Đồ án Tính toán thiết kế trạm xử lý nước thải tập trung khu công nghiệp Châu Đức, huyện Châu Đức, tỉnh Bà Rịa Vũng Tàu, công suất 5000 m3 /ngày đêm

uá trình lọc xảy ra nhờ lớp áp lực nƣớc phía trên vât liệu lọc, giữ lại những cặn lơ lửng và kết tủa chƣa lắng ở các công trình trƣớc. Sau một thời gian hoạt động, ta tiến hành rửa ngƣợc bể lọc. Nƣớc sau rửa lọc đƣợc đƣa về bể điều hòa và thực hiện quá trình xử lý tiếp theo. Nƣớc thải trƣớc khi xả ra nguồn tiếp nhận phải cho qua bể khử trùng (khử trùng bằng NaOCl) nhằm loại bỏ các vi trùng gây bệnh. Mục 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 2 bể lắng 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. TÀI LIỆU CUNG CẤP BỞI DIỄN ĐÀN CẤP THOÁT NƢỚC VIỆT NAM WWW.VINAWATER.ORG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS. VÕ HỒNG THI SVTH: NGUYỄN THÁI HƯNG Trang 35 CHƢƠNG 5 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ 5.1 Mức độ cần thiết xử lý và thông số tính toán 5.1.1 Mức độ cần thiết xử lý  Mức độ cần thiết phải xử lý hàm lƣợng chất lơ lửng SS SS = %75100 200 50200 100     v rv SS SSSS 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 = %90100 300 30300 100 5 55     v rv BOD BODBOD Trong đó: 5 vBOD : Hàm lƣợng BOD5 trong nƣớc thải đầu vào, (mg/l) 5 rBOD : 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 = %90100 500 50500 100     v rv COD CODCOD Trong đó: 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) TÀI LIỆU CUNG CẤP BỞI DIỄN ĐÀN CẤP THOÁT NƢỚC VIỆT NAM WWW.VINAWATER.ORG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS. VÕ HỒNG THI SVTH: NGUYỄN THÁI HƯNG Trang 36 5.1.2 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 )/(5000 3 ngdmngdtb  Lƣu lƣợng trung bình giờ: Q h tb = )/33.208 24 5000 24 3 hm Q ngdtb  Lƣu lƣợng trung bình giây: Q s tb = )/(87.57 6,3 33,208 6,3 sl Q htb  Lƣu lƣợng giờ lớn nhất: Chọn hệ số không điều hòa, giờ cao điểm: kmax = 1,6 Q h max = 208,33 x 1,6 = 333,33 (m 3 /h) 5.2 Tính toán các công trình đơn vị 5.2.1 Bể thu gom Nhiệm vụ Tập trung nƣớc thải từ các nhà máy trong Khu Công nghiệp về trạm xử lý. Tính toán Chọn thời gian lƣu nƣớc: t = 20 phút (10 – 60 phút) Thể tích cần thiết W = Qmax.h . t = )(11,111 )/(60 )(20)/(33,333 3 3 m hphút phúthm   Chọn chiều cao hữu ích của bể H = 5 (m) Chiều cao xây dựng của bể thu gom Hxd = H + hbv Với: H : Chiều cao hữu ích của bể, (m) hbv : Chiều cao bảo vệ, hbv = 0,5 (m)  Hxd = 5 + 0,5 =5,5 (m) TÀI LIỆU CUNG CẤP BỞI DIỄN ĐÀN CẤP THOÁT NƢỚC VIỆT NAM WWW.VINAWATER.ORG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS. VÕ HỒNG THI SVTH: NGUYỄN THÁI HƯNG Trang 37  Diện tích mặt bằng: A = )(22.22 5 11,111 2m H W  Kích thƣớc bể thu gom: L x B x Hxd = 5m x 5m x 5.5m Thể tích xây dựng bể: Wt = 5 x 5 x 5,5 = 137.5(m 3 )  Chọn ống dẫn nƣớc vào bể thu gom Chọn ống dẫn nƣớc vào với vận tốc v = 0,9(m/s), D = 500(mm) (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 = 0,7(m). Vậy, Chọn H = 1(m).  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 = 2(m/s) (1 – 2,5 m/s _TCVN 51 – 2008) Tiết diện ƣớt của ống A = )(046,0 2 0926,0 2max m v Q s  Đƣờng kính ống dẫn nƣớc thải ra D = 242,0 2142,3 046,044       v A  (m) Chọn D = 250 (mm).  