Kết luận: lựa chọn phương á n
1.1.1. Song chắn rác:
Song chắn rác dùng để loại bỏ các tạp chất cĩ kích thước lớn, theo quan sát thì lượng rác khơng đáng kể nên song chắn rác được làm sạch bằng thủ cơng.
Bảng 4.4. Thơng số thiết kế song chắn rác thơ
Thơng số Phương pháp làm sạch
thủ cơng
Kích thước song chắn rác: - Rộng, mm
- Dày,mm
Khe hở giữa các thanh( mm) Độ dốc theo phương đứng (0) Tốc độ dịng chảy trong mương đặt song chắn rác(m/s) Tổn thất áp lực cho phép( mm) 5 ÷15 25÷38 25÷50 30÷45 0,3÷0,6 150
(Xử lý nước thải đơ thị và cơng nghiệp – Lâm Minh Triết)
Tính tốn kích thước song chắn rác:
a. Tính tốn mương dẫn nước thải ở song chắn rác:
Dựa vào bảng tra thủy lực, với Qhmax = 30 m3/h = 8,3 l/s, chọn mương dẫn cĩ tiết diện hình chữ nhật cĩ: B = 0,3m v = 0.7m/s h = 0,25m i = 0,08% b. Tính tốn song chắn rác
Chiều sâu của lớp nước ở song chắn rác lấy bằng độ đầy tính tốn của mương dẫn ứng với Qmax: h = h1 = 0,25 m
Chọn bề rộng của song chắn rác
Số khe hở của song chắn rác được tính theo cơng thức: Trong đĩ:
- n: số khe hở của song chắn rác
- s: bề dày của song chắn rác, chọn s = 8mm - : kích thước giữa các khe hở, chọn = 16mm
khe.
Số khe hở của song chắn rác là 21 khe, suy ra số thanh song chắn rác là 16 thanh.
Tổn thất áp lực ở song chắn rác hs= 1 2 max * 2 * K g v ξ Trong đĩ:
- vmax vận tốc của nước thải trước song chắn rác ứng với chế độ Qmax
- K1: hệ số tính đến sự tăng tổn thất do vướng mắc rác ở song chắn rác, chọn K1 = 3 (quy phạm K1 = 2-3).
-ξ: hệ số sức cản cục bộ của song chắn rác, được xác định theo song chắn rác. α β ξ * *sin 3 / 4 = l s Trong đĩ:
-β là hệ số phụ thuộc vào tiết diện ngang của song chắn rác, lấy theo bảng 3-7, sách
Xử lý nước thải đơ thị và cơng nghiệp, chọn β= 2,42.
=>
Chiều dài phần mở rộng trước song chắn rác:
Trong đĩ:
- Bs: chiều rộng của song chắn rác. - Bm: chiều rộng của mương dẫn.
- : gĩc nghiêng chỗ mở rộng, thường lấy = 200
Chiều dài phần mở rộng sau song chắn rác.
= ,
Chiều dài xây dựng của phần mương để lắp đặt song chắn.
L = l1 + l2 + ls = 0,13 + 0,065 + 1,5 = 1,695 (m)
Trong đĩ:
- ls: chiều dài của phần mương đặt song chắn rác, lấy ls=1,5m Chiều sâu xây dựng của phần mương đặt song chắn rác:
H= hmax+ hs +0,5 = 0,25+ 0,06+ 0,5 = 0.82(m). Trong đĩ: hmax = độ đầy ứng với chế độ Qmax, = 0.25m
0.5 = khoảng cách giữa cốt nhà sàn đặt song chắn rác và mực nước cao nhất (m).
= tổn thất áp lực qua sog chắn rác, = 0.06m.
1.1.2. Hố ga:
Chọn thời gian lưu nước trong hố ga là 2,5 h. Thể tích hố ga được tính như sau:
Trong đĩ: - t là thời gian lưu nước, lấy t = 2,5 h.
Kích thước hố ga: Dài x Rộng x Cao = L x R x H = 8 x 2 x 2 m Chọn chiều cao bảo vệ Hbv = 0.3m
Kích thước xây dựng của hố ga: Dài x Rộng x Cao = L x R x C = 8 x 2 x 2,3 m. Thể tích xây dựng bể thu gom là: (m3).
