4.2.1. Mương dẫn nước thải
Nhiệm vụ
Mương dẫn nước thải làm nhiệm vụ dẫn nước thải vào hố thu gom và cũng là nơi đặt thiết bị chắn rác thơ.
Tính tốn các thơng số thiết kế
Ống gom nước thải dẫn vào mương dẫn là ống uPCV Tiền Phong cĩ đường kính 400 mm. (Bảng 3.4/114/[5])
Diện tích tiết diện ướt của mương dẫn: A = Qs
max
v = 0,088
0,8 = 0,11 m2
Thiết kế mương dẫn nước thải cĩ bề rộng b = 1100 mm = 1,1 m Chiều sâu mực nước trong mương dẫn:
H = A
b = 0,11
SVTH: Phạm Thị Hằng 38
GVHD: PGS.TS Lê Hồng Nghiêm
Trong đĩ:
Qsmax : Lưu lượng nước thải lớn nhất giây.
V: Vận tốc chuyển động của nước thải trong mương dẫn trước song chắn rác, v = 0,8 m/s (khoảng 0,6 – 1 m/s).
Chọn mương dẫn nước thải cĩ chiều dài bằng chiều dài hố thu gom, chiều cao mương dẫn H = 1800m, chiều rộng B = 1100 mm.
4.2.2. Thiết bị chắn rác thơ
Nhiệm vụ
Sử dụng máy vớt rác lược cào model RRS-1000 cĩ khe hở 15 mm làm thiết bị lược rác thơ trước khi đưa nước thải vào hố thu gom. Máy tách rác cĩ nhiệm vụ loại bỏ rác và các tạp chất thơ cĩ kích thước lớn trong nguồn nước thải trước khi đưa vào hệ thống xử lý, tránh được hiện tượng tắc nghẽn đường ống, tránh gây nghẽn hỏng bơm và các thiết bị khác cĩ trong hệ thống xử lý.
Tính tốn các thơng số thiết kế
Chọn máy vớt rác thơ kiểu lược cào RRS-1000, khe hở 15mm, motor cơng suất 1,5 kW.
Bảng 4.1 Bảng thơng số thiết máy vớt rác lược cào
STT Thơng số Đơn vị Giá trị
1 Bề rộng phần song chắn (B) m 1,0 2 Bề rộng chân để (W) m 1,1 3 Chiều dài (L) m 3,0 4 E m 0,6 5 F m 0,63 6 S m 1,5 7 T m 1,8 4.2.3. Hố thu gom Nhiệm vụ
Hố thu gom chứa nước thải gom từ các nhà máy trong khu cơng nghiệp trước khi bơm đến hệ thống xử lý.
Tính tốn các thơng số thiết kế
Thể tích hố thu gom được tính theo cơng thức:
V = Qsmax × t = 0,088 × 15 × 60 =79,2 m3 Trong đĩ:
Qsmax: Lưu lượng nước thải lớn nhất giây, Qsmax= 0,088 m3/s
t: Thời gian lưu nước, t = 10 – 30 phút, chọn t = 15 phút; (Mục 9.4.2/412/[5]) Kích thước bể:
Chiều cao tổng cộng của bể:
H = h + hbv = 1,1 + 1,6 = 2,7 m Trong đĩ:
h: Chiều sâu làm việc của bể, chọn h = 1,1 m
SVTH: Phạm Thị Hằng 40
GVHD: PGS.TS Lê Hồng Nghiêm
Diện tích hố thu gom:
F = V
h = 79,2
1,1 = 72 m2
Chọn hố thu gom hình chữ nhật cĩ kích thước: L × B = 12 m × 6 m Thể tích xây dựng bể:
V = L × B × H = 12 m × 6 m × 2,7 m = 194,4 m3 Tính tốn bơm và ống dẫn nước thải:
Đường kính ống dẫn nước sang bể điều hịa
Nước thải từ hố thu gom được bơm đến bể điều hịa qua máy lọc rác tinh bằng bơm chìm.
