Bể lắng 1 (bể lắng đứng)

CHƯƠNG 2 : TỔNG QUAN

4.4. Bể lắng 1 (bể lắng đứng)

4.4.1. Nhiê ̣m vu ̣

Loa ̣i bỏ phần lớn các ta ̣p chất lơ lửng còn la ̣i có trong nước thải sau khi đã đi qua các công trình phía trước. Các chất có khối lượng lớn sẽ được lắng xuống đáy bể nhờ vào tro ̣ng lực, các chất có khối lượng nhe ̣ (nhỏ hơn nước) sẽ nổi lên mă ̣t nước và chúng sẽ được thiết bi ̣ thu că ̣n đă ̣t ở giữa bể. Nước thải sau khi đi vào công trình xử lý sinh ho ̣c phải có nồng đô ̣ chất lơ lửng TSS ≤ 150 mg/l (theo điều 8.4.1 TCVN 7957:2008).

4.4.2. Tính toán

Dựa theo sách “Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp - tính toán thiết kế công trình.

TS. Lâm Minh Triết - Nguyễn Thanh Hùng - Nguyễn Phước Dân (2006).” Để tính toán bể lắng 1

Diê ̣n tích ướt của ống trung tâm:

𝑓 = 𝑄𝑡𝑏 𝑠 𝑣𝑡𝑡 = 0,007 0,03 = 0,233 𝑚 2 Trong đó:

 Vtt: Vâ ̣n tốc nước trong ống trung tâm, Vtt ≤ 30mm/s, cho ̣n Vtt = 30 mm/s = 0,03 m/s (theo khoản C điều 8.5.11 – TCVN 7957:2008)

Diê ̣n tích ướt của bể lắng đứng trong mă ̣t bằng:

𝐹 =𝑄𝑡𝑏 𝑆 𝑉 = 0,007 0,0005= 14𝑚 2 Trong đó:

 V: Vâ ̣n tốc chuyển đô ̣ng của nước thải ở bể lắng đứng: V = 0,5 ÷ 0,8 mm/s,

cho ̣n V = 0,5 mm/s.

Theo điều 8.5.2 – TCVN 7957:2008 về Thoát nước - mạng lưới và công trình bên ngoài Thuộc lĩnh vực Xây dựng, số bể lắng không ít hơn 2 và phải làm viê ̣c đồng thời. Cho ̣n số lượng bể lắng là n = 2.

Diê ̣n tích mỗi bể lắng là:

𝐹𝐿 =𝑓 + 𝐹 2 =

0,233 + 14

2 = 7,12(𝑚

Đường kính mỗi bể lắng đứng:

𝐷 = √4 × 𝐹𝐿 𝜋 = √

4 × 7,12

𝜋 = 3,01 (𝑚)

Cho ̣n đường kính mỗi bể lắng: D = 3,1 m Đường kính ống trung tâm:

𝑑 = √4 × 𝑓1 𝜋 = √

4 × 0,1165

𝜋 = 0,39 𝑚

Trong đó:

 Chiều cao tính toán của vùng lắng trong bể tính toán được xác đi ̣nh theo công thức:

𝐻𝑡𝑡 = 𝑉 × 𝑡 = 0,0005 × 1,5 × 3600 = 2,7 𝑚

Trong đó

 V: Tốc đô ̣ chuyển đô ̣ng của nước thải trong bể lắng đứng, V = 0,5 mm/s  t: Thời gian lưu nước trong bể, t = 1,5 ÷ 2,5h. Cho ̣n t = 1,5h.

Chiều sâu tính toán của vùng lắng Htt = 2,7 ÷ 3,8 m (khoản C điều 8.5.11 – TCVN 7957:2008). Htt = 2,7m thỏa mãn điều kiê ̣n.

Chiều cao phần nón của bể lắng đứng:

ℎ𝑛 = ℎ2+ ℎ3 = (𝐷 − 𝑑𝑛 2 ) × 𝑡𝑎𝑛𝛼 = 3,1 − 0,6 2 × 𝑡𝑎𝑛50 0 = 1,5𝑚 Trong đó:

 h2: Chiều cao lớp nước trung hòa (m)

 h3: Chiều cao giả đi ̣nh lớp că ̣n trong bể (m)

 D: Đường kính bể lắng, D = 3,1m

 dn: Đường kính đáy nhỏ của hình nón cu ̣t, cho ̣n dn = 0,6m

 α: góc nghiêng của bể lắng so với phương ngang, α ≥ 500 , cho ̣n α = 500. (khoản C điều 8.5.11 – TCVN 7957:2008)

Chiều cao ống trung tâm lấy bằng chiều cao của vùng lắng, Htrt = 2,7 m.

