Y tế
4.2.1 PHƯƠNG Á NI
4.2.1.1 Song chắn rác
Nhiệm vụ của song chắn rác là giữ lại các tạp chất cĩ kích thước lớn, chủ yếu là rác. Đây là cơng trình đầu tiên trong trạm xử lý nước thải.
Tính tốn:
Mương dẫn
Sau khi qua ngăn tiếp nhận nước thải được dẫn đến song chắn rác theo mương tiết diện hình chữ nhật. Kết quả tính tốn như sau:
Diện tích tiết diện ướt:
W = 𝑄𝑚𝑎𝑥 𝑠 𝑣 =0,0625 0,8 = 0,078 m2 Trong đĩ: Qs
max : Lưu lượng nước thải theo giây lớn nhất;
v : Vận tốc chuyển động của nước thải trước song chắn rác (m/s), phạm vi 0,7 – 1,0 m/s, chọn v = 0,8 m/s.
Mương dẫn cĩ chiều rộng B = 300 mm
Độ sâu mực nước trong mương dẫn:
h1 =𝑊
𝑏 =0,078
0,3 = 0,26 m = 260 mm
Số khe hở của song chắn rác:
n = 𝑄𝑚𝑎𝑥 𝑠 𝑣×𝑏×ℎ𝑙 = 0,0625 0,8×0,016×0,26𝑥1,05 = 18,8 khe Chọn n = 19 khe => Cĩ 18 thanh Trong đĩ:
n : Số khe hở cần thiết của song chắn rác;
v : Vận tốc nước thải qua song chắn rác, lấy bằng vận tốc nước thải trong mương dẫn, v = 0,8 m/s;
K : Hệ số tính đến mức độ cản trở của dịng chảy do hệ thống cào rác, với K=1,05;
35
SVTH: Kiều Hồng Thạch
GVHD: ThS. Nguyễn Thị Thu Hiền
l : Khoảng cách giữa các khe hở của song chắn rác, (Theo TCXD 51 – 2006
điều 6.2.1), l = 16 mm = 0,016 m;
hl : Độ sâu nước ở chân song chắn rác, lấy bằng độ sâu mực nước trong mương dẫn, hl = 260 mm = 0,260 m
Song chắn rác
Chiều rộng của song chắn rác:
Bs = S*(n-1)+l*n = 0,008*(19-1)+0,016*19 = 0,45 m
Trong đĩ:
S : Chiều dày của thanh song chắn, thường lấy S = 0,008 m.
Kiểm tra sự lắng cặn ở phần mở rộng trước song chắn rác, vận tốc nước thải trước song chắn rác Vkt khơng được nhỏ hơn 0,4 m/s (Theo giáo trình Xử lý nước thải – PGS.TS Hồng Huệ). Vkt = 𝑄 𝑠 𝑚𝑎𝑥 𝐵𝑠×ℎ𝑙= 0,0625 0,45×0,26= 0,5 m/s
Vkt = 0,5 m/s > 0,4 m/s→ Thoả mãn điều kiện lắng cặn.
Tổn thất áp lực qua song chắn rác:
ℎ𝑠 = 𝜉 ∗𝑣
2
2𝑔∗ 𝐾1
Trong đĩ:
v : Vận tốc của nước thải trước song chắn rác ứng với chế độ Qmax, v = 0,8 m/s; K1 : Hệ số tính đến sự tăng tổn thất do vướng mắc ở song chắn rác, K1 = 23, chọn K1=3;
: Hệ số tổn thất cục bộ của song chắn rác được xác định theo cơng thức:
𝜁 = 𝛽 ∗ (𝑆
𝑙)4/3 ∗ 𝑠𝑖𝑛 𝛼 = 2,42 × (0,008
0,016)4/3 × 𝑠𝑖𝑛 600 = 𝟎, 𝟖𝟑
: Gĩc nghiêng của song chắn rác so với hướng dịng chảy;
36
SVTH: Kiều Hồng Thạch
GVHD: ThS. Nguyễn Thị Thu Hiền
Bảng 4.2 Hệ số 𝜷 để tính sức cản cục bộ của song chắn
Nguồn: [1]
8.0000
a b c d e
Hình 1 Tiết diện ngang các loại thanh chắn rác.
