CHƯƠNG 4 : TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ
4.4 BỂ ĐIỀU HOÀ
a) Nhiệm vụ: Điều hoà lưu lượng và nồng độ, tránh cặn lắng và làm thoáng sơ bộ. Qua đó oxy hóa một phần chất hữu cơ, giảm kích thước các công trình đơn vị phía sau và tăng hiệu quả xử lý nước thải của trạm.
b) Tính toán bể điều hoà:
❖Lưu lượng trung bình bơm ra:
𝑄tb = 2500=104. 2 (𝑚3/ℎ)
24
❖Chọn thời gian lưu nước trong bể điều hòa là: 6h. Vậy thể tích cần thiết của bể điều hòa là:
Vtt = Qtb × t = 104.2 × 6 = 625.2 (m3) ❖Kích thước xây dựng bể điều hòa:
-Chọn chiều cao hữu ích bể điều hòa là: h =5 (m). -Chiều cao bảo vệ: hbv = 0.5 (m)
-Diện tích ngang của bể điều hòa:
F= 𝑉𝑡𝑡 = 625.2=125 (m2)
ℎ 5
-Kích thước bể: Dài × Rộng =12.5m × 10m ❖Thể tích hữu ích bể điều hòa:
Vhi = Dài × Rộng × Cao = 12.5 × 10 × 5 = 625 (m3) Thể tích xây dựng bể điều hòa:
Vxd = Dài × Rộng × Cao = 12.5 × 10 × (5+ 0.5) =687.5 (m3) ❖Tính toán hệ thống sục khí cho bể điều hòa:
Để tránh hiện tượng lắng cặn và ngăn chặn mùi trong bể điều hòa cần cung cấp một lượng khí thường xuyên. Lưu lượng khí cần cung cấp:
Qkk = qkk×Vhi = 0.01×625 = 6.25 (m3/phút) = 375 (m3/h)
Trong đó:
qkk : Lượng không khí cần cấp để xáo trộn, qkk = 0.01 – 0.015 m3/m3.phút, chọn qkk = 0.01 m3/m3.phút. (Theo “Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải – TS. Trịnh Xuân Lai. NXB Xây Dựng, 2009”).
( )
-Sử dụng hệ thống cấp khí là các đĩa thổi khí bố trí điều trên diện tích bể. - Chọn đĩa phân phối khí của hãng Rehau – Germany, đường kính đĩa D300. Diện tích bề mặt đĩa Fđĩa = 0.063 m2, lưu lượng khí r = 7-9 m3/h, chọn r = 9 m3/h. ❖Số đĩa khếch tán khí:
𝑛=𝑄𝑘𝑘= 375= 40 (đĩ𝑎)
𝑟 9
❖Chọn đường ống dẫn khí và cách bố trí:
Hệ thống ống phân phối khí từ máy thổi khí chạy dọc thành bể (phía dưới hành lang công tác) rồi phân phối đều xuống dưới đáy bể.
Ống phân phối khí chính được đặt theo chiều rộng bể, các ống nhánh bố trí song song với chiều dài bể.
Chọn 4 ống chính và 10 ống nhánh ❖Tính toán đường kính ống dẫn khí:
Với lưu lượng không khí Qkk = 375 m3/h=0.1 m3/s ,vận tốc khí trong ống là: v = 10 – 15 (m/s)(*). Ta chọn vk = 10 (m/s).
❖Đường kính ống dẫn khí chính cung cấp cho bể:
𝐃𝐜𝐡í𝐧𝐡=√4×𝑄𝑘𝑘 𝜋×𝑣𝑘 4×0.1 = √ = 0.11 𝑚 𝜋×10 Chọn Dchính =110 mm Ống chính sử dụng loại ống thép tráng: Kiểm tra lại vận tốc khí trong ống chính:
𝐯 =
4×𝑄𝑘𝑘 = 4×0.1 = 10 (m/s) thỏa (∗)
𝐜𝐡í𝐧𝐡
𝜋×𝐷2 𝑐ℎí𝑛ℎ 𝜋×0.112
𝑛 qn = Qkk/4= 0.1/4 = 0.025 (m3/s). Chọn vận tốc khí trong ống nhánh là vnhánh = 15 m/s (**). 𝐝𝐧𝐡á𝐧𝐡 = √4 × 𝑞𝑛 = √4 × 0.025 = 0.046 (m) 𝜋 × 𝑣𝑘 𝜋 × 15 Chọn dnhánh = 46 mm
Kiểm tra lại vận tốc khí trong ống nhánh:
4 × 𝑞𝑛 4 × 0.025 𝑚
𝐯𝐧𝐡á𝐧𝐡=
𝜋 × 𝑑2 =
𝜋 × 0.0462 = 15 (
𝑠) , 𝑡ℎỏ𝑎
Chọn ống nhánh sử dụng là ống uPVC sản xuất theo BS 3505:1968. ❖Tính toán máy thổi khí
Áp lực cần thiết cho hệ thống khí nén khí được xác định theo công thức:
Hct = (hd + hc) + hf + h = 0.8 + 0.5 + 5 = 6.3 (m)
Trong đó:
hd : Tổn thất áp lực do ma sát dọc theo chiều dài trên đường ống dẫn, giá trị này không vượt quá 0.4 m.
