4.1 TÍNH TỐN CƠNG TRÌNH PHƯƠNG ÁN 1
Lưu lượng nước thải theo giờ trung bình:
Qhtb =24Q =6024= 2,5 m3/h
Lưu lượng nước thải theo giây trung bình:
Qtbs =Q3,6htb= 2,53,6= 0,7 l/s = 0,0007 m3/s
Lưu lượng nước thải theo giờ lớn nhất:
Qhmax= Kmaxh × Qtbh = 2,5 × 2,5 = 6,25 m3/h
(Vì lưu lượng trung bình của nước thải nhỏhơn 5 l/s nên K0 lấy bằng 5 → Kmaxh = 2,5)
Lưu lượng nước thải theo giây lớn nhất:
Qsmax =Qhmax 3,6 = 6,25 3,6 = 1,8 l/s = 0,0018 m3/s 4.1.1 Song chắn rác cơ khí a. Nhiệm vụ:
Tách các loại chất thải rắn có kích thước nhỏtrong nước thải trước khi đưa nước thải vào các cơng trình xử lý phía sau. Việc sử dụng lưới chắn rác trong các cơng trình xửlý nước thải tránh được các hiện tượng tắc nghẽn đường ống, mương dẫn và gây hỏng
hóc bơm.
b. Thơng số đầu vào
Bảng 4.1 Nồng độ thông sốđầu vào song chắn rác
Song chắn rác SS COD BOD5Dầu khoáng
Nồng độđầu vào (mg/l) 313 180 100 49,7
Hiệu suất xử lý (%) 50 10 10 60
Nồng độđã xử lý (mg/l) 156,5 18 10 29,82
Nồng độ dòng ra (mg/l) 156,5 162 90 19,88
c. Tính tốn
Với lưu lượng nước thải trung bình của kho là Qngàytb = 60 m3/ ngày đêm. Chọn song chắc rác lưới đục lỗ của hãng HUBER – xuất xứĐức được phân phối bởi Cơng ty cổ phần WESTERNTECH VIỆT NAM phân phối.
Hình 4.1 Song chắn rác cơ khí.
Thơng số của song chắn rác (HUBER Micro Strainer ROTAMATđ Ro9):
ã Chứng chỉ chất lượng : ISO 9001 :2008 và ISO 14001.
• Kích thước: đường kính 300 – 700 mm
• Kích thước của lỗ: 1 – 6 mm
• Giá tiền: 60.000.000
Tính tốn đường ống dẫn nước
Với vận tốc nước thải tự chảy là v = 0,7−1,5 m s ⁄ →v = 0,9 m s⁄ .
Đường kính ống dẫn nước thải vào bể :
D = �π × v × 36004 × Qhtb = � 4 × 2,5
3,14 × 0,9 × 3600 = 0,031 m = 31 mm
Chọn ống dẫn nước thải theo catalogue là ống uPVC [15] ∅ = 32 mm
Kiểm tra lại vận tốc nước trong ống:
v =π× D4 × Q2× 3600htb =3,14 × 0,0324 × 2,52× 3600 = 0,86 m s⁄
(𝑇𝑇ℎỏ𝑎𝑎 v = 0,7 −1,5m/s)
4.1.2 Bể thu gom
a. Nhiệm vụ
Thu nhận toàn bộnước thải của nhà máy và lưu nước trong khoảng thời gian ngắn trước
khi bơm lên hệ thống xử lý b. Tính tốn
Chọn thời gian lưu nước trong bể thu gom là 30 phút. (Bảng 11.4/490/ [3])
Thể tích bể thu gom:
Chọn chiều sâu hữu ích h = 1,5m. Chiều cao an toàn hf = 0,5m. Chiều sâu tổng cộng:
H = h + hf = 1,5 + 0,5 = 2 m
Diện tích hố thu gom:
𝐹𝐹 = 𝑉𝑉ℎ = 3,1125,5 = 2,1 m2
Chọn kích thước bể gom tiếp nhận: L × B = 1,5 m × 1,5m
Tính tốn đường ống dẫn nước vào bể thu gom:
Đường kính ống dẫn nước thải vào bể thu gom:
D = �4 × Qsmax
π×v = �4×3,014,0018×1 = 0,05 m
Chọn ống dẫn nước sang bể tách dầu là ống nhựa PVC Tiền phong có đường kính DN = 50 (mm).
Trong đó:
v: vận tốc nước chảy trong ống do chênh lệch độcao, v ≥ 0.4 m/s, chọn v = 1 m/s; (Theo TCXDVN 51:2008)
Kiểm tra lại vận tốc dòng chảy trong ống:
v = 4 ×Qsmax
𝐷𝐷2 × π = 04,05 ×02, ×00183,14 = 0,92 m/s ≈ 1m/s ( Thỏa mãn).
