Lưu lượng trung bình ngày đêm : Qtb.ngđ = 500 m3/ngđ
Lưu lượng trung bình giờ:
, = , đ
24 = 500
24 = 20,83 (m ⁄h)
Lưu lượng trung bình giây:
, = ,
3600= 20,83 × 10
3600 = 5,79 (L s⁄ ) = 0,006 (m s⁄ )
Hệ số không điều hòa Kc : (tính theo thời gian làm việc thực tế 16h/ngày/2 ca)
=24
16= 1,5
Lưu lượng tối đa của nước thải:
= , × = 0,006 × 1,5 = 0,009 (m s⁄ ) A1. Song chắn rác (P1-CT01):
Theo công trình sẵn có của công ty, song chắn rác được tính như sau:
Chiều sâu lớp nước trong mương đặt song chắn được lấy bằng chiều sâu lớp nước trong mương dẫn h1 = 0,03 m
Số khe hở n giữa các thanh song chắn rác được xác định theo công thức:
Q = W.vs = b.n.h1.vs n =
vs
h b
Q
1
max
Trong đó:
Qmax : lưu lượng tối đa của nước thải , m3/s . Qmax=0,009 m3/s.
b : chiều rộng khe hở giữa các thanh , chọn b = 0,01m
W : tiết diện ướt của song chắn , m2
vs : tốc độ nước qua song chắn rác , m/s . Chọn vs = 0,6 m/s
h1 : chiều sâu lớp nước qua song chắn ,m . Chọn h1 = 0,03 m
Công thức trên không tính tới độ thu hẹp của dòng chảy khi dùng cào. Để tính tới độ thu hẹp ta dùng hệ số k0 = 1,05
Khi đó :
n =
vs
h b
Q
1
max . k0
= 0,01 0,03 0,6 009 , 0
. 1,05 = 52,5 Chọn n = 53 khe, với 52 thanh chắn
Chiều rộng tổng cộng của song chắn là : Bs = s.( n – 1) + b.n
Trong đó :
s: Bề dày mỗi thanh . Ta chọn thanh hình chữ nhật với s = 0,008m Suy ra : Bs = 0,008.( 53 – 1) + 0,01.53 = 0,946m
Chọn Bs = 1m.
Tổn thất áp lực qua song chắn rác:
Tổn thất áp lực hs qua song chắn có thể xác định theo công thức : hs = .
g v 2
2
.K
Trong đó :
v: Tốc độ nước chảy trong mương trước song chắn ,m/s (ứng với lưu lượng lớn nhất ); v= 0,6 m/s
K: hệ số tính đến sự tăng tổn thất áp lực do vướng mắc rác . Ta có : K = 3,36.vs – 1,32
= 3,36. 0,6 – 1,32 = 0,696
g : gia tốc trọng trường , g= 9,81 m/s2.
: hệ số tổn thất cục bộ qua song chắn rác , phụ thuộc vào hình dạng , tiết dieọn cuỷa thanh .
Ta có :
= ( b s )3
4
. sin
Trong đó:
: góc nghiêng đặt song chắn , = 600
s : chieàu daày moãi thanh , s = 0,008m
b : chiều rộng mỗi khe hở , b = 0,01m
: hệ số phụ thuộc vào tiết diện ngang của song chắn rác . Chọn = 2,42 (theo “bảng 4-1, trang 69” tài liệu Xử lý nước thải_Lâm Minh Triết&Trần Hiếu Nhueọ naờm 1978)
Suy ra :
= 2,42 ( 01 , 0
008 , 0 )3
4
. sin600 = 1,56
Tổn thất áp lực được xác định như sau : hs = 1,56 .
81 , 9 . 2
6 , 0 2
. 0,696 = 0,02m
Chiều sâu xây dựng mương đặt song chắn rác là : H = h1 + hs + hbv
Trong đó :
h1 : chiều sâu lớp nước qua song chắn , m , h1 = 0,03m
hs : tổn thất áp lực của song chắn , hs = 0,02m
hbv : chiều sâu bảo vệ , chọn hbv = 0,3m.
Vậy : H = 0,03 + 0,02 + 0,3 = 0,35 m.
Chọn H = 0,5m.
Chiều dài xây dựng mương đặt song chắn rác là : L = l1 + l2
Trong đó :
l1 : chiều dài trước song chắn , chọn l1 = 0,5m.
l2 : chiều dài sau song chắn . Ta có : l2 = 0
60 tg
H = 0
60 4 , 0
tg = 0,23 m.