Chọn máy bơm Qmax = 208.33 (m 3 /h) = 0,092 (m 3 /s), cột áp H = 10 (m). Công suất bơm: N = 8,01000 1081,91000092,0 1000        HgQ = 9.02 (Kw) = 12(Hp) Trong đó:  : Hiệu suất chung của bơm từ 0,72 – 0,93, chọn = 0,8 ρ : Khối lƣợng riêng của nƣớc 1.000 (kg/m3) Chọn bơm chìm, đƣợc thiết kế 2 bơm có công suất nhƣ nhau (12Hp). 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. TÀI LIỆU CUNG CẤP BỞI DIỄN ĐÀN CẤP THOÁT NƢỚC VIỆT NAM WWW.VINAWATER.ORG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS. VÕ HỒNG THI SVTH: NGUYỄN THÁI HƯNG Trang 38 Bảng 5.1: 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 5000 Chiều rộng B mm 5000 Chiều cao Hxd mm 5500 Đƣờng kính ống dẫn nƣớc thải ra D mm 250 Thể tích bể thu gom Wt m 3 137.5 5.2.2 Lưới lọc tinh Nhiệm vụ Loại bỏ các hạt có kích thƣớc nhỏ hơn 1mm 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 có kích thƣớc L x B = 1.5 x 1m Tính toán Đặc điểm lƣới lọc tinh - Loại lƣới: Cố định. - Số lƣợng: 2 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 x (1 – 5%) = 200 x 0,95 = 190 (mg/l) 1 BODL = 0 BODL x (1 – 5%) = 300 x 0,95 = 285 (mg/l) 1 CODL = 0 CODL x (1 – 5%) = 500 x 0,95 = 475 (mg/l) TÀI LIỆU CUNG CẤP BỞI DIỄN ĐÀN CẤP THOÁT NƢỚC VIỆT NAM WWW.VINAWATER.ORG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS. VÕ HỒNG THI SVTH: NGUYỄN THÁI HƯNG Trang 39 5.2.3 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 = 5h (4 – 12h) Thể tích cần thiết của bể: W = ngày tbQ x t = 5 24 5000  = 1041,67 (m 3 ) Chọn chiều cao hữu ích của bể: H = 4m. Diện tích mặt bằng: A = )33,208 5 67,1041 2m H W  .  Chọn L x B = 16m x 10,5m 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 5m Thể tích thực của bể điều hòa: Wt = 18 x 12 x 5,5 = 1188 (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) x 833,33 (m 3 ) = 10(m 3 /phút) = 600 (m 3 /h) = 10.000 (l/phút). Trong đó: R : Tốc độ khí nén, R = 10 – 15 (l/m3.phút). Chọn R = 12 (l/m3.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 ) TÀI LIỆU CUNG CẤP BỞI DIỄN ĐÀN CẤP THOÁT NƢỚC VIỆT NAM WWW.VINAWATER.ORG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS. VÕ HỒNG THI SVTH: NGUYỄN THÁI HƯNG Trang 40 Chọn khuếch tán khí bằng đĩa bố trí dạng lƣới. Vậy số đĩa khuếch tán là: n = )/(70 )/(10000 phútl phútl r qkk  = 142,23 (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 = 4 140,0 )/(166,0 4 2 3 2     sm D qkk = 13,53 (m/s) => thoả mãn vkk= 10 – 15 (m/s) (Nguồn[3]) Đối với ống nhánh có lƣu lƣợng qnh = )/(22,9 18 )/(166 sl sl  = 0.00922 (m 3 /s) và chọn đƣờng kính ống nhánh dnh = 49 (mm) ứng với vận tốc ống nhánh: vn = 4 049,0 009255,0 4 2 /3 2     s kk m D q = 10,12( /s) => thoả mãn (vkk= 10 – 15 m/s) (Nguồn[3]) Bố trí đƣờng ống và đĩa phân phối khí: Một đƣờng khí chính D 140mm, 18 đƣờng khí nhánh D 49mm. vật liệu SKT Mỗi ống nhánh có 8 đĩa phân phối khí cách nhau 1500mm. 