Embed Size (px)
Citation preview
CHƯƠNG IV
TÍNH TOÁN CHI TIẾT CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ
4.1Lưu lượng tính toán :
Lưu lượng trung bình ngày: Qtbngày = 700 m3/ngày.đêm
Lưu lượng nước thải trung bình giờ : Qtbh = 29,2 m3/h
Lưu lượng nước thải theo giờ lớn nhất: Qmaxh = Qtbh . kh =29,2 .2,8 = 81,76 m3/h
Với kh : là hệ số không điều hòa giờ, lấy kh=2,8
(Theo bảng 3.2của Thầy Lâm Minh Triết, trong sách ”Hệ số không điều hòa
chung”, trang 99).
Lưu lượng trung bình giây: Qtbs = 8,11.10-3 m3/s
Lưu lượng nước thải theo giây lớn nhất: Qmaxs = 0,023 m3/s
4.2 Tính toán mương dẫn nước thải (hình chữ nhật) :
Diện tích tiết diện ướt: 029,08,0
023,0max V
QW
s
m2
Với V: Là vận tốc chuyển động của nước thải trước song chắn rác(v = 0,6
- 1m/s, chọn v = 0,8m/s)
Thiết kế mương dẫn nước thải có bề rộng là b = 0,5m = 500mm
Chiều sâu mực nước trong mương dẫn: mmmb
Whi 58058,0
5,0
029,0
Chiều sâu xây dựng trước song chắn rác:
hx = hi + hbv = 58 + 450 = 508mm = 0,508m
Chọn hbv= 450mm
Bán kính thủy lực: mmmp
WR 26026,0
116,1
029,0
Với W: diện tích mặt cắt ướt (m2 )
P (chu vi ướt) = (0,058 + 0,5).2 = 1,116m
Hệ số sezi (C):
Với n: hệ số nhám phụ thuộc vào d(đường kính thủy lực).
1 yC Rn
d = 4.R = 4.26 = 104mm<4000mm
=>Chọn n = 0,013
y: chỉ số phụ thuộc vào độ nhám, hình dạng và kích thước cống.
17,0013,0.5,15,1 2
1
2
1
ny
36,41026,0.013,0
1 17,0 C
Độ dốc thủy lực i: iRCV .. => 014,0026,0.36,41
8,0
. 2
2
2
2
RC
Vi
4.3 SONG CHẮN RÁC :
Số lượng khe hở cần thiết của SCR
2605,1.058,0.02,0.8,0
023,0
..
max k
hbV
Qn
i
s
. Chọn số khe hở là 26.
Trong đó:
n : Số khe hở.
: Lưu lượng giây lớn nhất của nước thải, (m3/s).
V : Vận tốc nước chảy qua các khe hở của song chắn, chọn v = 0,8 m/s.
b : Kích thước giữa các khe hở, quy phạm từ 16 – 25mm, chọn b = 20 mm.
hi: Chiều sâu lớp ở chân song chắn rác, tính bằng độ đầy nước trong mương
dẫn.
K : Hệ số tính tới khả năng thu hẹp của dòng chảy, thường lấy K = 1,05.
Bề rộng thiết kế song chắn rác.
Do ta chọn trường hợp số khe hở lớn hơn số song chắn rác nên:
.
Trong đó:
d : bề dầy của thanh song chắn rác, theo quy phạm từ 8-10mm. Chọn d = 0,01m.
b: khoảng cách giữa các thanh. Quy phạm từ 16-25mm. Chọn b=20mm.
Tổn thất áp lực qua song chắn rác:
sQmax
)(77,026.02,0)126.(01,0.)1.( mnbndBs
sin.2
.).(.2
3
4
g
V
b
dkh a
s
mmmhs 54054,060sin81,9.2
8,0.
02,0
01,0.42,2.2
23
4
Trong đó:
k : Hệ số tính đến sự tổn thất áp lực do rác vướng ở song chắn rác (k = 2 – 3),
chọn k = 2.
: Góc nghiêng song chắn rác so với phương ngang, ( = 45-90o) chọn =600.
: Hệ số phụ thuộc vào tiết diện ngang của thanh song chắn, chọn loại a có
=2,42.
Bảng 4.1. : Tiết diện và hệ số của thanh song chắn rác
Tiết diện của thanh a b c d e
Hệ số 2,42 1,83 1,67 1,02 0,76
d: Chiều dày thanh chắn rác. Chọn d=10mm
b: Khoảng cách giữa các thanh. Chọn b=20mm.
Va: Vận tốc nước qua khe. Quy phạm Va=0,6-1m/s,chọn Va=0,8m/s
Chiều dài phần mở rộng trước SCR.
mtgtg
BBl ms 37,0
20.2
5,077,0
21
Trong đó:
Bm :Bề rộng mương dẫn, Bm = 0,5m.
: Góc mở rộng trước song chắn rác, theo quy phạm =200.
Bs: Bề rộng SCR, Bs=0,77m.
Chiều dài phần mở rộng sau SCR:
Chiều sâu xây dựng mương đặt SCR:
ml
l 185,02
37,0
2
12
mhhhH bvsi 612,05,0054,0058,0
Trong đó:hbv: Chiều cao bảo vệ của SCR,chọn hbv=0,5m.
Chiều dài xây dựng mương đặt SCR:
mllll s 908,1353,1185,037,021
Trong đó:
ls: Chiều dài phần mương đặt SCR.
ls= La+1m
Ta có: mtgtg
HLa 353,0
60
612,00
=>ls=0,353+1=1,353m
Hình 4.1. Song chắn rác
Hiệu quả xử lý của SCR:
(Theo Lâm Minh Triết, “Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp”,2001)
Lượng SS còn lại sau khi qua SCR:
SSra=640 – (640.0,04)=614,4 mg/l.
Lượng BOD còn lại sau khi qua SCR:
BODra=2300-(2300.0,05)= 2185mg/l
Lượng COD còn lại sau khi qua SCR:
CODra=4000-(4000.0,05)= 3800mg/l
hs
hi hi
Bm
ls l1 l2
B
s
Bảng 4.2. : Tóm tắt các thông số thiết kế song chắn rác
Tên thông số Ký hiệu Đơn vị Số lượng
Góc nghiêng Độ 60
Góc mở rộng trước SCR Độ 20
Số khe hở SCR n khe 26
Bề rộng khe hở b mm 20
Bề rộng 1 thanh chắn D mm 10
Chiều rộng toàn bộ SCR Bs mm 770
Chiều dài mở rộng trước
SCR l1 mm 370
Chiều dài mở rộng sau
SCR l2 mm 185
Chiều dài xây dựng SCR L mm 1,908
Chiều sâu xây dựng
mương sau SCR H mm 0,612
Số lượng thanh trong
SCR - thanh 25
4.4 BỂ TIẾP NHẬN :
Thể tích bể tiếp nhận:
3max 88,405,0.76,81. mtQW h
Trong đó:
t: thời gian lưu nước trong bể tiếp nhận, chọn t=30 phút.
: lưu lượng lớn nhất theo h.
Chọn độ sâu lưu nước Hh.ích=2m.
Độ sâu xây dựng H=2+0,5=2,5m
hQmax
L
Hình 4.2 Bể tiếp nhận
H
B
Diện tích mặt thoáng của bể:
2
.
44.202
88,40m
H
WF
ichh
Chọn : Chiều rộng bể B= 3m
Chiều dài L= 7m
Thể tích thực của bể :
V = L . B .H =7.3.2,5= 52.5m3
Đường kính ống dẫn nước đến bể điều hòa:
mmmv
Qd
h
r 139139.03600.5,1.14,3
76,81.4
.
4 max
Chọn đường kính ống là 140mm
Với v: Vận tốc nước trong ống, chọn = 1,5m/s
Bảng 4.3. : Tóm tắt các thông số thiết kế bể tiếp nhận
Tên thông số Kí hiệu Đơn vị Giá trị
Chiều cao xây dựng H m 2,5
Chiều dài bể L m 7
Bề rộng bể B m 3
Đường kính ống
dẫn nước ra khỏi bể
dr mm 140
4.5 BỂ ĐIỀU HÒA :
Thời gian lưu nước trong bể điều hòa từ 4-8h,
Chọn thời gian lưu là t=4h.
Thể tích bể điều hòa:
Wdh=Qhmax.t= 81,76.4=327,04 m3
Kích thước bể:
Chọn hình dạng bể điều hòa là hình chữ nhật
chiều cao bể H= 4m.
L
H
Ống phân phối
khí
Hình 4.3Cấu tạo bể điều hòa
B
Diện tích bể: 276,814
04,327m
H
WF dh
Chọn kích thước bể L x B = 10 x 8,5 (m)
Chọn chiều cao an toàn là 0,5m.
Vậy chiều cao tổng cộng của bể là Hxd=4,5m.
Lưu lượng khí cần cấp trong bể điều hòa.
Lượng không khí cần cấp trong bể :
Qkk=Vk . W.
Với: Vkk=0,015m3/m3.phút.
(Theo Trịnh Xuân Lai, “Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải”, 2000)
W: Thể tích bể điều hòa.
=> Qkk= 0,015.327,04= 4,9 (m3/phút)
Chọn hệ thống dẫn khí bằng thép không gỉ có đục lổ, hệ thống gồm n=3
nhánh đặt song song theo chiều dài của bể,cách chiều dài thành bể mỗi bên 100
cm,cách chiều rộng mỗi bên 20 cm.
Gọi R là khoảng cách giữa 2 ống nhánh,R được tính:
mB
R 25,32
1.25,8
2
1.2
Bán kính phân phối khí của một ống nhánh: r=R/2= 1,625(m)
Đường kính ống dẫn khí chính: mv
QD kk 1,0
60.10.14,3
9,4.4.4
Với v : Là vận tốc khí trong ống v =10-15m/s, chọn là 10m/s (Theo Lâm
Minh Triết, “Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp”).
=>Chọn ống D= 0,1m = 100mm
Lưu lượng khí trong mỗi ống nhánh : phútmn
Qq kk /63,1
3
9,4 3
Đường kính ống nhánh : phútmv
qd /06,0
60.10.14,3
63,1.4
.
.4 3
=> chọn ống d= 0,06m = 60mm
Chọn đường kính lỗ trên ống d=5mm=0,005m (thuộc khoảng 2-5mm).
