CHƯƠNG 4: NỘI DUNG THIẾT KẾ CƠNG NGHỆ – THIẾT BỊ TRẠM XỬ LÝ NƯỚC THẢ
5.1.1 Song chắn rác
Chức năng
Loại bỏ các rác, cặn cĩ kích thước lớn (giấy, rau, cỏ, rác,…) nhằm đảm bảo an tồn cho máy bơm, các cơng trình và các thiết bị xử lý nước thải hoạt động ổn định.
Vật liệu
_ Mương dẫn được xây dựng bằng bê tơng cốt thép
_ Thanh chắn bằng Inox khơng gỉ
Tính tốn
A - A
Hình 5.1: Mương đặt song chắn rác
Lưu lượng nước thải theo giờ lớn nhất:
Qmaxh = Qtbh * kh = * 2.5 = 52 (m3/h) = 0.01 (m3/s) Trong đĩ:
kh : hệ số vượt tải theo thời gian lớn nhất ( k = 1.5 3.5) Chọn kh = 2.5 ( Lâm Vĩnh Sơn - 2008)
Số lượng khe hở:
n = x kz Trong đĩ:
Qmax: lưu lượng lớn nhất của dịng thải, Qmax = 0.01 m3/s
kz: hệ số tính đến sự thu hẹp của dịng chảy, kz = 1.05 (Hoàng Huệ - 1996) h1: chiều sâu mực nước qua song chắn
h1 = = = 0.06 (m) Trong đĩ:
Bk: bề rộng mương dẫn, chọn Bk = 0.2 m (Lâm Vĩnh Sơn - 2008 ) vs: vận tốc nước thải qua song chắn rác, vs = 0.6 1. Chọn vs = 0.8 m/s. Vậy: n = x kz = = 13.2 Chọn 14 khe hở Chiều rộng song chắn rác: bs = s * ( n -1 ) + b * n Trong đĩ:
s: bề dày của thanh chắn rác, s = 8 10 mm. Chọn s = 10 mm = 0.01 m (Lâm Vĩnh Sơn - 2008)
n -1 : số thanh của song chắn rác Vậy:
Bs = 0.01 x (14 - 1) + 0.016 x 14 = 0.354 (m) Chọn Bs = 0.4 (m)
Kiểm tra lại tốc độ dịng chảy ở phần mở rộng trước song chắn. Vận tốc này khơng đượng nhỏ hơn 0.4 (m/s). (Hoàng Huệ - 1996)
vs = = = 0.41 (m/s) → đạt yêu cầu Tổn thất áp lực qua song chắn rác
hs = E * ( v2
max * k/2g ) Trong đĩ:
vmax: vận tốc nước thải trước song chắn ứng với Qmax, vmax = 0.6 m/s g: gia tốc trọng trường (m/g2)
ξ = β Suy ra:
ξ = 2.42 x 4/3 x sin 60o = 1.11 sin � = sin 60o (gĩc nghiêng 60 90o)
β = 2.42 β = 1.83 β = 1.67 β = 1.97 β = 0.62
Hình 5.2: Các tiết diện của thanh đan
β: hệ số phụ thuộc vào tiết diện ngang của song chắn rác Chọn β = 2.42 Vậy:
hs = E * (v2
max * k/2g) = 1.11 x (0.62 x 2/2 x 9.81) = 0.04 (m) = 4 (cm) Chiều sâu xây dựng mương đặt song chắn rác
H = h1 + hs + hbv Trong đĩ:
h1: chiều sâu lớp nước qua song chắn, h1 = 0.06 m hs: tổn thất áp lực của song chắn, hs = 0.04 m hbv: chiều sâu bảo vệ, hbv = 0.5 m.
