IV, Tớnhtoỏn thiết kế
4.1.1Thiết bị chắn rỏc
4.1 Tớnhtoỏn thiết kế cỏc cụng trỡnh đơn vị
4.1.1Thiết bị chắn rỏc
Thiết bị chắc rỏc là một sọt nhỏ, được treo vào một rũng rọc để cú thể kộo lờn lấy rỏc ra khi đầy. Thiết bị này cú nhiệm vụ tỏch cỏc loại rỏc và tạp chất thụ cú kớch thước lớn trong nước thải trước khi đưa nước thải vào cỏc cụng trỡnh xử lý phớa sau.
Việc sử dụng thiết bị chắn rỏc trong cỏc cụng trỡnh xử lý nước thải sẽ trỏnh được cỏc hiện tượng tắc nghẽn đường ống và gõy hỏng húc bơm. Đõy là thiết bị quan trọng để đảm bảo an toàn trong quỏ trỡnh vận hành thuận lợi của đường ống.
Độ sõu của đỏy ống cuối cựng của mạng lưới thoỏt nước bẩn của nhà mỏy là H=0,7m.
Ống dẫn nước vào cú Φ 200.
Chọn lưới chắn rỏc làm bằng tấm inox dày 1mm, cú kớch thước dài ìrộng = 0,5mì0,5m, đục lỗ trũn đường kớnh 5mm
Thiết bị chắn rỏc cú kớch thước 0,5ì0,5ì0,7m
Hàm lượng chất lơ lửng, COD và BOD của nước thải sau khi qua song chắn rỏc giảm 4% cũn lại:
SS 1000 mg / l x (100 – 4)% 960mg / l
COD = 5000mg/l x (100 – 4)% = 4800mg/l BOD5 = 2500 mg/l x (100 – 4)% = 2400 mg/l
4.1.2 Hố thu gom
Thể tớch hố thu gom được tớnh theo cụng thức: V t
Trong đú
: lưu lượng nước thải theo giờ lớn nhất vào hố thu gom.
t: thời gian lưu của nước thải trong hố thu là 15 –30 phỳt chọn t = 15phỳt 7 → V Qhmax t 50 15
60 12, 5m3
Chọn chiều sõu hữu ớch của hố thu gom hi = 2m, chiều cao bảo vệ bằng với chiều sõu của mương đặt song chắn hbv = 0,5m
- Diện tớch hố thu gom: F V 12,5 6, 25m2
Hi 2
- Chọn hố thu gom cú dạng hỡnh vuụng.
Chiều dài mỗi cạnh là B = 2,5m
Nước thải từ hố thu gom sẽ được bơm trực tiếp qua bể điều hũa với lưu lượng
Qngmax 520m3 / ngày.đờm 21,7m3 / h
Chọn 2 bơm EBARA cú ký hiệu DW200, hoạt động thay phiờn. Cỏc thụng số của bơm:
Qb = 24 m3/h, cột ỏp Hb = 11,4 m Cụng suất của bơm: N =1,5 KW = 2 HP
4.1.3 Bể điều hũa
Mục đớch
- Nước thải được trung hũa kết hợp ngay trong bể điều hũa. Trong bể điều hũa ta lắp thiết bị điều chỉnh pH tự động (pH controller) nhằm điều chỉnh pH trong khoảng 6,5 – 7,5 đảm bảo điều kiện để cụng trỡnh sinh học phớa sau hoạt động tốt.
Việc sử dụng bể điều hũa trong quỏ trỡnh xử lý mang lại một số thuận lợi sau: Bể điều hũa nhằm ổn định lưu lượng và nồng độ ụ nhiễm trong nước thải. Tăng cường hiệu quả xử lý nước thải bằng phương phỏp sinh học vỡ bể điều hũa cú khả năng giảm thiểu hoặc loại bỏ hiện tượng vi sinh vật bị sốc do tải trọng đột ngột tăng cao, pha loóng cỏc chất gõy ức chế cho quỏ trỡnh xử lý sinh học, ổn định húa pH của nước thải mà khụng phải tốn nhiều húa chất.
Nõng cao hiệu quả lắng cặn ở cỏc bể lắng vỡ duy trỡ được tải trọng chất rắn vào cỏc bể lắng là khụng đổi. Giỳp cho việc cấp nước vào bể sinh học được liờn tục trong khoảng thời gian khụng cú nước thải đổ về trạm xử lý.