ℎ𝑠 = 𝜉 ∗𝑣2
2𝑔× 𝐾1 = 0,83 × (0,8)2
2×9,81× 3 = 0,08m = 80 mm.
Chiều dài phần mở rộng trước song chắn rác L1:
L1 =𝐵𝑠−𝐵𝑚
2𝑡𝑔𝜙 = 0,45−0,3
2×0,364= 0,21 m = 210 mm
Trong đĩ:
Bm : Chiều rộng mương dẫn, Bm = 0,3 m;
: Gĩc nghiêng chỗ mở rộng thường lấy = 200.
Chiều dài phần mở rộng sau song chắn rác L2:
L2 =𝐿1
2 =0,21
2 = 0,105 m = 105 mm
Chiều dài xây dựng phần mương để lắp đặt song chắn rác:
L = L1 + L2 + Ls = 0,21 + 0,105 + 1,5 = 1,815 m
Trong đĩ:
Ls : Chiều dài phần mương đặt song chắn rác, Ls 1m[2] Chọn l = 1,5 m.
Chiều sâu xây dựng của phần mương đặt song chắn rác:
Tiết diện thanh a b c d e
37
SVTH: Kiều Hồng Thạch
GVHD: ThS. Nguyễn Thị Thu Hiền
H = hl + hs + hbv = 0,260 + 0,08 + 0,5 = 0,84 m
Trong đĩ:
hbv : Chiều cao bảo vệ, chọn hbv = 0,5 m Chiều dài mỗi thanh:
𝐿𝑡ℎ =ℎ1+ℎ𝑠
𝑠𝑖𝑛 𝛼 = 0,31
𝑠𝑖𝑛 600 = 𝟎, 𝟑𝟔m
Hiệu quả xử lý qua song chắn rác: Hàm lượng chất lơ lửng (SS) và BOD5 của nước thải khi qua song chắn rác đều giảm 4% [1] , cịn lại:
𝐿1𝑆𝑆= 200 (100 – 4)% = 192 mg/l
𝐿1𝐵𝑂𝐷5 = 250 (100 – 4)% = 240 mg/l
𝐿1𝐶𝑂𝐷= 400 (100 – 4) % = 384 mg/l
Bảng 4.3 Thơng số tính tốn song chắn rác
Các thơng số tính tốn Kí hiệu Giá trị Đơn vị
Số khe hở n 19 Khe
Chiều rộng Bs 450 mm
Bề dày thanh song chắn S 8 mm
Chiều rộng khe hở l 16 mm
Gĩc nghiêng song chắn 60 Độ
Chiều dài phần mở rộng trước thanh chắn L1 210 mm
Chiều dài phần mở rộng trước thanh chắn L2 105 mm
Chiều dài xây dựng L 1815 mm
Tổn thất áp lực hs 80 mm
38
SVTH: Kiều Hồng Thạch
GVHD: ThS. Nguyễn Thị Thu Hiền
4.2.1.2 Ngăn tiếp nhận
Xác định kích thước bể
Chọn thời gian lưu nước:t = 30 phút (10 – 60 phút)
Thể tích cần thiết
𝑊 = 𝑄𝑚𝑎𝑥ℎ m3
Chọn : Chiều sâu bể : H = 3,5 m; Chiều rộng bể: B = 5 m; Chiều dài bể: L = 6 m.
Chọn chiều cao bảo vệ của hố thu hbv = 0,5 m
H = h + hbv = 3,5 + 0,5 = 4 m Thể tích thực của bể:
V = B x L x H = 5 x 6 x 4= 120 m3
Ống dẫn nước thải sang bể tách dầu mỡ
Nước thải được bơm sang bể tách dầu mỡ nhờ một bơm chìm, với vận tốc nước chảy trong ống là v = 2 m/s (1 – 2,5 m/s _TCVN 51 – 2006)
Tiết diện ướt của ống:
𝐴 =𝑄𝑚𝑎𝑥ℎ
𝑣 =0,0625
2 = 0,031 m2
Đường kính ống dẫn nước thải ra:
𝐷 = √4𝐴 𝜋.𝑣 = √4×0,031 3,14×2 = 0,14m, Chọn D = 150 mm Chọn máy bơm Qmax = 225 m3/h = 0,0625 m3/s, cột áp H = 10 m.
