Hệ số khơng điều
hịa chung K0
Lưu lượng nước thải trung bình
5 10 20 100 1000 >= 5000
K0max 2,5 2,1 1,9 1,6 1,47 1,44
Komin 0,38 0,45 0,5 0,59 0,69 0,71
(Nguồn TCXDVN 51:2008 [7]) Với lưu lượng 1,7 l/s < 5 l/s thì ta chọn:
K0max = 2,5 K0min= 0,38
Lưu lượng giờ lớn nhất:
Q(h max) = Qtb.giờ × K0max = 6,14 × 2,5 = 15,35 m3/h Lưu lượng giây lớn nhất:
Q(s max) = Q(h max)
3600 = 15,35
3600 = 0,0043 m3/s Lưu lượng giờ nhỏ nhất:
Q (h min) = Qtb (giờ) × K0min = 6,14 × 0,38 = 2,3 (m3/h)
4.1.4 Bể tách dầu
Thời gian lưu nước trong bể tách dầu phải lớn hơn 1h, chọn t = 1,5h Thể tích ngăn thứ 1 bằng 1/2 thể tích tồn bể
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 = Qmax, giờ × t = 15,35 × 1,5 = 23 m3 Ngăn 1: V1 = 1 2 × V = 1 2 × 23 = 11,5 m3 Chọn ngăn 1 có kích thước: Chiều dài: L1 = 3 m Chiều rộng: B1 = 2 m
Chiều sâu công tác: H1 = 2 m Chiều sâu bảo vệ: Hbv = 0,5 m
Chiều sâu thực tế H = H1 + Hbv = 2 + 0,5 = 2,5 m
Kiểm tra điều kiện:
Dung tích phần khơng khí so với dung tích ngăn:
Hbv
H × 100% = 0,5
2,5 × 100% = 20 % (thỏa) Vận tốc nước chảy ở ngăn 1:
v = Q(s max) B ×H1 = 0,0043 2×2 = 0,001 m/s Ngăn 2: V2 = 1 4 × V = 1 4 × 23 = 5,8 m3 Chọn ngăn 2 có kích thước: Chiều dài: L2 = 1,5 m Chiều rộng: B2 = 2 m
Chiều sâu công tác: H2 = 2 m Chiều sâu bảo vệ: Hbv = 0,5 m
Kiểm tra điều kiện:
Dung tích phần khơng khí so với dung tích ngăn:
Hbv H × 100% = 0,5 2,5 × 100% = 20 % (thỏa) Ngăn 3: V3 = 1 4 × V = 1 4 × 23 = 5,8 m3 Chọn ngăn 3 có kích thước: Chiều dài: L3 = 1,5 m Chiều rộng: B1 = 2 m
Chiều sâu công tác: H3 = 2 m Chiều sâu bảo vệ: Hbv = 0,5 m
Chiều sâu thực tế H = H3 + Hbv = 2 + 0,5 = 2,5 m
Kiểm tra điều kiện:
Dung tích phần khơng khí so với dung tích ngăn:
Hbv
H × 100% = 0,5
2,5 × 100% = 20 % (thỏa)
Lượng dầu sinh ra mỗi ngày:
Nồng độ dầu mỡ trong nước thải xám là 52,2 mg/l Hàm lượng dầu mỡ thải ra mỗi ngày:
52,2 mg/l × 62 m3/ngày × 1000 = 3,24 × 106 mg/ngày = 3,24 (kg/ngày)
Đường ống dẫn nước sang bể thu gom
Qmax, giờ = 15,35 m3/h = 0,0043 m3/s
Nước thải được chảy sang bể điều hòa với vận tốc nước chảy trong ống là v= 1,2 m/s, với v = (1 – 1,5 m/s).
