Đang tải... (xem toàn văn)
Chương III: Thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt 3.1. Các thông số tính toán: Các thông số đầu vào: - Nhiệt độ = 250C - Ph = 6.5 – 7.6 - Nồng độ BOD5 = 250 mg/l - Nồng độ COD = 350 mg/l - Nồng độ TS = 200 mg/l - Nồng độ SS = 150 mg/l - Nồng độ N-NH4 = 15 m/l Các thông số đầu ra: - Nhiệt độ = 250C - Ph = 5 – 9 - Nồng độ BOD5 = =50 mg/l - Nồng độ COD = =50 mg/l - Nồng độ TS - Nồng độ SS = 100 mg/l - Nồng độ N-NH4 = 10 m/l Lưu lượng nước thải: Qtb = 4500m3/ngđ = 187.5 m3/h Kh: Hệ số vượt tải theo giờ lớn nhất, Kh = 1.5 – 3.5 , chọn Kh = 1.5 ( Giáo trình kỹ thuật xử lý nước thải ( KTXLNT) _ Lâm Vĩnh Sơn, Năm 2010). => 3.2. Tính toán thiết kế Phương án xử lý: 3.2.1 Song chăn rác: Tính mương dẫn Trong đó: F: Tiết diện mương dẫn V: Vận tốc nước thải trong mương ( 0.6 – 1 m/s ) chọn v = 0.6m/s ( Giáo trình KTXLNT_Lâm Vĩnh Sơn, năm 2010) Chọn mương dẫn tiết diện hình chữ nhật có Bk =2h Bk : chiều rộng mương H: chiều cao lớp nước trong mương Tính song chăn rác(SCR) Chọn h = 0.3m. Bk = 0.5m - Số khe hở SCR: Chọn 22 khe Trong đó: n: số khe : lưu lượng lớn nhất của nước thải, m3/s vs : vận tốc nước qua ke SCR ( 0.6 – 1m/s), chọn vs = 0.8m/s b : kích thước khe SCR (16 – 25mm) chọn b =16mm = 0.016m h : chiều cao lớp nước trong mương dẫn, m kz : hệ số tính đến hiện tượng thu hẹp dòng chày, kz = 1.05 ( Các thông số chọn trong giáo trình KTXLNT_Lâm Vĩnh Sơn, năm 2010) - Bề rộng thiết kế SCR Chọn Bs = 0.6m - Kiểm tra lại số thanh song chắn và số khe: Từ công thức BS = s*(n-1)+b*n => n = 25.3 chọn 26 khe => số thanh song chăn là 25 thanh. s: bề dày thanh SCR, chọn tiết diện song chăn hình chữ nhất có s*l = 8*50mm ( Giáo trình KT XLNT _ Lâm Vĩnh Sơn, năm 2010) - Chiều dài phần mở rộng trước SCR , chọn L1 = 0.2m : góc nghiêng chỗ mở rộng, = 200 ( giáo trình KT XLNT _Lâm Vĩnh Sơn, năm 2010) - Chiều dài phần mở rộng sau SCR L2 = 0.5*L1 =0.5 * 0.2 = 0.1m - Chiều dài xây dựng mương đặt SCR L = L1 + L2 + LS = 0.2 +0.1 + 1.5 = 1.8m, chọn 2m Trong đó: Ls : chiều dài phần mương đặt SCR, Ls = 1.5m ( giáo trình KT XLNT _Lâm Vĩnh Sơn, năm 2010) - Tổn thất lực qua SCR chọn 0.1m Trong đó: : Hệ số tổn thất cục bộ : Hệ số phụ thuộc vào hình dạng thành dân, chọn = 2.42 : Góc nghiêng đặt SCR, = 600 k: hệ số tình đến sự tăng tổn thất áp lực do rác bám ( 2 – 3), chọn k = 3 g: gia tốc trọng trường, g = 9.81m/s2 vMax: vân tốc nước trước SCR, vMax = 0.6m/s ( Các thông số chọn trong giáo trình KT XLNT _Lâm Vĩnh Sơn, năm 2010) - Chiều sâu xây dựng mương đặt SCR HMax = h = 0.3m độ đầy mực nước ứng với 0.5: khoảng cách giữu nơi đặt SCR và mức nước cao nhất - Chiều dài thanh SCR Bảng 3.1: Kết quả tính toán mương dẫn và SCR STT Tên thông số Kí hiệu Đơn vị Số lượng 1 Chiều dài mương L m 2 2 Chiều rộng mương Bs m 0.6 3 Chiều sâu mương H m 0.9 3 Số thanh SCR t Thanh 25 5 Số khe n khe 26 6 Kích thước khe b mm 16 7 Bề dày thanh s mm 8 8 Bề rộng thanh l mm 50 9 Chiều dài thanh SCR Lt m 1.04 3.2.2 Ngăn tiếp nhận - Thể tích bể t: thời gian lưu nước trong bể ( 15 – 30 phút) chọn t = 15 phút Thể tích thực tế bể tiếp nhận = 1.2 thể tích tính toán => v = 1.2 * 70 = 84m3 Trong đó: vtt : thể tích tính toán của bể V: thể tích thực tế của bể. - Chiều sâu xây dựng bể: Trong đó: chọn chiều cao mực nước trong bể hi = 3m Hbv chiều cao an toàn 0.5m Tiết diện bể: Chọn tiết diện bể hình vuông cạnh a chọn a = 5m - Công suất bơm nước thải từ hố thu lên bể điều hòa H: cột áp H tính cho cao độ bơm từ đáy hố thu lên bể điều hòa, chọn H = 10m =0.078m3/s : Khối lượng riêng của nước, 1000kg/m3 : hiệu suất máy bơm, 80% G: gia tốc trọng trường, g = 9.81m/s2 - Công suất thực tế máy bơm bằng 1.2 công suất tính toán: Trong đó: Ntt : công suất tính toán của máy bơm N: công suất thực tế của máy bơm Trên thực tế cột áp từ bể thu gom lên bể điều hòa không đến 10m nước nên ta chọn hai bơm mỗi bơm công suất 11kw, 1 bơm hoạt động, 1 bơm dự phòng để đảm bảo yêu cầu. - Đường kính ống dẫn nước , chọn ống thép có D = 180mm Trong đó: vống : vận tốc nước chảy trong ống điều kiện bơm, chọn vống = 3m/s Bảng 3.2: Thông số tính toán ngăn tiếp nhận STT Tên thông số Đơn vị Số lượng 1 Chiều dài (L) m 5 2 Chiều rộng (B) m 5 3 Chiều cao (H) m 3.5 4 Chiều dày tường BTCT( ) m 0.3 5 Bơm nước thải 11kw Cái 2 6 Đường kính ống dẫm mm 180 3.2.3 Bể điều hòa: Chức năng Do lưu lượng và tính chất nước thải thay đổi theo từng giờ sinh hoạt. Vì vậy cần thiết xây dựng bể điều hòa về lưu lượng, nồng độ và nhiệt độ, tạo điều kiện thuận lợi tối ưu cho các công trình xử lý phía sau. Thu gom, điều hòa về lưu lượng và thành phần các chất ô nhiễm như: COD, BOD5, SS, pH. Đồng thời các máy nén khí cung cấp oxy để khuấy trộng và tăng nồng độ oxy hòa tan vào nước thải, tại đây giảm khoảng 5 – 10% hàm lượng COD, BOD có trong nước thải. Tính toán thiết kế Thể tích bể: Chọn thời gian lưu nước trong bể là 3h = 281.25 m3/h Thể tích thực tế bể điều hòa bằng 1.2 thể tích tính toán: , chọn v = 1013m3 Trong đó: vtt : thể tích tính toán của bể V: thể tích thực tế của bể - Chọn chiều cao hữu ích của bể Hi = 5.5m Chiều cao bảo bể: hbv = 0.5m Chiều cao xây dựng bể: H = Hi + hbv = 5.5 +0.5 = 6m - Tiết diện bể: - Chiều dài bể: , chọn L = 17m Chọn B= 10m. Hệ thống cấp khí cho bể điều hòa: - Lượng khí cấp cho bể: Trong đó: qkk : tốc độ cấp khí ( 0.01 – 0.015 m3/ phút) ( Theo tiêu chuẩn CTXL NT _Trịnh Xuân Lai 1999) Chọn hệ thống cấp khí bằng ống nhựa PVC đục lỗ, hệ thống gồm 1 ống chính và 9 ống nhánh, mỗi ống nhánh dài 16m dọc theo chiều dài bể, 2 ống bìa cách thành bể 1 m và mỗi ống cách nhau 1m. - Đường kính ống dẫn khí chính: chọn Dc = 170mm - Đường kính ống dẫn khí nhánh vào bể: chọn Dn = Trong đó: qông : lưu lượng khí trong ống nhánh Chọn vận tốc khí trong ống nhánh: vông =15m/s Đường kính lỗ phân phối khí vào bể điều hòa: dlỗ = 2 – 5mm, chọn dlỗ = 5mm =0.005m Vận tốc khí qua mỗi lỗ: vlỗ = 15 – 20 m/s, chọn v = 15m/s - Lưu lượng khí qua 1 lỗ phân phối khí: - Số lỗ trên mỗi ống nhánh: lỗ, chọn 80 lỗ. - Số lỗ trên 1m chiều dài ống: lỗ - Xác định công suất thổi khí: Trong đó: hd: Tổn thất áp lực do ma sát chiều dài đường ống dẫn. hc: Tổn thất cục bộ của ống phân phối khí ( Tổn thất hd+hc không vượt quá 0.4m, chọn hd+hc = 0.4m) hf: Hệ số tổn thất qua thiết bị phân phối, không vượt quá 0.5m, chọn hf = 0.5m. - Áp lực của khí nén: - Công suất thực tế của máy nén khí bằng 1.2 công suất tính toán: Trong đó: Ntt: công suất tính toán máy nén khí N: công suất thực tế máy nén khí G: Trọng lượng dòng khí vào ( kg/s) (k đối với không khí là 1.395) : Hiệu suất máy nén khí 80% Chọn 2 máy nén khí mỗi máy công suất 16.5 kw, 1 máy hoạt động, 1 máy dự phòng. - Đường kính ống dẫn nước thải từ bể điều hòa qua bể lắng 1: chọn D = v: Vận tốc nước chảy trong ống do độ chênh lệch cao độ Bảng 3.3 Bảng các thông số thiết kế bể điều hòa: STT Tên thống số Số liệu Đơn vị 1 Chiều dài bể (L) 17 m 2 Chiều rộng bể (B) 10 m 3 Chiều cao bể ( H) 6 m 4 Đường kính ống dẫn khí chính 170 mm 5 Đường kính ống dẫn khí nhánh 60 mm 6 Số ống nhánh phân phối khí 9 ống 7 Số ống nhánh phân phối trên 1 ống nhánh 80 Lỗ 8 Đường kính lỗ phân phối khí 5 mm 9 Máy thổi khí 16.5kw 2 Cái 3.2.4. Bể lắng I Chức năng: Lắng các tạp chất phân tán nhỏ ( chất rắn lơ lửng) dưới dạng cặn lắng xuống đáy bể hoặc nổi lên trên mặt nước. Tính toán thiết kế: Ta chia 2 lưu lượng tính toán thiết kế cho 2 bể lắng 1, kích thước mỗi bể như nhau ( Theo điều 6.5.4 – TCXD: 51 – 84 ) Tính toán cho 1bể lắng 1: - Lưu lượng tính cho 1 bể lắng 1: - Đường kính ống dẫn nước vào bể lắng 1 Chọn vận tốc trong ống dân do chênh lệch cao độ: v = 0.6m/s , chon dông = - Tiết diện ướt của 1 bể lắng: v: tốc độ chuyển động của nước trong bể: 0.5 – 0.8 mm/s Chọn 0.8 m/s ( theo tính toán thiết kế công trình XLNT đô thi và công ngheeipj _Lâm Minh Triết) F2 : Tiết diện ống trung tâm vtt: tốc độ chuyển động của nước trong ống trung tâm, lấy không quá 30mm/s ( theo TCXD 51 – 84 ) chọn