Tính toán SONG CHẮN RÁC

Trong hầu hết các công trình xử lý cơ học đều có song chắn rác nó là thiết bị đầu tiên mà nước thải phải đi qua để loại các rác thải có kích thước lớn, tránh tắc nghẽn bơm vì thế song ch

KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN



Báo cáo chuyên đề

SONG CHẮN RÁC

GVHD: Phạm Trung Kiên Người thực hiện:

Phạm Vũ Linh 11127128 Dương Minh Thái 11127202 Đào Thị Quỳnh Ngân 11127143 Trần Thị Diễm Trang 11127231

Hồ Thị Ngọc Tâm 11127188

Lê Thị Kim Yến 11127333 Bùi Thị Thúy Ngọc 11127020 Nguyễn Tô Quốc Chung 11127283

2/2014

Mục Lục Trang

LỜI NÓI ĐẦU 3

1.TỔNG QUAN 4

1.1 Vị trí 4

1.2 Chức năng 4

1.3 Cấu tạo 5

1.4 Phân loại 6

1.4.1.Theo kích thước khe hở của song chắn rác 6

1.4.2.Theo hình dạng 6

1.4.3.Theo cách chắn rác 6

1.4.3.1.Cách di động 7

1.4.3.2.Cách cố định 7

1.4.4.Theo phương cách lấy rác 8

1.4.4.1.Lấy rác loại thủ công 8

1.4.4.2.Lấy rác loại cơ giới 9

2.TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ 12

2.1 Yêu cầu 12

2.2 Số liệu 12

2.3 Phương hướng thực hiện 12

2.4 Thông số thiết kế 12

2.5 Tính toán chi tiết 13

2.5.1.Tính toán mương dẫn 13

2.5.2.Tính toán song chắn rác 13

2.6 Bảng vẽ chi tiết 16

TÀI LIỆU THAM KHẢO 17

LỜI NÓI ĐẦU

Hiện nay các hoạt động của con người luôn gắn liền với nhu cầu sử dụng nước cho các mục đích khác nhau: cho đời sống sinh hoạt hằng ngày, cho nhu cầu sản xuất công nghiệp, và thải ra các loại nước thải tương ứng,

có chứa các tác nhân gây ô nhiễm sau các quá trình sử dụng Do đó cần có các hệ thống xử lý nước thải đảm bảo chất lượng nước đầu ra không ảnh hưởng đến môi trường , và biện pháp làm sạch bằng cơ học được ưu tiên

xử lý đầu tiên vì nó đơn giản rẻ tiền và loại một phần ô nhiễm trước khi xử

lý sinh học và hóa học

Trong hầu hết các công trình xử lý cơ học đều có song chắn rác nó là thiết bị đầu tiên mà nước thải phải đi qua để loại các rác thải có kích thước lớn, tránh tắc nghẽn bơm vì thế song chắn rác là thiết bị rất cần thiết trong

xử lý nước thải

Song chắn rác hiện nay được sản xuất với nhiều loại tiên tiến hơn đảm bảo chất lượng và dễ dàng hơn trong việc chắn và lấy rác ra bên ngoài bằng cơ giới chứ không bằng thủ công như trước kia Để hiểu rõ hơn về các loại song chắn rác và cách tính toán thiết kế song chắn rác chúng tôi tiến

hành thực hiện đề tài tiềm hiểu về “SONG CHẮN RÁC”.

1 TỔNG QUAN

Sơ đồ 1.1 Sơ đồ của một hệ thống xử lý nước thải.

