút) = 44,42m 60(phút/h) Chọn chiều cao hữu ích của bể H = 4 m Chiều cao xây dựng của bể thu gom Hxd = H + hbv Với H : Chiều cao hữu ích của bể, H = 4 m hbv : Chiều cao bảo vệ, hbv = 0,5 m Hxd = 4 + 0,5 = 4,5 m Diện tích mặt bằng: A = 2W 44,42= = 11,1m H 4 Kích thƣớc bể thu gom: L x B x Hxd = 3,8m × 3m × 4m Thể tích xây dựng bể: Wt = 3,8 x 3 x 4,5 = 51,3m 3 Chọn ống dẫn nƣớc vào hầm tiếp nhận Chọn ống dẫn nƣớc vào với vận tốc v = 0,9m/s, D = 500mm (Điều 4.6.1 TCVN 7957 – 2008) Theo điều 6.2.5 (TCVN 5957 – 2008) thì độ sâu đặt ống đối với nơi có nhiều xe cơ giới đi lại Hmin = 0,7m. Vậy, Chọn H = 1m. Ống dẫn nƣớc thải sang bể điều hòa Nƣớc thải đƣợc bơm sang bể điều hòa nhờ một bơm chìm, với vận tốc nƣớc chảy trong ống là v = 2m/s (1 – 2,5 m/s _TCVN 51 – 2008) Tiết diện ƣớt của ống DATN: TKHT XLNT KCN NHƠN HÒA GVHD: Th.S. Trần Thị Tƣờng Vân SVTH: Nguyễn Thị Hƣơng Trang 47 A = s 2maxQ 0,037 0,0185m v 2   Đƣờng kính ống dẫn nƣớc thải ra: D = 108,0 2142,3 0185,044       v A  m Chọn D = 114 mm. Chọn máy bơm: Qmax = 133,3 m 3 /h = 0,037 m 3 /s, cột áp H = 10m. Công suất bơm: N = 8,01000 1081,91000037,0 1000        HgQ = 4,5 kw = 6Hp Trong đó: - : Hiệu suất chung của bơm từ 0,72 – 0,93, chọn = 0,8 - ρ : Khối lƣợng riêng của nƣớc 1000 kg/m3 Chọn bơm chìm, đƣợc thiết kế 2 bơm có công suất nhƣ nhau (4,5 kw). Trong đó 1 bơm đủ để hoạt động với công suất tối đa của hệ thống xử lý, 1 bơm còn lại là dự phòng. DATN: TKHT XLNT KCN NHƠN HÒA GVHD: Th.S. Trần Thị Tƣờng Vân SVTH: Nguyễn Thị Hƣơng Trang 48 Bảng 4.1: Tổng hợp tính toán bể thu gom Thông số Kí hiệu Đơn vị Giá trị Thời gian lƣu nƣớc t Phút 20 Kích thƣớc bể thu gom Chiều dài L mm 3800 Chiều rộng B mm 3000 Chiều cao Hxd mm 4500 Đƣờng kính ống dẫn nƣớc thải ra D mm 110 Thể tích bể thu gom Wt m 3 51,3 4.2.2. Lƣới Lọc Tinh  Nhiệm vụ Loại bỏ các hạt có kích thƣớc nhỏ hơn 1,5mm giúp bảo vệ thiết bị trƣớc khi đƣa vào bể điều hoà. Lƣới lọc tinh đƣợc đặt trƣớc bể điều hòa, lƣới đƣợc làm bằng vật liệu Inox  Tính toán Đặc điểm lƣới lọc tinh - Loại lƣới: Cố định. - Số lƣợng: 1 lƣới. - Đƣờng kính mắt lƣới: 1,5 mm. Hàm lƣợng SS và BOD5, COD sau khi qua lƣới lọc tinh giảm: 1 SSL = 0 SSL (1 – 5%) = 500 x 0,95 = 475 mg/l 1 BODL = 0 BODL (1 – 5%) = 400 x 0,95 = 380 mg/l 1 CODL = 0 CODL (1 – 5%) = 600 x 0,95 = 570 mg/l DATN: TKHT XLNT KCN NHƠN HÒA GVHD: Th.S. Trần Thị Tƣờng Vân SVTH: Nguyễn Thị Hƣơng Trang 49 4.2.3. Bể Điều Hòa  Nhiệm vụ Điều hoà lƣu lƣợng và nồng độ, tránh cặn lắng và làm thoáng sơ bộ. Qua đó oxy hóa một phần chất hữu cơ, giảm kích thƣớc các công trình đơn vị phía sau và tăng hiệu quả xử lý nƣớc thải của trạm.  