Trong đó:
vmax: Vận tốc nước trước song chắn rác (m/s), chọn vmax = 0,8m/s. (Mục 6.12/ [3]) g: Gia tốc trọng trường (m/s2), g = 9,81m/s2.
K1: Hệ số tính đến tổn thất áp lực do rác bám, K1 = 2 - 3. Chọn K1 = 3 (Mục b/114/[4]) α: Góc nghiêng đặt song chắn rác, chọn α = 600.
𝐿1 = 𝐵𝑠−𝐵𝑚
2×𝑡𝑎𝑛𝜑 = 0,4−0,3
2×𝑡𝑎𝑛20 = 0,14 m
Với: φ là góc nghiêng chỗ mở rộng, chọn φ = 200. (Mục b/114/ [4]) + Chiều dài phần mở rộng sau song chắn rác:
L2 = 0,5 x L1 = 0,5 x 0,14 = 0,07 m (Mục b/115/ [4]) + Chiều dài xây dựng mương đặt song chắn rác:
L = L1 + L2 + L3 = 0,14 + 0,07 + 1,5 = 1,71 m. Chọn L = 1,8 m
L3 : Chiều dài phần mở rộng của song chắn rác (m), L3 = 1,5 m. (Mục b/115/ [4]) + Chiều cao xây dựng mương đặt song chắn rác:
H = h + hs + 0,5 = 0,025 + 0,03 + 0,5 = 0,6 m (Mục b/115/ [4]) Trong đó :
h : Độ sâu nước lớp nước song chắn rác, h = 0,025 m hs : Tổn thất áp lực quá song chắn rác, hs = 0,03 m
0,5: Khoảng cách giữa chốt sàn nhà đặt song chắn rác và mực nước cao nhất. + Chiều dài thanh song chắn rác:
Lt = ℎ +ℎ𝑠
sin 𝛼 = 0,025 + 0,03
sin 60 = 0,06 m + Khối lượng rác lấy ra trong ngày đêm từ song chắn rác:
𝑊 = 𝑎×𝑁
365×1000 = 8×320
365×1000 = 0,007 m3/ngđ (Mục b/116/ [4]) Trong đó:
a: lượng rác tính cho đầu người trong năm. Với chiều rộng khe hở các thanh trong khoảng 16 – 20 mm thì lấy a = 8 l/ng.năm (Bảng 6-4/ [3])
N: Dân số tính tốn (người). N = 320 người + Trọng lượng rác ngày đêm:
P = W x G = 0,007 x 750 = 5,25 kg/ngđ (Mục b/116/ [4]) G: Khối lượng riêng của rác. G = 750 kg/m3 (Mục 6.14/ [3])
+ Trọng lượng rác trong từng giờ trong ngày đêm:
Ph = 𝑃
24× 𝐾ℎ = 5,25
24 × 2 = 0,45 (Mục b/116/ [4])
Đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho Khách sạn Elisa, cơng suất 103 phịng
Vì kích thước tính tốn của song chắn rác không đạt yêu cầu, nên thay song
chắn rác bằng giỏ chắn rác có kích thước L x B x H = 800 x 500 x 600 mm 4.1.2 Hố thu gom
a. Nhiệm vụ:
Hố thu gom được xây dựng với mục đích chứa nước thải sau song chắn rác và thu gom nước thải để bơm lên các cơng trình xử lý sau đó.
b. Tính tốn:
b.1 Tính tốn kích thước bể
+ Thời gian lưu nước trong hố thu gom là từ 10 – 30 phút. Chọn thời gian lưu là t = 15 phút.
