a. Nhiệm vụ
Khử các vi sinh vật có hại trước khi xả ra nguồn tiếp nhận
b. Thông số đầu vào
Bảng 4.17 Nồng độ thông sốđầu vào bể khử trùng
Bể lắng SS COD BOD5 Dầu khoáng
Nồng độđầu vào (mg/l) 74,34 29,16 15,39 9,94
Hiệu suất xử lý (%) 0 0 0 0
Nồng độđã xử lý (mg/l) 74,34 29,16 15,39 9,94
Nồng độ dòng ra (mg/l) 74,34 29,16 15,39 9,94
c. Tính toán
Dùng Clorator: là thiết bị chứa Clo lỏng được châm trực tiếp vào bể khử trùng thông qua hệ thống điện điều khiển
Liều lượng Clo:
G′ = a × Qhtb = 3 × 2,5 = 7,5 g/h = 0,18 kg/ngày
Với a là liều lượng Clo, chọn a = 3 (g/m3) (Mục 7.193/T.79/[13]) Thời gian tiếp xúc t = 30 phút (15 – 30 phút) = 0,5 giờ Thể tích bể tiếp xúc V = Qhtb× t = 2,5 × 0,5 = 1,25 m3 Chọn chiều cao H = 1 m Diện tích bể: F = V H = 1,25 1 = 1,25 m2 Chiều dài của bể L = 3 m
Chiều rộng của bể: B = FL=1,325= 0,42 m. Chọn chiều rộng B = 0,6 m
Để đảm bảo cho sự tiếp xúc giữa hoá chất và nước thải là đồng đều, trong bể tiếp xúc khửtrùng, ta xây thêm các vách ngăn để tạo sự khuấy trộn trong ngăn.
Chọn sốngăn n = 3, sốvách ngăn là 2
Chiều dài vách ngăn bằng 2/3 chiều rộng của bể
L = 2
3× B = 2
3× 0,6 = 0,4 (m)
Chiều dài của mỗi ngăn:
3−(d′× 3) 3 =
3−(0,2 × 2)
3 = 0,87 (m)
Chọn chiều dày vách ngăn: d′ = 0,2m
Chọn chiều cao vách ngăn: h′ = 2,5m
Tính toán đường ống dẫn nước
Với vận tốc nước thải tự chảy là v = 0,7−1,5 m s ⁄ →v = 0,9 m s⁄ [8].
Đường kính ống dẫn nước thải vào bể :
Lưu lượng nước thải đầu vào: Qtbh = 8,33 m3⁄h.
D = � 4 × Qtbh
π × v × 3600 = �
4 × 8,33
π × 0,9 × 3600 = 0,06m = 60 mm
Chọn ống dẫn nước thải theo catalogue là ống uPVC ∅ = 63 mm, dày 1,6 mm Kiểm tra lại vận tốc nước trong ống:
v =π× D4 × Q2× 3600htb =π× 0,164 × 8,332× 3600= 0,78 m s⁄ Nằm trong khoảng v = 0,7 -1,5m/s.
Tự pha và vận hành
Lượng Clo pha trong 1 ngày:
G = Q × a × t
Trong đó:
Q là lưulượng nước thải, Q = 60m3/ngày: a = 3 g/m3 = 0,003 g/l
t = 24h = 1 ngày
→G = 60 × 3 × 1 = 180 g/ngày = 0,18 kg/ngày
Khối lượng Clo trong 1h:
G′ = Q × a =60
24× 3 = 7,5 g/h
Chọn nồng độ Clo C = 2% → b = 10 × C = 20g/l
q = G′b =7,520 = 0,375 l/h = 0,00625 l/phút
Chọn bơm piston màng, biết rằng nút điều chỉnh lưulượng theo mức vạch 0%.lít/ph ứng với 0% v CSmax 20lít/ph ứng với 100%.
Nút điều chỉnh bơm= CSmaxq =0,0062520 = 0,0003%
→ Vặn nút điều chỉnh lưuở mức 0,5 Thể tích thùng:
V = Gb =18020 = 9 lít
Chọn thùng nhựa có dung dích 10 lít
Cách pha Clo: cho nước sạch vào can nhựa 10 lít, định lượng 10 lít, sau đó cho 0,18kg Clo vào và khuấy.
