CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY CỒN TÙNG LÂM
3.4. TÍNH TỐN CÁC CƠNG TRÌNH ĐƠN VỊ CỦA PHƯƠNG Á N2
3.4.1. Bể tuyển nổi
Bảng 3.20 Thơng số tính tốn thiết kế cho bể tuyển nổi khí hịa tan.
Thơng số Giá trị
Trong khoảng Đặc trưng
Áp suất, kN/m2
Tỉ số khí: rắn Chiều cao lớp nước Tải trọng bề mặt
Thời gian lưu nước, phút: Bể tuyển nổi Cột áp lực Mức độ tuần hồn 170 ÷ 475 0,03 ÷ 0,05 1 ÷ 3 20 ÷ 325 20 ÷ 60 0,5 ÷ 3 5 ÷ 120 270 ÷ 340 0,01 ÷ 0,2 (Nguồn: Trang 454/[29])
Kết quả thực nghiệm mơ hình tuyển nổi hồn tồn cho thấy:
- Tỉ số khí/chất rắn A/S = 0,03 ml khí/ mg chất rắn đạt hiệu quả tối ưu.
- Chọn tải trọng bề mặt bể tuyển nổi là 48 m3/m2.ngày, hàm lượng BOD5 giảm 20%, COD giảm 30%, SS giảm 70%.
- Độ hịa tan của khơng khí sa = 16,4 ml/l. - Nhiệt độ trung bình 270C.
- Tỉ số bảo hòa f = 0,5.
- Áp suất yêu cầu cho cột áp lực: A S = 1,3sa(fP − 1) Sa Vậy : P = (0,03 × 382,51,3 × 16,4 + 1) 0,5 = 3,08atm
Trong đó:
- A/S: Tỉ số khí/ chất rắn, ml khí/ mg chất rắn. - f: Phần khí hịa tan ở áp suất P, f = 0,5. - P: Áp suất.
- Sa: Hàm lượng bùn, mg/l. Sa=382,5 mg/l - sa: Độ hịa tan của khí
Thể tích cột áp lực:
W = Qhtb× t = 208,33 × 0,03 = 6 m3
Trong đó: t: Thời gian lưu nước trong cột áp lực. Chọn t = 2 phút = 0,03 giờ. Chọn chiều cao cột áp lực H = 2 m.
Chiều cao bảo vệ: hbv = 0,5m Đường kính cột áp lực: D = √W H × 4 π= √ 6 2× 4 3,14 = 1,95 m Chọn bình nén khí GHP 3000 Đ, 3000 lít. Chọn bể tuyển nổi hình chữ nhật. Chiều cao bể tuyển nổi: hn = 2,5 m. Chiều cao bảo vệ: hbv = 0,5 m.
Tỉ số chiều dài/ chiều rộng: L/B ≥ 3:1.
Tỉ số chiều rộng/sâu: B/H = 1,5:1 (1 : 1 đến 2,25 : 1). Diện tích bề mặt bể tuyển nổi:
A = Q LA =
5000
48 = 104,16 m
2
Chiều cao tổng cộng của bể tuyển nổi:
H = hn+ hbv = 2,5 + 0,5 = 3m Chiều rộng bể tuyển nổi:
B = 1.6hn = 1,6 × 2,5 = 4m Chiều dài bể tuyển nổi:
L =A B=
104,16
Chọn:
- Chiều dài vùng phân phối nước vào lvào = 1,5 m.
- Chiều dài vùng thu nước lthu = 1,5 m. Thể tích vùng tuyển nổi:
W = B × L × hn = 4 × 26 × 2,5 = 260m3 Thời gian lưu nước của vùng tuyển nổi:
t = W Qtbh =
260
208,33 = 1,25 giờ Lượng chất lơ lửng thu được mỗi ngày:
M = 382,5mg
l × 0,8 × 5000 m3
ngày× 1kg
1000 =1530 kgSS/ngày
Giả sử bùn tươi có hàm lượng chất rắn là TS = 3,4%, khối lượng riêng là S = 1,0072kg/l.
Dung tích bùn tươi cần xử lý mỗi ngày:
Qb = M
3,4%×1,0072= 1530
0,034×1,0072× 1kg
1000g= 44,7 m3/ngày
Tính tốn bồn hịa trộn dung dịch phèn
Căn cứ vào hàm lượng cặn tính tốn của nước nguồn là 382,5 mg/l, lấy liều lượng phèn nhôm khô cần thiết là 45mg/l (Bảng 6.3/[9] )
Dung tích bể hịa trộn: (CT6.3/[9] ) w1 = Q × n × P 10000 × bn × γ= 208,33 × 24 × 45 10000 × 10 × 1 = 1,9 m 3 Trong đó:
- Q: lưu lượng nước xử lí
- P: lượng hóa chất dự tính cho vào nước: 45 mg/l.
