TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỂ TIẾP XÚC

Sau các giai đoạn xử lý: cơ học, sinh học…, song song với việc làm giảm nồng độ các chất ô nhiễm đạt tiêu chuẩn quy định thì số lượng vi trùng cũng giảm đáng kể.

4.8 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỂ TIẾP XÚC

4.8.1 Khử Trùng Nước Thải Bằng Clo

Sau các giai đoạn xử lý: cơ học, sinh học…, song song với việc làm giảm nồng độ các chất ô nhiễm đạt tiêu chuẩn quy định thì số lượng vi trùng cũng giảm đáng kể Tuy nhiên thì lượng vi trùng vẫn còn cao và theo nguyên tắc bảo vệ vệ sinh nguồn nước là cần giai đoạn thực hiện khử trùng nước thải

Để thực hiện việc khử trùng nước thải, ta có thể sử dụng các biện pháp như: Clo hóa, ozone hóa, khử trùng bằng tia UV….Ở đây ta chọn khử trùng bằng phương pháp Clo hóa vì phương pháp này rẻ tiền, đơn giản và hiệu quả có thể chấp nhận được

Lượng Clo cần thiết để khử trùng

4 , 3 1000 24

149 27 3

×

×

=

×

=a Q

Trong đó:

Ya: Lượng Clo hoạt tính cần để khử trùng, (kg/h)

a: Hàm lượng Clo để khử trùng lấy đơn vị nước thải là 3 mg/l (Triết và cộng sự, 2006)

Ta sử dụng 2 Clorator (1 công tác và một dự phòng) và cần hai bình chứa trung gian bằng thép

để tiếp nhận Clo nước

Ở trạm khử trùng chứa Clo có đặc tính kỹ thuật như sau:

Dung tích là 400 lít và có chứa 500 kg Clo

Đường kính thùng là D = 820 mm

Chiều dài thùng là L = 1070 mm

Chiều dày của thùng là δ= 10 mm

Lượng Clo lấy ra mỗi giờ từ 1 m2 diện tích mặt bên của thùng chứa là 3kg/h (Triết và cộng sự, 2006)

Diện tích mặt bên của thùng chứa

S = (π×D) × 0,8 × L = 3,14 × 820 × 0,8 × 1070 = 2,2 (m2)

Lượng Clo có thể lấy ra trong 1 h

q = 2,2 × 3 = 6,6 (kg/h)

Số lượng thùng chứa Clo cần là: 0 , 5

6 , 6

4 ,

3 =

=

=

q

Y

n a

Ta chọn một thùng chứa và một thùng dự phòng

Số thùng chứa Clo dự trữ cho nhu cầu dùng Clo trong một tháng

89 , 4 500

30 24 4 , 3 500

30

×

=Y a

Số thùng chứa Clo được cất giữ trong kho, kho được bố trí trong cùng trạm Cloratơ có từng ngăn độc lập

Lưu lượng nước Clo trong mỗi giờ

26 , 2 24 1000 1000 15 , 0

100 149 27 3 1000

1000

×

×

×

×

×

=

×

×

×

×

=

b

Q a

b: Nồng độ Clo hoạt tính trong nước Clo (%), phụ thuộc vào nhiệt độ, chọn b = 0,15%

Lượng nước tổng cộng cho nhu cầu của trạm Clorator

1000

) 350 24 , 1 1000 ( 4 , 3 1000

) 1000

(

= +

×

×

= +

Trong đó:

Qh: Lưu lượng nước cần thiết để làm bốc hơi Clo, qh = 350 l/kg

ρ: Lưu lượng nước cần thiết để hòa tan 1g Clo, ρ = 1 , 24l nước/g Clo ở 300C (Triết và cộng

sự, 2006)

Nước Clo từ Clorator được dẫn đến máng xáo trộn bằng loại đường ống cao su mềm nhiều lớp, đường kính ống là 60 – 70 mm với vận tốc 1,5 m/s

4.8.2 Tính Toán Máng Trộn Vách Ngăn Có Lỗ

Chọn máng với 3 ngăn chứa nước Đường kính lỗ d = 50 mm

Số lỗ trong mỗi ngăn

134 2 , 1 05 , 0

314 , 0 4 4

2

×

×

×

=

×

=

π

πd v

Q

Với Q: lưu lượng nước thải trung bình, m3/s

v: tốc độ chuyển động của nước qua lỗ, v = 1,2 m/s

Chọn số hàng lỗ theo chiều đứng nđ = 12 hàng và số hàng lỗ theo chiều ngang nn = 20 hàng Khoảng cách giữa các tâm lỗ theo chiều ngang bằng 2d = 2×0,05 = 0,1 m

Khoảng cách giữa 2 lỗ ngoài cùng đến thành trong của máng trộn theo chiều ngang lấy bằng d

= 0,05 m

Chiều ngang máng trộn

(20 1) 2 0 , 05 2 05

, 0 2 2 ) 1 (

Khoảng cách giữa tâm các lỗ theo chiều đứng của vách ngăn thứ nhất (tính từ cuối máng trộn) cũng lấy 2d Khoảng cách từ tâm lỗ hàng ngang cuối cùng đến đáy máng trộn lấy bằng d

Chiều cao lớp nước trước vách ngăn thứ nhất

( 1) 2 0,05(12 1) 0,05 1,15 2

Chiều cao lớp nước trước vách ngăn thứ hai

h H

H2 = 1+

h: tổn thất áp lực qua các lỗ của vách ngăn thứ hai

19 , 0 81 , 9 2 62 , 0

2 , 1

2 2

2

=

×

×

=

×

=

g

v h

Với µ là hệ số lưu lượng, µ = 0,62

Vậy H2 = 1,15 + 0,19 = 1,34 (m)