Bảng 4.18 Tóm tắt các thông số thiết kế bể khử trùng
STT Các thông số tính toán Ký hiệu Đơn vị Giá trị
1 Thể tích bể tiếp xúc V m3 1,25
2 Diện tích bể F m2 1,25
3 Chiều dài của bể L m 3
4 Chiều rộng của bể R m 0,6
5 Sốngăn của bể n ngăn 3
6 Chiều dài mỗi ngăn L’ m 0,87
7 Đường kính ống dẫn nước D mm 60 4.1.8 Bể nén bùn Chọn kiểu bể nén bùn ly tâm Tổng lượng bùn được dẫn từ bề lắng về bể nén bùn là: 𝑄𝑄𝑏𝑏= 2,5 m3/h = 60 m3/ngày Diện tích hữu ích của bể nén bùn: 𝐹𝐹 = 𝑞𝑞𝑄𝑄 0 = 0,360×24 = 8,3 m2
Với q0: tải trọng tính toán lên diện tích mặt thoáng của bể nén bùn, m3/m2.h và được lựa chọn phụ thuộc và nồng độ bùn dẫn vào bể nén bùn. Trường hợp này chọn q0 = 0,3 m3/m2.h (158/[3])
Đường kính bể:
𝐵𝐵=�4𝜋𝜋.𝐹𝐹= �43×,148,3 = 3,25 m
Đường kính ống trung tâm d = 20% × D = 0,2 × 3,5 = 0,7 m. Chọn ống trung tâm d với ∅100 mm
Chiều cao công tác của vùng nén bùn:
𝐻𝐻 = 𝑞𝑞0 × 𝑡𝑡 = 0,3 × 8 = 2,4 m
t: Thời gian nén bùn, chọn t = 8 giờ(Bảng 3.1 /158/[3])
Chiều cao tổng cộng của bể nén bùn ly tâm:
𝐻𝐻𝑡𝑡𝑐𝑐= H + h1 + h2 + h3 = 2,4 + 0,4 + 0,3 + 1 = 4,1 m
Trong đó:
Htc: chiều cao tổng cộng của bể nén bùn, m;
h1 : khoảng cách từ mực nước đến thành bể, h1 = 0,4m;
h2: chiều cao lớp bùn và lắp đặt thiết bị gạt bùn ở đáy khi dùng hệ thống thanh gạt bùn, h2 = 0,3m;
h3: chiều cao tính từđáy bểđến mức bùn, h3 = 1m Dung tích phần chứa bùn của bể:
𝑘𝑘𝑏𝑏= 𝑞𝑞 × 100−𝑃𝑃1
100−𝑃𝑃2×𝑡𝑡 = 1,87 ×100−99100−97,,43× 8 = 3,25 m3
Trong đó:
q: lưu lượng bùn dư dẫn vào bể
P1: độẩm ban đầu của bùn, P1 = 99,4%.
P2: độẩm của bùn sau khi nén, P2 = 97,3%. (158/[3])
t: thời gian giữa 2 lần lấy bùn, t = 8h.
Bể có hình trụ với độ dóc đáy 5% hướng về tâm.
Lượng bùn sinh ra sau khi nén: 𝑄𝑄 = 𝑞𝑞 × 100−𝑃𝑃1
100−𝑃𝑃2= 2,5 ×100−99100−97,,43 = 0,56 m3/h
Trong bể đặt máy gạt cặn để gạt ở dáy bể về hố thu trung tâm, độ dốc đáy bể i = 5%. Tốc độ quay của hệ thống thanh gạt là 0,75 – 4 h-1, chọn là 2h-1. Bùn được lấy ra khỏi bể bằng ống D = 110 mm đặt dưới áp lực thủy tĩnh khoảng 2,0 – 2,5m.
