PHƯƠNG ÁN 1

3. Bố cục và hình thức trình bày báo cáo

4.2 PHƯƠNG ÁN 1

4.2.1 Song chắn rác

 Nhiệm vụ

Song chắn rác là công trình xử lý đầu tiên trong trạm xử lý nước thải nhằm giữ lại các tạp chất có kích thước lớn, chủ yếu là rác.

 Tính toán

Nước thải từ khu vực xả thải đi qua hệ thống mương dẫn đến song chắn rác.

h1 = 𝑆𝑚

𝐵𝑘

Trong đó:

+ Sm : tiết diện mương dẫn, m2 Sm = 𝑄𝑚𝑎𝑥

ℎ

𝑣 = 76,125

0,6×3600 = 0,035 m2

Với 𝑄𝑚𝑎𝑥ℎ : lưu lượng nước thải theo giờ lớn nhất, 76,125 (m3/h) ;

v : vận tốc nước qua song chắn rác. Chọn v = 0,6 m/s (Bảng 3.6/117/ [1])

+ Bk : bề rộng mương dẫn. Chọn Bk= 500 mm;  h1 = 𝑆𝑚 𝐵𝑘 = 0,035 0,5 = 0,07 m - Số khe hở song chắn rác (SCR) 𝑛= 𝑄𝑚𝑎𝑥𝑠 𝑣×𝑙×ℎ1× 𝐾 = 0,02445 0,6×0,016×0,07× 1,05 = 33,04 khe Chọn số khe là 34 số song chắn là 33. Trong đó:

+𝑄𝑚𝑎𝑥𝑠 : lưu lượng lớn nhất củanước thải, Q = 58,5(m3

/h) = 0,01625(m3/s); + v : tốc độ nước qua khe song chắn, Chọn v = 0,6 m/s (Bảng 3.6/117/ [1])

+ l : bề rộng khe hở giữa các thanh chắn. Chọn l=0,016m (117/[1])

+ K : hệ số tính đến hiện tượng thu hẹp dòng chảy, chọn K = 1,05 (117/[1])

- Bề rộng thiết kế của song chắn rác (Bs)

Chiều rộng SCR được tính theo công thức:

Bs = 𝑠.(𝑛−1)+(l.𝑛)=0,008×(34−1)+(0,016×34) = 0,808 m .Chọn Bs = 0,9 m. Trong đó: s: bề dày của thanh chắn, thường lấy s = 0,008 m. (118/[1])

-Tổn thất áp lực qua SCR:

hs=𝜉.𝑣𝑚𝑎𝑥2

2𝑔 .K1

Trong đó:

+vmax : vận tốc nước thải trước SCR với vmax = 0,6 m/s;

+K1 : hệ số tính đến sự tăng tổn thất áp lực do rác bám, K1 =2 – 3. Chọn K1 = 2; +ξ : hệ số tổn thất áp lực cục bộ, được xác định theo công thức:

𝜉=𝛽. (𝑠 𝑙) 4 3 ⁄ .sin𝛼 = 2,42 × (0,008 0,016) 4 3 ⁄ ×sin 600 = 0,83

β: hệ số phụ thuộc hình dạng thành chắn,chọn thanh chắn có tiết diện hình chữ nhật, nên β = 2,42. (Bảng 3.7/119/[1]) hs =𝜉.𝑣𝑚𝑎𝑥2 2𝑔 .K1 = 0,83× 0,6 2 2×9,81×2 = 0,03 m = 3 mm

-Chiều dài phần mở rộng trước SCR:

L1 = 𝐵𝑠−𝐵𝑘 2𝑡𝑎𝑛𝜑 = 0,9−0,5 2×𝑡𝑎𝑛200 = 0,55 m  chọn L1 = 0,6 m Trong đó: + Bs: chiều rộng song chắn; +Bk: bề rộng mương dẫn, chọn Bk = 0,5 m; +φ: góc nghiêng chỗ mở rộng, thường lấy φ = 200

. (118/[1])