( Với H là chiều sâu xây dựng mương đặt song chắn và 600 là góc nghiêng đặt song chắn )
L = 0,5 + 0,23 = 0,73m. Chọn L = 0,8m Các thông số thiết kế song chắn rác
STT Teõn thoõng soỏ ẹụn vũ Soỏ lieọu thieỏt keỏ
1 Chaỏt lieọu - Theựp khoõng gổ
2 Số khe hở Khe 53
3 Soá thanh chaén Thanh 52
4 Chiều rộng song chắn m 1
5 Chiều dài mương đặt song chắn m 0,8 6 Chiều sâu mương đặt song chắn m 0,5 7 Tổn thất áp lực qua song chắn m 0,2
A2. Rổ tách vảy (P1-CT02):
Rổ tách vảy đặt trong hầm bơm, tại miệng ống xả của mương đặt song chắn rác đổ vào hầm bơm.
Chọn thông số rổ chắn rác phù hợp kích thước vảy cá như sau:
Kích thước mắc lưới : l x b = 5 x 5 (mm)
Kích thước rổ: L x B x H = 1m x 1m x 1m
Rổ được kéo lên thủ công bằng trục quay tay
Số lượng rổ : 1
A3. Hầm bơm (P1-CT03):
Hầm bơm là nơi thu nhận nước thải từ nhà máy sau khi qua song chắn rác và tập trung bơm vào hệ thống.
Rổ chắn rác được đặt tại miệng ống xả của mương dẫn làm nhiệm vụ tách vảy, xương và cặn nhỏ còn sót lại.
Thể tích hầm bơm:
Qmax,h = Qtb,h x Kc = 20,83 x 1,5 = 31,25 m3/h
= , × = 31,25 × 30
60 = 15,625 Lấy Vtt = 16 m3
Trong đó:
t : là thời gian lưu nước, chọn t = 30 phút (trong khoảng 10 – 30 phút)
Kc: Hệ số không điều hòa lưu lượng. Kc = 1,5
Chọn chiều sâu hữu ích của Hầm bơm: H = 2,5m, chiều cao an toàn lấy bằng đáy ống xả vào hầm bơm (hay chiều sâu xây dựng mương song chắn rác) là 0,5m, chiều cao nâng rổ chắn rác là 0,5m. Do đó chọn chiều cao tổng cộng của hầm bơm là 3,5m.
Chọn kích thước hầm bơm: L x B x H = 3m x 2m x 3,5m.
Chọn 2 bơm chìm đặt trong hầm bơm hoạt động luân phiên có lưu lượng Qb = Qmax,h = 31,25 m3/h
Chọn cột áp H = 10m
Công suất:
= × × × ×
1000 × ɳ = 31,25 × 10 × 1000 × 9,81 × 1,5
1000 × 0.7 × 3600 = 1,825 Trong đó:
: khối lượng riêng của nước
ɳ ∶ hiệu suất của máy bơm (70%)
∶ hệ số an toàn khi thiết kế (lấy k = Kc = 1,5)
Vậy chọn 2 bơm chìm làm việc luân phiên có đặc điểm như sau:
- Hãng sản xuất: ZENIT – ITALYA (sản xuất tại Ý) - Series : DRN
- Model : DRN 400/4/80
- Chất liệu : Thân bơm, cánh bơm : Gang EN-GJL-250 Trục bơm: ANSI 420 (Inox 420)
Model bơm Điện áp Công suất P2
Kích thước Tạp chất
Cột áp ứng với Qb ≈ 31-32m3/h
DRN 400/4/80 3 pha 3 kW 80 mm 10m
A4. Bể điều hòa (P1-CT04):
Nhiệm vụ : Tích lũy và điều hòa lưu lượng nước thải; Xáo trộn và điều hòa tính chất nước thải, cung cấp thêm oxi hòa tan (DO) vào nước thải nhằm hỗ trợ cấp khí các công trình phía sau; Ổn định độ mặn (hay hàm lượng NaCl) của nước thải, tránh gây sốc cho vi sinh vật các công trình sau. Giải phóng clo dư trong nước thải.
