Lưu lượng trung bình ngày đêm: QTB = 1200 m3/ngđ Lưu lượng trung bình giờ: 𝑄𝑇𝐵ℎ =𝑄𝑇𝐵
24 = 1200
24 = 50 m3/h Lưu lượng trung bình giây: 𝑄𝑇𝐵𝑠 = 𝑄𝑇𝐵
24×3600 = 1200
24×3600 = 0.014 m3/s = 14 l/s Bảng 4-1: Hệ số khơng điều hịa chung (Nguồn: Điều 3.2, [1])
Hệ số khơng điều hịa chung K0
Lưu lượng nước thải trung bình (l/s)
5 10 20 50 100 300 500 1000 5000
K0max 2,5 2,1 1,9 1,7 1,6 1,55 1,5 1,47 1,44 K0min 0,38 0,45 0,5 0,55 0,59 0,62 0,66 0,69 0,71
Dựa vào bảng 4-1 và lưu lượng trung bình, áp dụng phương pháp nội suy:
10 − 14 14 − 20 = 2.1 − 𝐾0, 𝑚𝑎𝑥 𝐾0, 𝑚𝑎𝑥− 1.9 10 − 14 14 − 20 = 0.45 − 𝐾0, 𝑚𝑖𝑛 𝐾0, 𝑚𝑖𝑛 − 0.5 𝐾0, 𝑚𝑎𝑥 = 2.02 𝐾0, 𝑚𝑖𝑛 = 2.47
Lưu lượng nước thải theo giờ lớn nhất: 𝑄𝑚𝑎𝑥ℎ = 𝑄𝑇𝐵ℎ × 𝐾0, 𝑚𝑎𝑥 = 50 × 2.02 = 101 m3/h
Lưu lượng nước thải theo giờ nhỏ nhất: 𝑄𝑚𝑖𝑛ℎ = 𝑄𝑇𝐵ℎ × 𝐾0, 𝑚𝑖𝑛
Lưu lượng nước thải theo giây lớn nhất: 𝑄𝑚𝑎𝑥𝑠 = 𝑄𝑇𝐵𝑠 × 𝐾0, 𝑚𝑎𝑥
= 0.014 × 2.02 = 0.028 m3/s Lưu lượng nước thải theo giây nhỏ nhất: 𝑄𝑚𝑖𝑛𝑠 = 𝑄𝑇𝐵𝑠 × 𝐾0, 𝑚𝑖𝑛
= 0.014 × 0.47 = 0.007 m3/s
4.2. Song chắn rác 4.2.1. Nhiệm vụ
Song chắn rác giữ lại các tạp chất cĩ kích thước lớn như: xương cá, các loại vỏ... Lượng rác thải được tách ra ở song chắn rác sẽ được đưa đi thải bỏ. Đây là cơng trình đầu tiên trong thành phần của trạm xử lý nươc thải.
4.2.2. Tính tốn
❖ Mương dẫn nước thải đến song chắn rác
Chiều cao lớp nước trong mương trước song chắn rác:
ℎ1 = 𝑄𝑚𝑎𝑥
ℎ
𝑉𝑚× 𝐵 × 3600
Trong đĩ
𝑄𝑚𝑎𝑥ℎ : lưu lượng giờ lớn nhất (m3/h)
𝑉𝑚: vận tốc nước chảy trong máng, chọn 𝑉𝑚 = 0.6m/s
Mương dẫn nước thải cĩ tiết diện vuơng mỗi cạnh B = 0.5 m
ℎ1 = 101
0.6 × 0.5 × 3600= 0.094m
Tiết diện ướt của ngăn tiếp nhận:
𝑤 =𝑄𝑚𝑎𝑥 ℎ 𝑉𝑚 Trong đĩ 𝑄𝑚𝑎𝑥ℎ : lưu lượng giờ lớn nhất (m3/h) 𝑉𝑚: vận tốc nước chảy trong máng, chọn 𝑉𝑚 = 0.6m/s
𝑤 = 101 0.6 × 3600 = 0.047𝑚 2 Chu vi ướt: 𝑃 = (𝐵 + ℎ) × 2 = (0.5 + 0.094) × 2 = 1.188𝑚 Bán kính thủy lực: 𝑅 = 𝑤 𝑃 = 0.047 1.188 = 0.04m Hệ số Sezi: 𝐶 = 1 𝑛𝑅𝑦 Trong đĩ