Đường kính miê ̣ng loe của ống trung tâm lấy bằng chiều cao của phần ống loe và bằng 1,35 đường ống kính trung tâm (trang 252, Lâm )

𝑑1= ℎ1 = 1,35 × 𝑑 = 1,35 × 0,39 = 0,53𝑚

Đường kính tấm hắt lấy bằng 1,3 đường kính miê ̣ng loe. Góc nghiêng giữa bề mă ̣t tấm hhắn với mă ̣t phẳng ngang: 170 (khoản C điều 8.5.11 – TCXDVN 7957:2008).

Khoảng cách giữa mép ngoài cùng của miê ̣ng leo đến mép ngoài cùng của tấm hắt theo mă ̣t phẳng qua tru ̣c được xác đi ̣nh trên công thức sau:

𝐿 = 4 × 𝑄𝑡𝑏 𝑠 𝑣𝑘 × 𝜋 × (𝐷 + 𝑑𝑛) = 4 × 0,007 0,02 × 𝜋 × (3,1 + 0,6)= 0,12𝑚 Trong đó:

 Vk: Tốc đô ̣ nước chảy qua khe hở giữa miê ̣ng ống loe của ống trung tâm và bề mă ̣t tấm hắt, 20 mm/s ≥ vk (khoản C điều 8.5.11 – TCVN 7957:2008), cho ̣n vk = 20mm/s.

Chiều cao xây dựng của bể lắng đứng là:

H = htt + hn + hbv = 2,7 + 1,5 + 0,3 = 4,5 m Chiều cao H = 6,1m

Trong đó

 htt: Chiều cao tính toán của vùng lắng, htt = 2,7 m

 hn: chiều cao phần hình nón, hn = 1,5 m

 hbv: Chiều cao bảo vê ̣, hbv = 0,3 (khoản C điều 8.5.11 – TCVN 7957:2008)

Tính toán máng thu nước

Sử du ̣ng hê ̣ thống máng vòng chảy tràn xung quanh thành bể để thu nước, đường kính ngoài của máng là đường kính trong của bể.

Đường kính máng thu: đường kính máng thu bằng 0,8 lần đường kính bể Dm = 0,8 × D = 0,8 × 3,1 = 2,48 m

Bề rô ̣ng máng thu nước:

𝐵𝑚 =𝐷 − 𝐷𝑚

2 =

3,1 − 2,48

2 = 0,31𝑚

Diê ̣n tích mă ̣t cắt ngang của máng thu nước thải:

Fm = Bm × hm = 0,31 × 0,2 = 0,062 m2 Chiều dài máng thu nước:

Lm = 𝜋 × Dm = 𝜋 × 2,48 = 7,8 m Đường kính ống thu nước:

𝐷𝑡ℎ𝑢 = √4 × 𝑄𝑡𝑏 𝑠 𝜋 × 𝑣 = √ 4 × 0,007 𝜋 × 0,5 = 0,134𝑚 Trong đó:

 Qtbs: Lưu lượng trung bình tính theo giây, Q = 0,007 m3/s

 V: Vâ ̣n tốc máng thu, theo cơ chế tự chảy v = 0,3 ÷ 0,9 m/s, cho ̣n v = 0,5 m/s.

Cho ̣n đường kính ống thu bằng Dthu = 0,14 m.

Tính toán máng răng cưa

Đường kính máng răng cưa bằng đường kính trong máng thu: Dr = Dm = 2,48 m

Chiều dài máng răng cưa:

Lr = Lm = 7,8 m

Cho ̣n 1m chiều dài máng có 5 răng cưa, ta có tổng cô ̣ng có 39 răng cưa Lưu lượng nước đi qua 1 khe là:

𝑞 = 𝑄ℎ 𝑡𝑏 𝑛 = 600 39 = 15,4 𝑚 3/𝑛𝑔đ. 𝑘ℎ𝑒 Ta có:

𝑞𝑘ℎ𝑒 =8 × 𝐶𝑑× √2 × 𝑔 × 𝑡𝑎𝑛𝜃2× ℎ𝑛𝑔a ̣𝑝

5 2

15  Cd: Hê ̣ số chảy tràn, cho ̣n Cd = 0,6

 𝜃: Góc răng cưa (𝜃 = 900) Vâ ̣y chiều sâu ngâ ̣p nước của khe là:

ℎ𝑛𝑔a ̣𝑝 = ( 15,4

15 × 0,6 × √2 × 9,81 × 𝑡𝑎𝑛 450 × 3600 × 24

)2/5 = 0,028𝑚

Vậy chiều cao của mỗi khe là 60 (mm).

