CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY CỒN TÙNG LÂM
3.3.3.Bể keo tụ tạo bông
3.3. TÍNH TỐN CÁC CƠNG TRÌNH ĐƠN VỊ CỦA PHƯƠNG Á N1
3.3.3.Bể keo tụ tạo bông
3.3.3.1. Bể keo tụ
Thời gian lưu nước: t = 10 – 30 phút. Chọn t = 15 phút. Thể tích bể cần thiết:
𝑊 = 𝑄𝑡𝑏ℎ × 𝑡 = 208,33 ×15
60= 52 𝑚
3
Chọn chiều cao hữu ích: H = 6 m, chiều cao bảo vệ hbv = 0,5 m Chiều cao xây dựng Hxd = H + hbv = 6,5 m
𝐹 = 𝑊
𝐻 =
52
6 = 8,68 m
2
Để hợp khối cơng trình cụm hóa- lý, chọn Hxd =8m
Thể tích xây dựng của bể: L × B × Hxd = 1,9m × 4,6m × 8m = 43,7 m3
Công suất khuấy và cánh khuấy của bể keo tụ
Dùng máy khuấy turbin bốn cánh thẳng đứng.
Chọn đường kính cánh khuấy: DKhuấy ≤ ½ B, DKhuấy = 2,3 m Chiều dài bản cánh khuấy D = 1
5 × DKhuấy = 2,3
5 = 0,46 m Chiều rộng bản cánh khuấy L = 1
4 × DKhuấy = 0,115 m Chiều dày bản cánh khuấy là 0,01 m
Máy khuấy đặt cách đáy khoảng h = 0,5 m Tính cơng suất cánh khuấy:
𝐺 = √ 𝑃 𝑉 × 𝜇 → 𝑃 = 𝐺 2× 𝑉 × 𝜇 = 502× 52,44 × 0,9 × 10−3 = 117,99 (𝑊) = 0,12 (𝑘𝑊) (Nguồn: trang 38/[11] Trong đó:
- G: Gradient vận tốc trung bình (s-1), chọn G = 50 s-1 (Nguồn: điều 8.21.9/
trang 73/[4]
- P: Năng lượng cần thiết (W);
- µ: Độ nhớt nước thải (N.s/m²), đối với nước ở nhiệt độ 25°C. (µ = 0,9 ×10-3 N.s/m²)
- V: Thể tích nước cần khuấy trộn. V = 52,44 m3. Hiệu suất động cơ chỉ đạt = 0,8 nên công suất động cơ:
Ptt = P/ = 0,12/ 0,8 = 0,15 (kW) Số vịng quay của cánh khuấy:
𝑁 = √ 𝑃𝑡𝑡 𝑘 × 𝜌 × 𝐷2 3 = √ 0,15 × 1000 1,08 × 1000 × 2,32 = 0,16 𝑣ị𝑛𝑔/𝑔𝑖â𝑦 = 9,6 𝑣ị𝑛𝑔/𝑝ℎú𝑡 Trong đó: - k: cánh khuấy tuabin 4 cánh, k = 1,08 - 𝜌 : khối lượng riêng nước, 𝜌 = 1000kg/m3
- D: đường kính cánh khuấy (m)
Thơng thường, trong lĩnh vực xử lý nước thải, khuấy trong bể keo tụ khoảng 60 – 150 vòng/phút.
Dựa vào vòng quay và năng lượng cung cấp, chọn Máy khuấy hóa chất Tunglee model PF22-0400-1053. - Model: PF22-0400-1053 - Công suất: 0,4 kW - Điện áp: 380V - Tốc độ: 150 vòng/phút - Vật liệu: Inox 304 - Xuất xứ: Taiwan (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Hình 3.3 Máy khuấy hóa chất Tunglee model PF22-0400-1053. [6]
Kiểm tra số Renold: 𝑅𝑒𝑖 =𝑁×𝜌×𝐷2
𝜇 =150×1000×2,32
60×0,9×10−3 = 14.694.444 >104 →Chảy rối Vậy đường kính máy khuấy và số vịng quay đã chọn đạt chế độ chảy rối. Nước thải sau keo tụ qua khe tràn chảy sang bể tạo bông.
3.3.3.2. Bể tạo bông
Thời gian lưu nước: t = 10 – 30 phút. Chọn t = 25 phút (quy phạm) Dung tích bể : 𝑊 =𝑄𝑡𝑏 ℎ × 𝑡 60 = 208,33 × 25 60 = 86,8 m 3
Chọn chiều cao hữu ích: H = 6 m, chiều cao bảo vệ hbv = 0,5 m Chiều cao xây dựng Hxd = H + hbv = 6,5 m.