Chọn bơm dẫn nước thải sang bểđiều hòa:
Tổng hệ số ma sát cục bộ : � 𝜉𝜉𝑐𝑐𝑐𝑐 =𝜉𝜉1+𝜉𝜉2+𝜉𝜉3+𝜉𝜉4+𝜉𝜉5 +𝜉𝜉6 = 0,5 + 1 + 0,5 + 1,1 + 0,25 + 0,25 = 3,6 𝜉𝜉1 = 0,5: hệ số trở lực khi vào ống hút; 𝜉𝜉2 = 1: hệ số trở lực khi ra ống hút; 𝜉𝜉3 = 0,5: hệ số trở lực van một chiều; 𝜉𝜉4 = 1,1: hệ số trở lực khuyển cong 900; 𝜉𝜉5 = 0,25: hệ sốđột mở ở bồn áp lực; 𝜉𝜉6 = 0,25: hệ sốđộ thu ở bình áp lực;
(Những thơng số này tra ở phụ lục 13 - Quá trình và thiết bị hoá học (tập 10))
H: Cột áp của bơm,H = ∑ 𝜉𝜉𝑐𝑐𝑐𝑐+ H(bể) = 3,6 + 2 = 5,6 mH2O.
N = Q𝑡𝑡𝑐𝑐s × H × g × 1000 × η ρ = 0,0007 × 5,6 × 9,81 × 10001000 × 0,8 = 0,05kW
Trong đó:
η: Hiệu suất của máy bơm, 𝜂𝜂 = 0,7−0,9. Chọn η= 0,8. ρ: Khối lượng riêng của nước. ρ= 1000kg/m3.
Công suất thực của bơm: Ntt = 2 × N = 2 × 0,05 = 0,1 kW = 0,136 Hp Trong đó:𝛽𝛽: Hệ số dự trữ N < 1 → β = 1,5−2,2. N > 1 → β= 1,2−1,5. N = 5−50→ β = 1,1. Chọn β= 2
Chọn bơm chìm hiệu Nation Pump – HSM240-1 .25 265 có các thơng số sau: [18]
• Cơng suất: 1/3HP
• Cột áp max: 8m.
• Xuất xứ: Đài Loan.
• Lưu lượng max: 140 lít/phút
• Điện áp: 220V
• Đơn giá: 2.070.000 đồng
Bảng 4.2 Thông số thiết kế hố thu gom
Thông số thiết kếKý hiệu Đơn vịGiá trị
Chiều dài L m 1,5
Chiều rộng B m 1,5
Chiều cao H m 2
4.1.3 Bể tách dầu
a. Nhiệm vụ
Bể tách dầu mỡ dùng để tách và thu các loại dầu mỡ,…có trong nước thải. Bể
tách dầu mỡ thiết kế 2 ngăn.
• Ngăn thứ nhất: Diễn ra q trình tách mỡ khỏi nước. Dựa vào vào tính chất của dầu mỡ nhẹ hơn nên nổi lên trên bề mặt, từđó lượng dầu mỡ sẽ dễ dàng được loại bỏ. Còn nước có khối lượng riêng nặng hơn nên sẽ tiếp tục chảy qua ngăn
thứ 2.
• Ngăn thứ 2: Nước thải sẽ từ từ chảy qua lỗthoát nước và khơng cịn bị lẫn dầu mỡ nên khơng cịn gây nguy hại cho môi trường.
Bảng 4.3 Nồng độ thông sốđầu vào bể tách dầu
Bể tách dầu SS COD BOD5Dầu khoáng
Nồng độđầu vào (mg/l) 156,5 162 90 19,88
Hiệu suất xử lý (%) 5 10 10 50
Nồng độđã xử lý (mg/l) 7,83 16,2 9 9,94
Nồng độ dòng ra (mg/l) 148,68 145,8 81 9,94
c. Tính tốn
Theo tiêu chuẩn cấp thốt nước cho cơng trình:
Thời gian lưu trong bể tách dầu mỡ phải lớn hơn 1h, chọn t = 1,5h.
Diện tích mặt thống tối thiểu của ngăn tách mỡ là 0,53 m2/m3 thể tích cơng tác. Khoảng cách từ mực nước đến nắp thu dầu phải lớn hơn 230 mm.
