Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
Chương 3: Tính Toán Các Công Trình Đơn Vị

Chương 3: Tính Toán Các Công Trình Đơn Vị

Tải bản đầy đủ - 0trang

Công Nghệ Xử Lý Nước Thải



GVHD : Phạm Ngyệt Ánh



A: diện tích mặt cắt ướt của mương dẫn

Kênh có diện tích hình chữ nhật có B = 2h sẽ cho ti ết di ện l ớn nh ất v ề m ặt th ủy

lực (Thốt nước tập 2, Tr522, Hồng Văn Huệ, Trần Đức Hạ 2002)

Trong đó: B: chiều rộng mương dẫn nước (m)

h: chiều cao mương dẫn nước (m)

Ta có : W = Bh = 2h2 = 0,215 ⇒ h = 0.33 m ⇒ B =20,66m

Độ dốc tối thiểu của mương dẫn để tránh quá trình lắng cặn trong mương :

imin= = = 1,67

H = h + h'

Chiều cao xây dựng mương :

Chiều cao xây dựng mượng : H = 0,33 + 0,3 = 0,63 m

Với h’=0,3m là chiều cao bảo vệ

Thông số



Đơn vị



Giá trị



m/s



0,4



Chiều cao mực nước trong mương, h



m



0,33



Chiều rộng mương, B



m



0,66



Chiều cao xây dựng, H



m



0,63



Vận tốc nước chảy trong mương, v



Độ dốc, imin



1,67



Bảng 2: Các thông số tính tốn mương dẫn nước thải:

3.3. Hố thu nước thải

Chọn thời gian lưu nước t =15 phút.

Vậy thể tích hố thu nước: 20,83 m3

Kích thước hố thu nước: L2,8,8

Đường ống dẫn nước từ mương nước thải đến hố thu:

Dống dẫn= = = 0.312 (m)

Trong đó: Q là lưu lượng trung bình ngày =2000m3/ng =0,023 m3/s

v: vận tốc chảy trong ống = 0,3 m/s

Thông số

Vận tốc nước chảy trong ống, v



SVTH: BÙI TUẤN ANH



17



Đơn vị



Giá trị



m/s



0,3



Công Nghệ Xử Lý Nước Thải



GVHD : Phạm Ngyệt Ánh



Chiều cao mực nước trong

mương, H



m



2,8



Chiều rộng hố thu, B



m



2,8



Chiều dài hố thu, L



m



2,8



Đường kính ống dẫn



m



0,312



Bảng 3: Các thơng số tính tốn hố thu nước thải

3.4. Song chắn rác

• Song chắc rác được làm từ kim loại và đặt dưới đường ch ảy c ủa n ước th ải

theo phương thẳng đứng.

• Kích thước và khối lượng rác giữ lại ở song chắc rác ph ụ thu ộc vào kích

thước khe hở giữa các thanh đan. Tránh ứ đọng rác và gây tổn th ất áp l ực

cần thường xuyên làm vệ sinh song chắn rác.



Hình 4: Sơ đồ cấu tạo của song chắn rác

Sơ đồ cấu tạo của song chắn rác gồm: 1 – Song chắn, 2 – Sàn cơng tác



α = (30o ÷ 45o )



α = 45o



Góc nghiêng:

chọn

Vận tốc trung bình qua song chắc rác: v = ( 0,3÷ 0,6 m/s ) ch ọn v = 0,3 m/s

Khe hở giữa các thanh chắn rác: b = ( 16 – 25 mm) . Chọn b = 20 mm = 0,02m

Chiều rộng và chiều sâu mương dẫn: B x H = 0,4 x 0,5 m



b

= 3 ÷5

s



Độ dày các thanh:

chọn s = 6 mm = 0,006 m

Chiều cao lớp nước trong mương h1 :

Số khe hở song chắn rác:

Trong đó:

n : Là số khe hở

Lưu lượng lớn nhất của nước thải, =0,034 m3/s

SVTH: BÙI TUẤN ANH



18



Công Nghệ Xử Lý Nước Thải



GVHD : Phạm Ngyệt Ánh



v

: Tốc độ nước chảy qua song chắn rác, v= 0,3( m/s)

k : hệ số tính đến mực độ cản trở của dòng chảy do hệ th ống cào rác k =

1,05

Số thanh của song chắn rác:

Có hai song chắn rác nên số thanh của mỗi song sẽ là 21 thanh và bằng s ố khe

hở.

