3.2.1 Song chắn rác
Mục đích
Song chắn rác là cơng trình xử lý sơ bộ nhằm loại bỏ một lƣợng rác thơ nhất định trong nƣớc thải chuẩn bị cho xử lý sau này.
Tính tốn, thiết kế
Số lƣợng khe hở của song chắn rác
Trong đĩ:
q: lƣu lƣợng nƣớc thải đi qua song chắn, m3/s
b: chiều rộng giữa khe hở giữa các thanh đan, b= 10mm
h1: chiều sâu lớp nƣớc trƣớc song chắn rác. Lấy bằng độ đầy mƣơng dẫn với lƣu lƣợng nƣớc cực đại, h1=0,07m
kz: hệ số nén dịng do các thiết bị vớt rác, lấy bằng 1,05 (nếu cào vớt rác cơ giới) và bằng 1,1 ÷ 1,2 (nếu cào vớt rác thủ cơng), chọn kz = 1,05
Chọn n = 21 khe hở
Số thanh song chắn
x = n + 1 = 21 + 1 = 22 thanh
Chọn loại thanh chắn tiết diện ngang hình chữ nhật với kích thƣớc của tiết diện: dài x rộng = d x l = 20mm 8mm.
Chiều rộng của song chắn rác
Trong đĩ: d: bề dày hay đƣờng kính các thanh song chắn rác, chọn d=0,008 m Chọn BS = 0.4 m
Kiểm tra lại vận tốc của dịng chảy ở phần mở rộng của mƣơng trƣớc song chắn ứng với lƣu lƣợng nƣớc thải nhỏ nhất nhằm tránh sự lắng đọng cặn trong mƣơng, vận tốc này khơng nhỏ hơn 0,4 m/s.
Trong đĩ:
h2: chiều sâu lớp nƣớc trƣớc song chắn rác, m. Lấy bằng độ đầy mƣơng dẫn với lƣu lƣợng nƣớc nhỏ nhất, h2=0,04 m
qsmin: lƣu lƣợng nhỏ nhất của nƣớc thải đi qua song chắn
Tổn thất áp lực qua song chắn rác
Trong đĩ:
Với:
α: gĩc ngiêng đặt song chắn rác so với phƣơng ngang, ∝ = 60o β: hệ số phụ thuộc hình dạng thanh song chắn, β = 2,42
hp: tổn thất áp lực qua song chắn
vmax: vận tốc nƣớc thải trƣớc song chắn ứng với lƣu lƣợnglớn nhất vmax = 0,4 m/s p: hệ số tính đến sự tăng tổn thất do vƣớng rác ở song chắn p =2 ÷ 3, chọn p = 3
Chiều dài phần mở rộng trƣớc song chắn rác
Trong đĩ:
: gĩc mở của mƣơng trƣớc song chắn rác =20o BS: chiều rộng của song chắn, BS = 0,4 m Bm: chiều rộng mƣơng dẫn, chọn Bm = 0,1m Chọn L1 = 0,4 m
Chiều dài phần mở rộng sau song chắn rác
Chiều dài xây dựng mƣơng đặt song chắn rác Trong đĩ: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Lp:chiều dài phần mƣơng đặt song chắn rác, chọn Lp = 1,4 m
Chiều sâu xây dựng của phần mƣơng đặt song chắn rác Chọn h = 0,65 m
Trong đĩ:
h1: chiều sâu lớp nƣớc lớn nhất lấy bằng độ đầy mƣơng dẫn với lƣu lƣợng nƣớc thải cực đại, h1 = 0,07 m
Để khắc phục tổn thất áp suất qua song chắn, phần đáy buồng phía sau song chắn cần làm thấp hơn phần đáy phía trƣớc một khoảng đúng bằng tổn thất qua song chắn hp
Bảng 3.1. Tĩm tắt thơng số thiết kế song chắn rác
STT Thơng số thiết kế Đơn vị Kết quả thiết kế
1 Chiều dài xâydựng mƣơng (L) m 2
2 Chiều rộng song chắn (BS) m 0,4
3 Chiều sâu mƣơng (h) m 0,65
4 Số thanh song chắn (x) thanh 22
5 Số khe (n) khe 21
6 Kích thƣớc khe (b) m 0,01
7 Bề rộng thanh (d) m 0,008
3.2.2 Bể lắng cát
Mục đích
Bể lắng cát đƣợc thiết kế để loại bỏ các tạp chất vơ cơ khơng hịa tan nhƣ cát, sỏi và các vật liệu rắn khác cĩ vận tốc lắng lớn hơn vận tốc lắng của các chất hữu cơ cĩ thể phân hủy trong nƣớc thải. Việc loại ra khỏi nƣớc thải những tạp chất này là rất cần thiết nhằm tránh những ảnh hƣởng xấu đến hiệu suất làm việc của các cơng trình xử lý, thiết bị liên quan sau này nhƣ bể UASB, bể Aeroten, bơm nƣớc thải...