Đường ống dẫn nước thải ra: D = √4 ×Q
π×v = √4 ×0,0043
Chọn ống dẫn nước thải ra là ống nhựa uPVC D110 Bình Minh
Bảng 4.6 Tóm tắt các thơng số thiết kế bể tách dầu
Thông số Ký hiệu Đơn vị Kích thước
Ngăn 1: Chiều dài Chiều rộng Chiều cao L1 B1 H m 3 2 2,5 Ngăn 2: Chiều dài Chiều rộng Chiều cao L2 B2 H m 1,5 2 2,5 Ngăn 3: Chiều dài Chiều rộng Chiều cao L3 B3 H m 1,5 2 2,5 Vách ngăn - m 0,2 Tổng: Chiều dài Chiều rộng Chiều cao m 6 2 2,5 Đường kính ống dẫn nước ra D mm 110 4.1.5 Bể thu gom Tính tốn kích thước bể
Thời gian lưu nước t = 10 – 30 phút. Chọn t = 20 phút [2] Thể tích cần thiết của hố thu gom:
W = Q(h min) × t = 2,3
Chọn chiều cao hữu ích của bể: H = 1,5 m Chọn chiều cao bảo vệ: hbv = 0,5 m
Chiều cao xây dựng của bể thu gom: Hxd = H + Hbv = 1,5 + 0,5 = 2 m Diện tích mặt bằng của bể:
A = W
H = 0,8
1,5 = 0,5 m2
Chọn kích thước bể thu gom: L × B × Hxd = 2 m × 1 m × 2 m
Tính tốn đường ống dẫn nước thải ra khỏi bể
Lưu lượng trung bình giờ lớn nhất: Q (h max) = 15,35 m3/h = 0,0043 m3/s Vận tốc nước thải đi trong ống: v = 1,2 m/s
Đường kính ống dẫn nước ra: D = √4 x Q (s max)
π x v = √4 𝑥 0,0043
3,14 𝑥 1,2 = 0,07 m = 70 mm
Ta chọn ống dẫn nước bằng nhựa PVC có D = 90 mm
Bảng 4.7 Tóm tắt thơng số thiết kế của bể thu gom
STT Các thơng số tính tốn Ký hiệu Đơn vị Giá trị
1 Chiều cao xây dựng Hxd m 2
2 Chiều rộng B m 1
3 Chiều dài L m 2
4 Đường kính ống dẫn nước ra D mm 90
4.1.6 Bể điểu hòa sục khí
Thời gian lưu nước tại bể điều hịa t = 4 − 8h. Ta chọn t = 4h. Thể tích làm việc của bể điều hịa:
Chọn chiều cao hữu ích của bể điều hịa: H = 2,5 m. Chọn chiều cao bảo vệ hbv = 0,5 m.
Chiều cao xây dựng Hxd = H + hbv = 2,5 + 0,5 = 3 m
Diện tích bể điều hịa:
F = V H =
61,4
2,5 = 24,6 m
2
Kích thước bể điều hịa: L × B × Hxd = 6 m × 4,5 m × 3 m
Tính tốn hệ thống cấp khí ở bể điều hịa:
Bảng 4.8 Các dạng khuấy trộn ở bể điều hòa [2]
Dạng khuấy trộn Giá trị Đơn vị
Dạng khuấy trộn cơ khí 4 - 8 w/m3 thể tích bể
Tốc độ khí nén 10 - 15 L/m3phút (m3 thể tích bể) Chọn kiểu khuấy trộn nén khí:
Chọn kiểu khuấy trộn khí nén:
Lượng khí nén cần thiết cho khuấy trộn: (CT 2.64/[2])
Qkhí = R × Vđh = 0,012 x 61,4 = 0,74 m3/phút = 0,01 m3/s = 12,3 l/s R: tốc độ khí nén. R = 10 – 15 l/m3.phút. Chọn R = 12 l/m3.phút = 0,012 m3/phút Vđh: Thể tích thực của bể điều hịa (m3)
Tính tốn máy thổi khí
Áp lực máy thổi khí (tính theo m cột nước): Hct = Hd + Hc + Hf + h Trong đó:
Hd: Tổn thất áp lực do ma sát dọc theo chiều dài ống dẫn, m Hc: Tổn thất cục bộ, m
Hf: Tổn thất qua thiết bị phân phối, m H: Chiều sâu hữu ích của bể, h = 2,5m
Tổn thất hd và hc không vượt quá 0,4m, tổn thất hf khơng q 0,5m, do đó áp lực cần thiết sẽ là: Hct = 0,4 + 0,5 + 2,5 = 3,4 m Áp lực khơng khí sẽ là: Pm = Hct 10,12 = 3,4 10,12 = 0,34 atm (mục 2.65/[3])
Công suất máy thổi khí
N = G × R × T 29,7 × n ×e × (P0,283 Pt -1) => N = 0,04 × 8,314 × 303 29,7 × 0,283 × 0,8 × (1,340,283 1 -1) = 1,3 KW (mục 2.65/[3]) Trong đó:
N: Cơng suất u cầu của máy thổi khí, KW G: Trọng lượng của dịng khí (kg/s)
G = Qkhí × 1,29 = 0,03 × 1,29 = 0,04 kg/s R: hàng số lý tưởng, R = 8,314 KJ/Kmol.K0
T: Nhiệt độ của khơng khí đầu vào, t = 300C => T = 30 + 273 = 303 0K Pt: áp suất tuyệt đối khơng khí đầu vào, P1 = 1 atm
P : áp suất tuyệt đối khơng khí đầu ra, P = Pm + 1 = 0,34 + 1 = 1,34 atm n = k−1
k = 1,395−1
1,395 = 0,283
Với k: hệ số khơng khí, k = 1,395
e: Hiệu suất của máy thổi khí, e = 0,7 – 0,9, Chọn e = 0,8 29,7: Hệ số chuyển đổi
Công suất thực của máy thổi khí bằng 1,2 lần cơng suất tính tốn: N = 1,2 x 1,3 = 1,56 KW
Chọn 2 máy thổi khí Tsurumi TSR2 – 65 cơng suất 2,2KW hoạt động luân phiên nhau.