Trong bể điều hũa thường được bố trớ thiết bị khuấy trộn hoặc cấp khớ nhằm tạo ra sự xỏo trộn đều cỏc chất ụ nhiễm trong toàn bộ thể tớch nước thải, trỏnh việc lắng cặn trong bể. Ngoài ra, cũng giỳp cho việc oxy húa một phần cỏc chất bẫn.
Tớnh toỏn (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Thể tớch của bể điều hũa: V t
Trong đú:
t : Thời gian lưu nước thải trong bể điều hũa t =4 ữ12h, 7 chọn t = 6h
Qmax : Lưu lượng nước thải theo giờ lớn nhất, Q
hmax 520
m 3
/ h
24
h
Suy ra: V Qhmax t 520 6 130m3
24
Chọn chiều cao hữu ớch của bể Hi = 4 m Chọn chiều cao bảo vệ là: Hbv= 0,5 m
Chiều cao tổng cộng (chiều cao xõy dựng) của bể:
Hxd Hi Hbv 4 0,5 4,5 m
Thể tớch thực tế của bể điều hũa:
V L.B. H
xd 7, 2 4,5 4,5 151,87 m3
tt
- Diện tớch bể điều hũa: F B.
L 4,5 7,2 32, 4m2
*Tớnh toỏn hệ thống cấp khớ cho bể điều hũa:
Lượng khụng khớ cần thiết: Q
Q max a
khớ ng
lượng khụng khớ cấp cho bể điều hũa, a = 3.74m3 khớ/m3 nước thải 13 → Qkhớ Qngmax a 520 m3 m3 khớ 1944,8 m3 3,74 / ngày.đờm m3 ncthai ngày.đờm 81,03m3/h = 22,51l/s Vận tốc khớ trong ống dẫn khớ chớnh: vống= 2 – 3 m/s. → Chọn vận tốc khớ trong ống chớnh: vống = 3 m/s Đường kớnh ống phõn phối chớnh 4 Q 4 81, 03m 3 / h D khớ 0, 098m 98mm v ong 3m / s 3600
Chọn ống sắt trỏng kẽm với đường kớnh thương mại φốngchớnh=114mm
Chọn hệ thống cấp khớ bằng nhựa PVC cú đục lỗ, gồm 4 ống dọc theo chiều rộng bể, khoảng cỏch giữa cỏc ống là 2m.
Lưu lượng khớ trong cỏc ống nhỏnh: qong Q
khớ 81,03 20, 26m3 / h 4 4 Chọn vận tốc khớ trong ống dẫn khớ nhỏnh vống = 2 - 3 m/s, chọn vống= 2 m/s Đường kớnh ống nhỏnh: chọn φ ốngnhỏnh=60mm Đường kớnh cỏc lỗ: dlỗ = 2 - 5 mm, chọn dlỗ Vận tốc khớ qua lỗ vlỗ = 5 – 20 m/s. Chọn
Lưu lượng khớ đi qua lỗ (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Số lỗ trờn một ống:
Chọn N= 30 lỗ Số lỗ trờn 1m dài:
= 4 mm
vlỗ = 15 m/s
Để dễ quản lý, ta sử dụng chung mỏy thổi khớ cho bể điều hũa và bể Aerotank. Do đú mỏy thổi khớ được tớnh ở phần sau trong phần tớnh toỏn chi tiết bể Aerotank.
*Tớnh toỏn cỏc ống dẫn nước vào bể điều hũa
Nước thải được bơm từ hố thu gom vào bể điều hũa
Chọn vận tốc nước vào bể là 2m/s, như vậy đường kớnh ống là:
D
v
4 520 0, 062 m 62mm 2 24 3600
chọn ống dẫn nước thải vào bể điều hũa là ống PVC cú φ = 76
*Tớnh toỏn bơm
Từ bể điều hũa, nước thải được bơm qua cỏc cụng trỡnh đơn vị phớa sau với lưu lượng trung bỡnh là Q = 16,7 m3
/h ( theo 4.1).
Chọn 2 bơm EBARA cú ký hiệu DW150, làm việc thay phiờn nhau, cỏc thụng số của bơm:
Lưu lượng: Q = 18 m3
/h Cột ỏp làm việc H = 9,5m Cụng suất P = 1,1 kW = 1,5 HP Hiệu suất xử lý của bể điều hũa
Hiệu suất khử BOD5 : 5 %
Hiệu suất khử COD : 5% Hiệu suất khử SS: 10% Hiệu suất khử dầu mỡ: 10%
Hàm lượng dầu mỡ đầu ra: 200 x (1 – 10%) = 180 mg/l
4.1.4. Bể tuyển nổi khớ hũa tan
Mục đớch: Loại cỏc tạp chất khụng tan và khú lắng, hay cỏc chất hoạt động bề mặt,
thu hồi lượng chất hữu cơ cú thể tỏi sử dụng.