Song chắn rác được đặt ở những kênh trước khi nước vào trạm xử lý Hai bên tường kênh phải chừa một khe hở đủ để lắp đặt và thay thế song chắn rác Vì song chắn rác làm co hẹp tiết diện ướt của dòng chảy nên tại vị trí đặt song chắn rác tiết diện kênh phải được mở rộng Để tránh tạo thành dòng chảy rối, kênh phải mở rộng dần với một góc 200

Song chắn rác thường đặt nghiêng một góc 450 đến 600 so với phương thẳng đứng

Song chắn rác phải đặt ở hầu hết các trạm xử lý không phân biệt phương pháp dẫn nước tới là có áp hay không có áp

Song chắn rác dùng để giữ lại các chất thải rắn có kích thước lớn trong nước thải để đảm bảo cho các thiết bị và công trình xử lý tiếp theo Kích thước tối thiểu của rác được giữ lại tùy thuộc vào khoảng cách giữa

các thanh kim loại của song chắn rác Nước thải sau khi qua ngăn tiếp nhận được dẫn đến song chắn rác theo hệ thống các mương dẫn

Song chắn rác có khả năng làm giảm 4% SS và BOD

Tùy thuộc vào từng loại song chắn rác sẽ có cấu tạo gồm những bộ phận khác nhau, nhưng đa phần có 2 bộ phận chính: bộ phận chắn rác và bộ phận thu rác (chỉ có ở song chắn rác cơ giới)

Bộ phận chắn rác: là các thanh đan kim loại thường làm bằng vật liệu thép không rỉ, có dạng hình tròn, hình chữ nhật hoặc hình bầu dục đặt trong khung thép hàn hình chữ nhật Thanh đan hình tròn thì thuận lợi cho dòng chảy nhưng khó cào rác Thanh đan hình chữ nhật thì gây tổn thất dòng chảy lớn Thanh đan hình bầu dục thì chi phí đầu tư cao nên ít sử dụng Khoảng cách của các thanh thép tùy thuộc vào từng loại công trình khác nhau thì sẽ có kích thước khác nhau

Hình 1.1 Hình bộ phận các thanh đan của song chắn rác.

Bộ phân thu rác (đối với các song chắn rác thu rác cơ giới): khá đa dạng, một số dạng thường sử dụng như: xích tải, thanh trược, tời quay…

Hình 1.2 Song chắn rác với bộ phận thu rác kiểu xích tải và thanh

trượt.

1.4 Phân loại.

1.4.1 Theo kích thước khe hở của song chắn rác

Tùy thuộc vào kích thước rác cần loại bỏ song chắn rác sẽ có khe hở khác nhau Theo kích thước khe hở song chắn rác thường có có 2 kích cỡ: loại thô (16 - 150 mm), loại tinh (dưới 16 mm )

Hình 1.3 Song chắn rác thô và song chắn rác tinh.

1.4.2 Theo hình dạng.

Tùy thuộc vào từng đặt đểm công trình mà song chắn rác sẽ có hình dạng khác nhau

Hình 1.4 Một số hình dạng của song chắn rác.

1.4.3 Theo cách chắn rác.

Bộ phận chắn rác di động để chắn rác

Ưu điểm của kiểu này là việc lấy rác tương đối triệt để nhất là các loại rác "mềm" như giấy, vải, nylon, các thanh chắn được bảo vệ khỏi bị

hư hại do các mãnh vỡ gây ra

Khuyết điểm là nó thỉnh thoảng bị kẹt do các loại rác "cứng" gây ra, đồng thời gặp khó khăn khi chỉnh sửa

Dạng xích quay các thanh kim loại được nối với nhau thành xích tải,

rác được cuốn theo chiều đi của dây xích và đưa lên một máng lọc đổ

Hình 1.5 Hình song chắn di động dạng xích tải.

Dạng băng chuyền cũng giống như dạng xích tải nhưng kích thước giữa các khe nhỏ hơn rất nhiều, lưới bằng kim loại đặt ở nguồn cấp nước

Nó gồm những tấm thép đục lỗ nối thành băng chuyền nước đi qua, rác bị giữ lại

Hình 1.6 Hình song chắn rác di động dạng băng chuyền.