Khoảng khơng chứa khơng khí trong bể có dung tích tối thiểu bằng 12,5% dung tích bể
tách dầu. Thể tích cơng tác của bể tách dầu mỡ: V = Qhmaxì t = 6,25 ì 1,5 = 9,375 (m3) ã Ngăn thứ 1: V1= 23× V =23 × 9,375 = 6,25 (m3) Ngăn thứ nhất có kích thước: Chọn chiều dài: L1 = 2 m. Chọn chiều rộng: B1 = 2 m.
Chọn chiều sâu công tác: h1 = 1,75 m. Chọn chiều sâu bảo vệ: hbv = 0,25 m.
Chiều sâu thực tế: H1 = h1+ hbv= 1,75 + 0,25 = 2 (m)
Kiểm tra điều kiện.
Diện tích mặt thống:
S1 =B1 × LV 1
1 = 2 × 26,25 = 0,64 (m2/m3. ngày)
Dung tích phần khơng khí so với dung tích ngăn:
Vkk × 100 V1 = L1 × B1 × hbv L1 × B1 × H1 ×100 = hbv H1 × 100 = 0,25 2 ×100 = 12,5% (thỏa)
Thời gian lưunước trong ngăn 1:
t =VQ1 =6,256,25= 1h
v =BQmaxs
1ì h1 =2 ì 1,750,0018 = 0,0005 m/s
ã Ngăn thứ 2:
V2 = 13× V =13 × 9,375 = 3,125 (m3)
Ngăn thứ hai có kích thước: Chọn chiều dài: L2 = 1 m. Chọn chiều rộng: B2 = 2 m.
Chọn chiều sâu công tác: h2 = 1,75 m. Chiều sâu bảo vệ: hbv = 0,25m.
Chiều sâu thực tế: H2 = h2+ hbv= 1,75 + 0,25 = 2 (m)
Kiểm tra điều kiện:
Diện tích mặt thống:
S2 =B2 × L2
V2 = 2× 1
3,125= 0,64 (m2/m3. ngày)
Dung tích phần khơng khí so với dung tích ngăn:
Vkk × 100
V2 = L2 × B2 × hbv
L2 × B2 ×H2 ×100 = hbv
H2 ×100 = 0,25
2 ×100 = 12,5% (thỏa)
Thời gian lưunước trong ngăn 2:
t = V2 Q =
3,125
6,25 = 0,5h
Vận tốc nước chảy trong ngăn 2:
v = Qsmax
B2× h2 =0,0018
2 × 1 = 0,0009 m/s
Nước thải được chảy sang bểđiều hòa với vận tốc nước chảy trong ống là v = 1,2 m/s, với v = 0,7 – 1,5 m/s. [13]
Đường kính ống dẫn nước thải ra:
D =�4 × Qsmax
π × v =�
4 × 0,0018
π × 1,2 = 0,044 (m)
Chọn ống dẫn nước thải ra làm bằng nhựa uPVC D50 Tiền Phong [15] Vậy vận tốc thực của nước thải trong ống:
v = 4 × Qsmax
π × D2 = 4 × 0,0018
π × 0,0442 = 1,18 (m s)⁄ Thỏa v = 0,7 – 1,5 m/s.
Bảng 4.4 Tóm tắt các thơng số thiết kế bể tách dầu
Thơng sốKý hiệu Đơn vịKích thước
Ngăn 1 + Chiều dài + Chiều rộng + Chiều cao L1 B1 H1 m 2 2 2 Ngăn 2 + Chiều dài + Chiều rộng + Chiều cao L2 B2 H2 m 1 2 2 Vách ngăn - m 0,2 Đường kính ống dẫn nước ra D mm 50
4.1.4 Bểđiều hòa khuấy trộn
a. Nhiệm vụ
Ổn định lưu lượng và nồng độ ô nhiễm của nước thải, nâng cao hiệu suất các cơng trình phía sau. Trong bể có hệ thống khu ấy trộn bằng máy để đảm bảo hòa tan và cân bằng nồng độ các chất trong tồn thể tích bể và khơng cho cặn lắng trong bể.
b. Thông số đầu vào
Bảng 4.5 Nồng độ thơng sốđầu vào bểđiều hịa khuấy trộn
Bểđiều hịa SS COD BOD5Dầu khống
Nồng độđầu vào (mg/l) 148,68 145,8 81 9,94
Hiệu suất xử lý (%) 0 0 5 0
Nồng độđã xử lý (mg/l) 148,68 145,8 4,05 9,94
Nồng độ dòng ra (mg/l) 148,68 145,8 76,95 9,94
c. Tính tốn
Thời gian lưu nước tại bểđiều hòa t = 4 −8h. Chọn t = 4h.