- n: số giờ giữa 2 lần hòa tan, đối với trạm có cơng suất 5000 m3/ ngày.đêm là 24h.
- bh: nồng độ dung dịch hóa chất trong thùng hòa trộn tính bằng % lấy bằng 10 – 17% chọn bh = 10%.
- 𝛾 : khối lượng riêng của dung dịch lấy bằng 1 T/m3.
Vì dung tích của bể hịa trộn nhỏ (1,9 m3) nên không cần phải xây dựng các bể hịa trộn mà sẽ sử dụng bồn 2000 lít.
W2 =W1×bh
bt =1,9×10
5 = 3,8 m3 (CT6.4/[9] )
Trong đó: bt: nồng độ dịch hóa chất trong thùng tiêu thụ tính bằng % lấy bằng 4 – 10% sản phẩm không ngậm nước, chọn bt = 5%
Cũng giống như bể hịa trộn vì dung tích bể tiêu thụ nhỏ nên ta sẽ dùng bồn 4000 lít.
Tính tốn bồn hịa trộn chất trợ tuyển nổi
Chọn chất trợ tuyển nổi là C1492, dạng bột trắng, tính Cationic cao. Lượng hóa chất trợ tuyển : 5g/m3 nước thải
Lưu lượng nước tuần hoàn vào bể áp lực. Quy phạm lượng nước tuần hoàn vào bể áp lực là 60 % lượng nước đã xử lý
Chọn Qr = 60%Qtb = 0,6 × 208,33 = 125 m3/h = 2,083 m3/phút Lưu lượng nước thải vào : Q = Qr+ q = 2,083 + 208,33 = 210,413 m3/phút Lượng hóa chất trợ tuyển sử dụng trong một giờ là:
mctt= 5×210,413 = 1052,06 g/h Pha dung dịch chất trợ tuyển với nồng độ 2%
Khối lượng dung dịch của chất trợ tuyển tiêu tốn trong 1 giờ là : mdd =1052,06
2% = 52603,25 g Thể tích dung dịch của chất trợ tuyển tiêu tốn trong 1 giờ là:
Vdd =mdd d Trong đó: d là tỷ trọng dung dịch và d = 0,65 g/cm3 Vdd =mdd d = 652603,25 0,65 = 80928 cm 3 = 80,9 lít
Chọn bơm định lượng OBL MC131 PP công suất 3 kW, lưu lượng 131 l/h
Thiết kế bồn pha hóa chất trợ tuyển chứa được lượng hóa chất trợ tuyển đủ sử dụng trong 1 ngày .
Thể tích dung dịch của chất trợ tuyển tiêu tốn trong 1 ngày : V = 131 lit/h × 24h = 3144 lit = 3,1 m3
Tính bơm tuần hoàn nước thải
Chọn Cột áp toàn phần của bơm: HCATP = 6m Lưu lượng bơm tuần hoàn: Qb = 125 m3/h Công suất của máy bơm:
N = ρ × g × H × Q × H =
1000 × 9,81 × 6 × 125
1000 × 0,8 × 3600 = 2,55 kW Trong đó:
- Q: Lưu lượng nước trung bình trong ngày, m3/ngày
- H: cột áp bơm, 𝑚𝐻2𝑂 (H = Hhút + Hđẩy + ζ = 0,5 + 3,5 + 1 = 6 m) - ζ: tổn thất các van, khoá uốn của đuờng ống, chọn = 1 m
- ρ: khối luợng riêng của chất lỏng
(Nước: ρ = 1000kg/m3, Bùn:ρ = 1053 kg/m3) - g: gia tốc trọng truờng, g = 9,81 m/s2
- η: hiệu suất của bơm, η = ,73 ÷ ,93 → chọn η = 0,8
Công suất thực tế của máy bơm: Ntt = N × 1,2 = 2,55 × 1,2 = 3,06 kW
Ta chọn bơm Tsurimi KRS-2-C4 có cơng suất là 3,7 KW. Bố trí 02 bơm hoạt động thay phiên nhau ( 01 công tác, 01 dự phịng).