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 hf : Tổn thất qua thiết bị phân phối , hf không vƣợt quá 0,5m TÀI LIỆU CUNG CẤP BỞI DIỄN ĐÀN CẤP THOÁT NƢỚC VIỆT NAM WWW.VINAWATER.ORG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS. VÕ HỒNG THI SVTH: NGUYỄN THÁI HƯNG Trang 41 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 = 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: N = n qkP kk   102 )1(34400 29,0 = 8,0102 166.02)1511,1(34400 29,0   = 19,59(Kw) = 26 (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 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 bể trộn Các thông số tính toán bơm 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: TÀI LIỆU CUNG CẤP BỞI DIỄN ĐÀN CẤP THOÁT NƢỚC VIỆT NAM WWW.VINAWATER.ORG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS. VÕ HỒNG THI SVTH: NGUYỄN THÁI HƯNG Trang 42  :Khối lƣợng riêng chất lỏng  =1.000 (kg/m 3 ) TB hQ : Là lƣu lƣợng trung bình giờ nƣớc thải )/(029,0 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 = 4,5 (m) Trong đó: Z1 : Chiều cao đẩy (độ cao bể điều hòa) Z1 = 4,5 (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 = 57,87 (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  TÀI LIỆU CUNG CẤP BỞI DIỄN ĐÀN CẤP THOÁT NƢỚC VIỆT NAM WWW.VINAWATER.ORG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS. VÕ HỒNG THI SVTH: NGUYỄN THÁI HƯNG Trang 43 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) )(1,7 8,01000 1081,9058,01000 1000 Kw HgQp N tb s         = 9,5 (Hp)  Chọn bơm nƣớc thải bể điều hòa Chọn bơm chìm, đƣợc thiết kế 2 bơm có công suất nhƣ nhau công suất 10HP. 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%) = 285 x 0,9 = 256,5 (mg/l) 2 CODL = 1 CODL x (1 – 10%) = 475 x 0,9 = 427,5 (mg/l) Bảng 5.2: 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 18.000 Chiều rộng B mm 12.000 Chiều cao hữu ích H mm 5.000 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 49 Đƣờng kính ống dẫn nƣớc ra khỏi bể Dr mm 200 Thể tích bể điều hòa Wt m 3 1188 Công suất máy thổi khí N HP 26 TÀI LIỆU CUNG CẤP BỞI DIỄN ĐÀN CẤP THOÁT NƢỚC VIỆT NAM WWW.VINAWATER.ORG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS. VÕ HỒNG THI SVTH: NGUYỄN THÁI HƯNG Trang 44 Công suất bơm dẫn nƣớ thải qua bể trộn N HP 10 5.2.4. Bể trộn 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 = 8 phút (t = 5– 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 8  = 27.8 (m 3 ) Chọn bể keo tụ hình vuông, kích thƣớc bể: 3,2m x 3,2m x 3,0 m =30(m3) Chiều cao xây dựng bể: Hxd = h + hbv = 3,0 + 0,5 = 3,5 (m) Thể tích thực của bể trộn: Wt = 3,2 x 3,2 x 3,5 = 35,84 (m 3 ) Đƣờng kính cánh khuấy D  ½ chiều rộng bể, chọn D = 2 2,3 = 1,6 (m) Máy khuấy đặt cách đáy một khoảng : h = D = 1,6 (m) Chiều rộng bản cánh khuấy = 6,1 5 1 5 1 D = 0,32 (m) = 320 (mm) Chiều dài bản cánh khuấy = 6,1 4 1 4 1 D = 0,4 (m) = 400(mm) Vậy năng lƣợng cần truyền vào nƣớc: P = G 2 x W x  Trong đó: G : Cƣờng độ khuấy trộn, G = 800 (s-1) (Nguồn: Điều 8.21.9 TCVN 7957 – 2008) W : Thể tích bể, W = 30 (m3)  : Độ nhớt động học của nƣớc, ở 25oC  = 0,9.10 -3 (Ns/m 2 ) )/(1728010.9,030800 32 sJP   TÀI LIỆU CUNG CẤP BỞI DIỄN ĐÀN