vtt = 30mm/s - Diện tích tổng cộng của bể lắng: - Đường kính bể lắng: - Đường kính ống trung tâm: - Chiều cao tính toán của vùng lắng: , chọn htt = 4.4m Trong đó: t: thời gian lưu nước thải trong bể t = 1.5h ( theo tính toán thiết kế công trình XLNT đô thị và KCN_ Lâm Minh Triết) v: tốc độ chuyển động của nước trong bể: 0.5 – 0.8mm/s chọn 0.8mm/s = 0.0008m/s ( theo tính toán thiết kế công trình XLNT Đô thị và KCN_ Lâm Minh Triết). - Chiều cao hình nón của bể lắng: Trong đó: D: đường kính trong của bể Dn: đường kính đáy nhỏ của hình nón cụt, lấy dn = 0.5m ( theo tính toán thiết kế công trình XLNT Đô thị và KCN_ Lâm Minh Triết). : góc nghiêng của bể lắng so với phương ngang, không nhỏ hơn 500, lấy =500 - Tổng chiều cao của ống trung tâm và chiều cao phần loe lấy bằng chiều cao tính toán của vùng lắng và bằng 4.4m - Đường kính ống loe và chiều cao phần loe lấy bằng 1.35 đường kính trung tâm: , chọn 1.8m => chiều cao ống trung tâm: htt = 4.4 – 1.8 =2.6m - Đường kính tấm hắt bằng 1.3 đường kính phần loe: chọn 2.4m - Góc nghiêng giữ bề mặt tấm hắt so với mặt phẳng ngang lấy bằng 170 (theo tính toán thiết kế công trình XLNT Đô thị và KCN_ Lâm Minh Triết). - Khoảng cách từ đáy ống loe đến tâm tấm hắt bằng 0.25 – 0.5m, chọn 0.3m Dùng thanh thép vuông cạnh a = 20mm để hàn cố định tấm hắt vào ống loe - Chiều cao tổng cộng: H= , chọn hbv=0.5m - Dùng hệ thống máng vòng chảy tràn xung quanh thành bể để thu nước: Thiết kế máng vòng đặt theo chu vi vành trong bể, đường kính ngoài của máng là đường kính trong của bể. Chọn: Bề rộng máng thu là: 0.5m Chiều sau máng thu là: 0.5m Bề dày thành máng thu là 0.1m - Đường kính trong máng thu: - Chiều dài máng thu: - Tải trọng thu nước trên 1m chiều dài máng - Tính máng răng cưa: +. Đường kính máng răng cưa bằng đường kính trong máng thu trừ đi bề dày thành máng thu: Drc = 7 – 2*0.1 = 6.8m Chọn số khe trên 1m chiều dài máng răng cưa là 4 khe +. Bề rộng răng cưa: brc = 0.1m +. Bề rộng khe: bk = 0.15m +. Khe tạo thành góc: => Chiều sâu của khe = 0.075m = 75mm Chọn chiều rộng máng răng cưa là 0.3m - Tổng số khe: n = 4*Lrc = 4*21.4 = 85.6 khe, chọn 86 khe - Lưu lượng nước qua 1 khe: - Tải trọng thu nước trên 1m máng răng cưa: - Chiều sâu ngập nước của khe: Với Cd : hệ số chảy tràn, chon Cd = 0.6 : góc răng cưa 900 = 0.04m < 0.075m đạt yêu cầu. Thiết kế tấm chắn ván nổi phía ngoài cách máng răng cưa 0.2m, đặt ngập trong nước 0.2m và trên mặt nước 0.2m => rộng 0.4m - Đường kính của tấm chắn ván nổi xung quanh bể: Dtc = Drc – 2*0.2 = 6.8 – 2*0.2 6.4m - Chiều dài tấm chắn ván nổi: Ltc = Dtc * = 6.4 * 3.14 = 20.1m - Thiết kế tấm chắn và máng răng cưa bằng thép không rỉ dày 8mm Đường kính ống dẫn nước từ bể lắng 1 qua bể Aerotank Chọn vận tốc trong ống dẫn do chênh lệch cao độ v = 0.6m/s , chọn dông = - Hiệu quả xử lý cặn lơ lửng và BOD5 ở bể lắng 1: tính theo công thức thực nghiệm (theo tính toán thiết kế công trình XLNT _ Trịnh Xuân Lai). Trong đó: R: hiệu quả khử BOD5 hoặc SS biểu thị bằng % T: thời gian lưu nước trong bể a,b: Hằng số thực nghiệm chọn trong bangr4.5: tính toán thiết kế các công trình XLNT_T.S. Trịnh Xuân Lai Chỉ tiêu a đơn vị (h) b Khử BOD5 0.018 0.02 Khử căn lơ lửng SS 0.0075 0.014 Hiệu quả khử COD ở bể lắng 1: 25 – 50% chọn 30% (theo tính toán thiết kế công trình XLNT Đô thị và KCN_ Lâm Minh Triết). - Cặn lơ lửng sau lắng 1: - Nồng độ BOD5 sau lắng 1: - Nồng độ COD sau lắng 1: - Lượng bùn tươi sinh ra trong 1 bể lắng 1: Mtươi = CSS * Q * RSS = 150*10-3*0.039*86400*0.526 = 266kg/ngày => Lượng bùn tươi của 2 bể lắng 1 là: 266 * 2 = 532kg/ngày - Lưu lượng bùn tươi cần xử lý: Với p: độ ẩm của bùn tươi, nồng độ bùn tính theo trọng lượng % chiếm 6.5% => Độ ẩm của bùn tươi là p = 93.5% ( Theo bảng 4-6 Tính toán thiết kế các công trình XLNT_Trịnh Xuân Lai). : Khối lượng riêng của bùn tươi: 1053kg/m3 - Lượng bùn tươi có khả năng phân hủy sinh học: Trong đó tỷ số ( giáo trình KT XLNT_Lâm Vĩnh Sơn). Lượng bùn từ 2 bể lắng 1 được bơm về bể chứa bùn là 532 kg/ngày Giả sử quá trình nén bùn xảy ra ở đáy bể lắng 1. Nồng độ bùn tại bể lắng 1 là 15000mg/l => Thể tích bùn được bơm là: Chọn ống bơm bùn có đường kính để bơm bùn về bể chứa bùn. Bảng 3.4. Bảng các thông số thiết kế bể lắng 1 STT Tên thông số Số liệu thiết kế Đơn vị 1 Diện tích tiết diện ướt của ống trung tâm 1.3 m2 2 Diện tích tiết diện ướt của bể lắng 1 48.75 m2 3 Đường kính ống trung tâm 1.3 m 4 Đường kính bể lắng 1 8 m 5 Chiểu cao bể 9.4 m 6 Thời gian lắng 1.5 Giờ 7 Đường kính máng thu 7 m 3.2.5 Bể Aerotank Chức năng: Tại bể Aerotank, các chất hữu cơ còn lại sẽ được tiếp tục phân hủy bởi vi sinh vật hiếu khí. Hiệu quả xử lý của bể Aerotank đạt từ 75 – 95% và phụ thuộc vào các yếu tố như nhiệt độ, pH, nồng độ oxy, lượng bùn,… Nước thải sau khi qua bể Aerotank các chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học bị loại hoàn toàn. Tính toán thiết kế bể Aerotank Thông số: - Lưu lượng đầu vào dòng thải: - Lượng BOD5 đầu vào bể Aerotank: 171.8 mg/l - Lượng COD đầu vào bể Aerotank: 245 mg/l - Lượng N – NH4 đầu vào bể Aerotank : 15 mg/l - Tỷ số - Nhiệt độ nước thải: 250C - Nước thải xử lý xong đạt BOD5 tiêu chuẩn đầu ra loại B ( QCVN 14:2008/BTNMT_Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải sinh hoạt) - Hàm lượng cặn lơ lửng CSS , gồm 65% là cặn hữu cơ. - Lượng bùn hoạt tính trong nước thải đầu vào bể X0 = 0 - Nồng độ COD . Thông số vận hành: - Nồng độ bùn hoạt tính trong bể: X = 2500mg/l ( cặn bay hơi ) - Độ tro của cặn 0.3, nồng độ cặn lắng đáy bể lắng 2 và cũng là nồng độ cặn tuần hoàn 10000mg/l - Thời gian lưu bùn ( tuổi của cặn ngày), chọn = 10 ngày - Chế độ xáo trộn hoàn toàn - Giá trị thông số động học Y = 0.46 - Độ tro của cặn hữu cơ lơ lửng ra khỏi bể là z = 0.3 ( 70% là căn bay hơi) - Hệ số phân hủy nội bào: Kd = 0.06 ngày-1 Xác định hiệu quả xử lý: - Lượng cặn hữu cơ trong nước ra khỏi bể lắng 2: 0.65 * 100 = 65 mg/l - Lượng cặn hữu cơ tính theo COD: 1.42 * 65 * 0.7 = 64.6 mg/l - Lượng BOD5 có trong cặn ra khỏi bể lắng: 0.5 * 64.6 = 32.31 mg/l - Lượng BOD5 hòa tan ra khỏi bể lắng 2 bằng tổng BOD5 cho phép ở đầu ra trừ đi lượng BOD5 có trong cặn lơ lửng: 50 – 32.31 = 17.7 mg.l - Hiệu quả xử lý tính theo BOD5 hòa tan: - Hiệu quả xử lý BOD5 toàn bộ: - Hiệu quả xử lý COD: - Đường kính ống dẫn nước vào bể: , chọn D = Với v: vận tốc nước trong ống do chênh lệch cao độ, chọn v = 0.6 m/s - Thể tích bể Aerotank tính theo công thức: Trong đó: v: thể tích bể Aerotank , m3 lưu lượng đầu vào 0.078 m3/s Y thông số động học 0.46 tuổi của cặn, 10 ngày S0 nồng độ đầu vào S nồng độ đầu ra X nồng độ bùn hoạt tính trong bể Kd hệ số phân hủy nội bào - Chọn chiều cao hữu ích của bể: Hi = 5m, hbv = 0.5m => H =5.5m - Diện tích mặt bằng bể: - Chọn chiều rộng bể: B = 10m - Chiều dài bể L = 23.88m, chọn 23.9m - Thời gian lưu nước trong bể: ngày = 4.32h - Lượng bùn hữu cơ lơ lửng sinh ra khi khử BOD5 đến 89% Tốc độ tăng trưởng của bùn tính theo công thức: Lượng bùn sinh ra trong 1 ngày: = 298572g/ngày = 298.572kg/ngày - Tổng cặn lơ lửng sinh ra theo độ tro của cặn kg/ngày - Lượng cặn dư hang ngày phải xả bỏ: kg/ngày - Tính lưu lượng xả bùn theo công thức: Từ công thức /ngày Trong đó: V: thể tích bể Aerotank, 1194 m3 X: nồng độ bùn hoạt tính trong bể, 2500mg/l Qr = Qv = 0.078m3/s: lưu lượng nước ra và vào bể ( coi lượng nước theo bùn là không đáng kể. XT = 0.7 * 10000 = 7000mg/l Xr = 32.5 * 0.7 = 22.75 mg/l ( 0.7 là tỷ lệ lượng cặn bay hơi trong tổng số cặn hữu cơ, cặn không tro) - Thời gian tích lũy cặn ( tuần hoàn hoàn toàn) không xả cặn ban đầu: ngày - Sau khi hệ thống hoạt động ổn định, lượng bùn xả ra hang ngày: B = Qxa * 10000mg/l = 20.7*10kg/m3 = 207kg/ngày Trong đó cặn bay hơi: B’ = 0.7*207=144.9kg - Cặn bay hơi trong nước đã xử lý đi ra khỏi bể lắng: - Tổng lượng cặn hữu cơ sinh ra: B’ + B’’ = 26.18 + 153.32 = 298.22kg Px - Xác định lưu lượng tuần hoàn QT : để nồng độ bùn luôn giữ giá trị X =2500mg/l, ta có: QT * XT = (QV + QT)*X => ngày = 156m3/h - Đường kính ống dẫn bùn tuần hoàn , chọn Db = Vb: vận tốc bùn chảy trong ống điều kiện bơm, chọn 1.5 m/s - Đường kính ống dẫn nước vào bể: , chọn ống PVC có D = - Đường kính ống ra khỏi bể: , chọn D = - Tỷ số F/M: Nằm trong khoảng 0.2 – 0.6 kg BOD5/kg bùn.ngày Tải trọng thể tích: - Nằm trong giới hạn cho phép đối với Aerotank xáo trộn hoàn toàn, La : 08 – 1.9kgBOD/m3ngày ( theo tài liệu của PGS Hoàng Văn Huệ) - Tính lượng khí oxy cần thiết theo công thức: = Trong đó: OC0: Lượng oxy cần thiết : lưu lượng nước thải, 0.078m3/s S0 : nồng độ BOD5 đầu vào, 171.8 mg/l S: Nộng độ BOD5 đầu ra, 17.7 mg/l F = BOD5/COD = 0.7 Px: lượng bùn hoạt tính sinh ra trong ngày, 298.572kg/ngày. N0: N – NH4 đầu vào, 15mg/l N: N- NH4 đầu ra 10mg/l - Lượng oxy thực tế tính theo công thức: Trong đó: CS: Lượng oxy bão hòa trong nước, 9.08mg/l C: lượng oxy cần duy trì trong bể, 2mg/l T: nhiệt đọ của nước thải, T = 250C : hệ số từ 0.6 – 0.94, chọn = 0.7 - Tính lượng không khí cần thiết: Chọn hệ thống phân phối bọt khí nhỏ, tra bảng 7-1( Tính toán thiết kê công trình XLNT_Trịnh Xuân Lai), Ta có: Ou = 7gO2/m3.m Bể sâu H = 5.5m, độ sâu ngập nước Hi = 5m - Công suất hòa tan của thiết bị: OU = Ou*Hi = 7 * 5 = 35 - Lượng không khí cần thiết: Với: OCt : Lượng oxy thực tế cần OU: Công suất hòa tan thiết bị f: hệ số an toàn, chọn f = 1.5 Qktb = 3080.2m3/h Qk.max = 4628.6 m3/h Qk.min = 2468.6 m3/h - Tính áp lực máy nén khí: Với: R: 8.314kJ/kmol0K T: 2980K Hd,hc: là tổn thất áp lực do ma sát và cục bộ của ống phân phối khí Tổng hd + hc 0.4m, chọn 0.4m hf: tổn thất qua thiết bị phân phối, không vượt quá 0.5m, chọn 0.5m hi: chiều sâu ngập nước ống phân phối khí trong bể Aerotank, hi = 5m P1: áp lực của không khí đầu vào P1 = 1atm P2: áp lực của không khí đầu ra: , đối với không khí K = 1.395 e: hiệu suất máy nén khí ( 0.7 – 0.8 ) chọn e = 0.75, hệ số chuyển đổi là 29.7 - Công suất thực N = 1.2 * Ntt = 1.2 * 50 = 60kw Chọn 2 máy nén khí mỗi máy công suất 60kw, 1 máy hoạt động, 1 máy dự phòng. Bố trí hệ thống sục khí: - Chọn hệ thống cấp khí cho bể gồm 1 ống chính và 9 ống nhánh bằng thép và chiều dài mỗi ống là 13.5m, đặt cách nhau 1m, và 2 ống 2 bên cách thành bể 1m. - Đường kính ống dẫn khí chính: , chọn ống có Dc = Với v: vận tốc khí trong ống chính 10 – 15 m/s, chọn v = 10m/s - Đường kính ống nhánh dẫn khí: , chọn Dn = Chọn thiết bị phân phối khí dạng đĩa xốp, đường kính 170mm, diện tích bề mặt F = 0.02m2, cường độ khí qua mỗi đĩa là 200 lít/phút.đĩa = 3.3 lít/giây/đĩa. Số đĩa trên mỗi ống nhánh: đĩa, chọn 243 đĩa Số đĩa trên mỗi ống nhánh: đĩa Khoảng cách mỗi đĩa: Bảng 3.5. Bảng thống sô thiết kế bể Aerotank STT Tên thông số Số liệu dùng thiết kế Đơn vị 1 Chiều dài bể (L) 14.5 m 2 Chiều rộng bể (B) 10 m 3 Chiều cao bể ( H) 5.5 m 4 Thời gian lưu nước ( 4.32 Giờ 5 Thời gian lưu bùn ( ) 10 Ngày 6 Đường kính ống dẫn chính(Dc) 320 mm 7 Đường kính ống dẫn nhánh(Dn) 110 mm 8 Công suất máy nén khí 60 Kw 9 Số lượng đĩa 243 cái 3.2.6 Bể lắng II Chức năng Lắng các chất lơ lửng ( bùn cặn sinh học) của bể sinh học dưới dạng cặn lắng xuống đáy bể hoặc nổi lên trên mặt nước. Tính toán: Ta thiết kế 4 bể lắng 2 dạng bể lắng đứng, kích thước mỗi bể như nhau và hoạt động đồng thời ( Theo điều 6.5.2 – TCXD:51 – 84) - Lưu lượng tính toán cho 1 bể lắng 2: - Đường kính ống dẫn nước vào và ra bể lắng 2: Vông : vận tốc nước chảy trong ống do chênh lệch cao độ, lấy v = 0.6m/s - Diện tích tiết diện ướt của bể lắng đứng: v: tốc độc chuyển động của nước thải trong bể lắng 2 (Theo điều 6.5.6 TCXD:51 – 84) v = 0.5mm/s = 0.0005m/s) - Tiết diện ướt ống trung tâm: vtt: tốc độ chuyển động của nước thải trong ống trung tâm lấy không được vượt quá 30mm/s ( Theo điều 6.5.6 TCXD 51 – 84), chon vtt = 20mm/s = 0.02m/s. - Diện tích tổng cộng bể lắng 2: F = F1 + F2 = 60.6 + 1.515 = 62.115m2 - Đường kính của bể: , chọn 9m - Đường kính ống trung tâm: - Chiều cao tính toán của vùng lắng trong bể lắng đứng: Htt = v * t = 0.0005 * 2 * 3600 = 3.6m Trong đó: t: thời gian lắng 2h ( Điều 6.5.6 TCXD 51 – 84 ) v: tốc độ chuyển động của nước thải trong bể lắng 2 ( Điều 6.5.6 TCXD:51 – 84) v = 0.5mm/s = 0.0005m/s. - Chiều cao phần hình nón của bể lắng đừng được xác định: Db: đường kính trong của bể lắng dn: đường kính đáy nhỏ của hình nón cụt, lấy dn = 0.5m ( Theo tính toán thiết kế công trình XLNT Đô thị và KCN _ Lâm Minh Triết) : góc nghiêng của bể lắng so với phương ngang, lấy = 500 - Tổng chiều cao của ống trung tâm và chiều cao phần loe lấy bằng chiều cao tính toán của vùng lắng và bằng 3.6m - Đường kính ống loe và chiều cao phần loe lấy bằng 1.35 đường kính ống trung tâm: D1 = h1 = 1.35* Dtt = 1.35 * 1.4 = 1.89m, chọn 1.8m => chiều cao ống trung tâm htt = 1.7m - Đường kính tấm hắt bằng 1.3 đường kính phần loe: Dh = 1.3 * D1 = 1.3 * 1.9 = 2,47m, chọn 2.5m - Góc nghiêng giữ bề mặt tấm hắt so với mặt phẳng ngang lấy bằng 170 ( theo tính toán thiết kế công trình XLNT Đô thi và KCN_Lâm Minh Triết) Khoảng cách từ đáy ống loe đến tâm tấm hắt = 0.25 – 0.5m, chọn 0.3m. - Chiều cao tổng cộng: H = htt + hn + hbv = 3.6 +5.1 +0.5 = 9.2m, chọn hbv = 0.5 - Dùng hệ thống máng vòng chảy tràn xung quanh thành bể để thu nước thiết kế máng vòng đặt theo chu vi vành trong bể, đường kính ngoài của máng là đường kính trong của bể. - Chọn: bề rộng máng thu là 0.5m Chiều sâu máng thu là 0.5m Bề dày thành máng thu là 0.1m - Đường kính trong máng thu: Dm = Db – (2*0.5) = 9 – (2*0.5) = 8m - Chiều dài máng thu: Lm = * Dm = 3.14 * 8 = 25.13m - Tải trọng thu nước trên 1m chiều dài máng - Tính máng răng cưa: Đường kính máng răng cưa bằng đường kính trong máng thu trừ đi bề dày thành máng thu: Drc = 8 – (2*0.1) = 7.8m - Chiều dài máng răng cưa: Lrc = *Drc =3.14 * 7.8 = 24.5m - Chọn số khe trên 1m chiều dài máng răng cưa là 4 khe Bề rộng răng cưa: brc = 0.1m Bề rộng khe: bk = 0.15m Khe tạo góc => chiều sâu khe = 0.075m = 75mm Chọn chiều rộng máng răng cưa là 0.3m Tổng số khe: n = 4 * Lrc = 4 * 24.5 = 98 khe - Lưu lượng nước qua 1 khe: - Tải trọng thu nước trên 1m máng răng cưa: - Chiều sâu ngập nước của khe: Với: Cd:hệ số chảy tràn, chọn = 0.6 : góc răng cưa 900 = 0.0343m < 0.075m đạt yêu cầu - Thiết kế tấm chắn ván nổi phía ngoài cách máng răng cưa 0.2m, đặt ngập trong nước 0.2m và trên mặt nước 0.2m => chiều rộng = 0.4m - Đường kính của tấm chắn ván nổi xung quanh bể: Dtc = Drc – (2*0.2) = 7.8 – (2*0.2) = 7.4m Chiều dài tấm chắn ván nổi: Ltc = Dtc * = 7.4 * 3.14 = 23.25m Kiểm tra lại thời gian lắng nước: - Thể tích phần lắng: - Thời gian lắng: - Thể tích phần chưa bùn hình nón cụt: bằng thể tích cả hình nón trừ đi phần nón cụt, coi như thể tích phần nón cụt không đáng kể: Với : Sđáy : diện tích đáy hình nón, S đáy = F = 62.115m2 hn:chiều cao phần hình nón, hn = 5.1m - Thời gian lưu bùn: Với Qx: lưu lượng bùn xả, Qx = 3.74m3/ngày = 0.16m3/h QT: lưu lượng bùng tuần hoàn, QT = 156m3/h ¼: tính cho 1 bể lắng 2. v: vận tốc bùn được bơm trong ống, chọn v = 1.5 m/s Bảng 3.6 Bảng các thông số thiết kế bể lắng 2 STT Số liệu thiết kế Số liệu Đơn vị 1 Diện tích tiết diện ướt ống trung tâm(F2) 1.515 m2 2 Diện tích tiết diện ướt bể lắng đứng(F1) 60.6 m2 3 Đường kính ống trung tâm (Dtt) 1.4 m 4 Đường kính bể lắng đứng( Db) 9 m 5 Chiều cao bể (H) 9.2 m 6 Thời gian lắng (t) 2 h 7 Đường kính máng thu (Dm) 8 m 3.2.7. Bể tiếp xúc – khử trùng Chức năng Bể tiếp xúc có chức năng tiêu diệt các vi khuẩn có hại nhằm bảo vệ vệ sinh cho nguồn nước bằng việc sử dụng các chất có tính oxy hóa mạnh như: Clo, Flo… Nước thải sau khi qua các giai đoạn xử lý làm giảm nồng độ các chất ô nhiễm đạt tiêu chuẩn qui định, thì số lượng vi trùng cũng làm giảm đáng kể đến 90 – 95%. Nhưng lượng vi trùng vẫn còn cao nên được dẫn đến bể tiếp xúc để khử trùng bằng Clorin Tính toán - Lượng Clo hoạt tính cần thiết để khử trùng nước thải được tính theo công thức: Với: Ya : lượng Clo hoạt tính cần