n: hệ số nhám = 0.012 - 0.015 phụ thuộc vào vật liệu làm mương, chọn n = 0.0138 (bê tơng)
y: chỉ số mũ, phụ thuộc vào độ nhám, hình dáng vào kích thướn của mương
𝑦 = 2.5√𝑛 − 0.13 − 0.75√𝑅(√𝑛 − 0.1) 𝑦 = 2.5√0.0138 − 0.13 − 0.75√0.04(√0.0138 − 0.1) = 0.161 𝐶 = 1 0.0138 0.040.161 = 43.157 Độ dốc thủy lực: 𝑖 = 𝑣 2 𝐶2× 𝑅 = 0.62 43.1572× 0.040.005 ❖ Tính tốn song chắn rác Số khe hở song chắn rác: 𝑛 = 𝑄𝑚𝑎𝑥 𝑠 𝑣 × 𝑙 × ℎ1× k Trong đĩ
v: vận tốc nước chảy qua song chắn rác, chọn v= 0,6 m/s
l: khoảng cách giữa các khe hở của song chắn rác, l = 16 mm = 0.016 m [2]
h1: chiều sâu mực nước qua song chắn, thường lấy bằng chiều sâu mực nước trong mương dẫn
k: hệ số tính đến mức độ cản trở của dịng chảy do hệ thống cào rác, K=1.05
𝑛 = 0.028
0.6 × 0.016 × 0.094× 1.05 = 33khe
Chiều rộng của song chắn rác:
𝐵𝑠 = s(n − 1) + (𝑙 × 𝑛)
Trong đĩ
s: bề dầy của thanh chắn rác, lấy s = 0.008 m
𝐵𝑠 = 0.008(33 − 1) + (0.016 × 33) = 0.8m
Kiểm tra vận tốc dịng chảy ở phần mở rộng của mương trước song chắn ứng với Qmin để khắc phục khả năng lắng đọng cặn khi vận tốc nhỏ hơn 0,4 m/s
Chiều cao lớp nước trong mương trước song chắn rác ứng với Qmin:
ℎ𝑚𝑖𝑛 = 𝑄𝑚𝑖𝑛 ℎ 𝑉𝑚× 𝐵 × 3600 Trong đĩ 𝑄𝑚𝑖𝑛ℎ : lưu lượng giờ nhỏ nhất (m3/h) 𝑉𝑚: vận tốc nước chảy trong máng, chọn 𝑉𝑚 = 0.6m/s
B: chiều rộng của mương, chọn B = 0.5 m
ℎ𝑚𝑖𝑛 = 23.5 0.6 × 0.5 × 3600= 0.0218m Vận tốc dịng chảy: 𝑣𝑚𝑖𝑛 = 𝑄𝑚𝑖𝑛 𝑠 𝐵𝑠× ℎ𝑚𝑖𝑛 Trong đĩ
𝑄𝑚𝑖𝑛𝑠 : lưu lượng giây nhỏ nhất (m3/h) Bs: Chiều rộng của song chắn rác, m 𝑣𝑚𝑖𝑛 = 0.007 0.8 × 0.0218 = 0.4021m/s Tổn thất áp lực ở song chắn rác: ℎ𝑠 = 𝜉 ×𝑉 2 2𝑔× 𝐾1 Trong đĩ
𝐾1: Hệsốtínhđếnsựtăngtổnthấtdovướngmắcrácởsongchắn, 𝐾1 = 2 − 3, chọn 𝐾1= 3
ξ: Hệ số sức cản cực bộ của song chắn được xác định bởi cơng thức
𝜉 = 𝛽 × (𝑠 𝑙)
4/3
sin 𝛼
Trong đĩ
α: gĩc nghiêng của song chắn so với hướng dịng chảy, α = 600
β: Hệ số phụ thuộc vào tiết diện ngang của thanh song chắn, dựa vào hình 4- 1 chọn β = 1.83
Hình 4-1: Hình dáng thanh chắn rác
𝜉 = 1.83 × (0.008