Bể điều hòa được tính toán như sau:
Tính toán thể tích bể:
Lưu lượng tính toán: Qngđ = 500 m3/ngđ, Qmax,h = 31,25 m3/h - Thời gian làm đầy với Qmax,h :
= đ
,
500
31,25= 16 ℎ - Thể tích bơm đi với Qtb,h trong thời gian tmax :
= , × = 20,83 × 16 = 333,28 - Thể tích hữu ích của bể Điều hòa:
= đ − = 500−333,28 = 166,72 - Thời gian lưu t1 tương ứng với V1:
=
,
= 166,72
20,83 ≈ 8 ℎ
- Do nhu cầu tăng thời gian lưu nước nhằm ổn định tốt nhất tính chất nước thải, tránh gây sốc cho vi sinh vật các công trình sau, lấy t2 = 12h. Thể tích bể sẽ là:
= , × = 20,83 × 12 = 250
Tính toán kích thước bể:
- Chọn chiều cao bể H = 5,5m, chiều cao bảo vệ hbv = 0,5m
- Diện tích mặt thoáng của bể :
= = 250
5,5 = 45,45 Lấy F = 48 m2
Vậy kích thước bể là: L x B x H = 10,8m x 4,5m x 6m
- Bể được ngăn giữa vị trí đặt bơm và hệ thống khí thổi nhằm hạn chế dòng khí theo nước thải vào bơm làm giảm áp của bơm.
Tính toán hệ thống cấp khí cho bể điều hòa
- Chọn khuấy trộn bể điều hòa bằng hệ thống khí thổi. Theo “xử lý nước thải trang 42. Trịnh Xuân Lai”, lượng khí cần thiết: 0,01 ~ 0,015 (m3/1m3 dung tích bể trong 1 phút). Chọn 0,015m3/m3.phút = 0,9 m3/m3.h, vậy lượng khí cần thiết cho khuấy trộn toàn bể:
í = 0,015 × = 0,015 × 250 = 3,75 / ℎú = 225 /ℎ = 0,063 / - Chọn đĩa phân phối khí APEC – Đài Loan với thông số kỹ thuật sau:
Model Đường kính Lưu lượng khí Chất liệu màng Trọng lượng
RCT - 300 300mm 10 ~ 100 l/phút EPDM 0,45kg
Chọn lưu lượng khí mỗi đĩa tính toán: qk = 100 l/phút = 6 m3/h - Số đĩa phân phối khí:
đ= í= 150
6 = 25 đĩ
Tính toán đường ống dẫn khí và cách bố trí:
Hệ thống ống phân phối khí được bố trí dọc trên thành bể và rẻ thành các nhánh song song xuống đáy bể, khoảng cách giữa các ống nhánh là d = 1,2m. Ống nhánh cách thành bể 0,7m. Ngăn bơm chiếm 2m, tường ngăn dày 0,2m.
- Chiều dài bố trí ống nhánh:
l = L – (0,7 × 2 + 2 + 0,2) = 10,8 – 3,6 = 7,2m - Số ống nhánh:
n = + 1 = 8,4
1,2+ 1 = 7 (ố ) - Số đĩa trên mỗi ống nhánh:
nđ = đ = 25
7 = 3,6 (đĩ ) Chọn nđn = 4 đĩa.
Bố trí đĩa cách mỗi thành bể 0,6m.
- Khoảng cách giữa các đĩa trên ống nhánh:
dđ = đ
−2 × 0,6= 4−1
4,5−1,2= 1,1 ( )
- Tốc độ khí trong ống dẫn vk = 10 ~ 15m/s (*) (Trịnh Xuân Lai, 2000. Trang 107). Chọn vk = 10m/s
- Đường kính ống dẫn khí chính cung cấp cho bể:
= 4 × í
× = 4 × 0,063
10 × 3,14= 0,09 = 90 - Chọn ống nhựa PVC có D = 90mm:
Kiểm tra lại vận tốc khí trong ống:
= 4 × í
× = 4 × 0,042
3,14 × (0,09) ≈ 10 / . ℎỏ (∗) Vậy chọn ống chính là ống thép Dc = 90mm.
- Đường kính mỗi ống nhánh:
= 4 × í
× × = 4 × 0,063
7 × 10 × 3,14= 0,034 = 34 Chọn ống nhựa PVC có Dn = 34mm.
Kiểm tra vận tốc khí :
= 4 × í
× × = 4 × 0,063
7 × 3,14 × (0,034) = 10 / . ℎỏ (∗) Vậy chọn ống nhánh D3 = 34mm, nhựa PVC.
