4.3.1. Song chắn rác ( Giống phƣơng án 1)
4.3.2. Hố thu gom 4.3.2.1 Nhiệm vụ 4.3.2.1 Nhiệm vụ
Hố thu có nhiệm vụ tập trung nƣớc thải, thu gom triệt để nƣớc thải từ nguồn tiếp nhận trƣớc khi phân phối vài công trình xử lí phía sau.
4.3.2.2 Tính toán
Thời gian lƣu nƣớc trong bể thu gom tối thiểu là 15 đến 20 phút. Chọn thời gian lƣu nƣớc là t = 20 phút. Thể tích bể thu gom đƣợc tính nhƣ sau:
(Nguồn: Lâm Minh Triết, Nguyễn Thanh Hùng, Nguyễn Phƣớc Dân, Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp – Tính toán thiết kế công trình, NXB ĐHQG TPHCM, 2015, trang 415).
Vậy kích thƣớc của bể thu gom đƣợc xây dựng nhƣ sau: Chọn chiều cao hữu ích H= 2m
Chiều cao xây dựng của bể thu gom: Hxd = H + hbv = 2 + 0,5 = 2,5 m Trong đó:
H – Là chiều cao hữu ích của bể, H = 2m hbv – Là chiều cao bảo vệ, hbv = 0,5m Diện tích mặt bằng của bể:
Kích thƣớc bể thu gom:
Tính toán đƣờng ống dẫn nƣớc ra khỏi bể
Lƣu lƣợng trung bình lớn nhất:
Vận tốc nƣớc thải đi trong ống: v = 1 m/s ( v = 1 – 2 m/s ) Đƣờng kính ống dẫn nƣớc thải sang bể tuyển nổi:
√ ⁄ √
Chọn ống dẫn nƣớc thải ra làm bằng nhựa PVC có D= 130 mm
Tính toán bơm nƣớc thải sang bể lắng cát:
Công suất bơm
Trong đó:
- Lƣu lƣợng bơm bằng lƣu lƣợng lớn nhất giờ: Qmax/h = 45 m3/h = 0,0125 m3/s. -
h2: tổn thất cục bộ qua chỗ nối, đột mở, đột thu, tổn thất qua lớp bùn,… lấy trong khoảng 2-3 mH2O.
- : khối lƣợng riêng của nƣớc,
- : hiệu suất của bơm, lấy
: Là hệ số an toàn của bơm, với:
Công suất thực của máy bơm bằng 1,5 lần công suất tính toán, với 1KW= 1,34 HP
2 , 2 5 , 1 1 N 5 , 1 2 , 1 5 1 N 1 , 1 50 5 N
Chọn 2 máy bơm chìm nƣớc thải TSURUMI 80C21.5, bơm hoạt động luân phiên. Model: TSURUMI 80C21.5.
Công suất: 2HP Xuất xứ: Nhật Bản
Bảng 4. 14 Thông số thiết kế bể thu gom
Thông số Đơn vị Kích thƣớc Chiều dài m 5 Chiều rộng m 3 Chiều cao m 3,5 Đƣờng kính ống dẫn nƣớc ra mm 130 Bơm HP 2 4.3.3. Bể lắng cát 4.3.3.1: Nhiệm vụ
Bể lắng cát ngang đƣợc thiết kế để loại bỏ các tạp chất vô cơ không hòa tan nhƣ cát, sỏi, xỉ và các vật liệu rắn khác có vận tốc lắng lớn hơn các chất hữu cơ có thể phân hủy trong nƣớc thải. Việc tách khỏi nƣớc thải các tạp chất này là rất cần thiết để tránh những ảnh hƣởng xấu đến hiệu suất xử lí của các công trình có lien quan sau đó.