Đường kính máng tràn thu nước sau nén:
𝐵𝐵𝑚𝑚á𝑛𝑛𝑚𝑚= 0,8 × 𝐵𝐵 = 0,8 × 3,5 = 2,8 m
Lưu lượng nước tách ra từ bể nén bùn 𝑞𝑞𝑥𝑥= 𝑞𝑞 × 𝑃𝑃1−𝑃𝑃2
100−𝑃𝑃2 = 2,5 ×99100−97,4−97,,33 = 1,94 m3/h = 46,67 m3/ngày
Trong đó:
P1: Độẩm ban đầu của bùn, P1 = 99,4%. P2: Độẩm của bùn sau khi nén, P2 = 97,3%.
q: Lưu lượng bùn xã hằng ngày Tải trọng máng tràn:
𝐿𝐿𝑚𝑚á𝑛𝑛𝑚𝑚= 𝑞𝑞𝑥𝑥
Bên thành máng gắn máng tràn chữ V làm bằng thép tấm inox dày 1mm, 1m dài xẻ 10 chữ V, cách nhau 60mm, dáy chữ V rộng 40mm, chiều cao khổ chữ V là 20mm, góc chữ V là 900.
Ta có: chiều cao lớp nước trong khe chữ V:H = 0,009m = 9mm.
Khe chữ V sâu 20mm, lớp nước 9mm, dễ dàng điều chỉnh để thu nước đều theo chiều dài mép máng.
Tính toán dường ống dẫn nước tách ra từ bể nén bùn đến bể thu gom
Chọn vận tốc nước trong ống v = 0,5 m/s.
Lưu lượng nước tách ra từ bể nén bùn: qx = 46,67 m3/ngày = 0,00054 m3/s.
Đường kính ống dẫn nước: 𝐵𝐵𝑛𝑛= �4.𝑞𝑞𝑥𝑥
𝜋𝜋.𝑣𝑣 = �43×,140,00054×0,5 = 0,037 m = 37 mm
Chọn ống dẫn nước PVC ∅40
Tính toán máy bơm nước tách bùn về bể thu gom
Lưu lượng bơm: qx = 1,95 m3⁄h.
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;
(Phụ lục 13- Quá trình và thiết bị hóa học (tập 10))
Cột áp của bơm
H = � 𝜉𝜉𝑐𝑐𝑐𝑐 + H(bể) = 3,6 + 4,1 = 7,7 m
Công suất bơm:
N = q × H × g ×ρ 1000 × η =
1,95 × 7,7 × 9,81 × 1000
1000 × 0,8 × 3600 = 0,05 (kW)
Trong đó
η: Hiệu suất của máy bơm, η = 0,7−0,9,chọnη = 0,8. ρ: Khối lượng riêng của nước, ρ = 1000 kg m⁄ 3
Công suất thực của bơm:
Ntt = β × N = 2 × 0,05 = 0,1 (kW) = 0,136 (HP)
Trong đó:β: Hệ số dự trữ
N = 1→ β= 1,2−1,5.
N = 5−50→ β = 1,1.
→ Chọn β= 2
Chọn bơm nước tách bùn: Máy bơm nước thải cạn Ebara CMA 0,5M làm bằng thép không gỉ AISI 304 có các thông số:
• Công suất: 0,37 kW
• Điện áp: 220V
• Cột áp max: 20- 10,5 m.
• Xuất xứ: Ý
• Lưu lượng max: 1,2−5,4 m3⁄phút.
• Họng xả: 34 mm
• Đơn giá: 2.390.000 đồng
Tính bơm bùn sang máy ép bùn 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 số độ thu ở bình áp lực;
(Phụ lục 13- Quá trình và thiết bị hóa học (tập 10))
Cột áp của bơm
H = � 𝜉𝜉𝑐𝑐𝑐𝑐 + H(bể) = 3,6 + 4,1 = 7,7 m
Công suất máy bơm
N = Q × H × g × 1000 × η ρ= 0,56 × 7,7× 9,81 × 10531000 × 0,8 × 3600 = 0,015 kW
Trong đó
𝜌𝜌: khối lượng riêng của bùn, 𝜌𝜌 = 1053 kg/m3.
η: hiệu suất chung của bơm, η = 0,7 − 0,8 Chọn η = 0,8.
