Thông số thiết kế Đơn vị Giá trị
Chiều dài (L) mm 6000
Chiều rộng (B) mm 3500
Chiều cao xây dựng (H) mm 4000
Số đĩa phân phối của bể cái 48
Đường kính ống dẫn khí chính (D) mm 125
Đường kính ống dẫn khí nhánh (Dn) mm 65
Đường kính ống dẫn nước ra (Dv) mm 75
Cơng suất máy nén khí kW 7,5
4.1.7 Bể lắng
Nhiệm vụ:
Bùn sinh ra từ bể Aerotank và các chất lơ lửng sẽ được lắng ở bể lắng sinh học. Bùn hoạt tính sẽ được tuần hồn trở lại bể Aerotank.
Tính tốn:
Diện tích mặt bằng bể lắng theo tải trọng bề mặt là: AL = Qngày tb LA = 300 20 = 15 m2 Trong đó:
Qngàytb : Lưu lượng trung bình ngày của nước thải, Qngàytb = 300 m3/ngày
LA: Tải trọng bề mặt, LA = 16 – 32 m3/m2.ngày, chọn LA = 20 m3/m2.ngày Diện tích mặt bằng của bể lắng tính theo tải trọng chất rắn:
As = Qh
tb ×(1+ α)×Co
Ls = 12,5 × (1+ 0,6) ×3750
1000 × 4,3 = 17,44 m2 Trong đó:
Qhtb: Lưu lượng trung bình giờ của nước thải, Qhtb = 300 m3/ngày = 12,5 m3/h
α: Hệ số tuần hoàn bùn, α = 0,6
Co: Nồng độ bùn hoạt tính MLSS trong bể, Co = 3000/0,8 = 3750 mg/L
Ls: Tải trọng chất rắn, Ls = 3,9 – 5,8 kg/m2.h, chọn = Ls = 4,3 kg/m2.h = 4,3 × 1000 = 4300 g/m2.h; (Bảng 9.12/437/[1])
So sánh As > AL, vậy diện tích tính theo tải trọng chất rắn là diện tích tính tốn, F = As = 17,44 m2
Diện tính bể lắng kể cả buồng phân phối trung tâm:
Ftt = 1,1 × F = 1,1 × 17,44 = 19,184 m2
Chọn xây dựng 1 bể lắng ly tâm, diện tích mỗi bể: f = 19,184 m2 Bể lắng ly tâm có cạnh hình vng được xác định bằng cơng thức:
Bbể = √F = √19,184 = 4,4 m. Chọn B = 4,5 m Đường kính buồn phân phối trung tâm
Dtt = 0,2 × B = 0,2 × 4,5 = 0,9 m Diện tích buồng phân phối trung tâm:
ftt = π × Dtt 2 4 = 3,14 × 0,9 2 4 = 0,64 m2 Diện tích vùng lắng của một bể: FL = F - ftt = 19,184 – 0,64 = 18,544 m2 Tải trọng máng tràn: tb
Trong đó:
4B: Chu vi hình vng
Qntb+ Qr: Lưu lượng tổng vào bể lắng sinh học Vận tốc dòng nước đi lên trong bể:
v = a
24 = 16,7
24 = 0,7 m/h = 0,2 mm/s
(Đối với bể lắng đặt sau aerotank xử lý hồn tồn thì v < 5 mm/s là thỏa điều kiện [7]).
Tính tốn máng thu nước:
Máng thu nước ra đặt song song với 4 cạnh bể có cạnh 0,8 cạnh bể Bm = 0,8 × 4,5 = 3,6 m
Diện tích mặt cắt ướt của máng: A = Qs
tb
v = 0,003
0,6 = 0,005 m2 Trong đó:
Qstb: Lưu lượng trung bình giây của nước thải, Qstb = 300 m3/ngày = 0,003 m3/s
v: Vận tốc nước chảy trong máng, v = 0,6 – 1,5 m/s, chọn v = 0,6 m/s.
Chọn máng tràn có chiều cao là: H = 300 mm, chiều rộng máng răng cưa là B = 300mm
Vậy máng tràn thu nước có kích thước: H × B = 300 mm × 300 mm
Máng được làm bằng vật liệu bê tông cốt thép dày 100 mm, trên máng thu nước được lắp máng răng cưa bằng thép khơng gỉ. Máng răng cưa giúp điều hịa dịng chảy từ bể vào máng thu nhờ khe dịch chuyển, đồng thời máng răng cưa có tác dụng cân bằng mực nước trên bề mặt bể khi cơng trình bị lún hoặc nghiêng.
