Lựa chọn lưới thu rỏc dạng phẳng với kớch thước mắt lưới 5ì5 mm.
4.1.2. Bể điều hũa
Thể tớch bể điều hũa:
Vđh = Q* tđ Trong đú:
Q* – Lưu lượng nước thải tớnh theo giờ, m3/h. Q* = Q/24 = 4500/24 h = 187,5 (m3/h);
tđ – Thời gian lưu nước trong bể điều hũa, h, (6 ữ 12 h) chọn tđ = 8 h. Vđh = 187,5 8 = 1500 (m3)
Chiều cao xõy dựng của bể:
Hđh = H + hbv Trong đú:
H – Chiều cao hữu ớch của bể điều hũa, m. Chọn H = 4 m; Hbv – Chiều cao bảo vệ là 0,5 m.
Hđh = 4 + 0,5 = 4,5 (m) Diện tớch bể F = F = = 333 (m2) Chọn : Bể là hỡnh chữ nhật Chiều dài là 18,5 m (Lđh); Chiều rộng là 18 m (Bđh).
Vậy kớch thước của bể điều hũa là: Lđh ì Bđh ì Hđh = 18,5 ì 18 ì 4,5. Chọn quỏ trỡnh khuấy trộn trong điều hũa bằng hệ thống thổi khớ. Lượng khớ nộn cần cho thiết bị khuấy trộn:
Qkk = R ì Vđh Trong đú: Vđh – Thể tớch bể điều hũa, m3 ; R – Tốc độ khớ nộn, m3.phỳt. (R = 10 ữ 12 l/m3.phỳt). Chọn R = 12 l/m3.phỳt = 0,012 m3/m3.phỳt. Qkk = 0,012 ì 1500 = 18 (m3/phỳt) = 18000 (lớt/phỳt) = 0,3 (m3/s) Chọn khuếch tỏn khớ bằng đĩa sứ bố trớ dạng lưới.
Số đĩa khuếch tỏn:
Trong đú:
Qkk – Lượng khớ nộn cần thiết cho thiết bị khuấy trộn, lớt/ phỳt; r – Lưu lượng khớ, (r = 11 ữ 96 ). Chọn r = 80 l/ m3.phỳt .
n = = 225 (đĩa)
Cỏc đĩa được bố trớ được bố trớ dạng lưới, đều khắp đỏy bể, phõn phối đĩa thành 15 hàng theo chiều rộng và mỗi hàng 15 đĩa.
Chọn vận tốc khớ trong ống vkk = 10 m/s, (vkk = 10 ữ 15 m/s). Đường kớnh ống dẫn khớ chớnh:
Dc = Trong đú:
Qkk – Lượng khớ nộn cần thiết cho thiết bị khuấy trộn, Qkk = 0,3 m3/s; vkk – Võn tốc khớ trong ống, m/s. Dc = = 0,2 (m) Vậy đường kớnh ống dẫn khớ chớnh là 200 mm. Đường kớnh ống nhỏnh: Dn = Trong đú:
qn – Lưu lượng khớ trong ống nhỏnh, m3/s.
Qkk – Lượng khớ nộn cần thiết cho thiết bị khuấy trộn, m3/s; m – Số hàng được phõn bố; vkk – Vận tốc khớ trong ống, m/s. Chọn vận tốc khớ trong ống vkk = 10 m/s, (vkk = 10 ữ 15 m/s). qn = = = 0,02 (m3/s) Dn = = 0,05 (m) Vậy đường kớnh ống dẫn khớ nhỏnh là 50 mm.
Chiều cao cột ỏp cần thiết cho hệ thống nộn khớ xỏc định theo cụng thức: Htc = hd + hc + hf + H
Trong đú:
hd – Tổn thất ỏp lực dọc đường dài trờn ống dẫn, m; hc – Tổn thất ỏp lực cục bộ, m. Trong đú: hd + hc ≤ 0,4 m;
hf – Tổn thất ỏp lực qua thiết bị phõn phối, m. Trong đú: hf + hc ≤ 0,5 m; H – Chiều cao hữu ớch của bể điều hũa, 4m.