Vậy :
H = 0.06 + 0.04 + 0.5 = 0.6 (m) Chiều dài của ngăn mở rộng trước song chắn rác
L1= Trong đĩ :
Bk: chiều rộng của mương dẫn nước thải vào, Bk = 0.2 m ( Lâm Vĩnh Sơn – 2008)
Chọn gĩc mở rộng của buồng đặt song chắn rác là 200 Vậy:
L1 = = = 0.212 (m). Chọn L1 = 0.2 m
Chiều dài phần mở rộng sau song chắn rác:
L2 = 0.5 x L1 = 0.1 (m) Chiều dài xây dựng mương đặt song chắn rác:
L = L1 + L2 + Ls Trong đĩ :
Ls: chiều dài phần mương đặt song chắn rác Ls = La + 1 Với La = = = 0.35 (m) Ls = 0.35 + 1 = 1.35 (m) Vậy: L = 0.2 + 0.1+ 1.35 = 1.65 (m) ST
T Tên thơng số Kí hiệu Đơn vị Giá trị
1 Chiều dài mương L m 1.7
2 Chiều rộng mương Bs m 0.4
3 Chiều sâu mương H m 0.8
4 Số thanh song chắn rác n-1 thanh 13
5 Số khe n khe 14
6 Kích thước khe b mm 16
7 Bề rộng thanh S mm 10
8 Gĩc nghiêng độ 60
9 Gĩc mở rộng trước SCR � độ 20
10 Chiều dài mở rộng trước SCR L1 m 0.21
11 Chiều dài mở rộng sau SCR L2 m 0.1
Bảng 5.1: Các thơng số thiết kế song chắn rác 5.1.2 Hố thu gom
Đảm bảo cột nước tối thiểu cho bơm nước thải đầu vào, lắng cát, chất lơ lửng cĩ kích thước lớn, đảm bảo cao độ cho hệ thống thốt nước tự chảy.
Vật liệu
Bể được xây dựng bằng bê tơng cốt thép Tính tốn
t: thời gian lưu nước 10 60 phút, t = 15 phút ( Lâm Minh Triết, Nguyễn Thanh Hùng,
Nguyễn Phước Dân - 2002)
Qh
max: lưu lượng nước thải (m3/h) Thể tích bể tiếp nhận
Vb = Qh
max x t = 52 x = 13 (m3) Chọn chiều sâu hữu ích h = 1.5 m
Chiều cao an tồn hf = 0.5 m Chiều sâu tổng cộng
H = h + hf = 1.5 + 0.5 = 2 (m) Kích thước hầm bơm tiếp nhận:
B x L = = 6.5 (m2) Chọn L = 6.5 m, B = 2 m
Thơng số xây dựng bể:
B x L x H = 2m x 6.5m x 2m
Đường kính ống dẫn nước thải từ bể gom qua bể điều hịa, lấy bằng nhựa PVC đường kính ống dẫn đầu ra của bơm Ø 90.
Chiều cao mực nước cao nhất và thấp nhất để bơm hoạt động (Hoàng Huệ -1996)
Mực nước tối đa trong hầm bơm lấy bằng cốt đáy cống dẫn tới, chính là chiều sâu mương dẫn nước thải (so với mặt đất ) đặt song chắn rác chọn bằng 0.8 m
Mực nước tối thiểu trong hầm bơm được xác định như sau
Theo quy định, mực nước tối thiểu trong bể chứa cao hơn miệng ống hút 0.5m Tính bơm
Htp = Hh + Ht+ Hd Trong đĩ:
Htp: áp lực tồn phần
Hh : chiều cao hình học bơm nước lấy sơ bộ bằng 3.1 m Hh = Z2 – Z1
Z2: cốt cao nhất mà ống phải dẫn tới Z1: cốt mực nước thấp nhất ở bể chứa
Ht: tổn thất áp lực từ hầm bơm, lấy sơ bộ 1.5 m Hd: tổn thất p lực trong ống dẫn, lấy bằng 0.5 m Vậy :
H = 2.7 + 1.5 + 0.5 = 5 (m) Chọn H = 5 (m)
Cơng suất của máy bơm
N = Với :
Q: lưu lượng nước thải (m3/s)
: khối lượng riêng của chất lỏng ( nước = 1000 kg/m3) H: cột áp của bơm, mH2O
E: hiệu suất của bơm, E = 0.73 0.93 → chọn E = 0.85 Vậy: N = = 0.32 (kw) Lý thuyết Q = 52 (m3/h) H = 5 m N = 0.32 kw Thực tế Nhà sản xuất: EBARA
N = 5.5 kw H = 10.5m Q = 60 (m3/h)
STT Tên thơng số Kí hiệu Đơn vị Giá trị
1 Chiều rộng hố thu L m 2
2 Chiều dài hố thu B m 6.5
3 Chiều sâu hố thu H m 2
4 Đường kính ống dẫn nước vào D 90 mm
Bảng 5.2: Các thơng số thiết kế hố thu gom 5.1.3 Bể điều hoà
Chức năng
Nước thải từ bể thu gom được đưa về̀ bể điều hồ. Trong bể cĩ bố trí hệ thống sục khí liên tục nhằm mục đích điều hịa lưu lượng và hịa trộn đều nồng độ các chất ơ nhiễm trong nước thải.