Tính tốn, thiết kế
Chọn bể lắng cát ngang hình chữ nhật để thiết kế cho hệ thống xử lý này vì tính đơn giản trong kết cấu xây dựng, vận hành cũng nhƣ đảm bảo đƣợc hiệu quả xử lý theo yêu cầu của nĩ.
Trong đĩ:
Qmax: lƣu lƣợng nƣớc thải lớn nhất vào bể trên giây
Uo: độ lớn thủy lực của hạt cần giữ, chọn Uo =18,7 mm/s = 0,0187 m/s
k:hệ số thực nghiệm tính đến ảnh hƣởng của đặc tính dịng chảy đế tốc độ lắng của hạt cặn trong bể lắng, với Uo= 18,7mm/s thì k= 1,3
Tỉ số giữa chiều dài và chiều cao phần cơng tác của bể lắng cát
Trong đĩ:
v: vận tốc nƣớc thải qua bể v = 0,2 m/s
Chiều sâu lớp nƣớc cơng tác của bể lắng cát H = 0,25 ÷ 1m, chọn H = 0,4 m 7 33 Chiều dài bể lắng cát L = 13,9 0,4 = 5,56 m, chọn L = 5,5 m Chiều rộng bể lắng cát Chọn B = 0,2m Diện tích thực tế của bể F = B L = 0,2 5,5 = 1,1 m2
Chiều rộng máng đo tại cửa ra của bể lắng cát
Trong đĩ:
v: vận tốc nƣớc thải qua bể v = 0,2m/s (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
m: hệ số lƣu lƣợng của cửa tràn phụ thuộc vào gĩc tới. Chọn gĩc tới =45o, Cotg = 1, B/b = 0,2 m =0,352
g: gia tốc trọng trƣờng
b: chiều rộng máng đo tại cửa ra bể lắng cát
Thể tích cát thu đƣợc trong 1 ngày đêm
Trong đĩ:
Wcát: thể tích cát thu đƣợc của bể lắng cát trong 1 ngày đêm Qmax: lƣu lƣợng tính tốn theo ngày đêm
qo: lƣợng cát cĩ trong 1000m3 nƣớc thải, qo = 30 L/1000 m3nƣớc thải5 200 Chiều cao trung bình của cát trong bể sau 1 ngày đêm
Chiều cao bảo vệ bể hbv, chọn hbv = 0,3 m
Bố trí hố thu cá thể tích
ngày đêm 0,029m3. Cát đƣợc dồn về hố thu bằng bơm phun tia. Chiều rộng hố thu cát: r = chiều rộng bể lắng cát = 0,2 m, chọn chiều dài hố thu cát: l = 0,5 m.
Chiều cao hố thu cát
Chọn hh = 0,3 m
Chiều cao tổng cộng của bể lắng cát ngang
HT = H +hcát +hbv + hh= 0,4 + 0,026 + 0,3 + 0.3 = 1,03 m
T
Chọn HT = 1,1 m
Thời gian lƣu nƣớc trong bể là 39,6 s nằm trong khoảng 30 ÷ 90s là thích hợp 5 34
Xây dựng 2 bể lắng cát ngang, 1 bể hoạt động 1 bể dự phịng với kích thƣớc
mỗi bể là: dài x rộng x cao = 5,5 0,2 lần/ngày.