1.1.3. Bể gạn mủ:
Thời gian lưu nước : 48h
Thể tích bể : Vgạn = Q x t = x 48 = 600(m3) Chọn chiều cao bể là 2m, chiều cao bảo vệ 0,5m
Diện tích mặt thống bể gạn : F = m2
Chia bể gạn thành 10 ngăn, thơng số mỗi ngăn : L x B x H = 6 x 5 x 2,5 Cao su nổi lên được thu gom thủ cơng bằng thanh gạn.
1.1.3.4.Bể điều hịa
Thời gian làm việc của xưởng từ 6h – 14h => Qvào(tb giờ) = = 37,5 (m3/giờ) Thời gian làm việc hệ thống xử lý là 24 tiếng => Qra(tb giờ) = = 12,5 (m3/giờ) Chọn thời gian lưu nước trong bể điều hịa là 8h
Thể tích bể : Vđh = (Qvào(tb giờ) – Qra(tb giờ)) x 8 = (37,5 – 12,5) x 8 = 200 (m3) Chọn chiều cao bể là 3m, chiều cao bảo vệ 0,3m
Thơng số bể điều hịa : L x B x H = 11 x 6 x 3,3. Thể tích xây dựng bể điều hịa là 218 m3.
qkhí = R x Vđh = 12(lkk/m3.phút) x 200 = 2400 (lkk/phút) = 2,4 (m3/phút) Trong đĩ :
• R : tốc độ khí nén, chọn từ 10 – 15 (lkk/m3.phút), chọn R = 12 (lkk/m3.phút) • Vđh : thể tích hữu ích bể điều hịa
Loại khuếch tán khí Cách bố trí
Lưu lượng khí (l/phút.cái)
Hiệu suất chuyển hố oxy Tiêu chuẩn ở độ sâu
4.6m, % Đĩa sứ - lưới Chụp sứ - lưới Bản sứ - lưới Ống plastic xốp cúng bố trí: Dạng lưới
Hai phía theo chiều dài ( dịng chảy xoắn hai bên)
Một phía theo chiều dài (dịng chảy xoắn một bên)
Ống plastic xốp mềm bố trí: Dạng lưới
Một phía theo chiều dài Ống khoan lỗ bố trí: Dạng lưới
Một phía theo chiều dài
11 – 9614 – 71 14 – 71 57 – 142 68 – 113 85 – 311 57 – 340 28 – 198 57 – 198 28 – 113 57 – 170 25 – 40 27 – 39 26 – 33 28 – 32 17 – 28 13 – 25 25 – 36 19 – 37 22 – 29 15 – 19
Các thơng số cho thiết bị khuếch tán khí.
Chọn thiết bị khuếch tán khí là đĩa sứ dạng lưới, số đĩa khuếch tán : n = = = 35 (đĩa)
Trong đĩ :
• r : lưu lượng khí ở mỗi đĩa, chọn r = 70(l/phút.đĩa)
Tính tốn thủy lực ống dẫn khí nén Đường kính (mm) Vận tốc (m/s) 25-75 6-9 100-250 9-15 300-610 14-20 760-1500 19-33 Bảng tốc độ khí nén đặc trưng trong ống dẫn
− Đối với ống chính : qkhí = 2,4 (m3/phút) = 0,04 (m3/s), chọn vận tốc khí trong đường ống chính là vkc = 9(m/s). Suy ra, đường kính ống chính D = 75mm
− Đối với ống nhánh : cĩ 7 ống nhánh, qkhí nhánh= = 0,0057 (m3/s), chọn vận tốc khí trong đường ống nhánh là vkn = 10 (m/s). Suy ra, đường kính ống nhánh D = 27mm
Áp lực cần thiết cho hệ thống nén khí xác định theo cơng thức: Hct = hd + hc + hf + H
Trong đĩ:
hd: tổn thất áp lực do ma sát dọc theo chiều dài trên đường ống dẫn, m hc: tổn thất áp lực cục bộ, m
hf: tổn thất qua thiết bị phân phối, m
H: chiều cao hữu ích của bể điều hồ, H = 3 m
Tổng tổn thất hd và hc thường khơng vượt quá 0,4m, tổn thất hf khơng vượt quá 0,5 m, do đĩ áp lực cần thiết là:
Hct = 0,4 + 0,4 + 0,5 + 3 = 4,3(m) Áp lực khơng khí sẽ là:
P 1,4 (atm)
N 3,5 KW
Trong đĩ:
qkhí: lưu lượng khơng khí, qkhí = 0,04 m3/s
η : hiệu suất máy thổi khí, n = 0.7 – 0.9, chọn η = 0.8
k : hệ số an tồn khi sử dụng trong thiết kế thực tế, chọn n = 2. • Tính tốn bơm nước thải
Chọn hai máy bơm chìm (một dự phịng): - Lưu lượng Qra(tb giờ) = 12,5 (m3/giờ)
- Cột áp H = 8(m) chọn cột áp dựa trên chiều cao thủy lực giữa bể điều hịa và bể
keo tụ tạo bơng,
- Cơng suất: N = = = Trong đĩ:
- : khối lượng riêng của nước - η:hiệu suất của máy bơm (80%)
Máy bơm cĩ đặc tính kỹ thuật như sau: loại bơm chìm, 3 pha, tần số f = 50 Hz, cột áp H = 8 m, cơng suất bơm N = 1 Hp.