(Mục 9.4.2/412/ [4])
+ Thể tích tính tốn của hố thu gom:
Vtt = Qhmax x t = 20,8 x 15
60 = 5,2 m3
Trong đó:
Qhmax: Lưu lượng nước thải giờ lớn nhất, Qhmax = 20,8 m3/h 𝑡: Thời gian lưu nước trong hố thu gom, t = 15 phút
+ Chiều cao xây dựng của hố thu gom :
H = hi + hbv = 1,5 + 0,3 = 1,8 (m) (Mục 9.4.2/412/ [4]) Trong đó:
hi: Chiều cao hữu ích, chọn hi = 1,5 m. hbv: Chiều cao an toàn, chọn hbv = 0,3 m. + Tiết diện bể: chọn tiết diện bể hình vng
F = 𝑉𝑡𝑡
𝐻 = 5,2
1,5 = 3,5 m2 → Chọn F = 4 m2
+ Cạnh a:
F = a2 => a = 2 m + Chọn kích thước bể thu gom: LxBxH = 2mx2mx1,8m
+ Chọn ống dẫn nước vào bể thu gom v = 0,7 m/s. D = 160 mm, (Mục 3.33/ [3]) + Đường kính ống dẫn nước thải sang bể tách dầu mỡ:
𝐷 = √4×𝑄𝑚𝑎𝑥
𝜋×𝑣 = √4×0,006
3,14×1,5 = 0,07 m = 70 mm
v: vận tốc nước thải đi trong ống, m/s (v = 0,7 – 1,5 m/s). Chọn v = 1,5 m/s [3]
Chọn ống nhựa u.PVC Tiền phong DN75
+ Kiểm tra lại vận tốc
𝑣 = 4×𝑄𝑚𝑎𝑥
𝜋×𝐷2 = 4×0,006
3,14×0,0752 = 1,2 m/s
Thỏa mãn điều kiện: v = 0,7 – 1,5 m/s [3]
b.2 Tính tốn bơm nước thải
+ Chọn bơm chìm có lưu lượng bằng lưu lượng giây lớn nhất; Qb = 𝑄𝑠𝑚𝑎𝑥 = 0,006 m3/s + Cột áp toàn phần:
H = h1 + h2 + h3 = 1,8 + 1 + 1 = 3,8 mH2O Trong đó:
h1 = 1,8 m: Chiều cao bể
h2 = 1 m: Tổn thất cục bộ qua các chỗ nối, đột mở, đột thư, tổn thất qua lớp bùn. h3 = 1 m: Chiều cao cột áp từ bể thu gom qua bể tách dầu mỡ
+ Công suất của bơm:
N = 𝑄𝑠𝑚𝑎𝑥1000 × × 𝜌 ×𝑔 ×𝐻 =
0,006 ×1000 ×9,81 ×3,8
1000 ×0,8 = 0,28 kW Trong đó:
H: Chiều cao cột áp, H = 3,8 mH2O
Qsmax: Lưu lượng nước thải giây lớn nhất, Qsmax = 0,006 m3/s ρ: Khối lượng riêng của nước, ρ = 1000 kg/m3
𝑔:Gia tốc trọng trường, g = 9,81 m/s2
η : Hiệu suất chung của bơm từ 0,7 – 0,9, chọn η = 0,8
+ Công suất thực tế của máy bơm bằng 1,2 công suất tính tốn: N = 1,2 x Ntt = 1,2 x 0,28 = 0,336 kW Trong đó:
Đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho Khách sạn Elisa, cơng suất 103 phịng
N: Công suất thực tế của bơm, kW.
+ Chọn 2 máy bơm chìm (1 hoạt động liên tục, 1 dự phịng) Shinmaywa CN501T với cơng suất 0,4 kW (1/2 Hp). Xuất xứ: Nhật Bản
Bảng 4.1 Thông số thiết kế hố thu gom
STT Thông số Đơn vị Giá trị
1 Số đơn nguyên Bể 1
2 Thời gian lưu nước phút 15
3 Kích thước bể LxBxH m 2x2x1,8
4 Đường kính ống dẫn nước thải vào mm 160 5 Đường kính ống dẫn nước thải ra mm 75
4.1.3 Bể tách dầu trọng lực a. Tính kích thước bể
+ Vận tốc ngang của dòng nước trong bể dầu 0,005 – 0,01 m/s. Chọn vn = 0,01 m/s = 40 m/h
+ Vận tốc nổi của hạt dầu: vd = 1,4 mm/s = 5 m/h Lập tỷ số: 𝑣𝑛
𝑣𝑑 = 40
3600 ×1,4 ×10−3 = 7,9
Ft = 1,2
Bảng 4.2 Bảng giá trị Ft và F
Vn/vd Ft F 6 1,14 1,37 10 1,27 1,52 15 1,37 1,64 20 1,45 1,74 + Hệ số hiệu chỉnh F = Fd x Ft = 1,2 x 1,2 = 1,44 Trong đó:
Fd: Hệ số phân phối nước trong bể, Fd = 1,2
Ft: Hệ số phụ thuộc vào tỉ số giữa vận tốc ngang của dòng nước và vận tốc nổi của hạt dầu, Ft = 1,2.