Chiều dài máng răng cưa
Lmrc = 4 × Bm = 4 × 3,6 = 14,4 m
Trên máng răng cưa có các khe hình chữ V với góc ở đáy 90oC. Máng răng cưa có khe điều chỉnh cao độ cho máng. Chiều cao chữ V là 60 mm, khoảng cách giữa 2 mép chữ V là 170 mm, chiều rộng 1 chữ V là 120 mm, mỗi mét chiều dà máng răng cưa có 4 khe hình chữ V.
Tổng số khe chữ V trên máng răng cưa:
Máng răng cưa được bắt dính với máng thu nước bằng bulong qua khe dịch chuyển. Khe dịch chuyển có đường kính 10 mm, bulong được bắt cách mép dưới máng răng cưa 50 mm và cách đáy chữ V là 50 mm. Hai khe dịch chuyển cách nhau 0,4 m.
Xác định chiều cao bể:
H = hL + hb + hbv + hd = 3 + 0,4 + 0,3 + 0,3 = 4 m
hL: Chiều sâu hữu ích của bể lắng, hL = 3 m
hb: Chiều cao lớp bùn lắng, hb = 0,5 m
hbv: Chiều cao bảo vệ, hbv = 0,3 m
hd: Chiều cao phần chóp đáy bể có độ dốc 5% về phía tâm (Mục 2.5/T103/[1]). hd = 0,05 × R = 0,05 × 6 = 0,3 m. Chọn hd = 0,3 m
Chiều cao ống trung tâm: htt = 0,6 × hL = 0,6 × 3 = 1,8 m Kiểm tra thời gian lưu nước ở bể lắng
Thể tích phần lắng:
VL = (B2 – π ×d
2
4 )× h1 = (4,52 – 4,5) × 3,15 = 50 m3
Thời gian lưu nước trog bể T = VL
Q = 50
12,5×(1+0,6) = 2,5 h (thõa điều kiện t = 1,5 – 2,5h) Tính tốn lượng bùn trong bể
Thể tích phần chứa bùn:
Vb = F × hb = 17,44 × 0,3 = 5,232 m3
Thời gian lưu bùn trong bể:
Tb = Vb
Qw+ Qr = 5,232
0,13 + 7,5 = 0,7 h Trong đó:
Qw: Lưu lượng bùn xả, Qw = 3,02 m3/ngày = 0,13 m3/h
Qr: Lưu lượng bùn tuần hoàn, Qr = 7,5 m3/h Nồng độ bùn trung bình trong bể: Ctb = CL+Ct 2 = 5000 + 10000 2 = 7,5 kg/m3 Trong đó: CL: Nồng độ bùn ở bề mặt phân chia lắng, CL = 5000mg/l
D = √4×Q
π×V = √ 4×12,5
3,14× 1,0 × 3600 × 2 = 0,05 m
Chọn ống dẫn nước sang bể trung gian là ống uPVC Tiền Phong DN 60 mm. Trong đó:
Q: Lưu lượng nước ra khỏi bể lắng, Q = 300 m3/ngày
v: Vận tốc nước chảy trong ống, v = 0,7 – 1,5 m/s, chọn v = 1,1 m/s. Tính tốn bơm bùn đi xử lý và bơm bùn tuần hoàn về bể Aerotank: Lượng bùn tuần hoàn về bể anoxic: Qt = 180 m3/ngày.đêm
Lưu lượng bùn bơm vào bể chứa bùn: Qb = 3,02 m3/ngày.đêm Chọn thời gian xả 1 ngày 1 lần thời gia xả 60 phút.
Cơng suất của bơm bùn tuần hồn và bơm bùn dư:
N=𝑄𝑡.𝜌.𝑔.𝐻
1000.𝜂 = 180×1020×9,81×10
1000×0,8×86400 = 0,26 kW
Trong đó:
+η: Hiệu suất chung của bơm, η = 0,7 – 0,9. Chọn η = 0,8; +ρ: Khối lượng riêng của bùn, ρ = 1020 kg/m3.