Khoảng cách a giữa các tâm lỗ theo chiều đứng của vách ngăn thứ hai

1 12

08 , 0 34 , 1 1

−

−

=

−

−

=

→ +

−

=

đ đ

n

b H a b n

a

Với b là khoảng cách từ tâm lỗ của hàng ngang dưới cùng ở vách ngăn thứ nhất đến đáy máng trộn, b = 1,6d = 1,6×0,05 = 0,08 (m)

Khoảng cách giữa các vách ngăn

3 2 5 , 1 5

,

Chiều dài tổng cộng của máng trộn với 2 vách ngăn

4 , 9 2 , 0 2 3 3 2

= l δ

Với δ là chiều dày của vách ngăn, δ = 0,2 m

Chiều cao xây dựng của máng trộn

7 , 1 36 , 0 34 , 1

2 + = + =

=H h a

ha: chiều cao an toàn, chọn ha = 0,36 m

Thời gian lưu nước trong máng trộn

69 313

, 0

4 , 9 2 15 , 1

1× × = × × =

=

Q

L B H

4.8.3 Tính Toán Bể Tiếp Xúc

Ta chọn bể tiếp xúc dạng bể lắng đứng nhưng không có thiết bị thu gom bùn Thời gian tiếp xúc giữa Clo và nước thải là 30 phút kể cả thời gian tiếp xúc ở mương dẫn nước từ bể lắng tiếp xúc ra sông

Trong quá trình khử trùng bằng Clo ở bể tiếp xúc có thể xảy ra quá trình keo tụ một phần các hạt lơ lửng nhỏ bé và lắng ở bể, vì vậy tốc độ chuyển động của nước trong bể tiếp xúc phải

được tính sao cho khả năng trôi theo nước của chất lơ lửng là nhỏ nhất Tốc độ chuyển động không lớn hơn tốc độ chuyển động của nước trong bể lắng đợt 2

Thời gian tiếp xúc riêng trong bể tiếp xúc

24 60 5 , 0

180 30

60

×

−

=

×

−

=

v

L

L: chiều dài mương dẫn từ bể tiếp xúc đến sông, chọn L = 180 m

v: vận tốc nước chảy trong mương dẫn từ bể tiếp xúc ra sông, v = 0,5 m/s

Thể tích hữu ích của bể tiếp xúc

W = Q × t = 1131 × 24/60 = 453 (m3)

Chọn 3 bể tiếp xúc với thể tích mỗi bể là

Wn = 151

3

453 = (m3)

Diện tích mỗi bể

3 , 50 3

=

=

n

n n

H

W

Hn: Chiều cao công tác của bể tiếp xúc, Hn = 3 m

Đường kính bể tiếp xúc

8 3 , 50 4

=

π π

F

Lượng bùn sinh ra ở bể tiếp xúc

85 , 12 1000

000 257 05 , 0

=a N

Trong đó:

a: tiêu chuẩn bùn lắng ở bể tiếp xúc tính cho một người trong một ngày đêm theo xử lý sinh học

ở bể thổi khí là 0,05 l/người.ngđ.

N: dân số tính toán của quận, người

Độ ẩm cặn lắng ở bể tiếp xúc khoảng 96% Lượng cặn này sẽ được dẫn đến sân phơi bùn để làm ráo nước

4.8.4 Tính Toán Công Trình Xả Nước Thải Sau Xử Lý Vào Sông

Nước thải sau khi qua bể tiếp xúc được dẫn ra sông theo mương hở với 1 đoạn dài 180 m Mương dẫn này kết thúc ở hố ga bờ sông và từ đó xả trực tiếp vào sông Ta chọn phương án xả nước ngay cạnh bờ sông

Ứng với lưu lượng tính toán ta có các thông số thiết kế mương xả theo Bảng 4.13.

Bảng 4.13 Các thông số tính toán mương xả

Thông số tính toán Giá trị ứng với lưu lượng

Q tb = 0,31 m 3 /s

Độ dốc thủy lực i 1

Chiều rộng mương dẫn B (m) 1

Độ đầy h/H (m) 0,4

Vận tốc u m (m/s) 0,84

Hệ số sức kháng cục bộ của họng xả:

Hệ số sức kháng lối vào họng xả ξv = 0,5

Hệ số sức kháng chỗ ra họng xả ξr = 2

Hệ số sức kháng chỗ phân dòng ξp = 0,75

Hệ số sức kháng của 1 họng xả ξ = 3,25

Tính toán ống dẫn nước vào bể tiếp xúc

Lưu lượng nước vào 1 bể tiếp xúc

105 , 0 9

31 , 0

1b = =

Bố trí ống dẫn nước vào bể tiếp xúc với đường kính 300 mm, với vận tốc 1,39 m/s

Bảng 4.14 Các thông số thiết kế trạm khử trùng nước thải

01 Lưu lượng tính toán m 3 /ngđ 27.149

02 Lượng Clo cần thiết kg/h 3,4

04 Lưu lượng nước Clo/h m 3 /h 2,26

05 Lượng nước tổng cộng m 3 /h 5,4

08 Số hàng lỗ chiều đứng hàng 12

12 Chiều cao lớp nước trước vách 1 m 1,15

13 Chiều cao lớp nước trước vách 2 m 1,34

16 Thời gian tiếp xúc ở bể tiếp xúc phút 24

17 Thể tích bể tiếp xúc m 3 453