hc : Tổn thất áp lực cực bộ, giá trị này không vượt quá 0.4m.
hf : Tổn thất qua thiết bị phân phối, giá trị này không vượt quá 0.5m. h : Chiều cao hữu ích của bể điều hòa, h = 5 m.
Tổng tổn thất (hd + hc) 0,8m; tổn thất hf 0,5m Áp lực khí nén:
𝑝 = 10,33 + 𝐻𝑐𝑡 = 10,33 + 6.3 = 1.6 (𝑎𝑡𝑚)
10,33 10,33
o G×R×T1 N= 29,7 ×n×e (P2 0,283 P1 -1) = 0,116×8.314×298 29.7 ×0.283×0.8 (1.6 0.283 1 -1) = 6.08 (kW) Trong đó: R: Hằng số khí, R = 8.314 ( kj ) k.mol k Qkk: Lưu lượng khí cấp, Qkk = 0.1 (m3/s)
𝜌: Khối lượng riêng của không khí tại 30oC
𝜌khí =1,2 x 293.15
30 + 273.15 =1,16 (kg/m3) G: Trọng lượng của dòng không khí.
G = Qkk × ρkhí = 0.1×1.16 = 0.116 (kg/s) T1: Nhiệt độ tuyệt đối của không khí đầu vào, T1 = 298oK P1: Áp suất tuyệt đối của không khí đầu vào, P1 = 1 atm P2: Áp suất tuyệt đối của không khí đầu ra
P2 = P = 1.6 atm n = 0.283
e: Hiệu suất máy thổi khí, e = 0.8 (từ 0.7 – 0.8) Hệ số chuyển đổi = 29.7
Công suất máy nén thực tế:
Ntt = N × β = 6.08 × 2 = 12.16 (kW) = 16.31 (Hp)
Trong đó:
β: Hệ số dự trữ, β = 2
→ Chọn 2 máy thổi khí 16.31hp hoạt động luân phiên
Máy thổi khí dạng roots blower
- Nhà sản xuất: Shangu – CN
- Model: RSR80
Tính toán bơm nước thải.
Công suất bơm tối thiểu: N= Trong đó: Qs × ρ × g × H tb = 1000 × ɳ 0.0289× 1000 × 9.81 × 5.5 1000 × 0.7 = 1.54 (kW) Qs,tb: Lưu lượng giây trung bình, Qs,tb = 0.02 m3/s
H: Chiều cao cột áp (m)
ρ: Khối lượng riêng của chất lỏng, ρ = 1000 kg/m3
η: Hiệu suất của bơm ly tâm, ɳ = 0.7 Công suất bơm thực tế:
Ntt = N × β =1.54× 2 = 3.08 (kW) = 4.1303 (HP)
Chọn Bơm nước thải Tsurumi 100B43.7 (5HP)
Tính toán đường ống dẫn nước.
Đường kính ống dẫn nước: Qs × 4 D = √ tb = √ π × v 0.0289 × 4 π × 2 = 0.135 (m) Trong đó:
v: Vận tốc nước thải trong ống dẫn, chọn v = 2 (m/s) Chọn đường ống dẫn nước D = 140 mm
Thông số Giá trị Đơn vị
Thời gian lưu 6 H
Chiều dài 12500 mm
Chiều rộng 10000 mm
Chiều cao hữu ích 5000 mm
Chiều cao xây dựng 5500 mm
Số đĩa khuếch tán khí 40 đĩa
Đường kính ống khí chính 110 mm Đường kính ống khí
nhánh
Thể tích bể 687.5 M3 Công suất máy nén khí 16.31 hp Đường kính ống dẫn nước
ra khỏi bể
140 mm
Bảng 4.3: Các thông số thiết kế bể điều hoà