Bề rộng của mỗi song chắn rác:

Trong đó:

s: bề dày của thanh song chắn rác, thường lấy s=0,008 m

b: khoảng cách giữa các khe hở của song chắn, b= 0,02m

Chiều dài phần mở rộng trước song chắn rác: l1

Trong đó: Bs : Chiều rộng song chắn rác

Bk = B : chiều rộng mương dẫn



ϕ



: góc nghiêng đoạn mở rộng mương dẫn ( 15 ÷ 20o ). Chọn

Chiều dài đoạn thu hẹp sau song chắn rác: l2

Chiều dài xây dựng mương đặt song chắn rác:

Trong đó: Ls là chiều dài phần mương đặt SCR, Ls = 1,5m

2

vmax

hs = ξ ×

×K

2g

Tổn thấp áp lực qua song chắn rác:

Trong đó:

vmax là vận tốc nước thải trước song chắn rác ứng với Q max, chọn vmax =

0,8m/s

K : hệ số tính tới sự tăng tổn thấp áp lực do rác mắc ph ải song chắc rác ( k

= 2 ÷ 3) Chọn K = 2 ( ThS. Lâm Vĩnh Sơn, Giáo trình xử lý nước thải)

ξ

hệ số tổn thất áp suất cục bộ, xác định theo công thức:

4



4



 0,006  3

s 3

= ữ ì sin = 2, 42 ì

ì sin 450 = 0,35



b

0,02



: hằng số phụ thuộc hình dạng thanh chắn rác, chọn thanh ch ắn rác có

hình dạng hình chữ nhật, β = 2,42

α : góc nghiêng đặt song chắn rác. α = 45o

v2

0,82

hs = ξ × max × K = 0,35 ×

× 2 = 0,023( m)

2g

2 × 9,81

Chiều sâu xây dựng mương đặt song chắn rác

SVTH: BÙI TUẤN ANH



19



Công Nghệ Xử Lý Nước Thải



GVHD : Phạm Ngyệt Ánh



Chọn H = 0,81 m

Trong đó:

hmax : độ đầy ứng với chế độ Qmax, hmax=h1 =0,28 m

hs: tổn thất áp lực qua song chắn rác

hbv: chiều cao bảo vệ: Chọn hbv = 0,5 m

Hiệu quả xử lý nước thải sau khi qua song chắn rác:

• Hàm lượng chất lơ lửng còn lại: SS = 800 x (100 – 4)% = 768 mg/l.

• Hàm lượng BOD5 còn lại: BOD5 = 3600 x (100 – 4)% = 3456 mg/l.

• Hàm lượng COD còn lại: COD= 5000x(100 - 4)%= 4800mg/l

(Theo xử lý nước thải đô thị và cơng nghiệp tính tốn và thi ết kế cơng trình –

Lâm Minh Triết )



Kích

Đơn

STT Tên thơng số

hiệu

thước

vị

Kích thước thanh chắn

1



Bề rộng



s



8



mm



Khoảng cách giữa các thanh



b



20



mm



22



thanh



Số thanh

2

3

4



n

Kích thước SCR



Chiều dài

L

2

Chiều rộng

Bs

0,6

Chiều sâu

H

0,81

Góc nghiêng của SCR

α

45

Vận tốc trung bình qua các

v

0,3

khe

Bảng 4: Các thông số thiết kế song chắn rác



m

m

m

độ

m/s



3.5. Bể iu hũa

Th tớch b iu hũa:

V=t= 124,2ì4=496,8 (m3)

Trong ú: : lưu lượng nước thải lớn nhất trên giờ

t: thời gian lưu trung bình của n ước th ải trong b ể đi ều hòa l ấy t=4h

(t= 4- 6h, theo tính tốn thiết kế các cơng trình của Lâm Minh Tri ết)

• Kích thước bể điều hòa:

Chọn chiều sâu hoạt động của bể là Hdh= 5m.

Diện tích của bể điều hòa:

Lấy F=100 m2

Chiều cao bảo vệ của bể chọn: Hbv= 0,5m

Chiều cao xây dựng của bể điều hòa: Hxd=Hdh+Hbv=5+0,5=5,5 (m)

SVTH: BÙI TUẤN ANH



20



Công Nghệ Xử Lý Nước Thải



-



GVHD : Phạm Ngyệt Ánh



Xây bể điều hòa hình chữ nhật có thể tích:

W= Ldh . Bdh . Hxd =100×5,5= 550 (m3)

Do kích thước bể lớn gặp khó khăn trong việc thiết kế hệ thống sục khí, nên chia

bể làm 2 đơn ngun.