Tính toán bơm:
Công suất của bơm nước thải tính theo lý thuyết:
= , × × × ×
1000 ×ɳ = 20,83 × 1000 × 9,81 × 10 × 1,5
3600 × 1000 × 0,7 ≈ 1,2 Trong đó:
- Qtb,h : Lưu lượng trung bình giờ (= lưu lượng bơm)
- H : Chiều cao cột áp, chọn H = 10(m) - : Khối lượng riêng của nước (kg/m3)
- ɳ : Hiệu suất chung của bơm từ 0,6 ~ 0,75, chọn ɳ = 0,7 - k : hệ số an toàn trong thiết kế, lấy k = 1,5
Chọn 2 bơm chìm nước thải làm việc luân phiên và 1 bơm dự phòng với đặc điểm:
- Hãng sản xuất: ZENIT – ITALYA (sản xuất tại Ý) - Series : DRN
- Model : DRN 400/4/100
- Chất liệu : Thân bơm, cánh bơm : Gang EN-GJL-250 Trục bơm: ANSI 420 (Inox 420)
Model bơm Điện áp Công suất P2
Kích thước Tạp chất
Cột áp ứng với Qb ≈ 20-21m3/h DRN
400/4/100 3 pha 3 kW 80 mm 10,5m
Sơ đồ biểu diễn đường đặc tính của bơm:
A5. Bể tuyển nổi khí hòa tan DAF (P1-CT05):
5.1. Tính toán bể khuấy trộn
Nhiệm vụ của bể khuấy trộn là trộn đều nước thải với hóa chất keo tụ gồm Phèn nhôm PAC và Polimer trợ keo tụ. Quá trình khuấy trộn được diễn ra trong thời gian ngắn trước khi nước thải tạo thành bông cặn kết tủa.
Kích thước bể khuấy trộn
Thời gian trộn: t = 1 ~ 3 phút, chọn t = 3 phút.
- Thể tích bể trộn:
= × = 20,83
3600 × 180 = 1,05 ( ) Trong đó: Qb : lưu lượng bơm (Qb = Qtb,h = 20,83 m3/h) Chọn chiều cao bể trộn h = 1m, chiều cao bảo vệ hbv = 0,2m.
- Chiều cao xây dựng bể:
=ℎ+ℎ = 1 + 0,2 = 1,2
- Diện tích ngang của bể trộn:
= = 1,05
1,2 = 0,875( ) - Chọn bể trộn dạng hình tròn, đường kính bể:
= 4 ×
= 4 × 0,875
3,14 = 1,06 Chọn D = 1,2m.
Tính thoán thiết bị khuấy trộn
Bảng 4: Các giá trị G cho trộn nhanh.
Thời gian trộn t (s) Gradien vận tốc G (s-1) 0,5 (trộn đường ống) 3500
10 - 20 1000
20 - 30 900
30- 40 800
>40 700
Nguồn : Cấp nước tập 2, Trịnh Xuân Lai.
Năng lượng khuấy:
= × × = 0,8937 × 10 × 700 × 1,05 = 460 Trong đó:
- P – Nhu cầu năng lượng (W).
- G – Gradien vận tốc (s-1). Chọn G = 700 (s-1).
- – Độ nhớt động học của nước (N.s/m2). Đối với nước ở nhiệt độ 25oC ta có
= 0,8937.10-3(N.s/m2), (trang 94 – Sổ tay quá trình và thiết bị Công Nghệ Hóa Chất. Tập 1)
- V – Thể tích bể trộn (m3), V = 1.05 (m3)
Công suất của motor:
= ɳ =460
0.6 = 767 = 0,767 Trong đó:
- ɳ : Hiệu suất (khả năng truyền lực từ động cơ sang cánh khuấy), thường chọn ɳ
= 0,6 – 0,8. Chọn ɳ = 0,6.
Chọn motor hộp số có công suất 1 HP ≈ 0,75 (kW), tốc độ quay n = 110 vòng/phút.
Bảng 5: Giá trị KT
Loại cánh KT
Chân vịt 3 lưỡi 0,32
Turbine 4 cánh phẳng 6,3
Turbine 6 cánh phẳng 6,3
Turbine 6 cánh cong 4,8
Turbine quạt, 6 cánh 1,65
Nguồn : Cấp nước tập 2, Trịnh Xuân Lai.
Chọn bể trộn nhanh cánh khuấy turbine 4 cánh phẳng có hệ số KT = 6,3, với số vòng quay là 110 vòng/phút.