thiết a: liều lượng Clo hoạt tính( Theo điều 6.20.3 TCXD 51 – 84, Chọn a = 3 g/m3). => Lượng Clo dùng cho 1 ngày là: 20.22 kg/ngày = 606.6 kg/tháng = 7279.2kg/năm Để cung cấp lượng clo hoạt tính ứng với lưu lượng đặc trưng như đã tính Ya = 0,8424 kg/h, chọn hai clorator công suất mỗi cái trong khoảng 1,28 – 8,1 kg/h với các đặc tính kỹ thuật sau: + Áp lực nước trước Ejector : 3 – 3,5 kg/cm2 + Độ dâng sau Ejector : 5m cột nước + Lưu lượng nước : 7,2 m3/h + Trọng lượng của Clorator : 37,5 kg (Nguồn: tính toán thiết kế công trình xử lý nước thải đô thị và công nghiệp_Lâm Minh Triết) Chọn 2 Clorator ( 1 công tác , 1 dự phòng) và 2 Số balong chứa Clo cần thiết cho trạm khử trùng được tính theo công thức: thùng, chọn 2 thùng. Trong đó: q là lượng Clo lấy ra từ 1 balong chứa Clo trong điều kiện bình thường, q = 0,5 – 0,7 kg/h, chọn q = 0,5kg/h (Nguồn: tính toán thiết kế công trình xử lý nước thải đô thị và công nghiệp_Lâm Minh Triết). Chọn thùng chứa clo có các đặc tính kỹ thuật sau: + Dung tích 30 lít và chứa 37,5 kg Clo + Chiều dài L : 1080 mm + Chiều dài : 975 mm (Nguồn: tính toán thiết kế công trình xử lý nước thải đô thị và công nghiệp_Lâm Minh Triết) Số lượng balong chứa Clo dự trữ cho nhu cầu sử dụng trong 1 tháng: thùng, chọn 17 thùng Trong đó: q1 là lượng Clo chứa trong một balong, q1 = 37,5 kg Tính toán máng trộn: Để xáo trộn nước thải với Clo, chọn máng trộn vách ngăn có lỗ để tính toán thiết kế. Thời gian xáo trộn trong vòng 1 – 2 phút. Máng gồm 3 ngăn với các lỗ d = 20 – 100 mm (Tính toán thiết kế công trình xử lý nước thải đô thị và công nghiệp_Lâm Minh Triết), chọn d = 30 mm = 0,03 m Chọn chiều rộng máng 1,5 m Khoảng cách giữa các vách ngăn: l = 1,5B = 1,5 * 1,5 = 2,25m Chiều dài tổng cộng của máng trộn 2 vách ngăn có lỗ: L = 3*l + 2*= 3 * 2,25 + 2*0,2 = 7,15 m Chọn thời gian xáo trộn là 2 phút = 120 giây Thời gian nước lưu lại trong máng trộn được tính theo công thức: Vậy chiều cao lớp nước trước vách ngăn thứ nhất (tính từ cuối máng) , chọn 0.9m Số hàng lỗ theo chiều đứng: chọn khoảng cách giữa tâm các lỗ theo chiều đứng của vách ngăn thứ nhất bằng 2d = 0,06m. Khoảng cách từ tâm lỗ của hàng ngang dưới cùng đến đáy máng trộn lấy bằng 2d = 0,06 m Ta có: H1 = 2d (nđ – 1) + d hàng lỗ Số hàng lỗ theo chiều ngang: chọn khoảng cách giữa tâm các lỗ theo chiều ngang lấy bằng 2d = 0,06 m và khoảng cách giữa tâm 2 lỗ ngoài cùng đến các thành trong của máng trộn lấy bằng 2d = 0,06m Ta có: B = 2d (nn -1) + 2*2d hang lỗ Tổng số lỗ trên 1 vách ngăn : Nlỗ = 14 * 24 = 336 lỗ Chiều cao lớp nước trước vách ngăn thứ hai H2 = H1 + h = 0,9 + 0,133 = 1,033 m Trong đó: h là tổn thất áp lực qua các lỗ của vách ngăn thứ hai, được tính theo công thức: Trong đó: : hệ số lưu lượng, = 0,62 (Tính toán thiết kế công trình xử lý nước thải đô thị và công nghiệp_Lâm Minh Triết) Chiều cao xây dựng của máng trộn đƣợc tính theo công thức: H = H2 + hdp = 1 + 0,35 = 1,35 m Trong đó: hdp là chiều cao dự phòng tính từ tâm dãy lỗ ngang trên cùng của vách ngăn thứ hai đến mép trên cùng của máng trộn, hdp = 0,35 m (Tính toán thiết kế công trình xử lý nước thải đô thị và công nghiệp_Lâm Minh Triết). - Đường kính ống dẫn nước vào và ra khỏi máng trộn: , chọn D = Với v: vận tốc nước trong ống do chêch lệch cao độ, chọn v = 0,6 m/s. Tính toán bể tiếp xúc: - Thể tích hữu ích bể: V = * t = 0,078 * 30 * 60 = 140,4 m3 Trong đó: lưu lượng nước thải, 0,078 m3/s t: thời gian lưu nước trong bể, chọn 30 phút (xử lý nước thải_Hoàng Huệ) Chọn chiều cao hữu ích bể: Hi = 2 m Chiều cao bảo vệ bể: hbv = 0,5 m Chiều cao tổng cộng: H = 2,5 m - Diện tích bề mặt bể: F = V/Hi = 140,4/2 = 70,2 m2 Thiết kế bể tiếp xúc hình zíc zắc có vách ngăn tạo điều kiện xáo trộn tốt clo với nước thải. Chọn kích thước mỗi ngăn: b * l = 3 * 3 = 9 m2 Số ngăn của bể tiếp xúc: n = 70,2/9 = 7,8 ngăn, chọn 8 ngăn Chọn chiều dày thành bể là 0,3 m, chiều dày vách ngăn 0,2m và khoảng hở của vách ngăn 0,5 m. Thiết kế bể tiếp xúc gập đôi theo chiều dài để tiết kiệm diện tích Chiều dài của bể là L = 3 * 4 + 0,2 *3 = 12,6 m Chiều rộng bể: B = 3 * 2 + 0,2 = 6,2 m Đường kính ống dẫn nước thải vào và ra bể tiếp xúc: = 400mm Bảng 3.7 . Bảng thông số thiết kế bể khử trùng: STT Tên thông số Số liệu thiết kế Đơn vị 1 Chiều dài máng trộn 17.5 m 2 Chiều rộng máng trộn 1.5 m 3 Chiều cao máng trộn 1.35 m 4 Số lỗ trên vách ngăn máng trộn 384 Lỗ 5 Chiều dài bể tiếp xúc 12.6 m 6 Chiều rộng bể tiếp xúc 6.2 m 7 Chiều cao bể tiếp xúc 2.5 m 3.2.8 Bể chứa bùn: Chức năng Được thiết kế để tiếp nhận lượng bùn tươi từ bể lắng 1, bùn dư từ bể lắng 2. Có tác dụng làm ổn định và nén bùn trước khi được bơm vào máy ép bùn để tách nước. Tính toán thiết kế: Thể tích của bể chứa bùn: V = (Qb + Qxã )* t = (35.5 + 3.74)/24 * 24 m3 Qb = 35.5 m3/ngày: lượng bùn sinh ra ở bể lắng 1 Qxã = 3.74 m3/ngày: lượng bùn dư xả bỏ ở bể lắng 2 t: thời gian lưu bùn trong bể chứa bùn, chọn t = 24h Chiều cao hữu ích của bể chứa bùn: chọn Hi = 3.5m Chiều cao bảo vệ là: hbv = 0.5m Tiết diện bể: F = V/Hi = 40/4 = 10 m2 Thiết kế bể hình vuông cạnh a = = = 3.16 m, chọn a = 3.2 m Kích thƣớt xây dựng bể là: 3.2m * 3.2m * 4 m 3.2.9 Máy ép bùn: Lưu lượng bùn sinh ra hàng ngày 40m3. Ta chọn máy ép bùn công suất 5m3/h.
Chương III: Thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt 3.1 Các thông số tính toán: Các thông số đầu vào: - Nhiệt độ = 250C - Ph = 6.5 – 7.6 - Nồng độ BOD5 = 250 mg/l - Nồng độ COD = 350 mg/l - Nồng độ TS = 200 mg/l - Nồng độ SS = 150 mg/l - Nồng độ N-NH4 = 15 m/l Các thông số đầu ra: - Nhiệt độ = 250C - Ph = 5 – 9 - Nồng độ BOD5 = =50 mg/l - Nồng độ COD = =50 mg/l - Nồng độ TS - Nồng độ SS = 100 mg/l - Nồng độ N-NH4 = 10 m/l Lưu lượng nước thải: Qtb = 4500m3/ngđ = 187.5 m3/h QMax h Qhtb * K h 187.5 *1.5 281.25m3 / h Kh: Hệ số vượt tải theo giờ lớn nhất, Kh = 1.5 – 3.5 , chọn Kh = 1.5 ( Giáo trình kỹ thuật xử lý nước thải ( KTXLNT) _ Lâm Vĩnh Sơn, Năm 2010) => QMax s 281.25 3600 0.078m3 / h 3.2 Tính toán thiết kế Phương án xử lý: 3.2.1 Song chăn rác: Tính mương dẫn F QMs ax 0.078 0.13m2 v 0.6 Trong đó: F: Tiết diện mương dẫn V: Vận tốc nước thải trong mương ( 0.6 – 1 m/s ) chọn v = 0.6m/s ( Giáo trình KTXLNT_Lâm Vĩnh Sơn, năm 2010) Chọn mương dẫn tiết diện hình chữ nhật có Bk =2h F Bk * h2 h F2 0.13 2 0.26m Bk 0.52m Bk : chiều rộng mương H: chiều cao lớp nước trong mương Tính song chăn rác(SCR) Chọn h = 0.3m Bk = 0.5m - Số khe hở SCR: n QMax s * kz 0.078 *1.05 21.33(khe) vs *b*h 0.8* 0.016* 0.3 Chọn 22 khe Trong đó: n: số khe QMax s : lưu lượng lớn nhất của nước thải, m3/s vs : vận tốc nước qua ke SCR ( 0.6 – 1m/s), chọn vs = 0.8m/s b : kích thước khe SCR (16 – 25mm) chọn b =16mm = 0.016m h : chiều cao lớp nước trong mương dẫn, m kz : hệ số tính đến hiện tượng thu hẹp dòng chày, kz = 1.05 ( Các thông số chọn trong giáo trình KTXLNT_Lâm Vĩnh Sơn, năm 2010) - Bề rộng thiết kế SCR Bs s * (n 1) b * n 0.008* (22 1) 0.016* 22 0.52m Chọn Bs = 0.6m - Kiểm tra lại số thanh song chắn và số khe: Từ công thức BS = s*(n-1)+b*n => n = 25.3 chọn 26 khe => số thanh song chăn là 25 thanh s: bề dày thanh SCR, chọn tiết diện song chăn hình chữ nhất có s*l = 8*50mm ( Giáo trình KT XLNT _ Lâm Vĩnh Sơn, năm 2010) - Chiều dài phần mở rộng trước SCR L1 Bs Bk 2 & tg 2.tg 200 0.6 0.5 0.14m , chọn L1 = 0.2m : góc nghiêng chỗ mở rộng, = 200 ( giáo trình KT XLNT _Lâm Vĩnh Sơn, năm 2010) - Chiều dài phần mở rộng sau SCR L2 = 0.5*L1 =0.5 * 0.2 = 0.1m - Chiều dài xây dựng mương đặt SCR L = L1 + L2 + LS = 0.2 +0.1 + 1.5 = 1.8m, chọn 2m Trong đó: Ls : chiều dài phần mương đặt SCR, Ls = 1.5m ( giáo trình KT XLNT _Lâm Vĩnh Sơn, năm 2010) - Tổn thất lực qua SCR H v s * M2 ax * k 1.25 * 0.62 * 3 0.07m chọn 0.1m 2g 2 * 2.98 Trong đó: : Hệ số tổn thất cục bộ * ( s ) 43 * sin 2.42 * ( 0.008) 4 * sin 600 3 1.25 b 0.016 : Hệ số phụ thuộc vào hình dạng thành dân, chọn = 2.42 : Góc nghiêng đặt SCR, = 600 k: hệ số tình đến sự tăng tổn thất áp lực do