Thể tích làm việc của bểđiều hòa:
V = Qmaxh × t = 6,25 × 4 = 25 m3
Chọn chiều cao hữu ích của bểđiều hịa: H = 2,5 m. Chọn chiều cao bảo vệhbv = 0,5 m.
Chiều cao xây dựng Hxd = H + hbv = 2,5 + 0,5 = 3 m. Diện tích bểđiều hịa:
F = HV = 2,525 = 10 m2
Chọn bểđiều hòa khuấy trộn là hình vng:
L = B =√F =√10 = 3,2 m
Kích thước bểđiều hịa: L × B × H = 3,2m × 3,2m × 3m.
Bảng 4.6 Thơng số bể trộn nhanh khi trộn bằng cơ khí [3] Thời gian trộn t (s) G, (s-1)
10 – 20 1000
20 – 30 900
30 – 40 800
> 40 700
Chọn thông số thiết kế cho bể trộn nhanh:
Thời gian trộn: t = 3600 × 4h = 14400s tương ứng với G = 700 s-1
Năng lượng khuấy trộn: P = µG2V
Chọn µ của nước thải tại 250C: μ = l 1.10-3 Ns/m2.
P = 1.10−3× 7002× 25 = 12250W = 16,43Hp
Sử dụng 2 máy khuấychìm, được đặt ở 2 góc tường Đường kính cánh khuấy: Di = �K P Tρn3 5 Bảng 4.7 Giá trị KT [3] Loại cánhGiá trị Chân vịt 3 lưỡi 0,32 Turbine 4 cánh phẳng 6,3 Turbine 6 cánh phẳng 6,3 Turbine 6 cánh cong 4,8 Bản phẳng, 2 cánh D/W = 4 2,25 Bảnphẳng, 2 cánh D/W = 6 1,6 Bản phẳng, 2 cánh D/W = 8 1,15
Bảng 4.8 Thông số cánh khuấy [3] Tốc độ quay (vịng/phút) Cơng suất (kW) 30, 45, 70, 110, 175 45, 70, 110, 175 45, 110, 175 45, 110, 175 70, 110, 175 0,37 0,56 0,75 1,12 1,5
Chọn cánh khuấy trộn l chân vịt, tra bảng ta KT = 0,32.
Số vòng quay của cánh khuấy là 175 vòng/phút
Trọng lượng riêng của nước tại 250C được chọn: ρ = 1000kg/m3
Từ đó:
Di = � 12250
0,32 × 1000 ×�17560�3
5 = 1 m
Kiểm tra số Reynold:
Nr =Di2μnρ =1
2× 17560 × 1000
1.10−3 = 2916667 >> 10000
Đạt chế độ chảy rối.
Chọn 2 motor giảm tốc WANSIN – Đài Loan, cơng suất: 3 Hp (2,2Kw), số vịng quay 210 - 900 vịng/phút, đường kính trục ra D = 50mm.
Tính tốn đường ống dẫn nước
Với vận tốc nước thải tự chảy là v = 0,7−1,5 m s ⁄ →v = 0,9 m s⁄ . [13]
Đường kính ống dẫn nước thải vào bể :
Lưu lượng nước thải đầu vào: Qmaxh = 6,25 m3⁄h.
D = �π × v × 36004 × Qhmax = � 4 × 6,25
π × 0,9 × 3600 = 0,05m = 50 mm
Chọn ống dẫn nước thải theo catalogue là ống uPVC [15] ∅ = 50 mm, dày 2,2 mm
Kiểm tra lại vận tốc nước trong ống:
v = 4 × Qhmax
π× D2× 3600=
4 × 6,25
π× 0,052× 3600= 0,88 m s⁄
Nằm trong khoảng v = 0,7 – 1,5m/s.
Công suất bơmnước:
Tổng hệsố ma sát cụcbộ: � ξcb =ξ1+ξ2+ξ3+ξ4+ξ5+ξ6 = 0,5 + 1 + 0,5 + 1,1 + 0,25 + 0,25 = 3,6 ξ1 = 0,5: hệ số trở lực khi vào ống hút; ξ2 = 1: hệ số trở lực khi ra ống hút; ξ3 = 0,5: hệ số trở lực van một chiều; ξ4 = 1,1: hệ số trở lực khuyển cong 900; ξ5 = 0,25: hệ sốđột mởở bồn áp lực; ξ6 = 0,25: hệ sốđộ thu ở bình áp lực;
(Những thông số này tra ở phụ lục 13 – Q trình và thiết bị hố học (tập 10))
H: Cột áp của bơm,H = ∑ ξcb+ H(bể) = 3,6 + 3 = 6,6 mH2O.