Bảng 3.2. Tĩm tắt thơng số thiết kế bể lắng cát ngang
STT Thơng số thiết kế Đơn vị Kết quả thiết kế
1 Chiều rộng bể (B) m 0,2
2 Chiều dài bể (L) m 5,5
3 Chiều cao làm việc (H) m 0,4
4 Chiều cao bảo vệ (hbv) m 0,3
5 Chiều cao vùng chứa cặn (hcặn) m 0,3
6 Tổng chiều cao bể (HT) m3 1,1
7 Thời gian lƣu nƣớc (t) giây 39,6
3.2.3 Bể điều hịa
Mục đích (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Do đặc thù của nguồn nƣớc thải từ Cơng ty là khơng đều cả về lƣu lƣợng và nồng độ. Tùy vào từng cơng đoạn sản xuất, ca sản xuất mà lƣu lƣợng cũng nhƣ nồng độ các chất ơ nhiễm trong nƣớc thải sẽ thay đổi. Bể điều hịa đƣợc thiết kế ngay trƣớc bể lắng đợt 1 nhằm ổn định lƣu lƣợng và nồng độ các chất ơ nhiễm trong nƣớc thải tạo điều kiện thuận lợi cho các cơng trình xử lý sau này hoạt động hiệu quả hơn. Ngồi ra trong bể điều hịa cĩ bố trí sục khí liên tục giúp nâng cao hiệu quả khử BOD và COD trong nƣớc thải gĩp phần giảm tải lƣợng ơ nhiễm trong nƣớc thải và tải trọng xử lý cho các cơng trình xử lý phía sau.
Tính tốn, thiết kế
Một trong những điều kiện quan trọng để xử lý sinh học đạt hiệu quả cao là pH của nƣớc thải = 6,8 ÷ 7,8. Vì pH của nƣớc thải Cơng ty luơn dao động từ 4 ÷ 9
nên cần phải điều chỉnh pH về mức 7 trƣớc khi đƣa vào xử lý sinh học. Tại bể điều hịa nƣớc thải cĩ điều kiện hịa trộn tốt nhất nhờ hệ thống sục khí nên ta bố trí máy điều chỉnh pH ngay đầu vào của bể điều hịa. Hĩa chất sử dụng là dung dịch acid HCl 30% và dung dịch NaOH 20%.
Liều lƣợng acid HCl sử dụng pH vào max = 9 (H+ = 109 mol/L) pH trung hịa = 7 (H+ = 107 mol/L) ▪ Liều lƣợng H+
cần châm vào để trung hịa pH đúng bằng lƣợng OH cần khử trong nƣớc: z = 107
M 109 M = 9,9.108 mol/L ▪ Liều lƣợng OH tính theo mg CaCO3
Khối lƣợng riêng của dung dịch acid HCl30% = 1149 kg/m3 (bảng 1.2);6
Khối lƣợng phân tử của HCl = 36,5 g/mol Lƣu lƣợng nƣớc thải: Q = 40 m3/h
Tra bảng 4 – 7: Hĩa chất thƣờng dùng để điều chỉnh pH5 – 51 lƣợng HCl cần dùng tính bằng mg/L để khử 1 mgCaCO3/l kiềm là 0,72 mg/L. Vậy liều lƣợng HCl cần châm là:
KW/bơm
Liều lƣợng dung dich NaOH sử dụng pH vào min = 4 (H+ = 104 mol/L)
pH trung hịa = 7 (H+ = 107 mol/L)
▪ Liều lƣợng OH cần châm vào để trung hịa pH đúng bằng lƣợng H+ dƣ cĩ trong nƣớc thải: z = 104
M 107 M = 9,99.105 mol/L ▪ Liều lƣợng H+ tính theo mg CaCO3
Khối lƣợng phân tử NaOH = 40 g/mol
Khối lƣợng riêng của dung dịch NaOH 20% = 1219 kg/m3 (bảng 1.2);8
Lƣu lƣợng nƣớc thải: Q = 40 m3
/h
Tra bảng 4 – 7: Hĩa chất thƣờng dùng để điều chỉnh Ph 5 – 51 lƣợng NaOH cần dùng tính bằng mg/L để khử 1 mgCaCO3/L axit là 0,799 mg/L NaOH. Vậy liều lƣợng NaOH cần châm là:
KW/bơm.