39
SVTH: Kiều Hồng Thạch
GVHD: ThS. Nguyễn Thị Thu Hiền
Cơng suất bơm
𝑁 =𝑄×𝜌×𝑔×𝐻
1000𝜂 =0,0625×1000×9,81×10
1000×0,8 = 7,7 kW = 10,4 Hp.
Trong đĩ:
: Hiệu suất chung của bơm từ 0,72 – 0,93, chọn = 0,8
𝜌: Khối lượng riêng của nước 1.000 kg/m3
Chọn bơm chìm: thiết kế 2 bơm cĩ cơng suất như nhau (7,7 Kw).
Trong đĩ 1 bơm đủ để hoạt động với cơng suất tối đa của hệ thống xử lý, 1 bơm cịn lại là dự phịng.
Bảng 4.4 Tổng hợp tính tốn bể thu gom
Thơng số Kí hiệu Đơn vị Giá trị
Thời gian lưu nước T Phút 30
Kích thước bể thu gom
Chiều dài L mm 6.000
Chiều rộng B mm 5.000
Chiều cao Hxd mm 4.000
Đường kính ống dẫn nước thải ra D mm 150
Thể tích bể thu gom Wt m3 120
4.2.1.3 Bể tách dầu mỡ Nhiệm vụ
Tách sơ bộ dầu mỡ khỏi nước thải, tránh tình trạng dính bám các cặn bẩn dính dầu mỡ để loại trừ tắc, trít đường ống và thiết bị.
Tính tốn Thể tích bể: W = Q x t = 125×20 60 = 41,7m3 Trong đĩ: W: thể tích bể tách dầu m3; Q: Lưu lượng trung bình m3/h; t: Thời gian lưu nước 20 phút. Chọn chiều cao bể là: H = 2 m
40
SVTH: Kiều Hồng Thạch
GVHD: ThS. Nguyễn Thị Thu Hiền Chiều cao xây dựng:
Hxd = H + Hbv = 2,0 + 0,3 = 2,3 m Diện tích hữu ích: F = 𝑊 𝐻 = 41,7 2 = 20,85 m2 Chọn chiều dài bể : 8,5 m. Chiều rộng bể : 2,5 m. Thể tích thực của bể: Wt = 8,5 x 2,5 x 2,3 = 48,9 m3.
Chọn khoảng cách từ thành bể đến vách ngăn phân phối nước vào và ra là 1,2 m.
Để phân phối nước đều trên tồn bộ diện tích đầu vào và thu nước ra đều ở đầu ra, đặt song vách phân phối nước cĩ khe hở chiếm 5% diện tích mặt cắt ngang ở đầu vào và 10% diện tích khe ở đầu ra.
Cứ 1m3 nước thải chứa 2‰ lượng dầu cần phải vớt
Vậy lượng dầu cần phải vớt trung bình 3.000 x 2‰. = 6 m3/ngày
Hàm lượng BOD,COD, SS sau khi tách mỡ là:
𝐿2𝑆𝑆 = 𝐿1𝑆𝑆 (100 – 10)% = 192(1 – 0,1) = 172,8 mg/l
𝐿2𝐵𝑂𝐷5 = 𝐿1𝐵𝑂𝐷5 (100 – 15)% = 240(1 – 0,15) = 204 mg/l
𝐿2𝐶𝑂𝐷 = 𝐿1𝐶𝑂𝐷 (100 – 15)% = 384(1 – 0,15) = 326,4 mg/l
Bảng 4.5 Thơng số thiết kế bể tách dầu
Thơng Số Đơn Vị Giá Trị
Số lượng bể Đơn nguyên 1
Thời gian lưu nước phút 20
Chiều cao lớp nước m 2
Chiều cao xây dựng m 2,3
Chiều dài bể m 8,5
Chiều rộng bể m 2,5
41
SVTH: Kiều Hồng Thạch
GVHD: ThS. Nguyễn Thị Thu Hiền
4.2.1.4 Bể điều hịa Nhiệm vụ:
Bể điều hịa giúp điều hịa lưu lượng và chất lượng nước thải nhằm giảm kích thước và chi phí các cơng trình phía sau.
Trong bể cĩ hệ thống thiết bị khuấy trộn để đảm bảo hịa tan và cân bằng nồng độ các chất bẩn trong tồn thể tích bể và khơng cho cặn lắng trong bể.
Tính tốn:
Xác định kích thước bể
Thể tích bể điều hịa:
𝑉 = 𝑄𝑚𝑎𝑥ℎ m3
Trong đĩ:
𝑄𝑚𝑎𝑥ℎ : Lưu lượng nước thải theo giờ lớn nhất, 𝑄𝑚𝑎𝑥ℎ m3/h;
t : Thời gian lưu nước trong bể, t phạm vi từ 4 – 12 h, chọn t = 4 h.
Chọn chiều cao làm việc của bể là:H = 4,0 m
Chọn chiều cao bảo vệ: hbv = 0,5 m
Vậy chiều cao xây dựng của bể:
H= H + hbv = 4 + 0,5 = 4,5 m
Chọn bể cĩ tiết diện ngang hình chữ nhật.
Tiết diện bể điều hịa:
F = 𝑉 𝐻𝑖 =900 4 = 225m2 Chọn chiều dài bể: L = 20 m Chọn chiều rộng bể:B = 12 m Thể tích thực của bể: Vt = L x B x H = 20 x 12 x 4,5 = 1.080 m3
Tính tốn hệ thống đĩa, ống, phân phối khí
Lượng khí nén cần thiết cho xáo trộn:
𝑄𝑘ℎí = 𝑞 × 𝑉𝑡𝑡 = 0,012 × 1080 × 60 = 777,6𝑚3/ℎ= 12,96𝑚3/𝑝ℎú𝑡 = 0,216𝑚3/𝑠
42
SVTH: Kiều Hồng Thạch
GVHD: ThS. Nguyễn Thị Thu Hiền
q : Lượng khí cần cung cấp cho 1m3 dung tích bể trong 1phút, q = 0,01÷0,015 m3khí/m3bể.phút; chọn q = 0,012 m3khí/m3bể.phút[1];
v : Thể tích thực tế của bể điều hồ Vt = 1.080 m3.
Khí được phân phối bằng các đĩa phân phối khí. Chọn đĩa phân phối khí với các thơng số sau: Diện tích bề mặt đĩa: 0,0375 m2;
Số lượng khe hở 6.600;
Cường độ thổi khí bằng 220 l/phút = 13,2 m3/h.
Số đĩa phân phối trong bể là:
𝑛 = 𝑄𝑘𝑘
13,2=777,6
13,2 = 58,91đĩa
Chọn số đĩa phân phối trong bể là 60 đĩa.
Cách bố trí ống phân phối khí
Với diện tích đáy bể là 20 x 12 m, ống phân phối chính từ máy thổi khí đặt dọc theo chiều dài bể, các ống đặt trên giá đỡ cách đáy 20 cm.
Chọn số ống nhánh dẫn khí là 10. Vậy mỗi ống nhánh cĩ 6 đĩa, mỗi ống nhánh cách nhau 2,0 m, 2 ống ở hai bên mép tường cách tường 1,0 m. Mỗi đĩa cách nhau 2,0 m.
Trụ đỡ đặt giữa 2 đĩa kế tiếp nhau trên 1 nhánh ống, kích thước trụ đỡ: B × L × H = 0,3 m × 0,3 m × 0,2 m
Lưu lượng khí trong ống phân phối chính: Q = 777,6 m3/h.
