Nhiệm vụ:
Song chắn rác có nhiệm vụ tách các loại tạp chất thơ có kích thƣớc lớn trong nƣớc thải trƣớc khi đƣa nƣớc thải vào các cơng trình xử lý phía sau. Do vậy, nƣớc thải đƣợc dẫn qua lƣới chắn rác để giữ các cặn bẩn có kích thƣớc lớn. Ngoài ra việc sử dụng song chắn rác trong các cơng trình xử lý nƣớc thải c n gi p tránh đƣợc các hiện tƣợng tắc nghẽn đƣờng ống, kênh dẫn và gây hỏng máy bơm.
Tính tốn:
Lƣu lƣợng nƣớc thải theo giờ lớn nhất:
Qmax= 53,3 m3/h = 0,015 m3/s
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
n = x K = x 1,05 ≈ 17 khe (Trang 117/[4]) Trong đó: n: Số khe hở
Qmax: Lƣu lƣợng lớn nhất của nƣớc thải, Qmax= 0,007 m3/s
v: Tốc độ nƣớc chảy qua song chắn, thƣờng lấy 0,6 ÷ 1 m/s. Chọn v = 0,6 m/s l: Khoảng cách giữa các khe hở, l = 16 mm = 0,016 m
K: Hệ số tính đến mức độ cản trở của dịng chảy do hệ thống cào rác, K = 1,05
Số thanh song chắn: N = n – 1 = 17 – 1 = 16 thanh Chiều rộng song chắn rác: Bs = s x (n – 1) + (l x n) = 0,008 x (17 – 1) + (0,016 x 17) = 0,4 m (Trang 118/[4]) Trong đó:
s: Bề dày của thanh song chắn rác, thƣờng lấy s = 0,008m l: Khoảng cách giữa các khe hở, l = 16 mm = 0,016 m
Tổn thất áp lực ở song chắn rác: hs = Ꜫ x x K1 = 0,628 x x 3 = 0,035 ≈ 4 cm (Trang 118/[4]) Trong đó:
vmax: Vận tốc của nƣớc thải qua song chắn ứng với chế độ Qmax, vmax ≤ 1 m/s. Chọn vmax = 0,6 m/s [4]
K1: Hệ số tính đến sự tăng tổn thất do vƣớng mắc rác ở song chắn, K1 = 2 ÷ 3, chọn K1 = 3 [4]
Ꜫ: Hệ số sức cản cục bộ của song chắn rác đƣợc xác định ở công thức: Ꜫ = β x x sinα = 1,83 x
(Trang 118/[4]) β: Hệ số phụ thuộc vào tiết diện ngang của thanh song chắn rác, β = 1,83
α: Góc nghiêng của song chắn so với hƣớng dịng chảy, α = 60˚
Chiều dài phần mở rộng trƣớc thanh chắn rác L1: L1 =
=
= 0,38 m
Trong đó:
Bs: Chiều rộng của song chắn rác, Bs = 0,4 m Bm: Chiều rộng của mƣơng dẫn, chọn Bm = 0,12 m φ: Góc nghiêng chỗ mở rộng, thƣờng lấy φ = 20˚
(Trang 118/[4])
Bảng 4.2 Hệ số β để tính sức cản cục bộ của song chắn rác
Tiết diện của thanh a b c d e
Hệ số β 2,42 1,83 167 1,02 0,76
(Bảng 3.7/119/[1])
Chiều dài mở rộng sau song chắn rác:
L2 = = = 0,19 m
(Trang 119/[4])
Chiều dài xây dựng của phần mƣơng để lắp đặt song chắn: L = L1 + L2 + Ls = 0,38 + 0,19 +1,5 = 2,07 m
(Trang 119/[4]) Trong đó:
Ls: Chiều dài phần mƣơng đặt song chắn rác, Ls = 1,5m
Chiều sâu xây dựng của phần mƣơng đặt song chắn:
H = hmax + hs + 0,5 = 0,1 + 0,035 + 0,5 = 0,635 m
(Trang 119/[4]) 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
hmax : Độ đầy ứng với chế độ Qmax, hmax = 0,1 m hs: Tổn thất áp lực ở song chắn rác, hs = 0,035 m
0,5: Khoảng cách giữa cột sàn nhà đặt song chắn rác và mực nƣớc cao nhất.