4.3.3.2: Tính toán
Tính toán bể lắng cát ngang có thể đƣợc tiến hành theo giáo trình Xử lí nước thải công nghiệp GS.TS. Lâm Minh Triết trang 128 với các thông số sau đây:
Bảng 4. 15 Các thông số tính toán bể lắng cát ngang
TT Thông số thiết kế Khoảng giá trị Giá trị đặc trƣng
1 Thời gian lƣu nƣớc, s 45÷90 60
2 Vận tốc chuyển động ngang, m/s 0,25÷0,4 0,3 3 Vận tốc lắng của các hạt loại bỏ: - Hạt có đƣờng kính d= 0,21mm - Hạt có đƣờng kính d= 0,15mm 0,1÷1,28 0,6÷0,9 1,16 0,76
4 Tổn thất áp lực tại mặt cắt kiểm soát
tính theo % của chiều sâu bể, % 30÷40 36
5
Chiều dài cho phép tăng them để tạo chế độ chảy nối ở đầu vào và đầu ra
của bể, m 2B÷0,5L* Thể tích của bể lắng cát ngang: Trong đó:
Qmax.h là lƣu lƣợng nƣớc lớn nhất theo giờ. Qmax.h= 45m3/h
t là thời gian lƣu nƣớc trong bể lắng cát ngang, t= 60s ( theo bảng 4.14) Chiều dài bể lắng cát ngang :
L = =
= 5,37 m ( CT/117/[ ]
Trong đó:
: Chiều sâu tính toán của bể lắng cát (m), Htt = 0,25 - 1m (Điều 6.3.4a/84/[ ] Chọn d = 0,5 m.
K: Hệ số thực nghiệm tính đến ảnh hƣởng của đặc tính dòng chảy của nƣớc đến tốc độ lắng của hạt cát trong bể lắng cát. Với đƣờng kính hạt giữ lại trong bể d = 0,25 m => Uo = 24,2 mm/s và K = 1,3 ( Điều 6.3.4a/84/[ ]
Diện tích mặt thoáng của bể lắng cát ngang: F = =
= 1,9m
2
( CT/1247/[ ]
Trong đó:
Qmax.s là lƣu lƣợng nƣớc thải lớn nhất theo giây. Qmax.s=13 l/s= 0,013m3/s V là vận tốc chuyển động ngang của nƣớc trong bể lắng cát ngang, v=0,3m/s Chiều rộng của bể lắng cát ngang đƣợc tính theo công thức:
Trong đó:
Fn là diện tích mặt cắt ngang của bể lắng cát. Fn= 1,9m2 H là chiều cao công tác của bể. Chọn H= 1,2m
Chọn bể lắng cát ngang gồm 3 đơn nguyên, trong đó 2 đơn nguyên công tác và 1 đơn nguyên dự phòng. Chiều ngang mỗi đơn nguyên là:
Lƣợng cát trung bình sinh ra mỗi ngày:
Trong đó: qo là lƣợng cát trong 1000m3 nƣớc thải. qo= 0,15m3 cát/1000m3 Chiều cao lớp cát trong bể lắng cát trong một ngày đêm:
Trong đó: t là chu kì xả cát. t= 1 ngày Chiều cao xây dựng bể lắng cát ngang:
Trong đó:
H là chiều cao công tác của bể
hc là chiều cao lớp cát trong bể lắng cát hbv là chiều cao bảo vệ của bể lắng cát
Trong đó: v là vận tốc dòng chảy trong ống. chọn v= 1,5m/s Đƣờng kính dẫn nƣớc ra: √ √ Đƣờng kính dẫn cát ra khỏi bể: √ √
Trong đó: v là vận tốc dòng chảy trong ống. chọn v= 1,5m/s Chọn d= 250mm
Bảng 4. 16 Thông số thiết kế lắng cát
Tên thông số Đơn vị Giá trị
Chiều cao bể tổng cộng H m 1,74 Chiều dài bể, L m 5,37 Chiều rộng bể,B m 0,36 Đƣờng kính ống dẫn nƣớc vào mm 130 Đƣờng kính ống dẫn nƣớc ra mm 110 Đƣờng kính ống dẫn cát ra mm 250
4.3.4. Bể điều hòa khuấy trộn (Giống phƣơng án 1) 4.3.5. Bể tuyển nổi 4.3.5. Bể tuyển nổi
4.3.5.1: Nhiệm vụ
Xử lí dầu mỡ và các chất hữu cơ hòa tan và cặn lơ lửng
