CHƯƠNG III : ĐỀ XUẤ T2 PHƯƠNG ÁN
4.1. TÍNH TỐN CƠNG NGHỆ VÀ THIẾT BỊ PHƯƠNG ÁN 1
4.1.3. Bể lắng 1
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải Nhà máy sản xuất bia Sài Gịn Sóc Trăng cơng suất 400 m3/ngày đêm.
Dựa theo Sách Xử lý nước thải đơ thị và cơng nghiệp – Tính tốn thiết kế cơng trình – Lâm Minh Triết, NXB Đại Học Quốc Gia 2006 ta tính bể lắng đứng đợt 1 như
sau:
Các số liệu đầu vào:
- Lưu lượng tính tốn: 𝑄𝑡𝑏ℎ = 16,67 m3/h
- Hàm lượng SS vào bể lắng đứng: 237,5 mg/l Tính kích thước của bể lắng đứng đợt 1
Diện tích tiết diện ướt ống trung tâm được xác định theo cơng thức:
𝑓 = 𝑄𝑚𝑎𝑥 ℎ 𝑉𝑡𝑡
Trong đó:
𝑄𝑚𝑎𝑥ℎ : Lưu lượng giờ lớn nhất, 𝑄𝑚𝑎𝑥ℎ = 41,7 𝑚3/ℎ
vtt: Vận tốc chuyển động của nước trong ống trung tâm, lấy không lớn hơn 30 mm/s (0,03 m/s). (Điều 7.56/[16]). Chọn vtt = 20 mm/s. 𝑓 =𝑄𝑚𝑎𝑥 ℎ 𝑉𝑡𝑡 = 41,7 0,02 × 3600= 0,6 𝑚 2
Diện tích tiết diện ướt của bể lắng đứng trong mặt bằng:
𝐹 =𝑄𝑚𝑎𝑥 ℎ 𝑣 = 41,7 0,0007 × 3600= 16,54 𝑚 2 Trong đó:
v: Tốc độ chuyển động của nước thải trong bể lắng đứng, chọn v = 0,5 – 0,8 mm/s (Điều 7.49/[16]). Chọn v = 0,7 mm/s hay 0,0007 m/s. 𝐹 =𝑄𝑚𝑎𝑥 ℎ 𝑣 = 41,7 0,0007 × 3600 = 16,54 𝑚 2
Thiết kế 1 bể lắng đứng và diện tích của bể trong mặt bằng sẽ là:
𝐹1 =𝐹 + 𝑓 𝑛 = 16,54 + 0,6 1 = 17,14 𝑚 2 ≈ 17,2 𝑚2 Trong đó: n: số bể lắng đứng. Đường kính của bể lắng đứng: 𝐷 = √4 × 𝐹1 𝜋 = √ 4 × 17,2 3,14 = 4,68 𝑚 Chọn D = 4,7 m = 4700 mm. Đường kính của ống trung tâm
𝑑 = √4 × 𝑓 𝜋 = √
4 × 0,6
3,14 = 0,87 𝑚
Chọn d = 0,9 m = 900 mm.
Chiều cao tính tốn của vùng lắng trong bể được tính tốn theo cơng thức :
𝐻𝑐𝑡 = 𝑣 × 𝑡 = 0,0007 × 1,5 × 3600 = 3,78 𝑚
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải Nhà máy sản xuất bia Sài Gịn Sóc Trăng cơng suất 400 m3/ngày đêm.
Trong đó: t – thời gian lắng, chọn t = 1,5h.
Chiều cao phần hình nón của bể lắng được xác định theo công thức:
ℎ𝑛 = ℎ2+ ℎ3 = (𝐷 − 𝑑𝑛
2 ) 𝑡𝑔 ∝= (
4,7 − 1
2 ) 𝑡𝑔60 = 3,2 𝑚
Trong đó:
h2: Chiều cao lớp trung hòa, m.
h3: Chiều cao giả định của lớp cặn trong bể, m.
D: Đường kính trong của bể lắng, D = 4,7 m.
dn: đường kính nhỏ của hình nón cụt, lấy dn = 1 m.
α: Góc nghiêng của đáy bể lắng so với phương ngang, lấy không nhỏ hơn 500. (Điều 7.56/[16]). Chọn α = 600.