Thể tích bể V = Q.T Trong đĩ:
Q: lƣu lƣợng nƣớc thải Q = 960 m3/ngày = 40 m3/h T: thời gian lƣu nƣớc trong bể điều hồ, chọn T = 2 giờ V = 402= 80 m3
Chọn kích thƣớc bể điều hồ: dài rộng = L B = 7 m 4 m
Chiều cao cơng tác của bể
Chọn chiều cao bảo vệ của bể là hbv = 0,2 m
Chiều cao xây dựng của bể là : H = 2,8 + 0,2 = 3 m
Lƣợng khí cần cấp cho bể điều hồ Lkhí = V a
Trong đĩ:
V: thể tích bể điều hịa (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
a: lƣợng khí cần cấp cho 1m3 bể, chọn a = 0,015m3 khơng khí/m3 bể trong 1 phút = 0,9 m3 khơng khí/m3 bể trong 1 giờ5 42
Khí đƣợc cung cấp bằng hệ thống ống PVC đục lỗ, gồm 1 ống dẫn khí chính, 4 ống nhánh đặt dọc theo chiều dài của bể mỗi ống dài 7 m, khoảng cách giữa 2 ống nhánh kề nhau lm, 2 ống ngồi cùng mỗi ống cách thành bể 0,5m. Dàn ống đƣợc đặt cách đáy bể 0,2 m trên các chân đỡ bằng bê tơng.
Lƣợng khí trong mỗi ống nhánhq = 72/4 = 18 m3/h Chọn vận tốc khí trong ống dẫn khí chính vc = 10m/s
Đƣờng kính ống dẫn khí chính
Chọn vận tốc khí trong ống dẫn khí nhánh vn = 15 m/s
Đƣờng kính mỗi ống dẫn khí nhánh
Lƣu lƣợng khí qua một lỗ phân phối khí
Trong đĩ:
vlỗ: vận tốc khí qua lỗ 5 – 20 m/s. chọn vlỗ = 20m/s, chọn vlỗ =15 m/s dlỗ: đƣờng kính lỗ 0,002 ÷ 0,005mm. Chọn dlỗ = 0,003 m
Số lỗ phân phối khí cần thiết
Chọn N = 192 lỗ để thuận lợi cho việc phân phối đều trên 4 ống nhánh
Số lỗ trên 1 ống nhánh n = N/4 = 48 lỗ/ống
Ta bố trí mỗi lỗ cách nhau 145 mm, và 2 lỗ ở 2 đầu của ống nhánh cách đầu mút ống nhánh 92,5 mm.
Nồng độ BOD, COD, SS của nƣớc thải sau khi ra khỏi bể điều hịa đạt BOD = 1500 95% = 1425 mg/L
COD = 2000 95% = 1900 mg/L SS = 300 95% = 285 mg/L
Bảng 3.3. Tĩm tắt thơng số thiết kế bể điều hịa
STT Thơng số thiết kế Đơn vị Kết quả thiết kế
1 Chiều rộng bể (B) m 4
2 Chiều dài bể (L) m 7
3 Chiều cao cơng tác bể (h) m 2,8
4 Chiều cao bảo về bể (hbv) m 0,2
5 Tổng chiều cao xây dựng bể (H) m 3
6 Đƣờng kính ống dẫn khí chính (dchính) mm 50
7 Đƣờng kính ống dẫn khí nhánh (dnhánh) mm 20
8 Số lƣợng ống dẫn khí nhánh ống 4
9 Đƣờng kính lỗ phân phối khí (dlỗ) mm 0,003
10 Số lƣợng lỗ phân phối trên 1 ống nhánh (n) lỗ 48
3.2.4 Bể lắng 1
Mục đích
Bể lắng 1 đƣợc thiết kế nhằm loại bỏ một lƣợng nhất định các tạp chất lơ lửng cĩ trong nƣớc thải. Bể lắng 1 đƣớc bố trí ngay sau bể điều hịa. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Tính tốn, thiết kế
Bảng 3.4: Tĩm tắt các thơng số tính tốn đầu vào thiết kế bể lắng 1
STT Thơng số tính tốn Đơn vị Kết quả
1 Lƣu lƣợng tính tốn(Q) m3 960
2 Nồng độ BOD5 mg/L 1425
3 Nồng độ COD mg/L 1900