+ Diện tích bề mặt:
A = 𝑄ℎ𝑚𝑎𝑥 ×𝐹
𝑣𝑑 = 20,8 × 1,44
5 = 5,99 (m2). Chọn A = 6 m2
Chọn chiều cao công tác của bể: Hct = 2 m (quy phạm H = 0,65 – 2,4 m) Chọn chiều rộng của bể: B = 2 m (quy phạm B = 1,8 – 6 m)
+ Chiều dài của bể:
L = 𝐴 𝐵 = 6
2 = 3 m + Thời gian lưu nước trong bể:
t = 𝑉
𝑄 = 𝐿 × 𝐵 × 𝐻𝑐𝑡
𝑄 = 3 × 2 × 2
20,8 = 0,58 h Chọn chiều cao bảo vệ: Hbv = 0,3 m
+ Chiều cao xây dựng bể:
H = Hct + Hbv = 2 + 0,3 = 2,3 m + Kích thước của bể tách dầu: L x B x H = 3 x 2 x 2,3 m
b. Máng phân phối nước vào
+ Khoảng trống tại máng thu nước ra:
Lm = 10% x L = 0,1 x 3 = 0,3 m + Thanh chặn nước ra:
Hc = 2
3 x H = 2
3 x 2,5 = 1,7 m
c. Tính đường kính ống dẫn nước ra
+ Lưu lượng nước dẫn ra khỏi bể: 𝑄𝑠𝑚𝑎𝑥 = 0,006 m3/s
+ Vận tốc nước chảy trong ống có áp: v = 0,7 – 1,5 m/s. Chọn v = 1,5 m/s [3] + Đường kính ống dẫn nước thải sang bể điều hịa:
D = √4 × 𝑄𝑠𝑚𝑎𝑥
𝑣 × 𝜋 = √4 ×0,006
1,5 × 𝜋 = 0,07 (m) Chọn loại ống uPVC có D = 75 mm.
Đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho Khách sạn Elisa, cơng suất 103 phịng
+ Kiểm tra lại vận tốc nước trong ống:
v = 4 ×𝑄𝑠
𝑚𝑎𝑥
𝐷2 × 𝜋 = 4 ×0,006
0,0752 × 𝜋 = 1,2 (m/s) Thỏa mãn điều kiện: v = 0,7 – 1,5 m/s
Bảng 4.3 Thông số thiết kế bể tách dầu trọng lực
STT Thông số Đơn vị Giá trị
1 Số đơn nguyên Bể 1
2 Lưu lượng vào bể m3/h 20,8
3 Thời gian lưu nước, t Giờ 0,58
4 Kích thước bể LxBxH m 3x2x2,3
5 Diện tích tiết diện bể m2 6
6 Khoảng trống tại máng thu nước ra, Lm m 0,3 7 Khoảng trống tại máng phân phối, Lpp m 0,15 8 Chiều cao thanh chặn nước ra, Hc m 1,5 9 Đường ống dẫn nước thải ra m 0,075
4.1.4 Bể điều hịa sục khí a. Nhiệm vụ
Bể điều hòa được xây dựng nhằm ổn định lưu lượng và nồng độ chất ô nhiễm của nước thải từ nhà máy, tạo môi trường ổn định cho hệ vi sinh vật hoạt động tốt trong các giai đoạn xử lý sinh học b. Tính tốn b.1 Tính kích thước của bể + Thể tích bể: V = 𝑄ℎ𝑚𝑎𝑥 × 𝑡 = 20,8 × 5 = 104 m3 (CT (3-112)/162/ [4]) Trong đó:
Q: lưu lượng nước thải lớn nhất, Qh = m3/h t: thời gian lưu nước, t = 4 – 12h, chọn t = 5h + Diện tích bể:
