7. Kết cấu của đồ án tốt nghiệp
4.2.1.Song chắn rác
Song chắn rác giữ lại các chất rắn có kích thước lớn như: nhánh cây, lá cây, giấy, vải vụn, nilon,…tránh gây nghẹt bơm hay cản trở các công trình xử lý phía sau. Song chắn rác được chế tạo từ thép không rỉ, làm sạch bằng thủ công.
Tính toán:
Số khe hở của song chắn rác:
n= Qmaxs
vs×b×h×ko
Trong đó:
o Qmaxs : Lưu lượng lớn nhất của nước thải, Qmaxs = 0,012 m3/s
o vs : Vận tốc nước qua song chắn, vs = 0,6 - 1 m/s. Chọn vs = 0,8 m/s
o b : Song chắn rác có kích thước khe hở, b = 16 - 25 mm. Chọn b = 16 mm
o h : Chiều cao song chắn rác lấy bằng độ đầy mương dẫn, h = 0,075 m
o ko :Hệ số tính đến sự thu hẹp dòng chảy, ko = 1,05
o Tiết diện thanh chắn rác hình chữ nhật có kích thước: l × b = 50 × 8 mm
n= 0,012
0,8×0,016×0,075×1,05=13,125 Chọn n = 13 khe
Chiều rộng của song chắn rác: Bs = S × (n – 1) + (b × n) Trong đó:
o S : Bề rộng thanh đan hình chữ nhật (8 - 10 mm). Chọn S = 8 mm = 0,008 m
Bs = 0,008 × (13 – 1) + ( 0,016 × 13) = 0,304 m, chọn Bs = 0,4 m Với Bs = 0,4 m thì số khe của song chắn rác là 17 khe.
Tổn thất áp lực qua song chắn rác: hs=ξ× vmax 2 2×g×k=0,832× 0,82 2×9,81×2=0,055 Trong đó:
o vmax2 : Vận tốc nước thải trước song chắn ứng với Qmax, vmax = 0,8 m/s
o k : Hệ số tính đến sự tăng tổn thất áp lực do rác bẩn (k = 2 - 3). Chọn k = 2
o ξ :Hệ số sức cản cục bộ của song chắn rác, được xác định theo công thức: ξ = β × s b ÷ 4 3 ×sinα =2,42× 0,008 0,016 ÷ 4 3 ×sin 60o=0,832 Với:
o β: Hệ số phụ thuộc hình dạng thanh đan, β= 2,42
o α: góc nghiêng đặt song chắn rác so với phương ngang, α = 60o
Chiều dài ngăn mở rộng trước song chắn rác:
L1= Bs−Bm 2×tanϕ = 0, 4−0,2 2×tan200 =0,275m Chọn L1 = 0,3 m Trong đó:
o ϕ : Góc mở rộng của buồng đặt song chắn rác. Chọn ϕ = 20o
o Bm: Bề rộng mương dẫn, Bm = 0,2 m
o Bs :Chiều rộng song chắn, Bs = 0,4 m
Chiều dài ngăn đoạn thu hẹp sau song chắn rác:
L2 = L1
2 = 0, 3 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
2 =0,15m
Chiều dài buồng đặt song chắn rác:
Ls=1+hmax+hbv
tan 60o =1+0,075+0, 425
3 =1,3m
L = L1 + L2 + Ls = 0,35 + 0,15 + 1,3 = 1,8 m Chiều cao xây dựng ngăn đặt song chắn rác: H = h1 + hs + hbv = 0,075 + 0,055 + 0,5 = 0,63 m Chọn H = 0,65 m
Trong đó:
o hl: Chiều sâu mực nước, hl = 0,075 m
o hs: Tổn thất áp lực qua song chắn rác, hs = 0,055 m
o hbv: Chiều cao bảo vệ, hbv = 0,5 m
Bảng 4.3. Các thông số xây dựng mương đặt song chắn rác
STT Tên thông số Giá trị Đơn vị
1 Bề rộng khe, b 16 mm
2 Số khe hở, n 17 khe
3 Chiều rộng mương dẫn nước vào, Bm 0,2 m
4 Chiều rộng song chắn, Bs 0,4 m
5 Chiều dài đoạn kênh trước song chắn, L1 0,3 m 6 Chiều dài đoạn thu hẹp sau song chắn, L2 0,15 m 7 Chiều dài mương đặt song chắn, Ls 1,3 m
8 Chiều dài mương, L 1,8 m
9 Chiều cao mương, H 0,65 m
10 Số thanh song chắn rác 16 thanh
4.2.2. Hố thu gom
Hố thu gom nước thải từ các nơi trong nhà máy về trạm xử lý. Hố thu được thiết kế chìm trong đất để đảm bảo tất cả các loại nước thải từ các nơi trong nhà máy tự chảy về hố thu.