Chọn hiệu quả xử lý của bể lắng bậc 1 là 20% với COD, BOD và 50 SS thì sau khi ra khỏi bể lắng bậc 1 nồng độ của COD, BOD và SS đạt
BOD = 1425 80% = 1140 mg/L COD = 1900 80% = 1520 mg/L SS = 285 50% = 142,5 mg/L
Thể tích bể lắng
Trong đĩ:
t: Thời gian lƣu nƣớc trong bể lắng, chọn t = 2giờ (bảng 4 – 3);5 – 45
Chọn chiều cao làm việc của bể lắng là 2 m
Diện tích mặt bằng cần thiết của bể
Kích thƣớc bể
Chọn chiều rộng bể B = 4 m
Chiều dài bể
Chiều cao xây dựng bể
Hxd = H + hbv + hcặn + htrung hịa , m7 – 47
Trong đĩ:
hbv: chiều cao bảo vệ, chọn hbv = 0,3 m
htrung hịa: khoảng cách từ phần chứa cặn đến phần lắng của bể, chọn htrung hịa= 0,2 m hcặn: chiều cao phần chứ cặn
Với:
Trong đĩ:
S : tỷ trọng cặn tƣơi, lấy S = 1,02 kg/L, (bảng 13 – 1); 5 – 200
P : hàm lƣợng cặn trong bùn tƣơi. Chọn P = 5% = 0,05 G : khối lƣợng cặn tƣơi, tấn/ngày
Với:
Qmax: lƣu lƣợng nƣớc thải lớn nhất, Qmax = 960 m3/ngày SS : nồng độ SS đầu vào bể lắng, SS = 285 mg/L
Rss : hiệu quả xử lý SS của bể lắng, Rss = 50%
= 0,1 m
Hxd = 2 + 0,3 + 0,1 + 0,2 = 2,6 m (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Hệ thống phân phối nƣớc vào bể
Chọn tấm phân phối khoan lỗ với kích thƣớc: - Chiều rộng tấm phân phối Bpp = B = 4 m - Chiều cao tấm phân phối hpp = 2,5 m
- Khoảng cách giữa tâm các lỗ l = 0,25 ÷ 0,45 m, chọn l = 0,3 m - Khoảng cách ngăn phân phối với thành bể LR, LR = 0,8 m
- Tốc độ nƣớc phân phối qua các lỗ trên vách ngăn vl = 0,2 ÷ 0,3 m/s, chọn vl = 0,3 m/s
- Lƣu lƣợng tính tốn nƣớc qua lỗ Qtt lớn hơn lƣu lƣợng thực tế từ 20% ÷ 30%, chọn lƣu lƣợng tính tốn nƣớc qua lỗ lớn hơn lƣu lƣợng thực tế 20%, Qtt = 960 (1 + 0,2) = 1152 m3/ngày7 – 48
Đƣờng kính ống dẫn nƣớc vào ngăn phân phối
Chọn D = 0,25 m
Chọn các lỗ phân phối tiết diện trịn với đƣờng kính d = 0,03 m
Tiết diện lỗ
Số lỗ cần thiết
Chọn n = 60 lỗ. Bố trí các lỗ trên tấm phân phối thành 10 hàng theo chiều ngang và 6 hàng cao b
Khoảng cách các lỗ theo chiều cao bể
Khoảng cách từ hàng lỗ cuối cùng đến lớp cặn từ z = 0,3 ÷ 0,5 m, chọn z = 0,3 m 7 – 49
Khoảng cách các lỗ theo chiều rộng bể
Hệ thống thu nƣớc ra khỏi bể
Bố trí máng thu nƣớc ra ở cuối bể, ch l = 2 4 = 8 m
Tải trọng máng thỏa điều kiên qmáng = 124 ÷ 490 m3/m.ngày Vận tốc nƣớc giới hạn trong vùng lắng Trong đĩ: VH: vận tốc nƣớc giới hạn trong vùng lắng k: hằng số phụ thuộc vào tính chất hạt cặn k = 0,04 ÷ 0,06; chọn k = 0,04 5 – 48 ε: tỷ trọng của hạt cặn thƣờng từ 1,2 ÷ 1,6; chọn ε = 1,25 5 – 48 g: gia tốc trọng trƣờng g = 9,81 m/s2
d: đƣờng kính tƣơng đƣơng của hạt cặn, chọn d = 10-4
m 5 – 48
f: hệ số ma sát phụ thuộc vào đặt tính bề mặt của hạt cặn và số Raynol của