0.016)4/3sin 60 = 0.629
Chiều dài phần mở rộng trước thanh chắn rác L1:
𝐿1 = 𝐵𝑠−𝐵𝑚 2𝑡𝑎𝑛𝜑
Trong đĩ
𝐵𝑆: Chiều rộng của song chắn rác
𝐵𝑚: Chiều rộng của mương dẫn
ϕ: gĩc nghiên chỗ mở rộng, ϕ = 200 (Nguồn: Trang 114 [2])
𝐿1 =0.8 − 0.5
2𝑡𝑎𝑛20 = 0.412m
Chiều dài phần mở rộng sau song chắn rác L2:
𝐿2 =𝐿1
2 =
0.412
2 = 0.206m
Chiều dài phần mương đặt song chắn rác Ls = 1.5 m (Nguồn: Trang 115 [2])
Chiều dài xây dựng của phần mương lắp đặt song chắn rác:
𝐿 = 𝐿1+ 𝐿2 + 𝐿𝑠 = 0.412 + 0.206 + 1.5 = 2.12m
Chiều sâu xây dựng của phần đặt song chắn:
𝐻 = ℎ1+ ℎ𝑠+ 0.5 = 0.094 + 0.035 + 0.5 = 0.63m
Chiều dài thanh chắn rác:
𝐿𝑡ℎ =ℎ1+ ℎ𝑠
sin 𝛼 =
0.094 + 0.035
sin 60 = 0.15𝑚
Khối lượng rác lấy ra ngày đêm từ song chắn rác:
𝑊1 = 𝑎 × 𝑁
365 × 1000
Trong đĩ
a: Lượng rác tính cho đầu người trong năm, lấy a = 8 L/ng.năm (Nguồn: Điều 4.1.11 [3])
N: dân số tính tốn theo chất lơ lửng, N = 2713 người
𝑊1 = 8 × 2713
365 × 1000= 0.059𝑚
Hiệu quả xử lý qua sơng chắn rác: Hàm lượng chất lơ lửng (TSS) và BOD5 của nước sau khi qua song chắn rác đều giảm 4% (Nguồn: Trang 118 [2]), cịn lại:
TSS = 200×(100-4)% = 192 mg/l BOD5 = 350×(100-4)% = 336 mg/l
Bảng 4-2: Bảng tĩm tắt các thơng số song chắn rác
STT Thơng số Đơn vị Giá trị
1 Chiều dài mương (L) m 2.12 2 Chiều rộng mương (B) m 0.5 3 Chiều sâu mương (H) m 0.094 4 Số thanh song chắn Thanh 32
5 Số khe (n) Khe 33
6 Kích thước khe mm 16 7 Chiều dài thanh (l) m 0.15
4.3. Bể tách dầu, mỡ 4.3.1. Nhiệm vụ
Do nước thải từ khu chung cư cĩ một lượng dầu mỡ, nếu khơng cĩ biện pháp xử lý thích hợp nĩ sẽ ức chế hoạt động của các VSV trong nước. Do đĩ, nhiệm vụ của bể tách dầu, mỡ là tách và giữ dầu mỡ lại trong bể trước khi dẫn vào hệ thống xử lý, tránh nghẹt bơm, đường ống và làm giảm quá trình xử lý sinh học phía sau. Dầu mỡ được giữ lại trên bề mặt của bể và định kỳ được dẫn về bể chứa bùn để xử lý, Nước thải sau khi tách dầu mỡ được tiếp tụcđưa về bể điều hịa để tiếp tục xử lý.
Thể tích bể:
𝑉 = 𝑄𝑚𝑎𝑥ℎ × t
Trong đĩ
𝑄𝑚𝑎𝑥ℎ : lưu lượng giờ lớn nhất (m3/h)
t: thời gian lưu nước trong bể, chọn t = 2 giờ
𝑉 = 101 × 2 = 202𝑚3
Chiều cao bể:
Chọn chiều cao hữu ích của bể là H= 5.5 m Chiều cao bảo về của bể Hbv = 0.5 m
Chiều cao xây dựng của bể Hxd = 6 m Diện tích bể: 𝐹 = 𝐵 × 𝐿 = 𝑉 𝐻 = 202 6 = 36.73𝑚 2 Làm trịn F = 38 m2 Kích thước bể L×B×H = 7.6×5×6 m Thể tích xây dựng của bể: 𝑉𝑥𝑑 = F × 𝐻𝑥𝑑 = 38 × 6 = 228 𝑚3
Cứ 1 m3 nước thải cĩ 0.2% lượng dầu cần phải vớt
Vậy lượng dầu trung bình cần phải vớt 1200×0.2% = 2.4 m3/ngày Khoảng cách giữa tấm chắn dịng đến tường: h = 1 m
Tấm chắn cách đáy bể 1 m
Đường kính ống dẫn nước vào bể điều hịa:
𝐷 = √ 4 × 𝑄𝑚𝑎𝑥
𝜋 × 𝑣 × 3600
Qmax: Lưu lượng trung bình cực đại, m3/h
𝑉𝑚: vận tốc nước chảy trong bể, chọn 𝑉𝑚 = 0.6m/s
𝐷 = √ 4 × 101
𝜋 × 0.6 × 3600 = 0.2441 𝑚
Chọn ống PVC cĩ đường kính D = 250 mm Kiểm tra lại vận tốc:
𝑣 = 4 × 𝑄𝑇𝐵
𝜋 × 𝐷2× 3600 =
4 × 101
𝜋 × 0.252× 3600= 0.57m/s
Bảng 4-3: Bảng tĩm tắt các thơng số bể tách dầu
STT Thơng số Đơn vị Giá trị
1 Thể tích bể (V) m3 202 2 Chiều cao bể (H) m 6 3 Diện tích bể (F) m2 38 4 Đường kính ống ra mm 250 5 Kích thước (L×B×H) m 7.6×5×6 4.4. Hố thu gom 4.4.1. Nhiệm vụ
Thu gom nước thải từ trong khu chung cư bao gồm nước thải sinh hoạt và nước thai từ nhà vệ sinh vào chung một bể. Nhiệm vụ chính của bể thug gom là tiếp nhận và trung chuyển nước từ khu chung cư vào bể điều hịa.
4.4.2. Tính tốn
Thể tích bể
Trong đĩ
t: thời gian lưu nước trong bể, chọn t = 0.5 h
𝑉 = 101 × 0.5 = 50.5 𝑚3 Chiều cao bể
Chọn chiều cao hữu ích của bể là H= 3.5 m Chiều cao bảo về của bể Hbv = 0.5 m
Chiều cao xây dựng của bể Hxd = 4 m Diện tích bể: 𝐹 = 𝐵 × 𝐿 = 𝑉 𝐻 = 50.5 3.5 = 14.43𝑚 2 Làm trịn F = 15 m2 Kích thước bể L×B×H = 5×3×4 m Thể tích xây dựng của bể 𝑊𝑥𝑑 = F × 𝐻𝑥𝑑 = 15 × 4 = 60𝑚3
Bơm nước thải vào bể điều hào
Lưu lượng nước cần bơm: QTB = 101 m3/h
Cột áp của bơm từ 8 - 10 mH2O, chọn H= 9 mH2O Cơng suất của bơm:
𝑁𝑏 =𝑄𝑇𝐵
ℎ × 𝜌 × 𝑔 × 𝐻 1000 × 𝜂
Trong đĩ
η: Hiệu suất máy thổi khí, η = 0.7 - 0.9, chọn η = 0.8 H: cột áp của bơm từ 8 - 10 mH2O, chọn H = 10 mH2O
𝑁𝑏 =101 × 1000 × 9.81 × 9
Chọn 2 bơm chìm SL1.80.100.40.4.50B.C cĩ lưu lượng 101 m3/h, cột áp 10 mH2O, cơng suất 5,5 Kw, đường kính ống ra DN100, hai bơm hoạt động luân phiên nhau (Tham khảo catologue của cơng ty GRUNDFOS).