Bộ phận chắn rác được lấp cố định không di chuyển được

1.4.4 Theo phương cách lấy rác.

Hình 1.7 Song chăn rác thu rác thủ công.

Song chắn rác với cào rác thủ công chỉ dùng ở những trạm xử lí nhỏ

có lượng rác nhỏ hơn 0,1m3/ng.đ Khi rác tích lũy ở song chắn, mỗi ngày vài lần người ta dùng cào kim loại để lấy rác ra và cho vào máng có lổ thoát nước ở đáy rồi đổ vào các thùng kín để đưa đi xử lý tiếp tục

Hình 1.7 là kiểu song chắn rác cào bằng tay, đây là loại được dùng phổ biến ở các công trình đầu mối của trạm bơm nước thải Khi thiết kế cần lưu ý là chiều dài rãnh làm sạch bằng tay không nên vượt quá khoảng cách thuận lợi cho việc cào rác bằng tay, khoảng 3 m Thanh chắn rác thường không nhỏ hơn 8 mm theo chiều dày và 50 mm theo chiều sâu Các thanh này được hàn chặt trong một khung cứng với các khoảng cách phù hợp với dụng cụ cào rác Phía trên kênh dẫn thường có các tấm đậy để ngăn cản mùi hôi của nước thải Kênh dẫn nước thải cần được thiết kế để ngăn cản các tích tụ sạn sỏi và các vật liệu nặng khác lắng tụ trong kênh, nên xác định bề rộng kênh dẫn trước khu vực chắn rác sao cho vận tốc dòng chảy phù hợp với thông số thiết kế

Ưu điểm của loại này là chi phí đầu tư, vận hành và bảo dưỡng thấp, thích hợp cho công trình nhỏ có vốn đầu tư thấp

Nhược điểm nó chỉ phù hợp cho việc loại bỏ rác có kích thước lớn, thích hợp cho công trình có lượng rác thu nhỏ hơn 0,1m3/ng.đ

Các thông số thiết kế.

Bảng 1.1 Bảng các thông số thiết kế của song chắn rác với biện

pháp lấy rác thủ công.

pháp lấy rác thủ công Kích thước thanh song chắn

Chiều rộng, mm Chiều sâu, mm

5,08 – 15,24 25,4 – 38,1

Độ dốc đặt thanh song chắn so với phương

Vận tốc dòng chảy trong mương dẫn phía

Nguồn: Lâm Minh Triết, 2008 Xử lý nước thải đô thị & công ngiệp.

Hình 1.8 Song chắn rác thu rác bằng phương pháp cơ giới.

Song chắn rác với cào rác cơ giới hoạt động liên tục, răng cào lọt vào khe hở giữa các thanh kim loại; cào được gắn vào xích bản lề ở hai bên song chắn rác có liên hệ với động cơ điện qua bộ phận truyền động Cào rác

cơ giới có thể chuyển động từ trên xuống dưới hoặc từ dưới lên theo dòng nước Khi lượng rác được giữ lại lớn hơn 0,1 m3/ng.đ và khi dùng song chắn rác cơ giới thì phải đặt máy nghiền rác Rác nghiền đưọc cho vào hầm

ủ Biogas hoặc cho về kênh trước song chắn Khi lượng rác trên 1 T/ng.đ cần

Song chắn rác có bộ phận lấy rác bằng cơ giới rất đa dạng về hình kiểu, mỗi loại đều có ưu điểm và khuyết điểm riêng

Ưu điểm chỉ phù hợp cho công trình lớn, có lượng rác thu lớn hơn 0,1 m3/ng.đ Có thể loại bỏ rác có kích thước nhỏ Có thể xử lý rác ngay tại công trình bằng các máy nghiền rác

Nhược điểm của nó là chi phí đầu tư ban đầu lớn, chi phí vận hành bảo dưỡng cao

Các thông số thiết kế

Bảng 1.2 Bảng các thông số thiết kế của song chắn rác với biện pháp

lấy rác cơ giới.

pháp lấy rác có giới Kích thước thanh song chắn

Chiều rộng, mm Chiều sâu, mm

5,08 – 15,24 25,4 – 38,1

Độ dốc đặt thanh song chắn so với phương

Vận tốc dòng chảy trong mương dẫn phía

Nguồn: Lâm Minh Triết, 2008 Xử lý nước thải đô thị & công ngiệp.