Công suất thực của máy bơm
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 hút bùn: Máy bơm hút bùn ly tâm trục ngang Ebara CMA 0,5M làm bằng thép không gỉ AISI 304. [17] có các thông số
• Công suất: 0,37 kW
• Điện áp: 220V
• Cột áp max: 20- 10,5 m.
• Xuất xứ: Ý
• Lưu lượng max: 1,2−5,4 m3⁄phút.
• Họng xả: 34 mm
• Đơn giá: 3.379.000 đồng
Bảng 4.19 Thông số thiết kế bể nén bùn
Thông số thiết kế Ký hiệu Đơn vị Giá trị
Đường kính bể D m 3,5
Chiều cao H m 4,1
Đường kính ống dẫn nước Dn mm 40
4.1.9 Máy ép bùn
Máy ép bùn làm việc 6 giờ một ngày, 1 tuần làm việc 2 ngày.
Lượng cặn đưa vào máy trong một tuần:
𝑄𝑄𝑡𝑡= 7 × 𝑄𝑄 = 7 × 2,5 = 17,5 𝑚𝑚3
Với Q là lưu lượng bùn thải mỗi ngày.
Lượng cặn đưa vào máy 1 giờ
𝑞𝑞 = 𝑄𝑄𝑡𝑡
2×6 =172×,65 = 1,5 𝑚𝑚3/h
Lượng cặn đưa vào máy trong 1 giờ tính bằng kg/h
𝑞𝑞′ = 𝑞𝑞 × 𝑆𝑆 × 𝑃𝑃 = 1,5 × 1,02 × 0,05= 0,08 𝑡𝑡ấ𝑛𝑛/h= 80 𝑘𝑘𝑚𝑚/h
Trong đó:
S: tỷ trọng dung dịch bùn, S = 1,02 tấn/m3. P: nồng độ bùn vào, P = 5%.
Chiều rộng băng tải nếu chọn năng suất 300 kg/m chiều rộng.h 𝑏𝑏 = 300𝑞𝑞′ = 30080 = 0,3 m
Chọn máy YUANCHANG TDR -500 có các thông số:
Lưu lượng ép: 0,1 – 110 m3/h
Khối lượng bùn khô sau khi ép: 15 – 1100 kgDS/h
Độẩm bùn sau ép: 43 – 85% Vật liệu khung máy: Inox SUS 304
4.2 TÍNH TOÁN CÔNG TRÌNH PHƯƠNG ÁN 24.2.1 Bểđiều hòa sục khí 4.2.1 Bểđiều hòa sục khí
a. Nhiệm vụ
Ổn định lưu lượng và nồng độ ô nhiễm của nước thải, nâng cao hiệu suất các công trình phía sau
b. Thông số đầu vào
Bảng 4.20 Nồng đồ thông sốđầu vào bểđiều hòa sục khí
Bểđiều hòa SS COD BOD5 Dầu khoáng
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 toán
Thời gian lưu nước tại bểđiều hòa t = 4 −8h.Ta 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 hòa: H = 4 m. Chọn chiều cao bảo vệhbv = 0,5 m.
Chiều cao xây dựng Hxd = H + hbv = 4 + 0,5 = 4,5 m. Diện tích bểđiều hòa:
F = V H =
25
4 = 6,25 m2
Kích thước bểđiều hòa: L × B × H = 4,5m × 1,5m × 4,5m.
Tính toán hệ thống cấp khí cho bểđiều hòa
Bảng 4.21 Các dạng khuấy trộn ở bểđiều hòa [4]
Dạng khuấy trộn Giá trị R Đơn vị
Khuấy trộn cơ khí 4 – 8 W/m3 thể tích bể
Tốc độ khí nén 10 – 15 lít/m3.phút (m3 thể tích bể)
Lượng không khí cần thiết:
Qkhí = Vt × R = 30 × 0,012 = 0,36 m3⁄phút = 21,6 m3⁄h
Trong đó:
R: tốc độ khí nén. Chọn R = 12 l m⁄ 3. phút = 0,012 m3⁄m3. giờ.