Nước thải được dẫn đến qua mương dẫn, qua song chắn rác thô và đổ vào hố thu, từ đó được bơm lên bể điều hoà.
Tính toán:
Thể tích của hố thu:
V=Qmaxh ×t=43,8×25
60=18,25 Trong đó:
o Qmaxh : Lưu lượng nước lớn nhất theo giờ, Qmaxh = 43,8 m3/h
o t : Thời gian lưu nước, t = 10 - 30 phút. Chọn t = 25 phút Chọn chiều sâu của hố thu h= 3,5 m; chiều cao bảo vệ hbv = 0,5 m Vậy chiều sâu tổng cộng: H = h + hbv = 3,5 + 0,5 = 4 m
Diện tích bề mặt: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
F=V
h=18,25
3,5 =5,2m2
Chọn L = 3 m, B = 2 m
Thể tích xây dựng hố thu gom:
Vxd = L × B × H = 3 × 2 × 4 = 24 m3
Tính toán các đường ống dẫn nước vào bể điều hòa:
Chọn v = 1,5 m/s Đường kính ống dẫn nước là: D= 4×Qmax h v×π = 4×43,8 3600×1,5×3,14 =0,1m
Chọn loại ống dẫn nước thải là ống uPVC, có ∅110 mm Kiểm tra lại vận tốc trong ống:
v= 4×Qmax
h
π×D2 = 4×43,8
3600×3,14×0,112 =1,28m/s
Tính và chọn bơm từ hố thu lên bể điều hòa:
Công suất bơm:
N=QρgH
1000η =
43,8×1000×9,81×10
3600×1000×0,8 =1, 49kW Trong đó:
o Q: Lưu lượng nước qua máy bơm, Q = 43,8 m3/h
o ρ: Khối lượng riêng của nước, ρ = 1000 kg/m3
o η: Hiệu suất bơm, η = 0,72 - 0,93. Chọn η= 0,8
o g : Gia tốc trọng trường, g = 9,81 m/s2
o H: Cột áp bơm, H = h1 + h2 + ha = 4 + 3 + 3 = 10 m Với:
o h1: Chiều cao cột nước trong bể, h1 = 4 m
o h2: Tổn thất cục bộ qua các chỗ nối, đột mở, đột thu, lấy trong khoảng 2 - 3 m, chọn h2 = 3 m
o ha: Chiều cao của bình áp lực, ha = 3 m
Để bơm làm việc được an toàn ta lấy công suất (Nyct) lớn hơn công suất cần thiết (N)
Nyct =β×N
Với β là hệ số an toàn công suất phụ thuộc vào đại lượng N (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Bảng 4.4. Hệ số an toàn công suất
N (kW) β
< 2 1,5
5 - 9 1,5 - 1,25
5 - 50 1,2 - 1,115 50 - 100 1,15 - 1,05
(Nguồn: Nguyễn Văn Lục - Hoàng Minh Nam, Quá Trình & Thiết Bị Công Nghệ Hóa Học Và Thực Phẩm, Nhà Xuất Bản Đại Học Quốc Gia Thành Phố Hồ Chí Minh, 2004)
Nyct = 1,5 × 1,49 = 2,23 kW
Chọn bơm chìm hiệu Shinmaywa model CN 80 - F80 - 2,2 kW Sử dụng 02 bơm, 01 hoạt động, 01 dự phòng
Bảng 4.5. Các thông số xây dựng hố thu gom
STT Tên thông số Giá trị Đơn vị
1 Chiều dài bể, L 3 m
2 Chiều rộng bể, B 2 m
3 Chiều cao bể, H 4 m
4 Thời gian lưu nước, t 25 phút 5 Công suất máy bơm nước, N 2,2 kW 6 Đường kính ống dẫn nước, D 110 mm
Lưu lượng nước thải và nồng độ chất bẩn trong nước thải từ nhà máy thay đổi theo giờ nên bể điều hoà có nhiệm vụ điều hoà lưu lượng và nồng độ chất bẩn cho tương đối ổn định cho các quá trình xử lý sau này.