 Lấy rác bằng thanh trượt.

Hình 1.8 Hình song chắn rác lấy rác bằng thanh trượt.

Hình 1.8 là một kiểu lấy rác theo cách trượt, bộ phận cào rác di chuyển theo một giá đỡ, lên đến đầu giá đỡ, rác sẽ tự rơi xuống và đưa đi nơi khác Độ nghiêng của giá đỡ có thể điều chỉnh tùy theo tình trạng rác thải

Ưu điểm của kiểu này là hầu hết các bộ phận lấy rác đều nằm trên mực nước, có thể dễ dàng làm sạch và quản lý mà không cần phải tháo sạch nước trong lòng kênh

Khuyết điểm của nó là bộ phần cào rác chỉ hoạtđộng trên một chiều giá đỡ thay vì liên tục như loại xích quay

Hình 1.9 Hình song chắn rác lấy rác bằng tời quay.

Hình 1.9 là một hình thức lấy rác theo kiểu tời quay, bộ phận cào rác

Ưu điểm của kiểu nàu là bộ phận đầu bánh răng cơ khí không bị ngập chìm trong nước thải

Khuyết điểm của nó là chiếm nhiều không gian lắp đặt

Tính toán thiết kế song chắn rác cho hệ thống xử lý nước thải khu dân cư A với số dân 42000 người

Qtb = 87,5 L/s

Qmax = 147 L/s

Qmin = 38,85 L/s

Tính toán, thiết kế mương dẫn nước vào song chắn rác

Tính toán, thiết kế song chắn rác với kiểu thu rác thủ công

Bảng 2.1 Bảng các thông số thiết kế của song chắn rác với biện pháp

lấy rác thủ công.

pháp lấy rác thủ công Kích thước thanh song chắn

Chiều rộng, mm Chiều sâu, mm

5,08 – 15,24 25,4 – 38,1

Độ dốc đặt thanh song chắn so với phương

Vận tốc dòng chảy trong mương dẫn phía

Tổn thất áp lực cho phép, mm 152,4

Nguồn: Lâm Minh Triết, 2008 Xử lý nước thải đô thị & công ngiệp.

2.5 Tính toán chi tiết.

2.5.1 Tính toán mương dẫn.

Chọn 2 song chắn rác (1 công tác, 1 dự phòng) với lưu lượng tính toán của mỗi song chắn rác là: Qtb = 87,5 L/s; Qmax = 147 L/s; Qmin = 38,85 L/s

Mương dẫn nước thải ở mỗi song chắn rác có tiết diện vuông mỗi cạnh B = 0,5 m ứng với các thông số thủy lực ghi ở bảng 2.2

Bảng 2.2 Các thông số thủy lực của mương dẫn ở mỗi song chắn rác Thông số thủy

lực

Lưu lượng tính toán, L/s

Qtb = 87,5 Qmax = 147 Qmin = 38,85

Chiều ngang B

Nguồn: Trần Hữu Uyển 2003 Các bảng tính toán thủy lực cống và mương

thoát nước NXB Xây Dựng.