Chiều cao của ống trung tâm lấy bằng chiều cao tính tốn của vùng lắng và bằng 3,8 m. Đường kính ống loe của ống trung tâm lấy bằng chiều cao của phần ống loe và bằng 1,35 đường kính ống trung tâm:
𝑑1 = ℎ1× 𝑑 = 1,35 × 0,9 = 1,2 𝑚 = 1200 𝑚𝑚
Đường kính tấm hắt lấy bằng 1,3 đường kính miệng loe và bằng:
1,3 × 1,2 = 1,56 𝑚 = 1560 𝑚𝑚
Góc nghiêng giữa bề mặt tấm hắt với mặt phẳng ngang là 170. Chiều cao từ mặt dưới của tấm hắt đến bề mặt lớp cặn là 0,3 m.
Khoảng cách giữa mép ngoài cùng miệng loe đến mép ngoài cùng của bề mặt tấm hắt theo mặt phẳng qua trục được tính theo cơng thức:
𝐿 = 𝑄𝑚𝑎𝑥ℎ
𝜋 × 𝑣𝑘× (𝐷 + 𝑑)=
41,7
3600 × 3,14 × 0,02 × (4,7 + 0,9) = 0,032 𝑚
Trong đó:
vk – tốc độ dòng chảy qua khe hở giữa miệng loe ống trung tâm và bề mặt tấm hắt, vk ≤ 20 mm/s. Chọn vk = 20 mm/s = 0,02 m/s.
Chiều cao tổng cộng của bể lắng:
𝐻 = ℎ𝑐𝑡+ ℎ𝑛 + ℎ𝑏𝑣 = 3,8 + 3,2 + 0,5 = 7,5 𝑚
Với hbv là khoảng cách từ mực nước đến thành bể, hbv = 0,5 m.
Hàm lượng chất lơ lửng trôi theo nước ra khỏi bể lắng đứng được tính theo cơng thức:
𝐶𝑡 =𝐶ℎℎ(100 − 𝐸1) 100 =
237,5 × (100 − 40)
100 = 142,5 𝑚𝑔/𝑙
Kết quả tính tốn cho thấy hàm lượng chất lơ lửng trơi theo nước ra khỏi bể lắng đứng đến cơng trình xử lý sinh học tiếp theo là C = 142,5 mg/l < 150 mg/l nên khơng cần thêm cơng trình phụ trợ mà có thể đưa đến cơng trình xử lý tiếp theo [2].
Tính máng thu nước:
Vận tốc nước chảy trong máng: v = 0,6 – 0,7 m/s. Chọn v = 0,6 m/s Diện tích mặt cắt ướt của máng:
𝐴 = 𝑄 𝑣𝑚 =
41,7
0,6 × 3600 = 0,02 𝑚 2
Máng bằng bê tơng cốt thép có chiều dày b = 0,1 m = 100 mm, có lắp thêm máng răng cưa thép không gỉ.
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải Nhà máy sản xuất bia Sài Gịn Sóc Trăng cơng suất 400 m3/ngày đêm.
𝑑𝑚á𝑛𝑔= 80% × 𝐷 = 0,8 × 4,7 = 3,76 𝑚
Chiều dài máng thu:
𝐿 = 𝜋 × 𝑑𝑚á𝑛𝑔 = 3,14 × 3,76 = 11,8 𝑚
Tải trọng thu nước trên 1 m dài của máng:
𝐴 =𝑄 𝐿 = 41,7 × 24 11,8 = 84,81 𝑚 3/𝑚. 𝑛𝑔à𝑦 Máng răng cưa:
Máng răng cưa được nối với máng thu nước bằng bu lơng M10 qua khe dịch chuyển. Khe dịch chuyển có đường kính 10 mm, bu lơng được bắt cách mép dưới máng răng cưa 100 mm và cách đáy chữ V 100 mm. Hai khe dịch chuyển cách nhau 500 mm.
- Chọn máng răng cưa bằng tấm thép khơng gỉ, có bề dày 5 mm.
- Chiều cao tổng cộng của máng răng cưa là 200 mm.
- Chiều dài máng răng cưa bằng chiều dài máng thu nước.
- Chọn máng răng cưa xẻ khe thu nước chữ V, góc 900 để điều chỉnh độ cao mép máng.
- Chiều cao khe chữ V là 50 mm.
- Bề rộng mỗi khe 100 mm.
- Chọn 5 răng cưa trên 1 m chiều dài.