Chọn vận tốc khi qua mỗi lỗ Vlỗ=10m/s ( theo quy phạm 5-20m/s).
Lưu lượng khí qua một lỗ:
phútmsmd
Vq l
ll
3322
012,0/0002,04
005,0.14,3.10
4
.
Số lỗ trên một ống nhánh:
8,135012,0
63,1
l
lq
qN lỗ, => Chọn Nl = 136 lỗ
Đục 136 lỗ đường kính 0,005m trên 1 ống nhánh.
Áp lực cần thiết cho hệ thống khí nén :
Hc = hd+ hc + hf + H
Trong đó:
hc: Tổn thất áp lực cục bộ.
hf : Tổn thất áp lực qua thiết bị phân phối hf ≤ 0,5 , chọn hf = 0,4m.
hd : Tổn thất dọc đường.
Tổng tổn thất hd+hc≤ 0,4m , chọn hd+hc= 0,2m.
H: chiều sâu áp lực trong bể.
=>Hc=0,4+0,2+4= 4,6 m.
Công suất máy nén khí.
hkwQp
N kk /48,460.7,0.102
9,4).145,1.(34400
102
)1.(34400 29,029,0
Trong đó:
Qkk : lưu lượng không khí cần cấp (m3/phút)
: Hiệu suất máy nén khí, chọn = 0,7 (70%)
p : áp lực khí nén (atm).
atmH
p c 45,133,10
6,433,10
33,10
33,10
Hiệu quả xử lý của bể điều hòa.
CODra giảm 5%
CODra= 3800 - (3800.5%)= 3610(mg/l)
BOD giảm 5%
BODra=2185-(2185.5%)= 2075,75(mg/l)
Bảng 4.4. : Tóm tắt các thông số thiết kế bể điều hòa
Tên thông số Ký hiệu Giá trị
Chiều dài L 10m
Chiều rộng B 8,5m
Chiều cao xây dựng Hxd 4,5m
Đường kính ống sục khí chính D 100mm
Đường kính ống sục khí phụ d 60mm
Số ống n 3 ống
Đường kính lỗ sục khí dl 5mm
Số lỗ trên 1 ống nhánh Nl 136 lỗ
Áp lực cần cho hệ thống khí nén Hc 4,6m
Công suất cần cho hệ thống khí
nén
N 4,48 Kw/h
4.6 BỂ KEO TỤ TẠO BÔNG :
Bể keo tu tạo bông có tác dụng làm giảm hàm lượng SS và Ca cho nước thải, để
an toàn cho hệ thống trước khi bước vào các quá trình xử lý sinh học tiếp theo.
Hiệu suất khử N và P của bể là :
N giảm 20%, còn lại : Nra = 200 – (200.0,2) = 160 mg/l
P giảm 10%, còn lại : Pra = 35 – (35.0,1) = 31,5 mg/l
Thể tích bể : 317,2960.60.24
700. mtQV ngày
tb
Trong đó :
t : Thời gian lưu nước,t= 30-60 phút,chọn t= 60phút
Để quá trình keo tụ tạo bông được xảy ra tốt và Gradien giảm từ đầu đến cuối
bể ta chia bể làm 3 buồng, mỗi buồng có thể tích là:
372,93
17,29
3m
VVi
Chọn bể hình vuông B x L x H = 2,5x2,5x1,56
Chọn loại cánh khuấy là cánh guồng gồm một trục quay và 4 bản cánh đặt đối
xứng.
Đường kính cánh cách mặt nước và đáy : Dc= 0,3m
Đuờng kính cánh guồng : Dg= H – 2.0,3 =1,56 – 0,6 = 0,96m
Cánh guồng cách 2 mép tường một khoảng = (2,5-0,96-0,1)/2= 0,72m
Chọn chiều rộng bản : 0,1 m
Diện tích bản cánh khuấy : f = 0,1.0,96 = 0,096m2
Tổng diện tích 4 bản : Fc= 4.f = 4.0,096 = 0,384m2
Bán kính bản cánh khuấy :
R1 = Dg/2 = 0,96/2 = 0,48m
R2 = 0,48 - 0,2 = 0,28m
Bể phản ứng thứ nhất :
Chọn số vòng quay cánh khuấy n1=140 v/ph
Năng lượng cần thiết cho bể :N1= 51 . Cd .f . v3
Trong đó:
Cd: hằng số kể đến khoảng cách của nước với kích thước cánh khuấy, được
chọn dựa vào tỉ số di động giữa chiều dài/chiều rộng: 0,96/0,1 = 9,6
Tỉ số di động Cd
5 1,2
20 1,5
>20 1,9
Dùng phương pháp nội suy => Cd = 1,3
Diện tích bản cánh khuấy đối xứng: f = 2.0,096 = 0,192m2
Vận tốc tuơng đối của cánh khuấy so với nước : )60
...2.(75,0n
Rv
Do 2 bản cánh khuấy ứng với 2 bán kính R1 và R2 nên :
smv /28,5)60
140.48,0.14,3.2.(75,01
smv /08,3)60
140.28,0.14,3.2.(75,02
Năng lượng cần thiết cho bể:
WvvfCN d 97,2322)08,328,5.(192,0.3,1.51).(..51 333
2
3
11
Năng lượng cho việc tiêu hao cho việc khuấy trộn 1m3 nước thải:
311 /99,238
72,9
97,2322mW
V
NW
Gradien vận tốc : )(74,16110092,0
99,238.10.10 11
1
sW
G
Với : độ nhớt nước thải, =0,0092 (to=25oC)
Bể phản ứng thứ hai:
Chọn số vòng quay cánh khuấy : n2= 40(v/ph)
Vận tốc tương đối của cánh khuấy so với nước:
Do 2 bản cánh khuấy ứng với 2 bán kính R1 và R2 nên :
smv /5,1)60
40.48,0.14,3.2.(75,01
smv /88,0)60
40.28,0.14,3.2.(75,02
Năng lượng cần thiết cho bể:
WvvfCN d 64,51)88,05,1.(192,0.3,1.51).(..51 333
2
3
12
Năng lượng cho việc tiêu hao cho việc khuấy trộn 1m3 nước thải:
322 /3,5
72,9
64,51mW
V
NW
Gradien vận tốc : )(2400092,0
3,5.10.10 12
2
sW
G
Bể phản ứng thứ ba:
)60
...2.(75,0n
Rv
Chọn số vòng quay cánh khuấy : n3= 5(v/ph)
Vận tốc tương đối của cánh khuấy so với nước:
Do 2 bản cánh khuấy ứng với 2 bán kính R1 và R2nên :
smv /19,0)60
5.48,0.14,3.2.(75,01
smv /11,0)60
5.28,0.14,3.2.(75,02
Năng lượng cần thiết cho bể:
WvvfCN d 1,0)11,019,0.(192,0.3,1.51).(..51 333
2
3
13
Năng lượng cho việc tiêu hao cho việc khuấy trộn 1m3 nước thải:
333 /0103,0
72,9
1,0mW
V
NW
Gradien vận tốc : )(58,100092,0
0103,0.10.10 13
2
sW
G
Bảng 4.5. : Tóm tắt các thông số thiết kế bể keo tụ tạo bông.
Tên thông số Ký hiệu Đơn vị Giá trị
Thể tích toàn bể V m3 29,17
Thể tích mỡi buồng phản ứng Vi m3 9,72
Kích thước LxBxH m 2,5x2,5x1,56
Đường kính cánh cách mặt
nước và đáy
m 0,3
Đường kính cánh guồng Dg m 0,96
Cánh guồng cách 2 mép tường
1 khoảng
m 0,52
Chiều rộng bản b m 0,1
Diện tích bản cánh khuấy f m2 0,096
)60
...2.(75,0n
Rv
Diện tích 4 cánh khuấy FC m2 0,384
Bán kính bản cánh khuấy R1
R2
m 0,48
0,28
4.7 BỂ LẮNG I: Chọn bể lắng đứng
Thời gian lưu nước trong bể từ 1,5-2,5h.Chọn thời gian lưu t=1,5h
Thể tích bể : 38,435,1.2,29. mtQV h
tb
Chiều cao phần công tác : mtvHct 7,23600.5,1.10.5,0. 3
Với: v là vận tốc nước dâng,lấy từ 0,45-0,5mm/s, chọn v= 0,5 mm/s
Tiết diện phần công tác của bể : 222,167,2
8,43m
H
VF
ct
ct
Tiết diện ống trung tâm : 2
0
27,03600.03,0
2,29m
v
Qf
h
tb
Với: vo là vận tốc nước chảy ở ống trung tâm, chọn vo= 0,03(m/s)
Tiết diện tổng cộng của bể lắng : F = FCT + f=16,22+0,27= 16,49m2
Đường kính bể: mF
D 6,414,3
49,16.4.4
Đường kính ống trung tâm : mf
d 6,014,3
27,0.4.4
Đường kính miệng loe của ống trung tâm lấy bằng 1,35 ĐK ống trung tâm:
dl=1,35.d=1,35.0,6= 0,81m
Đường kính tấm chắn dòng lấy bằng 1,3 ĐK miệng loe:
dcd=1,3.dl=1,3.0,81= 1,053m
Thể tích phần chứa cặn của bể lắng:
3
6
054,12
10).95100(
100.2.7,0.640.700
).100(
100....m
P
tECQV
tb
ngay
c
Thiết kế bể có độ dốc 20o, chiều cao của phần hình chóp đáy bể:
mD
H ch 46,02
6,4.2,0
2.2,0
Thể tích phần hình chóp :
322 2,23,2.14,3.3
4,0..
