STT Thông số Ký hiệu Giá trị Đơn vị
1 Số lượng - 2 Bể 2 Chiều rộng 𝐵𝑛3 4,2 m 3 Chiều cao ℎ𝑥𝑑3 2,5 m 4 Ống dẫn nước thải ra 𝐷3 400 mm 5 Bề dày thành bể - 0,2 m 3.3.4 Bể lắng đứng a) Nhiệm vụ
Sau khi qua bể phản ứng tạo bơng cơ khí, các chất cặn lơ lửng được kết thành bơng bùn. Bể lắng đứng có nhiệm vụ lắng các bơng bùn từ bể phản ứng tạo bông chuyển tới. Bùn sau khi lắng sẽ được bơm vào bể chứa bùn. Nước sau khi lắng bùn sẽ được đưa qua bể lọc nhanh 2 lớp trước khi được khử trùng.
b) Tính tốn kích thước bể
Lưu lượng thiết kế:
𝑄𝑡𝑏𝑛𝑔à𝑦 = 5.000 (𝑚3⁄𝑛𝑔à𝑦. đê𝑚) ; 𝑄𝑡𝑏ℎ = 208,33 (𝑚3⁄ ) ; ℎ
𝑄𝑡𝑏𝑠 = 0,058 (𝑚3⁄ ) 𝑠
m/ngày.đêm.
SVTH: Trần Nguyễn Hải Yến
GVHD: ThS. Lê Thị Ngọc Diễm 48 𝐹𝑡𝑡41 =𝑄𝑡𝑏 𝑛𝑔à𝑦 𝑣𝑡𝑡41 = 5.000 0,03 × 24 × 3.600 = 1,93 (𝑚 2). Trong đó:
+ 𝑄𝑡𝑏𝑛𝑔à𝑦: lưu lượng nước vào bể lắng (𝑚3⁄𝑛𝑔à𝑦. đê𝑚);
+ 𝑣𝑡𝑡41: tốc độ chuyển động của nước trong ống trung tâm không lớn hơn 30 mm/s.. Chọn 𝑣𝑡𝑡41 = 0,03 m/s. (6.5.9/[9]).
Diện tích tiết diện ướt của bể lắng đứng trong mặt bằng: 𝐹41 =𝑄𝑡𝑏 𝑛𝑔à𝑦 𝑣41 = 5.000 0,0005 × 24 × 3.600 = 115,74 (𝑚 2). Trong đó:
+ 𝐹41: diện tích tiết diện ướt của bể lắng đứng trong mặt bằng. + 𝑄𝑡𝑏𝑛𝑔à𝑦: lưu lượng nước vào bể lắng (𝑚3⁄𝑛𝑔à𝑦. đê𝑚).
+ 𝑣41 : tốc độ chuyển động của nước trong bể lắng đứng, 𝑣41 = 0,5 - 0,8 (mm/s). Chọn 𝑣8 = 0,0005 (m/s) (6.5.4/[9]).
Chọn 3 bể lắng đứng và diện tích mỗi bể trong mặt bằng sẽ là: 𝐹𝑏41 =𝐹41+ 𝐹𝑡𝑡41 𝑛41 = 115,74 + 1,93 3 = 39,22 (𝑚 2). Trong đó: 𝑛41là số bể lắng, 𝑛41 = 3.
Đường kính của mỗi bể được tính theo cơng thức: 𝐷𝑏𝑙41 = √4 × 𝐹𝑏41
𝜋 = √
4 × 39,22
𝜋 = 7,07 (𝑚). 𝐶ℎọ𝑛 𝐷𝑏𝑙14 = 7,1 (𝑚). 𝑄𝑢𝑦 𝑝ℎạ𝑚 (4 ÷ 9𝑚) (7.56/[10]). Đường kính của ống trung tâm:
𝐷𝑡𝑡41 = √4 × 𝐹𝑡𝑡41 𝜋 = √
4 × 1,93
𝜋 = 1,57 (𝑚). => Chọn đường kính ống trung tâm bể lắng là 1,6 (m).
m/ngày.đêm.
SVTH: Trần Nguyễn Hải Yến
GVHD: ThS. Lê Thị Ngọc Diễm 49
𝐻𝑣𝑙41 = 𝑣𝑣𝑙41× 𝑡41 = 0,0005 × 1,5 × 3.600 = 2,7 𝑚. Trong đó:
+ 𝑡41: Thời gian lắng, 𝑡41 = 1,5h;
+ 𝑣𝑣𝑙41: tốc độ chuyển động của nước trong tại vùng lắng không lớn hơn 30 mm/s. Chọn 𝑣𝑣𝑙41 = 0,0005 m/s. (6.5.9/[9]).