Cụng suất mỏy thổi khớ là:
P= Trong đú:
n = = = 0,283. (k = 1,395 đối với khụng khớ); P – Cụng suất yờu cầu của mỏy, kW;
G – Trọng lượng dũng thải, kg/s;
G = Qkk ì fkk = 0,3 ì 1,29 = 0,387 (kg/s) R – Hằng số khớ, R = 8,314 (KJ/K.mol.oK);
T – Nhiệt độ tuyệt đối của khụng khớ đầu vào, oK; T = 273 + 25 = 298 (oK)
P1 – Áp lực tuyệt đối của khụng khớ đầu vào P1 = 1 atm;
P2 – Áp lực tuyệt đối của khụng khớ đầu ra P2 = Htc+ 1 atm = 1,49 atm; 29,7 – Hệ số chuyển đổi;
– Hiệu suất của mỏy nộn khớ, = 0,7 – 0,9, chọn = 0,8; P = = 14,2 (kW)
Cụng suất của mỏy thổi khớ là 14 (kW).
Tớnh toỏn cỏc ống dẫn nước vào – ra khỏi bể điều hũa Đường kớnh ống vào:
Dv= Trong đú:
Q* – Lưu lượng nước thải, 187,5 m3/h;
vv – Vận tốc nước đi vào bể, chọn vv = 0,7 m/s. Dv = = 0,31 (m)
Chọn ống vào bể là ống nhựa PVC cú đường kớnh 300 mm. Đường kớnh ống ra:
Dr = Trong đú:
Q* – Lưu lượng nước thải, 187,5 m3/h;
vr – Vận tốc nước đi ra khỏi bể, chọn vr = 1 m/s. Dr = = = 0,26 (m)
Chọn ống ra khỏi bể là ống nhựa PVC cú đường kớnh 260 mm. Tớnh bơm để bơm nước thải
Cụng suất lý thuyết của mỏy bơm:
N= Trong đú:
Q1 – Lưu lượng nước thải, Q1 = 0,052 m3/s; H – Chiều cao cột ỏp toàn phần, m. H = 6 m; F – Khối lượng riờng của nước, F = 1000 kg/m3; – Hiệu suất bơm. Chọn = 0,8;
g – Gia tốc trọng trường, g =10 m/s2. N= = 3,9 (kW)
Cụng suất thực tế của mỏy bơm:
Ntt = 1,2 ì N = 1,2 ì 3,9 = 4,68 (kW)
Chọn 2 mỏy bơm cụng suất 5 kW. 1 bơm hoạt động, 1 bơm dự phũng.
Bảng 4.1 – Bảng tổng hợp cỏc thụng số bể điều hũa
ST
T Thụng số Kớ hiệu Đơn vị Giỏ trị
1 Chiều dài Lđ m 18,5
2 Chiều rộng Bđ m 18
3 Chiều cao Hđ m 4,5
4 Số đĩa khuếch tỏn khớ n Đĩa 225
5 Đường kớnh ống dẫn khớ chớnh Dc m 0,2
6 Đường kớnh ống dẫn khớ nhỏnh Dn m 0,05
7 Đường kớnh ống dẫn nước vào bể Dv m 0,3
8 Đường kớnh ống dẫn nước ra bể Dr m 0,26
9 Cụng suất mỏy khớ nộn P kW 14
10 Số mỏy bơm Chiếc 2
11 Thể tớch bể Vđ m3 1500
12 Cụng suất của bơm N kW 5
4.1.3. Bể trung hũa
Sau khi ra khỏi bể điều hũa nước thải cú pH = 5,3 hay [ H+ ] = 10-5,3 (mol/l). Do [ H+ ] [OH- ] = 10-14 [OH- ] = 10-8,7.
Nồng độ ion [H+] trong nước thải sau khi trung hũa: pH = 7,5 [H+] =(mol/l) [OH- ] = 10-6,5.
Lượng [OH-] cho thờm vào để trung hũa nước là: [OH-] = - = (mol/l) = 2,9 ì 10-8 (mol/l).
Ta cú phương trỡnh:
NaOH Na+ + OH-
0,006 mol/l 0,006 mol/l Sử dụng NaOH 10% để trung hũa nước thải.
Lượng NaOH cần bổ sung vào nước thải được xỏc định: QNaOH =
Trong đú:
Qhtb – Lưu lượng trung bỡnh/giờ, Qhtb = 187,5 m3/h; MNaOH – Khối lượng phõn tử của NaOH = 40g/mol; C% – Nồng độ dung dịch NaOH; C% = 10%;
- là khối lượng riờng của NaOH 10%, = 1,53 g/ml = 1530 g/l; - Nồng độ mol, M.
QNaOH = = 294 (l/h)
Chọn thời gian lưu nước thải trong bể là 15 phỳt. Liều lượng NaOH lý thuyết chõm vào 1 ngày:
QNaOH lt = QNaOH ì t Trong đú:
QNaOH – Lượng NaOH cần bổ sung vào nước thải, l/h; t – Số giờ làm việc trong 1 ngày, h.