3mR
hV k
ch
Vớihk: là khoảng cách từ miệng ống loe đến tấm chắn dòng, hk = 0,25-0,5
Chọn hk= 0,4m
R : bán kính bể lắng(m)
Thể tích phần chứa bùn còn lại :Vtrụ=Vc-Vch=12,54 – 2,2= 10,34m3
Chiều cao phần chứa bùn hình trụ : mF
VH tru
tru 627,049,16
34,10
Chọn Htru = 0,64m
Tổng chiều cao xây dựng bể lắng :
Hxd = HCT + h’ + hk + hbv + Htru + Hch=2,7+0,3+0,4+0,5+0,64+0,46= 5m
Với h’ : chiều cao lớp nước trung hoà,chọn h’=0,3(m)
Kiểm tra tải trọng bề mặt :
Thể tích phần lắng :
32222 09,447,2).6,06,4.(4
14,3)..(
4mHdDV ctl
Tải trọng bề mặt của bể :
)./(45,4249,16
700 23 ngàymmF
QL
tb
ngay
Máng thu nước :
Máng thu nước sau lắng được bố trí sát trong thành bể và ôm sát theo chu vi
bể,máng thu nước được đặt cách tâm từ 3/4-4/5 bán kính bể,chọn khoảng cách
từ tâm bể đến máng bằng 4/5 bán kính bể.
Đường kính máng thu : 68,36,4.5
4
5
4 Ddm m , Chọn dm = 4m
Bề rộng máng : mdD
b m
n 3,02
46,4
2
Chọn chiều cao máng : hm= 0,3m
Tính lượng bùn sinh ra :
Lượng bùn sinh ra mỗi ngày : G=e.Css.10-6.QTBngay.1000
Với e : hiệu suất xử lý của bể đối với chất rắn lơ lửng,e = 40 - 70%.
Chọn e= 60%
Css: hàm lượng SS đầu vào bể,Css= 614,4 mg/l
- G = 60%.614,4.10-6.700.1000 = 258,048 kg/ngày
Thể tích cặn rắn sinh ra mỗi ngày :
06,51020.0,05
258,048cV m3/ngày
Chọn: Khối lượng riêng của bùn = 1020 kg/m3
Nồng độ cặn rắn trong bùn = 5%(do độ ẩm là 95%)
Hiệu quả xử lý của bể lắng I( theo XLNT-Hoàng Huệ)
SSra giảm 60% :
SSra= 614,4 - (614,4.0,6) = 245,76 mg/l
CODra giảm 40% :
CODra= 3610 - (3610.0,4)= 2166mg/l
BOD giảm 20% :
BODra=2075,75 -(2075,75.0,2)= 1660,6mg/l
Bảng 4.6. : Tóm tắt các thông số thiết kế bể lắng I.
Tên thông số Ký hiệu Đơn vị Giá trị
Thời gian lưu nước t Giờ 1,5
Thể tích bể V m3 43,8
Đường kính bể D m 4,6
Đường kính ống trung tâm d m 0,6
Chiều cao xây dựng Hxd m 5
Đường kính máng thu nước dm m 4
Bề rộng máng bm m 0,3
Chiều cao máng hm m 0,3
Lượng bùn sinh ra mỗi ngày G Kg/ngày 258,048
Thể tích cặn sinh ra mỗi ngày VC m3/ngày 5,06
4.8 BỂ UASB :
Lưu lượng: Q = 700 (m3/ngày.đêm).
CODvào = 2166mg/l
BODvào = 1660,6mg/l
Chọn hiệu suất xử lý COD, BOD của bể UASB là E= 70%, ESS = 10%.
Chất lượng nước thải sau khi nước ra khỏi bể UASB:
CODra = 2166 – (2166.0,7) = 649,8mg/l
BODra = 1660,6– (1660,6.0,7) = 498,18mg/l
SSra = 245,76 – (245,76.0,1) = 221,184mg/l
Hiệu quả xử lý N và P :
Tỷ lệ BOD : N : P tốt nhất trong bể là 350 : 5 : 1
Nồng độ COD bị khử : 2166.0,7 = 1516,2 mg/l
Nồng độ N bị khử tương ứng : lmg /66,21350
5.2,1516
Nồng độ P bị khử tương ứng : lmg /332,4350
1.2,1516
Nra = 160 – 21,66 = 138,34 mg/l
Pra = 31,5 – 4,332 = 27,168 mg/l
Tính toán kích thước bể
- Lượng COD cần khử trong 1 ngày:
34,10611000
)8,6492166.(700
1000
).(
ravào
tb
ngày CODCODQG (kg/ngày).
- Tải trọng khử COD của bể UASB từ 8 – 10 (kgCOD/m3.ngày), chọn a = 10
(kgCOD/m3.ngày). (Bảng 12 –. Trịnh Xuân Lai,“Tính toán thiết kế các công trình
Xử lý Nước Thải”).
- Thể tích phần xử lý kỵ khí của bể: 3134,10610
34,1061m
a
GV
- Diện tích cần thiết của bể:
Trong đó:
v: Tốc độ nước dâng trong bể v = 0,6 - 0,9 (m/h), để giữ cho lớp bùn hoạt
tính ở trạng thái lơ lửng. Chọn v = 0,8 (m/h).
(Trang 195-Trịnh Xuân Lai, “Tính Toán Thiết Kế Các Công Trình Xử lý Nước
Thải”).
25,3624.8,0
700mF
- Chiều cao xây dựng bể : Hxd = H + H1 + Hbv
Trong đó:
H: Chiều cao công tác phần yếm khí của bể, m.
mF
VH 9,2
5,36
134,106
H1: Chiều cao vùng lắng, để đảm bảo không gian an toàn cho bùn lắng
xuống phía dưới thì Hl>1m. Chọn Hl= 1,5m
Hbv: chiều cao bảo vệ. Chọn Hbv = 0,3m
Hxd = 2,9 + 1,5 + 0,3 = 4,7m
- Thể tích thực bể UASB : 355,1715,36.7,4. mFHV xdb
Chọn kích thước bể: L × B × H = 6,1(m) × 6,1 (m) × 4,7(m).
- Thời gian lưu nước trong bể :
Trong đó:
QTBngay : Lưu lượng nước thải, QTBngay = 700 (m3/ngày).
F : Diện tích bề mặt cần thiết của bể, F= 36,5 (m2)
H : Chiều cao phần xử lý yếm khí, H= 2,9 (m).
H1: Chiều cao vùng lắng, H1= 1,5 (m).
=> hQ
HHFt
tb
ngày
5,524.700
)5,19,2.(5,3624.
).( 1
v
QF
TB
ngay
24.).( 1
TB
ngayQ
HHFt
Với t = 5,5 (h) nằm trong khoảng cho phép 4 -10 (h).
Tính máng thu nước
Máng thu nước làm bằng bê tông, được thiết kế theo nguyên tắc máng thu của
bể lắng, thiết kế 2 máng thu nước đặt giữa bể chạy dọc theo chiều dài bể.
Máng thu nước được tạo độ dốc để dẫn nước thải về cuối bể rồi theo ống dẫn
theo cơ chế tự chảy (Chọn độ dốc bằng 1%) , chảy sang Aerotank.
- Chọn kích thước máng thu: l × b × h = 5 (m) × 0,3 (m) × 0,2(m).
- Tải trọng thủy lực qua máng: 1405
700
l
tb
ngày (m3/m dài.ngày).
Máng răng cưa
- Chiều cao răng cưa : 50 (mm)
- Chiều dài đoạn vát đỉnh răng cưa : 40 (mm)
- Chiều cao cả thanh : 250 (mm)
Khe dịch chuyển
- Cách nhau : 450 (mm)
- Bề rộng khe :12 (mm)
- Chiều cao :150 (mm)
Máng bê tông cốt thép dày 65 (mm), có lắp đặt máng răng cưa thép không gỉ,
được đặt dọc bể, giữa các tấm chắn khí. Máng có độ dốc 1% để nước chảy dễ
dàng về phần cuối máng.
Hình 4.4. Máng răng cưa
Tính lượng khí và bùn sinh ra
▪ Tính lượng khí sinh ra trong bể
- Thể tích khí sinh ra đối với 1 kg COD được loại bỏ là: 0,5m3/kgCODloạibỏ
- Tổng thể tích khí sinh ra trong 1 ngày:
Qkhí = 0,5m3/kgCODloạibỏ . khối lượng CODloạibỏ/ngày.
Qkhí = 0,5 . QTBngay . (CODvào – CODra)
450450
50
40
50
60
50
130
khe dòch chuyeån
250
= 0,5 . 700 . (2166 – 649,8) . 10-3 = 530,76 m3/ngày.
- Thành phần khí CH4 sinh ra chiếm 70% tổng lượng khí sinh ra:
= 70%. 530,76 = 371,532 m3/ngày.
▪ Tính toán đường ống thu khí:
Trong đó:
Qkhí : Tổng lượng khí sinh ra, Qkhí = 530,76 (m3/ngày).
vkhí : Vận tốc khí chạy trong ống v = 8 – 10 (m/s). Chọn vkhí= 8 (m/s)
mDkhí 03,014,3.3600.24.8
76,530.4
Chọn Dkhí = 30 (mm)
Chọn ống thu khí là ống sắt tráng kẽm có đường kính 30mm.
Bể được chia làm 3 ngăn theo chiều dọc bể, trong bể đặt 3 phểu thu khí có
chiều cao 1,5(m) , vách nghiêng phểu thu khí 55o, đoạn nhô ra của tấm chắn khí
nằm bên dưới khe hở là 40 (cm). Trong bể UASB bố trí các tấm hướng dòng và
tấm chắn khí, các tấm này đặt song song với nhau và nghiêng so với phương
ngang một góc . Chọn khe hở giữa các tấm chắn khí và giữa tấm chắn khí
với tấm hướng dòng là như nhau.
▪ Tính lượng bùn sinh ra
- Lượng sinh khối bùn sinh ra mỗi ngày :
Trong đó:
Y: hệ số sản lượng tế bào, Y = 0,04 (gVS/gCOD).
kd: hệ số phân hủy nội bào, chọn kd = 0,025 (ngày-1).
θc: tuổi bùn trong bể UASB, chọn c = 60 (ngày).
98,161000).60.025,01(
)8,6492166.(04,0.700
.1
)(.
c
d
ravào
k
CODCODYQP (kgVS/ngày).
- Lượng bùn sinh ra mỗi ngày:
ngàymC
PQ
ss
b /755,030.75,0
98,16
.75,0
3
Trong đó:
0,75: tỷ lệ MLVS:MLSS
4CHQ
.
.4
khí
khí
khív
QD
055
cd
ravao
k
CODCODYQP
.1
).(.
Css: lượng bùn nuôi cấy ban đầu trong bể, Css = 30 (kgSS/m3).