Cỏc thụng số đầu vào:
Lưu lượng Qngtb 400 m 3 / ngày.đờm Nồng độ chất rắn lơ lửng SS =864 mg/l
Nồng độ BOD5 = 2280 mg/l Nồng độ COD = 4560 mg/l Nồng độ dầu mỡ = 180 mg/l Cỏc thụng số tớnh toỏn: Bảng 4.1.Cỏc thụng số tớnh toỏn Thụng số Giỏ trị Áp suất, kN/m2 170 ữ 475 Tỉ số khớ / rắn A/S 0,03 ữ 0,05
Chiều cao lớp nước, m 1 ữ 3
Tải trọng bề mặt, m 3 /m2.ngày 20 ữ 325
Thời gian lưu nước, phỳt (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Bể tuyển nổi 20 ữ 60
- Cột ỏp lực 0,5ữ3
Mức độ tuần hoàn,% 5ữ120
- Ta tớnh bể tuyển nổi khụng cú tuần hoàn nước:
A 1, 3 Ck ( f P 1)
S Cc
(Nguồn: Xử lý nước thiờn nhiờn cho sinh hoạt và cụng nghiệp – Trịnh Xuõn Lai) Trong đú:
+ : tỷ số mg khớ/mg chất rắn SA
0, 03 0, 05 , chọn SA 0, 03
f: tỉ số bóo hũa, chọn f =0,5
+1,3 là tỷ trọng khớ
Ck: độ hũa tan của khớ (ml/l), phụ thuộc vào nhiệt độ lấy theo bảng:
Bảng 4.2 Độ hũa tan của khớ
t0(0c) 0 10 20 30
Ck (ml/l) 29,2 22,8 18,7 15,7
Chọn:
+ ttb0 250 C , khi đú Ck 17, 2 (ml / l)
Cc =Hàm lượng chất rắn lơ lửng, Cc = SS = 864mg/l Pa = Áp suất trong bỡnh ỏp lực (atm) được xỏc định bằng:
P P 101,35 hờ SI 0,03 1,3 17,2 (0,5P 1) P 4,32atm
a 101,35 8 46
→Vậy P = 4,32(atm) = 336,5(kPa) = 34,3(mH2O) Thể tớch cột ỏp lực:
V Q tb t 400 3 0,83m3
h 24 60
Chọn chiều cao cột ỏp lực là H = 2m. Vậy đường kớnh cột ỏp lực:
D 4 V 4 0,83 0, 73m
H 2
Lưu lượng khớ cung cấp: Từ SA 0,03⇒ A 0,03 S Trong đú: S: lượng cặn tỏch ra trong 1 phỳt 400 m 3 864 g Q tb 24 h m3 S C 240 g / ph c h 60 ph
Dưới ỏp lực dư = 336,5 (kPa), lượng khớ dựng để bóo hũa chọn 70% PLưu lượng khớ cung cấp:
A 0, 03 240 10, 3 l / ph 70%
Qtb 400 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
F ng
8,3m2
a 48
Với a: tải trọng bề mặt tuyển nổi, a = 20 ữ 325(m3/m2.ngày) Chọn a = 48(m3/m2.ngày)
Chọn bể tuyển nổi hỡnh chữ nhật
Chiều cao ngăn tạo bọt khớ ( ngăn tuyển nổi), hT= 1,6 m;
Chiều cao vựng lắng, hL = 0,7 m; chiều cao bảo vệ hbv = 0,3 m
Tổng chiều cao của bể: H = hT + hL + hbv =1,6 + 0,7 + 0,3 = 2,6(m)
Chọn kớch thước bể L ì B = 4 x 1,5m
Thể tớch thực bể tuyển nổi: V= B ì L ì H = 15,6 m3 Thời gian lưu nước trong bể:
t V 15, 6 0,936h 56 ph
Q 400
24
→ Ta thấy thời gian nằm lưu trong khoảng 20 ữ 60 phỳt, nờn việc chọn cỏc thụng số trờn là hợp lý.
Hiệu suất xử lý của bể tuyển nổi: Hiệu suất khử BOD5 : 40 %
→Hàm lượng BOD5 đầu ra : 2280 ì (1 - 40%) =1368 mg/l Hiệu suất khử COD : 50%
→Hàm lượng COD đầu ra : 4560 ì (1-50%) = 2280 mg/l Hiệu suất khử SS: 90%
→Hàm lượng SS đầu ra: 864 x (1 – 90%) =86 mg/l Hiệu suất khử dầu mỡ: 10%
→Hàm lượng dầu mỡ đầu ra: 180 x (1 – 85%) = 27 mg/l Lượng chất lơ lửng và dầu mỡ thu được mỗi ngày :
(V 90% V 85%) Qtb 777, 6 153 400
M v ( ss )
ss 1000dm ng 1000 372 kgSS / ngày
Lượng dầu mỡ bọt vỏng này rất giàu chất dinh dưỡng, sẽ được thu gom dựng làm thức ăn cho gia sỳc.
Chọn bơm và mỏy cấp khớ
Với lưu lượng khớ cung cấp: A= 10,3( l/phỳt)
-3 3
+ Chọn mỏy cấp khớ cú Qkhớ = 11.10 (m /phỳt), P = 350 kPa
4.1.5 Bể kỵ khớ UASB
Cỏc thụng số đầu vào:
Lưu lượng 400 m 3 ngày. đờm (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Hàm lượng SS = 86 mg/l Nồng độ COD = 2280 mg/l Nồng độ BOD5 = 1368 mg/l Nồng độ dầu mỡ = 27 mg/l Mục đớch:
Từ bể tuyển nổi nước thải được bơm về bể kị khớ UASB. Nhiệm vụ của quỏ trỡnh xử lý nước thải qua bể UASB là nhờ vào sự hoạt động phõn hủy của cỏc vi sinh vật kị khớ biến đổi chất hữu cơ thành cỏc dạng khớ sinh học. Chớnh cỏc chất hữu cơ tồn tại trong nước thải là cỏc chất dinh dưỡng cho cỏc vi sinh vật.
Hiệu quả xử lý phụ thuộc vào cỏc yếu tố mụi trường như nhiệt độ, độ pH... Cỏc yếu tố sinh vật như: số lượng và khả năng hoạt động phõn hủy của quần thể vi sinh vật cú trong bể. Hiệu quả xử lý theo COD từ 60ữ80%.
Tớnh toỏn
Trong bể UASB để duy trỡ sự ổn định của quỏ trỡnh xử lý yếm khớ phải cú tỉ lệ chất dinh dưỡng Nitơ, Photpho theo COD là COD : N : P = 150 : 5 : 1, và giỏ trị pH
nằm trong khoảng 6,8 – 7,5.
Nước thải nhà mỏy sữa là loại nước thải giàu chất dinh dưỡng nờn ta khụng cần chõm chất dinh dưỡng trước khi vào bể UASB
Hỡnh 4.1: Sơ đồ cấu tạo bể UASB
8 4 6 6 5 5 7 3 9 1 2 Chỳ thớch:
1: Dẫn nước thải vào bể
2: hệ thống phõn phối đều nước thải vào bể 3: lớp bụng bựn hoạt tớnh kị khớ
4: chụp thu khớ 5: Vựng lắng cặn
6: Mỏng thu nước sau lắng 7: Tấm chắn dũng khớ
8: Ống dẫn hỗn hợp khớ biogas 9: Ống xả bựn dư
a, Kớch thước bể
Với hiệu quả xử lý của bể UASB là 70% thỡ nước thải sau khi ra khỏi bể sẽ cú hàm lượng COD là:
CODra 2280 1 0,7 684
mg
/ l
Lượng COD cần khử: GCOD 2280 684 1596 mg / l
Lượng COD cần khử trong một ngày
1596 mg / l 103 l / m3 400 m 3 / ngay.dem
G 638, 4 kgCOD /
ngay.dem
106
Chọn tải trọng xử lý trong bể UASB, L = 7(kgCOD/m3ngđ)
(Nguồn: Xử lý nước thải đụ thị và cụng nghiệp - Lõm Minh Triết)
Thể tớch phần xử lý yếm khớ cần thiết
G 638, 4
91, 2m3 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
L7
Để giữ lớp bựn hoạt tớnh ở trạng thỏi lơ lửng, tốc độ nước dõng trong bể phải giữ trong khoảng 0,6 ữ 0,9 m/h. Chọn vận tốc vn= 0,7m/h
Diện tớch bề mặt của bể:
F Q 400 23,8m2
vn 24 0,7
Chọn kớch thước bể B L 3m 8m
Chiều cao phần xử lý yếm khớ ( phần phản ứng):
H1 V 91, 2 3, 9m F 23,8
Tổng chiều cao bể: Hbể =H1 + H2 + H3 Trong đú:
H2: chiều cao phần lắng (H2 ≥ 1m), chọn H2 = 1,5m H3: chiều cao bảo vệ, chọn H3 =0,5m
Hbể = 3,9 + 1,5 + 0,5 = 5,9(m)
Vậy kớch thước xõy dựng bể UASB là: L ì B ì Hbể = 8 ì 3 ì 5,9m Thời gian lưu nước trong bể từ 4 đến 12 giờ
T Vb 24 38 5,9 0, 5 24 7, 78 h
Q 400
T nằm trong khoảng thời gian cho phộp ⇒ chọn T = 7,78h
Trong bể thiết kế 2 ngăn lắng. Nước đi vào cỏc ngăn lắng sẽ được tỏch bằng cỏc tấm chắn khớ.
Tấm chắn khớ đặt nghiờng một gúc α ( với α = 450ữ600 ). Chọn α =550
Gọi Hlắng: chiều cao toàn bộ ngăn lắng.
tg550 H lang H 3 L 4 H lang L tg 550 H 3 6 tg 550 0, 5 1, 64m 4 4 Kiểm tra: H lang H3 30% H be 1, 64
m 0, 5m 100% 36,3% 30% ( thỏa món yờu cầu) 5, 9m
Thời gian lưu nước trong ngăn lắng (tlắng ≥1h)
V lang 1 L B H lang 0,5 8 3 1,64 t lang
2 1, 2 h 1 h ( thỏa món yờu cầu)
Q Q 16, 7
b, Tấm chắn khớ và tấm hướng dũng
Khoảng cỏch giữa 2 tấm chắn khớ là b
Vận tốc nước qua khe vào ngăn lắng vqua khe = 9 – 10 m/h,
chọn vqua khe = 9 m/h
Ta cú: vquakhe Q 16, 7 m 3 / h
9 m / h b 0,12 m 120mm (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
S
khe 4 khe 4m bm
Trong bể UASB ta bố trớ 2 tấm hướng dũng và 8 tấm chắn khớ, cỏc tấm này được
đặt song song với nhau và nghiờng so với phương ngang một gúc 550. Vậy theo mặt cắt chiều dài bể sẽ cú 3 vị trớ thu khớ.
Hỡnh 4.2 Tấm chắn khớ và tấm hướng dũng
Tấm chắn khí
Khoảng cách giữa hai tấm chắn khí Khoảng cách giữa tấm Tấm h-ớng dịng chắn khí và tấm h-ớng dịng Chiều dài bể Tấm chắn khớ phớa dưới: Chiều dài l2=B=3m Chiều rộng b2 = 1,2m Gúc nghiờng 550 0 0
Chiều cao y = b2 ì sin55 =1,2 ì sin55 = 0,98m
Tấm chắn khớ trờn:
Đoạn xếp mớ của 2 tấm chắn khớ lấy bằng 0,4m Chiều dài l1 = B = 3m
+ Gúc nghiờng 550
+ Chiều rộng của tấm chắn khớ: b1 0, 4 Hlang H3 y h
1, 73m sin 550 Với h =120ìsin(900 – 550) = 69mm 1,64 0, 5 0,98 0,069 b 1 1, 73m sin 550
Tấm hướng dũng: được đặt nghiờng so với phương ngang một gúc ϕ và cỏch tấm chắn khớ dưới là 120mm
Hỡnh 4.3 Tấm hướng dũng trong UASB
a1 a2 L b D 55° h
Khoảng cỏch từ đỉnh tam giỏc của tấm hướng dũng đến tấm chắn dưới:
l bkhe 120 146, 5mm
cos 90 0 550 cos350
Lấy l 150mm
a1 bkhe cos550 120 cos550 69mm
a2 l a1 150 69 81mm h b sin 550 120 sin 550 98mm khe tg h 98 510 a 2 81 1800 2 1800 2 510 780
Đoạn nhụ ra của tấm hướng dũng nằm bờn dưới khe hở từ 10 – 20 cm. Chọn mỗi bờn nhụ ra 15cm.
D 2 l 2 150 2 150 300 600mm
Chiều dài tấm hướng dũng: B=3m
c, Tớnh mỏng thu nước
*Mỏng thu nước bờ tụng.
Bố trớ 2 mỏng thu nước (kết hợp với mỏng răng cưa) đặt ở giữa hai ngăn lắng và dọc theo chiều rộng của bể. Mỏng bờ tụng cốt thộp dày 65mm, cú lắp thờm mỏng răng cưa làm bằng thộp tấm ko gỉ, được đặt dọc bể giữa cỏc tấm chắn khớ. Mỏng cú độ dốc