Trong bể có tiến hành sục khí để xáo trộn đều nước thải và tránh sự lắng của các chất bẩn xảy ra trong bể và tạo môi trường thuận lợi cho vi sinh phát triển.
Tính toán:
Chọn thời gian lưu nước trong bể là t = 8 h (4 - 12 h) Thể tích bể cần thiết kế là: V=Qmaxh ×t=43,8×8=350,4m3 Chọn chiều cao h = 4,5 m, hbv = 0,5 m Diện tích bể: F =V h= 438 4,5 =77,9 m2 Chọn kích thước bể: L = 9 m, B = 9 m Chiều cao xây dựng của bể:
H = h + hbv = 4,5 + 0,5 = 5 m Thể tích bể điều hoà:
Vbể = L × B × H = 9 × 9 × 4,5 = 364,5 m3
Vxd = L × B × H = 9 × 9 × 5 = 405 m3
Tính toán lượng khí cần cần để xáo trộn trong bể:
Hệ thống cấp khí cho bể điều hoà đóng vai trò quan trọng. Ngoài nhiệm vụ xáo trộn đều các chất còn cung cấp oxi cho quá trình oxi hoá các chất hữu cơ
Các dạng khuấy trộn bể điều hòa được trình bày ở bảng 4.6
Bảng 4.6. Các dạng khuấy trộn bể điều hoà
Dạng khuấy trộn Giá trị Đơn vị
Khuấy trộn cơ khí 4 - 8 W/m3 thể tích bể khí Tốc độ khí nén 10 - 15 l/m3.phút (m3 thể tích bể)
(Nguồn: Lâm Minh Triết, Nguyễn Thanh Hùng, Nguyễn Phước Dân, Xử lý nước thải đô thị & công nghiệp - Tính toán thiết kế công trình, Nhà xuất bản Đại học Quốc gia Tp Hồ Chí Minh, 2010)
Qkhí = R × Vbể = 0,014 × 364,5 = 5,103 m3/phút = 0,085 m3/s = 5103 l/phút Trong đó:
o R : Tốc độ khí nén. Chọn R = 14 l/m3.phút = 0,014 m3/phút (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
o Vbể : Thể tích tính toán của bể, Vbể = 364,5 m3
Chọn khuếch tán khí bằng đĩa mịn. Vậy số đĩa khuếch tán là:
Chọn đĩa phân phối khí mịn có đường kính đĩa D = 300 mm, cao 60 mm
N=Qkhí q =5103 200 =25,515 Chọn N = 25 đĩa Trong đó: o Qkhí: Lưu lượng khí nén, Qkhí = 5470 l/phút
o q : Lưu lượng khí qua mỗi đĩa, q = 20 - 260 l/phút . Chọn q = 200 l/phút
Tính toán đường ống dẫn khí: Đường kính ống chính dẫn khí vào bể: D= 4×Qkhí vk×π = 4×0,085 13×3,14 =0,091m Trong đó: o Qkhí: Lưu lượng khí nén, Qkhí = 0,085 m3/s o vk : Vận tốc khí đi trong ống, vk = 10 - 15 m/s. Chọn vk = 13 m/s
Chọn ống chính là ống uPVC ∅90 mm, khi đó vận tốc khí trong đường ống là:
vk= Qkhí ×4
π ×D2 = 0,085×4
3,14×0,092 =13, 3 m/s (thoả điều kiện) Đường kính ống nhánh:
Bố trí 5 đường ống nhánh dẫn khí dọc theo bể, mỗi ống nhánh có 5 khe để gắn đĩa phân phối khí.