F = 𝑉
𝐻 = 104
3 = 35 m2 Trong đó:
H là chiều cao công tác của bể, h = 2 – 4m, chọn h = 3m + Thiết kế bể điều hịa hình chữ nhật. Chọn B = 5 m
L = 𝐹 𝐵 = 35
5 = 7 m
+ Chiều cao xây dựng của bể điều hòa với chiều cao bảo vệ hbv = 0,3 m Hxd = h + hbv = 3 + 0,3 = 3,3 m
Kích thước bể điều hịa: BxLxH = 7m x 5m x 3,3m
b.2 Tính tốn hệ thống cấp khí cho bể điều hịa
+ Chọn hệ thống cấp khí cho bể điều hịa bằng hệ thống khí nén + Lượng khí nén cần thiết:
Qkk = R x V = 0,9 x 104 = 93,6 m3/h = 0,026 m3/h Trong đó:
R: Tốc độ khí nén, R = 10 – 25 l/m3.phút [3]. Chọn R = 15 l/m3.phút = 0,9 m3/m3.h V: Thể tích của bể điều hịa, V = 104 m3
+ Đường kính ống dẫn khí chính: 𝐷𝑐 = √4 × 𝑄𝑘𝑘 𝑣𝑐 × 𝜋 = √ 4 × 0,026 12 × 𝜋 = 0,052 𝑚 Trong đó:
Qkk: Lưu lượng nước qua một ống chính (m3/s)
vc: Vận tốc khí cho phép trong một ống chính (m/s), v = 10 - 15 m/s. Chọn v = 12 m/s. + Kiểm tra lại vận tốc ống chính:
vn = 4 ×𝑄𝑘𝑘
𝜋 × 𝐷𝑐2 = 4×0,026
𝜋 ×0,0652 = 10,24 𝑚
Đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho Khách sạn Elisa, cơng suất 103 phịng
Chọn ống thép mạ kẽm Hịa Phát, DN = 65 mm.( đường kính ngồi 73 mm)
+ Chọn hệ thống cấp khí cho bể điều hịa bằng hệ thống sục khí sử dụng đĩa khuếch tán khí EDI FlexAir Threaded Disc có đường kính D = 270mm, cường độ thổi khí bằng 4 m3/h.
+ Độ sâu ngập nước của đĩa phân phối khí lấy bằng chiều cao hữu ích hhi = 3 m + Diện tích bề mặt đĩa:
𝐹 = 𝜋𝐷2
ℎℎ𝑖 =𝜋×0,272
3 = 0,08 m2
+ Số đĩa phân phối trong một bể: 𝑛 = 𝑄𝑘𝑘
4 =93,6
4 = 23,4 Chọn số đĩa là 24 đĩa + Chọn 1 ống dẫn khí chính, 4 ống dẫn khí nhánh, mỗi ống 6 đĩa.
+ Khoảng cách giữa tâm mỗi ống nhánh ngoài cùng với thành bể là 0,85 m, khoảng cách giữa tâm của hai ống nhánh liên tiếp là 1,1m
+ Khoảng cách giữa tâm đĩa ngoài cùng với tường là 0,8 m, khoảng cách giữa tâm của hai đĩa liên tiếp là 1,08 m
+ Hệ thống phân phối khí gồm 1 ống chính và các ống nhánh đặt vng góc với ống chính, các ống được đặt trên các giá đỡ ở độ cao 20 cm so với đáy bể.