Tính toán Chọn thời gian lƣu nƣớc của bể điều hoà t = 6h (6 – 12h) Thể tích cần thiết của bể: W = ngày tbQ x t = 6 24 2000  = 500 m 3 Chọn chiều cao của bể: H = 4m. Diện tích mặt bằng: A = 2W 500= = 125m H 4 . Chọn A = 125 m2 Chọn L x B = 12m x 9,4m Chiều cao xây dựng của bể: Hxd = H + hbv = 4 + 0,5 = 4,5m Với H : Chiều cao hữu ích của bể, H = 4m hbv: Chiều cao bảo vệ, hbv = 0,5m Kích thƣớc của bể điều hoà: L x B x Hxd = 12m x 9,4m x 4,5m Thể tích thực của bể điều hòa: Wt = 12 x 9,4 x 4,5 = 507,6 m 3 Tính toán hệ thống đ a, ống, phân phối khí Hệ thống đĩa DATN: TKHT XLNT KCN NHƠN HÒA GVHD: Th.S. Trần Thị Tƣờng Vân SVTH: Nguyễn Thị Hƣơng Trang 50 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 x 500 m3 = 6 m3/phút =360 m3/h = 6000 l/phút. Trong đó: - R : Tốc độ khí nén, R = 10 – 15 l/m3.phút. Chọn R = 12 l/m 3.phút = 0,012 m3/m3.phút (Nguồn[6]: Bảng 9 – 7) - Wdh : Thể tích hữu ích của bể điều hoà. Chọn khuếch tán khí bằng đ a sứ bố trí dạng lƣới. Vậy số đ a khuếch tán là: 80 /75 /6000     tuphl tuphl r q n kk đĩa - r : Lƣu lƣợng khí, chọn r = 75l/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 = 6 m 3/phút = 0,10 m3/s và vận tốc khí trong ống vkk= 10 – 15 m/s có thể chọn đƣờng kính ống chính D = 114mm. Tính lại vận tốc khí trong ống chính: 4 114,0 10,0 4 22      D q V kkc = 11,93 m/s => thoả mãn vkk= 10 – 15 m/s (Nguồn[3]) Đối với ống nhánh có lƣu lƣợng qnh = 100 L/s = 10 L/s 10 = 0,010 m 3 /s và chọn đƣờng kính ống nhánh dnh = 34 mm ứng với vận tốc ống nhánh: DATN: TKHT XLNT KCN NHƠN HÒA GVHD: Th.S. Trần Thị Tƣờng Vân SVTH: Nguyễn Thị Hƣơng Trang 51 4 034,0 /0102,0 4 3 2      sm D q V kkn = 11,24 m/s => 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 - hc : Tổn thất áp lực cục bộ, hc thƣờng không vƣợt quá 0,4m - hf : Tổn thất qua thiết bị phân phối , hf không vƣợt quá 0,5m - H : Chiều cao hữu ích của bể điều hoà, H = 4m Do đó áp lực cần thiết là: Htt = 0,4 + 0,5 + 4 = 4,9m => Tổng tổn thất là 4,9m cột nƣớc Áp lực không khí sẽ là: P = 10,33 10,33 4,9 1,474 10,33 10,33    tt H at Công suất máy thổi khí tính theo công thức sau: HpKW n qKP N KK 6,132,10 8,0102 102,02)147,1(34400 102 )1(34400 29,029,0        Trong đó: - qkk : Lƣu lƣợng không khí, qkk = 0,102m 3 /s - n : Hiệu suất máy thổi khí, n = 0,7 – 0,9, chọn n = 0,8 DATN: TKHT XLNT KCN NHƠN HÒA GVHD: Th.S. Trần Thị Tƣờng Vân SVTH: Nguyễn Thị Hƣơng Trang 52 - k : Hệ số an toàn khi sử dụng trong thiết kế thực tế, chọn k = 2. Chọn 2 máy thổi khí công suất 13,6 Hp (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 83,3 m 3 /h, với vận tốc nƣớc chảy trong ống là v = 2m/s, đƣờng kính ống ra: mDr 121,0 36002 3,834      Chọn ống nhựa uPVC có đƣờng kính  140mm. Chọn máy bơm nƣớc từ bể điều hòa sang keo tụ Các thông số tính toán bơm Lƣu lƣợng mỗi bơm QTB = 2000 m 3/ngày = 0,023 m3/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 900, một tê. Công suất của bơm:      1000 HgQ N TB h Trong đó: -  : Khối lƣợng riên chất lỏng  =1000kg/m3. - TBhQ : Là lƣu lƣợng trung bình giờ nƣớc thải ./25 3 hmQTBh  - H : Là chiều cao cột áp (tổn thất áp lực) m. - G: Gia tốc trọng trƣờng g= 10 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: DATN: TKHT XLNT KCN NHƠN HÒA GVHD: Th.S. Trần Thị Tƣờng Vân SVTH: Nguyễn Thị Hƣơng Trang 53 H = Hh +  h = Hh + Ht + Hd +Hcb Trong đó: - Hh : Cột áp để khắc phục chiều cao dâng hình học. - Ht : Tổn thất áp lực gữa hai đầu đoạn ống hút và ống đẩy. - Hd : Tổn thất áp lực dọc đƣờng. - Hcb: Tổn thất áp lực cục bộ. Xác định cột áp để khắc phục chiều cao dâng hình học: Hh = Z1 – Z2 = 5m. Trong đó: - Z1 : Chiều cao đẩy (độ cao bể điều hòa) Z1 = 5m. - Z2 : Chiều cao hút, Z2 = 0m 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 =>Ht=0. Xác định tổn thất áp lực dọc đƣờng: Hd = i x L Tổn thất theo đơn vị chiều dài. Với Q = 23,2(l/s) và đƣờng kính ống D =200mm tra bảng tra thủy lực đối với ống nhựa ta đƣợc vận tốc trong ống v = 0,7m/s, 1000i =2,19.  Tổn thất cục bộ: Hcb = g v 2 2  DATN: TKHT XLNT KCN NHƠN HÒA GVHD: Th.S. Trần Thị Tƣờng Vân SVTH: Nguyễn Thị Hƣơng Trang 54  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 = 0.7m/s. H = 5 +   22,19 0,71 10 1 1,7 3 0,5 1 0,6 1000 2 9,81          = 7,6m. HpKW HgQ N TB h 32,2 8,01000 6,781,9023,01000 1000         Chọn bơm nƣớc thải bể điều hòa Chọn bơm chìm, đƣợc thiết kế 2 bơm có công suất nhƣ nhau (2,2Kw). 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 (1 – 10%) = 380 x 0,9 = 342 mg/l 2 CODL = 1 CODL (1 – 10%) = 570 x 0,9 = 513 mg/l DATN: TKHT XLNT KCN NHƠN HÒA GVHD: Th.S. Trần Thị Tƣờng Vân SVTH: Nguyễn Thị Hƣơng Trang 55 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 6 Kích thƣớc bể điều hoà Chiều dài L mm 12000 Chiều rộng B mm 9400 Chiều cao hữu ích H mm 4000 Chiều cao xây dựng