Vật liệu
Bể điều hồ được xây dựng bằng vật liệu bê tơng cốt thép Tính tốn
Lưu lượng nước thải trung bình Q = 500 m3/ngày và trạm xử lý nước thải hoạt động liên tục 24/24 giờ.
Thể tích bể điều hồ:
V = Qhtb x t = 21 x 8 = 168 (m3) Trong đĩ:
Qh
tb: lưu lượng trung bình giờ, m3/h
t: thời gian lưu nước (t = 4 ÷ 12h). Chọn t = 8h (Lâm Minh Triết, Nguyễn Thanh Hùng, Nguyễn Phước Dân - 2002)
Diện tích bể điều hồ xác định:
F = = = 21 (m2) Ta chọn L x B = 7m x 3.8m
Chọn chiều cao bảo vệ là 0.5m Vậy chiều cao tổng cộng:
H = 4 + 0.5 = 4.5 (m) Thể tích thực bể điều hồ:
Vbể = L * B * H = 7m * 3.8m * 5m = 133 (m3)
Tính toán hệ thống cấp khí cho bể điều hoà
Để tránh hiện tượng lắng cặn và ngăn chặn mùi trong bể điều hịa cần cung cấp một lượng khí thường xuyên.
Lượng khí cấp cho bể:
Qk = qkk * V bể = 0.015 * 133 * 60 = 119.7 m3/h = 2 m3/phút = 0.03 m3/s qkk: tốc độ cấp khí trong bể điều hồ, qkk = 0.01 ÷ 0.015 m3/m3.phút
Chọn qkk =15 lít/m3.phút = 0.015 m3/m3.phút Vbể: thể tích bể điều hồ
Lưu lượng khí cấp cho bể
Chọn đĩa phân phối cĩ đường kính 170mm
Chọn vận tốc khí khi đi qua 1 đĩa phân phối v = 6 8 m/h
Chọn v = 7 m/h
= = 13.5 Chọn số đĩa: 15
Ống phân phối khí:
Vận tốc khí trong ống: v = 10 ÷ 15m/s. Chọn v = 10 m/s Đường kính ống phân phối khí chính:
= = = 0.06 (m) = 60 (mm)
Chọn ống PVC Ø 60
Chọn hệ thống cấp khí bằng nhựa PVC cĩ đục lỗ, hệ thống gồm 1 ống chính, 3 ống nhánh. Khoảng cách giữa các ống nhánh 1.75m. Ống được phân phối dọc theo chiều dài của bể, cách thành bể 1.75m, cách đáy bể 0.15m.
SVTH: Nguyễn Thị Thanh Trúc
3mm
14mm
45mm
Hình 5.3: Sơ đờ dàn ống phân phơi khí bể điều hoà
Tiết diện ống khí nhánh
Dnhánh = = = 0.01 (m) = 10 (mm) Chọn ống PVC Ø14
Qnhánh: lưu lượng khí trên ống nhánh, Qnhánh = = = 0.01 (m3/s) Đường kính các lỗ phân phối khí vào bể điều hịa: dlỗ = 2 5 mm Chọn dlỗ = 5mm
Vận tốc khí qua lỗ phân phối khí: Vlỗ: 15 20 (m/s) Chọn Vlỗ = 15 m/s
Lưu lượng khí qua 1 lỗ phân phối
qlỗ = = = 1.06 (m3/h) Số lỗ trên 1 ống
N = = = 85 (lỗ) Số lỗ trên 1m chiều dài ống: n = = 21.25 lỗ Chọn n = 22 lỗ.