4.3.5.2: Tính toán
Tính toán bể tuyển nổi có thể đƣợc tiến hành theo các thông số trong Bảng 10.8, phần thứ 3 giáo trình Xử lí nước thải công nghiệp GS.TS. Lâm Minh Triết
Bảng 4. 17 Các thông số tính toán bể tuyển nổi
Thông số Đơn vị Khoảng giá trị
A/S ml/mg 0,03-0,05 Ck mg/ml 0oC 29,2 10oC 22,8 20oC 18,7 30oC 15,7 Tỷ số bảo hòa, f - 0,5-0,8
Áp suất, P atm 30-60 psi= 2,1-4,2 atm
Thời gian lƣu nƣớc, t Bể tuyển nổi, phút 20-60
Bồn áp lực, phút 0,5-3
Chiều cao lớp nƣớc m 1-3
Hiệu suất xử lí TSS % 60-80
Tải trọng bề mặt m3/m2.ngày 20-325
* Ở tỉ số khí/chất rắn A/S= 0,03mg khí/mg chất rắn đạt hiệu quả tối ƣu * Độ hòa tan của không khí sa= 16,4 ml/l
* Tỉ số bảo hòa f= 0,5
* Ở tải trọng bề mặt tuyển nổi 48m3/m2.ngày đạt hiệu quả khử cặn lơ lửng 60%, dầu mỡ đạt 92%
* Hàm lƣợng COD qua lƣới chắc rác và tuyển nổi giảm 10% và BOD giảm 10%
Áp suất yêu cầu cho cột áp lực:
Vậy P= 2,56 atm= 259 KPa= 26,4m cột nƣớc Trong đó:
A/S= Tỉ số khí/chất rắn, mg khí/mg chất rắn
f= phần khí hòa tan ở áp suất P, thông thƣờng f= 0,5 P= áp suất, KPa
Sa= Hàm lƣợng bùn, mg/l sa= Độ hòa tan của khí, ml/l
Thể tích cột áp lực:
W= Qtb.h T= 20,8m3/h 0,03h= 0,6m3 Trong đó:
Qtb.h= Lƣu lƣợng nƣớc trung bình trong 1 giờ T= thời gian lƣu nƣớc. T= 2 phút= 0,03h Chọn chiều cao cột áp lực H= 2m
Đường kính cột áp lực:
√ √
Chọn:
Bể tuyển nổi hình chữ nhật
Chiều sâu phần tuyển nổi. ha= 2m Chiều sâu phần lắng bùn. Hb= 0,7m Chiều cao bảo vệ. hbv= 0,5m
Chiều cao tồng cộng của bể tuyển nổi
H= ha+ hb+ hbv= 2+ 0,7+ 0,5= 3,2m
Chọn thời gian lƣu nƣớc trong bể: t= 40 phút
Thể tích bể tuyển nổi:
Diện tích bể tuyển nổi:
Chọn L×B= 3×1,5
Vậy thông số thiết kế bể L×B×H= 3×1,5×3,2 Kiểm tra lại thời gian lƣu nƣớc:
Lƣu lƣợng khó cần: Trong đó:
Lƣợng khí dung để bảo hòa thƣờng là 70%
S: là lƣợng cặn lấy ra trong 1 phút, tính bằng gam
Vậy
Chọn máy bơm với Q= 9l/phút, p= 280,5kPa
Tính toán máy bơm cho bồn áp lực
Áp suất cần thiết là p= 2,56 amt≈ 26mH2O
Đối với máy bơm cho bồn áp lực thì chiều cao cột áp H≥ 50m. Chọn H=50m Lƣu lƣợng bơm tuần hoàn:
Công suất bơm:
Trong đó:
ρ là khối lƣợng riêng của nƣớc. ρ=1000 kg/m3
H là cột áp của bơm, mH2O
Công suất thực của máy bơm:
Trong đó:
N< 1 → β= 1,5-2,2 N=1-5 → β= 1,2-1,5 N=5-50 → β= 1,1 Vậy chọn 1 máy bơm có N= 6Hp
Chọn máng tràn có chiều rộng 0,3m Đƣờng kính máng tràn: Tải trọng máng tràn: Tính toán đƣờng ống dẫn nƣớc Chọn vận tốc chảy trong ống : v= 1m/s Lƣu lƣợng nƣớc thải: Đƣờng kính ống chính là: √ √ Chọn ống nhựa Bình Minh D=90mm Đƣờng kính ống tuần hoàn là: √ √ Chọn ống thép không rỉ D=50mm Tính toán ống dẫn bùn
Hiệu suất bể tuyển nổi khử TSS là 60%. Giả sử 20% cặn lơ lửng không tuyển nổi đƣợc sẽ lắng xuống đáy bể tạo thành bùn cặn.