CẤP THOÁT NƢỚC VIỆT NAM WWW.VINAWATER.ORG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS. VÕ HỒNG THI SVTH: NGUYỄN THÁI HƯNG Trang 45 Hiệu suất động cơ chỉ đạt H = 0,8 nên công suất động cơ: N = )/(21600 8,0 17280 sJ  21.6 (W) 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 4 cánh phẳng đầu vuông, ta có K= 4,2  : Khối lƣợng riêng của nƣớc, (kg/m3) D : Đƣờng kính cánh khuấy, D = 1,6 (m) 54,0 6,1102,4 7031 3 1 53        n (vòng/s)  111 (vòng/phút) Kiểm tra số Reynold: NR= 6 3 322 10.536.1 109,0 1054,06,1       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 trộn 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) = 320mm) Chọn ống nhựa uPVC có đƣờng kính  = 350mm TÀI LIỆU CUNG CẤP BỞI DIỄN ĐÀN CẤP THOÁT NƢỚC VIỆT NAM WWW.VINAWATER.ORG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS. VÕ HỒNG THI SVTH: NGUYỄN THÁI HƯNG Trang 46 Bảng 5.3: Tổng hợp tính toán bể trộn 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 3.200 Chiều rộng B mm 3.200 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 35,84 5.2.5. 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: 3,5m x 3m 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  = )(10 5.10 96,104 m TÀI LIỆU CUNG CẤP BỞI DIỄN ĐÀN CẤP THOÁT NƢỚC VIỆT NAM WWW.VINAWATER.ORG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS. VÕ HỒNG THI SVTH: NGUYỄN THÁI HƯNG Trang 47 Chiều dài mỗi buồng: l = 3,3 (m) Dung tích mỗi buồng: 3,3m x 3,5m x 3m = 34.65 (m3) Tổng chiều cao bể ứng với chiều cao bảo vệ bằng 0,3m: Htc = 3 + 0,3 = 3,3 (m) Tổng chiều dài bể ứng với 3 vách ngăn 100mm và 1 ngăn thu nƣớc 600mm: Ltc = 9.9 + (3 x 0,1) + 0,65 = 10.9 (m) Thể tích thực của bể tạo bông: Wt = 10.9 x 3,5 x 3,3 = 125.9 (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: 1m Chiều rộng bản cánh: 0,25m Tổng diện tích bản cánh: fc = 0,25 x 1 x 8 = 2 (m 2 ) Cánh khuấy đặt ở khoảng cách tính từ mép ngoài đến tâm trục quay là R2 = 1m; R1 = 0,5m  Cƣờng độ khuấy trộn Buồng phản ứng 1 Dung tích 34.65m 3 Chọn tốc độ của guồng khuấy n = 12 (vòng/phút). Tốc độ tƣơng đối của bản khuấy so với nƣớc: v1 = 60 75,05,014,3212 60 75,02 1   Rn   0,39 (m/s) v2 = 60 75,0114,3212 60 75,02 2   Rn   0,87 (m/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 = 0,8 (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 0,8 x (0,393 + 0,873) = 38 (W) Gradient vận tốc trung bình: TÀI LIỆU CUNG CẤP BỞI DIỄN ĐÀN CẤP THOÁT NƢỚC VIỆT NAM WWW.VINAWATER.ORG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS. VÕ HỒNG THI SVTH: NGUYỄN THÁI HƯNG Trang 48 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 = 5,170092,0 38 10   = 94 (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 75,05,014,3210 60 75,02 1   Rn  = 0,0.39m/s) v2 = 60 75,0114,32110 60 75,02 2   Rn  = 0,73 (m/s) Công suất cần thiết để quay cánh khuấy:  N = 51 x 1,2 x 0,8 x (0,393 + 0,733) = 27 (W) Gradient vận tốc trung bình: G = 5,170092,0 27 10   = 76(s -1 ): thoả (Nguồn[1]) Buồng hai G = 40 – 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: TÀI LIỆU CUNG CẤP BỞI DIỄN ĐÀN CẤP THOÁT NƢỚC VIỆT NAM WWW.VINAWATER.ORG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS. VÕ HỒNG THI SVTH: NGUYỄN THÁI HƯNG Trang 49 v1 = 60 75,05,014,327 60 75,02 1   Rn   0,21(m/s) v2 = 60 75,00114,327 60 75,02 2   Rn  = 0,38 (m/s) Công suất cần thiết để quay cánh khuấy: N = 51 x 1,2 x 0,8 x (0,21 3 + 0,38 3 ) = 3.13 (W) Gradient vận tốc trung bình: G = 5,170092,0 13.3 10   = 36 (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: D =   v Q 3600 4 = 14,37,03600 33,2084   = 0,320 (m) Chọn ống nhựa uPVC có đƣờng kính  = 350mm Bảng 5.4: 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 10.900 Chiều rộng B mm 3.500 Chiều cao xây dựng Htc mm 3.300 Đƣờng kính ống dẫn nƣớc ra khỏi bể D mm 350 Thể tích bể keo tụ tạo bông Wt m 3 125.9 TÀI LIỆU CUNG CẤP BỞI DIỄN ĐÀN CẤP THOÁT NƢỚC VIỆT NAM WWW.VINAWATER.ORG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS. VÕ HỒNG THI SVTH: NGUYỄN THÁI HƯNG Trang 50 5.2.6 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. 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 5.5: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: Q h tb : Lƣu lƣợng giờ trung bình, (m3/h). LA : Tải trọng bề mặt, (m 3 /m 2 .ngày) TÀI LIỆU CUNG CẤP BỞI DIỄN ĐÀN CẤP THOÁT NƢỚC VIỆT NAM WWW.VINAWATER.ORG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS. VÕ HỒNG THI SVTH: NGUYỄN THÁI HƯNG Trang 51 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) 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 = 0,3(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 + 0,3 = 4,8 (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 = )(6,4665,3)66,23,13( 4 )( 4 32222 mHdD   Thời gian lƣu nƣớc: t =  )5,25,1()(24,2 )/(33,208 )(6,466 3 3 h hm m Q W h tb thoả mãn (Nguồn [3]) Thể tích thực của bể: Wt = )(86,6398,4)66,23,13( 4 )( 4 32222 mHdD    Máng thu nƣớc 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) = ( 150mm x 200mm)/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. TÀI LIỆU CUNG CẤP BỞI DIỄN ĐÀN CẤP THOÁT NƢỚC VIỆT NAM WWW.VINAWATER.ORG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS. VÕ HỒNG THI SVTH: NGUYỄN THÁI HƯNG Trang 52  Máng răng cƣa Đƣờng kính máng răng cƣa đƣợc tính theo công thức Drc = D – (0,3 + 0,1 + 0,003) x 2 = 13,32 – 2 x 0,403 = 12,500 (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 12,494 x  x 4 = 158 (khe) Lƣu lƣợng nƣớc chảy qua mỗi khe: Qkhe = )/(10.68,3 )/(86400)(158 )/(5000 34 3 sm ngàyskhe ngàym Sokhe Q    Mặt khác ta lại có: Qkhe = )/(10.6,242,1 2 2 15 8 342 5 2 5 smHtgHgCd   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(1,83.10 -4 ) => lnH = -3,442 => H = e -3,442 = 0,032 H = 0,032 (m) = 32 (mm) < 50 (mm) chiều sâu của khe  đạt yêu cầu Tải trọng thu nƣớc trên 1m dài thành tràn: q = rcD Q 2 = )./(13,64 494,122 )/(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: TÀI LIỆU CUNG CẤP BỞI DIỄN ĐÀN CẤP THOÁT NƢỚC VIỆT NAM WWW.VINAWATER.ORG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS. VÕ HỒNG THI SVTH: NGUYỄN THÁI HƯNG Trang 53 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 = 190 (mg/