Đường kính ống dẫn nước thải: D = √4 ×Qsmax
π ×v = √4 ×0,088
3,14 ×1,8 = 0,249 (m)
Chọn ống dẫn nước sang bể điều hịa là ống nhựa uPVC Tiền Phong cĩ DN 250 mm. Trong đĩ:
Qsmax: Lưu lượng nước thải lớn nhất giây, Qsmax= 0,088 m3/s
v: Vận tốc nước chảy trong ống đẩy của bơm chìm, (v = 1,5 – 2,5 m/s), chọn v = 1,8 m/s. (Bảng II.2/[6])
Kiểm tra lại vận tốc trong ống: v = 4×Qs
max
π×D2 = 4 ×0,088
3,14×0,252 = 1,79 ≈ 1,8 (m/s) Thỏa mãn điều kiện Bơm nước sang bể điều hịa
Cơng suất bơm nước thải được tính theo cơng thức: N = Qs
max×ρ×g×H
1000 × η = 0,088×1000×9,81×10
1000× 0,8 = 10,79 kW Trong đĩ:
Qsmax: Lưu lượng nước thải lớn nhất giây, Qsmax= 0,088 m3/s
H: Chiều cao cột áp của bơm, chọn H = 10 mH2O
𝜌: Khối lượng riêng của nước, 𝜌 = 1000 (kg/m3)
η : Hiệu suất của bơm, η = 0,72 – 0,93; Chọn η = 0,8
Cơng suất thực tế của máy bơm bằng 1,2 lần cơng suất tính tốn: N’ = N × 1,2 = 10,79 × 1,2 = 12,948 kW = 17,36 HP Chọn 2 bơm chìm hoạt động luân phiên nhau
Hãng sản xuất: Ebara
Xuất xứ: Thượng Hải
Model 250DL515
Cơng suất: 15 kW (380V/50Hz)
Lưu lượng: 120 - 450 m3/h
Cột áp 19,5 – 6,0 m
Họng xả: 250 mm.
Bảng 4.2 Các thơng số thiết kế hố thu gom
STT Thơng số Ký hiệu Đơn vị Giá trị
1 Thời gian lưu nước t phút 15
2 Thể tích V m3 79,2
3 Chiều dài L m 12
4 Chiều rộng B m 6
5 Chiều cao H m 2,7
6 Đường kính ống dẫn nước sang bể điều hịa D mm 250
7 Cơng suất bơm N’ kW 15
4.2.4. Thiết bị lọc rác tinh
Chọn thiết bị lược rác tinh kiểu trống quay:
Model: RDS-65.120
Lưu lượng: 351 m3/h
Khe hở 1,5 mm
Cơng suất motor: 1,5 kW
Tang quay (Ø×L): 650 mm × 1200 mm
SVTH: Phạm Thị Hằng 42 GVHD: PGS.TS Lê Hồng Nghiêm Đường kính ống vào: Ød = 168 mm Đường kính ống ra: ØD = 250 mm Đường kính ống xả tràn: Øc = 114 mm 4.2.5. Bể điều hịa Nhiệm vụ
Bể điều hịa giúp ổn định lưu lượng và nồng độ chất ơ nhiễm trong nguồn nước thải. Cĩ khả năng giảm thiểu hiện tượng vi sinh bị sốc tải do tải trọng đột ngột tăng cao, giúp tăng cường khả năng xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học.
Tính tốn các thơng số thiết kế:
Kích thước bể điều hịa: [5]
Thể tích cần thiết bể điều hịa:
Vđh = Qhmax × tđh = 318 × 5 = 1590 m3 Trong đĩ:
+ Qhmax : Lưu lượng nước thải lớn nhất giờ, Qhmax= 318 m3/h
+ t: Thời gian lưu nước trong bể điều hịa, quy phạm 4 -12h. Chọn tdh = 5 h. Diện tích mặt bằng bể:
Fđh = Vđh
H = 1590
4 = 397,5 m2. Chiều cao xây dựng bể điều hịa:
Hxd = H + Hbv = 4 + 0,5 = 4,5 m
H: Chiều cao làm việc của bể điều hịa, chọn H = 4 m;
Hbv: Chiều cao bảo vệ, chọn Hbv = 0,5;
Kích thước bể điều hịa: L × B × H = 34 m × 12 m × 4,5 m; Thể tích thực tế của bể điều hịa:
Vtt = 34 × 12 × 4,5 = 1836 m3
Hệ thống cấp khí cho bể điều hịa:
Để tránh hiện tượng lắng cặn và ngăn mùi hơi trong bể cần lắp đặt hệ thống cung cấp khí thường xuyên.