Chọn thiết bị khuếch tán khí là đĩa phân phối khí OXYFLEX MT235 – 9 INCH, lưu lượng khí là 5 m3/h = 0,083 m3/phút, đường kính là 200 mm
Số đĩa phân phối trong bể:
n1 = Qkk 0,083 = 0,74 0,083 = 9 đĩa Số ống nhánh: Ta chọn số ống nhánh là 3 ống Bố trí ống phân phối khí:
Bố trí 3 ống nhánh phân phối khí dọc theo chiều dài bể, trên mỗi ống nhánh bố trí 3 đĩa thổi khí, đặt cách thành bể 1 m và cách đáy 0,25m
Khoảng cách giữa các ống nhánh: Lnhánh = L− 1 × 2
n−1 = 6−1 × 2
3−1 = 2 m
Khoảng cách giữa các đĩa phân phối trên 1 nhánh: Lnhánh = B − 1 × 2
n1−1 = 4,5 − 1 × 2
3−1 = 1,3 m
Đường kính ống phân phối khí chính:
Dc = √ 4 × qkhí
π × v ống = √ 4 × 0,01
π × 12 = 0,033 m chọn ống inox DN40
Trong đó:
v ống: vận tốc khí trong ống, v ống = 10 –15 m/s. Chọn v ống = 12 m/s
Lưu lượng khí qua ống nhánh
qnhánh = Qkk 3 = 0,74 3 = 0,25 m3/phút = 4,1 x 10-3 m3/s Đường kính ống dẫn khí nhánh Dn = √ 4 x qnhánh π x v ống = √ 4 x 4,1 x 10−3 π x 12 = 0,021 m chọn ống inox DN25
Công suất bơm:
N = Qtb max s ×H ×g × ρ
1000 × η = 0,0043×10 ×9,81 ×1000
1000×0,8 = 0,53 KW
Trong đó:
H: Cột áp của bơm. Quy phạm từ 8 – 10, chọn 10 mH2o η: Hiệu suất của máy bơm, 𝜂 = 0,7 − 0,9. Chọn η = 0,8. ρ: Khối lượng riêng của nước. ρ = 1000kg/m3.
Công suất thực của bơm:
Ntt = β × N = 1,9 × 0,53 = 1,00 kW = 1,3 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 = 1,9
Mua 2 máy bơm chìm TOTAL TWP715001, mã lực 2HP hoạt động luân phiên nhau.