Bảng 4-4: Bảng tĩm tắt các thơng số hố thu gom
STT Thơng số Đơn vị Giá trị
1 Thể tích bể (V) m3 50.5 2 Thể tích xây dựng (Vxd) m3 60 3 Chiều cao bể (H) m 4 4 Diện tích bể (F) m2 15 5 Kích thước (L×B×H) m 5×3×4 6 Đường kính ống bơm ra mm 114 4.5. Bể điều hịa 4.5.1. Nhiệm vụ
Điều hịa lưu lượng và nồng độ nước thải, tránh cặn lắng và làm thống sơ bộ, qua đĩ oxi hĩa một phần chất hữu cơ, giảm kích thước các cơng trình đơn vị phía sau và tăng hiệu quả xử lý nước thải của trạm, tạo chế độ làm việc ổn định và liên tục cho các cơng trình xử lý, tránh hiện tượng hệ thống xử lý bị quá tải.
4.5.2. Tính tốn
Thể tích bể
𝑉 = 𝑄𝑚𝑎𝑥ℎ × t
Trong đĩ
t: thời gian lưu nước trong bể, t phạm vi từ 4h - 12h, chọn t = 8h
𝑉 = 101 × 8 = 808𝑚3
Chiều cao bể:
Chọn chiều cao hữu ích của bể là H= 5.5 m Chiều cao bảo về của bể Hbv = 0.5 m
Chiều cao xây dựng của bể Hxd = 6 m Diện tích bể: 𝐹 = 𝐵 × 𝐿 = 𝑉 𝐻 = 808 5.5 = 146.91𝑚 2 Làm trịn F = 150 m2 Kích thước bể L×B×H = 15×10×6 m Thể tích xây dựng của bể: 𝑉𝑥𝑑 = F × 𝐻𝑥𝑑 = 150 × 6 = 900𝑚3
Hệ thống cấp khí cho bể điều hịa: Lượng khơng khí cần thiết:
𝑄𝑘ℎí = 𝑉 × 𝑞𝑘𝑘
Trong đĩ
qkk: Lượng khơng khí cần thiết để xáo trộn, qkk = 0.01 - 0.015 m3/m3.phút (Nguồn: Trang 418 [2]), chọn qkk = 0.012 m3/m3.phút
V: Thể tích hữu dụng của bể điều hịa
𝑄𝑘ℎí = 808 × 0.012 = 9.696 𝑚3/𝑝ℎú𝑡 = 581.76 𝑚3/ℎ
Bảng 4-5: Thơng số đĩa phân phối khí thơ EDI
STT Thơng số Giá trị
1 Loại đĩa Đĩa thổi khí thơ EDI 2 Lưu lượng thiết kế 0 – 13 m3/h 3 Đường kính 9 inches
Số đĩa phân phối khí cần thiết cho khuấy trộn:
𝑛 = 𝑄𝑘ℎí 𝑟
Trong đĩ
𝑄𝑘ℎí : Lưu lượng khơng khí cần thiết cho xáo trộn, m3/h r: Lưu lượng khí qua đĩa thổi khí, m3/h
𝑛 = 581.76
7 = 83 𝑡ℎ𝑖ế𝑡 𝑏ị
Chọn n = 84 thiết bị
Với diện tích 15m x 10m, ống phân phối chính từ máy thổi khí đặt dọc theo chiều dài bể, các ống đặt trên giá đỡ cách đáy 10 cm.
Số ống nhánh là 12 ống. Dọc theo chiều dài của mỗi ống nhánh bố trí 7 đĩa, mỗi đĩa cách nhau 1.4m và cách tường 0.8m.
Lưu lượng khí trong ống phân phối chính:
Qkhí = 9.696 m3/phút = 0.162 m3/s Đường kính ống dẫn khí chính:
𝐷𝑐 = √4 × 𝑄𝑘ℎí 𝜋 × 𝑣𝑘ℎí
𝑄𝑘ℎí : Lưu lượng khơng khí cần thiết cho xáo trộn, m3/s
v: Vận tốc khí đi trong ống khí được duy trì khoảng (10 - 15 ) m/s (Nguồn: TCXDVN 51-2008). Chọn v = 12 m/s
𝐷𝑐 = √4 × 0.162
𝜋 × 12 = 0.13 𝑚
Chọn đường kính ống dẫn khí chính là ống INOX SUS304 cĩ D = 140 mm. Kiểm tra lại vận tốc:
𝑣 =4 × 𝑄𝑘ℎí
𝜋 × 𝐷2 =4 × 0.162
𝜋 × 0.142 = 10.5 𝑚/𝑠
Thảo mãn v = 10-15 m/s.