Qkhí = Vtt × qkhí = 1836 × 0,013 = 24 m3/phút = 0,4 m3/s = 24000 lít/phút Trong đĩ:
qkhí: Tốc độ khí cấp trong bể điều hịa, qkhí = 0,01 ÷ 0,015 m3 khí/m3 NT.phút; Chọn qkhí = 0,013 m3khí/m3NT.phút; (Mục 11.5.3./484/[5]).
Vtt: Thể tích thực tế của bề điều hịa, Vtt = 1836 m3.
Tính tốn bố trí đường ống phân phối khí:
Khí được phân phối trực tiếp vào nước bằng hệ thống phân phối khí dạng đĩa thơ của hãng EDI.
Model: FlexAir Threaded Disc (9”High cap)
Đường kính đĩa: D = 277 mm
Đĩa thơ cĩ lưu lượng r = 0 – 16 m3/h.cái, chọn r = 10,5 m3/h.cái = 175 l/phút.cái.
Diện tích bề mặt hoạt động: 0,038 m2
Thân đĩa Polypropylen, đường kính bao gồm cả vành. Khớp nối được làm từ PVC, kích thước 57 mm × 57 mm, cao 32 mm, đường kính ngồi 38 mm.
Số đĩa phân phối khí:
N = Qkhí r = 24000 175 = 137. Chọn 140 đĩa thổi khí. Đường kính ống chính dẫn khí vào bể: Dc = √4 × Qπ × vkhí ống = √3,14 ×134 × 0,4 = 0,198 m Trong đĩ:
Qkhí: Lưu lượng khí cần cung cấp cho bể, Qkhí = 0,4 m3/s
vống: Vận tốc khí đi vào ống dẫn chính (vống = 10 ÷ 15 m/s); Chọn vống = 13 m/s; (Mục 9.4.3./422/[5]).
Chọn ống thép Inox SUS304 Song Nam cĩ DN = 200 mm làm ống dẫn khí chính trong bể.
Kiểm tra lại vận tốc của khí trong ống chính: vống = 4 × Qkhí
(dc)2 × π = 4 ×0,4
(0,2)2 × 3,14 = 12,73 m/s (thõa vống = 10 ÷ 15 m/s).
Đặt ống dẫn khí chính chạy dọc theo chiều dài bể, ống nhánh đặt vuơng gĩc với bể và chạy dọc theo chiều rộng của bể, chiều dài của ống nhánh bằng chiều rộng của bể, bố trí
SVTH: Phạm Thị Hằng 44
GVHD: PGS.TS Lê Hồng Nghiêm
ở mặt dưới ống phải theo phương ngang trên các giá đỡ để ở độ cao 15 cm so với đáy. (Mục 7.40/[7]). + Chọn 7 ống nhánh, vận tốc khí trong ống nhánh là vống = 6 – 9 m/s (Bảng 9.9/T423/[5]). Đường kính ống nhánh: dn = √π × v4 × Qkhí ống × Nn = √ 4 × 0,4 3,14 ×9 × 7 = 0,089 m
Chọn ống nhựa uPVC Tiền Phong DN 90 mm làm ống dẫn khí nhánh vào bể.
Tại mỗi ống nhánh chia làm 3 ống nhánh nhỏ, đường kính mỗi ống nhánh DN 48 mm. Chọn 21 ống nhánh DN 48 mm, ống nhánh cách thành bể 1,0 m, các ống nhánh cách nhau 1,6 m. Trên mỗi ống phân phối 7 đĩa, mỗi đĩa cách thành bể 0,9 m, 2 đĩa cách nhau 1,7 m.
Chọn máy thổi khí cho bể điều hịa:
Áp lực cần thiết của máy thổi khí:
Hm = hơ + hđĩa + H = 0,4 + 0,5 + 4 = 4,9 m Trong đĩ:
hơ: Tổn thất trong hệ thống ống vận chuyển (bao gồm tổn thất cục bộ và tổn thất dọc đường), hơ = 0,4 m;
hđĩa: Tổn thất qua đĩa phân phối khí, hđĩa ≤ 0,5 m. Chọn hđĩa = 0,5 m;
H: Độ sâu ngập nước của ống phân phối khí lấy bằng chiều sâu làm việc của bể điều hịa, H = 4 m.