Đường kính cánh khuấy:
= ×
× × = 460 × 9,81
6,3 × (110
60) × 1000
= 0,65
Trong đó:
- P : Năng lượng khuấy, P = 640 (W).
- g : Gia tốc trọng trường, g = 9,81 (m/s2).
- n : Số vòng quay của cánh khuấy, n = 110 (vòng/phút) = 110/60 (vòng/giây).
- : Khối lượng riêng của nước thải, = 1000 (kg/m3).
- Cánh khuấy cuối đặt cách bể một đoạn h = 0,2m.
- Chiều rộng bản cánh khuấy = 1/2 x 1/5 Di = 0,065 m.
Kiểm tra số Reynold:
= × ×
= 0,65 × 110 × 1000
0,8937 × 10 × 60 = 1.333.407 > 10.000 Như vậy: Di và số vòng quay n đã chọn đạt chế độ chảy rối.
5.2. Tính toán bể phản ứng
Nhiệm vụ của bể phản ứng là hoàn thành quá trình keo tụ, tạo điều kiện cho bông cặn hình thành để có thể dễ dàng loại bỏ bằng tuyển nổi.
Tính toán kích thước bể phản ứng
Thời gian lưu : t = 10 – 30 phút. Chọn t = 10 phút - Thể tích bể:
= × = 20,83 × 10
60 = 3,5 ( ) Chọn chiều cao lớp nước h = 1m, chiều cao bảo vệ hbv = 0,2m - Chiều cao xây dựng bể:
=ℎ+ℎ = 1 + 0,2 = 1,2 - Diện tích ngang:
= = 3,5
1,2= 2,9( ) - Chọn bể phản ứng hình tròn, đường kính bể:
= 4 ×
= 4 × 2,9
3,14 = 1,9
Tính toán thiết bị khuấy trộn
Nhu cầu năng lượng cho quá trình khuấy chậm:
= × × = 0,8937 × 10 × 80 × 3,5 = 20,02 Trong đó:
- P : Nhu cầu năng lượng (W).
- G : Gradien vận tốc (s-1). Chọn G = 80 (s-1).
- : Độ nhớt động học của nước (N.s/m2). Đối với nước ở nhiệt độ 25oC ta có
= 0,8937.10-3(N.s/m2).
- V : Thể tích bể phản ứng (m3), V = 3,5 (m3).
- : Hiệu suất của động cơ, = 0,6 – 0,8. Chọn = 0,6.
Công suất của motor:
= ɳ = 20,02
0,6 = 33,4 = 0,0334 kW
Chọn motor hộp số có công suất 0,37 kW, có tốc độ quay n = 30 vòng/phút.
Chọn bể tạo bông cánh khuấy turbine 4 cánh phẳng có hệ số KT = 6,3 với số vòng quay là 30 vòng/phút.
Đường kính cánh khuấy:
= ×
× × = 20,02 × 9,81 6,3 × (30
60) × 1000
= 0,75
Trong đó:
- P : Năng lượng khuấy, P = 20,02 (W).
- g : Gia tốc trọng trường, g = 9,81 (m/s2).
- n : Số vòng quay của cánh khuấy, n = 30 (vòng/phút) = 30/60 (vòng/giây).
- : Khối lượng riêng của nước thải, = 1000 (kg/m3).
- Cánh khuấy cuối đặt cách bể một đoạn h = 0,2 m.
- Chiều rộng bản cánh khuấy = 1/2 x 1/5 Di = 0,075 m.
Kiểm tra số Reynold:
= × ×
= 0,75 × 30 × 1000
0,8937 × 10 × 60 = 419.604 > 10.000 Như vậy: Di và số vòng quay n đã chọn đạt chế độ chảy rối.
