Tính tốn chiều dày thân bồn áp lực
- Bồn lọc làm việc ở áp suất trong Plv = 50 mH2O = 0,5N/mm2 - Chọn vật liệu làm bồn lọc là thép CT3. Các thông số của thép: - Ứng suất cho phép: [𝜎] = 146𝑁/ 2.
- Tốc độ gỉ: 0,1 mm/năm. - Hệ số hiệu chỉnh: ŋ = 1. - Hệ số bền mối hàn: 𝜑ℎ = 0,95.
Áp suất tính tốn trong bồn lọc:
= 0,5 + 0,019 = 0,519 N/mm2 Trong đó:
Pl: Áp suất thủy tĩnh, (N/mm2), Pl = ρgh = 1000 x 9.81 x 2= 0,19
Chiều dày thân bồn lọc:
[ ]
Chiều dày thiết kế thân bồn lọc:
S = + C = 3 + 3 = 6 mm Trong đó:
C là hệ số bổ sung bề dày thiết bị, C = Ca + Cb + Cc + Co Ca: Hệ số chịu sự ăn m n của môi trƣờng, Ca = 1mm. Cb: Hệ số kể đến bào m n cơ học, Cb = 0.
Cc: Hệ số sai số do cấu tạo lắp đặt, Cc = 0. C0: Hệ số làm tròn số, C0 = 2mm.
Kiểm tra điều kiện bền:
Kiểm tra điều kiện áp suất:
[ ] [ ]
Vậy thân bồn lọc có bề dày S1 = 6 mm thỏa mãn điều kiện bền và áp suất làm việc.
Tính tốn đáy và nắp bồn áp lực
Chọn đáy và nắp cho bồn lọc là đáy và nắp elip tiêu chuẩn đƣợc hàn liền với thân; có Rt = Dt = 1600 mm.
Chiều dày tính tốn đáy và nắp thiết bị bồn lọc:
[ ] Trong đó:
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt cho khu nhà ở Phương Toàn Phát phường Chánh Phú
Hịa, thị xã Bến Cát, tỉnh Bình Dương công suất 530 m3/ngày.đêm
k: Hệ số không thứ nguyên, do đáy và nắp đƣợc tăng cứng nên k = 1. ht = 0,4m
Chiều dày thiết kế đáy và nắp bồn lọc:
Trong đó:
C là hệ số bổ sung bề dày thiết bị, C = Ca + Cb + Cc + Co Ca: Hệ số chịu sự ăn m n của môi trƣờng, Ca = 1 mm. Cb: Hệ số kể đến bào m n cơ học, Cb = 0.
Cc: Hệ số sai số do cấu tạo lắp đặt, Cc = 0. C0: Hệ số làm tròn số, C0 = 2 mm.
Kiểm tra điều kiện bền:
Kiểm tra điều kiện áp suất:
[ ] [ ]
Vậy đáy và nắp bồn lọc có bề dày S2 = 8,2 mm thỏa mãn điều kiện bền và áp suất làm việc.
Bảng 4.16 Các thông số thiết kế bồn lọc áp lực
Tên thông số Ký hiệu Đơn vị Giá trị
Đƣờng kính bồn lọc Dlọc m 1,6
Chiều cao lớp vật liệu lọc Hvl m 1
Chiều cao tổng cộng của bồn lọc H m 2,2
Đƣờng kính ống dẫn nƣớc rửa lọc DRN-lọc mm 110
Chụp lọc cái 80
4.1.10. Bể khử trùng
Nhiệm vụ
Khử trùng là một khâu rất quan trọng trong hệ thống xử lý nƣớc thải. Các biện pháp khử trùng nƣớc thải đã đƣợc sử dụng nhƣ Chlor hóa, ozon hóa, khử trùng bằng tia hồng ngoại UV. Ở hệ thống xử lý này sử dụng biện pháp khử trùng bằng Chlor hóa vì phƣơng pháp tƣơng đối đơn giản, rẻ tiền và đạt hiệu quả xử lý.
Tính tốn
Tính tốn kích thƣớc bể
Thể tích bể tiếp xúc:
V = Q x t = 0,37 x 15 = 5,55 m3 Trong đó:
Thời gian tiếp xúc: t = 15 phút.
Lƣu lƣợng nƣớc thải Q = 530 m3/ngày.đêm = 0,37 m3/phút.