- Thời gian xả bùn từ 1 – 3 tháng một lần, Chọn t = 1 tháng/lần.
- Bùn xả nhờ bơm thông qua 2 ống thép tráng kẽm 50 đặt cách đáy 0,2(m).
Hệ thống phân phối nước trong bể
- Lưu lượng nước thải vào bể UASB Q = 700 (m3/ngày)
- Vận tốc nước chảy trong ống chính vchính = 0,8–2(m/s), chọn vchính = 1 (m/s).
- Đường kính ống chính : mv
QD
chính
tb
ngày
chính 1,014,3.3600.24.1
700.4
.
.4
Chọn ống PVC có đường kính 100mm.
- Chọn 8 ống nhánh để phân phối nước vào bể.
- Đường kính ống nhánh: mv
QD
nhánh
tb
ngày
nhánh 04,014,3.3600.24.1
8
700.4
.
8/.4
Chọn Dnhánh= 40 (mm).
Vớiv: vận tốc nước chảy trong ống nhánh v = 0,8–2 (m/s)
Chọn vnhánh= 1 (m/s).
Chọn 8 ống nhánh bằng PVC có đường kính 30 để dẫn nước phân phối
trong bể UASB.
- Trong bể đặt 8 điểm đưa nước vào, diện tích trung bình cho 1 điểm phân
phối:
(m2/điểm), nằm trong quy phạm 2 – 5 m2/điểm.
Chọn lỗ phân phối nước có đường kính dlỗ = 10mm, vận tốc nước qua lỗ
là vlỗ = 1,5m/s
Lưu lượng nước qua 1 lỗ là :
Số lỗ trên mỗi ống : 6,8425,0.24
8
700
l
nhánh
q
QN lỗ, Chọn N = 9 (lỗ)
Bảng 4.7. Tóm tắt các thông số thiết kế bể UASB
STT Tên thông số Ký hiệu Đơn vị Giá trị
125,38
5.5a
hmdv
q lo
lo /425,04
01,0.14,3.3600.5,1
4
.. 322
1 Thể tích bể Vb m3 171,55
2 Chiều dài bể L m 6,1
3 Chiều rộng bể B m 6,1
4 Chiều cao xử lý yếm khí H m 2,9
5 Chiều cao xây dựng bể Hxd m 4,7
6 Chiều cao phần lắng H1 m 1,5
7 Vận tốc nước dâng v m/s 0,8
8 Thời gian lưu nước t giờ 5,5
9 Đường kính ống dẫn nước chính Dchính mm 100
10 Đường kính ống dẫn nước
nhánh
Dnhánh mm 40
11 Số lỗ trên mỗi ống nhánh N lỗ 9
4.9 BỂ CHUYỂN TIẾP :
Tạo điều kiện cho vi sinh vật thích nghi dần khi chuyển từ môi trường kị khí
của bể UASB sang môi trường hiếu khí của Aerotank.
Kích thước bể :
- Chọn thời gian lưu nước trong bể là t = 1,5h.
- Thể tích bể : 375,435,1.24
700.
24mt
QV
tb
ngày
- Chọn chiều cao hữu ích của bể H = 2m
Diện tích mặt thoáng bể : 2875,212
75,43m
H
VF
Chọn : Chiều dài bể : L = 5,5m
Chiều rộng bể : B = 4m
- Chiều cao xây dựng bể là : Hxd = H + Hbv = 2 + 0,3 = 2,3m
Với Hbv : chiều cao bảo vệ của bể, chọn Hbv = 0,3m
Đường kính ống dẫn nước vào :
Nước vào dạng tự chảy, chọn vận tốc nước chảy trong ống là v = 0,8 (m/s).
Đường kính ống dẫn nước vào :
114,014,3.3600.24.8,0
700.4
.
.4
v
QD
tb
ngày
vào , chọn Dvao = 120(mm)
Bảng 4.8. Tóm tắt các thông số thiết kế bể chuyển tiếp
Tên thông số Ký hiệu Đơn vị Giá trị
Thể tích bể V m3 43,75
Chiều dài bể L m 5,5
Chiều rộng bể B m 4
Chiều cao hữu ích bể H m 2
Chiều cao xây dựng bể Hxd m 2,3
Đường kính ống dẫn nước vào Dvao mm 120
4.10 BỂ KHỬ NITRAT
Tính kích thước bể :
-Tốc độ tăng trưởng riêng của vi khuẩn Nitrat hóa trong ĐK vận hành bể ổn
định :
Trong đó :
T : nhiệt độ nước thải thấp nhất vào mùa đông, T = 18oC
= 0,45 ngày-1 ở 15oC; KN = 0,28
pHeDOK
DO
NK
N T
ON
NN
2,7.833,01.... 15.098,0
max
2
maxN
( Bảng 5-3, Trịnh Xuân Lai - trang 79, “Tính toán thiết kế các công trình
xử lý nước thải”)
N : Nồng độ Nitơ đầu vào bể, N = 138,34 mg/l
DO : Nồng độ oxi trong nước thải, chọn DO = 2mg/l
KO2 = 1,3 mg/l ; Chọn pH = 8.
=> 11518.098,0 61,082,7.833,01..23,1
2.
34,13828,0
34,138.45,0
ngayeN
- Tốc độ sử dụng NH4+ của vi khuẩn Nitrat hóa :
8,04,05,1
4,0.81,3.
raN
ra
NK
NK mgNH4/mgbun.ngay
Trong đó :
81,316,0
61,0
N
N
YK
ngày-1 , Với YN : hệ số động học của bùn hoạt tính,
Chọn YN = 0,16 ; (Theo bảng 5-4, Trịnh Xuân Lai - trang 80, “Tính toán
thiết kế các công trình xử lý nước thải”)
KN : Hệ số động học , Chọn KN = 1,5. (bảng 5-4)
Nra : Nồng độ Nitơ đầu ra, Nra = 0,4mg/l
- Thời gian lưu : 168,004,08,0.16,0.1
d
CN
KY
= 5,95 ngày. Vậy tuổi của bùn là 6 ngày.
Với Kd = 0,04 ngày-1.
- Thành phần hoạt tính của vi khuẩn Nitrat hóa trong bùn :
071,0)4,034,138.(16,0)1518,498.(6,0
)4,034,138.(16,0
).(16,0).(6,0
).(
45
4
sekhuNHsekhuBOD
sekhuNHYfN
(Theo CT trang 82 - Trịnh Xuân Lai , “Tính toán thiết kế các công trình xử lý
nước thải”)
X : Nồng độ bùn hoạt tính, X = 3500 mg/l
XN = 0,071.3500 = 248,5mg/l
- Thời gian cần thiết để Nitrat hóa tính theo công thức 5-19 :
CN
XfX NN .
69,05,248.8,0
4,034,138
.
NN
raN
X
NN
Q
V
ngày = 16,56h
Thể tích bể : 348369,0.700. mQV N
Chọn chiều cao bể : H = 5m, Hxd = 5+0,5 = 5,5m .Với Hbv = 0,5m
Suy ra : Chiều dài bể : L = 12,5m
Chiều rộng bể : B = 8m
Tính toán đường ống dẫn nước vào bể :
Đường ống vào bể dạng tự chảy, Chọn vận tốc nước chảy trong ống: v = 0,8m/s.
Đường kính ống: 114,03600.8,0.14,3
2,29.4
.
.4
v
QDvào
m, Chọn Dvào = 120mm
Đường ống dẫn nước ra khỏi bể Aerotank:
Chọn vận tốc nước ra khỏi bể 1m/s.
Đường kính ống dẫn: 102,03600.1.14,3
2,29.4
.
.4
v
QDra
, Chọn Dra = 110mm
Bảng 4.9. Tóm tắt các thông số thiết kế bể khử Nitrat
Tên thông số Ký hiệu Đơn vị Giá trị
Thể tích bể V m3 483
Chiều dài bể L m 12,5
Chiều rộng bể B m 8
Chiều cao hữu ích bể H m 5
Chiều cao xây dựng bể Hxd m 5,5
Đường kính ống dẫn nước vào Dvao mm 120
Đường kính ống dẫn nước ra Dra mm 110
4.11 BỂ AEROTANK
- Thời gian lưu bùn c = 5-15 ngày, Chọn c = 10 (ngày).
- Hệ số sản lượng Y = 0,5 (kgVSS/kgBOD)
- Hệ số phân huỷ nội bào Kd = 0,05 (ngày-1)
- BOD5 đầu vào = 498,18 (mg/l).
- BOD5 đầu ra = 50 (mg/l) (theo TCVN 5945 – 2005, nước sau xử lý đạt tiêu
chuẩn loại B).
- COD đầu vào = 649,8 (mg/l).
- COD đầu ra = 80 (mg/l) (theo TCVN 5945 – 2005, nước sau xử lý đạt tiêu
chuẩn loại B).
- Tỷ số chuyển đổi 75,08,649
18,4985 COD
BODf ; theo quy phạm 0,45 – 0,8
- Hàm lượng chất rắn lơ lửng SS trong nước thải đầu ra cần đạt: 100 (mg/l)
(theo TCVN 5945 – 2005, nước sau xử lý đạt tiêu chuẩn loại B).
- Bùn hoạt tính trong nước thải đầu vào = 0.
- Độ tro của bùn hoạt tính: Z = 0,3 (70% là bùn hoạt tính).
- Tỷ số giữa lượng chất rắn bay hơi (MLVSS) và lượng chất rắn lơ lửng có trong
nước thải là: ( độ tro của bùn lấy bằng 0,3).
- Nồng độ chất rắn bay hơi hay bùn hoạt tính (MLVSS) được duy trì trong bể
Aerotank: Xt = 3500 (mgSS/l).
Xác định lượng BOD5 chứa trong cặn lơ lửng ở đầu ra
- Phương trình cân bằng vật chất:
BOD5 đầu ra = BOD5 hoà tan + BOD5 cặn lơ lửng
Trong lượng chất rắn lơ lửng đầu ra sau lắng có chứa cặn sinh học (bùn hoạt
tính), trong đó có 65% có khả năng phân hủy sinh học.
Chọn SSra = 50 (mg/l).
- Lượng cặn có thể phân hủy sinh học có trong cặn lơ lửng đầu ra khỏi bể lắng II
là:
b = a . SSra= 0,65 . 50 = 32,5 (mg/l cặn sẽ bị phân hủy tiếp tục).