+ Chiều cao cột áp tồn phần, H=10 mH20
Cơng suất thực của bơm Ntt = N× 𝛽 = 0,26×1,5 = 0,39 kW Trong đó:
𝛽 là hệ số dự trữ chọn bằng 1,5 N < 1→ 𝛽 = 1,5 – 2,2
N > 1 → 𝛽 = 1,2 – 1,5
N = 5 - 50 → 𝛽 = 1,1
Chọn 2 bơm chìm thay phiên hoạt động, hàng Tsurumi với:
Model 50U2.4
Công suất: 0,4 Kw
Cột áp max:11.1m
Họng xả 50mm
Từ model của bơm ta chọn đường ống dẫn bùn tuần hoàn là ống nhựa u-PVC Tiền Phong với đường kính trong là 58,5mm; DN = 60mm; dày 1,5mm.
Kiểm tra lại vận tốc ống: V = 4×𝑄𝑡
𝜋×𝐷2 = 4×180
3,14×86400×0,05852 = 0,7 m/s
→ Thõa mãn yêu cầu v = 0,3 – 0,9m/s
Thiết bị cào bùn:
Là loại cầu trung tâm. Hoạt động với vận tốc chậm, gom bùn lắng ở đáy bể về hố gom, chế độ vận hành 24/24
Thanh gạt bùn: Chiều dài = 90%D = 0,9 × 12 = 10,8 m.
Để thu bọt váng nổi ta bố trí phễu thu ván nổi bắt trên máng răng cưa.
Bảng 4.1 Các thông số thiết kế bể lắng sinh học
STT Thông số Ký
hiệu Đơn vị Giá trị
1 Cạnh bể lắng D m 4,5
2 Chiều cao bể lắng H m 4
3 Thời gian lưu nước t Giờ 2,5
4 Đường kính ống trung tâm d m 0,9
5 Chiều cao ống trung tâm htt m 1,8
6 Đường kính ống dẫn bùn thải Db mm 60
7 Công suất bơm bùn thải N kW 0,4
10 Đường kính ống dẫn bùn tuần hoàn DR mm 90
11 Cơng suất bơm bùn tuần hồn NR kW 0,4
4.1.8 Bể khử trùng
Nhiệm vụ:
Sau các giai đoạn xử lý cơ học, sinh học, song song với việc làm giảm nồng độ các chất ơ nhiễm đạt tiêu chuẩn quy định thì số lượng vi khuẩn cũng giảm đáng kể đến 90 – 95%. Tuy nhiên, lượng vi khuẩn này vẫn còn cao, để thực hiện khử trùng nước thải
zăc qua từng ngăn để tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình tiếp xúc giữa Chlorin và nước thải.
Tính tốn:
Hóa chất khử trùng là CaOCl2. (Clorua vôi) Phản ứng thủy phân Clorua vôi:
2CaOCl2 + 2H2O CaCl2 + Ca(OH)2 + 2HOCl HOCl lại phân hủy thành axit clohydric và oxy tự do:
HOCl HCl + Ö
HOCl, Ö là những chất oxy hóa mạnh có khả năng tiêu diệt vi trùng. Lượng clo hoạt tính cần thiết để khử trùng nước thải được tính:
𝑌𝑡𝑏 =𝑎×𝑄ℎ𝑡𝑏
1000 =3×12,5
1000 = 0,0375 𝑘𝑔/ℎ = 0,9 kg/ngày (T311[1])
Trong đó:
Q: lưu lượng tính tốn của nước thải, Q = 12,5 m3/h
a: liều lượng hoạt tính a = 3 g/m3 (Mục 7.193/79/[10])
Nước thải sau xử lý cơ học: a = 10 g/m3
Nước thải sau xử lý sinh học hoàn toàn: a = 3 g/m3
Nước thải sau xử lý sinh học khơng hồn tồn: a = 5 g/m3.
Nồng độ CaOCl2 2,5%. Lượng CaOCl2 2,5% châm vào bể khử trùng = 0,9𝑘𝑔/𝑛𝑔à𝑦
0,025
= 36 lít/ngày.