Diện tích mặt cắt ngang của bể:
(Trang 472/[4]) Với vận tốc dòng chảy trong bể tiếp xúc v = 2 – 4,5 m/phút, chọn v = 2 m/phút.
Chiều cao xây dựng bể:
Hxd = H + hbv = 1 + 0,5 = 1,5 m
Kích thƣớc bể khử trùng: L x B x H = 3,9 m x 1 m x 1,5 m
Để đảm bảo cho sự tiếp xúc giữa hóa chất và nƣớc thải là đồng đều, trong bể tiếp xúc khử trùng, ta xây thêm các vách ngăn để tạo sự khuấy trộn trong ngăn. Chọn số ngăn n = 3.
Tính lƣợng hóa chất
Hóa chất cần dùng để khử trùng là dung dịch Ca(CLO)2 2%.
Lƣợng Ca(CLO)2 châm vào bể khử trùng:
⁄
Trong đó:
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt cho khu nhà ở Phương Toàn Phát phường Chánh Phú
Hịa, thị xã Bến Cát, tỉnh Bình Dương cơng suất 530 m3/ngày.đêm
a: Liều lƣợng Ca(CLO)2 cho vào khử trùng đối với nƣớc thải sau xử lý bùn hoạt tính là 2 – 8 g/m3. Chọn a = 3 g/m3.
Lƣợng Ca(CLO)2 2% châm vào bể khử trùng. Ta có: b = 10 x C = 20 g/l
= 3,3 lít/h = 0,055 lít/phút
Chọn bơm định lƣợng Hanna, biết rằng n t điều chỉnh lƣu lƣợng theo mức vạch 0%. ứng với 0 lít/ph với CSmax 5lít/ph ứng với 100%.
N t điều chỉnh bơm: = = 66% => Vặn n t điều chỉnh lƣu ở mức 66%
Thể tích bồn chứa:
V = =
= 79,5 lít
Chọn bồn chứa Ca(CLO)2 làm bằng nhựa Đại Thành có thể tích 500l Thời gian giữa 2 lần pha hóa chất: t =
= 6 ngày
Chọn 2 bơm châm BL 5.1 (1 bơm hoạt động, 1 bơm dự phòng) (Theo phụ lục 11) - Model: BL 5.1
- Lƣu lƣợng: Q = 5 l/h - Cột áp: 8 bar
- Điện áp: 1pha/ 220V/ 50Hz - Hãng sản xuất: Hanna – USA
Cách pha Ca(ClO)2: Cho nƣớc sạch vào 1/2 thùng 1000 lít, sau đó cho 1,59 kg Ca(ClO)2 vào và khuấy tiếp tục cho nƣớc sạch và định lƣợng đến vạch.
Bảng 4.17 Các thông số thiết kế bể khử trùng
Tên thông số Ký hiệu Đơn vị Giá trị
Thể tích bể V m3 5,55
Chiều dài bể L m 3,9
Chiều rộng bể B m 1
4.1.11. Bể chứa bùn
Nhiệm vụ
Bể chứa bùn có nhiệm vụ chứa bùn từ bể lắng, sau đó lƣợng bùn sẽ đƣợc đƣa qua máy ép bùn để xử lý.
Tính tốn
Kích thƣớc bể chứa bùn
Lƣu lƣợng bùn trong bể: Qb = 3 m3/ngày
Thể tích bể chứa bùn:
V = Qb x t = 3 x 15 = 45 m3 Trong đó:
t: Thời gian lƣu bùn trong bể, chọn t = 15 ngày
Chiều cao tổng cộng của bể chứa bùn:
H = Hhi + Hbv = 3,5 + 0,5 = 4 m Trong đó:
Hhi: Chiều cao hữu ích của bể, Hhi = 3,5 m Hbv: Chiều cao bảo vệ bể, Hbv = 0,5 m
Diện tích bể chứa bùn:
F = =
= 12,9 m
Kích thƣớc bể chứa bùn: L x B x H = 3,6 m x 3,5 m x 4 m Đƣờng kính ống dẫn bùn sang máy ép bùn
Vận tốc bùn đi trong ống: v = 1,5 m/s với (v = 1,2 – 2 m/s). D = √
= √ = 0,018 m
=> Chọn ống nhựa Tiền Phong, uPVC 21 dày 1,2 mm (Theo phụ lục 1)
Kiểm tra lại vận tốc bùn trong ống:
v =
=
= 1,5 m/s
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt cho khu nhà ở Phương Toàn Phát phường Chánh Phú
Hịa, thị xã Bến Cát, tỉnh Bình Dương cơng suất 530 m3/ngày.đêm
Tính tốn bơm bùn sang máy ép bùn
Tính tốn cột áp bơm:
H = H1 + H2 + H3 Trong đó:
H1: Cột áp để khắc phục chiều cao dâng hình học.