QNaOH lt = 294 ì 16 = 1176 (l/ngày)
(Một ngày mỏ than làm việc trong 16 giờ). Lượng NaOH thực tế:
QNaOHtt = QNaOH lt ì k Trong đú:
QNaOH lt – Liều lượng NaOH lý thuyết chõm vào 1 ngày, l/ngày; k – Lượng húa chất lấy dư, k = 1,2 ữ 1,5. Chọn k = 1,2.
QNaOHtt = 1176 ì 1,2 = 1411,2 (l/ngày)
Thể tớch bể trung hũa:
Vth= Qth ì t Trong đú :
Qth – Lưu lượng của bể trung hũa, m3/h. Qth = Qh
tb+ QNaOHtt; QNaOHtt – Lượng NaOH thực tế, l/ngày;
Qhtb – Lưu lượng trung bỡnh/giờ, Qhtb = 187,5 m3/h; t – Số giờ làm việc trong 1 ngày, h.
Vth = (187,5 +1,4112) ì = 47 (m3) Chọn: Kớch thước bể là 6 ì 5 ì 1,6
Chiều cao bảo vệ của bể: Hbv = 0,3 m
Kớch thước của bể : L ì B ì Hxd = 6 ì 5 ì 1,9
Bể được làm bằng bờ tụng thành dày 40 cm. Trong bể cú lắp hệ thống sục khớ để khuấy trộn đều húa chất.
Bảng 4.2 - Bảng tổng kết cỏc thụng số của bể trung hũa
ST T
Thụng số Kớ hiệu Đơn vị Giỏ trị
1 Chiều rộng bể B m 5
2 Chiều dài bể L m 6
3 Chiều cao xõy dựng bể Hxd m 1,9
4 Thể tớch thực của bể Vthtt m3 57
Lượng khớ nộn cần cho thiết bị khuấy trộn Qkk = R ì Vth Trong đú: Vđh – Thể tớch bể điều hũa, m3 ; R – Tốc độ khớ nộn, m3.phỳt. (R = 10 ữ 12 l/m3.phỳt). Chọn R = 12 l/m3.phỳt = 0,012 m3/m3.phỳt. Qkk = 0,012 ì 47 = 0,56 (m3/ phỳt) = 560 (lớt/ phỳt) = 0,01 (m3/s) Chọn khuếch tỏn khớ bằng đĩa sứ bố trớ dạng lưới.
Số đĩa khuếch tỏn:
n = Trong đú:
Qkk – Lượng khớ nộn cần thiết cho thiết bị khuấy trộn, lớt/ phỳt; r – Lưu lượng khớ, (r = 11 ữ 96 ). Chọn r = 20 l/ m3.phỳt .
n = = 28 (đĩa)
Cỏc đĩa được bố trớ được bố trớ dạng lưới, đều khắp đỏy bể, phõn phối đĩa thành 4 hàng theo chiều rộng và mỗi hàng 7 đĩa.
Chọn vận tốc khớ trong ống vkk = 10 m/s, (vkk = 10 ữ 15 m/s). Đường kớnh ống dẫn khớ chớnh:
Dc = Trong đú:
Qkk – Lượng khớ nộn cần thiết cho thiết bị khuấy trộn, m3/s; vkk – Võn tốc khớ trong ống, m/s.
Dc = = 0,04 (m)
Vậy đường kớnh ống dẫn khớ chớnh là 40 mm. Đường kớnh ống nhỏnh:
Trong đú:
qn – Lưu lượng khớ trong ống nhỏnh, m3/s.
Qkk – Lượng khớ nộn cần thiết cho thiết bị khuấy trộn, lớt/ phỳt; m – Số hàng được phõn bố; vkk – Vận tốc khớ trong ống, m/s. Chọn vận tốc khớ trong ống vkk = 10 m/s, (vkk = 10 ữ 15 m/s). qn = = = 0,003 (m3/s) Dn = = 0,02 (m) Vậy đường kớnh ống dẫn khớ nhỏnh là 20 mm.
Chiều cao cột ỏp cần thiết cho hệ thống nộn khớ xỏc định theo cụng thức: Htc = hd + hc + hf + H
Trong đú:
hd – Tổn thất ỏp lực dọc đường dài trờn ống dẫn, m; hc – Tổn thất ỏp lực cục bộ, m. Trong đú: hd + hc ≤ 0,4 m;
hf – Tổn thất ỏp lực qua thiết bị phõn phối, m. Trong đú: hf + hc ≤ 0,5 m; H – Chiều cao hữu ớch của bể điều hũa, 1,6 m.