+ Lưu lượng khí qua 1 ống nhánh:
𝑞𝑛 = 𝑄𝑘𝑘 𝑛 = 93,6 4 = 23,4 m3/h = 6,5x10-3 m3/s + Đường kính ống nhánh: 𝐷𝑛 = √4 × 𝑞𝑛 𝑣𝑛 × 𝜋 = √ 4 × 6,5.10−3 12 × 𝜋 = 0,03 𝑚 Trong đó:
qn: Lưu lượng nước qua một ống nhánh (m3/s)
vc: Vận tốc khí cho phép trong một ống (m/s), v = 10 - 15 m/s. Chọn v = 12 m/s. + Kiểm tra lại vận tốc ống nhánh:
vn = 4 ×𝑞𝑛
𝜋 × 𝐷𝑛2 = 4 ×6,5.10−3
𝜋 ×0,0322 = 10,5 𝑚
𝑠 ∈ (10 ÷ 15 𝑚/𝑠)
b.3 Tính tốn máy sục khí
+ Lưu lượng khí thổi: Qkk = 0,026 m3/s + Áp lực cần thiết của máy thổi khí:
Hct = hd + hc + hf + H = 0,4 + 0,5 + 3,3 = 4,2 m Trong đó:
hd, hc: Tổn thất áp lực do ma sát dọc theo chiều dài trên đường ống dẫn và tổn thất cục bộ tại các điểm uốn, khúc quanh. Tổng tổn thất do hd và hc không quá 0,4 m, nghĩa là hd + hc ≤ 0,4 m.
hf: Tổn thất qua thiết bị phân phối, hf ≤ 0,5 m H: Chiều cao tổng cộng của bể điều hòa, H = 3,3 m. + Áp lực máy thổi khí theo atmosphere:
P = 10,33+ 𝐻𝑐𝑡
10,33 = 10,33+ 4,2
10,33 = 1,4 atm + Cơng suất u cầu của máy thổi khí:
N = 34400
102 × [𝑃0,29 − 1] × 𝑘 × 𝑄𝑘𝑘
= 34400
102 ×0,8[1,40,29 − 1] × 2 × 0,026= 2,24 (kW) Trong đó:
Qkk: Lưu lượng khơng khí, Qkk = 0,026 m3/s
: Hiệu suất của máy thổi khí, = 0,7 − 0,9. Chọn = 0,8 k: Hệ số an toàn khi sử dụng trong thiết kế thực tế. Chọn k = 2. + Cơng suất thực của máy thổi khí lấy bằng 120% cơng suất lý thuyết
Ntt = 1,2 x N = 1,2 x 2,24 = 2,6 (kW) + Chọn 2 máy thổi khí của Tsurumi RSA50, cơng suất 3,7 kW
b.4 Tính đường ống dẫn nước
+ Lưu lượng nước dẫn ra khỏi bể: Qs= 0,006 m3/s
+ Vận tốc nước chảy trong ống có áp: v = 0,7 – 1,5 m/s. Chọn v = 1 m/s [3] + Đường kính ống dẫn nước thải ra:
Đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho Khách sạn Elisa, cơng suất 103 phịng
𝐷 = √4 × 𝑄𝑠
𝑣 × 𝜋 = √
4 × 0,006
1 × 𝜋 = 0,087 𝑚
+ Kiểm tra lại vận tốc ống:
v = 4 ×𝑄𝑠
𝜋 × 𝐷2 = 4 ×0,006
𝜋 ×0,092 = 0,94 m/s
Thỏa mãn điều kiện v = 0,7 – 1,5 m/s Chọn ống uPVC, có đường kính 90 mm.