Cặn tƣơi thƣờng có hàm lƣợng chất rắn là TSv= 3,4%, khối lƣợng riêng của cặn tƣơi là ρ=1,0072kg/l
Dung tích bùn tƣơi cần xử lí mỗi ngày:
Chọn vận tốc bùn chảy trong ống bùn: v=1m/s
Chọn thời gian rút bùn là 10 phút, sau mỗi ngày rút bùn 1 lần Đƣờng kính ống thu bùn: √ √ Chọn ống thép không rỉ đƣờng kính D=70mm
Đƣờng ống dẫn ván nổi; chọn đƣờng ống dẫn ván nổi về bể chứa ván nổi bằng ống dẫn cặn lắng d= 70mm
Bảng 4. 18 Thông số thiết kế bể tuyển nổi
Tên thông số Đơn vị Giá trị
Chiều cao bể tổng cộng H m 3,2
Chiều dài bể, L m 3
Chiều rộng bể,B m 1,5
Thời gian lƣu nƣớc trong bể, t phút 40
Đƣờng kính ống chính mm 90
Đƣờng kính ống tuần hoàn mm 50
4.3.6. Bể trung gian
4.3.6.1: Nhiệm vụ
Bể trung gian trong trƣờng hợp này chức năng của nó tƣơng tự hầm bơm. Giúp lƣu trữ ổn định lƣu lƣợng trƣớc khi bơm vào công trình xử lí phía sau. Hệ thống bơm của bể trung gian tƣơng tự hệ thống bơm của bể điều hòa.
4.3.6.2: Tính toán Thể tích bể trung gian: Vb = Qhmax . t = 45×20 phút× 1h 60 phút = 15 m 3 Trong đó :
t: Thời gian lƣu nƣớc, t = 10 - 30 phút, chọn t = 20 phút. Kích thƣớc hầm tiếp nhận
Chọn chiều sâu hữu ích h1 = 2,5 m. Chọn chiều cao bảo vệ h2 = 0,5 m.
Chiều cao tổng cộng :
H = h1 + h2 = 2,5 + 0,5 = 3 m. Diện tích bể trung gian
S = V h1 = 15 3 = 5m 2 . Chọn kích thƣớc bể : B x L = 2x 3m Thể tích xây dựng thực tế : B x L x H = 2 x 3 x 3 = 18 m3. Đƣờng kính ống dẫn nƣớc thải sang bể tuyển nổi.
D = √4. Q
v . π = √40,6 0,0125 π = 0,16 m. Chọn ống PVC 160. Trong đó:
v: vận tốc nƣớc chảy trong ống : v = 0,6 m/s ( Giới hạn 0,3 – 0,7 m/s). Kiểm tra lại vận tốc nƣớc chảy trong ống
v = 4. Q π. D2 =
4 0,0125
Tính bơm
Công suất bơm
N = Qmax . H. ρ . g 1000 . η =
0,0125 6 1000 9,81
1000 0,8 = 1 (KW). Trong đó:
η: Hiệu suất chung của bơm, η = 0,72 – 0,93, chọn η = 0,8. ρ: Khối lƣợng riêng của nƣớc, ρ = 1000 kg/m3
.
P = H = h1 + h2 = 3 +3 = 5 mH2O. Chọn H = 6 mH2O. h: Chiều cao cột nƣớc trong bể, h1= 3 m.
h2: tổn thất cục bộ qua các chỗ nối, đột mở, đột thu, tổn thất qua lớp bùn, lấy trong khoảng 2 - 3 mH2O.
Công suất thực của bơm lấy bằng 110% công suất tính toán Ntt = 1,1×1 =1,1 (kW).
Chọn 2 bơm chìm có công suất nhƣ nhau (2 máy hoạt động lƣu phiên). Chọn bơm chìm Model 100BZ43.7 – 3,7KW/50Hz hãng Tsurumi – Nhật Bản.
Bảng 4. 19 Các thông số thiết kế và kích thƣớc bể trung gian
Thông số Đơn vị Giá trị
Chiều dài bể (L) m 3
Chiều rộng bể (B) m 2
Chiều cao bể (h1) m 3
Đƣờng kính ống dẫn nƣớc thải ra (D) mm 160
Đƣờng kính ống dẫn nƣớc vào bể mm 110
4.3.8. Bể lọc sinh học cao tải
4.3.8.1: Nhiệm vụ
Bể lọc sinh học cao tải là một hệ thống xử lý hiếu khí sử dụng các vi sinh vật sinh trƣởng bám dính trên lớp vật liệu lọc để phân huỷ các chất hữu cơ và loại bỏ nitơ ra khỏi nƣớc thải.