Vận tốc khí trong ống dẫn khí được duy trì trong khoảng 15 ÷ 20 m/s. Chọn vkhí = 15 m/s Đường kính ống dẫn khí chính: 𝐷 = √4 × 𝑄 𝜋 × 𝑣 = √ 4 × 0,216 𝜋 × 15 = 0,135𝑚 Chọn ống dẫn khí làm bằng sắt tráng kẽm,D = 150mm
43
SVTH: Kiều Hồng Thạch
GVHD: ThS. Nguyễn Thị Thu Hiền
Lưu lượng khí trong ống nhánh dẫn đến mỗi bể:
𝑞𝑘𝑘𝑛 =𝑄𝑘𝑘 𝑁𝑛ℎ = 777,6 10 = 77,6𝑚 3/ℎ= 0,0216𝑚3/𝑠 Đường kính ống dẫn khí nhánh: 𝑑𝑛ℎ = √4 × 𝑞𝑘𝑘 𝑛 ′ 𝜋 × 𝑣 = √ 4 × 0,0216 𝜋 × 15 = 0,043𝑚 Chọn ống dẫn khí nhánh làm nhựa PVC, d = 49mm. Tính và chọn máy thổi khí
Áp lực cần thiết của hệ thống phân phối khí:
Hk = hd + hc + hf + H Trong đĩ
hd : Tổn thất áp lực do ma sát dọc theo chiều dài ống dẫn; hc : Tổn thất cục bộ; hd + hc 0,4 m; 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 hữu ích của bể điều hịa; H = 4 m.
Hk = 0,4 + 0,5 + 4 = 4,9 m
Áp lực khơng khí:
P = (10.33+𝐻𝑘)
10.33 =10,33+4,9
10,33 =1,474 atm Cơng suất máy nén:
𝑁 =34400×(𝑝0,29−1)×𝑄𝑘𝑘
102×𝜂 =34400×(1,4740,29−1)×0,216
102×0,8 = 10,84KW = 14,65 Hp
Trong đĩ:
: Hiệu suất máy nén khí, = 0,7 – 0,9, chọn = 0,8; q : Lưu lượng khí lấy = 0,216 m3/s.
Chọn 02 máy thổi khí cĩ cơng suất 10,84Kw hoạt động luân phiên.
Tính tốn đường ống dẫn nước vào và ra bể điều hịa
44
SVTH: Kiều Hồng Thạch
GVHD: ThS. Nguyễn Thị Thu Hiền
Đường kính ống dẫn nước thải vào bể điều hịa:
𝐷 = √ 4 × 𝑄𝑚𝑎𝑥
ℎ
𝜋 × 𝑣 × 3600 = √
4 × 225
3,14 × 1,5 × 3600= 0,23𝑚
Chọn ống dẫn nước thải là ống nhựa PVC, D = 250mm.
Kiểm tra lại vận tốc nước chảy trong ống:
𝑣 = 4 × 𝑄𝑚𝑎𝑥
ℎ
𝜋 × 𝐷𝑣2à𝑜 = 4 × 225
𝜋 × 0,252× 3600= 1,27𝑚/𝑠
Đường kính ống dẫn nước ra lấy bằng đường kính ống dẫn nước vào Dra = 250 mm.
Tính và chọn bơm
Lưu lượng cần bơm: Q = 225 m3/h
Cột áp của bơm H = 8 – 10 mH2O, chọn H = 8 mH2O.