Lưu lượng khí trong ống khí nhánh:
𝑞𝑘ℎí𝑛 =𝑄𝑘ℎí 𝑛
Trong đĩ
𝑄𝑘ℎí : Lưu lượng khơng khí cần thiết cho xáo trộn, m3/s n: số ống nhánh 𝑞𝑘ℎí𝑛 =0.162 12 = 0.014 𝑚 3/𝑠 Đường kính ống dẫn khí nhánh: 𝐷𝑛 = √4 × 𝑞𝑘ℎí 𝑛 𝜋 × 𝑣𝑘ℎí Trong đĩ
𝑞𝑘ℎí𝑛 : Lưu lượng khơng khí trong ống nhánh, m3/s
v: Vận tốc khí đi trong ống khí nhánh được duy trì khoảng (10 - 15) m/s (Nguồn: TCXDVN 51-2008). Chọn v = 15 m/s
𝐷𝑐 = √4 × 0.014
𝜋 × 15 = 0.34 𝑚
Chọn đường kính ống dẫn khí chính là ống PVC cĩ D = 34 mm. Tính tốn áp lực và cơng suất của hệ thống phân phối khí
Áp lực cần thiết cho hệ thống phân phối khí được xác định theo cơng thức (Nguồn: Trang 147 [2])
𝐻𝑐𝑡 = ℎ𝑑+ ℎ𝑐+ ℎ𝑓+ 𝐻 = 0.4 + 0.5 + 5.5 = 4.9m
Trong đĩ
hd: Tổn thất áp lực do ma sát dọc theo chiều dài trên đường ống dẫn (m) hc: Tổn thất cục bộ, hd + hc ≤ 0.4, chọn hd + hc = 0.4 m
hf: Tổn thất qua thiết bị phân phối, hf ≤ 0.5, chọn hf = 0.5 m Áp lực khơng khí:
P = 10.33 + Htt
10.33 =
10.33 + 4.9
10.33 = 1.62 𝑚
Cơng suất máy thổi khí tính theo cơng thức (Nguồn: Trang 108, [4])
𝑃𝑘 = 𝐺 × 𝑅 × 𝑇1 29.7 × 𝑛 × 𝑒× [( 𝑃1 𝑃2) 0.283 − 1] Trong đĩ G: Trọng lượng dịng khí, G = Qk x Pk = 0.162 x 1.3 = 0.21 kg/s e: Hiệu suất máy thổi khí, e = 0.7 - 0.8, chọn e = 0.8
R: Hằng số khí, R = 8.314 KJ/Kmol.k T1: Nhiệt độ khơng khí đầu vào T1 = 298 0K
P1: Áp suất tuyệt đối của khơng khí đầu vào, P1 =1 atm P2: Áp suất tuyệt đối của khơng khí đầu ra
𝑃2 = 1 + 𝐻𝐶𝑇
10.12 = 𝑃2 = 1 + 4.9
n: Hệ số
𝑛 = 𝐾 − 1
𝐾 =
1.395 − 1
1.395 = 0.283
Cơng suất máy thổi khí:
𝑃𝑘 =0.21 × 8.314 × 298 29.7 × 0.283 × 0.8 × [( 1 1.632) 0.283 − 1] = 11.505 𝐾𝑤
Chọn 2 máy thổi khí Model BK-100 cĩ Q = 9.93 m3/min, cơng suất = 16.03 Kw, đường kính ống DN 100 của hãng Tohin, 2 máy hoạt động luân phiên nhau (Tham khảo catologe cơng ty Tohin).
Tính tốn đường bơm nước vào bể SBR: Lưu lượng nước cần bơm: QTB = 100 m3/h
Cột áp của bơm từ 8 - 10 mH2O, chọn H= 9 mH2O Cơng suất của bơm:
𝑁𝑏 =𝑄𝑇𝐵
ℎ × 𝜌 × 𝑔 × 𝐻 1000 × 𝜂
Trong đĩ
η: Hiệu suất máy thổi khí, η = 0.7 - 0.9, chọn η = 0.8 H: cột áp của bơm từ 8 - 10 mH2O, chọn H= 9 mH2O
𝑁𝑏 =100 × 1000 × 9.81 × 9