H1 = Z1 – Z2 = 4 – 0 = 4 m Z1: Chiều cao ống đẩy, Z1 = 4 m
Z2: Chiều cao ống hút, Z2 = 0 m H2: Tổn thất dọc đường. H2 = λ x x = 0,025 x x = 0,69 m (CT 4 – 18/[18]) v1: Vận tốc dòng chảy trong ống, v1 = 1,5 m/s D: Đƣờng kính ống, D = 0,0186 m g: Gia tốc trọng trƣờng, g = 9,81 m2/s l1: Chiều dài đƣờng ống, l1 > Hbể = 4,5 m Re = = = 27624 > 2320 => Chảy rối (CT 4 – 8/[18]) : Hệ số nhớt động học của chất lỏng, = 1,01 x 10-6 (m2/s) λ: Hệ số ma sát thủy lực, với Re < 100000 thì: λ = = = 0,025 (CT 4 – 32/[18]) H3: Tổn thất áp lực cục bộ. H3 = ∑ x = 4,7 x = 1,08 m v: Vận tốc dòng chảy trong ống, v = 1,5 m/s g: Gia tốc trọng trƣờng, g = 9,81 m2/s
∑ : Tổng hệ số ma sát cục bộ ∑ = ξ1 + ξ2 + ξ3 + ξ4 + ξ5 + ξ6 = 0,5 + 1 + 0,5 + 2 x 1,1 + 0,25 + 0,25 = 4,7 [18] ξ1: Hệ số trở lực khi vào ống hút, ξ1 = 0,5 ξ2: Hệ số trở lực khi ra ống hút, ξ2 = 1 ξ3: Hệ số trở lực van một chiều, ξ3 = 0,5 ξ4: Hệ số trở lực khuyển cong 90˚, ξ4 = 1,1 ξ5: Hệ số độ mở, ξ5 = 0,25 ξ6: Hệ số độ thu, ξ6 = 0,25 Nhƣ vậy, cột áp của bơm:
H = H1 + H2 + H3 = 4 + 0,69 + 1,08 = 5,77 m => Chọn cột áp của bơm H = 6 m
Công suất máy bơm:
Trong đó:
Qb: Năng suất của bơm H cột áp của bơm, H = 6 m
: khối lƣợng riêng của bùn, = 1053 kg/m3 : hiệu suất của bơm, = 0,8
Công suất thực tế của bơm:
Ntt = 1,5 N = 2,2 0,03 = 0,066 kW Trong đó: β: Hệ số dự trữ N < 1 => β = 1,5 – 2,2 N > 1 => β = 1,2 – 2,5 N = 5 – 20 => β = 1,1 => Chọn β = 2,2
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt cho khu nhà ở Phương Toàn Phát phường Chánh Phú
Hòa, thị xã Bến Cát, tỉnh Bình Dương cơng suất 530 m3/ngày.đêm
Chọn 2 bơm chìm có cơng suất nhƣ nhau (2 máy hoạt động luân phiên cài đặt theo timer) (Theo phụ lục 6). Bơm thuộc dạng bơm chìm, có khớp nối nhanh Auto coupling để có thể bảo trì, sửa chữa sự cố, vật liệu SUS304.
BƠM CHÌM TSURUMI 50B2.4 Model: 50B2.4 hãng Tsurumi – Nhật Bản Công suất: 0,4 kW Họng xả: 50 mm Điện áp: 3 pha 380V/50Hz Hình 4.10 Bơm chìm Tsurumi 50B2.4. [19] Bảng 4.18 Các thơng số thiết kế bể chứa bùn
Thông số Ký hiệu Đơn vị Giá trị
Chiều dài L m 3,6
Chiều rộng B m 3,5
Chiều cao H m 4
4.1.12. Máy ép bùn băng tải
Nhiệm vụ
Cặn sau khi qua bể nén bùn có nồng độ từ 3 - 8% cần đƣa qua thiết bị làm khô cặn để giảm độ ẩm xuống 70 - 80% tức nồng độ cặn khơ từ 20 – 30% với mục đích:
- Giảm khối lƣợng vận chuyển.