=>Vậy: Chọn bơm Tsurumi, model: TOS 50B 2.75. 1.1.1.5. Bể trộn:
Chọn thời gian khấy trộn là 2ph = 120 s ( theo quy phạm là 1 3 ph). Cường độ khuấy trộn là G = 900s-1.
Thể tích bể trộn:
Chọn bể trộn vuơng, kích thước 0.7 x 0.7 x 1 (m). thể tích bể trộn chọn là 0.49 m3.
- Đường kính cánh khuấy D 1/2 chiều rộng bể. Chọn D = 1/2 x 0.7 = 0.35 m. - Cánh khuấy đặt cách đáy một khoảng h = D = 0.35 m.
- Chiều rộng bản cánh khuấy = 1/5xDb = 1/5x0.7 = 0.14 m. - chiều dài của bản cánh khuấy = 1/4xD = 1/4 x 0.7 = 00,175 m. Vậy năng lượng cần truyền vào nước là:
(J/s). Trong đĩ:
G: cường độ khuấy trộn, G = 900s-1. V : thể tích của bể, V = 0.49 m3.
: độ nhớt động học của nước, ở 250C ta cĩ = 0.897 x 10-3 Nm2/s.
Chọn hiệu suất động cơ: H = 0.8 nên cơng suất động cơ (J/s) = 0.49 kW. Chọn động cơ điện cĩ cơng suất 1 hp, model: Motor chân đế Teco AEEV 4P – 1Hp.
Xác định số vịng quay của máy khuấy:
(vịng/s). Trong đĩ:
- P là năng lượng khuấy trộn, P = 392 (J/s) = 392W.
- k hệ số sức cản của nước, chọn cánh khuấy tuabin 4 cánh nghiêng 450, tra bảng ta cĩ k = 1.08
- là khối lượng riêng của nước, = 103kg/m3
- D là đường kính cánh khuấy D = 0.35 m. Kiểm tra số Reynold:
> 104.
Vậy đường kính cánh khuấy và số vịng quay đã đạt chế độ chảy rối.
Tổng hợp tính tốn bể trộn:
Thơng số Giá trị
Lưu lượng, Qtb (m3/h). 12.5
Thời gian lưu nước trong bể trộn (phút).
2
Kích thước Chiều dài, L (m) 0.7
Chiều rộng, B (m) 0.7 Chiều cao, H (m) 1 Số ngăn 1 1.1.1.6. Bể phản ứng: Dung tích bể: (m3). Trong đĩ: - Qh
- T là thời gian lưu nước trong bể keo tụ, t = 20 phút ( theo quy phạm từ 20 30 phút).
Chọn chiều cao của bể tạo bơng là 4.2 m Chiều cao bảo vệ là 0.3 m
Kích thước bể tạo bơng là: L x B x H = 1m x 1m x 4.5m. Tiết diên ngang của bể tạo bong là: F = 1 x 1 = 1m2
Chọn thiết bị khuấy dạng cơ khí, cấu tạo cánh khuấy gồm tục quay và 4 bản cánh khuấy đặt đối xúng nhau qua trục. Diện tích bản cánh chọn 20% diện tích bể ( theo quy phạm là 15% 20% ).