Htc = 0,4 + 0,5 + 1,6 = 2,5 (m)
Cụng suất mỏy thổi khớ là:
P= Trong đú:
n = = = 0,283, k = 1,395 đối với khụng khớ; P – Cụng suất yờu cầu của mỏy, kW;
G – Trọng lượng dũng thải, kg/s;
G = Qkk ì fkk = 0,01 ì 1,29 = 0,013 (kg/s) R – Hằng số khớ, R = 8,314 (KJ/K.mol.oK);
T – Nhiệt độ tuyệt đối của khụng khớ đầu vào, oK; T = 273 + 25 = 298 (oK)
P1 – Áp lực tuyệt đối của khụng khớ đầu vào P1 = 1 atm;
P2 – Áp lực tuyệt đối của khụng khớ đầu ra P2 = Htc+ 1 atm = 1,49 atm; 29,7 – Hệ số chuyển đổi;
– Hiệu suất của mỏy nộn khớ, = 0,7 – 0,9, chọn = 0,8; P = = 0,57 (kW)
sữa vôi đặcNaOH n ớ c
Cụng suất của mỏy thổi khớ là 0,6 (kW). Bể chứa NaOH:
Chọn bể chứa húa chất NaOH bằng nhựa composite cú thể tớch là 2 m3; Chọn 2 bồn bằng nhựa cú V = 2 m3 để thay nhau luụn phiờn bơm húa chất; Trong thực tế ta chọn 2 bơm, mỗi bơm cú cụng suất hữu ớch là 1,2 kW.
Hỡnh 4.1 – Sơ đồ nguyờn lý của bể pha NaOH
Kớch thước của bể pha NaOH:
Chọn thiết bị pha NaOH là bồn nhựa. Trờn nắp thựng lắp hệ thống cỏnh khuấy và bơm định lượng. Chọn chiều cao cụng tỏc là 1 m thỡ bỏn kớnh của thiết bị sẽ là:
R = Trong đú:
R – Bỏn kớnh của bể pha, m;
Vbp – Thể tớch bể pha, m3. Vbp = 2m3;
H – Chiều cao cụng tỏc bể pha húa chất, H = 1m. Chọn Chiều cao bảo vệ của bể pha NaOH Hbv = 0,3m.
R = = 0,6 (m)
Tớnh toỏn cụng suất mỏy khuấy cho bể pha dung dịch NaOH
Vỡ chỉ cần để khuấy đều NaOH và nước trỏnh cho NaOH bị lắng nờn ta chọn cỏnh khuấy phẳng gắn 2 cỏnh dọc trục quay.
Chiều dài cỏnh khuấy tớnh từ tõm trục quay : l = 0,5 (m) Đường kớnh cỏnh khuấy: d = 2 ì l = 2 ì 0,5 = 1 (m)
Số vũng quay của trục cỏnh quạt: n = 30 ữ 40 vũng/phỳt. Lựa chọn n = 40 vũng/phỳt hay n = 0,67 vũng/s.
Cụng suất cỏnh khuấy: Nc= A n3 d5 fdd Trong đú: A là hệ số, A= 0,386; n là số vũng quay, vũng/s; d là đường kớnh cỏnh khuấy, m;
f là khối lượng riờng của nước thải, f = 997,08 kg/m3. Nc = 0,386 0,673 15 997,08 = 115,76 (W) Hiệu suất động cơ η = 0,6 ữ 0,7, chọn η = 0,6.
Cụng suất động cơ: Nđc = = = 192,93 (W).
Chọn Cỏnh khuấy cú cụng suất 195 W.
Bảng 4.3 – Cỏc thụng số thiết kế bể pha NaOH
TT Thụng số thiết kế Kớ hiệu Đơn vị Giỏ trị
1 Thể tớch Vbp m3 2
2 Bỏn kớnh của thựng pha NaOH R m 0,6
3 Chiều cao xõy dựng bể pha húa chất H m 1,3
4 Lượng húa chất NaOH tiờu tốn trong 1 ngày QNaOH m3/ngày 1,4112
5 Bỏn kớnh cỏnh khuấy l m 0,5
6 Cụng suất cỏnh khuấy Nđc W 195
4.1.4. Bể keo tụ + tạo bụng
Chọn chất keo tụ là phốn nhụm Al2(SO4)3.18H2O.