Vt: Thể tích xây dựng của bểđiều hòa
Bảng 4.22 Các thông số cho thiết bị khuấy tán khí [3] Loại khuếch tán khí –
cách bố trí
Lưu lượng khí (lít/phút.cái)
Hiệu suất chuyển hóa oxy tiêu chuẩn ởđộ sâu 4,6m (%)
Đĩa sứ – lưới 11 – 96 25 – 40
Chụp sứ – lưới 14 – 71 27 – 39
Bản sứ – lưới 57 – 142 26 – 33
Ống lastic xốp cứng bố trí:
Lưới 68 – 113 28 – 32
Hai phía theo chiều dài
(dòng chảy xoắn hai bên) 85 – 311 17 – 28 Một phía theo chiều dài
(dòng chảy xoáy một bên) 57 – 340 13 – 25
Ống lastic xốp mềm bố trí:
Lưới 28 – 198 26 – 36
Một phía theo chiều dài 57 – 298 19 – 37
Ống màng khoan lỗ:
Lưới 28 – 113 22 – 29
Một phía theo chiều dài 57 – 170 15 – 19 Khuếch tán không xốp
(nonporous diffusers): Hai phía theo chiều dài
93 – 283 12 – 23
Chọn ống khuếch tán khí lastic xốp cứng bố trí dưới dạng lưới theo chu vi thành có lưu lượng khí, có lưu lượng khí r = 100 lít/phút.
Sốđĩa khuếch tán khí:
n = qkhír =0,36 × 1000100 = 3,6 đĩa Chọn sốđĩa khuếch tán khí trong bể là 4 đĩa.
Với diện tích đáy bể 4,5m × 1,5m, ống phân phối chính từ máy thổi khí đặt dọc theo chiều dài bể, ống đặt trên giá đỡ cách đáy 20cm, ống cách tường 0,5m.
Lưu lượng khí đi qua ống chính:
Qckk = 0,36 (m3⁄p) = 0,006 (m3⁄s)
Đường ống chính:
Vận tốc khí trong ống dẫn khí được duy trì trong khoảng 10−15 m s⁄ . Chọn v = 12 m/s. [13]
dc = �π4 × q × vkhí
ống = �4 × 0,006
3,14 × 12 = 0,025 m≈ 25 mm
Chọn ống thép không gỉ theo catalogue φ= 25 mm [15] Kiểm tra vận tốc ống chính: vc = 4 × qd khí c 2 × π = 4 × 0,006 0,0252 × π = 12 m/s Thỏa mãn v = 10 −15 m/s.
Tính toán áp lực và công suất của hệ thống phân phối khí
Áp lực cần thiết cho hệ thống phân phối khí:
Htt = hd+ hc+ hf+ H = 0,4 + 0,5 + 4 = 4,9 m
Trong đó:
hd: tổn thất áp lực do ma sát dọc theo chiều dài trên đường ống dẫn, m.
hc: tổn thất áp lực cục bộ, hd+ hc ≤0,4m. Chọn hd+ hc = 0,4 m.
hf: tổn thất qua thiết bị phân phối, hf ≤0,5m. Chọn hf = 0,5 m.
H: chiều cao hữu ích của bểđiều hòa, H = 4 m. Áp lực không khí:
P =10,33 + H10,33 tt =10,33 + 4,910,33 = 1,47 (atm)
Nk =34400 × (P0,29−1) × qkhí 102 ×η =
34400 × (1,470,29−1) × 0,006
102 × 0,8 = 0,3 kW
Trong đó:
P: áp lực chân không, P = 1,47 atm
qkhí: lưulượng khí, qkhí = 0,063 m3⁄s. η: hiệu suất máy thổi khí, η= 0,7−0,9. Chọn η= 0,8. Công suất thực tế: Nt = 2 × 0,3 = 0,6 kW = 0,82HP 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 máy thổi khí Dargang DG-230-11: [19] • Công suất: 1HP. • Xuất xứ: Đài Loan • Đơn giá: 12.432.000 đồng
• Bố trí hai máy thổi khí hoạt động luân phiên nhau, một công tác, một dự phòng.