Trong đó:
a: % cặn hữu cơ, a = 65%.
0,7MLVSS
MLSS
- Lượng cặn hữu cơ theo COD :
c = 1,42 . b. (1-Z) = 1,42 . 32,5 . (1 - 0,3) = 32,305 (mg/l).
Trong đó:
1,42: hệ số chuyển đổi từ tế bào sang COD, mgO2/1 đơn vị tế bào bị phân
hủy hay 1mg BOD tiêu thụ 1,42 mgO2.
- Lượng BOD5 trong cặn ra khỏi bể:
d = f. c = 0,75 . 32,305 = 24,23 (mg/l).
- Lượng BOD5 hòa tan ra khỏi bể lắng:
BOD5 hoà tan = BOD5 cho phép – d = 50 – 24,23 = 25,77 (mg/l).
Xác định hiệu quả xử lý
- Hiệu quả xử lý BOD5 hoà tan của bể:
%83,94%100.18,498
77,2518,498%100.
vào
ravào
C
CCE
Tính thể tích bể Aerotank:
(Trang 428 - “Xử Lý Nước Thải Đô Thị và Công Nghiệp” - Lâm Minh Triết ).
Trong đó:
Q : lưu lượng nước thải đầu vào, 700 m3/ngày.đêm.
Y : hệ số sản lượng tế bào, Y = 0,5kgVSS/kgBOD
Kd : hệ số phân huỷ nội bào, Kd = 0,05(ngày-1).
Co : hàm lượng BOD5 đầu vào bể Aerotank, Co = 498,18 mg/l.
C : hàm lượng BOD5 hòa tan đầu ra, C = 25,77 mg/l.
X : nồng độ bùn hoạt tính trong bể, X = 3500mg/l.
C : thời gian lưu bùn trong bể, C = 10 ngày
394,314)10.05,01.(3500
)77,2518,498.(10.5,0.700mV
- Thời gian lưu nước trong bể:
45,0700
94,314
tb
ngàyQ
Vt ngày = 10,8h
).1.(
).(..
Cd
OC
KX
CCYQV
(Trang 429 - “Xử Lý Nước Thải Đô Thị và Công Nghiệp” - Lâm Minh Triết ).
Các giá trị đặc trưng cho kích thước của bể Aerotank xáo trộn hoàn toàn được
thể hiện trong bảng sau:
Bảng 4.10. Các kích thước điển hình của bể Aerotank xáo trộn hoàn
toàn
Thông số Giá trị
Chiều cao hữu ích, m 3,0 – 4,6
Chiều cao bảo vệ, m 0,3 – 0,6
Khoảng cách từ đáy đến đầu khuếch tán khí, m 0,46 – 0,75
Tỷ số rộng : sâu (B : H) 10:1 – 2,2:1
Chọn chiều cao hữu ích của bể h = 4 (m), chiều cao bảo vệ hbv = 0,5 (m).
- Chiều cao tổng cộng là: H = 4 + 0,5 = 4,5 (m).
- Diện tích mặt thoáng của bể : 273,784
94,314m
H
VF
- Chiều rộng bể :B = 8 (m).
- Chiều dài của bể: L = 10 (m).
- Kích thước bể: L × B ×H = 10 × 8 × 4,5
Tính lưu lượng cặn dư phải xả ra hàng ngày sau khi nhà máy hoạt
động ổn định
- Hệ số tạo cặn từ BOD5 :
- Lượngbùn hoạt tính sinh ra do khử BOD:
ngàykgVSSCCYQVSSP obùn
tb
ngàyX /13,10910).77,2518,498.(33,0.70010)..(.)( 33
- Tổng lượng cặn lơ lửng sinh ra theo độ tro của cặn Z = 0,3
33,010.05,01
5,0
.1
Cd
bunK
YY
9,1553,01
13,109
1
)()(
Z
VSSPSSP X
XkgSS/ngày.đêm
- Lượng cặn dư hằng ngày phải xả :
9,12010.50.7009,15510.50.)( 33 tb
ngàyXxa QSSPP kgSS/ngày.đêm
Tính lượng bùn xả ra hàng ngày (Qxả) từ đáy bể lắng theo đường tuần
hoàn cặn
(CT 6-6/trang 93 - “Tính toán thiết kế các công trình Xử lý Nước Thải” – TS.Trịnh
Xuân Lai).
Trong đó:
Qra = Qvào = 700 (m3/ngày đêm).
Xt : nồng độ bùn hoạt tính trong dòng tuần hoàn, Xt = 7000 (mg/l).
Xra : nồng độ chất rắn lơ lửng dễ bay hơi trong chất rắn lơ lửng ra khỏi bể
lắng II(70% chất dễ bay hơi), mg/l.
Xra = 0,7 . 50 = 35 (mg/l).
247,1210.7000
10.35.7003500.94,314
xaQ (m3/ngày.đêm).
Xác định lượng bùn tuần hoàn
Phương trình cân bằng vật chất cho bể Aerotank:
(Q + Qt) . X = Qt .Xt + Q . Xo
Với Qt: lưu lượng bùn hoạt tính tuần hoàn, m3/h.
Vì Xo thường rất nhỏ so với X và Xt. Do đó, phương trình cân bằng vật chất trên
có thể bỏ qua giá trị Q và Xo.
Phương trình vật chất có dạng : (Q + Qt) . X = Qt . Xt
Chia 2 vế của phương trình cho Q ta được:
raratxa
CXQXQ
XV
..
.
Ct
Crara
xaX
XQXVQ
.
...
XQ
QXX
Q
Q tt
t ..
Đặt Q
Qt , là hệ số tuần hoàn.
1 ; nằm trong giới hạn cho phép 0,25 – 1.
(“Tính toán thiết kế các công trình Xử lý Nước Thải” – TS.Trịnh Xuân Lai).
Lưu lượng bùn tuần hoàn: 700700.1. QQt m3/ngày. đêm = 29,2 m3/h
Tính lượng oxy cần thiết
- Lượng oxy cần thiết cho quá trình xử lý nước thải:
( Theo “Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải “ - TS.Trịnh Xuân Lai,)
Trong đó:
OCo: lượng oxy cần thiết theo điều kiện tiêu chuẩn của phản ứng ở 25oC.
No : tổng hàm lượng Nitơ đầu vào, No = 138,34 mg/l.
N : tổng hàm lượng Nitơ đầu ra, N = 30 mg/l, (TCVN 5945 – 2005, tiêu
chuẩn nước thải công nghiệp loại B).
f : hệ số chuyển đổi giữa BOD5 và COD, f = 0,75
1,42 : hệ số chuyển đổi từ tế bào sang COD.
4,57 : hệ số sử dụng oxy khi oxy hóa NH4+ thành NO3-.
53,6321000
)3034,138.(700.57,413,109.42,1
1000.75,0
)77,2518,498.(700
oOC
(kg O2/ngày.đêm).
- Nhiệt độ nước thải ở 25oC. Độ muối < 5 (mg/l).
- Lượng Oxy cần thiết trong điều kiện thực tế (250C)
Trong đó:
XXX t ..
135007000
3500
XX
X
t
1000
).(.57,4.42,1
1000.
).( NNQP
f
CCQOC o
Xo
o
1.
024,1
1.
..
)20(
25
25
T
LS
S
otCC
COCOC
: hệ số điều chỉnh lực căng bề mặt theo hàm lượng muối, đối với nước thải
lấy 1
CS25 : nồng độ oxy bão hoà trong nước ở 25OC, CS25 = 8,39 (mg/l).
CL: nồng độ oxy cần duy trì trong bể khi xử lý nước thải, CL = 1,5 – 3
(mg/l), chọn CL = 2 (mg/l).
T = 25oC: nhiệt độ nước thải.
: hệ số giảm năng suất hòa tan oxy do ảnh hưởng của cặn và các chất
hoạt động bề mặt nhỏ, = 0,6 – 0,94, chọn = 0,8.
05,9228,0
1.
024,1
1.
239,8.1
39,8.53,632
)2025(
tOC (kg O2/ngày.đêm)
Tính lượng không khí cần thiết :
Trong đó:
f : hệ số an toàn, f = 1,5 – 2. chọnf = 1,5.
OCt : lượng oxy thực tế sử dụng cho bể, kg O2/ng.đ.
OU : công suất hoà tan oxy vào nước thải của thiết bị phân phối.
Khi dùng hệ thống thổi khí, chiều sâu của đáy bể là 4,5m, thiết bị phân phối khí
đặt cách mặt nước 20cm, nên h = 4,3m.
Ta có: OU = Ou × h = 7 × 4,3 = 30,1 (g O2/m3).
Với Ou: công suất oxy hoà tan của thiết bị phân phối bọt khí nhỏ và mịn,
chọn Ou = 7 (g O2/m3).( Tính toán thiết kế các hệ thống xử lý nước thải - Trịnh
Xuân Lai ,2001).
34,459495,1.10.1,30
05,9223
KKQ (m3/ng.đ) = 1914,56(m3/h) = 0,532(m3/s)
Tính toán thiết bị phân phối khí
- Đường kính ống dẫn khí chính:
mv
QD KK
chính 26,010.14,3
532,0.4
.
.4
, Chọn Dchinh = 300mm.
Với v: vận tốc khí trong ống 10-15m/s. Chọn v=10m/s
- Đường kính ống dẫn khí nhánh:
fOU
OCQ t
KK .
Chọn hệ thống cấp khí gồm 19 ống nhánh đặt dọc theo chiều dài bể, cách
thành bể 200mm và cách đáy bể 200mm.
Khoảng cách giữa các ống dẫn khí là : m4,019
2.2,08
Lưu lượng khí qua 1 ống nhánh: smQ
q KK /028,019
532,0
19
3
Đường kính ống nhánh: mv
qDnhánh 06,0
10.14,3
028,0.4
.
.4
, Chọn Dnhanh = 60mm
- Số lỗ cần có trên ống nhánh:
Chọn đường kính lỗ phân phối khí trên ống nhánh d0=5mm=0.005m.