rác bám ( 2 – 3), chọn k = 3 g: gia tốc trọng trường, g = 9.81m/s2 vMax: vân tốc nước trước SCR, vMax = 0.6m/s ( Các thông số chọn trong giáo trình KT XLNT _Lâm Vĩnh Sơn, năm 2010) - Chiều sâu xây dựng mương đặt SCR H H Max H s 0.5 0.3 0.1 0.5 0.9m HMax = h = 0.3m độ đầy mực nước ứng với QMax s 0.5: khoảng cách giữu nơi đặt SCR và mức nước cao nhất - Chiều dài thanh SCR Lt H sin sin 600 0.9 1.04m Bảng 3.1: Kết quả tính toán mương dẫn và SCR STT Tên thông số Kí hiệu Đơn vị Số lượng L m 2 1 Chiều dài mương Bs m 0.6 H m 0.9 2 Chiều rộng mương t 25 n Thanh 26 3 Chiều sâu mương b khe 16 s mm 8 3 Số thanh SCR l mm 50 Lt mm 5 Số khe m 1.04 6 Kích thước khe 7 Bề dày thanh 8 Bề rộng thanh 9 Chiều dài thanh SCR 3.2.2 Ngăn tiếp nhận - Thể tích bể vtt QMax h * t 281.25 *15 60 70m3 t: thời gian lưu nước trong bể ( 15 – 30 phút) chọn t = 15 phút Thể tích thực tế bể tiếp nhận = 1.2 thể tích tính toán => v = 1.2 * 70 = 84m3 Trong đó: vtt : thể tích tính toán của bể V: thể tích thực tế của bể - Chiều sâu xây dựng bể: H hi hbv 3 0.5 3.5m Trong đó: chọn chiều cao mực nước trong bể hi = 3m Hbv chiều cao an toàn 0.5m Tiết diện bể: F Vtt 84 24m2 H 3.5 Chọn tiết diện bể hình vuông cạnh a F a2 a 4.9 chọn a = 5m - Công suất bơm nước thải từ hố thu lên bể điều hòa N * Q tt Ms ax * g * H 1000 * 9.81*10 9.6kw 1000 * 1000 * 0.8 H: cột áp H tính cho cao độ bơm từ đáy hố thu lên bể điều hòa, chọn H = 10m QMax s =0.078m3/s : Khối lượng riêng của nước, 1000kg/m3 : hiệu suất máy bơm, 80% G: gia tốc trọng trường, g = 9.81m/s2 - Công suất thực tế máy bơm bằng 1.2 công suất tính toán: N 1.2 * Ntt 1.2 * 9.6 11.52kw Trong đó: Ntt : công suất tính toán của máy bơm N: công suất thực tế của máy bơm Trên thực tế cột áp từ bể thu gom lên bể điều hòa không đến 10m nước nên ta chọn hai bơm mỗi bơm công suất 11kw, 1 bơm hoạt động, 1 bơm dự phòng để đảm bảo yêu cầu - Đường kính ống dẫn nước D 4 * QMs ax 4 * 0.078 0.18m , chọn ống thép có D = 180mm * vông 3.14 * 3 Trong đó: vống : vận tốc nước chảy trong ống điều kiện bơm, chọn vống = 3m/s Bảng 3.2: Thông số tính toán ngăn tiếp nhận STT Tên thông số Đơn vị Số lượng m 5 1 Chiều dài (L) m 5 m 3.5 2 Chiều rộng (B) m 0.3 Cái 2 3 Chiều cao (H) mm 180 4 Chiều dày tường BTCT( ) 5 Bơm nước thải 11kw 6 Đường kính ống dẫm 3.2.3 Bể điều hòa: Chức năng Do lưu lượng và tính chất nước thải thay đổi theo từng giờ sinh hoạt Vì vậy cần thiết xây dựng bể điều hòa về lưu lượng, nồng độ và nhiệt độ, tạo điều kiện thuận lợi tối ưu cho các công trình xử lý phía sau Thu gom, điều hòa về lưu lượng và thành phần các chất ô nhiễm như: COD, BOD5, SS, pH Đồng thời các máy nén khí cung cấp oxy để khuấy trộng và tăng nồng độ oxy hòa tan vào nước thải, tại đây giảm khoảng 5 – 10% hàm lượng COD, BOD có trong nước thải Tính toán thiết kế Thể tích bể: vtt QMax h * t 281.25 * 3 843.75m3 Chọn thời gian lưu nước trong bể là 3h QMax h = 281.25 m3/h Thể tích thực tế bể điều hòa bằng 1.2 thể tích tính toán: v 1.2 * vtt 1.2 * 843.75 1012.5m3 , chọn v = 1013m3 Trong đó: vtt : thể tích tính toán của bể V: thể tích thực tế của bể - Chọn chiều cao hữu ích của bể Hi = 5.5m Chiều cao bảo bể: hbv = 0.5m Chiều cao xây dựng bể: H = Hi + hbv = 5.5 +0.5 = 6m - Tiết diện bể: F v 1013 169m2 H6 - Chiều dài bể: F L * B L F 169 16.9m , chọn L = 17m B 10 Chọn B= 10m Hệ thống cấp khí cho bể điều hòa: - Lượng khí cấp cho bể: Qk qkk * v 0.015* 60 *843.75 760m3 / h Trong đó: qkk : tốc độ cấp khí ( 0.01 – 0.015 m3/ phút) ( Theo tiêu chuẩn CTXL NT _Trịnh Xuân Lai 1999) Chọn hệ thống cấp khí bằng ống nhựa PVC đục lỗ, hệ thống gồm 1 ống chính và 9 ống nhánh, mỗi ống nhánh dài 16m dọc theo chiều dài bể, 2 ống bìa cách thành bể 1 m và mỗi ống cách nhau 1m - Đường kính ống dẫn khí chính: Dc 4Qk 4 * 760 0.164m chọn Dc = 170mm * vông * 3600 3.14 *15 * 3600 - Đường kính ống dẫn khí nhánh vào bể: Dc 4qông 4 * 84.5 0.055m chọn Dn = 60mm * vông * 3600 3.14 *15 * 3600 Trong đó: qông : lưu lượng khí trong ống nhánh Qkk 760 84.5m/ h 99 Chọn vận tốc khí trong ống nhánh: vông =15m/s Đường kính lỗ phân phối khí vào bể điều hòa: dlỗ = 2 – 5mm, chọn dlỗ = 5mm =0.005m Vận tốc khí qua mỗi lỗ: vlỗ = 15 – 20 m/s, chọn v = 15m/s - Lưu lượng khí qua 1 lỗ phân phối khí: qlô vlô * *d2 * 3600 15 * 3.14 * 0.0052 * 3600 1.06(m / h)3 4 4 - Số lỗ trên mỗi ống nhánh: N qông 84.5 79.7 lỗ, chọn 80 lỗ qlô 1.06 - Số lỗ trên 1m chiều dài ống: n 80 5 lỗ 1.06 - Xác định công suất thổi khí: H d hd hc hf H 0.4 0.5 5.5 6.4m Trong đó: hd: Tổn thất áp lực do ma sát chiều dài đường ống dẫn hc: Tổn thất cục bộ của ống phân phối khí ( Tổn thất hd+hc không vượt quá 0.4m, chọn hd+hc = 0.4m) hf: Hệ số tổn thất qua thiết bị phân phối, không vượt quá 0.5m, chọn hf = 0.5m - Áp lực của khí nén: P2 10.33 H d 10.33 10.33 6.4 10.33 1.62atm Ntt G * R *T P2 n 0.25 *8.314 * 298 1.62 0.283 * 1 * 1 13.48kw 29.7 * n * P1 29.7 * 0.283* 0.8 1 - Công suất thực tế của máy nén khí bằng 1.2 công suất tính toán: N 1.2 * Ntt 1.2 *13.48 16.2kw Trong đó: Ntt: công suất tính toán máy nén khí N: công suất thực tế máy nén khí G: Trọng lượng dòng khí vào ( kg/s) G Qkk * k250 C 760 3600 *1.185 0.25kg / s k250C 1,293 * 273 25 273 1.185kg / m3 R 8.314kJ / kmol0 K T 2980 K n k 1 1.395 1 0.283 k 1.395 P1 1atm (k đối với không khí là 1.395) : Hiệu suất máy nén khí 80% Chọn 2 máy nén khí mỗi máy công suất 16.5 kw, 1 máy hoạt động, 1 máy dự phòng - Đường kính ống dẫn nước thải từ bể điều hòa qua bể lắng 1: D 4 * QMax s 4 * 0.078 0.407m chọn D = 400mm *v * 0.6 v: Vận tốc nước chảy trong ống do độ chênh lệch cao độ Bảng 3.3 Bảng các thông số thiết kế bể điều hòa: STT Tên thống số Số liệu Đơn vị 17 m 1 Chiều dài bể (L) 10 m 6 m 2 Chiều rộng bể (B) 170 mm 60 mm 3 Chiều cao bể ( H) 9 ống 80 Lỗ 4 Đường kính ống dẫn khí chính 5 mm 5 Đường kính ống dẫn khí nhánh 2 Cái 6 Số ống nhánh phân phối khí 7 Số ống nhánh phân phối trên 1 ống nhánh 8 Đường kính lỗ phân phối khí 9 Máy thổi khí 16.5kw 3.2.4 Bể lắng I Chức năng: Lắng các tạp chất phân tán nhỏ ( chất rắn lơ lửng) dưới dạng cặn lắng xuống đáy bể hoặc nổi lên trên mặt nước Tính toán thiết kế: Ta chia 2 lưu lượng tính toán thiết kế cho 2 bể lắng 1, kích thước mỗi bể như nhau ( Theo điều 6.5.4 – TCXD: 51 – 84 ) Tính toán cho 1bể lắng 1: - Lưu lượng tính cho 1 bể lắng 1: Q QMs ax 0.078 0.039m3 / s 2 2 - Đường kính ống dẫn nước vào bể lắng 1 Chọn vận tốc trong ống dân do chênh lệch cao độ: v = 0.6m/s dông 4 * Q * v 4 * 0.039 3.14 * 0.6 0.288m , chon dông = 300mm - Tiết diện ướt của 1 bể lắng: F1 Qv 0.8 *10 3 0.039 48.75m2 v: tốc độ chuyển động của nước trong bể: 0.5 – 0.8 mm/s Chọn 0.8 m/s ( theo tính toán thiết kế công trình XLNT đô thi và công ngheeipj _Lâm Minh Triết) F2 : Tiết diện ống trung tâm F2 Qv 0.039 0.03 1.3m2 vtt: tốc độ chuyển động của nước trong ống trung tâm, lấy không quá 30mm/s ( theo TCXD 51 – 84 ) chọn vtt = 30mm/s - Diện tích tổng cộng của bể lắng: F F1 F2 48.75 1.3 50.05m2 - Đường kính bể lắng: D 4F 4 * 50.05 8m 3.14 - Đường kính ống trung tâm: Dtt 4F2 4 *1.3 3.14 1.3m - Chiều cao tính toán của vùng lắng: htt v * t 0.0008*1.5 * 3600 4.32m , chọn htt = 4.4m Trong đó: t: thời gian lưu nước thải trong bể t = 1.5h ( theo tính toán thiết kế công trình XLNT đô thị và KCN_ Lâm Minh Triết) v: tốc độ chuyển động của nước trong bể: 0.5 – 0.8mm/s chọn 0.8mm/s = 0.0008m/s ( theo tính toán thiết kế công trình XLNT Đô thị và KCN_ Lâm Minh Triết) - Chiều cao hình nón của bể lắng: h D d n n * tg 8 0.5 * tg500 4.5m 2 2 Trong đó: D: đường kính trong của bể Dn: đường kính đáy nhỏ của hình nón cụt, lấy dn = 0.5m ( theo tính toán thiết kế công trình XLNT Đô thị và KCN_ Lâm Minh Triết) : góc nghiêng của bể lắng so với phương ngang, không nhỏ hơn 500, lấy =500 - Tổng chiều cao của ống trung tâm và chiều cao phần loe lấy bằng chiều cao tính toán của vùng lắng và bằng 4.4m - Đường kính ống loe và chiều cao phần loe lấy bằng 1.35 đường kính trung tâm: D1 h1 1.35 * Dtt 1.35 *1.3 1.755m , chọn 1.8m => chiều cao ống trung tâm: htt = 4.4 – 1.8 =2.6m - Đường kính tấm hắt bằng 1.3 đường kính phần loe: Dh 1.3 * D1 1.3 *1.8 2.34m chọn 2.4m - Góc nghiêng giữ bề mặt tấm hắt so với mặt phẳng ngang lấy bằng 170 (theo tính toán thiết kế công trình XLNT Đô thị và KCN_ Lâm Minh Triết) - Khoảng cách từ đáy ống loe đến tâm tấm hắt bằng 0.25 – 0.5m, chọn 0.3m Dùng thanh thép vuông cạnh a = 20mm để hàn cố định tấm hắt vào ống loe - Chiều cao tổng cộng: H= htt hn hbv 4.4 4.5 0.5 9.4m , chọn hbv=0.5m - Dùng hệ thống máng vòng chảy tràn xung quanh thành bể để thu nước: Thiết kế máng vòng đặt theo chu vi vành trong bể, đường kính ngoài của máng là đường kính trong của bể Chọn: Bề rộng máng thu là: 0.5m Chiều sau máng thu là: 0.5m Bề dày thành máng thu là 0.1m - Đường kính trong máng thu: Dm D 2 * 0.5 8 2 * 0.5 7m - Chiều dài máng thu: Lm * Dm 3.14 * 7 22m - Tải trọng thu nước trên 1m chiều dài máng QLm Q * 86400 22 153.2m3 / m.ngày - Tính máng răng cưa: + Đường kính máng răng cưa bằng đường kính trong máng thu trừ đi bề dày thành máng thu: Drc = 7 – 2*0.1 = 6.8m Chọn số khe trên 1m chiều dài máng răng cưa là 4 khe + Bề rộng răng cưa: brc = 0.1m + Bề rộng khe: bk = 0.15m + Khe tạo thành góc: 900 => Chiều sâu của khe = 0.075m = 75mm Chọn chiều rộng máng răng cưa là 0.3m - Tổng số khe: n = 4*Lrc = 4*21.4 = 85.6 khe, chọn 86 khe - Lưu lượng nước qua 1 khe: qk Qn 0.039 * 24 * 3600 86 39.2m3 / khe.ngày - Tải trọng thu nước trên 1m máng răng cưa: QLrc Q * 86400 0.039 * 86400 157.46m3 / m.ngày Lrc 15 25 * hng - Chiều sâu ngập nước của khe: 8 *C q d * 2g *tg k 2 15 Với Cd : hệ số chảy tràn, chon Cd = 0.6 : góc răng cưa 900 2 2 5 5 hng qk 8 39.2 8 * Cd * 2g * tg * 0.6 * 2 * 9.81 * tg 90 * 3600 * 24 15 2 15 2 = 0.04m < 0.075m đạt yêu cầu Thiết kế tấm chắn ván nổi phía ngoài cách máng răng cưa 0.2m, đặt ngập trong nước 0.2m và trên mặt nước 0.2m => rộng 0.4m - Đường kính của tấm chắn ván nổi xung quanh bể: Dtc = Drc – 2*0.2 = 6.8 – 2*0.2 6.4m - Chiều dài tấm chắn ván nổi: Ltc = Dtc * = 6.4 * 3.14 = 20.1m - Thiết kế tấm chắn và máng răng cưa bằng thép không rỉ dày 8mm Đường kính ống dẫn nước từ bể lắng 1 qua bể Aerotank Chọn vận tốc trong ống dẫn do chênh lệch cao độ v = 0.6m/s dông 4 * Q * v 4 * 0.039 3.14 * 0.6 0.288m , chọn dông = 300mm - Hiệu quả xử lý cặn lơ lửng và BOD5 ở bể lắng 1: tính theo công thức thực nghiệm (theo tính toán thiết kế công trình XLNT _ Trịnh Xuân Lai) R t Trong đó: R: hiệu quả khử BOD5 hoặc SS biểu thị bằng % a b*t T: thời gian lưu nước trong bể a,b: Hằng số thực nghiệm chọn trong bangr4.5: tính toán thiết kế các công trình XLNT_T.S Trịnh Xuân Lai Chỉ tiêu a đơn vị (h) b Khử BOD5 0.018 0.02 Khử căn lơ lửng SS 0.0075 0.014 RBOD5 t a b * t 1.5 0.018 0.02 *1.5 31.3% RSS t a b * t 1.5 0.0075 0.014 *1.5 52.6% Hiệu quả khử COD ở bể lắng 1: 25 – 50% chọn 30% (theo tính toán thiết kế công trình XLNT Đô thị và KCN_ Lâm Minh Triết) - Cặn lơ lửng sau lắng 1: CSS 150 * (1 0.526) 71.1mg / l - Nồng độ BOD5 sau lắng 1: CBOD5 250 * (1 0.313) 171.8mg / l - Nồng độ COD sau lắng 1: CCOD 350 * (1 0.3) 245mg / l - Lượng bùn tươi sinh ra trong 1 bể lắng 1: Mtươi = CSS * Q * RSS = 150*10-3*0.039*86400*0.526 = 266kg/ngày => Lượng bùn tươi của 2 bể lắng 1 là: 266 * 2 = 532kg/ngày - Lưu lượng bùn tươi cần xử lý: Gbt M tuoi 1 p * 532 1 0.935 *1053 7.8m3 / ngày Với p: độ ẩm của bùn tươi, nồng độ bùn tính theo trọng lượng % chiếm 6.5% => Độ ẩm của bùn tươi là p = 93.5% ( Theo bảng 4-6 Tính toán thiết kế các công trình XLNT_Trịnh Xuân Lai) : Khối lượng riêng của bùn tươi: 1053kg/m3 - Lượng bùn tươi có khả năng phân hủy sinh học: M tuoi sh 532 * 0.75 399kg / ngày Trong đó tỷ số VSS 0.75 ( giáo trình KT XLNT_Lâm Vĩnh Sơn) SS Lượng bùn từ 2 bể lắng 1 được bơm về bể chứa bùn là 532 kg/ngày Giả sử quá trình nén bùn xảy ra ở đáy bể lắng 1 Nồng độ bùn tại bể lắng 1 là 15000mg/l => Thể tích bùn được bơm là: vb 532kg / ngày 15000mg / l 532 15 35.5m3 / ngày Chọn ống bơm bùn có đường kính 100mm để bơm bùn về bể chứa bùn Bảng 3.4 Bảng các thông số thiết kế bể lắng 1 STT Tên thông số Số liệu thiết kế Đơn vị 1 Diện tích tiết diện ướt của ống trung tâm 1.3 m2 2 Diện tích tiết diện ướt của bể lắng 1 48.75 m2 3 Đường kính ống trung tâm 1.3 m 4 Đường kính bể lắng 1 8 m 5 Chiểu cao bể 9.4 m 6 Thời gian lắng 1.5 Giờ 7 Đường kính máng thu 7 m 3.2.5 Bể Aerotank Chức năng: Tại bể Aerotank, các chất hữu cơ còn lại sẽ được tiếp tục phân hủy bởi vi sinh vật hiếu khí Hiệu quả xử lý của bể Aerotank đạt từ 75 – 95% và phụ thuộc vào các yếu tố như nhiệt độ, pH, nồng độ oxy, lượng bùn,… Nước thải sau khi qua bể Aerotank các chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học bị loại hoàn toàn Tính toán thiết kế bể Aerotank Thông số: - Lưu lượng đầu vào dòng thải: QMax s 0.078m3 / s - Lượng BOD5 đầu vào bể Aerotank: 171.8 mg/l - Lượng COD đầu vào bể Aerotank: 245 mg/l - Lượng N – NH4 đầu vào bể Aerotank : 15 mg/l - Tỷ số f BOD5 171.8 0.7 COD 245 - Nhiệt độ nước thải: 250C - Nước thải xử lý xong đạt BOD5 50mg / l tiêu chuẩn đầu ra loại B ( QCVN 14:2008/BTNMT_Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải sinh hoạt) - Hàm lượng cặn lơ lửng CSS 100mg / l , gồm 65% là cặn hữu cơ - Lượng bùn hoạt tính trong nước thải đầu vào bể X0 = 0 - Nồng độ COD 50mg / l Thông số vận hành: - Nồng độ bùn hoạt tính trong bể: X = 2500mg/l ( cặn bay hơi ) - Độ tro của cặn 0.3, nồng độ cặn lắng đáy bể lắng 2 và cũng là nồng độ cặn tuần hoàn 10000mg/l - Thời gian lưu bùn ( tuổi của cặn c 5 15 ngày), chọn c = 10 ngày - Chế độ xáo trộn hoàn toàn - Giá trị thông số động học Y = 0.46 - Độ tro của cặn hữu cơ lơ lửng ra khỏi bể là z = 0.3 ( 70% là căn bay hơi) - Hệ số phân hủy nội bào: Kd = 0.06 ngày-1 Xác định hiệu quả xử lý: - Lượng cặn hữu cơ trong nước ra khỏi bể lắng 2: 0.65 * 100 = 65 mg/l - Lượng cặn hữu cơ tính theo COD: 1.42 * 65 * 0.7 = 64.6 mg/l - Lượng BOD5 có trong cặn ra khỏi bể lắng: 0.5 * 64.6 = 32.31 mg/l - Lượng BOD5 hòa tan ra khỏi bể lắng 2 bằng tổng BOD5 cho phép ở đầu ra trừ đi lượng BOD5 có trong cặn lơ lửng: 50 – 32.31 = 17.7 mg.l - Hiệu quả xử lý tính theo BOD5 hòa tan: EBOD5 171.8 17.7 171.8 *100 89% - Hiệu quả xử lý BOD5 toàn bộ: EBOD5 171.8 50 171.8 *100 71% - Hiệu quả xử lý COD: ECOD 245 64.6 245 *100 74% - Đường kính ống dẫn nước vào bể: D 4 * QMax s 4 * 0.078 0.407m , chọn D = 400mm *v 3.14 * 0.6 Với v: vận tốc nước trong ống do chênh lệch cao độ, chọn v = 0.6 m/s - Thể tích bể Aerotank tính theo công thức: v QMs ax *Y *c * (S0 S) 0.078*86400* 0.46*10* 171.8 17.7 1194m3 X * 1 Kd *c 2500* 1 0.06*10 Trong đó: v: thể tích bể Aerotank , m3 QMax s lưu lượng đầu vào 0.078 m3/s Y thông số động học 0.46 c tuổi của cặn, 10 ngày S0 nồng độ đầu vào S nồng độ đầu ra X nồng độ bùn hoạt tính trong bể Kd hệ số phân hủy nội bào - Chọn chiều cao hữu ích của bể: Hi = 5m, hbv = 0.5m => H =5.5m - Diện tích mặt bằng bể: F V 1194 238.8m2 Hi 5 - Chọn chiều rộng bể: B = 10m - Chiều dài bể L = 23.88m, chọn 23.9m - Thời gian lưu nước trong bể: sv 1194 0.18 ngày = 4.32h QMax 0.078 * 86400 - Lượng bùn hữu cơ lơ lửng sinh ra khi khử BOD5 đến 89% Tốc độ tăng trưởng của bùn tính theo công thức: Yb Y 0.46 0.2875 1 Kd *c 1 0.06 *10 Lượng bùn sinh ra trong 1 ngày: Px Yb * QMax s * S0 S 0.2875 * 0.078 *86400 * 171.8 17.7 = 298572g/ngày = 298.572kg/ngày - Tổng cặn lơ lửng sinh ra theo độ tro của cặn Pxt Px 1 z 298.572 1 0.3 426.5 kg/ngày - Lượng cặn dư hang ngày phải xả bỏ: Pxa Pxt QMax s * 30 *10 3 426.5 0.078*86400* 0.03 224.324 kg/ngày - Tính lưu lượng xả bùn theo công thức: Từ công thức c V*X Qxa * X T Qr * X r Qxa V * X Qr * X r *c 1194* 2500 0.078*86400* 22.75*10 20.7m3 /ngày X r *c 7000 *10 Trong đó: V: thể tích bể Aerotank, 1194 m3 X: nồng độ bùn hoạt tính trong bể, 2500mg/l Qr = Qv = 0.078m3/s: lưu lượng nước ra và vào bể ( coi lượng nước theo bùn là không đáng kể XT = 0.7 * 10000 = 7000mg/l Xr = 32.5 * 0.7 = 22.75 mg/l ( 0.7 là tỷ lệ lượng cặn bay hơi