- Cặn khô để đƣa đi chơn lấp hay cải tạo đất có hiệu quả cao hơn cặn ƣớt.
Khi sử dụng máy ép bùn băng tải phải có và lắp đặt đầy đủ các thiết bị liên quan nhƣ: máy nén khí, bể nén bùn, bồn pha chế polymer (keo tụ), máy bơm bùn, bơm nƣớc sạch… theo sơ đồ nguyên lý cơ bản.
Tính tốn
Lƣợng cặn đƣa đến máy trong 1h:
Sau khi qua máy ép bùn, bánh bùn có độ ẩm 75 – 85%. Chọn 82%.
Chọn thiết bị loại DDTP - BFA50 (Theo phụ lục 10)
MÁY ÉP BÙN BĂNG TẢI
Model: DDTP - BFA50 Công suất xử lý: 1 – 3 m3/h Chiều rộng băng tải: 500 mm Kích thƣớc: 2220/1050/2410 Trọng lƣợng: 675 kg
Hình 4.11 Máy ép bùn băng tải, Model DDTP – BFA50. [27]
Máy ép bùn đƣợc lắp đặt cùng hệ trích ly polymer để đơng tụ và tách nƣớc trong bùn. Bồn pha hóa chất bằng nhựa Đại Thành, motor khuấy; bơm định lƣợng.
Bùn đƣợc bơm vào ngăn khuấy trộn cùng polymer rồi đi qua hệ thống bặng tải ép bùn loại nƣớc. Bùn sau khi ép có dạng bánh sẽ đƣợc đổ bỏ.
Bồn pha chế polymer sử dụng cho máy ép băng tải và bơm châm Polymer - Thời gian vận hành: 2h/ngày
- Lƣợng bùn khô trong 1h: 1,17 kg/h - Liều lƣợng polymer: 5kg/1 tấn bùn - Liều lƣợng polymer tiêu thụ trong 1h:
- Hàm lƣợng polymer sử dụng: 0,18% = 1,8 kg/m3
- Lƣợng dung dịch châm vào:
⁄
Chọn bơm định lƣợng OBL MB11, biết rằng n t điều chỉnh lƣu lƣợng theo mức vạch 0%. ứng với 0 lít/ph với CSmax 11lít/ph ứng với 100%. (Theo phụ lục 8)
N t điều chỉnh bơm: =
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt cho khu nhà ở Phương Toàn Phát phường Chánh Phú
Hòa, thị xã Bến Cát, tỉnh Bình Dương cơng suất 530 m3/ngày.đêm
4.2. TÍNH TỐN CÁC CƠNG TRÌNH ĐƠN VỊ TRONG PHƢƠNG ÁN 2 4.2.1. Thiết bị lƣợc rác tinh 4.2.1. Thiết bị lƣợc rác tinh
Nhiệm vụ:
Nƣớc thải qua song chắn rác tinh, đây là một trong những thiết bị xử lý cơ học, nhằm hạn chế tải lƣợng ô nhiễm của chất thải, loại bỏ các loại cặn thải, có thể lọc các kích thƣớc nhỏ hơn 2 mm từ nguồn nƣớc thải, đảm bảo cho các cơng trình xử lý phía sau đạt hiệu quả cao.
Tính tốn:
Chọn thiết bị lƣợc rác tinh có khoảng cách giữa các khe là 1 mm, hãng Cosme – Ý.
Bảng 4.19 Thông số song chắn rác tinh
Loại DS4800 DS600 DS8160 A (mm) 1640 1640 1640 B (mm) 1790 2290 2800 H (mm) 2100 2100 2100 Lmin (mm) 2400 2400 2400 Lmax (mm) 3800 3800 3800 (mm) 315 400 400 Q (m3/h) 10 - 150 100 - 290 120 – 400 Diện tích bề mặt (m2) 4,8 6,0 8,16
Với lƣu lƣợng lớn nhất Qmax = 53,3 m3/h, chọn thiết bị lƣợc rác tinh loại DS4800
4.2.2. Bể điều hòa khuấy trộn
Nhiệm vụ
Nƣớc thải đƣợc dẫn đến bể điều hòa nhằm điều h a lƣu lƣợng, hịa trộn nồng độ các chất ơ nhiễm trong nƣớc thải và tránh lắng cặn.