Chiều cao song chắn rác: HSC =
=
= 0,73 m
Tính tốn đƣờng ống dẫn nƣớc thải ra khỏi song chắn rác
Lƣu lƣợng giờ lớn nhất: Qmaxh
= 53,3 m3/h = 0,015 m3/s
Vận tốc nƣớc thải đi trong ống: v = 1,5 m/s (v= 0,7 – 1,5 m/s) (CT 3.31/[4])
Đƣờng kính ống dẫn nƣớc thải ra:
D = √
= √
= 0,113 m
=> Chọn ống nhựa Tiền Phong, uPVC 125 dày 3,7mm (Theo phụ lục 1)
Kiểm tra lại vận tốc trong ống:
v =
=
= 1,4 m/s
=> Nằm trong khoảng v = 0,7 – 1,5 m/s.
Bảng 4.3 Các thông số thiết kế song chắn rác
Tên thông số Ký hiệu Đơn vị Giá trị
Số khe n khe 17
Chiều dài mƣơng L mm 2070
Chiều rộng mƣơng Bm mm 120
Chiều sâu mƣơng H mm 0,635
Chiều dài phần mở rộng trƣớc song chắn L1 mm 380
Chiều dài phần mở rộng sau song chắn L2 mm 190
Chiều rộng song chắn Bs mm 400
Bề dày của thanh song chắn s mm 8
4.1.2. Bể tách dầu mỡ
Nhiệm vụ:
Do nƣớc thải sinh hoạt từ bếp ăn có chứa một hàm lƣợng dầu mỡ và vƣợt so quy chuẩn nên cần phải xử lý trƣớc khi xả thải ra mơi trƣờng tiếp nhận. Vì vậy bể vớt dầu mỡ dùng để tách và giữ lại dầu mỡ trong nƣớc trƣớc khi đƣa đến cơng trình xử lý tiếp theo, tránh nghẹt bơm, đƣờng ống và tăng hiệu suất xử lý của các cơng trình phía sau.
Tính tốn:
Tính kích thƣớc bể:
- Lƣu lƣợng nƣớc thải vào bể: 53,3 m3/h - Chọn thời gian lƣu là 1,5h (t = 1,5 – 3h)
Thể tích của bể:
=> Thiết kế bể tách dầu mỡ 3 ngăn:
Thể tích ngăn 1:
V1 = V = 79,95 = 40 m3
Thể tích ngăn 2 và 3:
V2 = V3 = V = x 79,95 = 20 m3
Chiều dài ngăn 1:
L1 =
=
= 5,3 m
Chiều dài ngăn 2 và 3 : L2 = L3 =
= =
= 2.5 m
Chiều cao xây dựng của bể:
Hxd = H + Hbv = 3,5 + 0,5 = 4 m Trong đó:
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 chiều cao hữu ích của bể tách mỡ là H = 3,5 m Chọn chiều cao bảo vệ của bể tách mỡ là Hbv = 0,5 m
Tính lƣợng dầu mỡ sinh ra mỗi ngày
- Nồng độ dầu mỡ trong nƣớc thải là Cv = 65 mg/l
- Lƣu lƣợng nƣớc thải vào bể: 53,3 m3/h = 1279,2 m3/ngày
Lƣợng dầu mỡ sinh ra mỗi ngày
Cv = 65 (mg/l) 1279,2 (m3/ngày.đêm) 10-3 = 83,2 kg/ngày.đêm.
Lƣu lƣợng dầu mỡ sinh ra mỗi ngày:
Q =
= 104 l/ngày.đêm
Tỷ trọng của dầu mỡ = 0,8 ; tỷ trọng của dầu mỡ = 1kg/l
Tính tốn ống dẫn nƣớc thải ra khỏi bể tách mỡ
Lƣu lƣợng nƣớc thải vào bể: = 0,015 m3/s
Vận tốc nƣớc thải đi trong ống: v = 1 m/s Với (v = 0,7 – 1,5m/s).