5.3. Tính toán bể tuyển nổi Các thông số tính toán:
Bảng các thông số tính toán bể DAF
Thông số Đơn vị Khoảng giá trị
A/S ml/mg 0,005 – 0,06
Ck ml
0oC 29,2
10oC 22,8
20oC 18,7
30oC 15,7
f - 0,5 – 0,8
P atm 4,1 – 4,2
t phút 20 – 60
R/Q % 5 – 120
Hiệu suất khử SS % 50 – 70%
Hiệu suất khử COD (có keo tụ)
% 30 – 60%
Tải trọng bề mặt l/m2.phút 8 - 160
Thời gian lưu nước
bồn áp suất phút 1 - 3
(Nguồn: Trịnh Xuân Lai, Tính toán thiết kế các công trình xử lí nước thải, 2000. Tom D Reynolds, Unit Operations and Processes in Environmental Eng., 2000. Lâm Minh Triết (chủ biên), Xử lí nước thải đô thị và công nghiệp, 2002) Chọn:
• Bể tuyển nổi hình tròn
• Thiết kế 1 đơn nguyên duy nhất
• Chieàu saõu phaàn tuyeồn noồi hn = 2,0 m
• Chieàu saõu phaàn laộng buứn hb = 0,7 m Chiều sâu bùn tích tụ hbt = 0,3 m
• Chiều cao bảo vệ hbv = 0,5 m Diện tích bề mặt bể tuyển nổi:
= = 500 / à
48 / à = 10,42 Đường kính bể tuyển nổi:
= 4
= 4 × 10,42
3,14 = 3,64 Chiều sâu tổng cộng của bể tuyển nổi:
H = hn + hb + hbt + hbv = 2 + 0,7 + 0,3 + 0,5 = 3,5m Thể tích vùng tuyển nổi:
= 4 ×ℎ =3,14 × 3,64
4 × 2 = 20,8 Thời gian lưu nước của vùng tuyển nổi:
=
,
= 20,8
20,83≈1ℎ Đường kính ống trung tâm:
= 20% = 0,2 × 3,64 = 0,728
Với các thông số thiết kế trên, bể tuyển nổi có thể đạt hiệu suất 50 – 70%, chọn hiệu suất bể đạt nss = 65%.
Hàm lượng chất rắn ra khỏi bể tuyển nổi:
= (1− ) × à = (1−0,65) × 541,5 = 189,6 /
Hiệu quả khử COD của bể tuyển nổi DAF có keo tụ đạt hiệu suất từ 30 – 60%, chọn nCOD = 50%.
= (1− ) × à = (1− 0,5) × 3610 = 1805 /
Hiệu quả khử BOD của bể tuyển nổi DAF có keo tụ đạt hiệu suất từ 30 – 60%, chọn nBOD = 50%.
= (1− ) × à = (1− 0,5) × 3610 = 1152 / Hàm lượng dầu mỡ sau tuyển nổi:
∗ = (1− ỡ) × = (1− 0,85) × 100 = 15 / Hàm lượng cặn trong nước đưa vào bể lắng:
= + = 541,5 + 0,55 × 60 = 574,5 / Trong đó:
Cn: Hàm lượng cặn nước nguồn, mg/l
P: Hàm lượng phèn tính theo khối lượng không ngậm nước, Chọn P =60g/m3 (chọn theo bảng 2.10 – Giáo trình công nghệ xử lý nước thải, Trần Văn Nhân & Ngô Thị Nga, trang 120)
K: Hệ số phụ thuộc vào độ tinh khiết của phèn Đối với phèn nhôm sạch: K = 0,55
Đối với phèn nhôm không sạch: K = 1 Đối với phèn sắt clorua: K = 0,8
Hiệu quả khử SS lần lượt là Hss = 65%, Dầu mỡ Hm = 85%
Lượng bùn khô sinh ra mỗi ngày:
= ( × + × ) × 10 × × 1000
= (0,65 × 574,5 + 0,85 × 100) × 10 × 500 × 1000 = 229,22 / à Thể tích bùn sinh ra mỗi ngày:
= =229,22
80 = 2,9 Vậy lưu lượng bùn sinh ra:
ù = 2,9 / à = 0,121 /ℎ
Với C là hàm lượng chất rắn tong bùn, dao dộng trong khoảng 40 – 120 g/l. Chọn C=
80g/l.
5.4. Tính toán bồn áp lực
Tổng hàm lượng cặn lơ lửng Cc = 541,5 mg/l.
Áp suất yêu cầu cho cột áp lực:
=1,3 × ( −1)
⟺0,03 = 1,3 × 16,4 / × (0,5 −1) 541,5 /
⟺ = 3,5 = 354,64 Trong đó:
A/S : tỷ số khí / chất rắn, mL khí / mg chất rắn.
f : phần khí hòa tan ở áp suất P, thông thường f = 0,5.
P : áp suất (atm hoặc kPa).
Cc : Hàm lượng cặn, mg/L.