Thụng thường phốn nhụm đạt hiệu quả keo tụ cao nhất khi pH = 5 ữ 7,5. Ở đõy ta đó cú pH đầu vào = 7,5. Với SS = 134 mg/l cần dựng khoảng 40 mg (Bảng 6.3 trang 27 TCXD33: 2006).
Tớnh bể hũa trộn phốn nhụm
Bể hũa trộn phốn cú nhiệm vụ hũa tan phốn và lắng cặn bẩn. Nồng độ trong dung dịch phốn trong bể thường lắng trong khoảng 10 ữ 17% . Phốn được hũa tan và trộn vào trong bể bằng cỏnh khuấy.
Lượng phốn dựng cho 1 ngày:
G1 = P ì Q Trong đú:
P – Lượng phốn cần dựng, mg. P = 40 mg;
Q – Lưu lượng nước thải, m3/ng.đ. Q = 4500 m3/ng.đ.
Thể tớch bể hũa trộn phốn:
W = Trong đú:
Qtbh – Lưu lượng nước xử lý, m3/h. Qtbh = 187,5 m3/h; n – Thời gian giữa 2 lần hũa trộn phốn,h. Chọn n = 24 h; Pb – Liều lượng phốn tớch cho vào nước, g/m3. Pb = 40 g/m3;
bh – Nồng độ dung dịch phốn trong thựng hũa trộn, %, thường 10 ữ 17 %. Chọn: bh = 10%;
f – Khối lượng riờng dung dịch, f = 1 tấn/m3. W = = 1,8 (m3) Chọn bể cú dạng hỡnh chữ nhật. Diện tớch của bể: W = S ì h Trong đú: W – Thể tớch bể, m3;
S – Diện tớch mặt cắt ngang của bể, m2;
H – Chiều sõu, chọn h = 0,5 m và chiều cao bảo vệ là 0,3 m. S = = = 3,6 (m2)
Chọn bể hỡnh chữ nhật cú chiều dài = 2m, chiều rộng = 1,8m.
Vậy bể hũa trộn phốn cú cỏc kớch thước cơ bản là: chiều dài = 2 m, chiều rộng = 1,8 m;
Chiều cao tổng cộng: H = 0,5 + 0,3 = 0,8 (m). Tớnh khối lượng phốn nhụm cho vào bể:
Ta cú:
= +
Trong đú:
– Khối lượng riờng của dung dịch phốn, kg/m3; – Khối lượng riờng của nước, = 997 kg/m3 ở 25 0C; – Khối lượng riờng của phốn, = 1107 kg/m3;
x – Nồng độ dung dịch cần pha loóng, %. Chọn x = 10%. = = 1007 (kg/m3)
Lượng phốn cho vào bể trong 1 h:
Trong đú:
m – Khối lượng của phốn, kg;
D – Khối lượng riờng của phốn, kg/l;
Qtbh – Lưu lượng nước xử lý, m3/h. Qtbh = 187,5 m3/h;
Pb – Liều lượng phốn tớch cho vào nước, g/m3. Pb = 40 g/m3; – Khối lượng riờng của dung dịch phốn, kg/m3.
Vp = = 7,4 m3/h = 7400 (l/h )
Việc đưa dung dịch phốn vào bể trộn húa chất được thực hiện bơm định lượng. Tớnh lượng PAC cho vào bể (chất trợ keo)
Để tăng quỏ trỡnh tạo bụng và tốc độ lắng của cặn ta bổ sung chất trợ tạo bụng là PAC và hàm lượng 1 ữ 5 mg/l . Ta chọn hàm lượng PAC là 5 mg/l.
Lượng PAC cần dựng trong 1 ngày là:
G2 = Pp ì Q Trong đú:
Pp – Lượng PAC cần dựng, mg/l. P = 5 mg/l;
Q – Lưu lượng nước thải, m3/ng.đ. Q = 4500 m3/ng.đ. G2 = 5 ì 4500 ì 103 = 225 ì 105 (mg) = 22,5 (kg) Dung dịch PAC được bơm vào nước với nồng độ 0,5 %. Thể tớch bể hũa tan PAC:
W = Trong đú:
Qtbh – Lưu lượng nước xử lý, m3/h. Qtbh = 187,5 m3/h;
Pp – Liều lượng PAC dự tớnh cho nước thải, g/m3. Pp = 5 g/m3; bh – Nồng độ PAC hũa trộn, %. bh = 0,5 %;