Thông số thiết kếKý hiệu Đơn vịGiá trị
Chiều dài L m 2
Chiều rộng B m 2
Chiều cao xây dựng H m 3,5
Sốđĩa phân phối của bể N cái 4
Đường kính ống dẫn khí chính D mm 32 Đường kính ống dẫn khí nhánh Dn mm 25 Đường kính ống dẫn nước ra DV mm 32 Cơng suất máy nén khí N kW 0,4 4.1.6 Bể lắng đứng a. Nhiệm vụ Loại bỏ chất lơ lửng có thể lắng nhờ trọng lực và bông cặn
b. Thông số đầu vào
Bảng 4.13 Nồng độ thông sốđầu vào bể lắng đứng
Bể lắng SS COD BOD5Dầu khoáng
Nồng độđầu vào (mg/l) 147,68 29,16 15,39 9,94
Hiệu suất xử lý (%) 50 0 0 0
Nồng độđã xử lý (mg/l) 74,34 29,16 15,39 9,94
Nồng độ dòng ra (mg/l) 74,34 29,16 15,39 9,94
Bảng 4.14 Thông số thiết kếđặc trưng cho bể lắng (TK-4/139/[2])
Thông sốĐơn vịGiá KhoảngtrịĐặc trưng
Thời gian lưu nước giờ 1,5 – 2,5
Tải trọng bề mặt + Lưu lượng trung bình + Lưu lượng cao điểm
m3/m2.ngày 32 – 48 80 – 120 Tải trọng máng tràn m3/m2.ngày 125 – 500 Ống trung tâm + Đường kính + Chiều cao m 15 – 20% D 55 – 60%H Chiều sâu H bể lắng m 3 – 4,6 3,6 Đường kính D m 3 – 60 12 – 45 Độ dốc đáy mm/m 62 – 267 83 Tốc độ thanh gạt bùn vòng/phút 0,02 – 0,05 0,03 Bảng 4.15 Thông số chọn tải trọng xử lý bể lắng [3] Loại cơng trình xử lí sinh học Tải trọng bề mặt (m3/m2.ngày) Tải trọng chất rắn (kg/m2.h) Chiều cao cơng tác (m) Trung bình Lớn nhấtTrung bình Lớn nhất Bùn hoạt tính khuếch tán bằng oxy khơng khí 16,3 – 32,6 40,7 – 48,8 3,9 – 5,9 9,8 3,7 – 6,1 Bùn hoạt tính khuếch tán bằng oxy nguyên chất 16,3 – 32,6 40,7 – 48,8 4,9 – 6,8 3,7 – 6,1 Chọn thơng số thiết kế:
Tải trọng bề mặt thích hợp cho bùn hoạt tính là LA = 20 m3/m2ngày
Tải trọng chất rắn là LS = 5 kg/m2.h
Diện tích bề mặt bể lắng theo tải trọng bề mặt là:
AL =Qtb
ngày
LA =
60m3/ngày
20m3/m2. ngày= 3m2
Diện tích bề mặt bể lắng tính theo tải trọng chất rắn là:
AS =Qvào× MLSSL
S =5kg/m2,5m3/h × 5000g/m2. h × 1000g/kg3 = 2,5m2
Do AL > AS, vậy diện tích tính tốn là A = 3m2
Đường kính bể lắng: D =�4π× A =�4 × 3 3,14 = 1,95m Chọn D = 2m Chiều cao phần hình nón bể lắng hnón= D −2 𝑑𝑑𝑛𝑛 × tan(α) = 2 −2 0,2 ×tan(50) = 1 m Trong đó: α: góc nghiêng của phần hình nón so với mặt phẳng nằm ngang (α= 50− 55˚). Chọn α =50˚. D: đường kính của bể lắng (m), D = 2 m. dn: đường kính đáy nhỏ của hình nón cụt. Chọn dn = 0,2 m.
Đường kính ống trung tâm:
d = 20% × D = 20% × 2 = 0,4 m
Chiều cao ống trung tâm:
h = H = 2m
Chọn chiều cao hữu ích bể lắng H = 2m Chiều cao bảo vệ hbv = 0,5m.
Chiều cao tổng cộng bể lắng là:
Htc = H + hn+ hbv = 2 + 1 + 0,5 = 3,5m
Ống trung tâm làm bằng thép không gỉ SUS304, độ dày 2 mm, đảm bảo vừa hoạt động hiệu quả, bền bỉ, an toàn trong q trình vận hành.