Sa : độ hòa tan của khí, mL/L Thể tích bồn áp lực:
= 0,3 × , × = 0,3 × 20,83 × 2
60 ℎú = 0,2 Chọn chiều cao bồn áp lực H = 1m, đường kính bồn:
= ×4
= 0,2 1 ×4
= 0,5 Lưu lượng khí cần:
= 0,03 × × 1
0,7 / ℎú Lượng khí dùng để bão hòa thường là 70%
S : lượng cặn lấy ra trong 1 phút, tính bằng gam (g)
= 0,5415 / ×1000 / × 20,83 /ℎ
60 ℎú = 188 / ℎú Vậy lưu lượng khí cần:
= 0,03 × 188 × 1
0,7 / ℎú = 8 / ℎú
Cấp khí với Q = 8 l/phút, sử dụng bơm tăng áp với P = 354,64 kPa Tính toán máy bơm nước cho bình áp lực:
Áp suất cần thiết P = 3,5 atm = 36,16 mH2O
Chọn cột áp cho bơm nước vào bình áp lực H = 50 m Lưu lượng bơm tuần hoàn Qth = 1/3 Qtb,h = , = 6,94 m3/h Công suất máy bơm:
= × × ×
1000 ×ɳ =6,94 × 1000 × 9,81 × 50
1000 × 0.6 × 3600 = 1,6 Trong đó :
: khối lượng riêng của nước. = 1000 kg/m3
H: cột áp của bơm, mH2O. H = 50m hay 4,84 atm
ɳ: hiệu suất máy bơm, ɳ thường từ 0,6 – 0,93. Chọn ɳ = 0,7 Công suất thực của bơm:
= × = 1,4 × 1,6 = 2,24 Chọn 2 bơm làm việc luân phiên có N’ = 3HP ≈ 2,25 kW.
Trong đó:
: hệ số an toàn của bơm, với:
< 1 → = 1,5−2,2
= 1−5 → = 1,2−1,5
= 5−50 → = 1,1 Kiểm tra kích thước bồn áp lực:
Thể tích bình áp lực:
= 4 ℎ= 0,5
4 × 1 = 0,2 Bình làm bằng thép, có van an toàn xả khí dư.
Thời gian lưu nước trong bồn áp lực:
= = 0,2
6,94 /ℎ× 60 ℎú = 1,7 ℎú ( ℎỏ = 1~3 ℎú ) Kiểm tra kích thước bể tuyển nổi:
Thể tích bể tuyển nổi:
= 4 = 3,64
4 × 2,7 = 28 Với:
D = 3,64 : đường kính bể tuyển nổi, m.
H = 2,7: chiều cao công tác của bể tuyển nổi, m.
Kiểm tra thời gian lưu nước:
= = 28
20,83 + 6,94= 1ℎ = 60 ℎú ( ℎỏ = 20~60 ℎú ) Kiểm tra tải trọng bề mặt:
= 4
=20,83 + 6,94 3,64
4
= 2,7 / .ℎ= 64,8 / . à
= 45 / . ℎú ( ℎỏ 8~160 / . ℎú )
(Nguồn : Trịnh Xuân Lai, 2000. Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải).
Chọn máng thu nước ra có bề rộng 0,3m nằm ngoài dung tích bể.
Đường kính ngoài máng tràn:
= + 2 × 0,3 = 3,64 + 0,6 = 4,24
Tải trọng máng tràn:
= × á = 20.83
× 4,24= 1,6 / .ℎ= 38,4 / . à
Chọn máng răng cưa có kích thước răng 200mm, tổng số răng trên máng tràn:
= 200=
200=3,14 × 3640
200 = 57 ă Tính toán đường ống dẫn nước:
Chọn vận tốc nước chảy trong ống: v = 1 m/s.
Đường kính ống chính:
= 4
3600 = 4 × 20,83
3600 × × 1= 0,086 = 86 Chọn ống thép không gỉ có đường kính trong d1 = 90 mm Đường kính ống tuần hoàn:
= 4 × 6,94
3600 × × 1 = 0,049 = 49 Chọn ống thép không gỉ, đường kính trong d2 = 49 mm.
Tính toán ống dẫn bùn:
Chọn vận tốc bùn trong đường ống v = 1m. Bùn nổi gạt liên tục nên lưu lượng không lớn, do đó tính ống thu bùn theo lưu lượng xả bùn lắng mỗi 2h.
Đường kính ống thu bùn:
ù = 4 × ù × 2
3600 × × 1 = 4 × 0,121 × 2
3600 × × 1 = 0,07 = 70
Chọn ống thu bùn bằng thép không gỉ, có đường kính trong dbùn = 90 mm.