b.5 Tính tốn bơm nước thải
+ Chọn bơm chìm có lưu lượng bơm bằng lưu lượng giây lớn nhất: Qb = 𝑄𝑠𝑡𝑏 = 0,006 m3/s
+ Cột áp toàn phần:
H = h1 + h2 + h3 = 3,3 + 1 + 1 = 5,3 mH2O Trong đó:
h1 = 3,3 m: Chiều cao bể
h2 = 1m: Tổn thất cục bộ qua các chỗ nối, đột mở, đột thư, tổn thất qua lớp bùn. h3 = 1 m: Chiều cao cột áp
+ Công suất của bơm: N = 𝑄𝑠 𝑚𝑎𝑥 × 𝜌 ×𝑔 ×𝐻 1000 × = 0,006 ×1000 ×9,81 ×5,3 1000 ×0,8 = 0,38 (kW) Trong đó:
𝑄𝑠𝑚𝑎𝑥: Lưu lượng giây lớn nhất, 𝑄𝑠𝑡𝑏 = 0,006 m3/s 𝜌: Khối lượng riêng của nước, 𝜌 = 1000 kg/m3
g: Gia tốc trọng trường, g = 9,81 m/s2 H: Chiều cao cột áp, H = 5,3 mH2O
: Hiệu suất chung của bơm, = 0,7 - 0,9. Chọn = 0,8. + Công suất thực của bơm:
Ntt = N x 1,2 = 0,38 x 1,2 = 0,46 (kW)
+ Chọn 2 máy bơm chìm (1 hoạt động liên tục, 1 dự phịng) Shinmaywa AH501 với cơng suất 0,75 kW (1/2 Hp). Xuất xứ: Nhật Bản
Bảng 4.4 Thơng số thiết kế bể điều hịa
STT Thông số Đơn vị Giá trị
1 Số đơn nguyên Bể 1
2 Lưu lượng vào bể, 𝑄ℎ m3/h 20,8
3 Thời gian lưu nước trong bể, t Giờ 5 4 Kích thước của bể, LxBxH m 7 x 5 x 3,3
5 Diện tích mặt bằng bể m2 35
6 Thể tích xây dựng bể m3 104
4.1.5 Bể lắng I a. Nhiệm vụ
Loại bỏ các tạp chất lơ lửng còn lại trong nước thải sau bể điều hòa. Ở đây các chất rắn lơ lửng có tỉ trọng lớn hơn tỉ trọng của nước sẽ lắng xuống đáy. Hàm lượng chất rắn lơ lửng cần ≤ 150mg/l trước khi vào cơng trình sinh học
b. Tính tốn
b.1 Tính tốn kính thước của bể
+ Diện tích tiết diện ướt của ống trung tâm:
f = 𝑄𝑠
𝑣𝑡𝑡 = 0,002
0,02 = 0,1 m2 (Trang 249/ [4]) Trong đó:
Qs: lưu lượng tính tốn trung bình theo giây
vtt: vận tốc của nước trong ống trung tâm, lấy không lớn 30 mm/s (Điều 7.56/49/ [3]) Chọn vtt = 20 mm/s = 0,02 m/s
+ Diện tích tiết diện ướt của bể lắng đứng trong mặt bằng:
F = 𝑄𝑠
𝑣 = 0,002
0,0006 = 3,4 m2 (Trang 249/ [4]) Trong đó:
Qs: lưu lượng tính tốn theo giây
v: tốc độ chuyển động của nước thải trong bể lắng đứng, v = 0,5 – 0,8 mm/s
(Trang 249/ [4])
Đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho Khách sạn Elisa, cơng suất 103 phịng + Diện tích tổng cộng của bể lắng: Ft = f + F = 0,1 + 3,4 = 3,5 m2 + Đường kính của bể: D = √4×𝐹1 𝜋 = √4×3,5 𝜋 = 2,2 m (Trang 251/ [4]) + Đường kính của ống trung tâm:
d = 20% x D = 0,2 x 2,2 = 0,44 m + Vận tốc nước chảy trong ống trung tâm:
𝑣 = 4 × 𝑄𝑡𝑏
ℎ
𝜋 × 𝑑2 = 4 × 4,2
2 × 3.14 × 0,442 = 13,8 𝑚 ℎ⁄ = 3,8 𝑚𝑚 𝑠⁄
Thỏa điều kiện vận tốc nước trong ống trung tâm không lớn hơn 30mm/s