Đƣờng kính ống dẫn nƣớc thải ra:
√ √
=> Chọn ống nhựa Tiền Phong, uPVC 140 dày 5,4mm (Theo phụ lục 1)
Vận tốc thực của nƣớc thải trong ống:
v =
=
= 1,15 m/s
=> Thỏa v = 0,7 – 1,5m/s
Bảng 4.4 Các thông số thiết kế bể tách dầu mỡ
Tên thông số Ký hiệu Đơn vị Giá trị
Kích thƣớc ngăn tách mỡ 1 L x B m2 5,3 x 2,3
Kích thƣớc ngăn tách mỡ 2 L x B m2 2,5 x 2,5
Chiều cao xây dựng bể tách mỡ Hxd m 4
Thể tích bể tách mỡ V m3 82,95
Đƣờng kính ống dẫn nƣớc ra D mm 140
4.1.3. Giỏ lƣợc rác
Nhiệm vụ:
Nƣớc thải qua giỏ lƣợc rác, 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 lỗ nhỏ hơn 2 mm từ nguồn nƣớc thải, đảm bảo cho các cơng trình xử lý phía sau đạt hiệu quả cao.
Tính tốn:
Thiết bị lƣợc rác đƣợc đặt hàng gia công với vật liệu bằng thép khơng gỉ. Giỏ chắn rác có hình dạng trụ vng bao quanh là lƣới đục lỗ với kích thƣớc lỗ là 2 mm. Kích thƣớc đƣợc tính tốn nhƣ sau: Tổng diện tích lỗ: Trong đó: Q: Lƣu lƣợng nƣớc lớn nhất bằng 0,0148 m3/s V: Vận tốc nƣớc qua các lỗ chọn bằng 0,2 m/s Kích thƣớc giỏ chắn rác là: √ => Chọn kích thƣớc của giỏ chắn rác: L x B x H = 0.4 m x 0.4 m x 0.4 m
Bảng 4.5 Các thông số thiết kế giỏ lƣợc rác
Tên thông số Ký hiệu Đơn vị Giá trị
Chiều dài giỏ lƣợc rác L m 0,4
Chiều rộng giỏ lƣợc rác B m 0,4
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
4.1.4. Bể điều hịa sục khí
Nhiệm vụ
Nƣớc thải đƣợc dẫn đến bể điều hịa. Bên trong bể đƣợc bố trí hệ thống sục khí liên tục nhằm điều h a lƣu lƣợng, hòa trộn nồng độ các chất ô nhiễm trong nƣớc thải, tránh lắng cặn và giảm mùi hơi.
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 bể điều hịa: L x B = 10 x 9,2 m2
Kích thƣớc của bể điều hòa: L x B x H = 10 m x 9,2 m x 4 m
Lƣợng khí nén cần thiết cho xáo trộn
Qkhí = R x Vxd = 0,015 x 309,1 = 4,6 m3/phút = 278 m3/h
(Trang 422/[4]) Trong đó:
R là tốc độ khí nén, chọn R = 15 l/m3.phút (R = 10 – 15 l/m3.phút) (Bảng 9.7/422/[4])
Vxd: Thể tích xây dựng của bể điều hịa
Số đĩa khuếch tán khí:
N = = = 48 đĩa
=> Chọn số đĩa khuếch tán khí là 48 đĩa, đƣờng kính 127 mm. [17]
ĐĨA KHUẾCH TÁN KHÍ EDI PERMACAP MEDIUM 3/4
Model: PermaCap Medium 3/4 (5’’ Micro) Kiểu: Đĩa, Bọt thô
Chọn lƣu lƣợng thiết kế: 6 m3/h Đƣờng kính: 127 mm (5 inches) Đầu nối: ren 27 mm
Màng: EPDM (hoặc Polyurethan) Khung: GFPP’’
Hình 4.1 Đĩa khuếch tán khí EDI PermaCap Medium ¾. [17]
Chọn N = 48 đĩa, chia làm 6 ống nhánh, mỗi ống nhánh 8 đĩa.
Ta đặt các ống phân phối chính theo chiều dài bể và các ống nhánh vng góc với chiều dài.
Khoảng cách giữa các ống phân phối nhánh:
N = + 1 = + 1 = 6 ống nhánh => a = 1,6 m
Trong đó:
L: Chiều dài bể điều hòa
b: Khoảng cách của 2 ống cách tƣờng, chọn b = 1 m
Khoảng cách giữa các đĩa phân phối trên ống nhánh:
lđĩa =
=
= 1 m
Trong đó:
B: Chiều rộng bể điều hịa
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
n: Số đĩa trên mỗi ống nhánh, n = 8 đĩa.