Tính đường kính ống dẫn nước ra bể tuyển nổi
Lưu lượng nước thải vào : Q = Qr + q = 125 + 208,33 = 333,33 m3/h = 0,09 m3/s Chọn vận tốc nước trong ống: v = 1,5 m/s. Đường kính ống: D = √4 × Q π × v = √ 4 × 0,09 3,14 × 1,5 = 0,27 m
Chọn ống dẫn nước thải ra làm bằng nhựa uPVC có ∅ = 280 mm. [12]
Vận tốc thực của nước thải trong ống: v = 4 × Qtb 𝑠 π × D2 × 3600 = 4 × 0,09 π × 0,282 = 1,4 (m s)⁄ → thỏa v = 1,2 − 2 𝑚/𝑠
Phần bọt nổi được hệ thống cần gạt bọt trên mặt gạt vào máng thu trên mặt theo ống dẫn xuống bể chứa dung dịch bọt nổi có tác dụng chứa và ổn định bọt nổi. Phần bùn cặn được thu gom và đem đi xử lý.
Lượng chất rắn lơ lửng thu được trong 1h là: mr = 70%×SS×Q Với SS = 382,5 mg/l = 382,5 g/m3
mr = 70% × 382,5 × 208,33 = 35780 g/h = 35,78 kg/h
Bọt thu được có nồng độ % thường có nồng độ 2 – 3%), khối lượng dung dịch bọt thu được trong 1h là:
mdd = mr 2%=
35,78
2% = 1789 kg/h
Coi tỷ trọng của dung dịch gần bằng nước và bằng 1kg/dm3 nên ta được thể tích dung dịch trong 1h là: Vb =mdd d = 1789 1 = 1789dm 3 = 1,8m3
Dung dịch bọt nổi được chứa trong bể chứa trong 10h cho ổn định. Chọn thể tích của ngăn chứa 2m3. Chọn bể trịn chiều cao là 1m và đường kính là 1m.
Tính lượng khơng khí cần cấp trong bể tuyển nổi
Lượng khơng khí cần cấp trong bể tuyển nổi là : Áp dụng công thức A
G = 0,03 Trong đó :
- A là lượng khơng khí hịa tan vào thải nước cần xử lý, kg/ngày. - G: lượng chất rắn lơ lửng tách được ra khỏi nước thải trong 1h, kg/h. Nên ta có A = 0,03×G = 0,03×1789 = 53,67 (kg/h)
Thể tích khơng khí cần cấp là: Vkk =53,67
1,3 = 41,28 m3/h = 0,68 m3/phút = 0,011 m3/s Áp lực của máy thổi khí tính theo cơng thức :
P = 98066,5 (1 + Hs 10,33)
Trong đó: Hs : Độ ngập của thiết bị phân tán khí trong nước. Đối với bể tuyển nổi thì cường độ cấp khí Imin = 40-50 m3/m2 mặt đáy bể trong 1h (Imin được tính theo TCXDVN 51:2008 ). Chọn Imin= 43 m3/m2, suy ra Hs= 0,5 m
P = 98066,5 (1 + 0,5
10,33) = 102813,2Pa Cơng suất của máy thổi khí được tính theo cơng thức sau N = 3,64(P 0,29 − 26,3)Qk 1000 × 0,75 = 3,64(102813,20,29− 26,3) × 41,28 1000 × 0,75 = 0,4kW Trong đó :
- Qk : Tổng lưu lượng khí cấp cho bể xử lý (m3/h)
- β : Hệ số sử dụng hữu ích của máy thổi khí (lấy khoảng 0,5 – 0,75). Chọn β = 0,75
Vậy chọn máy thổi khí Dargang DG-200-11 có cơng suất 0,4kW. Bố trí 02 máy thổi khí hoạt động thay phiên nhau (01 cơng tác, 01 dự phịng)
Tính tốn đường ống dẫn khí
Đường kính ống chính phân phối khí: D = √4×Qkk
v×π = √4×0,011
15×3,14 = 0,03 m3/s
Trong đó: v : là tốc độ chuyển động của khơng khí trong mạng lưới ống phân phối v = 10 -15m/s.Chọn v = 15m/s (tính tốn thiết kế cơng trình xử lí nước thải – Ts.Trịnh Xuân Lai)
Chọn đường kính ống dẫn khí nhánh là thép ống đúc DN25 (∅ = 33,4 mm)
Lưu lượng khí qua mỗi ống nhánh: qk = Qkk nống nhánh =0,011 3 = 0,00367 m3/s Số lượng ống nhánh, chọn n=3. Đường kính ống nhánh dẫn khí: D = √4 × Qkk v × π = √ 4 × 0,00367 7 × 3,14 = 0,026 m
Trong đó : Vận tốc khí trong ống nhánh: Vận tốc khí qua mỗi ống nhánh, vk’= 6 - 9 m/s . chọn vk’= 7 (m/s).
Chọn đường kính ống dẫn khí nhánh là thép ống đúc DN20 (∅ = 26,7 mm). [8]