3. Bố cục và hình thức trình bày báo cáo
3.3.3. So sán h2 sơ đồ công nghệ
Bảng 3.8 So sánh 2 sơ đồ công nghệ
Phương án 1 Phương án 2
Về vận hành _Vận hành đơn giản, người vận hành có kiến thức vừa đủ
_Vận hành phức tạp, đòi hỏi người vận hành có chuyên môn cao
Về diện tích _Các công trình chiếm nhiều diện tích
_ Chiếm diện tích ít hơn
Về khả năng xử lý _ Xử lý đạt tiêu chuẩn đầu ra _Đảm bảo xử lý được N hiệu suất cao
_Xử lý đạt chuẩn đầu ra _ Quá trình xử lý N không đảm bảo đạt đúng hiệu suất đề ra.
công suất 400 m/ngày đêm
CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH XỬ LÝ 4.1. Phương án 1
4.1.1 Tính toán lưu lượng cho hệ thống xử lý [3] Lưu lượng trung bình ngày Lưu lượng trung bình ngày
Qtb ( ngày đêm) = 400 m3/ngày Lưu lượng trung bình giờ
Qtb (giờ) = Qtb ( ngày đêm) 24 = 400
24 = 16,7 m3/h Lưu lượng trung bình giây
Qtb (s) = Qtb ( giờ)
3600 = 16,67
3600 = 4,6 l/s
Bảng 4.1 Hệ số không điều hòa chung [3]
Hệ số không điều hòa 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
Với lưu lượng là 4,6 l/s < 5 l/s thì ta chọn: K0max = 2,5
Komin = 0,38 Lưu lượng giờ lớn nhất
Q (h max) = Qtb (giờ) x K0max = 16,7 x 2,5 = 41,8 (m3/h) Lưu lượng giây lớn nhất
Q (s max) = Q ( h max)
3600 = 41,8
3600 = 0,01 (m3/s) Lưu lượng giờ nhỏ nhất
4.1.2 Song chắn rác [3]
Lưu lượng nước thải xám: Qxám.s (max) = 4,4 x 10-3 m3/s Số khe hở của song chắn rác:
n = Q ( s max)
𝑣 𝑥 𝑏 𝑥 𝐻1 𝑥 𝐾 = 4,4 x 10−3
0,8 𝑥 0,015 𝑥 0,04 x 1,05= 10 (khe) (117/[3]) Trong đó:
• n: số khe hở cần thiết của song chắn rác
• Q ( s max): Lưu lượng nước thải theo giây lớn nhất
• v: Vận tốc nước thải chảy qua song chắn rác, lấy bằng vận tốc nước thải trong ống dẫn, v = 0,8 m/s
• K: hệ số tính đến mức độ cản trở của dòng chảy do hệ thống cào rác, K = 1,05
• b: khoảng cách giữa các khe hở của song chắn rác. Với b = 15 – 20 mm. Ta chọn b = 15 mm = 0,015 m
• H1: Độ sâu nước ở chân song chắn rác, h1 = 40 mm = 0,04m. Chiều rộng song chắn rác:
Bs = s x (n – 1) + b x n = 0,008 x (10 – 1) + (0,015 x 10) = 0,64 m (118/[3]) Thể tích của song chắn: V = Bs x Ls x Hs = 0,64m x 0,5m x 0,5m
Trong đó: s: bề dày của thanh song chắn, thường lấy s = 0,005 m. Tổn thất áp lực qua song chắn rác:
Hs = ξ x 𝑣𝑚𝑎𝑥2
2 𝑥 𝑔 x K1 = 0,91 x 0,82
2 𝑥 9,81 x 3 = 0,089 m = 89 mm (118/[3]) Trong đó:
Vmax: Vận tốc của nước thải đi qua song chắn rác ứng với chế độ Qmax, vmax = 0,8 m/s K1: hệ số tính đến sự tăng tổn thất do vướng mắc ở song chắn rác, K1 = 2 – 3.