Chiều cao phần hình nón của bể lắng đứng: ℎ𝑛41 = ℎ𝑡ℎ41+ ℎ𝑐41 = (𝐷𝑏𝑙41− 𝑑𝑑𝑛41 2 ) × 𝑡𝑎𝑛𝛼 = ( 7,1 − 0,2 2 ) × 𝑡𝑎𝑛 50° = 4,11 (𝑚). 𝐶ℎọ𝑛 ℎ𝑛41 = 4,2 𝑚. Trong đó:
+ ℎ𝑡ℎ41: chiều cao lớp trung hòa, m
+ ℎ𝑐41: chiều cao giả định của lớp cặn trong bể, m + 𝐷𝑏𝑙41: đường kính trong của bể lắng, 𝐷𝑏𝑙14 = 7,1 (m)
+ 𝑑𝑑𝑛41: đường kính đáy nhỏ của hình nón cụt lấy bằng đường kính ống xả, chọn 𝑑𝑑𝑛14 = 200 (mm) (quy phạm 150 ÷ 200mm) (86/[12])
+ α: góc nghiêng của đáy bể lắng so với phương ngang, Chọn α = 50° (quy phạm 50 ÷ 55°) (85/[12]).
Chiều cao của ống trung tâm ℎ𝑡𝑡14 lấy bằng chiều cao tính tốn của vùng lắng và bằng 2,7 (m).
Đường kính miệng loe của ống trung tâm lấy bằng chiều cao của phần ống loe và bằng 1,35 lần đường kính ống trung tâm (255/[12]):
𝑑𝑙𝑜𝑒41= ℎ𝑙𝑜𝑒41 = 1,35 × 𝐷𝑡𝑡41 = 1,35 × 1,6 = 2,16. 𝐶ℎọ𝑛 𝑑𝑙𝑜𝑒41 = 2,2 (𝑚). Đường kính tấm hắt lấy bằng 1,3 lần đường kính miệng loe và bằng:
1,3 × 𝑑𝑙𝑜𝑒41 = 1,3 × 2,2 = 2,86 (𝑚) = 2,9 (𝑚).
Góc nghiêng giữa bề mặt tấm hắt so với phương nằm ngang là 17°. (điều 7.5.6/49/[12]).
Chiều cao phần mặt dưới tấm hắt tới bề mặt lớp cặn là 0,3m.
Khoảng cách giữa mép ngoài cùng của miệng loe đến mép ngoài cùng của bề mặt tấm hắt theo mặt phẳng qua trục:
m/ngày.đêm.
SVTH: Trần Nguyễn Hải Yến
GVHD: ThS. Lê Thị Ngọc Diễm 50 𝐿𝑙𝑜𝑒41 = 4 × 𝑄𝑡𝑏 𝑛𝑔à𝑦 𝑣𝑘14× 𝜋 × (𝐷𝑡𝑡41+ 𝑑𝑑𝑛41) = 4 × 5.000 0,02 × 𝜋 × (1,6 + 0,2) × 24 × 3.600 = 2,05 (𝑚) = 2 (𝑚). Trong đó:
+ 𝑣𝑘41: tốc độ dịng nước chảy qua khe hở giữa miệng ống loe trung tâm và bề mặt tấm hắt, 𝑣𝑘41 ≤ 20mm/s. Chọn 𝑣𝑘41 = 20mm/s = 0,02m/s .
Chiều cao tổng cộng của bể lắng đứng sẽ là:
𝐻𝑥𝑑41 = 𝐻𝑣𝑙41+ ℎ𝑛41+ ℎ041 = 2,7 + 4,2 + 0,3 = 7,2(𝑚)
Trong đó: ℎ041: khoảng cách từ mực nước đến thành bể, ℎ041 = 0,3 (m).