N = Qsmax1000 × × H × g × η ρ = 0,0018 × 6,6 × 9,81 × 10001000 × 0,8 = 0,15 kW
Trong đó:
η: Hiệu suất của máy bơm, η= 0,7−0,9. Chọn η= 0,8. ρ: Khối lượng riêng của nước. ρ= 1000kg/m3.
H: Cột áp của bơm Công suất thực của bơm: Ntt =β × N = 2 × 0,15 = 0,3 kW = 0,41 Hp Trong đó:β: Hệ số dự trữ N < 1 → β = 1,5−2,2. N > 1 → β= 1,2−1,5. N = 5−50→ β = 1,1. → Chọn β= 2
Chọn bơm chìm hiệu Nation Pump – HSM250-1 .37 265 có các thơng số sau: [18]
• Cơng suất: 1/2HP
• Cột áp max: 10m.
• Xuất xứ: Đài Loan.
• Lưu lượng max: 210 lít/phút
• Điện áp: 220V
Bảng 4.9 Tóm tắt các thơng số thiết kế bểđiều hòa khuấy trộn STT Các thơng số tính tốnKý hiệuĐơn vịGiá trị STT Các thơng số tính tốnKý hiệuĐơn vịGiá trị
1 Thể tích làm việc của bể điều hịa V m3 25
2 Chiều cao hữu ích của bểđiều hịa H m 2,5 3 Chiều cao bảo vệ của bểđiều hòa hbv m 0,5
4 Chiều cao xây dựng của bể điều hòa Hxd m 3
5 Chiều dài và rộng của bể điều hòa L = B m 3,2
6 Đường kính cánh khuấy trộn 1 chân vịt Di m 1
7 Đườngkính ống dẫn nước D mm 50
4.1.5 Bể Aerotank
a. Nhiệm vụ
Loại bỏ các tạp chất hữu cơ hịa tan có khảnăng phân hủy sinh học nhờ q trình vi sinh vật lơ lửng hiếu khí.
b. Thơng số đầu vào
Bảng 4.10 Nồng độ thông sốđầu vào bể Aerotank
Bể Aerotank SS COD BOD5Dầu khoáng
Nồng độđầu vào (mg/l) 147,68 145,8 76,95 9,94
Hiệu suất xử lý (%) 0 80 80 0
Nồng độđã xử lý (mg/l) 147,68 116,64 61,56 9,94
Nồng độ dòng ra (mg/l) 147,68 29,16 15,39 9,94
c. Tính tốn
Bảng 4.11 Các thông số thiết kế của bể Aerotank [4]
Thông sốĐơn vịGiá trị
Thời gian lưu bùn, θc ngày 5 – 15
Tỉ số F/M kg/kg.ngày 0,2 – 0,6
Tải trọng thể tích kgBOD5/m3.ngày 0,8 – 1,92
Nồng độ MLSS, X mg/l 2500 – 4000
Hệ số sản lượng bùn, Y mgVSS/mgBOD5 0,4 – 0,8
Tốc độ phân hủy nội bào, kd ngày-1 0,025 – 0,075
Tỉ số thể tích bể/lưu lượng giờ ngày-1 W/Q = 3 – 5 Tỉ số tuần hồn bùn hoạt tính Qth/Q = 0,25 – 1
Nồng độ MLVSS trong dịng
tuần hồn mg/l 8000 – 12000
Các thông số thiết kế
• Lưu lượng nước thải: Q = 60 m3/ngày
• Hàm lượng BOD5 ởđầu vào: 76,95 mg/l
• Hàm lượng COD ở đầu vào: 145,8 mg/l
• Hàm lượng SS : 147,68 mg/l
• Nhiệt độ duy trì trong bể 300C
• Nước thải sau xử lý đạt tiêu chuẩn nguồn loại B QCVN 40:2011/BTNMT.
• BOD ở đầu ra < 50 mg/l
• Cặn lơ lửng ở đầu ra SSra = 50 mg/l (thấp hơn tiêu chuẩn nguồn loại B) gồm có 65% là cặn có thể phân huỷ sinh học
• Nước thải khi vào bể Aerotank có hàm lượng chất rắn lơ lửng bay hơi (nồng độ
vi sinh vật ban đầu) X0 = 0
• Tỷ số giữa lượng chất rắn lơ lửng bay hơi (MLVSS) với lượng chất rắn lơ lửng
(MLSS) có trong nước thải là 0,7
𝑀𝑀𝑀𝑀𝑉𝑉𝑀𝑀𝑀𝑀
𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀 = 0,7 (độ tro của bùn hoạt tính Z = 0,3)
• Nồng độ bùn hoạt tính tuần hồn (tính theo chất rắn lơ lửng): 10.000 mg/l