- Chiều dài đoạn vát đỉnh răng cưa là 50 mm Tổng số khe chữ V trên máng răng cưa:
N = L × 5 = 11,8 × 5 = 59 khe. Lượng nước qua 1 khe:
𝑞 =𝑄 𝑁 = 41,7 × 24 59 = 17 𝑚 3/𝑘ℎ𝑒. 𝑛𝑔à𝑦 Tính ống dẫn nước thải, ống dẫn bùn
Chọn vận tốc nước chảy trong ống là v = 1,3 m/s Lưu lượng nước thải 41,7 m3/h
Đường kính ống dẫn nước thải:
𝐷𝑟𝑎 = √4 × 𝑄 𝜋 × 𝑣 = √ 4 × 41,7 𝜋 × 1,3 × 3600 = 0,106 𝑚 = 106 𝑚𝑚 Chọn ống nhựa PVC Bình Minh Ø110. - Ống dẫn bùn:
Lượng SS mất đi trong quá trình lắng khoảng 40%:
237,5 − (237,5 × 40%) = 142,5 𝑚𝑔/𝑙
Lượng bùn tạo ra:
𝐺𝑠𝑠 = 142,5𝑚𝑔 𝑙 × 10−6𝑘𝑔 𝑚𝑔 × 1000𝑚3 𝑛𝑔à𝑦 × 103𝑙 𝑚3 = 142,5𝑘𝑔𝑆𝑆 𝑛𝑔à𝑦
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải Nhà máy sản xuất bia Sài Gịn Sóc Trăng cơng suất 400 m3/ngày đêm.
Thể tích bùn sinh ra mỗi ngày:
𝑊𝑏ù𝑛 = 𝐺𝑆𝑆
(1 − 0,95) × 1053 =
142,5
(1 − 0,95) × 1053= 2,7 𝑚
3/𝑛𝑔à𝑦
Trong đó: 1053 – Khối lượng riêng của bùn
Chọn vận tốc bùn chảy trong ống v = 0,6 m/s (v = 0,3 – 0,7 m/s). Ta tiến hành 2 ngày hút bùn thải 1 lần, mỗi lần 30 phút.
𝑄𝑏ù𝑛 = 2,7 × 2 × 60 30 = 10,8 𝑚 3/ℎ Đường kính ống dẫn: 𝐷ố𝑛𝑔 𝑑ẫ𝑛 𝑏ù𝑛 = √4 × 𝑄 𝜋 × 𝑣 = √ 4 × 10,8 𝜋 × 0,6 × 3600 = 0,079 = 79 𝑚𝑚
Chọn ống thu bùn làm bằng nhựa uPVC có đường kính D = 80 mm. Bơm bùn sang bể nén bùn 𝑁 =𝑄𝑏ù𝑛 × 𝜌 × 𝑔 × 𝐻 1000 × 𝜂 = 10,8 × 1053 × 9,81 × 10 1000 × 0,8 × 3600 = 0,387 𝑘𝑊 Trong đó:
η: Hiệu suất của máy bơm, η = 0,7 – 0,9. Chọn η = 0,8
ρ: Khối lượng riêng của bùn, ρ = 1053 kg/m3
H: Cột áp của bơm. Chọn H = 10 m Công suất bơm thực tế:
𝑁𝑡𝑡 = 𝑁 × 𝛽 = 0,387 × 2,2 = 0,85 𝑘𝑊
(Nguồn: CT II.191/trang 439/[6])
Trong đó: β: Hệ số dự trữ
Với N < 1 kW → β = 1,5 – 2,2. Chọn β = 2,2 (Nguồn: bảng II.33/trang 440/[11]) Chọn 1 máy bơm bùn đặt cạn Ebara DWO 150 – 1,1KW/3P, cột áp 5,1 – 9,5 m.
Bảng 4.5: Thông số thiết kế bể lắng đứng đợt 1
STT Thông số Ký hiệu Giá trị Đơn vị
1 Thời gian lắng t 1 Giờ
2 Ống trung tâm - Đường kính d Hct 0,9 3,8 m m
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải Nhà máy sản xuất bia Sài Gịn Sóc Trăng cơng suất 400 m3/ngày đêm. - Chiều cao 3 Kích thước bể lắng - Đường kính - Chiều cao D Hct 4,7 7,5 m m
4 Chiều cao của bể lẳng H 7,5 m
5 Diện tích F1 17,2 m2