c) Thiết kế máng thu nước bể lắng đứng
+ Để thu nước đã lắng dùng hệ thống máng vòng chảy tràn xung quanh thành bể và 8 máng hình nan quạt chảy tập trung vào máng chính vì tiết diện của 1 bể là 40,51 (m2). (6.69/[8])
Máng thu nước đặt ở vịng trịn có đường kính bằng 0,9 đường kính bể: 𝐷𝑚á𝑛𝑔41 = 0,9 × 7,1 = 6,39 (𝑚) = 6,4 (𝑚) Bề rộng máng thu nước: 𝐵𝑚á𝑛𝑔41 = 𝐷𝑏𝑙41− 𝐷𝑚á𝑛𝑔41 2 = 7,1 − 6,4 2 = 0,35 (𝑚). Chọn chiều cao máng thu nước:
𝐻𝑚á𝑛𝑔41 = 0,3 (𝑚) Chiều dài máng thu nước:
𝐿𝑚á𝑛𝑔41 = 𝜋 × 𝐷𝑚á𝑛𝑔41 = 𝜋 × 6,4 = 20,11 (𝑚) Tải trọng thu nước trên 1m chiều dài máng:
𝑙𝑚á𝑛𝑔41 = 𝑄𝑡𝑏 𝑛𝑔à𝑦 𝐿𝑚á𝑛𝑔41 = 5.000 20,11 = 248,63 (𝑚 3/𝑚. 𝑛𝑔à𝑦). d) Máng răng cưa
Máng thu nước có thêm máng răng cưa để phân phối nước đều vào máng thu nước. Máng răng cưa được khoét chữ V được đặt xung quanh máng thu nước. Máng răng cưa làm bằng tấm thép không gỉ và được bắt dính với thành bể.
m/ngày.đêm.
SVTH: Trần Nguyễn Hải Yến
GVHD: ThS. Lê Thị Ngọc Diễm 51
Bề rộng khe: 100 (mm). Khe tạo góc: 90°
Chiều sâu khe: 50 (mm) (quy phạm 5 – 8cm) Chiều cao máng răng cưa: 150 mm.
Bề dày máng răng cưa: 2 mm. Đường kính máng răng cưa:
𝐷𝑚á𝑛𝑔 𝑟ă𝑛𝑔 𝑐ư𝑎41 = 𝐷𝑚á𝑛𝑔41− 2 × 𝑆𝑚41 = 7 − 2 × 0,1 = 6,8 (𝑚) Trong đó:
+ 𝑆𝑚41: Chiều dày thành máng thu, 𝑆𝑚41 = 0,1 (𝑚)
Tấm xẻ khe hình chữ V có góc đáy 90° để thu nước. Khoảng cách các chữ V là 10cm, đáy chữ V là 15cm.
e) Tính tốn đường kính ống nước vào, ra và ống dẫn bùn thải
Đường kính ống dẫn nước vào bể = đường kính ống dẫn nước ra bể: 𝐷𝑡ℎ𝑢41 = √ 4 × 𝑄𝑡𝑏
𝑠
𝜋 × 𝑣𝑡ℎ𝑢41 = √
4 × 0,058
𝜋 × 0,7 × 𝑛41 = 0,188 (𝑚) = 188 (𝑚𝑚) => Chọn ống dẫn nước ra và vào bể là ống PVC Bình Minh 200 . Trong đó:
+ 𝑣𝑡ℎ𝑢41: vận tốc nước trong máng thu, quy phạm 0,6 ÷ 0,7m/s. Chọn 𝑣𝑡ℎ𝑢41 = 0,7 (m/s).
+ 𝑛41: số lượng bể lắng đứng, 𝑛41 = 3 bể. Kiểm tra lại vận tốc:
𝑣𝑡ℎ𝑢41𝑘𝑡 = 4 × 𝑄𝑡𝑏 𝑠 𝜋 × 𝐷𝑡ℎ𝑢412 × 𝑛41 = 4 × 0,058 3,14 × 0,22× 3= 0,615 (𝑚/𝑠)(Đạ𝑡 𝑦ê𝑢 𝑐ầ𝑢) Đường kính ống dẫn bùn ra: 𝐷𝑏ù𝑛 𝑟𝑎41 = √ 4 × 𝑄𝑏41 𝜋 × 𝑣𝑏𝑏41× 𝑡𝑏𝑏41 = √ 4 × 5,334 × 2 3,14 × 1,2 × 25 × 60 = 0,0869 (𝑚). => Chọn ống dẫn bùn là ống PVC Bình Minh 90 . Trong đó:
m/ngày.đêm.
SVTH: Trần Nguyễn Hải Yến
GVHD: ThS. Lê Thị Ngọc Diễm 52
+ 𝑄𝑏41: Lượng bùn tươi cần xử lý, 𝑄𝑏14 = 5,334 (m3/ngày);
+ 𝑡𝑏𝑏41: Thời gian bơm bùn, chọn bơm bùn 2 ngày 1 lần, 1 lần bơm 25 phút; + 𝑣𝑏𝑏41: Vận tốc bùn trong ống bơm. Chọn 𝑣𝑏𝑏14 = 1,2 (m/s).
f) Tính tốn cơng suất của bơm bùn
Hàm lượng cặn trong nước đưa vào bể lắng 𝐶𝑚𝑎𝑥
𝐶𝑚𝑎𝑥 = 𝐶𝑛 + 𝐾 × P + 0,25 × M + V (mg/l) (𝐶𝑇 6.11/6.68/ [8] ) = 55 + 0,5 × 36,22 + 0,25 × 82 + 0 = 93,61 (mg/l) Trong đó:
+𝐶𝑛: hàm lượng cặn trong nước nguồn. 𝐶𝑛= 55 mg/l;
+ P: liều lượng phèn tính tốn theo sản phẩm khơng ngậm nước (g/m3). Chọn P = 36,22 mg/l;
+ K: phụ thuộc vào độ tinh khiết của phèn sử dụng. Tính cho phèn sạch K= 0,5; + M: độ màu của nước nguồn, M = 82 Pt - Co;
+ V: liều lượng vơi (nếu có) cho vào nước (mg/l).