trong tổng số cặn hữu cơ, cặn không tro) - Thời gian tích lũy cặn ( tuần hoàn hoàn toàn) không xả cặn ban đầu: T V * X 1194 * 2500 10 ngày Px 298572 - Sau khi hệ thống hoạt động ổn định, lượng bùn xả ra hang ngày: B = Qxa * 10000mg/l = 20.7*10kg/m3 = 207kg/ngày Trong đó cặn bay hơi: B’ = 0.7*207=144.9kg - Cặn bay hơi trong nước đã xử lý đi ra khỏi bể lắng: B'' QMax s * X r 0.078* 86400* 22.75 153.32kg / ngày - Tổng lượng cặn hữu cơ sinh ra: B’ + B’’ = 26.18 + 153.32 = 298.22kg Px - Xác định lưu lượng tuần hoàn QT : để nồng độ bùn luôn giữ giá trị X =2500mg/l, ta có: QT * XT = (QV + QT)*X => QT Qv * X 0.078 *86400 * 2500 3744m3 / ngày = 156m3/h XT X 7000 2500 - Đường kính ống dẫn bùn tuần hoàn Db 4 * QT 4 * 3744 0.192m , chọn Db = 200mm * vb 3.14 *1.5 *86400 Vb: vận tốc bùn chảy trong ống điều kiện bơm, chọn 1.5 m/s - Đường kính ống dẫn nước vào bể: D 4 * QMax s 4 * 0.078 0.4m , chọn ống PVC có D = 400mm *v 3.14 * 0.6 - Đường kính ống ra khỏi bể: Db 4 * (QM * v 3.14 * 0.6 0.5 s ax QT ) 4 * (0.078 0.043) , chọn D = 500mm - Tỷ số F/M: FM S0 * X 171.8 0.18 * 2500 0.382 mgBOD5 mgbùn.ngày Nằm trong khoảng 0.2 – 0.6 kg BOD5/kg bùn.ngày Tải trọng thể tích: L S 0 0 * QMs ax *10 3 171.8 * 0.078 * 86400 *10 3 0.97kgBOD 3 5 / m ngàyv 1194 - Nằm trong giới hạn cho phép đối với Aerotank xáo trộn hoàn toàn, La : 08 – 1.9kgBOD/m3ngày ( theo tài liệu của PGS Hoàng Văn Huệ) - Tính lượng khí oxy cần thiết theo công thức: OC Q O Ms ax * (S0 S ) 1.42 * P 4.57 * (N x 0 N ) 1000* f 1000 = 0.078 *86400 * (171.8 17.7) 1.42 * 298.572 4.57 * (15 10) 1060kg / ngày 1000 * 0.7 1000 Trong đó: OC0: Lượng oxy cần thiết QMax s : lưu lượng nước thải, 0.078m3/s S0 : nồng độ BOD5 đầu vào, 171.8 mg/l S: Nộng độ BOD5 đầu ra, 17.7 mg/l F = BOD5/COD = 0.7 Px: lượng bùn hoạt tính sinh ra trong ngày, 298.572kg/ngày N0: N – NH4 đầu vào, 15mg/l N: N- NH4 đầu ra 10mg/l - Lượng oxy thực tế tính theo công thức: OCt OC0 * CS * T 20 1 * 1 1060* 9.08 * 25 20 1 * 1 CS C 1.024 9.08 2 1.024 0.7 1724.9kg / ngày Trong đó: CS: Lượng oxy bão hòa trong nước, 9.08mg/l C: lượng oxy cần duy trì trong bể, 2mg/l T: nhiệt đọ của nước thải, T = 250C : hệ số từ 0.6 – 0.94, chọn = 0.7 OCtrungbinh 1724.9 24 72kgO2 / h OCMax 72 *1.5 108kgO2 / h OCMin 72 * 0.8 57.6kgO2 / h - Tính lượng không khí cần thiết: Chọn hệ thống phân phối bọt khí nhỏ, tra bảng 7-1( Tính toán thiết kê công trình XLNT_Trịnh Xuân Lai), Ta có: Ou = 7gO2/m3.m Bể sâu H = 5.5m, độ sâu ngập nước Hi = 5m - Công suất hòa tan của thiết bị: OU = Ou*Hi = 7 * 5 = 35 gO2 / m3 - Lượng không khí cần thiết: Qk OCt OU * f 35*10 3 1724.9 *1.5 73924m3 / ngày 3080.2m3 / h 0.9m3 / s Với: OCt : Lượng oxy thực tế cần OU: Công suất hòa tan thiết bị f: hệ số an toàn, chọn f = 1.5 Qktb = 3080.2m3/h Qk.max = 4628.6 m3/h Qk.min = 2468.6 m3/h - Tính áp lực máy nén khí: Ntt G * R *T P2 n 0.948 *8.314 * 298 1.57 0.283 1 1 50kw 29.7 * n * e P1 297 * 0.283 * 0.75 1 G Qk * k250 0.8 *1.185 0.948kg / s k250 1.923* 273 298 1.185kg / m3 Với: R: 8.314kJ/kmol0K T: 2980K H d hd hc hf hi 0.4 0.5 5 5.9m Hd,hc: là tổn thất áp lực do ma sát và cục bộ của ống phân phối khí Tổng hd + hc 0.4m, chọn 0.4m hf: tổn thất qua thiết bị phân phối, không vượt quá 0.5m, chọn 0.5m hi: chiều sâu ngập nước ống phân phối khí trong bể Aerotank, hi = 5m P1: áp lực của không khí đầu vào P1 = 1atm P2: áp lực của không khí đầu ra: P2 10.33 Hd 10.33 10.33 5.9 10.33 1.57atM n K 1 0.283 , đối với không khí K = 1.395 K e: hiệu suất máy nén khí ( 0.7 – 0.8 ) chọn e = 0.75, hệ số chuyển đổi là 29.7 - Công suất thực N = 1.2 * Ntt = 1.2 * 50 = 60kw Chọn 2 máy nén khí mỗi máy công suất 60kw, 1 máy hoạt động, 1 máy dự phòng Bố trí hệ thống sục khí: - Chọn hệ thống cấp khí cho bể gồm 1 ống chính và 9 ống nhánh bằng thép và chiều dài mỗi ống là 13.5m, đặt cách nhau 1m, và 2 ống 2 bên cách thành bể 1m - Đường kính ống dẫn khí chính: Dc 4 *Qk * v 4 * 0.8 *10 0.319m , chọn ống có Dc = 320mm Với v: vận tốc khí trong ống chính 10 – 15 m/s, chọn v = 10m/s - Đường kính ống nhánh dẫn khí: Dn 4 * 0.8 9 * *10 0.106m , chọn Dn = 110mm Chọn thiết bị phân phối khí dạng đĩa xốp, đường kính 170mm, diện tích bề mặt F = 0.02m2, cường độ khí qua mỗi đĩa là 200 lít/phút.đĩa = 3.3 lít/giây/đĩa Số đĩa trên mỗi ống nhánh: N 3.3*10 3 Qk 3.3*10 3 0.8 242.42 đĩa, chọn 243 đĩa Số đĩa trên mỗi ống nhánh: 243 27 đĩa 9 Khoảng cách mỗi đĩa: 13.5 0.5m 27 Bảng 3.5 Bảng thống sô thiết kế bể Aerotank STT Tên thông số Số liệu dùng thiết kế Đơn vị m 1 Chiều dài bể (L) 14.5 m m 2 Chiều rộng bể (B) 10 Giờ 3 Chiều cao bể ( H) 5.5 4 Thời gian lưu nước ( ) 4.32 5 Thời gian lưu bùn (c ) 10 Ngày 6 Đường kính ống dẫn chính(Dc) 320 mm 7 Đường kính ống dẫn nhánh(Dn) 110 mm 8 Công suất máy nén khí 60 Kw 9 Số lượng đĩa 243 cái 3.2.6 Bể lắng II Chức năng Lắng các chất lơ lửng ( bùn cặn sinh học) của bể sinh học dưới dạng cặn lắng xuống đáy bể hoặc nổi lên trên mặt nước Tính toán: Ta thiết kế 4 bể lắng 2 dạng bể lắng đứng, kích thước mỗi bể như nhau và hoạt động đồng thời ( Theo điều 6.5.2 – TCXD:51 – 84) - Lưu lượng tính toán cho 1 bể lắng 2: Q Q tt Ms ax QT 0.078 3744 0.0303m3 / s 4 4 - Đường kính ống dẫn nước vào và ra bể lắng 2: Dông 4 * Qtt 4 * 0.0303 0.25m 250mm vông * 0.6 * 3.14 Vông : vận tốc nước chảy trong ống do chênh lệch cao độ, lấy v = 0.6m/s - Diện tích tiết diện ướt của bể lắng đứng: F1 Qtt 0.0303 60.6m2 vb 0.0005 v: tốc độc chuyển động của nước thải trong bể lắng 2 (Theo điều 6.5.6 TCXD:51 – 84) v = 0.5mm/s = 0.0005m/s) - Tiết diện ướt ống trung tâm: F2 Qtt 0.0303 1.515m2 vtt 0.02 vtt: tốc độ chuyển động của nước thải trong ống trung tâm lấy không được vượt quá 30mm/s ( Theo điều 6.5.6 TCXD 51 – 84), chon vtt = 20mm/s = 0.02m/s - Diện tích tổng cộng bể lắng 2: F = F1 + F2 = 60.6 + 1.515 = 62.115m2 - Đường kính của bể: Db 4 * F 4 * 62.115 3.14 8.893m , chọn 9m - Đường kính ống trung tâm: Db 4 * F2 4 *1.515 3.14 1.4m - Chiều cao tính toán của vùng lắng trong bể lắng đứng: Htt = v * t = 0.0005 * 2 * 3600 = 3.6m Trong đó: t: thời gian lắng 2h ( Điều 6.5.6 TCXD 51 – 84 ) v: tốc độ chuyển động của nước thải trong bể lắng 2 ( Điều 6.5.6 TCXD:51 – 84) v = 0.5mm/s = 0.0005m/s - Chiều cao phần hình nón của bể lắng đừng được xác định: h D n b dn *tg 9 0.5 *tg500 5.1m 2 2 Db: đường kính trong của bể lắng dn: đường kính đáy nhỏ của hình nón cụt, lấy dn = 0.5m ( Theo tính toán thiết kế công trình XLNT Đô thị và KCN _ Lâm Minh Triết) : góc nghiêng của bể lắng so với phương ngang, lấy = 500 - Tổng chiều cao của ống trung tâm và chiều cao phần loe lấy bằng chiều cao tính toán của vùng lắng và bằng 3.6m - Đường kính ống loe và chiều cao phần loe lấy bằng 1.35 đường kính ống trung tâm: D1 = h1 = 1.35* Dtt = 1.35 * 1.4 = 1.89m, chọn 1.8m => chiều cao ống trung tâm htt = 1.7m - Đường kính tấm hắt bằng 1.3 đường kính phần loe: Dh = 1.3 * D1 = 1.3 * 1.9 = 2,47m, chọn 2.5m - Góc nghiêng giữ bề mặt tấm hắt so với mặt phẳng ngang lấy bằng 170 ( theo tính toán thiết kế công trình XLNT Đô thi và KCN_Lâm Minh Triết) Khoảng cách từ đáy ống loe đến tâm tấm hắt = 0.25 – 0.5m, chọn 0.3m - Chiều cao tổng cộng: H = htt + hn + hbv = 3.6 +5.1 +0.5 = 9.2m, chọn hbv = 0.5 - Dùng hệ thống máng vòng chảy tràn xung quanh thành bể để thu nước thiết kế máng vòng đặt theo chu vi vành trong bể, đường kính ngoài của máng là đường kính trong của bể - Chọn: bề rộng máng thu là 0.5m Chiều sâu máng thu là 0.5m Bề dày thành máng thu là 0.1m - Đường kính trong máng thu: Dm = Db – (2*0.5) = 9 – (2*0.5) = 8m - Chiều dài máng thu: Lm = * Dm = 3.14 * 8 = 25.13m - Tải trọng thu nước trên 1m chiều dài máng QLm Qtt *86400 0.0303*86400 104.2m3 / m.ngày Lm 25.23 - Tính máng răng cưa: Đường kính máng răng cưa bằng đường kính trong máng thu trừ đi bề dày thành máng thu: Drc = 8 – (2*0.1) = 7.8m - Chiều dài máng răng cưa: Lrc = *Drc =3.14 * 7.8 = 24.5m - Chọn số khe trên 1m chiều dài máng răng cưa là 4 khe Bề rộng răng cưa: brc = 0.1m Bề rộng khe: bk = 0.15m