Tổng diện tích bản cánh là: (m2) Diện tích 1 bản cánh : (m2).
Chiều dài cánh khuấy:
Chiều dài cánh khuấy phải nhỏ hơn chiều rộng bể từ 0.4 0.5 m. Chọn 0.4 m
(m). Vậy chiều dài của một bản cánh khuấy là
Chiều rộng của bản cánh khuấy là: Cơng suất máy khuấy:
Với nhiệt độ của nước là 250C, ta cĩ các thơng số sau:
- Độ nhớt động học của nước là: Nm2/s - Khối lượng riêng của nước: kg/m3
Chế độ khuấy trong bể khuấy trộn ( quá trình cơng nghệ hĩa – tập 10). Để tạo điều kiện cho quá trình tạo bơng thì vận tốc cánh khuấy trong qua trình tạo bơng là 15 vịng/ phút = 0.25 vịng/s.
Chế độ khuấy trong bể tạo bơng: .
Với là vận tốc cánh khuấy. Giá trị chuẩn số cơng suất:
. Với d là đường kính cánh khuấy. Chọn động cơ cơng suất 0.25hp. Model: Hitachi 1/4 HP EFOU-KT-4P.
Tổng hợp tính tốn bể phản ứng:
Thơng số Giá trị
Lưu lượng trung bình giờ, Qtbh(m3/h).
12.5
Thời gian lưu nước tong bể phản ứng, t (phút).
20 Kích thước bể phản ứng Chiều dài, L(m) 1
Chiều rộng, B(m) 1
Chiều cao, H(m) 4.7
Số ngăn 1
1.1.1.7. Bể tuyển nổi:
Thơng số đầu vào:
- Qvao = 300 m3/ng - COD = 3371 mg/l - BOD = 1344 mg/l - SS = 276.6 mg/l Thơng số đầu ra:
- Qra =300 m3/ng
- COD = 2022.9 mg/l ( H = 40%) - BOD = 806.4 mg/l ( H = 40%) - SS = 110.7 mg/l ( H = 60%) a) Tính tốn kích thước bể tuyển nổi:
Bảng thơng số thiết kế cho bể tuyển nổi thổi khí:
Thơng số Giá trị
Trong khoảng Đặc trưng
Áp suất, KN/m2 170 475 270 340
Tỷ số khí : rắn 0.03 0.5 0.01 0.2
Chiều cao lớp nước, (m) 1 3 Tải trọng bề mặt, (m3/m2.h) 2 10
Thời gian lưu nước, (phút)
- Bể tuyển nổi 20 60
- Cột áp lực 0.5 3
Mức độ tuần hồn,(%) 5 120
Nguồn: xử lý nước thải đo thị và cơng nghiệp – Lâm Minh Triết Lượng nước tuần hồn:
Trong đĩ:
- là tỷ số khí:chất rắn (ml khí/ml chất rắn). Giá trị này nằm trong khoảng 0.03 0.05 ( xử lý nước thải đơ thị và cơng nghiệp – tính tốn thiết kế cơng trình –
Lâm Minh Triết). Chọn
- phần khí hịa tan ở áp suất P, chọn = 0.8. - độ hịa tan của khí,(ml/l). Lấy theo bảng:
T(0C) 0 10 20 30
Ck 29.2 22.8 18.7 15.7
=250C (ml/l).
- Cc: hàm lượng chất rắn lơ lửng, Cc = SS =276.6 (mg/l). - P: áp suất trong bình áp lực (atm). Được xác định bằng:
( hệ SI). Trong đĩ: - : áp suất (kPa), trong khoảng 270 340.
Lấy (kPa).
Suy ra, (atm).
- Q: lưu lượng nước cần xử lý,(m3/ng).
Từ cơng thức trên suy ra: (m3/ng)
Phần trăm nước tái sử dụng là: Tổng lưu lượng nước vào bể:
(m3/ng) = 15.3(m3/h). Diện tích bề mặt bể tuyển nổi:
(m2).