Thời gian lưu 8 ngày. Thể tích cần thiết của bồn chứa = 36 × 8 = 288 lít
Chọn bồn chứa hóa chất là bồn nhựa Tân Á Đại Thành 300 lít với kích thước D x H = 870mm x 770mm
Chọn hai bơm định lượng Blue-White hoạt động luân phiên nhau (1 hoạt động, 1 dự phịng) với các thơng số: Model: C645-P Điện áp: 220V/50Hz Lưu lượng: 11 l/h Tính tốn bể tiếp xúc. Thể tích của bể:
𝑉 = 𝑄 × 𝑡 = 12,5
60 × 30 = 6,25 𝑚
3
Trong đó:
Q: lưu lượng nước thải. m3/h
t: thời gian lưu nước trong bể, chọn t = 30 phút (Mục 7.195/79/[10]) Chọn chiều sâu lớp nước của bể h = 1,5 m; hbv = 0,5 m
Chọn chiều rộng của bể khử trùng 1,5m Vậy chiều dài của bể là:
𝐿 = 𝑉
𝐻 × 𝐵 =
6,25
1,5𝑥1,2= 2,8(𝑚)
Chọn bể tiếp xúc gồm 3 ngăn: chiều dài mỗi ngăn là: 0,9m, chiều rộng tường của vách ngăn là 0,1m Thể tích thực của bể: 𝑊𝑡 = 𝐿 × 𝐵 × 𝐻 = 3 × 1,5 × 1,5 = 6,75 (𝑚3) Diện tích mặt bằng bể: 𝐹 = 𝑉 𝐻 = 6,75 1,5 = 4,5 𝑚 2
Chọn bể tiếp xúc gồm 3 ngăn, diện tích mỗi ngăn:
𝑓 = 𝐹
3 =
4,5
3 = 1,5 𝑚
2
Tính tốn bơm thốt nước thải Lưu lượng bơm thoát nước thải:
𝑄𝑡ℎ = 12,5 (𝑚3
ℎ ) = 0,003 (𝑚3
𝑠 )
Công suất của bơm:
𝑁𝑏 = 𝑄×𝜌×𝑔×𝐻
1000×𝜂 = 0,003×1000×9,81×10
1000×0,8 = 0,37 kW = 0,5 Hp
Trong đó:
Q: Lưu lượng nước thải lớn nhất theo giây, m3/s
H: Chiều cao cột áp tồn phần, H = 10 mH20
Cơng suất tính tốn: Ntt = 𝛽 × 𝑁 = 1,5 × 0,37 = 0,56 KW = 0,75 Hp Trong đó: 𝛽 là hệ số dự trữ chọn bằng 1,5
N < 1→ 𝛽 = 1,5 – 2,2
N > 1 → 𝛽 = 1,2 – 1,5
N = 5 - 50 → 𝛽 = 1,1
Chọn 02 máy Tsurumi – Nhật Bản với Model 50B2.75S– 0,75KW/2200V/50Hz 02 máy hoạt động luân phiên nhau). Từ Model bơm, ta chọn đường kính ống bơm thốt nước: Dtn = 50mm. Chọn ống uPVC Tiền Phong có DN = 60mm
Bảng 4.11 Tóm tắt các thơng số thiết kế bể tiếp xúc khử trùng
STT Thơng số Kí hiệu Đơn vị Giá trị
1 Thời gian tiếp xúc t phút 30
2 Kích thước của bể
Chiều dài L mm 3000
Chiều rộng B mm 1500
Chiều cao công tác H mm 1500
Chiều cao xây dựng Hxd mm 2000
3 Số ngăn của bể - ngăn 3
4 Đường kính ống dẫn nước thải DN mm 60
5 Thể tích xây dựng của bể Wt m3 6,75
6 Cơng suất bơm thốt nước thải Ntt KW 0,56
4.1.9 Bể chứa bùn
Nhiệm vụ:
Bể chứa bùn dùng để chứa bùn từ bể lắng sinh học trước khi mang đi xử lý.
Tính tốn:
Lưu lượng bùn dư bơm vào bể chứa bùn:
𝑄𝑏 = 3,02 (𝑚3 𝑛𝑔đ)
Thể tích bể chứa bùn:
Vbùn = Qb× t = 3,02 × 10 = 30,2 m3
Chọn chiều cao bể chứa bùn H = h + hbv = 3,5 + 0,5 = 4m Diện tích bể chứa bùn:
𝐹 = 𝑉
𝐻 =
30,2
3,5 = 8,7 𝑚
2
Vậy thể tích thực tế của bể chứa bùn: L x B x H = 3m x 3m x 3,5 m = 31,5 m3
Bảng 4.12 Thông số thiết kế bể chứa bùn
STT Thông số Đơn vị Giá trị
1 Thể tích thực tế của bể chứa bùn m3 31,5
2 Chiều cao xây dựng mm 4000
3 Chiều cao hữu ích mm 3500
4 Chiều dài mm 3000
5 Chiều rộng mm 3000
4.2 Tính tốn các cơng trình đơn vị phương án 2 4.2.1 Bể điều hòa khuấy trộn 4.2.1 Bể điều hòa khuấy trộn
Nhiệm vụ:
Tập trung nước thải trước khi vào cụm bể SBR. Có chức năng điều hịa lưu lượng và nồng độ, oxy hóa một phần chất hữu cơ, giảm kích thước các cơng trình đơn vị phía sau và tăng hiệu quả xử lý nước thải của hệ thống. Trong bể có hệ thống khuấy trộn bằng máy khuấy để đảm bảo hòa tan và cân bằng nồng độ các chất trong tồn thể tích bể và khơng cho cặn lắng trong bể.