Áp lực của máy thổi khí tính theo Atmotphe: Pkhí = 10,33+Hm
10,33 = 10,33+4,9
10,33 = 1,474 (atm) (Mục 3.3.2./151/[5]) Cơng suất máy nén khí tính theo cơng thức:
N = 34400 × (P 0,29 - 1) × q 102 × η (T108/[5]) =34400 × (1,474 0,29 - 1) × 0,4 102 × 0,8 = 20,08 (kW) = 26,9 Hp Trong đĩ:
N: Cơng suất yêu cầu của máy nén khí, kW
q: Lưu lượng khơng khí, q = 0,4 m3/s
η: Hiệu suất máy nén khí, e = 0,7 ÷ 0,9, chọn e = 0,8.
Chọn 2 máy thổi khí TSURUMI TRSR2-200 hoạt động luân phiên nhau.
Xuất xứ: Nhật Bản
Model: TSR2 – 200
Cơng suất: 22 kW
Điện áp: 380V/50Hz
Dải cột áp: 1 – 6 mAq
Dải lưu lượng: 17 – 46 m3/ phút
Họng thổi: DN 200
Bơm và ống dẫn nước thải sang bể keo tụ:
Lưu lượng nước thải tính theo: Qb = Qstb = 0,052 m3/s
Đường kính ống dẫn nước thải từ bể điều hịa sang bể keo tụ tạo bơng: Dống =√4 × Qs
tb
π ×vống = √4 × 0,0523,14 ×1,6 = 0,20 m
Chọn ống dẫn nước thải sang bể keo tụ tạo bơng là ống nhựa uPVC Tiền Phong cĩ đường kính DN 200 mm.
Trong đĩ:
Qstb: Lưu lượng trung bình giây của nước thải, Qstb= 0,052 m3/s
vống: Vận tốc nước thải trong ống đẩy của bơm, chọn v = 1,6 m/s (v = 1,5 – 2,5 m/s); (Bảng II.2/[6]).
Cơng suất bơm dẫn nước thải sang bể keo tụ: N = Q × ρ ×g ×H
1000η = 0,052×1000×9,81×7,4
1000×0,8 = 4,71 kW
Trong đĩ:
𝜌: Khối lượng riêng của nước, 𝜌 = 1000 (kg/m3)
g: gia tốc trọng trường, g = 9,81 m/s2
H: Chiều cao cột áp của bơm
H = h1+ h2 = 7 + 0,4 = 7,4 m
h1: Chiều cao cột nước, chọn h1 = 7 m
SVTH: Phạm Thị Hằng 46
GVHD: PGS.TS Lê Hồng Nghiêm
Chọn h2 = 0,4 m, hc + hd ≤ 0,4 m [5];
η: Hiệu suất bơm, η = 0,72 ÷0,93, chọn = 0,8
Cơng suất thực của máy bơm: (lấy bằng 120% cơng suất tính tốn). Ntt = 1,2 × N = 1,2 × 4,71 = 5,65 kW Chọn 2 bơm chìm, một hoạt động và một dự phịng.
Hãng sản xuất: Ebara
Xuất xứ: Thượng Hải
Model 200DL57.5
Cơng suất: 7,5 kW (380V/50Hz)
Lưu lượng: 90 - 270 m3/h
Cột áp 12,5 – 6,5 m
Họng xả: DN 200 mm.
Bảng 4.3 Các thơng số thiết kế bể điều hịa
STT Thơng số Ký hiệu Đơn vị Giá trị
1 Thời gian lưu nước tđh Giờ 5
2 Thể tích bể Vtt m3 1836
3 Chiều dài L m 34
4 Chiều rộng B m 12
5 Chiều cao H m 4,5
6 Số đĩa thổi khí N cái 140
7 Đường kính ống khí chính Dc mm 200 8 Đường kính ống khí nhánh Dn mm 48
9 Số ống nhánh n ống 21
10 Cơng suất máy thổi khí N kW 22 11 Đường kính ống dẫn nước sang bể keo tụ D mm 200
12 Cơng suất bơm chìm N kw 7,5
4.2.6. Bể trộn
Nhiệm vụ
Bể trộn giúp xáo trộn đều các chất keo tụ với nước thải, làm tăng hiệu quả của quá trình keo tụ tạo bơng.