Đƣờng kính ống dẫn khí chính (Tính ở bể Aerotank) Đƣờng kính ống dẫn khí nhánh
D = √
= √
= 0,053 mm
=> Chọn ống thép Hòa Phát, DN50 dẫn khí ở trên bề mặt (Theo phụ lục 4)
=> Chọn ống nhựa Tiền Phong, 60 dày 2,3mm dẫn khí ở trong bể (Theo phụ lục 1)
Kiểm tra lại vận tốc khí trong ống:
v =
=
= 11 m/s
Nằm trong khoảng v = 10 – 15 m/s.
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 =
=
= 1,3 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 Z : Chiều cao ống đẩy, Z = 4 m
Z2: Chiều cao ống hút, Z2 = 0 m H2: Tổn thất dọc đường. H2 = λ x x = 0,018 x x = 0,1 m (CT 4 – 18/[18]) v1: Vận tốc dòng chảy trong ống, v1 = 1,3 m/s D: Đƣờng kính ống, D = 0,069 m g: Gia tốc trọng trƣờng, g = 9,81 m2/s l1: Chiều dài đƣờng ống, l1 > Hbể = 4,5 m Re = = = 88812 > 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 = = = 0,018 (CT 4 – 32/[18]) H3: Tổn thất áp lực cục bộ. H3 = ∑ x = 4,7 x = 0,87 m v: Vận tốc dòng chảy trong ống, v = 1,3 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
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
ξ6: Hệ số độ thu, ξ6 = 0,25 Nhƣ vậy, cột áp của bơm:
H = H1 + H2 + H3 = 4 + 0,1 + 0,87 = 4,97 m => Chọn cột áp của bơm H = 5 m
Lƣu lƣợng nƣớc thải trung bình giờ: Qtbh
= 22,08 (m3/h) = 0,006 (m3/s)
Công suất bơm:
N = = = 0,37 kW Trong đó: H: Cột áp bơm, H = 5 m.
ρ: Khối lƣợng riêng của nƣớc, ρ = 1000 kg/m3
Ƞ: Hiệu suất chung của bơm, Ƞ = 0,72 – 0,93, chọn Ƞ = 0,8 g: Gia tốc trọng trƣờng
Công suất thực tế của bơm:
Ntt = N x β = 0,37 x 2,2 = 0,82 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
Chọn 2 bơm chìm có cơng suất nhƣ nhau (2 máy hoạt động luân phiên cài đặt theo timer và theo phao) (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 80B21.5 Model: 80B21.5 hãng Tsurumi – Nhật Bản Công suất: 1,5 kW Họng xả: 80 mm Điện áp: 3 pha 380V/50Hz Hình 4.2 Bơm chìm Tsurumi 80B21.5. [19] Bảng 4.6 Các thơng số thiết kế bể điều hịa sục khí
Tên thông số Ký hiệu Đơn vị Giá trị
Thời gian lƣu nƣớc của bể điều hòa t h 5,8
Chiều dài bể điều hòa L m 10
Chiều rộng bể điều hòa B m 9,2
Chiều cao hữu ích bể điều hòa H m 3,5
Chiều cao xây dựng bể điều hòa Hxd m 4
Số đĩa phân phối khí cái 48
Đƣờng kính ống dẫn nƣớc ra D mm 75
4.1.5. Bể Anoxic
Nhiệm vụ
Bể Anoxic hay còn gọi là bể lên men là hệ thống bể xử lý Nitơ trong nƣớc thải bằng các phƣơng pháp sinh học. Công nghệ xử lý đƣợc áp dụng trong bể Anoxic thƣờng là khử Nitrat. Để tăng hiệu suất xử lý nitơ, hàm lƣợng nitrat sẽ đƣợc tuần hoàn từ bể sinh học hiếu khí. Sau khi rời khỏi bể Anoxic, nƣớc thải sẽ đƣợc đƣa đến bể hiếu khí Aerotank để tiếp tục xử lý.
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)
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
Lƣợng NOx dòng vào, NOx = 44,46 mg/l Lƣợng NOx dòng ra, Ne = 13,34 mg/l
Tỷ số nội tuần hoàn:
IR = – 1 – R =