Tính tốn:
Thời gian lưu nước tại bể điều hịa quy phạm từ t = 4 − 12h. Chọn t = 4h. Thể tích làm việc của bể điều hòa:
V = Qhmax × t = 31,25 × 4 = 125 m3
Chọn chiều cao hữu ích của bể điều hịa: H = 4 m, chiều cao bảo vệ hbv = 0,5 m.
Chiều cao xây dựng Hxd = H + hbv = 4 + 0,5 = 4,5 m.
Kích thước bể điều hịa: L × B × H = 5,3 m × 6 m × 4,5m.
Thể tích thực tế của bể điều hịa là: Vt = 8,2 m × 3,7 m × 4 m = 127,2 m3
Tính tốn máy khuấy:
Chọn thông số thiết kế cho bể trộn nhanh: Thời gian trộn: t = 4h × 3600 = 14400s
Đối với máy khuấy chìm bố trí theo phương ngang: G = 500 - 2500 s-1. Chọn G = 700 s-1
Năng lượng khuấy trộn: P = µG2V.
Chn à ca nc thi ti 250C 1 ì 10-3 Ns/m2.
P = à ì G2 ì V = 1 × 10-3 × 7002 × 127,2 = 6,2 × 104 W
Sử dụng 2 máy khuấy chìm, được đặt ở 2 góc tường Bảng thơng số bể trộn nhanh khi trộn bằng cơ khí:
Bảng 4.15 Thơng số bể trộn nhanh khi trộn bằng cơ khí [1]
Thời gian trộn t, s G, s-1 10 ÷ 20 1000 20 ÷ 30 900 30 ÷ 40 800 > 40 700 Đường kính cánh khuấy: 𝐷𝑖 = √ 𝑃 𝐾𝑇𝜌𝑛3 5 Bảng giá trị Kt:
Bảng 4.13 Bảng giá trị KT [1] Loại cánh Giá trị Loại cánh Giá trị Chân vịt 3 lưỡi 0,32 Turbine 4 cánh phẳng 6,3 Turbine 6 cánh phẳng 6,3 Turbine 6 cánh cong 4,8 Bản phẳng, 2 cánh D/W = 4 2,25 Bản phẳng, 2 cánh D/W = 6 1,6 Bản phẳng, 2 cánh D/W = 8 1,15
Bảng tốc độ vòng quay máy khuấy:
Bảng 4.14 Tốc độ vòng quay máy khuấy [1]
Tốc độ quay (vịng/phút) Cơng suất (kW)
30, 45, 70, 110, 175 45, 70, 110, 175 45, 110, 175 45, 110, 175 70, 110, 175 0,37 0,56 0,75 1,12 1,5 Chọn cánh khuấy trộn chân vịt 3 lưỡi, tra bảng ta KT = 0,32 (trở lực ít)
Số vòng quay của cánh khuấy là n = 175 vòng/phút
Trọng lượng riêng của nước tại 250C được chọn: = 1000kg/m3
Từ đó: 𝐷𝑖 = √ 6,2 × 10 4 0,32 × 1000 × (17560) 3 5 = 1,5 𝑚
Kiểm tra số Reynold:
𝑁𝑟 = 𝐷𝑖 2𝑛𝜌 𝜇 = 1,52 × 17560 × 1000 10−3 = 6,6 × 106 ≫ 10000 Đạt chế độ chảy rối.
h =2
3 × H = 2
3 × 4,5 = 3 m
Thanh thép được gắn vào motor khuấy có hộp số giảm tốc độ với cơng suất như trên. Có thể dùng bơm chìm trộn hay motor khuấy trộn chìm.
Chọn 2 motor giảm tốc WANSIN – Đài Loan, công suất: 3 Hp (2,2Kw), số vịng quay 210-900 vịng/phút, đường kính trục ra D = 50mm.
Tính tốn đường ống dẫn nước thải:
Nước thải được chảy vào và ra bể điều hòa với vận tốc nước chảy trong ống là v