Đường kính phần ống loe của ống trung tâm:
dloe = 1,5 × d = 1,35 × 0,4 = 0,6m
Chiều cao phần ống loe lấy bằng đường kính miệng loe của ống trung tâm :
hloe =𝑑𝑑𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙 = 0,6𝑚𝑚
Với: β: Góc nghiêng giữa đường sinh nón với phương ngang, β = 17o.
Đường kính tấm hắt lấy bằng 1,3 đường kính miệng loe. Góc nghiêng giữa bề mặt tấm hắt so với mặt phẳng ngang lấy bằng 17˚.
dhắt = 1,3 × dloe = 1,3 × 0,6 = 0,78m
Khoảng cách từ mép ngoài cùng của miệng loe đến mép ngoài cùng của bề mặt tấm hắt theo mặt phẳng qua trục: 𝐿𝐿 = 4 ×𝑄𝑄𝑡𝑡𝑐𝑐𝑠𝑠 𝑣𝑣𝑘𝑘 × (4𝐵𝐵 + 4𝑑𝑑𝑛𝑛) = 4 × 0,0007 0,015 × (4 × 2 + 4 × 0,2)= 0,02 𝑚𝑚 Trong đó:
vk: tốc độdòng nước chảy qua khe hở giữa miệng loe ống trung tâm và bề mặt tấm hắt, vk ≤ 15 mm/s, chọn vk = 15 mm/s = 0,015m/s
Kiểm tra lại thời gianlưu nước bể lắng: Thể tích phần lắng:
VL =π
4(D2−d2) × h = 3,14
4 × (22−0,42) × 2 = 6m3
Thời gian lưu nước:
t = VL Qvào= 6m3 2,5m3/h = 2,4h Thể tích phần chứa bùn: Vbùn =π3× hnón × (D2+ d2n+ D × dn) = 3,143 × 1 × (22+ 0,42+ 2 × 0,4) = 5,2 𝑚𝑚3
Thời gian lưugiữ bùn trong bể:
tb =VQb =2,5m5,2m3/h3 = 2,1h
Tính tốn máng thu nước
Để thu nước bể lắng, dùng hệ thống máng vòng chảy tràn xung quanh thành bể và 4
máng hình răng cưa thu nước vào máng vòng. Thiết kế máng thu nước nằm dọc theo
chu vi bể, làm bằng thép không rỉ, dày 2mm
Chiều dài máng L = 3,14 × D = 3,14 × 2 = 6,28m Chiều ngang máng: bm = 0,2 – 0,3m, chọn bm = 0,2m
Chiều cao máng hm = 0,1 – 0,2m, chọn hm = 0,1m
Đường kính máng thu nước:
Dm = 80% × D = 80% × 2 = 1,6 m
Độ dốc máng i = 1 – 2%, chọn i = 2%
Tấm chắn máng dầu mỡ: được thiết kế nằm dọc theo chu vi bể, làm bằng thép không rỉ dày 2mm, đặt song song và có kích thước bằng máng thu nước, đặt cách máng thu nước
(0,1 – 0,2m), chọn 0,1m
Tải trọng máng tràn:
LS=π× DQ =60m3,14 × 2m3/ngày= 9,6m3/m. ngày < 500m3/m. ngày
Tính tốn máng răng cưa
Để đảm bảo cho việc thu đều nước trên tồn bộ chiều dài máng, phía ngồi thành máng bố trí gắn thêm các tấm điều chỉnh chiều cao mép máng được làm bằng thép không gỉ. Tấm điều chỉnh được xẻ khe hình chữ V (máng răng cưa).
Bề rộng khe: 50mm.
Bề rộng răng: 50mm.
Chiều cao khe: hkhe = 50mm.
Chiều dài máng bằng chiều dài máng thu nước.
Khoảng cách từ máng răng cưa đến máng thu nước (0,1 – 0,2) m. Chọn d = 0,1m.
Lưu lượng nước trên mỗimáng răng cưa
qmáng = 0,0124 = 0,003 (m3/s)
Tấm xẻ khe hình chữ V có góc đáy 900đểthu nước. Chiều cao chữ V là: h = 5 cm (Quy phạm: 5 – 8 cm).
Chiều cao cả tấm điều chỉnh bằng thép chọn 15 cm (Quy phạm:15 – 16 cm). Khoảng cách các chữV là 20 cm, đáy chữ V là 10 cm.