Chọn vận tốc khí ra khỏi lổ: 15m/s
Lưu lượng khí ra 1 lỗ:
Số lỗ trên 1 ống nhánh: 9510.944,2
028,04
loq
qn lỗ.Chọn : n = 95 lỗ
Số lỗ trên 1m chiều dài ống: = 95/9.5 = 10 lỗ.
- Áp lực cần thiết cho hệ thống khí nén : Hc = hd + hc + hf + H
Trong đó:
hc : tổn thất áp lực cục bộ
hf : tổn thất áp lực qua thiết bị phân phối, h f ≤ 0,5m, chọn 0,5m
hd : tổn thất dọc đường
Tổng tổn thất hd + hc ≤ 0,4m, chọn hd + hc = 0,4m.
H: chiều sâu áp lực trong bể.
Hc = 0,4 + 0,5 + 4 = 4,9 m
- Công suất máy nén khí :
Trong đó:
Q = QKK = 0,532.60 = 31,92 (m3/phút) : Lưu lượng không khí cần
cấp(m3/phút).
:Hiệu suất máy nén khí chọn là 0,8(80%)
P: áp lực khí nén(atm).
smd
vq lo
lolo /10.944,24
005,0.14,3.15
4
.14,3. 34
22
.102
).1.(34400 29,0 QpN
)(474,133,10
9,433,10
33,10
33,10atm
HP c
hkWN /71,2660.8,0.102
92,31).1474,1.(34400 29,0
Chọn sử dụng 2 máy nén khí công suất 27kW/h, một làm việc và một dự phòng.
Tính toán đường ống dẫn nước thải vào bể:
Đường ống vào bể dạng tự chảy, Chọn vận tốc nước chảy trong ống: v=0,8m/s.
Đường kính ống: 114,03600.8,0.14,3
2,29.4
.
.4
v
QD t
vao
, Chọn Dvào = 120mm
Đường kính ống dẫn bùn tuần hoàn từ bể lắng 2:
Lưu lượng bùn tuần hoàn: hmQt /2,29 3
Chọn vận tốc bùn trong ống: v = 0,3m/s
Đường kính ống dẫn bùn :
186,03600.3,0.14,3
2,29.4
.
.4
v
QD t
bun
, Chọn Dbùn = 190mm
Đường ống dẫn nước ra khỏi bể Aerotank:
Lưu lượng nước ra khỏi bể: hmQQ
t /4,582,2924
700
24
3
Chọn vận tốc nước ra khỏi bể 1m/s.
- Đường kính ống dẫn: mDra 144,03600.1.14,3
4,58.4 Chọn mmDra 150
Kiểm tra chỉ tiêu làm việc của bể Aerotank :
132,03500.45,0
18,498
.
ngayXt
C
M
F o , Tỷ số này trong khoảng 0,2-0,6 ngày-1
Tải trọng thể tích :
ngaymkgBODV
QCL o ./107,1
94,314
10.700.18,498. 3
5
3
(nằm trong khoảng cho phép từ 0,8 – 1,9 kgBOD5/m3.ngày)
Tính toán bơm:
Tính bơm để bơm nước từ bể aerotank sang bể lắng 2:
Áp dụng phương trình becnouly cho mặt cắt 1-1 (mặt thoáng bể Aerotank) và
mặt cắt 2-2 (mặt cắt tại đầu phân phối nước bể lắng 2 ).
Suy ra : Cột áp máy bơm :
Trong đó:
Z2-Z1: chênh lệch độ cao giữa 2 mặt cắt = 0,5m
P1, P2: áp suất tại mặt cắt 1, 2. Bằng áp suất khí quyển 1.105 (N/m2).
, =1. (do nước chảy trong ống là chảy rối.)
v1, v2: vận tốc tại mặt cắt 1, và 2. (v1=0, v2=1,8 m/s)
: tống tổn thất. Chọn
Công suất máy bơm:
138,03600.8,0.1000
87,0.81,9.800.4,58
.1000
...
HgQN (kW/s)= 497(kW/h)
Chọn 2 bơm công suất 500 kW/h. Một hoạt động và 1 dự phòng.
Bảng 4.11 Tóm tắt các thông số thiết kế bể Aerotank
Tên thông số Ký hiệu Đơn vị Giá trị
Chiều cao xây dựng bể H m 4,5
Chiều rộng bể B m 8
Chiều dài bể L m 10
Thời gian lưu nước trong bể t h 10,8
Đường kính ống khí chính Dchinh mm 300
21
2
\2222
2
1111
.2
.
.2
.h
g
vPZH
g
vPZ
21
2
11
2
\221212
.2
..)( h
g
vvPPZZH
1 2
21h 2,021h
mH 87,02,081,9.2
08,1.105,0
2
Đường kính ống nhánh Dnhanh mm 60
Số lỗ phân phối khí n cái 95
Đường kính ống dẫn nước vào Dvao mm 120
Đường kính ống dẫn nước ra Dra mm 150
Đường kính ống dẫn bùn tuần hoàn Db mm 190
4.12 BỂ LẮNG II :
Bể lắng 2 có nhiệm vụ lắng bùn hoạt tính đã qua xử lý ở bể Aerotank, đồng thời
một phần bùn hoạt tính này sẽ bơm tuần hoàn lại bể Aerotank.
Tính toán:
Kích thước bể lắng II :
- Tính thể tích phần công tác của bể lắng: 34,582.2,29. mtQV tb
h
Trong đó:
Qtbh: lưu lượng nước thải trung bình giờ, Qtbh = 29,2(m3/h).
t: thời gian lưu nước , t = 2h.
- Chiều cao công tác của bể lắng :
Trong đó:
v : vận tốc của dòng nước dâng lên trong bể lắng, v= 0,0005m/s.
t: thời gian lưu nước, t= 2h = 7200s
- Diện tích công tác của bể lắng : 222,166,3
4,58m
H
VF
CT
- Diện tích tiết diện ướt của ống trung tâm : 227,003,0.3600
2,29m
v
Qf
tt
tb
h
Trong đó:
Qtbh: lưu lượng trung bình theo giờ.
mtvHCT 6,37200.0005,0.
vtt : vận tốc của nước thải trong ống trung tâm, chọn vtt = 30mm/s =
0,03(m/s).
- Diện tích bể lắng = diện tích công tác + diện tích ống trung tâm.
2
2 49,1627,022,16 mfFF
- Đường kính bể lắng II : mF
D 58,414.3
49,16.4.4 2
- Chiều cao phần hình nón của bể lắng II
mtgtgdD
hhH onn 37,250.
2
6,058,4.
232
Trong đó:
h2: chiều cao lớp trung hòa (m).\h3: chiều cao giả định của lớp cặn lắng
trong bể (m).
: góc nghiêng của đáy bể lắng so với phương ngang, lấy không nhỏ hơn
500, chọn =500.
dn : đường kính đáy nhỏ hình nón cụt, lấy dn = 0,6(m)
- Chiều cao tổng cộng của bể lắng II :
mhHHH bvnCT 47,65,037,26,3
Với hbv : chiều cao bảo vệ, chọn hbv = 0,5m.
- Tải trọng bề mặt của bể : ngaymmhmmF
Qa ./2,43./8,1
22,16
2,29 2323
- Tải trọng bùn :
hmkgF
CQQb ot ./99,17
22,16.24
10.5000.70024.2,29
.24
. 23
Trong đó:
Qt : lưu lượng tuần hoàn, Qt = 700(m3/ng.đ)
Co : Nồng độ bùn duy trì trong bể,
F: diện tích công tác bể lắng , F = 16,22(m2).
( Nằm trong quy phạm theo bảng 9-1, chỉ tiêu thiết kế bể lắng đợt 2 – Tính toán
thiết kế các công trình xử lý nước thải – TS. Trịnh Xuân Lai).
Ống trung tâm:
3/50003,01
3500
1mg
Z
XCo
- Đường kính ống trung tâm : mf
d 59,014,3
27,0.4.4
- Đường kính miệng loe của ống trung tâm lấy bằng chiều cao của phần ống
loe, và bằng 1,35 đường kính của ống trung tâm :
mHD ll 8,059,0.35,1 , Chọn Dl = 0,8m.
- Đường kính tấm hắt lấy bằng 1,3 đường kính miệng loe.
mDD lh 04,18,0.3,1.3,1
- Chiều cao của ống trung tâm lấy bằng chiều cao công tác của vùng lắng :
Máng thu nước ra :
- Để thu nước sau khi lắng, dùng máng thu chảy tràn xung quanh đặt bên
trong thành bể. Đường kính máng thu nước bằng 0,8 đường kính bể :
mDDm 66,358,4.8,0.8,0
- Chiều dài máng thu nước : mDL mm 49,1166,3.14,3.
- Tải trọng thu nước trên 1m dài của máng :
ngaymmL
Qa
m
./92,6049,11
700 3 , thỏa điều kiện < 125m3/m.ngày .
Máng răng cưa :
Đường kính máng răng cưa : Drc = Dm = 3,66m
Chọn:
- 4khe/1m dài, khe tạo góc 900.
- Bề rộng răng cưa : brc = 100 (mm)
- Bề rộng khe : bk = 150(mm)
- Chiều sâu khe : hk = bk/2 = 150/2 = 75 (mm)
- Chiều sâu tổng cộng của máng răng cưa : hrc = 200 (mm)
Tổng số khe : n = 4.Lm = 4.11,49 = 45,96 khe Chọn 46 khe
Bảng 4.12. Tóm tắt các thông số thiết kế bể lắng II
mHH CTtt 6,3
STT Các thông số Đơn vị Số liệu
Kích thước bể lắng
1 Đường kính bể (D) m 4,58
2 Chiều cao phần hình nón (Hn) m 2,37
3 Đường kính đáy nhỏ của hình nón cụt(dn ) m 0,6
4 Góc nghiêng của đáy so với phương ngang ( ) Độ 50
5 Chiều cao công tác bể (HCT) m 3,6
6 Chiều cao tổng cộng của bể lắng đứng (H) m 6,47
Ống trung tâm
7 Đường kính ống trung tâm (d) m 0,59
8 Chiều cao của ống trung tâm (Htt) m 3,6
9 Đường kính miệng loe = chiều cao miệng loe
( Dl =Hl )
m 0,8
10 Đường kính tấm hắt (Dh ) m 1,04
11 Góc nghiêng giữa bề mặt tấm hắt so với mặt
phẳng ngang lấy bằng 170.