Mỗi ống nhánh cách thành bể 1,5 m và cách ống kế bên 1,5 m. Lưu lượng khí trong mỗi ống nhánh nhỏ:
qkhí =Qkhí
n = 0,085
5 =0,017 m3/s Đường kính các ống nhánh:
d= 4×qkhí vk×π =
4×0,017
11×3,14 =0,044m Trong đó:
o qkhí: Lưu lượng khí qua mỗi nhánh, qkhí = 0,017 m3/s
o vk : Vận tốc khí đi trong ống, vk = 10 - 15 m/s. Chọn vk = 11 m/s
Chọn ống nhánh là ống uPVC có ∅42 mm, khi đó vận tốc khí trong đường ống là:
vk= 4×qkhí
π×d2 = 4×0,017
3,14×0,0422 =12,2m/s (thoả điều kiện)
Tính toán máy thổi khí:
Áp lực cần thiết của máy thổi khí:
Hm = (hd + hc)+ hf + H = 0,4 + 0,6 + 5 = 6 m Trong đó:
o hd + hc: Tổn thất áp lực do ma sát dọc theo chiều dài trên đường ống dẫn và tổn thất cục bộ tại các điểm uốn, khúc quanh. Tổng tổn thất do hd và hc không quá 0,4 m
o hf : Tổn thất qua lỗ phân phối khí, hf = 0,6 m
o H : Độ sâu ngậm nước của ống khuếch tán khí, H = 5 m Công suất yêu cầu của máy thổi khí: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Pm= GRT 29, 7ne P2 P1 ÷ 0,283 −1 = 0,1105×8, 314×298 29, 7×0,283×0,8 × 1,6 1 ÷ 0,283 −1 =5, 79kW Trong đó:
o Pm :Công suất yêu cầu của máy thổi khí, kW
o G : Trọng lượng của dòng không khí, G = Qkhí × ρkk = 0,085 × 1,3 = 0,1105 kg/s
o R : Hằng số khí, R = 8,314 KJ/KmoloK
o T1 : Nhiệt độ tuyệt đối của không khí đầu vào, T1 = 25 + 273 = 298 oK
o e : Hiệu suất của máy thổi khí e = 0,72 - 0,93. Chọn e = 0,8
o P1 : Áp suất tuyệt đối của không khí đầu vào, P1 = 1 atm
o P2 : Áp suất tuyệt đối của không khí đầu ra, P2 = pn+1= Hm
10 +1 Với:
o Pn : Áp lực máy thổi khí tính theo atmosphe
o Hm: Áp lực cần thiết cho hệ thống thổi khí nén Suy ra P2 = pn+1= Hm 10 +1= 6 10+1=1,6 n=K− 1 K =1, 395− 1 1, 395=0,283 K = 1,395 đối với không khí
Để máy thổi khí làm việc được an toàn ta lấy công suất (Nyct) lớn hơn công suất cần thiết (N)
Nyct =β×N
Với β là hệ số an toàn công suất phụ thuộc vào đại lượng N, lấy theo bảng 4.4 Nyct = 1,2 × 5,79 = 6,948 kW
Chọn máy thổi khí hiệu Shinmaywa model ARH - 80S rotor speed 2040 - 5,74 m3/phút - 7,5 kW
Sử dụng 02 máy (01 máy hoạt động, 01 máy dự phòng)
Tính toán đường ống dẫn nước lên bể điều chỉnh pH:
Chọn v = 1,5 m/s D= 4×Qmax h v×π = 4×43,8 3600×1,5×3,14 =0,1m
Chọn loại ống dẫn nước thải là ống uPVC ∅110 mm Kiểm tra lại vận tốc trong ống:
v= 4×Qmax
h
π×D2 = 4×43,8
3600×3,14×0,112 =1,28m/s