Tính tốn lượng bùn
Lượng SS mất đi trong quá trình lắng
30
100 × 104,03 = 31,21 mg/l
Lượng bùn tạo ra:
Gss = 31,21 × 10-6 kg mg × 60 m⁄ 3⁄ngày × 103 l m⁄ 3 = 1,87 (kgSS ngày)⁄
Giả sử bùn tươi có hàm lượng cặn 5% (độ ẩm 95 %), tỉ số VSS:TSS = 0,75 và khối lượng riêng bùn tươi 1053 kg/m3.
Lượng bùn tươi cần xử lý
Qtươi = 1,87
0,05 × 1053 = 0,04 m3/ngày
Lượng bùn tươi có khả năng phân hủy sinh học
Mtươi = 1,87 × 0,75 = 1,4 (kg/ngày) Công suất bơm bùn Lưu lượng bùn: Qb =Vtb b =5,22,1= 2,5 m3/h = 0,0007 m3/s � ξcb =ξ1+ξ2+ξ3+ξ4+ξ5+ξ6 = 0,5 + 1 + 0,5 + 1,1 + 0,25 + 0,25 = 3,6 ξ1 = 0,5: hệ số trở lực khi vào ống hút; ξ2 = 1: hệ số trở lực khi ra ống hút; ξ3 = 0,5: hệ số trở lực van một chiều; ξ4 = 1,1: hệ số trở lực khuyển cong 900; ξ5 = 0,25: hệ sốđột mởở bồn áp lực; ξ6 = 0,25: hệ sốđộ thu ở bình áp lực;
(Những thơng số này tra ở phụ lục 13 – Quá trình và thiết bị hoá học (tập 10))
H: Cột áp của bơm,H = ∑ 𝜉𝜉𝑐𝑐𝑐𝑐+ Htc = 3,6 + 4,1 = 7,7 mH2O.
N = Qbùns 1000 × × H × g × η ρ= 0,0007 × 7,7 × 9,81 × 10001000 × 0,8 = 0,07KW
Trong đó:
η: Hiệu suất của máy bơm, η= 0,7−0,9. Chọn η= 0,8. ρ: Khối lượng riêng của nước. ρ = 1000kg/m3.
Công suất thực của bơm: Ntt = β × N = 2 × 0,07 = 0,14 kW = 0,19 HP Trong đó:β: Hệ số dự trữ N < 1 → β = 1,5−2,2. N > 1→ β= 1,2−1,5. N = 5−50→ β= 1,1. → Chọn β= 2
Chọn máy bơm chìm hút bùn HSF240-1 .25 265 có các thơng số sau: [16]
• Cơng suất: 1/3HP
• Điện áp: 220V
• Cột áp max: 8 m.
• Xuất xứ: Đài Loan
• Lưu lượng max: 140 lít/phút
• Đơn giá: 1.930.000 đồng
Chọn 2 máy bơm hút bùn, 1 công tác - 1 dự phịng
Tính tốn ống dẫn nước thải
Đường kính dẫn nước thải vào lấy bằng đường kính ống dẫn nước thải ra từ bể trung gian dv = 32mm.
Đường kính ống dẫn nước thải ra:
dr=�4 × Qtbs
π × v =�
4 × 0,0007
3,14 × 1 = 0,03 (m)
Chọn ống dẫn nước thải ra làm bằng nhựa uPVC có đường kính ngồi D = 32mm, chiều dài ống 4 – 6m
Trong đó:
v: Vận tốc nước trong máng thu (theo cơ chế tự chảy v = 0,7−1,5 m s⁄ ). Chọn v = 1 m/s.