Độ 17
Máng thu nước ra
12 Đường kính máng thu nước ra (Dm) m 3,66
13 Chiều dài máng thu nứơc (Lm) m 11,49
Máng răng cưa
14 Đường kính máng răng cưa (Drc) m 3,66
15 Góc đáy máng răng cưa góc 90
16 Tổng số khe (n) khe 46
4.13 BỂ OXY HÓA :
Tính toán kích thước bể :
- Chọn thời gian lưu nước trong bể: t = 1h.
- Thể tích cần thiết của bểoxy hóa : 2,2924
1.700
24
.
tQW
ngày
tb (m3)
- Chọn chiều cao công tác của bể là: H = 2(m)
- Diện tích của bể: 6,142
2,29
H
WF (m2)
Chọn kích thước bể : L x B = Dài x Rộng = 5m x 3m
- Chiều cao xây dựng bể oxy hóa : Hxd = h + hbv = 2 + 0,5 = 2,5 (m)
- Thể tích xây dựng bể oxy hóa :W = L . B . Hxd = 5 . 3 . 2,5 = 37,5 (m3)
- Lượng không khí cần thiết : qk = . a
Trong đó:
: Lưu lượng nước thải trung bình giờ, = 29,2 (m3/h)
a : Lưu lượng không khí cấp cho bể oxy hóa, a = 3,74 (m3 khí/m3 nước
thải) (Giáo trình Xử lý nước thải Đô thị và Công nghiệp – TS. Lâm Minh Triết).
qk = 29,2 . 3,74 = 109,21 (m3/h) = 0,03 (m3/s) = 30,3 (l/s)
- Chọn hệ thống ống cấp khí bằng thép có đục lỗ, bao gồm 4 ống đặt theo chiều
dài bể (5m), các ống cách nhau 1,25m.
- Lưu lượng khí trong mỗi ống :. 921,1010
21,109
ong
khíong
v
qq (m3/h)
Với vống : Vận tốc khí trong ống, vống = 10 ÷ 15 m/s, Chọn vống = 10 (m/s)
- Đường kính ống dẫn khí : mmmv
qd
ong
ong
o 19019,03600.10.14,3
921,10.4
3600..
.4
- Chọn ống = 20 mm. Đường kính các lỗ (2 ÷ 5mm), chọn dlỗ = 3mm = 0,003m.
h
tbQ
h
tbQ h
tbQ
- Vận tốc khí qua lỗ (vlỗ thay đổi từ 5 ÷ 20 m/s), chọn vlỗ = 15m/s
- Lưu lượng khí qua 1 lỗ: )/(382,03600.4
003,0..15
4
.. 3
22
hmd
vq lo
lolo
- Số lỗ trên 1 ống : 59,28382,0
921,10
lo
ong
q
qN lỗ ; Chọn N = 29 lỗ
- Số lỗ trên 1m chiều dài ống: 25,74
29
4
Nn (lỗ) Chọn n = 8 lỗ/m ống.
- Áp lực cần thiết cho hệ thống ống khí nén được xác định theo công thức:
33,10
33,10 cH
Trong đó :
Hc : Áp lực yêu cầu chung khi tạo bọt khí (m)
Hc = hd + hc + hf + H
H : Chiều cao công tác của bể, H = 2(m)
hd : Tổn thát áp lực do ma sát dọc theo chiều dài ống (m)
hc : Tổn thất cục bộ qua thiết bị phân phối, hc không vượt quá 0,5 (m)
hf : Tổn thất qua thiết bị phân phối (m)
Tổng hd và hf không vượt quá 0,4 (m)
Vậy: Hc = 0,5 + 0,4 + 2 = 2,9 (m)
28,133,10
9,233,10
- Công suất của máy nén khí :
.102
).1.(34400 29,0
kqN
Trong đó:
N : Công suất của máy nén khí (kW)
qk : Lưu lượng khí cấp cho bể, qk = 0,03 (m3/s)
p : Áp lực không khí, p = 1,28 (atm)
: Công suất của bơm thường đạt từ 65-85%, chọn = 80%
)(939,08,0.102
03,0).128,1.(34400 29,0
kWN
Tính lượng dung dịch cần thiết để xử lý :
Hóa chất cần dùng để oxy hóa trong bể là Oxy già (H2O2), với chất xúc tác là Sắt
(Fe) và Mangan (Mn).
- Lượng Oxy già lớn nhất dùng để xử lý :P
aQG
.1000
..100
Trong đó:
Q : lưu lượng nước thải (m3/h)
a : liều lượng H2O2 cần thiết để xử lý, a = 2-3(g/m3), chọn a = 3 (g/m3).
P : hàm lượng Oxy già (%), P = 90%.
)/(097,090.1000
3.2,29.100hkgG chú ý
Bảng 4.13. Tóm tắt các thông số thiết kế bể Oxy hóa
Tên thông số Kí hiệu Đơn vị Số liệu
Chiều dài L m 5
Chiều rộng B m 3
Chiều cao Hxd m 2,5
Thời gian lưu nước t giờ 1
Đường kính ống dẫn khí dống mm 20
Lượng không khí cần cung cấp qk m3/s 0,03
4.14 BỂ TRUNG HÒA, LẮNG :
Nước thải sau khi qua bể Oxy hóa bằng phản ứng Fenton với oxy già H2O2 và
các chất xúc tác nên có hàm lượng pH thấp, thường pH = 3,5. Do đó phải sử
dụng bể trung hòa lắng để trung hòa lượng pH thành trung tính, đảm bảo chất
lượng nước để có thể đưa ra nguồn tiếp nhận một cách an toàn.
Thiết kế bể trung hòa lắng như bể lắng II, trước lắng có mương trộn để bổ
sung dung dịch trung hòa pH cho nước thải. Điều chỉnh pH bằng máy định
lượng pH cung cấp NaOH hoặc CaO.
Thông số thiết kế bể trung hòa lắng :
- Tính thể tích phần công tác của bể : 32,291.2,291. mQV tb
h
Trong đó:
QTBh: lưu lượng nước thải trung bình giờ, QTBh = 29,2(m3/h).
t: thời gian lưu nước , t = 1h.
- Chiều cao công tác của bể :
mtvHCT 8,13600.0005,0.
Trong đó:
v : vận tốc của dòng nước dâng lên trong bể lắng, v= 0,0005m/s.
t: thời gian lưu nước, t = 1h = 3600s
- Diện tích công tác của bể : 222,168,1
2,29m
H
VF
CT
- Diện tích tiết diện ướt của ống trung tâm : 227,003,0.3600
2,29m
v
Qf
tt
B
h T
Trong đó:
QTBs: lưu lượng trung bình theo giây.
vtt : vận tốc của nước thải trong ống trung tâm, chọn vtt = 30mm/s =
0,03(m/s).
- Diện tích bể = diện tích công tác + diện tích ống trung tâm.
2
2 49,1627,022,16 mfFF
- Đường kính bể : 58,414,3
49,16.4.4 2
FD
- Chiều cao phần hình nón của bể :
mtgtgdD
hhH onn 37,250.
2
6,058,4.
232
Trong đó:
h2: chiều cao lớp trung hòa (m).
h3: chiều cao giả định của lớp cặn lắng trong bể (m).
: góc nghiêng của đáy bể lắng so với phương ngang, lấy không nhỏ hơn
500, chọn =500.
dn : đường kính đáy nhỏ hình nón cụt, lấy dn = 0,6(m)
- Chiều cao tổng cộng của bể : mHHHH bvnCT 47,43,037,28,1
Ống trung tâm:
- Đường kính ống trung tâm : mf
d 59,014,3
27,0.4.4
- Đường kính miệng loe của ống trung tâm lấy bằng chiều cao của phần ống
loe, và bằng 1,35 đường kính của ống trung tâm :
mHD ll 8,059,0.35,1
- Đường kính tấm hắt lấy bằng 1,3 đường kính miệng loe.
mDD lh 04,18,0.3,1.3,1
- Chiều cao của ống trung tâm lấy bằng chiều cao công tác của vùng lắng :
Lượng bùn xả ra từ bể :
- Lượng bùn sinh ra mỗi ngày : G = e.Css.10-6.QTBngay.1000
mHH CTtt 8,1
Với : e : hiệu suất xử lý của bể đối với chất rắn lơ lửng,e = 40 - 70%.
Chọn e = 60%
Css: hàm lượng SS đầu vào bể,Css= 50mg/l
G = 60%.50.10-6.700.1000 = 21kg/ngày
Chọnkhối lượng riêng của bùn = 1020 kg/m3
Nồng độ cặn rắn trong bùn = 5%(do độ ẩm là 95%)
- Thể tích cặn rắn sinh ra mỗi ngày : ngaymVC /412,005,0.1020
21 3
Máng thu nước ra :
- Để thu nước sau khi lắng, dùng máng thu chảy tràn xung quanh đặt bên
trong thành bể. Đừơng kính máng thu nước bằng 0,8 đường kính bể :
mDDm 66,358,4.8,0.8,0
- Chiều dài máng thu nước : mDL mm 49,1166,3.14,3.
- Tải trọng thu nước trên 1m dài của máng :
ngaymmL
Qa
m
./92,6049,11
700 3 , thỏa điều kiện < 125m3/m.ngày .
Máng răng cưa :
Đường kính máng răng cưa : Drc = Dm = 3,66m
Chọn:
- 4khe/1m dài, khe tạo góc 900.
- Bề rộng răng cưa : brc = 100 (mm)
- Bề rộng khe : bk = 150(mm)
- Chiều sâu khe : hk = bk/2 = 150/2 = 75 (mm)
- Chiều sâu tổng cộng của máng răng cưa : hrc = 200 (mm)
Tổng số khe : n = 4.Lm = 4.11,49 = 45,96khe Chọn 46khe
4.15 BỂ KHỬ TRÙNG :
Bể khử trùng được thiết kế theo dạng bể phản ứng có vách ngăn. Nguyên tác
hoạt động cơ bản là dùng các vách ngăn để tạo sựu đổi chiều liên tục của dòng
nước.Mỗi khi dòng nước đổi chiều chảy, giữa các lớp có sự thay đổi về vận tốc
nên tạo ra sự khuấy trộn.