Tính tốn
Lƣu lƣợng nƣớc thải trung bình ngày: Qtbngày
= 530 m3/ngày.đêm Lƣu lƣợng nƣớc thải trung bình giờ: Qtbh
= 22,08 m3/h Lƣu lƣợng giờ lớn nhất: Qmaxh = 53,3 m3/h
Thời gian lƣu nƣớc xáo trộn tại bể điều hòa: t = 4 – 8h. Chọn t = 5,8h
Thể tích làm việc của bể điều hịa:
V = Qmaxh x t = 53,3 x 5,8 = 309,1 m3
Chiều cao hữu ích bể từ 2,5 – 5 m. Chọn chiều cao hữu ích H = 3,5 m Chọn chiều cao bảo vệ: hbv = 0,5 m
Chiều cao xây dựng bể:
Hxd = H + hbv = 3 + 0,5 = 4 m
Diện tích bể điều hịa:
A = =
= 88 m
2
Kích thƣớc của bể điều hịa: L x B x H = 10 m x 9,2 m x 4 m Tính tốn khuấy trộn cho bể điều hịa
Cơng suất máy khuấy trộn:
N = N0 × V= 8 × 309,1 x 10-3 = 2,48 kW Trong đó
V: Thể tích bể điều hịa, V = 309,1 m3
N0: Năng lƣợng khuấy trộn cho bể điều hòa; N0 = 3 – 10 W/m3 thể tích bể; Chọn N0 = 8 W/m3 [4]
Công suất thực tế của bơm:
Ntt = β N = 1,5 2,48 = 3,72 kW Trong đó: β: Hệ số dự trữ N < 1 => β = 1,5 – 2,2 N > 1 => β = 1,2 – 2,5 N = 5 – 20 => β = 1,1 => Chọn β = 1,5
Chọn 4 bộ máy khuấy chìm Faggiolati – Ý, model GM40B813R3-4T6SA2 đặt 4 góc bể (Theo phụ lục 9)
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt cho khu nhà ở Phương Toàn Phát phường Chánh Phú
Hịa, thị xã Bến Cát, tỉnh Bình Dương cơng suất 530 m3/ngày.đêm
MÁY KHUẤY CHÌM FAGGIOLATI, MODEL GM40B813R3-4T6SA2 Model: GM40B813R3-4T6SA2 hãng Faggiolati – Ý Cơng suất: 4,3 kW Đƣờng kính quạt: 400 mm Điện áp: 3 pha 380V/50Hz
Hình 4.12 Máy khuấy chìm Faggiolati model GM40B813R3-4T6SA2. [21] Tính tốn đƣờng ống dẫn nƣớc thải ra khỏi bể điều hòa đến anoxic Tính tốn đƣờng ống dẫn nƣớc thải ra khỏi bể điều hòa đến anoxic
Lƣu lƣợng nƣớc thải trung bình giờ: Qtb = 22,08 (m3/h) = 0,006 (m3/s) Vận tốc nƣớc thải đi trong ống: v = 1,5 m/s (v = 1,2 – 2 m/s) [4]
Đƣờng kính ống dẫn nƣớc thải ra: D = √
= √ = 0,071 m
=> Chọn ống nhựa Tiền Phong, uPVC 75 dày 2,9mm (Theo phụ lục 1)
Kiểm tra lại vận tốc nƣớc trong ống:
v =
=
= 1,5 m/s
=> Nằm trong khoảng v = 1,2 – 2 m/s.
Chọn bơm từ bể điều hòa qua bể anoxic
Tính tốn cột áp bơm:
H = H1 + H2 + H3 Trong đó:
H1: Cột áp để khắc phục chiều cao dâng hình học.
H1 = Z1 – Z2 = 4 – 0 = 4 m Z1: Chiều cao ống đẩy, Z1 = 4 m
Z2: Chiều cao ống hút, Z2 = 0 m
H2 = λ x x = 0,018 x