Tính tốn các thơng số thiết kế
Thể tích của bể trộn được tính theo cơng thức:
V = Qstb × t = 0,052 × 180 = 9,36 m3 Trong đĩ:
Qstb: Lưu lượng nước thải trung bình giây, Qstb = 0,052 m3/s
t: Thời gian khuấy trộn, chọn t = 3 phút = 180s (t = 1 – 3 phút); Chiều cao xây dựng của bể trộn:
Hxd = hlv + hbv = 2,05 + 0,25 = 2,3 m Trong đĩ:
hlv: Chiều cao làm việc của bể trộn, chọn hlv = 2,05 m, hlv = 2 ÷ 2,5 m; (Mục 7.155/[7]).
hbv: Chiều cao bảo vệ bể, hbv = 0,25 m. Chọn bể trộn cĩ diện tích: F = V hlv = 9,36 2,05 = 4,6 m2 Kích thước xây dựng bể trộn: L×B×H = 2,5 m × 2,1 m × 2,3 m = 12 m3 Tính tốn cánh khuấy: (Mục 5.1.6/118/[9])
Máy khuấy cách đáy một khoảng: H = Dck = 1,05 m Đường kính cánh khuấy Dck = 1/2 chiều rộng bể
Dck = 1 2 × 2,1 = 1,05 m Chiều rộng bản cánh khuấy: Bck = 1 5× Dck = 1 5×1,05 = 0,21 m = 210 mm
SVTH: Phạm Thị Hằng 48
GVHD: PGS.TS Lê Hồng Nghiêm
Chiều dài bản cánh khuấy: Lck = 1
4 × Dck = 1
4 ×1,05 = 0,263 m = 263 mm Tiết diện bản cánh khuấy: fck = 0,21 × 0,263 = 0,0552 m2
Tổng tiết diện bản cánh khuấy: ft = 4 × f = 4 × 0,0552 = 0,2208 m2 Tiết diện ngang bể phản ứng: Fu = 5,25 m2
Tỉ lệ diện tích cánh khuấy: ft
Fu = 0,2208
5,25 ×100 = 4,2% (Đạt tỉ lệ theo quy định <15%) Năng lượng cần truyền vào nước:
P = G2 × V × μ = 2002 × 12 × 1 × 10-3 = 480 W = 0,48 kW Trong đĩ:
G: Cường độ khuấy trộn, G = 200 s-1; (Mục 7.158/[7])
V: Thể tích xây dựng bể trộn, V = 12 m3
μ: Độ nhớt động học của nước ở 25oC, μ = 1×10-3 N.s/m2 Cơng suất của động cơ:
N = P
η = 0,48
0,8 = 0,6 kW = 0,8 HP Trong đĩ:
Hiệu suất của động cơ, chọn η = 0,8; (Mục 5.1.6/118/[9]) Xác định số vịng quay của máy khuấy:
n = ( P K×ρ×D5) 1 3 = ( 480 1,08×1000×1,055) 1 3 = 0,7 vịng/s = 42 vịng/phút Trong đĩ:
P: Năng lượng khuấy trộn cần truyền vào nước, P = 480 W
K: Hệ số sức cản của nước, chọn cánh khuấy kiểu tuabin 4 cánh nghiêng 45o, chọn K = 1,08; (Mục 5.1.3/115/[9]).
D: Đường kính cánh khuấy, D = 1,05 m
𝜌: Khối lượng riêng của nước, 𝜌 = 1000 (kg/m3) Chọn motor khuấy Tunglee cĩ các thơng số sau:
Model: PF-32-1500-30S3
Cơng suất 1,5 kW (2Hp)
Tỉ số truyền (Ratio): 1/3 – 1/1800
Tần số: 50 Hz/60Hz
Đường kính trục cốt ra 32 mm
Điện áp 3 pha/380V
Tính tốn ống dẫn nước sang bể tạo bơng: D = √4×Qhtb
π×v =√3,14×1,14×0,052 = 0,246 m
Giữa bể trộn và bể phản ứng tạo bơng cĩ khoảng thơng cĩ đường kính DN 250 mm để nước tự chảy từ bể trộn sang bể phản ứng tạo bơng.
Trong đĩ:
Qhtb: Lưu lượng nước thải trung bình giờ, Qhtb= 187,5 m3/h = 0,052 m3/s
v: Vận tốc nước trong ống tự chảy, chọn v = 1,1 m/s, v = 0,7 – 1,5 m/s; (Bảng II.2/[6]).
Bảng 4.4 Các thơng số thiết kế bể trộn
STT Thơng số Ký hiệu Đơn vị Giá trị
1 Thời gian khuấy trộn t phút 3