Đường kính ống dẫn nước thải sang bể Anoxic
D = √4 x Q (s max)
π x v = √4 x 0,0043
3,14 x 1,2 = 0,07 m = 70 mm
Chọn ống nhựa PVC có đường kính D75 Trong đó:
v: Vận tốc nước thải trong ống. v = 1 – 1,5 m/s. Chọn v = 1,2 m/s Kiểm tra lại vận tốc:
v = 4 x Qtb
π x D2 = 4 x 0,0043
π x 0,0752 = 1 m/s (thỏa mãn)
Bảng 4.9 Tóm tắt thơng số tính tốn của bể điều hịa
STT Các thơng số tính tốn Ký hiệu Đơn vị Giá trị
1 Chiều dài L m 6
2 Chiều rộng B m 4,5
4 Đĩa thổi khí n cái 9
5 Đường kính ống khí chính (inox) Dc mm 40
6 Đường kính ống khí phụ (inox) Dn mm 25
7 Đường kính ống dẫn nước ra (uPVC) D mm 75
4.1.7 Bể Anoxic
Tính tốn thiết kế bể Anoxic với các thơng số sau:
Lưu lượng Q = 86 m3/ngày.đêm Nồng độ NO3- vào = 42,4 mg/l Nồng độ bùn X = 3500 mg/l Nồng độ NO3- dòng ra = 12,7 mg/l Hiệu suất khử NO3- của bể là 70% Tốc độ khử NO3- thành N2 ρN2T =ρN2200C∗ 1,09(T−20)∗ (1 − DO) = 0,1 ∗ 1,09(30−20) ∗ (1 − 0,25) = 0,18/d ρN 2200C : tốc độ khử nitrát ở 200C , ρN 2200C = 0,1/d ρN 2T: tốc độ khử NO3- thành N2
DO: hàm lượng oxy hồ tan trong vùng thiếu khí, DO = 0,25mg/l
Tỷ số tuần hoàn nước từ Aerontank về Anoxic
IR = NO3 vào
NO3ra – 1 – R = 42,4
12,7 – 1 – 0,6 = 1,74 (CT 8-48/758/[3])
Tổng lưu lượng vào bể Anoxic:
Qmax = (IR + R) × Qtbngày + Qr = (1,74 + 0,6) × 86 × 51,6 = 252,8 m3/ngày Trong đó : Qr : lưu lương tuần hoàn từ bể lắng (m3/ngày), lấy từ bể aerotank : Qr = α × Q = 0,6 × 86 = 51,6 m3/ngày
Thể tích vùng thiếu khí:
V =n(NO3−)Qdmax
ρN2T∗X = (42,4−12,7)mg/l∗252,8 m3/d
Trong đó:
n: tỉ lệ khử NO3- thành khí N2, n = 1 NO3- : lượng Nitrat đã bị khử (mg/l)
Thời gian lưu nước:
t = V
Q = 13
252,8 = 0,05 ngày = 1,2 giờ (thỏa điều kiện 1h – 3h)
Chọn chiều cao bể H= 2,5 m Chiều cao bảo vệ Hbv = 0,5 m
Chiều cao xây dựng Hxd = 2,5 + 0,5 = 3,0 m Diện tích bể F= 60/H = 12/2,5 = 4,8 m2
Chọn chiều dài x chiều rộng = L × B × Hxd = 2,5m × 2m × 2,5m
Tính tốn ống dẫn nước thải từ bể Anoxic Aerotank.
Chọn vận tốc nước thải trong ống : v = 1,2 m/s (giới hạn 0,7 – 1,2 m/s) Lưu lượng nước thải : Q = 86 m3/ngày = 6,14 m3/h = 1,7 × 10-3 m3/s Chọn loại ống dẫn nước thải là ống uPVC, đường kính của ống:
D = √4Qtb
v×π = √4×1,7 × 10−3
1,2×π = 0,04 m = 40 mm
Chọn ống nhựa Bình Minh uPVC D48 Vậy vận tốc thực của nước thải trong ống :
v = 4 × Qtb
π × D2 = 4 × 1,7×10
−3
π × 0,0482 = 0,94 m/s ( thỏa v = 0,7 – 1,2 m/s)
Tính tốn ống dẫn nước tuần hồn thải từ bể Aerotank Anoxic.
Chọn vận tốc nước thải trong ống : v = 1 m/s (giới hạn 0,7 – 1,2 m/s) Lưu lượng nước thải : Q = 149,6 m3/ngày = 10,69 m3/h = 0,003 m3/s Chọn loại ống dẫn nước thải là ống PVC, đường kính của ống
𝐷𝑡 = √4×Q
v×π = √4×0,003
1×π = 0,06 m
Vậy vận tốc thực của nước thải trong ống :
v = 4 × Qtb
π × D2 = 4 × 0,003
π × 0,0482 = 1,1 m/s ( thỏa v = 0,7 – 1,2 m/s)
Tính tốn bơm tuần hồn nước từ bể Aerotank Anoxic.