Chọn K1 = 3
ξ: hệ số tổn thất cục bộ của song chắn rác ξ = β x ( S
𝑏 ) 4/3 x sinα = 2,42 x ( 0,008
0,015 ) 4/3 x sin60 = 0,91 (118/[3])
α: góc nghiêng của song chắn rác so với hướng dòng chảy, α = 60 – 900. Chọn α = 600 β: hệ số phụ thuộc tiết diện ngang của thanh song chắn. Chọn kiểu “a”.
công suất 400 m/ngày đêm
Bảng 4.2 Hệ số β để tính sức cản cục bộ của song chắn rác
Tiết diện thanh a b c d e
Hệ số β 2,42 1,83 1,67 1,02 1,76
Hình 4.1 Tiết diện ngang các loại thanh của song chắn rác.
Chiều dài phần mở rộng trước song chắn rác: L1 = Bs − Bm 2 𝑥 𝑡𝑎𝑛𝛿 = 0,64−0,4 2 𝑥 tan 20 = 0,33 m = 330 mm (118/[3]) Trong đó: Bm: Chiều rộng mương dẫn, Bm = 0,4m 𝛿: góc nghiêng chỗ mở rộng, 𝛿 = 20
Chiều dài phần mở rộng sau song chắn rác: L2 = 𝐿1
2 = 0,33
2 = 0,17 m = 170 mm (118/[3]) Chiều dài xây dựng phần mương lắp đặt song chắn rác: L = L1 + L2 + Ls = 0,33 + 0,17 + 1,5 = 2 m (118/[3]) Trong đó:
Ls: chiều dài phần mương đặt song chắn rác. Chọn Ls = 1,5 m Chiều sâu xây dựng của phần mương đặt song chắn rác:
H = h1 + h2 + hbv = 0,04 + 0,089 + 0,5 = 0,63 m (119/[3]) Trong đó:
h1: độ sâu mực nước trong mương dẫn, h1 = 0,04 m h2: tổn thất áp lực ở song chắn rác, h2 = 0,089 m
hbv: Khoảng cách giữa cốt sàn nhà đặt song chắn rác và mực nước cao nhất, hbv = 0,5 m
Bảng 4.3 Tóm tắt các thông số thiết kế song chắn rác
STT Các thông số tính toán Ký hiệu Đơn vị Giá trị
1 Số khe hở n Khe 10
2 Chiều rộng song chắn Bs mm 700
3 Bề dày của thanh song chắn S mm 5
4 Khoảng cách giữa các khe hở B mm 15
5 Chiều dài song chắn rác S mm 700
6 Chiều cao song chắn rác H1 mm 700
7 Kích thước lỗ lọt L2 mm 2
4.1.3. Bể tách dầu [4]
▪ Thời gian lưu trong bể tách dầu phải lớn hơn 1h, chọn t = 1,5h
▪ Thể tích ngăn thứ 1 bằng một phần hai thể tích toàn bể.
▪ Khoảng cách từ mực nước đến nắp thu dầu phải lớn hơn 230 mm.
▪ Khoảng không chứa không khí trong bể có dung tích tối thiểu bằng 12,5% dung tích bể tách dầu.
Thể tích công tác của bể tách dầu mỡ
V = 𝑄𝑚𝑎𝑥,𝑔𝑖ờ𝑥á𝑚 × t = 41,8 × 1,5 = 62,7 (m3) Ngăn 1: V1 = 1 2× V = 1 2× 62,7 = 31,4 (m3) Chọn ngăn 1 có kích thước:
công suất 400 m/ngày đêm
+ Chiều dài : L1 = 3,5 m. + Chiều rộng: B1 = 3 m.
+ Chiều sâu công tác: h1 = 3 m. + Chiều sâu bảo vệ : hbv = 0,5 m.
Chiều sâu thực tế: H1= h1+ hbv = 3 + 0,5 = 3,5 (m)
Kiểm tra điều kiện
Dung tích phần không khí so với dung tích ngăn: Hbv
H1 × 100% = 0,5
3,5× 100% = 14,3% (thỏa)
Vận tốc nước chảy ở ngăn 1: V = 𝑄𝑚𝑎𝑥,𝑠𝑥á𝑚 𝐵 × ℎ1 = 0,01 3 × 3 = 0,001 (m/s) Ngăn 2 V2 = 1 4× V = 1 4× 62,7 = 15,7 (m3) Chọn ngăn 2 có kích thước: + Chiều dài : L2 = 1,8 m. + Chiều rộng: B2 = 3 m.
+ Chiều sâu công tác: h2 = 3 m. + Chiều sâu bảo vệ : hbv = 0,5 m.
Chiều sâu thực tế: H2= h2+ hbv= 3 + 0,5 = 3,5 (m)
Kiểm tra điều kiện
Dung tích phần không khí so với dung tích ngăn: Hbv H2 × 100% = 0,5 3,5× 100% = 14,7% (thỏa) Ngăn 3 V3 = 1 4× V = 1 4× 62,7 = 15,7 (m3) Chọn ngăn 2 có kích thước: + Chiều dài : L2 = 1,8 m. + Chiều rộng: B2 = 3 m.
+ Chiều sâu bảo vệ : hbv = 0,5 m.
Chiều sâu thực tế: H3= h3+ hbv= 3 + 0,5 = 3,5 (m) Mỗi vách ngăn là 200mm.
Kiểm tra điều kiện
Dung tích phần không khí so với dung tích ngăn: Hbv
H3 × 100% = 0,5
3,5× 100% = 14,7% (thỏa)
Lượng dầu sinh ra mỗi ngày
Nồng độ dầu mỡ trong nước thải xám là 38 (mg/l) Hàm lượng dầu mỡ thải ra mỗi ngày:
38 mg/l × 316 m3/ngày × 1000 = 12 × 106 mg/ngày = 12 (kg/ngày)
Đường ống dẫn nước sang bể thu gom
Lưu lượng giờ lớn nhất: 𝑄𝑚𝑎𝑥ℎ = 41,8 (m3/h) = 0,01 (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 ×0,01
𝜋×1,2 = 0,11 (m) Chọn ống dẫn nước thải ra là ống nhựa uPVC D110 Bình Minh
Kiểm tra lại vận tốc nước trong ống
v = 4 𝑥 𝑄
𝜋 𝑥 𝐷2𝑥 3600 = 4 𝑥 0,01
công suất 400 m/ngày đêm
Bảng 4.4 Tóm tắt các thông số thiết kế bể tách dầu
Thông số Ký hiệu Đơn vị Kích thước
Ngăn 1 + Chiều dài + Chiều rộng + Chiều cao L1 B1 H1 m 3,5 3 3,5 Ngăn 2 + Chiều dài + Chiều rộng + Chiều cao L2 B2 H2 m 1,8 3 3,5 Ngăn 3 + Chiều dài + Chiều rộng + Chiều cao L3 B3 H3 m 1,8 3 3,5 Vách ngăn - m 0,2 Tổng + Chiều dài + Chiều Rộng + Chiều cao m 7,5 3 3,5 Đường kính ống dẫn nước ra D mm 110 4.1.4 Bể tự hoại [6] Tính toán
Số người vào khu trung tâm thương mại, N = 2800 (người) Dung tích cần thiết vùng tách cặn: 𝑉𝑛 =𝑁×𝑞𝑜×𝑡𝑛 1000 𝑉𝑛 =2800×30×1 1000 = 84(m3) Trong đó: N: Số người sử dụng bể (người)
q0: tiểu chuẩn thải nước (l/người.ngày)
tn: Thời gian lưu nước tối thiểu để lắng cặn (ngày) Dung tích cần thiết của vùng phân hủy bùn, cặn tươi:
𝑉𝑏 =0,5×𝑁×𝑡𝑏 1000 𝑉𝑏 =0,5×2800×33 1000 = 46,2 (m3) Trong đó: N: Số người sử dụng bể (người)
tb: Thời gian cần thiết để phân hủy cặn (ngày) Dung tích vùng chứa bùn đã phân hủy (nằm dưới đáy bể):
𝑉𝑡 =𝑟×𝑁×[𝑇− 𝑡𝑏 365] 1000 𝑉𝑡 =30×2800×(1− 33 365) 1000 = 76,4 (m3) Trong đó:
r: Lượng cặn phân hủy tích lũy của 1 người trong 1 năm (m3/người.năm) T: Khoảng thời gian giữa hai lần hút cặn (năm)
Dung tích vùng váng nổi:
Vv = 0,4Vt = 0,4 x 76,4 = 30,6 m3
Tổng thể tích vùng tách cặn, vùng phân hủy bùn cặn,tươi vùng chứa bùn đã phân hủy và vùng váng nổi
𝑉 = 𝑉𝑛 + 𝑉𝑏 + 𝑉𝑡 + 𝑉𝑣 = 84 + 46,2 + 76,4 + 30,6 = 237,2 (m3) > 10 (m3)
Khi dung tích bể > 10 m3 thì bể thường được xây làm 3 ngăn, ngăn đầu không dưới 0,5 tổng thể tích bể, hai ngăn sau có dung tích 0,25 dung tích bể
Đường ống dẫn nước sang thu gom
Lưu lượng giờ lớn nhất: 𝑄𝑚𝑎𝑥ℎ = 41,8 (m3/h) = 0,01 (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 ×0,01
công suất 400 m/ngày đêm
Chọn ống dẫn nước thải ra là ống nhựa uPVC D110 Bình Minh
Bảng 4.5 Kích thước của bể tự hoại
Ngăn 1 Ngăn 2 Ngăn 3
Thể tích (V), m3 118,6 59,3 59,3
Chiều cao (H), m 3 3 3
Diện tích (S), m2 39,5 19,8 19,8
Chiều rộng (R), m 6 6 6
Chiều dài (L), m 6,6 3,3 3,3
Chọn chiều cao vùng tách cặn, phân hủy cặn, vùng chứa cặn đã phân hủy: H= 3 m Chiều dài vách ngăn: Lngăn = 0,2 m
Tổng chiều dài của mỗi bể tự hoại: L = 6,6 + 0,2 + 3,3 + 0,2 + 3,3 = 13,6 (m) Chọn chiều cao bảo vệ: hbv = 0,5 m.
Tổng chiều cao bể tự hoại cần thiết kế:
∑ 𝐻 = 𝐻 + 𝐻𝑏𝑣 = 3 + 0,5 = 3,5 (m)
Kích thước xây dựng của mỗi bể bể tự hoại L × B × H = 13,6 m × 6m × 3,5m
4.1.5. Bể thu gom [3] Tính toán kích thước bể
Thời gian lưu nước t = 10 – 30 phút. Chọn t = 20 phút Thể tích cần thiết của hố thu gom:
W = 𝑄𝑚𝑖𝑛ℎ x t = 6,3
60 x 20 = 2,1 m3 Chọn chiều cao hữu ích của bể: H = 2 m Chọn chiều cao bảo vệ: hbv = 0,5 m Chiều cao xây dựng của bể thu gom: Hxd = H + hbv = 2 + 0,5 = 2,5 m Diện tích mặt bằng của bể:
A = 𝑊 𝐻 = 2,1
Chọn kích thước bể thu gom: L x B x Hxd = 2,2 m x 1 m x 2,5m
Tính toán đường ống dẫn nước thải ra khỏi bể
Lưu lượng trung bình giờ lớn nhất: Q (h max) = 41,8 m3/h = 0,01 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 0,01
3,14 𝑥 1,2 = 0,103 m = 103 mm Ta chọn ống dẫn nước bằng nhựa PVC có D = 110 mm
Bảng 4.6 Tóm tắt các thông số thiết kế bể thu gom
STT Các thông số tính toán Ký hiệu Đơn vị Giá trị
1 Chiều cao xây dựng Hxd m 2,5
2 Chiều rộng B m 1
3 Chiều dài L m 2,2
4 Đường kính ống dẫn nước ra D mm 125
4.1.6. Bể điều hòa sục khí [3]
Thời gian lưu nước tại bể điều hòa t = 4 − 8h. Ta chọn t = 4h.
Thể tích làm việc của bể điều hòa:
V = Qhmax × t = 41,8 × 4 = 167,2 m3
Chọn chiều cao hữu ích của bể điều hòa: H = 3 m. Chọn chiều cao bảo vệ hbv = 0,5 m.
Chiều cao xây dựng Hxd = H + hbv = 3 + 0,5 = 3,5 m. Diện tích bể điều hòa:
F = V
H =
167,2
3 = 55,7 m
2
Kích thước bể điều hòa: L × B × H = 7,5 m × 7,4 m × 3,5 m.
công suất 400 m/ngày đêm
Bảng 4.7 Các dạng khuấy trộn ở bể điều hòa
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)
(Bảng 9.7/422/[3]) Chọn kiểu khuấy trộn khí nén:
Lượng khí nén cần thiết cho khuấy trộn:
Qkhí = R x V đh = 0,012 x 167,2 = 2 m3/phút = 0,03 m3/s = 33,3 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 hòa (m3)
Tính toán 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 = 3m
Tổn thất hd và hc không vượt quá 0,4m, tổn thất hf không quá 0,5m, do đó áp lực cần thiết sẽ là: Hct = 0,4 + 0,5 + 3 = 3,9m Áp lực không khí sẽ là: Pm = 𝐻𝑐𝑡 10,12 = 3,9 10,12 = 0,4 atm Công suất máy thổi khí
N = 𝐺 𝑥 𝑅 𝑥 𝑇 29,7 𝑥 𝑛 𝑥 𝑒 x (𝑃0,283 𝑃𝑡 -1) N = 0,04 𝑥 8,314 𝑥 303 29,7 𝑥 0,283 𝑥 0,8 x (1,430,283 1 -1) = 1,6 KW Trong đó:
N: Công suất yêu cầu của máy thổi khí, KW G: Trọng lượng của dòng khí (kg/s)
G = Qkhí x 1,29 = 0,03 x 1,29 = 0,04 kg/s R: hàng số lý tưởng, R = 8,314 KJ/Kmol.K0
T: Nhiệt độ của không khí đầu vào, t = 300C => T = 30 + 273 = 303 0K Pt: áp suất tuyệt đối không khí đầu vào, P1 = 1 atm
P : áp suất tuyệt đối không khí đầu ra, P = Pm + 1 = 0,43 + 1 = 1,43 atm n = 𝑘−1
𝑘 = 1,395−1
1,395 = 0,283 Với k: hệ số không khí, k = 1,395
c: 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 công suất tính toán: N = 1,2 x 1,6 = 1,92 KW
Chọn 2 máy thổi khí Tsurumi TSR2 – 200 công suất 2KW hoạt động luân phiên nhau.
Tính toán đĩa thổi khí
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 = 2 0,083 = 24 đĩa Số ống nhánh: Ta chọn số ống nhánh là 4 ống Bố trí ống phân phối khí:
Bố trí 4 ống nhánh phân phối khí dọc theo chiều rộng bể, trên mỗi ống nhánh bố trí 6 đĩa thổi khí, đặt cách thành bể 1 m và cách đáy 0,25m
Khoảng cách giữa các ống nhánh: Lnhánh = 𝐿−1 𝑥 2
𝑛−1 = 7,5−1 𝑥 2
6−1 = 1,1 m
công suất 400 m/ngày đêm
Lđĩa = 𝐵−1 𝑥 2
𝑛1−1 = 7,4−1 𝑥 2
4−1 = 1,8 m
Đường kính ống phân phối khí chính:
Dc = √ 4 𝑥 𝑄𝑘ℎí
𝜋 𝑥 𝑣 ố𝑛𝑔 = √ 4 𝑥 0,03
𝜋 𝑥 12 = 0,065 m chọn ống inox DN65 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 = 𝑄𝑘ℎí 4 = 2 4 = 0,5 m3/phút = 0,0083m3/s Đường kính ống dẫn khí nhánh Dn = √ 4 𝑥 𝑞𝑛ℎá𝑛ℎ 𝜋 𝑥 𝑣 ố𝑛𝑔 = √ 4 𝑥 0,0083 𝜋 𝑥 12 = 0,03 m chọn ống inox DN30
Tính toán bơm từ bể điều hòa sang bể lắng Anoxic
Công suất bơm:
N = Qtb max 𝑠 ×H ×g × ρ 1000 × η = 0,01×10 ×9,81 ×1000 1000×0,8 = 1,22 KW Tổng hệ số ma sát cục bộ 8 25 , 0 25 , 0 1 , 1 . 5 5 , 0 1 5 , 0 6 5 4 3 2 1+ + + + + = + + + + + = = cb 5 , 0 1= : hệ số trở lực khi vào ống hút; 1 2 = : hệ số trở lực khi ra ống hút; 5 , 0