Cơng suất bơm: N = =
1000 gH Q 225×1000×9,81×8 1000×0,8×3600 = 6,13 Kw = 8,3 Hp
Chọn 02 bơm chìm cơng suất 8,5 Hp, hoạt động luân phiên. Hàm lượng BOD5, COD, SS sau khi qua bể điều hịa
𝐿3𝑆𝑆=𝐿2𝑆𝑆 (1 – 10%) = 172,8 x 0,9 = 155,52 mg/l
𝐿3𝐵𝑂𝐷5=𝐿2𝐵𝑂𝐷5 (1 – 10%) = 204 x 0,9 = 183,6 mg/l
𝐿3𝐶𝑂𝐷= 𝐿2𝐶𝑂𝐷 (1 – 10%) = 326,4 x 0,9 = 293,76 mg/l
Bảng 4.6 Bảng tĩm tắt kết quả tính tốn bể điều hịa
Thơng số Kí hiệu Đơn vị Giá trị
Thể tích xây dựng Vxd m3 1080
Chiều dài L m 20
Chiều rộng B m 12
Chiều cao xây dựng Htc m 4,5
Tốc độ khí nén để xáo trộn qkk m3/m3.phút 0,015
45
SVTH: Kiều Hồng Thạch
GVHD: ThS. Nguyễn Thị Thu Hiền
4.2.1.5 Bể Aerotank Nhiệm vụ
Thực hiện quá trình phân hủy các chất hữu cơ cĩ trong nước thải ở điều kiện hiếu khí, với sự hỗ trợ của các vi sinh vật.
Tính tốn
Các thơng số tính tốn cơ bản cho Aerotank xáo trộn hồn tồn
Nhiệt độ: t = 250C
Hàm lượng BOD5 đầu vào = lượng BOD5 đầu ra của bể điều hịa: S0 = 183,6 mg/l
Lượng cặn lơ lửng đầu vào: SSvào= 155,52 mg/l
Đầu ra nước thải
- Hàm lượng BOD5 ra khỏi bể Aerotank: S 30 mg/l; chọn S = 20 mg/l
- Cặn lơ lửng: SS 50 mg/l; chọn SSra = 40 mg/l
Các thơng số vận hành
- Cặn hữu cơ ; a = 75% - Độ tro; z = 0,2 [7]
- Lượng bùn hoạt tính trong nước thải đầu vào; X0 = 0
- Nồng độ bùn hoạt tính; X = 2.500 – 4.000 mg/l, chọn X = 2.500 mg/l
- Lượng bùn hoạt tính tuần hồn là nồng độ cặn lắng ở đáy bể lắng 2, XT = 8.000
mg/l
- Chế độ xáo trộn hồn tồn
- Thời gian lưu bùn: 𝜃𝑐 = 5 − 15ngày. Chọn 10 ngày - Hệ số phân hủy nội bào, Kd = 0,06 ngày-1
- Hệ số sản lượng bùn Y = 0,4 – 0,8 mgVSS/mgBOD5, chọn Y = 0,6 mgVSS/mg
BOD5
Xác định hiệu quả xử lý
Hiệu quả xử lý BOD5 :
𝑬 = 𝑺𝟎− 𝑺𝒓𝒂
𝑺 × 𝟏𝟎𝟎% =
𝟏𝟖𝟑, 𝟔 − 𝟐𝟎
46
SVTH: Kiều Hồng Thạch
GVHD: ThS. Nguyễn Thị Thu Hiền
Xác định thể tích bể Aerotank
Thể tích bể Aerotank được xác định theo cơng thức:
𝑊 =𝑄𝑡𝑏 𝑛𝑔× 𝑌 × 𝜃𝑐× (𝑆0− 𝑆𝑟𝑎) 𝑋 × (1 + 𝐾𝑑× 𝜃𝑐) = 3000 × 0,6 × 10 × (183,6 − 20) 2500 × (1 + 0,06 × 10) = 736,2𝑚 3 Trong đĩ:
𝜃𝑐 : Thời gian lưu bùn đối với nước thải sinh hoạt, 𝜃𝑐= 5 - 15 ngày. Chọn 𝜃𝑐
= 10 ngày;
Q : Lưu lượng trung bình ngày, Q = 3.000 m3/ng.đ;
Y : Hệ số sản lượng bùn, Y = 0,4 - 0,8 mgVSS/mgBOD5. Chọn Y = 0,6 mgVSS/mgBOD5;
X : Nồng độ chất lơ lửng dễ bay hơi trong hỗn hợp bùn hoạt tính. Đối với nước thải sinh hoạt cĩ thể lấy X = 2.500 mg/l ;
Kd : Hệ số phân huỷ nội bào. Kd = 0,06 ngày-1
Thời gian lưu nước của bể:
𝜃 = 𝑊