Với a: tải trọng bề mặt bể tuyển nổi, a = 2 10(m3/m2.h). (xử lý nước thải đơ thị và cơng nghiệp – tính tốn thiết kế cơng trình – Lâm Minh Triết). chọn a = 3(m3/m2.h)
Chọn bể tuyển nổi hình trịn: - Chiều cao phần tuyển nổi: 1.8m - Chiều cao phần lắng bùn: 1.2m - Chiều cao chân: 0.3m
- Chiều cao phần đưa nước vào: 1.2m Đường kính buồng tuyển nổi:
(m)
Với là vận tốc nước trong buồng tuyển nổi. Chọn bằng 10.8 (m/h) Đường kính vùng tuyển nổi kết hợp vùng lắng:
Cơng nghệ xử lý nước thải – Trần Văn Nhân. Với Uo là vận tốc nước trong vùng lắng Uo = 4.7 m/h.
Đường kính máng thu nước: (m).
Chiều dài máng thu nước: (m).
Tải trọng thu nước trên 1m chiều dài của máng:
(m3/m.ng) Chọn máng cĩ: - chiều cao: 0.25m
- chiều rộng:0.15m
Thể tích vùng tuyển nổi: (m3)
Thời gian lưu nước trong vùng tuyển nổi: h = 35 phút. Thời gian lưu nước theo quy phạm từ 20 60 phút. Như vậy thời gian lưu như trên là hợp lý. Lượng chất lơ lửng thu được mỗi ngày: (kg/h) = 77 (kg/ng) Giả sử bùn tươi cĩ hàm lượng chất rắn là Ts=3.4% , Vs=65% và khối lượng riêng của S là 1.0072kg/l.
Dung tích bùn tươi cần xử lý mỗi ngày:
(m3/ng) b) Tính tốn bình áp lực:
Thời gian lưu nước trong bình áp lực từ 0.5 3 phút (xử lý nước thải đơ thị và cơng nghiệp – Lâm Minh Triết).
Chọn thời gian lưu tp= 2 phút.
Thể tích bình áp lực: (m3).
- Chọn chiều cao bình áp lực Hlv= 1m - Chiều cao bảo vệ hbv= 0.3m
Đường kính bình áp lực: (m). Lấy bằng 0.4 m
Lưu lượng khí cần cung cấp:
Trong đĩ: S là lượng cặn tách ra trong 1 phút(g). (g/ phút)
lưu lượng khí cần cung cấp là: A = 0.04 x 70.5 = 2.82 (l/phut). Chọn bình khí nén cĩ Qk = 3l/phut, P = 4atm = 5bar.
c) Tính bơm nước tuần hồn vào bể tuyển nổi: Lưu lượng tuần hồn: R = 67.5 m3/ngd = 2.8 m3/h Chọn vận tốc trong ống là 1.5 m/s
Đường kính ống là: (mm). Chọn ống thép
Áp dụng Phuong trình Bernuli cho mặt cắt ướt đầu ra bể tuyển nổi (1) và mặt cắt ướt tuần hồn vào bể tuyển nổi (2). Ta được:
Trong đĩ:
- lần lượt là cao độ của điểm lấy nước đầu ra bể tuyển nổi và điểm lấy nước tuần hồn, (m),
- áp suất thủy động, ; atm = 304.5 kPa - vận tốc nước trong ống,
- : tổn thất áp lực
. Ta cĩ:
> 104. Nên dịng chảy trong ống là dịng chảy rối.
Trong đĩ: - v : vận tốc nước chảy trong ống, m/s - Dong: đường kính ống, m
Hệ số ma sát:
Trong đĩ: e là độ nhám tuyệt đối, e = 0.2 (mm). Tra bảng phụ lục 12 – quá trình và thiết bị cơng nghệ hĩa – tập 10).
Tổng hệ số ma sát cục bộ: Trong đĩ: - hệ số trở lực khi vào ống hút. - hệ số trở lực khi ra ống hút. - hệ số trở lực van một chiều. - hệ số trở lực khuyển cong 900 - hệ số đột mở ở bồn áp lực. - hệ số đột thu ở bình áp lực
(Bảng phụ lục 13 – quá trình và thiết bị cơng nghệ hĩa – tập 10) Chọn chiều dài tổng đường ống là 20m