-Chiều dài phần mở rộng sau SCR

L2 =0,5.L1 =0,5×0,6=0,3 m

-Chiều dài xây dựng mương đặt SCR

L = L1 + L2 + Ls =0,6+0,3+1,5=2,4 m

Trong đó: Ls: chiều dài phần mương đặt song chắn rác, L = 1,5m. (119/[1]) -Chiều sâu xây dựng mương đặt SCR

𝐻=hmax+hs+0,5= 0,07 +0,03+0,5=0,6 m Trong đó:

+hmax = h1: độ đầy ứng với chế độ Qmax; +hs: tổn thất áp lực qua song chắn rác;

+0,5: khoảng cách giữa cốt sàn đặt SCR và mực nước cao nhất. (119/[1])

- Do SCR nằm nghiêng so với mặt phẳng nằm ngang một góc 60o nên chiều cao của SCR là:

hscr = 𝐻

sin 60o = 0,6√3

2

= 0,7 m.

Bảng 4.2 Thông số thiết kế song chắn rác

Thông số thiết kế Đơn vị Giá trị

Chiều rộng mương dẫn (B) m 0,9

Chiều sâu mương dẫn (H) m 0,6

Số thanh song chắn Thanh 33

Số khe (n) Khe 34

Kích thước khe (l) mm 16

Bề rộng thanh (s) mm 8

4.2.2 Bể thu gom

 Nhiệm vụ

Thu nhận toàn bộ nước thải của nhà máy và lưu nước trong khoảng thời gian ngắn trước khi bơm lên hệ thống xử lý

 Tính toán

Kích thước bể thu gom

Chọn thời gian lưu nước trong bể thu gom (t) là 15 phút. (Bảng 11.4/490/ [1]) -Thể tích bể thu gom:

𝑉= 𝑄𝑚𝑎𝑥ℎ × t= 76,125×15

60= 19,03 m3 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:

𝐹=𝑉

ℎ = 19,03

1,5 = 12,69 m2

Chọn kích thước bể gom tiếp nhận: L x B = 4m x 3,5m Kích thước thật hố thu gom: 4m x 3,5m x 2m = 28 m3

Tính toán đường ống dẫn nước vào bể thu gom:

D = √4 × Qsmax

π×v = √4×76,125

π×1×3600 = 0,164 m

Chọn ống dẫn nước sang bể thu gom là ống nhựa PVC Tiền phong có đường kính DN = 180 (mm).

Trong đó: v: vận tốc nước chảy trong ống do chênh lệch độ cao, 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 ×Qs

max

(dống)2 × π = 4 ×76,125

(0,18)2 ×π×3600 = 0,83 m/s ≈ 1m/s ( Thỏa mãn).

Chọn bơm dẫn nước thải sang bể điều hòa:

Lưu lượng bơm: Qb = Qmaxh = 76,125 m3/h Cột áp bơm: H = 5 mH2O;

- Công suất bơm được tính theo công thức: Nlt = Qs max × g × ρ × H 1000η = 76,125×9,81×1000×5 1000×0,8×3600 = 1,29 kW Trong đó: + g: Gia tốc trọng trường, g = 9.81 m2/s +𝜌: Khối lượng riêng của nước, 1000 kg/m3

+η: Hiệu suất chung của bơm 0,72 – 0,93, chọn η = 0,8 +Nlt: Công suất lý thuyết của máy bơm (kW).

Công suất thực tế của bơm: Ntt = Nlt × 1,2 = 1,29×1,2 = 1,5 kW

- Bố trí 3 bơm, 2 bơm hoạt động và 1 bơm dự phòng. Chọn máy bơm chìm hiệu Ebara. Model: Ebara DW VOX 200

Công suất: 1,5 kW

Lưu lượng:100-700 l/min. Cột áp: 12,5 – 1,6 m

Hình 4.1 Catalog bơm chìm Ebara.

(Nguồn: https://bomebara.com.vn/catalogue-may-bom-nuoc-ebara)

Bảng 4.3 Thông số thiết kế hố thu gom

Thông số thiết kế Đơn vị Giá trị

Chiều dài m 4

Chiều rộng m 3,5

Chiều cao m 2

4.2.3 Bể tách dầu

 Nhiệm vụ

Làm nhiệm vụ tách dầu ra khỏi nước bằng hệ thống máy gạt dầu bằng dây xích trên bề mặt. Bằng trọng lực tự nhiên các hạt dầu sẽ tự nổi lên trên mặt nước, sau đó sẽ tích

tụ lại và được gạt bằng máy gạt. Váng dầu sau khi tách ra được thu gom vào thùng chứa sau đó chuyển giao cho đơn vị xử lý.

 Tính toán

Vận tốc ngang của dòng nước trong bể tách dầu ~ 0,005-0,01 m/s. Chọn vn = 40m/h =0,01 m/s.

Vận tốc nổi của hạt dầu: vd = 1,25 mm/s = 4,5 m/h Lập tỉ số 𝑣𝑛 𝑣𝑑 =40 4,5 =8,9 Bảng 4.4 Bảng giá trị Ft và F 𝒗𝒏 𝒗𝒅 Ft F 6 1,14 1,37 10 1,27 1,52 15 1,37 1,64 20 1,45 1,74

(Nguồn: Bài giảng Công nghệ xử lý nước thải_PGS.TS.Lê Hoàng Nghiêm)

𝑣𝑛

𝑣𝑑 =8,9 dùng phương pháp nội suy từ bảng giá trị suy ra Ft = 1,234 Hệ số hiệu chỉnh

F = Fd. Ft = 1,2×1,234 = 1,48 Trong đó:

+ Fd : hệ số phân phối nước trong bể , Fd = 1,2

+ Ft : hệ số phụ thuộc vào tỉ số giữa vận tốc ngang của dòng nước và vận tốc nổi của hạt dầu -Diện tích bề mặt F = 𝑄𝑚𝑎𝑥 ℎ .𝐹 𝑣𝑑 = 76,125×1,48 4,5 = 25,04 m2

Chọn chiều cao công tác của bể: H = 1,5 m ( quy phạmH= 0,65-2,4 m)

Hxd = H + hbv = 1,5 + 0,5 = 2 m

Trong đó:

+H : chiều cao công tác của bể, H = 1,5 m; +hbv: chiều cao bảo vệ, hbv = 0,5 m.

Chọn chiều rộng của bể: B= 3 m ( quy phạm B= 1,8-6 m)

Chiều dài của bể L =𝐹

𝐵 =25,04

3 = 8,35 m  chọn L = 8,5 m Thời gian lưu nước trong bể

t = 𝑉

𝑄 = 𝐿.𝐵.𝐻

𝑄 =8,5×3×1,5

76,125 = 0,5 h  30 phút

-Máng phân phối nước vào

Khoảng trống tại máng phân phối Lpp = 5%L = 0,05 × 8,5 = 0,425 m Khoảng trống tại máng thu nước ra: Lm = 10%L = 0,1 × 8,5 = 0,85 m

Máng thu dầu có (cao × rộng ) = 400mm × 400mm

-Thanh chặn dòng nước ra:

Nhúng chìm ở độ sâu gần 1/2 chiều sâu công tác bề. -Tính đường kính ống dẫn nước thải

Ống dẫn nước vào bằng đường kính ống xả của bơm tại bể thu gom.

Vận tốc nước chảy trong ống có áp v =0,7-1,5 m/s (Theo TCVN 51- 2008). Chọn v = 1 m/s

Đường kính ống dẫn nước thải ra: D =√4𝑄𝑚𝑎𝑥𝑠

𝜋𝑣 =√4×76,125

𝜋×1×3600 =0,16 m

Chọn ống dẫn nước thải có đường kính D = 180 mm. Kiểm tra lại vận tốc nước trong ống

v = 4𝑄𝑚𝑎𝑥

𝑠

-Thu dầu và cặn nổi:

Ống thu dầu có đường kính 100 -360 mm, chọn ống có đường kính 110 mm.

Bảng 4.5 Các thông số thiết kế bể tách dầu

Thông số thiết kế Đơn vị Giá trị

Chiều dài (L) m 8,5

Chiều rộng(B) m 3

Chiều cao(H) m 2

4.2.4 Bể điều hòa

 Nhiệm vụ

Điều hòa lưu lượng và nồng độ chất lượng nước thải dòng vào, làm giảm đáng kể dao động thành phần nước thải đi vào các công đoạn tiếp theo. Đồng thời, còn làm bể chứa nước thải khi hệ thống dừng lại để sửa chửa hoặc bảo trì. Bể được xáo trộn nhằm ngăn chặn quá trình lên men yếm khí gây mùi, và giúp tạo ra sự xáo trộn đều các chất ô nhiễm trong toàn bộ nước thải, tránh việc lắng cặn trong bể.

 Tính toán

Thông số thiết kế thời gian lưu nước t = 4 – 12h, ta chọn t = 4h. (Nguồn W.Wesley Eckenfedler, Industrial Water Pollution Control, 1989)

-Thể tích bể điều hòa:

V= 𝑄𝑚𝑎𝑥ℎ .t = 76,125 × 4 = 304,5 m3 Chiều cao xây dựng bể

Hxd = H + hbv = 4,5 + 0,5 = 5 m

Trong đó:

H: chiều cao công tác của bể, H = 4,5 m; hbv: chiều cao bảo vệ, hbv = 0,5 m.

Chọn bể có tiết diện ngang hình chữ nhật - Tiết diện bể:

𝐹 = 𝑉

𝐻= 304,5

Chọn chiều dài bể: L = 8,5 m Chọn chiều rộng bể: B = 7,5 m - Thể tích thực theo thiết kế :

𝑉𝑖 = 𝐿. 𝐵. 𝐻𝑥𝑑 = 8,5 × 7,5× 5 = 318,75 m3

Tính toán hệ thống cấp khí cho bể điều hòa:

Chọn khuấy trộn bể điều hòa bằng hệ thống thổi khí. Lượng khí nén cần thiết cho thiết bị khuấy trộn:

Qkhí = R × Wt = 0,012 × 318,75 = 3,825 m3/phút = 229,5 m3/h= 63,75 l/s

Trong đó:

+R : tốc độ khí nén. Dựa vào bảng chọn R =12 l/m3.phút = 0,012 m3/phút. (Bảng 9.7/422/[ 1])

+Wt: thể tích thực của bể điều hòa. Wt = 318,75 m3.

Chọn thiết bị phân phối khí dạng đĩa thô của hãng EDI, D = 270 mm. Bố trí theo dạng lưới có lưu lượng r = 5,5m3/h.cái = 91,7 l/phút.cái. (Bảng 9.8/423/[ 1])

Số đĩa phân phối khí: n = 𝑄𝑘ℎí

𝑟 = 3,825×1000

91,7 = 41,7 cái

Chọn số đĩa khuếch tán khí trong bể là 42 đĩa.

Chọn hệ thống dẫn khí bằng thép không gỉ, hệ thống gồm 6 ống nhánh, các ống nhánh đặt song song với chiều rộng và cách đáy 20 cm.

Khoảng cách giữa các ống nhánh là 1,4m, các ống cách tường 0,75m.

Chọn số ống nhánh là 6 nhánh. Số lượng đĩa phân phối khí trên mỗi ống nhánh là 7 đĩa. Khoảng cách giữa các đĩa trên mỗi ống nhánh là 1m và cách tường 0,75m. Lưu lượng khí trong ống phân phối chính: Qkhí = 229,5 m3/ h = 0,06375 m3 /s. Vận tốc khí trong ống dẫn khí được duy trì trong khoảng 10 – 25m/s đến 40m/s

(Mục 6.40-TCXDVN 2006). Chọn vkhí = 15 m/s.

- Đường kính ống phân phối khí chính

Chọn đường kính ống dẫn khí chính là ống thép mạ kẽm D = 75 mm. Kiểm tra lại vận tốc ống dẫn khí chính:

vkhí = 4.𝑄𝑘ℎ𝑖

𝜋.𝐷𝑘2 = 4×0,06375

𝜋×0,0752 = 14,43 m/s

Thỏa mãn điều kiện vkhí =10 – 25m/s đến 40m/s.

- Lượng khí qua mỗi ống nhánh

qn = 𝑄𝑘𝑘 6 = 229,5 6 = 38,25 𝑚3/h = 10,625 × 10−3 m3/s - Đường kính ống nhánh dẫn khí dn = √4qn π.vkk = √4×10,625×10−3 π×15 = 0,03 m Chọn đường kính ống dẫn khí nhánh làm bằng thép mạ kẽm có đường kính ∅ 32 mm Tính lại vận tốc ống dẫn khí nhánh: vkk = 4.𝑞𝑛 𝜋.𝑑𝑛2 = 4×10,625×10 −3 𝜋×0,0322 = 12,84 m/s

Thỏa mãn điều kiện vkhí =10 – 25 m/s đến 40 m/s.

Tính toán máy nén khí

- Áp lực cần thiết của hệ thống phân phối khí

Hk = hd + hc + hf + H (68/[2]) Trong đó:

hd: tổn thất áp lực do ma sát dọc theo chiều dài ống dẫn; hc: tổn thất cục bộ, hd + hc ≤ 0,4m, chọn hd + hc = 0,4 m;

hf: tổn thất qua thiết bị phân phối khí, hf ≤ 0,5 m, chọn hf = 0,5 m; H: chiều sâu công tác của bể điều hòa, H = 4,5 m.

=> Hk = 0,4 + 0,5 + 4,5 = 5,4 m

- Áp lực không khí

P= 10,33+𝐻𝑘

10,33 = 10,33+5,4

10,33 = 1,52 atm

- Công suất máy nén khí

N = 34400.(𝑃

0,29−1).𝑄𝑘𝑘

102𝜂 = 34400×(1,52

0,29−1)×0,06375

Trong đó:

+η : hiệu suất máy bơmη = 0,7 − 0,9, η = 0,8

+Qkk: lưu lượng không khí cần cung cấp, Qkk= 0,06375 (m3/s)

Chọn hai máy thổi khí Longtech hiệu LT 050 :5 Hp của Đài Loan làm việc thay phiên nhau.

Tính bơm

Chọn bơm ứng với lưu lượng 𝑄𝑚𝑎𝑥ℎ = 76,125 m3/h Tổng chiều cao áp lực (Ht): Ht =H + htt

Với htt = hcc + hdđ: tổng tổn thất bao gồm tổn thất cục bộ và tổn thất dọc đường

Mà hcc + hdđ ≤ 0,4 m (Theo Lâm Minh Triết, 2001, Xử lý nước thải đô thị và công

nghiệp, Viện Tài Nguyên Môi Trường.). Chọn htt =0,4 m

Ht =H + htt = 4,5+0,4 =4,9 m Công suất máy bơm

𝑁= 𝑄𝑚𝑎𝑥𝑠 𝐻𝜌

102×𝜂 = 76,125×4,9×1000

102×0,7×3600 = 1,45 kW

Trong đó:

+η : hiệu suất bơm, 70% +𝑄𝑚𝑎𝑥𝑠 : lưu lượng bơm (m3/s) + H : cột áp bơm = Ht

Công suất thực của máy bơm: Nb= 𝑁 × 𝛽 = 1,45 × 2 = 2,9 kW Trong đó 𝛽 : hệ số an toàn, 𝛽=1-2,5

Chọn 2 bơm chìm EBARA 100DML53.7, được thiết kế có công suất như nhau (3,7kW/3pha). Trong đó 1 bơm hoạt động, bơm còn lại là dự phòng. Các bơm tự động luân phiên nhau theo chế độ cài đặt nhằm đảm bảo tuổi thọ lâu bền.

Hình 4.2 Bơm chìm EBARA. [6]

- Đường kính ống dẫn nước vào bể

Dn = √4𝑄𝑚𝑎𝑥ℎ

𝜋.𝑣 = √ 4×76,125

𝜋×1,2×3600 = 0,149 m

Trong đó:

+𝑄𝑚𝑎𝑥ℎ : lưu lượng nước thải lớn nhất theo giờ, 𝑄𝑚𝑎𝑥ℎ = 58,5 m3/h; +v : vận tốc nước chảy trong ống, chọn v = 1,2 m/s.