Tính toán máy thổi khí
Áp lực cần thiết cho hệ thống thổi khí được xác định theo cơng thức Ho = hd + hc + hf + H = 0.4 + 0.5 + 4 = 4.9 (m) Trong đĩ:
hc: tổn thất p lực cục bộ của ống phân phối khí
hd: tổn thất p lực do ma sát dọc theo chiều dài ống dẫn, m Tổn thất hd + hc ≤ 0.4 m. Chọn hd + hc = 0.4 m
hf: tổn thất p lực qua thiết bị phân phối , hf ≤ 0.5 m. Chọn hf = 0.5 m H: chiều cao hữu ích, H = 4 m
Áp lực của máy thổi khí tính theo Atmotphe p2 = = = 1.47 (atm) Xác định cơng suất máy nén khí
Pmáy = ×η × − × 102 ) 1 ( 34400 0,29 k Q p Trong đó:
Pmáy: cơng suất yêu cầu của máy nén khí, kw Qk: lưu lượng khơng khí cần cung cấp (m3/s) η: hiệu suất máy bơm, chọn η = 75% = 0.75 p: áp lực của khí nén Pmáy = = 1.6 (kw) Lý thuyết Q = 1.6 (m3/phút) H = 4.9 m Thực tế (chọn theo catalog) Nhà sản xuất Model: BE50E 2B Q = 1.51 (m3/phút)
H = 5.1 m N = 2.5 (kw)
Hình 5.5: Sơ đờ hệ thống sục khí bể điều hoà
Đường kính dẫn nước ra khỏi bể
Chọn vận tốc nước thải trong ống: v =1 m/s Lưu lượng nước thải:
Q = 500 m3/ng.đ = 5.7 10-3 m3/s Chọn loại ống nước thải là ống PVC, đường kính của ống
Dvào = = = 0.08 (m) = 80 (mm) Chọn ống PVC cĩ Ø 90
Tính bơm bể điều hịa
Chiều cao mực nước cao nhất và thấp nhất để bơm hoạt động (Hoàng Huệ -1996)
Mực nước tối đa trong bể điều hịa lấy bằng cốt đáy bể dẫn tới, chính là chiều sâu bể
điều hịa.
Mực nước tối thiểu trong hầm bơm được xác định như sau
Theo quy định, mực nước tối thiểu trong bể chứa cao hơn miệng ống hút 0.5m Tính bơm
Áp lực tồn phần do bơm tạo ra được xác định Htp = Hh + Ht+ Hd Trong đĩ
Hh : chiều cao hình học bơm nước lấy sơ bộ bằng 4.2 m Hh = Z2 – Z1
Z2: cốt cao nhất mà ống phải dẫn tới Z1: cốt mực nước thấp nhất ở bể chứa
Ht: tổn thất áp lực từ hầm bơm, lấy sơ bộ 1.5 m Hd: tổn thất p lực trong ống dẫn, lấy bằng 0.5 m Vậy
H = 4.2 + 1.5 + 0.5 = 6.2 (m) Chọn H = 6.2 (m)
Cơng suất của máy bơm:
N = Với
Q: lưu lượng nước thải (m3/s)
: khối lượng riêng của chất lỏng ( nước = 1000 kg/m3) H: cột áp của bơm, mH2O
E: hiệu suất của bơm, E = 0.73 0.93 → chọn E = 0.85 Vậy: N = = 0.4 (kw) Lý thuyết Q = 21 m3/h H = 6.2 m N = 0.4 kw Thực tế Nhà sản xuất: ABARA Model: 80AFU21.5 N = 0.75 kw H = 8.5 m Q = 24 m3/h