Lưu lượng nước tuần hoàn từ cuối bể Aerotank về đầu bể thiếu khí Anoxic để khử Nitơ: Q = 149,6 m3/ngày = 10,69 m3/h = 0,003 m3/s
Công suất bơm nước :
N = Qtuần hoàns ×H ×g × ρ
1000 × η = 0,003×10 ×9,81 ×1000
1000×0,8 = 0,37 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, chọn H = 10mH2O.
Công suất thực của bơm:
Ntt = β × N = 2 × 0,37 = 0,74 kW = 1 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.
Mua 02 bơm chìm hiệu TOTAL TWP77501 mỗi máy 1HP.
Máy khuấy chìm:
Năng lượng khuấy trộn cần thiết: 3 – 10 kW/103.m3nước thải (Mục 9.5/925/[4]) Chọn năng lượng khuấy trộn là 10 kW/103.m3nước thải
Năng lượng khuấy trộn cần thết cho bể: N =V × 10
1000 = 12,5 × 10
1000 = 0,125 kW Chọn máy khuấy trộn chìm EVAK EM – 5.10.
Xuất xứ: Đài Loan
Bảng 4.10 Tóm tắt thơng số thiết kế bể Anoxic
STT Các thơng số tính tốn Ký hiệu Đơn vị Giá trị
1 Thể tích làm việc của bể Anoxic V m3 12,5
2 Chiều cao hữu ích của bể Anoxic H m 2,5
3 Chiều cao bảo vệ của bể Anoxic hbv m 0,5
4 Chiều cao xây dựng của bể Anoxic Hxd m 3,0
5 Chiều dài bể Anoxic L m 2,5
6 Chiều rộng bể Anoxic B m 2
7 Đường kính ống nước qua bể Aerotank D mm 48
8 Đường kính ống nước tuần hồn
về Anoxic Dt mm 60
4.1.8 Bể Aerotank
Bảng 4.11 Các thơng số tính tốn bể Aerotank
Thời gian lưu bùn θC = 10 – 15 ngày. Chọn θC = 10 ngày
Tỷ số F/M 0,2 – 0,6 kg/kg.ngày
Tải trọng thể tích 0,8 – 1,92 kg BOD5/m3.ngày Thời gian lưu nước θ = HRT = 4-8 giờ
Hàm Lượng BOD5 trong nước thải đầu ra 65%
Tỷ số tuần hồn bùn hoạt tính Qtb/Q = 0,25 - 1 Tốc độ phân hủy nội bào kd = 0,06 ngày-1
Chọn Y = 0,6 mgVSS/ mgBOD5 Nồng độ vi sinh ban đầu X0 = 0
Nồng độ bùn hoạt tính tuần hồn XR XR = 8000 – 12000 mg/l Chọn XR = 9600 mg/l Nồng độ chất rắn lơ lửng bay hơi X = 3000 – 4000 mg/l
Chọn X = 3600 mg/l
Nồng độ MLSS 2500 – 4000 mg/l
Thông số đầu vào :
Lưu lượng nước thải : Q= 86 m3/ngày
Hàm lượng BOD5 của nước thải đầu vào: 328,3 mg/L Hàm lượng SS đầu vào: 115,5 mg/L
Nhiệt độ duy trì trong bể là 30oC
Hàm lượng BOD5 của nước thải đầu ra: 32,8 mg/L
Cặn lơ lửng SSra = 40,4 mg/l gồm 65% là cặn có thể phân hủy sinh học
Nước thải ban đầu vào bể Aerotank có hàm lượng chất rắn lơ lửng bay hơi (nồng độ vi sinh vật ban đầu : X0 = 0
Hệ số chuyển đổi giữa BOD5 và BOD20 là 0,68
Tỷ số giữa lượng chất rắn lơ lửng bay hơi (MLSS) với lượng chất răn lơ lửng(MLSS) là 0,8
Xác định nồng độ BOD5 hòa tan trong nước thải đầu ra
Sơ đồ làm việc của hệ thống:
Q, S0, X0 Qe, S
Qr, Xr,S Bể lắng
Trong đó:
Q, Qr, Qw, Qe : Lưu lượng nước đầu vào, lưu lượng bùn tuần hoàn, lưu lượng bùn xả và lưu lượng nước đầu ra, m3/ngày.
S0, S : Nồng độ chất nền (tính theo BOD5) ở đầu vào và nồng độ chất nền sau khi qua bể Aerotank và bể lắng, mg/l
X, X0, Xr, Xe : Nồng độ chất rắn bay hơi trong bể Aerotank, nồng độ bùn trong nước thải