Vận tốc thực của nước thải:
v = 4 × Qstb
π×𝑑𝑑𝑟𝑟2 =
4 × 0,0007
3,14 × 0,032 = 0,87 m s⁄ (thỏa)
Tính tốn đường ống dẫn nước thải vào ống trung tâm
Nước từ bể điều hòa vào phần ống trung tâm (được lồng trong bể lắng) có tốc độ nước chảy trong ống là vống = 0,6 m s.⁄
Đường kính ống dẫn nước vào ống trung tâm:
Dống =�π4 × Q× v tbs
ống =�4 × 0,0007
3,14 × 0,6 = 0,04 m
Chọn đường kính trong của ống dẫn nước thải vào ống trung tâm là ống uPVC D40 có
đường kính ngồi D = 40 mm, chiều dài ống 4 – 6 m. [15] Vận tốc thực của nước thải theo ống trung tâm:
v = 4 × Qπ× Dtbs2 =3,14 × 0,044 × 0,00072 = 0,56 m s⁄ Đường kính ống dẫn bùn: Dbùn =�4 × Qπ× vbùn ống =�4 × 0,0007 3,14 × 1,5 = 0,024 m Trong đó: Vận tốc bùn chảy trong ống v = 1 – 2 m/s. Chọn v = 1,5 m/s
Chọn đường kính của ống dẫn bùn là ống uPVC D25 có đường kính ngồi D = 25 mm, chiều dài ống 4 – 6 m. [15]
Vận tốc thực của nước thải theo ống trung tâm:
v = 4 × Qbùn
π× Dbùn2 =3,14 × 0,0254 × 0,00072 = 1,43 m s⁄
Bảng 4.16 Tóm tắt các thơng số thiết kế bể lắng
STT Các thơng số tính tốn Ký hiệu Đơn vịGiá trị
1 Diện tích bề mặt bể lắng A m2 3
2 Đường kính bể lắng D m 2
3 Chiều cao bể lắng H m 3,5
4 Thời gian lưu nước t h 2,4
5 Thời gian lưu bùn tb h 2,1
7 Chiều cao ống trung tâm h m 2
8 Chiều dài máng thu L m 6,28
9 Chiều ngang máng b m 0,2
10 Chiều cao máng hm m 0,1
11 Ống vào ống lắng trung tâm DL mm 40
12 Ống dẫn bùn ra ngoài Db mm 25
13 Đường kính dẫn nước thải ra Dr mm 32
14 Chiều cao phần hình nón hn m 1
15 Đường kính miệng loe ống trung tâm dloe m 0,6
16 Chiều cao ống loe hloe m 0,6
17 Đường kính tắm hắt dhắt m 0,78
4.1.7 Bể khử trùng
a. Nhiệm vụ
Khử các vi sinh vật có hại trước khi xả ra nguồn tiếp nhận
b. Thông số đầu vào
Bảng 4.17 Nồng độ thông sốđầu vào bể khử trùng
Bể lắng SS COD BOD5Dầu khoáng
Nồng độđầu vào (mg/l) 74,34 29,16 15,39 9,94
Hiệu suất xử lý (%) 0 0 0 0
Nồng độđã xử lý (mg/l) 74,34 29,16 15,39 9,94
Nồng độ dòng ra (mg/l) 74,34 29,16 15,39 9,94
c. Tính tốn
Dùng Clorator: là thiết bị chứa Clo lỏng được châm trực tiếp vào bể khử trùng thông qua hệ thống điện điều khiển
Liều lượng Clo:
G′ = a × Qhtb = 3 × 2,5 = 7,5 g/h = 0,18 kg/ngày
Với a là liều lượng Clo, chọn a = 3 (g/m3) (Mục 7.193/T.79/[13]) Thời gian tiếp xúc t = 30 phút (15 – 30 phút) = 0,5 giờ Thể tích bể tiếp xúc V = Qhtb× t = 2,5 × 0,5 = 1,25 m3 Chọn chiều cao H = 1 m Diện tích bể: F = V H = 1,25 1 = 1,25 m2 Chiều dài của bể L = 3 m
Chiều rộng của bể: B = FL=1,325= 0,42 m. Chọn chiều rộng B = 0,6 m
Để đảm bảo cho sự tiếp xúc giữa hoá chất và nước thải là đồng đều, trong bể tiếp xúc khửtrùng, ta xây thêm các vách ngăn để tạo sự khuấy trộn trong ngăn.
Chọn sốngăn n = 3, sốvách ngăn là 2
Chiều dài vách ngăn bằng 2/3 chiều rộng của bể
L = 2
3× B = 2
3× 0,6 = 0,4 (m)
Chiều dài của mỗi ngăn:
3−(d′× 3) 3 =
3−(0,2 × 2)
3 = 0,87 (m)
Chọn chiều dày vách ngăn: d′ = 0,2m
Chọn chiều cao vách ngăn: h′ = 2,5m
Tính tốn đường ống dẫn nước
Với vận tốc nước thải tự chảy là v = 0,7−1,5 m s ⁄ →v = 0,9 m s⁄ [8].
Đường kính ống dẫn nước thải vào bể :
Lưu lượng nước thải đầu vào: Qtbh = 8,33 m3⁄h.
D = � 4 × Qtbh
π × v × 3600 = �
4 × 8,33
π × 0,9 × 3600 = 0,06m = 60 mm
Chọn ống dẫn nước thải theo catalogue là ống uPVC ∅ = 63 mm, dày 1,6 mm Kiểm tra lại vận tốc nước trong ống:
v =π× D4 × Q2× 3600htb =π× 0,164 × 8,332× 3600= 0,78 m s⁄ Nằm trong khoảng v = 0,7 -1,5m/s.