Hxd mm 4500 Số đ a khuyếch tán khí n đĩa 80 Đƣờng kính ống dẫn khí chính D mm 100 Đƣờng kính ống nhánh dẫn khí dn mm 34 Đƣờng kính ống dẫn nƣớc ra khỏi bể Dv, r mm 140 Thể tích bể điều hòa Wt m 3 507,6 Công suất máy nén khí N kw 10,24 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 = 10phút (t = 10 – 15 phút)_(Nguồn: Điều 8.21.8 TCVN 7957 – 2008) Thể tích bể trộn cần: W = Q  t = 2000m3/ngày  10 24 60x = 13,8m 3 DATN: TKHT XLNT KCN NHƠN HÒA GVHD: Th.S. Trần Thị Tƣờng Vân SVTH: Nguyễn Thị Hƣơng Trang 56 Chọn bể trộn vuông, kích thƣớc bể: 2,5m  2,5m  2,4 m Chiều cao xây dựng bể: Hxd = h + hbv = 2,4 + 0,5 = 2,9m Thể tích thực của bể trộn: Wt = 2,5  2,5  2,9 = 18,125m 3 Đƣờng kính cánh khuấy D  ½ chiều rộng bể, chọn mD 25,1 2 5,2  Máy khuấy đặt cách đáy một khoảng : h = D = 1,25m Chiều rộng bản cánh khuấy = mmD 25025,025,1 5 1 5 1  Chiều dài bản cánh khuấy = mmmDD 31031,025,1 4 1 4 1  Vậy năng lƣợng cần truyền vào nƣớc: P = G 2  W   Trong đó: - G: Cƣờng độ khuấy trộn, G = 200(s-1) (Nguồn: Điều 8.21.9 TCVN 7957 – 2008) - W: Thể tích bể, W= 13,8m3 -  : Độ nhớt động học của nƣớc, ở 25oC  = 0,910-3Ns/m2 2 3200 13,8 0,9.10 496,8 /P J s     Hiệu suất động cơ chỉ đạt H= 0,8 nên công suất động cơ: N = 496,8 621 / 0,8 J s  0,621kw Xác định số vòng quay của máy khuấy: n = 3 1 5 ) . ( DK P   DATN: TKHT XLNT KCN NHƠN HÒA GVHD: Th.S. Trần Thị Tƣờng Vân SVTH: Nguyễn Thị Hƣơng Trang 57 Trong đó: - P: Năng lƣợng khuấy trộn, P= 621J/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,  = 103kg/m3 - D: Đƣờng kính cánh khuấy, D = 1,25m 1 3 3 5 621 0,57 1,08 10 1,25 n          vòng/s  35 vòng/phút Kiểm tra số Reynold 10000109,0 109,0 1057,025,1 6 3 22        nD NR 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 trộn Chọn vận tốc nƣớc thải chảy trong ống v = 0,7m/s Lƣu lƣợng nƣớc thải: Q = 83,3m3/h. Đƣờng kính ống là: D = mmm v Q 20020,0 14,37,03600 6,834 3600 4        Chọn ống nhựa uPVC có đƣờng kính  = 200mm DATN: TKHT XLNT KCN NHƠN HÒA GVHD: Th.S. Trần Thị Tƣờng Vân SVTH: Nguyễn Thị Hƣơng Trang 58 Bảng 4.3: Tổng hợp tính toán bể trộn Thông số Đơn vị Giá trị Thời gian lƣu nƣớc bể trộn t phút 10 Kích thƣớc bể trộn Chiều dài L mm 2500 Chiều rộng B mm 2500 Chiều cao xây dựng H mm 2900 Đƣờng kính ống dẫn nƣớc ra khỏi bể D mm 200 Thể tích bể trộn Wt m 3 18,13 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t = 83,3 m3/h 30 phút/60 phút/h = 41,65 m3 Trong đó: - Q: Lƣu lƣơng nƣớc thải trung bình giờ, m3/h - t: Thời gian lƣu nƣớc trong bể, chọn t = 30 phút (t = 20  30 phút)_(Nguồn: Điều 8.21.8 TCVN 7957 – 2008) DATN: TKHT XLNT KCN NHƠN HÒA GVHD: Th.S. Trần Thị Tƣờng Vân SVTH: Nguyễn Thị Hƣơng Trang 59 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: 2,5m  2,4m Tiết diện ngang của ngăn phản ứng: f = b x h = 2,5 x 2,4 = 6m 2 Chiều dài bể: L W f  41,6 6,9m 6   Chiều dài mỗi buồng: l = 2,3m. Dung tích mỗi buồng: 2,3m  2,3m  2,4m = 12,7m3 Tổng chiều cao bể ứng với chiều cao bảo vệ bằng 0,3m: Htc = 2,4 + 0,3 = 2,7m Tổng chiều dài bể ứng với 3 vách ngăn 100mm và 1 ngăn thu nƣớc 600mm: Ltc = 6,9 + 30,10 + 0,6 = 7,8m Thể tích thực của bể tạo bông: Wt = 7,8 x 2,3 x 2,7 = 52,65m 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: 1m Chiều rộng bản cánh: 0,1m Tổng diện tích bản cánh: fc = 0,1 x 1 x 8 = 0,8m 2 Cánh khuấy đặt ở khoảng cách tính từ mép ngoài đến tâm trục quay là R2 = 0,6m, R1 = 0,4m Cƣờng độ khuấy trộn DATN: TKHT XLNT KCN NHƠN HÒA GVHD: Th.S. Trần Thị Tƣờng Vân SVTH: Nguyễn Thị Hƣơng Trang 60 Buồng phản ứng 1 Dung tích 12,7 m3 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   0,37m/s v2 = 60 75,06,014,3212 60 75,02 2   Rn   0,56m/s Công suất cần thiết để quay cánh khuấy: N = 51 x C x fc x (v1 3 + v2 3 ) Trong đó: - N: Công suất, W - fc: Tổng diện tích của bản cánh quạt, fc = 0,8m 2 - C: Hệ số trở lực của nƣớc phụ thuộc vào tỉ số dài/rộng C = 1,2 N = 51 1,2  0,8  (0,373 + 0,563) = 11,07(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,  = 0,0092N.S/m 2 - W: Thể tích buồng tạo bông, m3, W = 12,7 m3 DATN: TKHT XLNT KCN NHƠN HÒA GVHD: Th.S. Trần Thị Tƣờng Vân SVTH: Nguyễn Thị Hƣơng Trang 61 G = 10 11,07 0,0092x12,7 = 97 s -1 < 100 s -1: thoả. Buồng đầu G = 80 – 100 s-1 (Nguồn[1]) Buồng phản ứng 2 Dung tích 12,7m3 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 75,06,014,32110 60 75,02 2   Rn  = 0,471 m/s Công suất cần thiết để quay cánh khuấy: N = 51  1,2  0,8  (0,3143 + 0,4713) = 5,06W Gradient vận tốc trung bình: G = 10 5,06 0,0092x12,7 = 66 s -1 Buồng phản ứng thứ 3 Dung tích 12,7m3 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   0,18m/s v2 = 60 75,06,014,327 60 75,02 2   Rn  = 0,28m/s Công suất cần thiết để quay cánh khuấy: DATN: TKHT XLNT KCN NHƠN HÒA GVHD: Th.S. Trần Thị Tƣờng Vân SVTH: Nguyễn Thị Hƣơng Trang 62 N = 51  1,2  0,8  (0,183 + 0,283) = 1,25W Gradient vận tốc trung bình: G = 10 1,25 0,0092x12,7 = 32,7 s -1 < 40 s -1: thoả Buồng cuối G = 30 – 