Bể có dạng hình chữ nhật, bên trong có các vách ngăn hướng dòng làm cho
nước chuyển động dạng hình ziczắc.
Quá trình khử trùng nước trong bể diễn ra như sau:
Ca(OCl)2 + H2O ↔ CaO + 2HOCl
2HOCl ↔ 2H+ + 2ClO‾
Tính kích thước bể khử trùng
- Dung tích hữu ích của bể: V = Qhtb . t = 29,2. 0,5 = 14,6m3
Với t : thời gian lưu của nước trong bể, chọn t = 30(phút) = 0,5(h)
(“Xử lý nước cấp sinh hoạt và công nghiệp” – Nguyễn Thị Thu Thúy)
- Kích thước bể:
+ Chọn chiều cao công tác của bể: h = 1,5(m).
+ Diện tích mặt thoáng hữu ích của bể:
273,95,1
6,14m
h
VF
+ Chọn kích thước bể: L. B = 5 .2 (m).
+ Chọn chiều cao bảo vệ hbv = 0,3 (m).
- Chiều cao tổng cộng của bể :
H = h + hbv = 1,5 + 0,3 = 1,8 (m).
- Chiều dài vách ngăn bằng 2/3 chiều rộng của bể
B1 = 2/3 . B = 2/3 .2 = 1,3 (m).
Chọn 3 vách ngăn trong bể, tức bể có 4 ngăn n = 4, vậy khoảng cách giữa các
vách ngăn là mL
l 25,14
5
4
Tính ống dẫn nước vào bể khử trùng:
- Lưu lượng nước tính toán: Q = 29,2(m3/h) = 0,0081(m3/s).
- Vận tốc nước chảy trong ống, chọn v = 0,2 (m/s).
- Đường kính ống dẫn nước vào bể: mv
QD 227,0
14,3.2,0
0081,0.4
.
.4
=227 (mm).
Chọn ống nhựa PVC có đường kính D = 230(mm).
L
B
Hình 4.5. Cấu tạo bể khử trùng
Tính lượng hóa chất cần thiết để khử trùng :
Hóa chất cần để khử trùng là Clorine (Ca(OCl)2).
- Lượng Clo hoạt tính lớn nhất dùng để khử trùng:
(CT 5 – 2, “Xử Lý Nước Thải” – Trần Hiếu Nhuệ)
Trong đó:
Q : lưu lượng nước thải (m3/h)
a : liều lượng Clo hoạt tính cần thiết để khử trùng nước thải,
a = 5 – 10(g/m3), chọn a = 5 (g/m3). (“Xử Lý Nước Thải” – Trần Hiếu Nhuệ).
P : hàm lượng Clo hoạt tính (%) trong Clorua vôi, P = 30%.
487,030.1000
5.2,29.100
.1000
..100
P
aQG (kg/h).
Bảng 4.14. Tóm tắt các thông số thiết kế bể khử trùng
STT Tên thông số (ký hiệu) Đơn vị Số liệu
1 Chiều cao xây dựng bể (H) m 1,8
2 Chiều cao công tác (h) m 1,5
3 Chiều rộng bể (B) m 2
4 Chiều dài bể (L) m 5
5 Thời gian lưu nước (t) phút 30
6 Số ngăn trong bể (n) ngăn 4
7 Chiều rộng 1 ngăn (l) m 1,25
4.15 BỂ NÉN BÙN :
- Lượng bùn được dẫn tới bể nén bùn gồm 3 nguồn :
- Bùn xả ra từ bể Lắng I với lưu lượng 5,06m3/ngày
- Bùn xả ra từ bể UASB với lưu lượng 0,755m3/ngày.
- Bùn xả ra từ bể Aerotank với lưu lượng 12,247m3/ngày.
P
aQG
.1000
..100
- Bùn xả ra từ bể lắng, trung hòa với lưu lượng 0,412m3/ngày.
- Lượng bùn dư được dẫn tới bể nén bùn :
Qbd= 5,06 + 0,755 + 12,247 + 0,412 = 18,474m3/ngày = 0,77m3/h.
Diện tích hữu ích bể nén bùn :
2
1
1 14,23600.1,0
1000.77,0m
v
QF bd
Với v1 : tốc độc chảy của chất lỏng ở vùng lắng trong bể nén bùn kiểu
lắng đứng. v1 = 0,1mm/s.
Diện tích ống trung tâm bể nén bùn được tính theo công thức :
2
1
1 007,03600.30
1000.77,0m
v
QF bd
Với v2 : tốc độ chuyển động của bùn trong ống trung tâm, v2=30mm/s.
Diện tích tổng cộng bể nén bùn : F = F1 + F2 = 2,14 + 0,007 =2,147m2
Đường kính bể nén bùn : mF
D 65,114,3
147,2.4.4
Đường kính ống trung tâm : mF
dtt 09,014,3
007,0.4.4 2
Đường kính ống loe: dloe = 1,35 . dtt = 1,35.0,09 = 0,12m
Chiều cao ống loe: chọn hloe = 0,25m.
Đường kính tấm hướng dòng : dhuongdong = 1,3 . dloe= 1,3 . 0,12 = 0,156m
Chiều cao từ ống loe tới tấm hướng dòng: chọn bằng 0,2m
Chiều cao phần lắng bể được tính theo công thức :
Với t : thời gian lắng , chọn 5h.
Chiều cao phần hình nón góc nghiêng 450, đường kính đáy bé 100mm.
m
dDh be 78,0
2
1,0
2
65,1
222
Chiều cao phần bùn hoạt tính đã nén:
mhhhh thob 33,025,02,078,02
Với h0: Khoảng cách từ đáy ống loe tới tâm tấm chắn = 0,2m
mtvH l 8,13600.5.0001,03600..1
hth: Chiều cao lớp trung hòa = 0,25m
Chiều cao ống trung tâm: htt = 0,6 . Hl = 0,6 . 1,8 = 1,08m
Chiều cao tổng cộng bể nén bùn: mhhHH l 88,23,078,08,132
Với h3: Chiều cao bảo vệ.
Đường kính máng thu: Dm= 0,8 . D = 0,8 . 1,65 = 1,32m
Bảng Error! No text of specified style in document..15. Tóm tắt các thông số
thiết kế bể nén bùn
Tên thông số Kí hiệu Đơn vị Giá trị
Đường kính bể D m 1,65
Chiều cao bể H m 2,88
Chiều cao ống trung
tâm
htt m 1,08
Đường kính ống
trung tâm
dtt m 0,0
Đường kính ống loe dloe 0,12
Chiều cao ống loe hloe m 0,25
Đường kính tấm
hướng dòng
dhuongdong m 0,156
Đường kính máng
thu nước
Dm m 1,32
4.16 MÁY ÉP BÙN DÂY ĐAI :
Thiết bị ép bùn lọc dây đai là một loại thiết bị dùng để khử nước ra khỏi bùn
vận hành dưới chế độ cho bùn liên tục vào thiết bị. Về nguyên tắc, đối với thiết
bị này, để tách nước ra khỏi bùn có thể áp dụng cho các công đoạn sau:
- Ổn định bùn bằng hóa chất.
- Tách nước dưới tác dụng của trọng lực.
- Tách nước dưới tác dụng của lực ép dây đai nhờ truyền động cơ khí .
Đối với các loại thiết bị ép bùn kiểu lọc dây đai, bùn sau khi đã ổn định bằng
hóa chất, đầu tiên được đưa vào vùng thoát nước trọng lực, ở đây bùn sẽ được
nén và phần lớn nước được tách ra khỏi bùn nhờ trọng lực. Có thể sử dụng
thiết bị hút chân không trong vùng này để tăng khả năng thoát nước và giảm
mùi hôi. Sau vùng thoát nước trọng lực là vùng nén ép áp lực thấp. Trong vùng
này bùn được nén ép giữa hai dây đai chuyển động trên các con lăn, nước trong
bùn sẽ thoát ra đi xuyên qua dây đai vào ngăn chứa nước bùn bên dưới. Cuối
cùng bùn sẽ đi qua vùng nén ép áp lực cao hay vùng cắt. Trong vùng này, bùn sẽ
đi theo các hướng zic – zắc và chịu lực cắt khi đi xuyên qua một chuỗi các con
lăn. Dưới tác dụng của lực cắt và lực ép, nước tiếp tục được tách ra khỏi bùn.
Bùn ở dạng bánh được tạo ra sau khi qua thiết bị ép bùn kiểu lọc dây đai.
Lưu lượng cặn đến lọc ép dây đai :
Trong đó:
Qbd : Lượng bùn dư cần xử lý đến bể nén bùn, Qbd = 0,77 m3/h
P1 : Độ ẩm của bùn dư , P1 = 99,2 %
P2 : Độ ẩm của bùn dư sau khi nén ở bể nén bùn trọng lực,P2 = 97,3%
)/(23,03,97100
2,99100.77,0 3 hmqb
Máy làm việc 4(h/ngày), 7(ngày/tuần). Khi đó lượng cặn đưa đến máy trong
1 tuần là: 0,23(m3/h) x 24(h/ngày) x 7(ngày/tuần) = 38,64 (m3/tuần)
Lưu lượng cặn đưa đến máy trong 1h là: 38,1/7./4
64,38 3
tuanngayngayh
mQ (m3/h)
Giả sử hàm lượng bùn hoạt tính sau khi nén C = 50(kg/m3), lượng cặn đưa
đến máy: M = C . Q = 50 . 1,38 = 69(kg/h) = 1656(kg/ngày)
Sau khi qua máy ép bùn, bánh bùn có độ ẩm 75 – 85%. Chọn 82%
Mkhô = 69(kg/h) . (1 – 0,82) = 12,42(kg/h)
Tính toán lượng polymer dùng trong mỗi lớp bùn :
- Lượng bùn khô M = 12,42 kg/h
2
1
P100
P100.
bdb Qq
- Liều lượng polymer = 5kg/tấn bùn
- Liều lượng polymer tiêu thụ = 12,42 kg/h x 5kg/tấn bùn x 10-3 = 0,062 kg/h
- Hàm lượng polymer sử dụng = 2 %
Chọn 2 bơm định lượng hóa chất dung dịch Polymer, 1 hoạt động, 1 dự phòng.