Hàm lượng chất lơ lửng trôi theo nước ra khỏi bể lắng đứng: 𝐶𝑡41 =𝐶𝑚𝑎𝑥 × (100 − 𝐸41)
100 =
93,61 × (100 − 60)
100 = 37,44 (𝑚𝑔/𝑙). Trong đó:
+ 𝑄𝑡𝑏𝑛𝑔à𝑦 = 5.000 (𝑚3⁄𝑛𝑔à𝑦. đê𝑚): lưu lượng trung bình ngày;
+ 𝐶𝑚𝑎𝑥: hàm lượng cặn trong nước đưa vào bể lắng;
+ 𝐸41: hiệu suất lắng ứng với C = 93,61 mg/l và tốc độ lắng của hạt cặn lơ lửng lấy bằng 0,05 (mm/s) có E2 = 60%. (Bảng 3.27/202/[12]).
Hàm lượng chất lơ lửng ở lại trong bể:
𝐶𝑚𝑎𝑥 − 𝐶𝑡41 = 93,61 − 37,44 = 56,17 (𝑚𝑔/𝑙) Trong đó:
+ 𝐶𝑚𝑎𝑥: hàm lượng cặn trong nước đưa vào bể lắng;
+ 𝐶𝑡41: hàm lượng chất lơ lửng trôi theo nước ra khỏi bể lắng đứng. Lượng bùn thu được mỗi ngày :
m/ngày.đêm.
SVTH: Trần Nguyễn Hải Yến
GVHD: ThS. Lê Thị Ngọc Diễm 53
𝑀𝑏41 = Hàm lượng chất lơ lửng ở lại trong bể × 𝑄𝑡𝑏𝑛𝑔à𝑦 = 56,17 × 5.000 = 280.850 𝑔/𝑛𝑔à𝑦 = 280,85 𝑘𝑔/𝑛𝑔à𝑦.
Giả sử bùn tươi trong nước sơng có hàm lượng cặn 5% (tức độ ẩm là 95%) và khối lượng riêng của bùn tươi là 1,053 kg/l.
Lượng bùn tươi cần xử lý mỗi ngày: 𝑄𝑏41 = 𝑀𝑏41 0,05 × 1,053 = 280,85 0,05 × 1,053 × 1.000( 𝑚3 ngày) = 5,334 ( 𝑚 3 ngày) 𝑁41 = 𝑄𝑏41× 𝐻𝑏41 × 𝜌𝑏 × 𝑔 1.000 × 𝜂 × 𝑡𝑏𝑏41 = 5,334 × 8 × 9,81 × 1.006 × 2 1.000 × 0,7 × 25 × 60 = 0,802(𝑘𝑊) Trong đó:
+ 𝑄𝑏41: lưu lượng bùn 𝑄𝑏8 = 5,334 m3/ngày.
+𝑡𝑏𝑏41: Thời gian bơm bùn, chọn bơm bùn 2 ngày 1 lần, 1 lần bơm 25 phút + 𝜌𝑏: Khối lượng riêng của bùn, 𝜌𝑏 = 1.006 (kg/m3).
+ g: Gia tốc trọng trường, g = 9,81 (m/s2).
+ 𝐻𝑏41: chiều cao cột áp, H = 8 – 10 (m). Chọn H = 8 (m). + η: Hiệu suất chung của bơm, η = 0,7 – 0,9. Chọn η = 0,7.
Công suất thực của máy bơm lấy bằng 120% cơng suất lý thuyết: 𝑁𝑡𝑡41 = 𝑁41× 120% = 0,802 × 120% = 0,96 (𝑘𝑊).
Vậy chọn 2 máy bơm bùn đặt cạn Ebara DWO 200, được thiết kế có cơng suất như nhau = 1,5 (kW). Trong đó 1 bơm hoạt động, bơm cịn lại là dự phòng. Các bơm tự động luân phiên nhau theo chế độ cài đặt nhằm đảm bảo tuổi thọ cho thiết bị.