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 = 0,7m/s Lƣu lƣợng nƣớc thải : Q = 83,33m3/h. Đường kính ống là: D = m v Q 2,0 14,33,73600 33,834 3600 4        Chọn ống nhựa uPVC có đƣờng kính  = 200mm 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 7800 Chiều rộng B mm 2300 Chiều cao xây dựng Htc mm 2700 Đƣờng kính ống dẫn nƣớc ra khỏi bể D mm 200 Thể tích bể keo tụ tạo bông Wt m 3 52,65 4.2.6. Bể Lắng I  Nhiệm vụ DATN: TKHT XLNT KCN NHƠN HÒA GVHD: Th.S. Trần Thị Tƣờng Vân SVTH: Nguyễn Thị Hƣơng Trang 63 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.  Tính toán Chọn bể lắng đợt 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 đợt 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 được tính theo công thức: DATN: TKHT XLNT KCN NHƠN HÒA GVHD: Th.S. Trần Thị Tƣờng Vân SVTH: Nguyễn Thị Hƣơng Trang 64 A = h 3 2tb 3 2 A Q 83,33(m /h)x24(h/ngày) = = 49,98m L 40(m /m .ngày) = 50m 2 Trong đó: - h tbQ : Lƣu lƣợng giờ trung bình h tbQ = 83,33 m 3 /h. - LA: Tải trọng bề mặt, chọn LA = 40 m 3 /m 2.ngày Đƣờng kính bể lắng: D = mA 850 44   Đƣờng kính ống trung tâm: d = 20%  D = 20%  8 = 1,6m Chọn chiều sâu hữu ích của bể lắng H = 3,5m, chiều cao lớp bùn lắng hbl=0,5m, chiều cao hố thu bùn ht=0,3m, chiều cao lớp trung hoà hth= 0,2m, chiều cao bảo vệ hbv= 0,3m. 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 + 0,3 = 4,8 m Chiều cao ống trung tâm h = 60%H = 60%  3,5 = 2,1m Kiểm tra thời gian lƣu nƣớc của bể lắng Thể tích bể lắng W = 32222 1685,3)6,18( 4 )( 4 mHdD   Thời gian lƣu nƣớc t = 3 h 3 tb W 156m = =2,02h (1,5 2,5) Q 83,33m /h    thoả mãn (Nguồn [3]) DATN: TKHT XLNT KCN NHƠN HÒA GVHD: Th.S. Trần Thị Tƣờng Vân SVTH: Nguyễn Thị Hƣơng Trang 65 Thể tích thực của bể Wt = 32222 5,2318,4)6,18( 4 )( 4 mHdD    Máng thu nước Vận tốc nƣớc chảy trong máng: chọn v = 0,6 m/s. Diện tích mặt cắt ƣớt của máng 22 3 33068033,0 )/(86400)/(6,0 )/(2000 mmm ngàyssm ngàym v Q A    (cao  rộng) = ( 150mm  200mm)/máng Để đảm bảo không quá tải trong máng chọn kích thƣớc máng: cao  rộng = (300mm  300mm). Máng bê tông cốt thép dày 100mm, có lắp thêm máng răng cƣa thép tấm không gỉ.  Máng răng cưa Đƣờng kính máng răng cƣa đƣợc tính theo công thức Drc = D – (0,3 + 0,1 + 0,003)  2 = 78 – 2  0,403 = 7,2m Trong đó - D: Đƣờng kính trong bể lắng I, D = 8m - 0,3: Bề rộng máng tràn = 300mm = 0,3m - 0,1: Bề rộng thành bê tông = 100mm = 0,1m. - 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 : 7,2 x   4 = 90 khe Lƣu lƣợng nƣớc chảy qua mỗi khe: DATN: TKHT XLNT KCN NHƠN HÒA GVHD: Th.S. Trần Thị Tƣờng Vân SVTH: Nguyễn Thị Hƣơng Trang 66 Qkhe = )/(10.6,2 )/(86400)(108 )/(2000 34 3 sm ngàyskhe ngàym Sokhe Q    Mặt khác ta lại có: Qkhe = smHtgHgCd /106,242,1 2 .2 15 8 342 5 2 5   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.lnH = ln(1,83.10 -4 ) => lnH = -3,442 => H = e -3,442 = 0,032 H = 0,032m = 32 mm < 50 mm chiều sâu của khe  đạt yêu cầu Tải trọng thu nƣớc trên 1m dài thành tràn: q = rcD Q 2 = 3 32000(m /ngày) 44,2m /m.ngày 2xπx7,2m  < 248m 3/m.ngày (Tải trọng máng tràn)  Lượng bùn sinh ra mỗi ngày Wtƣơi = 1000 )( 21 CCQ  (Nguồn [1]) Trong đó: - C2: Hàm lƣợng cặn đi ra khỏi bể lắng, C2 = 95mg/l - C1: Hàm lƣợng cặn trong nƣớc đi vào bể lắng. C1 = C0 + k  ap + 0,25  M DATN: TKHT XLNT KCN NHƠN HÒA GVHD: Th.S. Trần Thị Tƣờng Vân SVTH: Nguyễn Thị Hƣơng Trang 67 - C0: Hàm lƣợng cặn trong nƣớc đi vào bể lắng, C0 = 475mg/l - ap: Hàm lƣợng phèn, ap = 20mg/l - k : Hệ số tạo cặn từ phèn, đối với phèn nhôm k thuật, k = 1. - M: Độ màu của nƣớc, M = 350 C1 = 475 + 1x 20 + 0,25x 350 = 582,5mg/l Wtƣơi = 1000 )955,582(2000  =975 kg bùn/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 = 1,082kg/l. Vậy lƣu lƣợng bùn tƣơi cần phải xử lý là: Qtƣơi = yangm lkg yangkg `/1,18 1000 1 /082,105,0 `/975 3  Lƣợng bùn tƣơi có khả năng phân huỷ sinh học: Mtƣơi (VSS)= 975 kgSS/ngày  0,8 = 780 kg VSS/ ngày. Bùn dƣ từ quá trình sinh học đƣợc đƣa về bể nén bùn.  Tính toán ống dẫn nước thải ra khỏi bể lắng I Chọn vận tốc nƣớc thải chảy trong ống v = 1m/s (v ≤ 2m/s) Lƣu lƣợng nƣớc thải: Q = 83,33m3/ngày. Đƣờng kính ống: D = 14,3143600 33,834 43600 4      v Q = 0,17m = 170mm Chọn ống nhựa uPVC có đƣờng kính  = 170mm  Tính toán đường ống dẫn bùn DATN: TKHT XLNT KCN NHƠN HÒA GVHD: Th.S. Trần Thị Tƣờng Vân SVTH: Nguyễn Thị Hƣơng Trang 68 Lƣu lƣợng nƣớc thải: Q = 18,1m3/ngày. Bơm bùn hoạt động 4 giờ/ngày Đƣờng kính ống là: m v Q D 052,0 14,36,043600 1,184 3600 4         Chọn ống nhựa uPVC có đƣờng kính  = 63mm Chọn bơm bùn tƣơi từ bể lắng I tới bể nén bùn Lƣu lƣợng bùn thải: Q = 18,1m3/ngày = 2,1.10-4 m3/s. Công suất bơm HpKW HgQ N 03,0025,0 8,01000 1081,91 0101,2 1000 4          Trong đó: -  : Hiệu suất chung của bơm từ 0,72 – 0,93, chọn = 0,8 - ρ : Khối lƣợng riêng của nƣớc 1000 kg/m3 Chọn bơm bùn đƣợc thiết kế 2 bơm có công suất 0,025 kW hoạt động luân phiên nhau. 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 – 0,8) =