Tính toán và chọn bơm từ bể điều hoà lên bể điều chỉnh pH:
Công suất bơm:
N=QρgH
1000η =
43,8×1000×9,81×10
3600×1000×0,8 =1, 49kW Trong đó:
o ρ: Khối lượng riêng của nước, ρ = 1000 kg/m3 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
o η: Hiệu suất bơm (%), η = 0,72 – 0,93. Chọn η = 0,8
o g : Gia tốc trọng trường, g = 9,81 m/s2
o H : Cột áp, H = h1 + h2 + ha = 5 + 2 + 5 = 10 m Với:
o h1: Chiều cao cột nước trong bể, h1 = 5 m
o h2: Tổn thất cục bộ qua các chỗ nối, đột mở, đột thu, lấy trong khoảng 2 - 3 m, chọn h2 = 2 m
o ha: Chiều cao của cột áp bơm, ha = 3 m
Để bơm làm việc được an toàn ta lấy công suất Nyct lớn hơn công suất cần thiết N
Nyct =β×N
Với β là hệ số an toàn công suất phụ thuộc vào đại lượng N tra bảng 4.4 Nyct = 1,5 × 1,49 = 2,23 kW
Chọn bơm chìm hiệu Shinmaywa model CN 80 - F80 - 2,2 kW Sử dụng 02 bơm, 01 hoạt động, 01 dự phòng
Bảng 4.7. Các thông số xây dựng bể điều hoà
STT Tên thông số Giá trị Đơn vị
1 Chiều dài bể, L 9 m
2 Chiều rộng bể, B 9 m
3 Chiều cao bể, H 5 m
4 Thời gian lưu nước, t 8 h
5 Đường kính ống chính dẫn khí, D 90 mm 6 Đường kính ống nhánh dẫn khí, d 42 mm
7 Số ống nhánh, n 5 Nhánh
8 Số đĩa trong một ống nhánh 5 Đĩa 9 Công suất máy thổi khí, Pm 7,5 kW
10 Đường kính ống dẫn nước 110 mm
11 Công suất máy bơm nước, N 2,2 kW
Chọn hiệu quả xử lý của hàm lượng BOD5, COD của nước thải sau khi qua bể điều hoà là 5% :
CraBOD5 =Cvào
BOD5
(100−5)
100 = 66,2×95
100 =62,89 mg/l Hàm lượng COD còn lại sau khi qua bể điều hoà:
CraCOD =Cvào
COD(100−5)
100 = 226, 7×95 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
100 =215, 4 mg/l
4.2.4. Bể điều chỉnh pH
Nước thải cần được điều chỉnh pH trước khi qua bể SBR cải tiến, nhờ năng lượng của cánh khuấy tạo ra dòng chảy rối, nước thải được trộn đều với hoá chất.
Tính toán: Thể tích của bể điều chỉnh: V=Qtbh×t=29,17×15 60 =7, 3m3 Trong đó: o Qtbh
: Lưu lượng nước lớn nhất theo giờ, Qtbh= 29,17 m3/h
o t : Thời gian lưu nước. Chọn t = 15 phút
Chọn chiều sâu của bể h= 1,5 m; chiều cao bảo vệ hbv = 0,5 m Vậy chiều sâu tổng cộng: H = h + hbv = 1,5 + 0,5 = 2 m Diện tích bề mặt: F =V h= 7,3 1,5 =4,86m2 Chọn L = 2,2 m, B = 2,2 m Thể tích xây dựng bể: Vbể = L × B × h = 2,2 × 2,2 × 1,5 = 7,26 m3 Vxd = L × B × H = 2,2 × 2,2 × 2 = 9,68 m3
Chọn hệ thống khuấy trộn dạng cơ khí, cấu tạo guồng khuấy gồm trục quay và 2