Diện tích bể: 𝐹 = 𝑊 𝐻 = 69,4 6 = 14,47 m 2
Để hợp khối cơng trình cụm hóa- lý, chọn Hxd =8m
Thể tích xây dựng bể: V = 𝐿 × 𝐵 × 𝐻𝑥𝑑 = 3,6m × 4,6m × 8m = 132,48 m3
Công suất khuấy và cánh khuấy của bể tạo bông
Chọn đường kính cánh khuấy: DKhuấy ≤ ½ B, DKhuấy = 2,3 m Chiều dài bản cánh khuấy D = 1
5 × DKhuấy = 2,3
5 = 0,46 m Chiều rộng bản cánh khuấy L = 1
4 × DKhuấy = 0,115 m Chiều dày bản cánh khuấy là 0,01 m
Máy khuấy đặt cách đáy khoảng h = 0,5m Tính cơng suất cánh khuấy:
𝐺 = √ 𝑃 𝑉 × 𝜇 → 𝑃 = 𝐺 2× 𝑉 × 𝜇 = 502× 99,36 × 0,9 × 10−3 = 223,56 (𝑊) = 0,224 (𝑘𝑊) Trong đó: - G: Gradient vận tốc trung bình (s-1), Chọn G = 50 s-1 - P: Năng lượng cần thiết (W);
- µ: Độ nhớt nước thải (N.s/m²), đối với nước ở nhiệt độ 25C. (à = 0,9 ì10-3 N.s/m²)
- V: Thể tích nước cần khuấy trộn. V = 99,36 m3. Hiệu suất động cơ chỉ đạt = 0,8 nên công suất động cơ:
Ptt = P/ = 0,224/ 0,8 = 0,28 (kW) Số vòng quay của cánh khuấy:
𝑁 = √ 𝑃𝑡𝑡 𝑘 × 𝜌 × 𝐷2 3 = √ 0,28 × 1000 1,08 × 1000 × 2,32 = 0,22 𝑣ò𝑛𝑔/𝑔𝑖â𝑦 = 13,2 𝑣ò𝑛𝑔/𝑝ℎú𝑡 Trong đó: - k: cánh khuấy tuabin 4 cánh, k = 1,08 - 𝜌 : khối lượng riêng nước, 𝜌 = 1000kg/m3 - D: đường kính cánh khuấy (m)
Thông thường, trong lĩnh vực xử lý nước thải, khuấy trong bể tạo bông khoảng 10 – 40 vòng/phút.
Dựa vào vòng quay và năng lượng cung cấp, chọn máy khuấy hãng Sumimoto, model CYCLO 6000 Series.
- Model: CYCLO 6000 Series - Công suất: 0,2 kW
- Điện áp: 380V/3phase/50Hz - Tốc độ: 24,6 vòng/phút
- Cánh khuấy làm bằng thép chống ăn mịn
Hình 3.3 Máy khuấy hóa chất CYCLO 6000 Series . [29]
Kiểm tra số Renold: 𝑅𝑒𝑖 =𝑁×𝜌×𝐷2
𝜇 =24,6×1000×2,32
60×0,9×10−3 = 2.409.889 >104 →Chảy rối Vậy đường kính máy khuấy và số vòng quay đã chọn đạt chế độ chảy rối. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Tính tốn đường ống dẫn nước thải ra khỏi bể
Vận tốc nước theo cơ chế tự chảy v = 0,7 ÷ 1,5 m/s, chọn v = 1 m/s. Đường kính ống:
𝐷 = √4 × 𝐹
π = √
4 × 0,06
π = 0,27 m
Chọn ống dẫn nước thải ra làm bằng nhựa uPVC có ∅ = 280mm. [12]
Kiểm tra vận tốc thực của nước thải trong ống: 𝑣𝑡𝑡 =4 × 𝑄𝑡𝑏 𝑠 𝜋 × 𝐷2 = 4 × 0,06 𝜋 × 0,282 = 0,97 𝑚/𝑠 Thỏa v = 0,7 ÷ 1,5m/s.
Bảng 3.6 Thơng số thiết kế bể keo tụ - tạo bông
STT Thông số Ký hiệu Đơn
vị Giá trị
01 Thời gian lưu nước của bể trộn cơ khí t phút 10 02 Kích thước bể keo tụ Chiều dài L m 1,9 Chiều rộng B m 4,6
Chiều cao hữu ích
H m 4
Chiều cao xây dựng
03 Thể tích xây dựng của bể tạo bông
W m3 39,33
04 Công suất của máy khuấy trong bể keo tụ
P kW
05 Thời gian lưu nước của bể
tạo bơng T phút 20 06 Kích thước bể tạo bông Chiều dài L m 3,6 Chiều rộng B m 4,6
Chiều cao hữu
ích H m 4
Chiều cao xây
dựng Hxd m 4,5
07 Thể tích xây dựng của 1 bể
tạo bơng W m
3 74,52
08 Đường kính ống dẫn nước ra Dra mm 280
3.3.3.3. Tính tốn lượng hóa chất (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Tính lượng phèn nhơm cho vào bể
Liều lượng phèn sắt dùng kết tủa chỉ bằng 1/3 liều lượng của phèn nhôm và không bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ của nước. Nhưng phèn sắt lại ăn mòn đường ống mạnh hơn phèn nhôm. Hiện nay, người ta vẫn ưu tiên chọn PAC (Poly Aluminium Chloride - [Al2(OH)nCl6-n]m) cho tất cả hệ thống xử lý nước cấp cũng như nước thải. Để tăng hiệu quả xử lý cũng như làm giảm liệu lượng PAC người ta kết hợp giữa PAC và Polymer. PAC có những ưu điểm xử lý nước như sau:
- Độ ổn định pH cao, dễ điều chỉnh pH khi xử lý, vì vậy tiết kiệm được hóa chất dùng để tăng độ kiềm và các thiết bị đi kèm như bơm định lượng và thùng hóa chất so với sử dụng phèn nhôm.
- Giảm thể tích bùn khi xử lý.
- Tăng độ trong của nước, kéo dài chu kỳ lọc, tăng chất lượng nước sau lọc.
- Liều lượng sử dụng thấp, bơng cặn to, dễ lắng. - Ít ăn mòn thiết bị.
- PAC hoạt động tốt nhất ở pH= 6,5 ÷ 8,5. Do đó, ở pH này các ion kim loại nặng đều bị kết tủa và chìm xuống đáy hoặc bám vào các hạt keo tạo thành.
(Nguồn: https://moitruongxuyenviet.com/PAC-63.html)
Lưu lượng phèn PAC trong bể keo tụ 𝑄𝑃𝐴𝐶 = 𝑎×𝑄𝑡𝑏ℎ
𝑏×1000 =75×208,33
30%×1000= 52,08 𝑙/ℎ (Nguồn: Trang 21/ [32]) Trong đó:
- a: liều lượng phèn cho vào 1m3 nước thải. Chọn a = 75 mg/l (quy phạm 75 – 250 mg/l) (Nguồn: Bảng 4.1/ Trang 31/ [35])
- b: nồng độ dung dịch phèn, b = 30% Chọn thời gian lưu của PAC là 8 giờ.
Thể tích bồn chứa:
𝑊 = 𝑄𝑃𝐴𝐶 × 𝑡 = 52,08 × 8 = 416,64 𝑙í𝑡
Chọn 1 bồn chứa 500 lít, mỗi 8h pha hóa chất một lần
Lượng hóa chất 1 lần pha:
𝐺 = 𝑄 × 𝑎 × 𝑡 = 208,33 × 75 × 12 = 187.497 𝑔 = 187,5 𝑘𝑔 (Nguồn: Trang 21/
[32])
Tính hóa chất trợ keo tụ
Hóa chất trợ keo tụ sử dụng trong xử lý nước cấp, xử lý nước thải nhằm giúp quá trình keo tụ chất rắn lơ lửng trong nước diễn ra nhanh hơn. Sự kết hợp giữa hóa chất keo tụ PAC và hóa chất trợ keo tụ PAA (Polymer anion) làm tăng kích thước hạt lơ lửng, tăng hiệu quả lắng, do đó làm tăng hiệu quả xử lý cặn lơ lửng ra khỏi nước thải.
Ta chọn hóa chất Polymer Anion - PAA
Lượng Polymer cần dùng: 𝑄𝑃𝐴𝐴 = 𝑎×𝑄𝑡𝑏ℎ
𝑏×1000 = 1×208,33
0,5%×1000 = 41,67 𝑙/ℎ (Nguồn: Trang 21/ [32]) Trong đó:
- a: liều lượng phèn cho vào 1m3 nước thải Chọn a = 1 mg/l (quy phạm 0,25 – 1 mg/l) (Nguồn: Bảng 4.1/ Trang 31/ [35])
- b: nồng độ dung dịch phèn, b = 0,5% Chọn thời gian lưu của Polymer là 8 giờ. Thể tích bồn chứa:
𝑊 = 𝑄𝑃𝐴𝐴× 𝑡 = 41,67 × 8 = 333,36 𝑙í𝑡 Chọn 1 bồn chứa 500 lít, mỗi 8h pha hóa chất một lần
Lượng hóa chất 1 lần pha:
Tính lượng NaOH cho bể (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Sử dụng NaOH độ tinh khiết 99% để tăng pH từ 5,6 lên 7,5 Sử dụng NaOH để tăng pH từ 5,6 lên 7,5.
pHvào = 5,6 => [H+] = 10-5,6 => n[H+] = 10-5,6 x 200000 = 0,5 mol. pHra = 7,5 => [H+] = 10-7,5 => n[H+] = 10-7,5 x 200000 = 0,006 mol. Lượng [OH-] cho thêm vào bằng lượng [H+] giảm từ 10-5,6 xuống 10-7,5
n[H+] cần = 0,5 – 0,006 = 0,494 mol
NaOH => Na+ + OH-
Nồng độ mol: 0,494 mol => 0,494 mol MNaOH = 40 g/mol, độ tinh khiết 99%.
NaOH = 0,494×40×10 3×100
1000×99 ≈ 20 (𝑔)
Chọn 03 bơm định lượng hóa chất model KDV-53L-FTC-FWX.
- Vật liệu : + Đầu bơm : PVDF + Màng : PTFE + Bi : CERAMIC - Lưu lượng : 288 l/h
- Cột áp : 5 bar
- Cổng hút / xả : KS10K15A - Công suất động cơ : 0,4kw - Điện áp : 3Pha -380V - Xuất xứ : Hàn quốc
Hình 3.6 Bơm định lượng KDV-53L-FTC-FWX.