Vậy chọn ống dẫn nước PVC với đường kính ∅ 160 mm Kiểm tra vận tốc nước chảy trong ống

v = 4.𝑄

𝜋.𝐷𝑛2 = 4×76,125

𝜋×0,162×3600 = 1,1 m/s  Thỏa điều kiện v= 1-2,5m/s

Đường kính qua bể lắng I bằng đường kính dẫn ra của bơm Vậy chọn ống dẫn nước với đường kính ∅ 100 mm

Kiểm tra vận tốc nước chảy trong ống v = 4.𝑄

𝜋.𝐷𝑛2 = 4×36,25

𝜋×0,112×3600 = 1,06 m/s  Thỏa điều kiện v= 1-2,5m/s

Bảng 4.6 Các thông số thiết kế bể điều hòa

Thông số thiết kế Đơn vị Giá trị

Chiều dài bể (L) m 8,5

Chiều rộng bể (B) m 7,5

Chiều cao bể (H) m 5

Đường kính ống dẫn nước vào (Dn) mm 160

Đường kính ống dẫn nước ra (Dr) mm 100

Đường kính ống khí chính (Dk) mm 75

Số đĩa khuếch tán khí (N) cái 42

Đường kính ống khí nhánh (d) mm 32

Số nhánh nhánh 6

Công suất máy nén khí (N) kW 2,62

Công suất bơm kW 2,9

4.2.5 Bể lắng I

 Nhiệm vụ:

Lắng các tạp chất phân tán nhỏ ( chất lơ lửng) dưới dạng cặn lắng xuống đáy bể hoặc nổi lên trên mặt nước.

 Tính toán

F1 = 𝑄𝑡𝑏

𝑠

𝑣 = 0,01

0,0005 = 20 m2

Trong đó: v: tốc độ chuyển động của nước thải trong bể lắng đứng. v = 0,5 – 0,8 chọn v = 0,5(mm/s) = 0,0005(m/s) ( Điều 6.5.6- TCXD 51 – 84)

-Diện tích tiết diện ướt của ống trung tâm:

F2 = 𝑄𝑚𝑎𝑥

𝑠

𝑉𝑡𝑡 =0,01

0,02 = 0,5 m2

Trong đó: vtt: tốc độ chuyển động của nước thải trong ống trung tâm, lấy không lớn hơn 30 (mm/s) (điều 6.5.9A TCXD – 51 – 84). Chọn vtt = 20 mm/s = 0,02 m/s.

-Diện tích tổng cộng của bể lắng: 𝐹=𝐹1+𝐹2=20+0,5=20,5 m2 -Đường kính của bể lắng: D =√4.𝐹 𝜋 =√4×20,5 𝜋 = 5,1 m

-Đường kính ống trung tâm:

d =√4.𝐹2

𝜋 =√4×0,5

𝜋 = 0,8 m

-Đường kính ống loe: lấy bằng chiều cao của phần ống loe và bằng 1,35 đường kính

ống trung tâm.

𝑑𝑙𝑜𝑒= hloe= 1,35×𝑑 = 1,35×0,8 = 1,08 m ≈ 1,1 m

-Đường kính tấm chắn: lấy bằng 1,3 đường kính ống loe. Góc nghiêng giữa bề mặt

tấm chắn so với mặt phẳng ngang lấy bằng 17o 𝑑𝑐hắ𝑛= 1,3×𝑑𝑙𝑜𝑒 = 1,3×1,1 = 1,43 m

-Chiều cao tính toán của vùng lắng trong bể lắng đứng:

𝐻𝑡=𝑣.𝑡=0,0005×2×3600=3,6 m

Trong đó: t: thời gian lắng, t = 1,5 – 2,5h, chọn t = 2h.

-Chiều cao phần hình nón của bể lắng đứng:

Hn = (𝐷−𝑑𝑛

2 ).tan 𝛼 = (5,1−0,6

2 ).tan 600 = 3,9 m Trong đó:

+α : góc nghiêng của đáy bể lắng so với phương ngang, lấy không nhỏ hơn 500(Điều