Chiều cao tổng cộng máng răng cưa 300(mm).

Khoảng cách giữa 2 khe 60 (mm).Vật liệu làm máng răng cưa là inox 2,5mm.

Để thu bọt váng, ta bố trí một phễu thu chất nổi ở trên bề mặt bể đường kính 0,5m, cao 0,2m. Dưới phễu là ống thu chất nổi đường kính 100mm.

Tính lượng bùn sinh ra và lượng bùn bơm ra khỏi bể lắng Lượng bùn sinh ra mỗi ngày:

𝐺 = 𝐸 × 𝐶𝑠𝑠× 10−6× 𝑄𝑛𝑔𝑡𝑏 × 1000

Trong đó:

 E: Hiê ̣u suất xử lý chất rắn lơ lửng của bể. Cho ̣n E = 60%  Css: Hàm lượng SS đầu vào của bể, Css = 177 mg/l

 G = 60% × 177 × 10-6 × 600 × 1000 = 63,72 kg/ngày

Giả sử đô ̣ ẩm của bùn là 95%, bùn tươi có hàm lượng că ̣n là 5%. Khối lượng riêng của bùn là 𝜌𝑏 = 1020 kg/m3

𝑉𝑐𝑟 = 𝐺

0,05 × 𝜌𝑏 =

63,72

0,05 × 1020 = 1,25 (𝑚

3/𝑛𝑔𝑎𝑦)

Dùng bơm hút bùn trong 15 phút/ ngày Lưu lượng cần bơm là:

𝑄𝑏𝑏 =1,25

15 = 0,083 𝑚

3/𝑝ℎ𝑢𝑡 = 5𝑚3/ℎ

Công suất của bơm để bơm bùn

𝑁 = 𝜌 × 𝑄𝑏𝑏 × 𝑔 × 𝐻 1000 × 𝜂 =

1020 × 5 × 9,81 × 10

1000 × 0,8 = 0,625 𝑘𝑊

Trong đó:

 𝜌𝑏: Khối lượng riêng của bùn, 𝜌𝑏 = 1010 kg/m3

 H: Cô ̣t áp của bơm, cho ̣n H = 10 (mH2O)

 η: Hiê ̣u suất của máy bơm, cho ̣n η = 0,8  Qbb: Lưu lượng cần bơm, Qbb = 5m3/h Công suất thực của bơm bùn:

Nthực = 1,2 × N = 1,2 × 0,625 = 0,75 kW Đường kính ống bơm bùn:

𝐷𝑏𝑢𝑛 = √4 × 𝑄𝑏𝑏 𝜋 × 𝑣 = √

4 × 5

𝜋 × 1 × 3600= 0,0421 (𝑚)

Cho ̣n ống bơm bùn nhựa Bình Minh đường kính nước ống bơm bùn là Ø 49mm

Cho ̣n bơm máy bơm chìm Tsurumi

 Model: 50B4.75,

 Cột áp: 11m

 Số lượng: 2 . Mô ̣t máy hoa ̣t đô ̣ng, 1 máy dự phòng

Hiê ̣u quả xử lý của bể lắng 1 là:

Hàm lượng chất rắn lơ lửng giảm 60%, còn la ̣i:

177 – (177 × 60%) = 70,8 (mg/l) < 150 mg/l.

Vâ ̣y với hàm lượng chất rắn lơ lửng trước khi dẫn đến công trình xử lý sinh ho ̣c đã thỏa mãn yêu cầu của điều 8.4.1 TCVN 7957:2008 (70,8 (mg/l) < 150 mg/l) Hàm lượng BOD5 giảm 20%, còn la ̣i:

290 – (290 × 20%) = 232 mg/l Hàm lượng COD giảm đi 20%, lượng COD còn la ̣i:

500 – (500 × 20%) = 400 m/l

Bảng 4. 5: Các thông số thiết kế bể lắng 1

STT Thông số Kí hiê ̣u Đơn vi ̣ Giá tri ̣

1 Số lượng bể n bể 2 2 Thời gian lưu nước t giờ 2 3 Đường kính bể D mm 3100 4 Chiều cao vùng lắng htt mm 2700 5 Chiều cao phần nón hn mm 1500 6 Chiều cao bảo vê ̣ hbv mm 300 7 Chiều cao xây dựng H mm 4500 8 Đường kính ống trung tâm d mm 390 9 Đường kính máng thu nước dm mm 2480 10 Bề rô ̣ng máng thu Bm mm 310 11 Chiều cao máng thu hm mm 200 12 Đường kính ống bơm bùn Dbùn mm 49

Phương pháp cơ ho ̣c

Phương pháp hóa ho ̣c