2.5.2 Tính toán song chắn rác.

toán của mương dẫn ứng với Q max (h 1 ).

h1 = hmax = 0,9 ×0,5=0,45 m

N =

Q max v×l×h1 x K =0,6 ×0,026 × 0,45 0,00147 ×1,08 =22,6

Trong đó:

v = Tốc độ nước chảy qua song chắn rác, v = 0,6 m/s (Bảng 2.2).

l = Khoảng cách giữa các khe hở, chọn l = 26 mm = 0,026m

K = Hệ số tính đến mức độ cản trở của dòng chảy do rác, K = 1,08 Vây có một song chắn rác công tác nên số khe hở của mỗi song sẽ là:

N= 23 khe

Bs = s (N – 1) + (l x N) = 0,008 ×(23−1)+(0,026 ×23)= 0,774m

Trong đó: s – Bề dày của thanh song chắn rác, chọn s = 0,008 m

tốc nhỏ hơn 0,303 m/s (Bảng 2.1).

Vmin =

Qmin

B s×hmin =

0,03885

0,774 ×0,3 × 0,5=0,334 m/s

Trong đó: Qmin = lưu lượng nhỏ nhất chảy vào mỗi song chắn rác Qmin = 38,85 L/s = 0,03885 m3/s

hs = ξ×

Vmax2

2g ×K1

=0,355 ¿

0,62

2 x 9,81 ×3 =0,02 m

Trong đó:

vmax = vận tốc của nước thải trước song chắn ứng với chế độ Qmax,

vmax = 0,6 m/s

K1 = hệ số tính đến sự tăng tổn thất do vướng mắc rác ở song chắn,

K1 = 2-3, chọn K1 = 3

 =Hệ số sức cản cục bộ của song chắn rác được xác định theo công thức:

ξ=β×(s l)4 /3sin α

=2,42 ×(

0,008 0,026)4/3x sin 45 = 0,355

β = Hệ số phụ thuộc vào tiết diện ngang của thanh song chắn (lấy thanh hình chữ nhật) khi đó giá trị β = 2.42.

α= Góc nghiêng của song chắn rác với hướng dòng chảy,

α = 45o.o.

 Chiều dài phần mở rộng trước thanh chắn rác (L1).

L1 = (Bs – Bm)/2tgα = (0,774 x 0,5o.)/ 2tg(20o)= 0,376m Trong đó:

Bs = chiều rộng của thanh chắn rác, Bs = 0,774m

Bm = chiều rộng của mương dẫn, Bm = 0,5 m

µ= Góc nghiêng chỗ mở rộng, lấy µ= 20o

 Chiều dài phần mở rộng sau song chắn rác

(L2).

L2 = L1/2 = 0,376 /2 = 0,188 m

 Chiều dài xây dựng của phần mương để lắp đặt song chắn rác (L).

L = L1 + L2 + Ls = 0,376 + 0,188 + 1,2 = 1,764 m Trong đó: Ls = chiều dài phần mương đặt song chắn rác, Ls =1,5 m

h = hmax + hs + 0,5 = 0,45 + 0,02 + 0,05 = 0,52 m Trong đó:

hmax = Độ đầy ứng với chế độ Qmax, hmax= 0,45 m

hs = Tổn thất áp lực ở song chắn rác, hs = 0,02m.

W1= (a x N)/(365 x 1000)= 365× 1000 4 ×42000 =0,46m3/ngđ

Trong đó:

a = Lượng rác tính cho người trong năm, lấy theo điều 4.1.11- Tiêu chuẩn xây dựng TCXD-51-48 Với rộng khe hở của các thanh trong

khoảng 16 – 20mm, a lấy bằng 4 L/ng.năm

N= Dân số tính toán, N= 42000 người

P = Wl x G = 0,46 x 750 =345,2 kg/ngđ = 0,3452 T/ngđ

Trong đó: G = khối lượng riêng của rác, G = 750 kg/ngđ (điều 4.1.11 – tiêu chuẩn xây dựng TCXD-51-84)

M = 24Pkh= (0,345224 )x 2=¿0,03 T/h= 30kg/h

2.6 Bảng vẽ chi tiết

Đính kèm phụ lục bản vẽ song chắn rác

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1 Lâm Minh Triết 2008 Xử lý nước thải đô thị & công ngiệp.

thoát nước NXB Xây Dựng