Khe tạo góc 900 => chiều sâu khe = 0.075m = 75mm Chọn chiều rộng máng răng cưa là 0.3m Tổng số khe: n = 4 * Lrc = 4 * 24.5 = 98 khe - Lưu lượng nước qua 1 khe: qk Qtt n 0.0303* 24 *3600 98 26.7m3 / khe.ngày - Tải trọng thu nước trên 1m máng răng cưa: QLrc Qtt *86400 Lrc 0.0303*86400 24.5 107m3 / m.ngày 25 * hng - Chiều sâu ngập nước của khe: 8*C q d * 2g *tg k 2 15 Với: Cd:hệ số chảy tràn, chọn = 0.6 : góc răng cưa 900 2 2 5 5 hng 8 qkk 8 26.7 * Cd * 2g * tg * 0.6 * 2 * 9.81 * tg 90 * 3600 * 24 15 2 15 2 = 0.0343m < 0.075m đạt yêu cầu - Thiết kế tấm chắn ván nổi phía ngoài cách máng răng cưa 0.2m, đặt ngập trong nước 0.2m và trên mặt nước 0.2m => chiều rộng = 0.4m - Đường kính của tấm chắn ván nổi xung quanh bể: Dtc = Drc – (2*0.2) = 7.8 – (2*0.2) = 7.4m Chiều dài tấm chắn ván nổi: Ltc = Dtc * = 7.4 * 3.14 = 23.25m Kiểm tra lại thời gian lắng nước: - Thể tích phần lắng: v1 4 * D2 Dt2t * htt 4 * 92 1.42 *3.6 223.5m3 - Thời gian lắng: t v1 223.5 2.05h Qtt 0.0303*3600 - Thể tích phần chưa bùn hình nón cụt: bằng thể tích cả hình nón trừ đi phần nón cụt, coi như thể tích phần nón cụt không đáng kể: Vb 13 * Sđáy * hn 13 * 62.115 * 5.1 106m3 Với : Sđáy : diện tích đáy hình nón, S đáy = F = 62.115m2 hn:chiều cao phần hình nón, hn = 5.1m - Thời gian lưu bùn: tb v 1 b 106 1 2.7h 4 Qx QT 4 0.16*156 Với Qx: lưu lượng bùn xả, Qx = 3.74m3/ngày = 0.16m3/h QT: lưu lượng bùng tuần hoàn, QT = 156m3/h ¼: tính cho 1 bể lắng 2 v: vận tốc bùn được bơm trong ống, chọn v = 1.5 m/s Bảng 3.6 Bảng các thông số thiết kế bể lắng 2 STT Số liệu thiết kế Số liệu Đơn vị 1 Diện tích tiết diện ướt ống trung tâm(F2) 1.515 m2 2 Diện tích tiết diện ướt bể lắng đứng(F1) 60.6 m2 3 Đường kính ống trung tâm (Dtt) 1.4 m 4 Đường kính bể lắng đứng( Db) 9 m 5 Chiều cao bể (H) 9.2 m 6 Thời gian lắng (t) 2 h 7 Đường kính máng thu (Dm) 8 m 3.2.7 Bể tiếp xúc – khử trùng Chức năng Bể tiếp xúc có chức năng tiêu diệt các vi khuẩn có hại nhằm bảo vệ vệ sinh cho nguồn nước bằng việc sử dụng các chất có tính oxy hóa mạnh như: Clo, Flo… Nước thải sau khi qua các giai đoạn xử lý làm giảm nồng độ các chất ô nhiễm đạt tiêu chuẩn qui định, thì số lượng vi trùng cũng làm giảm đáng kể đến 90 – 95% Nhưng lượng vi trùng vẫn còn cao nên được dẫn đến bể tiếp xúc để khử trùng bằng Clorin Tính toán - Lượng Clo hoạt tính cần thiết để khử trùng nước thải được tính theo công thức: Y a * Q a Ms ax 3* 0.078* 3600 0.8424kg / h 1000 1000 Với: Ya : lượng Clo hoạt tính cần thiết a: liều lượng Clo hoạt tính( Theo điều 6.20.3 TCXD 51 – 84, Chọn a = 3 g/m3) => Lượng Clo dùng cho 1 ngày là: 20.22 kg/ngày = 606.6 kg/tháng = 7279.2kg/năm Để cung cấp lượng clo hoạt tính ứng với lưu lượng đặc trưng như đã tính Ya = 0,8424 kg/h, chọn hai clorator công suất mỗi cái trong khoảng 1,28 – 8,1 kg/h với các đặc tính kỹ thuật sau: + Áp lực nước trước Ejector : 3 – 3,5 kg/cm2 + Độ dâng sau Ejector : 5m cột nước + Lưu lượng nước : 7,2 m3/h + Trọng lượng của Clorator : 37,5 kg (Nguồn: tính toán thiết kế công trình xử lý nước thải đô thị và công nghiệp_Lâm Minh Triết) Chọn 2 Clorator ( 1 công tác , 1 dự phòng) và 2 Số balong chứa Clo cần thiết cho trạm khử trùng được tính theo công thức: n Ya q 0.8424 0.5 1.7 thùng, chọn 2 thùng Trong đó: q là lượng Clo lấy ra từ 1 balong chứa Clo trong điều kiện bình thường, q = 0,5 – 0,7 kg/h, chọn q = 0,5kg/h (Nguồn: tính toán thiết kế công trình xử lý nước thải đô thị và công nghiệp_Lâm Minh Triết) Chọn thùng chứa clo có các đặc tính kỹ thuật sau: + Dung tích 30 lít và chứa 37,5 kg Clo + Chiều dài L : 1080 mm + Chiều dài : 975 mm (Nguồn: tính toán thiết kế công trình xử lý nước thải đô thị và công nghiệp_Lâm Minh Triết) Số lượng balong chứa Clo dự trữ cho nhu cầu sử dụng trong 1 tháng: N Ya * 24 *30 0.8424 * 24 *30 16.2 thùng, chọn 17 thùng q1 37.5 Trong đó: q1 là lượng Clo chứa trong một balong, q1 = 37,5 kg Tính toán máng trộn: Để xáo trộn nước thải với Clo, chọn máng trộn vách ngăn có lỗ để tính toán thiết kế Thời gian xáo trộn trong vòng 1 – 2 phút Máng gồm 3 ngăn với các lỗ d = 20 – 100 mm (Tính toán thiết kế công trình xử lý nước thải đô thị và công nghiệp_Lâm Minh Triết), chọn d = 30 mm = 0,03 m Chọn chiều rộng máng 1,5 m Khoảng cách giữa các vách ngăn: l = 1,5B = 1,5 * 1,5 = 2,25m Chiều dài tổng cộng của máng trộn 2 vách ngăn có lỗ: L = 3*l + 2*= 3 * 2,25 + 2*0,2 = 7,15 m Chọn thời gian xáo trộn là 2 phút = 120 giây Thời gian nước lưu lại trong máng trộn được tính theo công thức: t s H1 * B * L H1 *1.5* 7.15 120giây QMax 0.078 Vậy chiều cao lớp nước trước vách ngăn thứ nhất (tính từ cuối máng) H1 t * QMax s 120* 0.078 0.87m , chọn 0.9m B * L 1.5* 7.15 Số hàng lỗ theo chiều đứng: chọn khoảng cách giữa tâm các lỗ theo chiều đứng của vách ngăn thứ nhất bằng 2d = 0,06m Khoảng cách từ tâm lỗ của hàng ngang dưới cùng đến đáy máng trộn lấy bằng 2d = 0,06 m Ta có: H1 = 2d (nđ – 1) + d nd H1 d 2d 1 0.9 0.06 2 * 0.03 14 hàng lỗ Số hàng lỗ theo chiều ngang: chọn khoảng cách giữa tâm các lỗ theo chiều ngang lấy bằng 2d = 0,06 m và khoảng cách giữa tâm 2 lỗ ngoài cùng đến các thành trong của máng trộn lấy bằng 2d = 0,06m Ta có: B = 2d (nn -1) + 2*2d nn B 2 * 2d 2d 1 1.5 2 * 0.06 2 * 0.03 1 24 hang lỗ Tổng số lỗ trên 1 vách ngăn : Nlỗ = 14 * 24 = 336 lỗ Chiều cao lớp nước trước vách ngăn thứ hai H2 = H1 + h = 0,9 + 0,133 = 1,033 m Trong đó: h là tổn thất áp lực qua các lỗ của vách ngăn thứ hai, được tính theo công thức: h 2 v2 1 0.1m * 2g 0.62 * 2 * 9.812 Trong đó: : hệ số lưu lượng, = 0,62 (Tính toán thiết kế công trình xử lý nước thải đô thị và công nghiệp_Lâm Minh Triết) Chiều cao xây dựng của máng trộn đƣợc tính theo công thức: H = H2 + hdp = 1 + 0,35 = 1,35 m Trong đó: hdp là chiều cao dự phòng tính từ tâm dãy lỗ ngang trên cùng của vách ngăn thứ hai đến mép trên cùng của máng trộn, hdp = 0,35 m (Tính toán thiết kế công trình xử lý nước thải đô thị và công nghiệp_Lâm Minh Triết) - Đường kính ống dẫn nước vào và ra khỏi máng trộn: D 4 *QMax s 4 * 0.078 0.407m , chọn D = 400mm *v 3.14 * 0.6 Với v: vận tốc nước trong ống do chêch lệch cao độ, chọn v = 0,6 m/s Tính toán bể tiếp xúc: - Thể tích hữu ích bể: V = QMax s * t = 0,078 * 30 * 60 = 140,4 m3 Trong đó: QMax s lưu lượng nước thải, 0,078 m3/s t: thời gian lưu nước trong bể, chọn 30 phút (xử lý nước thải_Hoàng Huệ) Chọn chiều cao hữu ích bể: Hi = 2 m Chiều cao bảo vệ bể: hbv = 0,5 m Chiều cao tổng cộng: H = 2,5 m - Diện tích bề mặt bể: F = V/Hi = 140,4/2 = 70,2 m2 Thiết kế bể tiếp xúc hình zíc zắc có vách ngăn tạo điều kiện xáo trộn tốt clo với nước thải Chọn kích thước mỗi ngăn: b * l = 3 * 3 = 9 m2 Số ngăn của bể tiếp xúc: n = 70,2/9 = 7,8 ngăn, chọn 8 ngăn Chọn chiều dày thành bể là 0,3 m, chiều dày vách ngăn 0,2m và khoảng hở của vách ngăn 0,5 m Thiết kế bể tiếp xúc gập đôi theo chiều dài để tiết kiệm diện tích Chiều dài của bể là L = 3 * 4 + 0,2 *3 = 12,6 m Chiều rộng bể: B = 3 * 2 + 0,2 = 6,2 m Đường kính ống dẫn nước thải vào và ra bể tiếp xúc: D 4 * QM 0.4 s ax 4 * 0.078 = 400mm *v 3.14 * 0.6 Bảng 3.7 Bảng thông số thiết kế bể khử trùng: STT Tên thông số Số liệu thiết kế Đơn vị m 1 Chiều dài máng trộn 17.5 m m 2 Chiều rộng máng trộn 1.5 Lỗ m 3 Chiều cao máng trộn 1.35 m m 4 Số lỗ trên vách ngăn máng trộn 384 5 Chiều dài bể tiếp xúc 12.6 6 Chiều rộng bể tiếp xúc 6.2 7 Chiều cao bể tiếp xúc 2.5 3.2.8 Bể chứa bùn: Chức năng ... – 32.31 = 17.7 mg.l - Hiệu xử lý tính theo BOD5 hịa tan: EBOD5 171.8 17.7 171.8 *100 89% - Hiệu xử lý BOD5 toàn bộ: EBOD5 171.8 50 171.8 *100 71% - Hiệu xử lý COD: ECOD 245 64.6... chọn máng trộn vách ngăn có lỗ để tính tốn thiết kế Thời gian xáo trộn vòng – phút Máng gồm ngăn với lỗ d = 20 – 100 mm (Tính tốn thiết kế cơng trình xử lý nước thải thị công nghiệp_Lâm Minh Triết),... = 0.75, hệ số chuyển đổi 29.7 - Công suất thực N = 1.2 * Ntt = 1.2 * 50 = 60kw Chọn máy nén khí máy công suất 60kw, máy hoạt động, máy dự phịng Bố trí hệ thống sục khí: - Chọn hệ thống cấp