Tính toán vật liệu thép cho bồn áp lực:
Bồn áp lực làm việc với áp suất trong:
P = 3,5 atm = 0,35.106 N/m2 < 1,6.106 N/m2 Chọn vật liệu làm bồn áp lực: Thép CT3
Các trị số của thép:
Ứng suất kéo = 380. 10 N/m2
Ứng suất chảy = 240. 10 N/m2
Hệ số hiệu chỉnh: ɳ = 1
Tốc độ gỉ: 0,006mm/năm (Ca = 1.10-3, Cb = 0) Áp suất cho phép của thép:
[ ] = ɳ=380 × 10
2,6 × 1 = 146 × 10 / [ ] = ɳ=240 × 10
1,5 × 1 = 160 × 10 / Với nk = 2,6, nc = 1,5 : hệ số an toàn.
Vậy chọn áp suất cho phép [ ] = 146 × 10 / Áp lực của bồn = 3,5 = 0,35 × 10 /
Áp lực thủy tĩnh: P2 = gH = 1000 x 9,81 x 1 = 9,81.103 / Trong đó:
: khối lượng riêng của nước, = 1000 /
g: gia tốc trọng trường, g = 9,81 m/s2
H: chiều cao cột nước bồn áp lực, H = 1m Áp suất tính toán bồn áp lực:
P = P1 + P2 = 0,35.106 + 9,81.103 = 0,36.106 / Chiều dày bồn áp lực:
Chiều dày thân: = +
[ ] = 146
0,36× 0,95 = 385 > 25
=2[ ] = 500 × 0,36
2 × 146 × 0,95= 0,65 Trong đó:
C: hệ số bổ sung: C = Ca + Cb + Cc + C0
Ca: hệ số bổ sung do ăn mòn hóa học, Ca = 1mm
Cb: hệ số bổ sung do ăn mòn cơ học, Cb = 0mm
Cc: hệ số bổ sung do sai lệch khi chế tạo lắp ráp, Cc = 0mm
C0: hệ số bổ sung để quy tròn kích thước, C0 = 3,35mm Vậy S = 0,65 + 1 + 3,35 = 5mm
Kiểm tra điều kiện:
Công thức chỉ đúng khi:
− =5−1
500 = 0,008 ≤0,1 ( ℎỏ ) Kiểm tra áp suất:
[ ] =2[ ] ( − )
+ ( − ) =2 × 146 × 0,95 × (5−1)
500 + (5−1) = 2,2 > 0,36 / A6. Bể trung gian (P1-CT06):
Nhiệm vụ của bể trung gian là tích nước bơm vào bể UASB để đảm bảo cột áp và lưu lượng phân phối đều, đồng thời dự trữ cho dòng tuần hoàn nước thải từ bể UASB về và ngăn sự cố tăng lưu lượng trong hệ thống.
Tính toán thể tích bể trung gian:
- Chọn thời gian lưu tại bể trung gian là t = 2h, thể tích bể tương ứng:
= , × = 20,83 × 2 = 41,66
- Chọn lưu lượng tuần hoàn lý thuyết tại bể UASB là Qth = 40%Qtb,h, Chọn thời gian tuần hoàn lý thuyết là 1,5h / ngày (3 lần/ngày và 30 phút/lần). Thể tích tuần hoàn:
= × = , × 40
100× 1,5 = 12,5 - Thể tích bể cần xây dựng:
= + = 41,66 + 12,5 = 54,16 Vậy lấy thể tích bể trung gian là V = 55 m3
Tính toán kích thước bể trung gian:
Chọn chiều cao lớp nước là h = 5,5m, chiều cao bảo vệ hbv = 0,5m.
- Kích thước bể trung gian: Chọn L =5, B = 2m, thỏa:
= × ×ℎ = 5 × 2 × 5,5 = 55 ( ℎỏ ) - Chiều cao xây dựng:
=ℎ+ℎ = 3,5 + 0,5 = 6
Vậy kích thước xây dựng bể trung gian: L x B x H = 5m x 2m x 6m A7. Bể UASB (P1-CT07)
Nhiệm vụ:
Phân hủy sinh học các chất hữu cơ trong nước thải bằng vi sinh vật kỵ khí.
Tính toán kích thước bể:
Bảng: Các thông số đặc trưng bể UASB