4.3.8.2: Tính toán
Thông số:
Lƣu lƣợng đầu vào nƣớc thải: s tb
Q = 0,0058 (m3/s) Lƣợng BOD5 đầu vào bể lọc sinh học: 244 (mg/l) Lƣợng BOD5 sau lắng II còn lại: 48,8 mg/l
Tổng nitơ = 64,3 mg/l Tổng photpho = 11,87 mg/l
Tổng chất rắn lơ lửng sau lắng II = 32mg/l Nhiệt độ nƣớc thải 250C .
BOD5: BODL= 0,68
Hệ số sản lƣợng tối đa ( tỷ số giữa tế bào đƣợc tạo thành với lƣợng chất nền đƣợc tiêu thụ): chọn Y = 0,6 (mgVSS/mgBOD5). (Nguồn [3]).
Tính nồng độ BOD5 hòa tan trong nƣớc ở đầu ra theo quan hệ:
BOD5(ra) = BOD5 hòa tan trong nƣớc đầu ra + BOD5 của chất lơ lửng đầu ra
(Giả sử chất lơ lửng trong nƣớc thải sau lắng II chứa 32mg/l chất rắn, trong đó 60% là chất có thể phân hủy sinh học).
Hàm lƣợng cặn sinh học dễ phân hủy= 60%× 32= 19,2 mg/l BODL của cặn lơ lửng dễ phân hủy sinh học trong đầu ra sau lắng II:
BODL= 19,2mg/l×1,42 mg O2 tiêu thụ/mg tế bào bị oxy hóa= 27mg/l BOD5 của chất lơ lửng trong đầu ra sau lắng II:
BODss= 27× 0,68= 18mg/l BOD5 hòa tan trong nƣớc đầu ra: BODht= 48,8-18= 38,8mg/l
Xác định hệ số hoạt động của bể :
Trong đó:
La: lƣợng BOD5 trƣớc khi vào bể lọc sinh học Lt: lƣợng BOD5 cần đạt sau xử lý tại bể.
Vì chọn K=5,25 theo Bảng 44, điều 8.15.3[6] ta chọn đƣợc các thong số sau Tải trọng thủy lực q0= 20 m3/m2.ngày
Chiều cao công tác của bể lọc H= 3m Lƣu lƣợng không khí đơn vị B lấy 8-12 m3
/m3 nƣớc. Chọn B= 8 m3/m3 nƣớc Tính giá trị:
: Lƣợng BOD5 của hỗn hợp nƣớc thải chƣa xử lí và nƣớc tuần hoàn
th
hh a
L L nên không cần thực hiện tuần hoàn. Diện tích bể lọc sinh học cao tải :
Trong đó:
Q: Lƣu lƣợng nƣớc thải, Q = 500 (m3/ngày).
q :Tải trọng thủy lực lên bề mặt bể lọc chọn q = 20 (m3/m2.ngđ). Chọn L×B= 6×4,2m
Chiều cao công tác chọn H = 3 (m). Chọn chiều cao bảo vệ Hbv= 0,5m
Vậy chiều cao tổng cộng xây dựng bể Hxd= H+ Hbv = 3,5m Thể tích tổng cộng của bể lọc tính theo công thức :
W = H x F = 3,5 x 25 = 87,5 (m3).
Trong đó:
H : chiều cao lớp vật liệu lọc trong bể, H = 3 - 4m, chọn H = 3m. (mục 8.15.2, trang 81, Nguồn [6]).
Thời gian lƣu nƣớc trong bể:
Vật liệu lọc và cỡ hạt của vật liệu lọc lấy theo điều 8.13.6, Nguồn [6]. Cỡ hạt vật liệu lọc (đá dăm) đƣợc chọn 40 ÷ 70mm, đƣợc bố trí theo chiều cao bể. Lớp vật liệu đỡ bên dƣới cũng chọn loại đá dăm nhƣng có kích thƣớc lớn hơn, vào khoảng 70 ÷ 100mm. Chiều dày của lớp vật liệu đỡ lấy bằng 0,2m.
Xác định tốc độ tăng trƣởng riêng của vi sinh vật Nitrat hóa (theo công thức 7 – 93, Wastewater Engineering Treatment and Reuse’’, Metcalf & Eddy ( Fourth Edition)): , n m n dn n o N DO k K N K DO
Tìm tốc độ tăng trƣởng tối đa của vi sinh vật Nitrat hóa (µn,m) ở 250C: