Chương 4. TÍNH TOÁN CÁC THIẾT BỊ
4.8. Bể lắng đợt một
Bể lắng đợt một được sử dụng với mục đích loại bỏ các tạp chất lơ lửng còn lại trong nước thải sau khi đã qua các công trình xử lý trước đó. Các chất lơ lửng có tỷ trọng lớn hơn tỷ trọng của nước sẽ lắng xuống đáy, các chất có tỷ trọng nhẹ hơn sẽ
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải đô thị - Khu Bắc Trung tâm Thành phố Qui Nhơn Đoàn Kiều Mỹ Linh - Lớp Công Nghệ Môi Trường K50-QN
nổi lên mặt nước và được thiết bị gạt cặn tập trung đến hố ga đặt ở ngoài bể. Hàm lượng chất lơ lửng sau bể lắng đợt I cần đạt 150 mg/l.
Nước thải sau khi qua bể điều hòa được dẫn trực tiếp vào bể lắng đợt I.
- Tốc độ lắng của hạt cặn lơ lửng [9]:
1000 W
o n
U k H
t k H
h
, mm/s
Trong đó :
k - hệ số sử dụng thể tích, lấy theo loại bể lắng và cấu tạo của thiết bị phân phối và thu nước. Đối với bể lắng ngang, k = 0,5;
H - chiều cao công tác của bể lắng, m. Chọn H = 3 m [8];
W - tốc độ rối thành phần đứng. Với v = 5 mm/s thì W = 0 [8];
- hệ số tính đến ảnh hưởng của nhiệt độ tới độ nhớt của nước thải.
Khi nhiệt độ trung bình của nước thải là 25oC thì = 0,90 [8];
t - thời gian lưu nước trong ống nghiệm với lớp nước h và hiệu suất lắng cho trước, xác định bằng thực nghiệm. Do không có điều kiện xác định bằng thực nghiệm nên ta xác định một cách tương đối bằng phép nội suy gần đúng theo bảng 7 – 12 [8]. Với nước thải có hàm lượng SS = 245 mg/l, chiều cao lớp nước h = 500 mm và hiệu suất lắng bằng 50% thì t = 754 s;
Trị số (kH/h)n khi tính toán các bể lắng đợt I đối với nước thải sinh hoạt có thể lấy theo bảng 7 – 13 [8]. Với H = 3 m thì (kH/h)n = 1,32.
1000 0, 5 3
0 1, 67 0, 9 754 1, 32
Uo
mm/s.
- Chiều dài bể lắng được xác định theo công thức [9]:
o
L v H k U
, m Trong đó :
v - tốc độ chuyển động của nước thải ở bể lắng, mm/s;
Đối với bể lắng ngang, v = 5 – 7 mm/s [ 8]. Chọn v = 5 mm/s;
Uo - tốc độ lắng của hạt cặn lơ lửng, mm/s.
5 3 18
0,5 1, 67
L
m
- Thời gian lưu nước trong bể:
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải đô thị - Khu Bắc Trung tâm Thành phố Qui Nhơn Đoàn Kiều Mỹ Linh - Lớp Công Nghệ Môi Trường K50-QN
3
18 3600
5 10 t L
v
s = 1 giờ.
Thời gian lưu không đảm bảo thời gian lắng trong bể lắng đợt I.
Theo bảng 4 – 3 [10], thời gian lưu nước ở bể lắng sơ cấp khoảng t = 1,5 – 2,5 m.
Để đảm bảo thời gian lắng, chọn t = 1,5 h. Khi đó, cần tăng chiều dài bể lắng.
L = v x t = 5 x 10-3 x 1,5 x 3600 = 27 m.
- Diện tích ướt của bể lắng ngang:
3
0, 318
W 63, 6
5 10 Q
v
m3
- Chiều rộng của bể:
W 63, 6
21, 2 B 3
H m
- Theo TCXDVN 51 – 2008, số bể lắng đợt I không ít hơn 2 bể. Nên ta chọn số đơn nguyên của bể lắng là n = 3. Khi đó, chiều rộng mỗi đơn nguyên là:
21, 2 3 3 7
b B m.
- Kiểm tra kết quả, ta thấy:
27 9
3 L
H (nằm trong khoảng 8 – 12, phù hợp với TCXDVN 51 –2008).
7 2, 3 3 b
H (nằm trong khoảng 2 – 5, phù hợp với TCXDVN 51 – 2008).
Vận tốc thực tế trong phần lắng:
1145,8 3, 6 3, 6 3 21, 2 5
th
v Q
H B
,004 mm/s. Lấy tròn vth = 5mm/s.
Thời gian lắng thực tế:
21, 2 27 3
1, 49 1, 5 1145,8
B L H
t Q
giờ. (phù hợp với giả thiết đã chọn).
- Vận tốc dòng chảy giới hạn vùng lắng [10]:
12
8 ( 1)
H
k g d
v f
Trong đó:
k - hằng số phụ thuộc tính chất cặn. Ở bể lắng đợt I, xử lý nước thải sinh hoạt có thể lấy k = 0,05;
- tỷ trọng của hạt, thường = 1,2 – 1,6. Chọn = 1,4;
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải đô thị - Khu Bắc Trung tâm Thành phố Qui Nhơn Đoàn Kiều Mỹ Linh - Lớp Công Nghệ Môi Trường K50-QN
g - gia tốc trọng trường, g = 9,81 m/s2;
d - đường kính tương đương của hạt, m. Thường chọn d = 10-4 m;
f - hệ số ma sát, phụ thuộc đặc tính bề mặt của hạt và chuẩn số Reynol của hạt khi lắng, f = 0,02 – 0,03; có thể lấy f = 0,025.
4 12
8 0, 05 1, 4 1 9,81 10
0, 08 0, 025
vH
m/s
Vận tốc thực tế của dòng chảy trong vùng lắng vth = 0,005 m/s < vH nên dòng nước không cuốn theo cặn lắng trong bể.
- Tải trọng bề mặt [10]:
27500
48, 04 21, 2 27
o
Q Q
U F B L
m3/m2.ngày - Hiệu quả khử BOD5 của bể lắng đợt I [10]:
BOD5
Y t
a b t
,%
Trong đó:
BOD5
Y - hiệu quả khử BOD5 biểu thị bằng %;
t - thời gian lưu nước trong bể, h;
a,b - hằng số thực nghiệm;
Theo bảng 4 – 5 thì a = 0,018 h, b = 0,02 h [10]
5
1,5 31, 25
0, 018 0, 02 1,5
YBOD
%
- Hàm lượng BOD5 trong nước thải sau bể lắng đợt I:
5
5 5o 1 BOD 220 1 31, 25% 151, 25
BOD BOD Y mg/l.
- Hiệu quả khử SS của bể lắng đợt I [10]:
SS
Y t
a b t
, % Trong đó:
YSS - hiệu quả khử SS biểu thị bằng %;
t - thời gian lưu nước trong bể, h;
a,b - hằng số thực nghiệm;
Theo bảng 4 – 5 thì a = 0,0075 h; b = 0,014.
1,5 52, 63
0, 0075 0, 014 1,5
YSS
%
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải đô thị - Khu Bắc Trung tâm Thành phố Qui Nhơn Đoàn Kiều Mỹ Linh - Lớp Công Nghệ Môi Trường K50-QN
- Hàm lượng SS trong nước thải sau bể lắng đợt I:
SS = SSo x(1 –YSS) = 245 x (1 – 52,63%) =116,06 mg/l.
- Lượng bùn khô thu được tại bể lắng đợt I:
Wb = Q x SSo x YSS , kg/ngày Trong đó:
Q - lưu lượng nước thải cần xử lý, m3/ngày;
SSo - hàm lượng SS trong nước thải vào bể lắng đợt I, mg/l;
YSS - hiệu quả khử SS của bể lắng đợt I, %.
Wb = 27500 x 245 x 10-3 x 52,63% = 3545,95 kg/ngày.
- Độ ẩm trung bình của cặn lắng ở bể lắng đợt I khoảng 94 % [9], tỷ trọng cặn lắng ướt 1, 02 t/m3 [9]. Từ đó, ta xác định được thể tích cặn lắng ướt thu được từ bể lắng đợt I [9].
W 3545,95 57,94
1000 1 1000 1 94% 1, 02
b
Vb
p
m3/ngày.
- Chiều cao lớp cặn [1]:
57,94 27 21, 2 0,5
b b
h V
L B
m.
- Chiều cao xây dựng bể [1]:
Hxd = H + hb + hth + hbv Trong đó:
H - chiều cao công tác bể lắng, H = 3 m;
hb - chiều cao lớp cặn;
hbv - chiều cao bảo vệ, lấy hbv = 0,4 m;
hth - chiều cao lớp trung hòa, hth = 0,5 m.
Hxd = 3 + 0,5 + 0,5 + 0,4 = 4,4 m
Vậy bể lắng đợt I được xây dựng gồm 3 đơn nguyên với kích thước mỗi đơn nguyên như sau: B x L x H = 7 m x 27 m x 4,4 m.
- Độ dốc hố thu cặn lấy bằng 50o.
- Bùn cặn trượt về hố thu ở đầu bể theo độ dốc của đáy là i = 0,02.
Bảng 4.3. Kết quả tính toán bể lắng đợt I
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải đô thị - Khu Bắc Trung tâm Thành phố Qui Nhơn Đoàn Kiều Mỹ Linh - Lớp Công Nghệ Môi Trường K50-QN
Thống số L B Hxd hb
Đơn vị m
Kích thước 27 7 4,4 0,5