Tự pha và vận hành
Lượng Clo pha trong 1 ngày:
G = Q × a × t
Trong đó:
Q là lưulượng nước thải, Q = 60m3/ngày: a = 3 g/m3 = 0,003 g/l
t = 24h = 1 ngày
→G = 60 × 3 × 1 = 180 g/ngày = 0,18 kg/ngày
Khối lượng Clo trong 1h:
G′ = Q × a =60
24× 3 = 7,5 g/h
Chọn nồng độ Clo C = 2% → b = 10 × C = 20g/l
q = G′b =7,520 = 0,375 l/h = 0,00625 l/phút
Chọn bơm piston màng, biết rằng nút điều chỉnh lưulượng theo mức vạch 0%.lít/ph ứng với 0% v CSmax 20lít/ph ứng với 100%.
Nút điều chỉnh bơm= CSmaxq =0,0062520 = 0,0003%
→ Vặn nút điều chỉnh lưuở mức 0,5 Thể tích thùng:
V = Gb =18020 = 9 lít
Chọn thùng nhựa có dung dích 10 lít
Cách pha Clo: cho nước sạch vào can nhựa 10 lít, định lượng 10 lít, sau đó cho 0,18kg Clo vào và khuấy.
Bảng 4.18 Tóm tắt các thơng số thiết kế bể khử trùng
STT Các thơng số tính tốnKý hiệuĐơn vịGiá trị
1 Thể tích bể tiếp xúc V m3 1,25
2 Diện tích bể F m2 1,25
3 Chiều dài của bể L m 3
4 Chiều rộng của bể R m 0,6
5 Sốngăn của bể n ngăn 3
6 Chiều dài mỗi ngăn L’ m 0,87
7 Đường kính ống dẫn nước D mm 60 4.1.8 Bể nén bùn Chọn kiểu bể nén bùn ly tâm Tổng lượng bùn được dẫn từ bề lắng về bể nén bùn là: 𝑄𝑄𝑏𝑏= 2,5 m3/h = 60 m3/ngày Diện tích hữu ích của bể nén bùn: 𝐹𝐹 = 𝑞𝑞𝑄𝑄 0 = 0,360×24 = 8,3 m2
Với q0: tải trọng tính tốn lên diện tích mặt thống của bể nén bùn, m3/m2.h và được lựa chọn phụ thuộc và nồng độ bùn dẫn vào bể nén bùn. Trường hợp này chọn q0 = 0,3 m3/m2.h (158/[3])
Đường kính bể:
𝐵𝐵=�4𝜋𝜋.𝐹𝐹= �43×,148,3 = 3,25 m
Đường kính ống trung tâm d = 20% × D = 0,2 × 3,5 = 0,7 m. Chọn ống trung tâm d với ∅100 mm
Chiều cao công tác của vùng nén bùn:
𝐻𝐻 = 𝑞𝑞0 × 𝑡𝑡 = 0,3 × 8 = 2,4 m
t: Thời gian nén bùn, chọn t = 8 giờ(Bảng 3.1 /158/[3])
Chiều cao tổng cộng của bể nén bùn ly tâm:
𝐻𝐻𝑡𝑡𝑐𝑐= H + h1 + h2 + h3 = 2,4 + 0,4 + 0,3 + 1 = 4,1 m
Trong đó:
Htc: chiều cao tổng cộng của bể nén bùn, m;
h1 : khoảng cách từ mực nước đến thành bể, h1 = 0,4m;
h2: chiều cao lớp bùn và lắp đặt thiết bị gạt bùn ở đáy khi dùng hệ thống thanh gạt bùn, h2 = 0,3m;
h3: chiều cao tính từđáy bểđến mức bùn, h3 = 1m Dung tích phần chứa bùn của bể:
𝑘𝑘𝑏𝑏= 𝑞𝑞 × 100−𝑃𝑃1
100−𝑃𝑃2×𝑡𝑡 = 1,87 ×100−99100−97,,43× 8 = 3,25 m3
Trong đó:
q: lưu lượng bùn dư dẫn vào bể
P1: độẩm ban đầu của bùn, P1 = 99,4%.
P2: độẩm của bùn sau khi nén, P2 = 97,3%. (158/[3])
t: thời gian giữa 2 lần lấy bùn, t = 8h.
Bể có hình trụ với độ dóc đáy 5% hướng về tâm.
Lượng bùn sinh ra sau khi nén: 𝑄𝑄 = 𝑞𝑞 × 100−𝑃𝑃1
100−𝑃𝑃2= 2,5 ×100−99100−97,,43 = 0,56 m3/h