Thể tích thực của một bể: W = L1 × B × Hxd = 10 × 5 × 5,5 =275 (m3)

Thể tích hữu ích của một bể: W1b = L1 ×B1 ×H = 1055 = 250 (m3)

Để tránh hiện tượng lắng cặn và ngăn chặn mùi trong bể điều hòa cần cung cấp

lượng khí thường xuyên.

Đường kính ống dẫn nước vào bể D = = = 0,164 (m)

Lưu lượng khí cần cấp cho bể điều hòa:

Lkhí = Qmaxh.a = 124,2×3,74 = 464,8 m3/h = 0,129 (m3/s)

Trong đó: Qmaxh: lưu lượng nước thải theo giờ max, Qmaxh = 124,2 (m3/h)

a



: lượng khơng khí cấp cho b ể đi ều hòa, a= 3,74 m 3 khí/m3 nước



thải

Chọn hệ thống phân phối khí là hệ thống ống cấp khí bằng thép có đục l ỗ, m ỗi

bể gồm 4 ống đặt dọc theo chiều dài bể(10m) các ống cách nhau 1m.

Lưu lượng khí trong mỗi ống:



qống = = = 46,48 (m3/h)



Trong đó: vống là vận tốc khí trong ống, vống =10-15 m/s. Chọn vống =10 m/s.

Đường kính ống phân phối khí

D = = = 0,04 m=40 (mm)

Chọn ống có đường kính D = 40 mm, đường kính các lỗ 2-5mm. Chọn d lỗ =

4mm=0,004m, vận tốc khí qua lỗ vlỗ = 5-20m/s, chọn vlỗ = 15m/s.

Lưu lượng khí qua 1 lỗ:

qlỗ = vlỗ = 153600 = 0,678 (m3)

Số lỗ trên 1 ống: N = = = 68 lỗ, chọn N =68 lỗ.

Số lỗ trên 1m chiều dài ống: n = = = 7,8 lỗ, chọn n =7 lỗ/m ống.

Trong đó: L- chiều dài ống, m.

N- số lỗ trên 1 ống.

Áp lực cần thiết cho hệ thống khí nén được xác định theo cơng thức

+ 5,5=6,8m

Trong đó:

m

m

: Tổn thất cục bộ của ống phân phối khí, khơng vượt q 0,4m

Hiệu quả xử lý nước thải sau khi qua bể điều hòa:

• Chất lơ lửng giảm 4%:





Hàm lượng BOD5, COD sau khi thực hiện sục khí giảm còn với hiệu suất

khoảng 20% đối với BOD5. Vậy sau khi qua bể điều hòa hàm lượng BOD5

còn lại là:



SVTH: BÙI TUẤN ANH



21



Công Nghệ Xử Lý Nước Thải



GVHD : Phạm Ngyệt Ánh



BOD5 = 3456 x (100 – 25)% = 2592 mg/l.

• Hàm Lượng COD còn lại là:

COD = CODv(100 – 25)%

COD= 4800x(100 - 25)% = 3600mg/l

Thông số



Đơn vị



Giá trị



Thời gian lưu nước



giờ



4



Số bể



bể



2



Chiều dài



m



10



Chiều rộng



m



5



Chiều cao xây dựng



m



5,5



Số ống phân phối khí 1 bể



ống



4



Đường kính ống dẫn nước vào

ra



mm



164



Đường kính ống dẫn khí



mm



40



Bảng 5: Thơng số thiết kế bể điều hòa

3.6. Bể lắng 1

Theo TCXDVN 51:2008, với Qngđ=2000m3/ngđ ta sử dụng 2 bể lắng đứng,

công suất mỗi bể là Qngđ=1000m3/ngđ= m3/s

Chọn thời gian lưu: t=2h

Diện tích ống trung tâm xác đinh theo lưu lượng giây tối đa:

Trong đó: Q: lưu lượng tính tốn trung bình giây

V: Vận tốc chảy trong ống trung tâm. Lấy v=30mm/s (theo TCVN

7957:2015)

Đường kính ống trung tâm:

Diện tích của bể:

Trong đó: : lưu lượng tính tốn trung bình theo giây

v: vận tốc nước thải trong bể lắng đứng, v = 0,5-0,8 mm/s,

chọn v = 0,7mm/s

Diện tích tổng cộng của bể lắng: m2

Đường kính của bể lắng

Chọn: Chiều sâu hữu ích của bể lắng H = 3 m. [1 - 4, tr 426]

Chiều cao lớp bùn lắng hb = 0,7 m.

Chiều cao lớp trung hòa hth = 0,2 m.

Chiều cao bảo vệ hbv = 0,3 m.

SVTH: BÙI TUẤN ANH



22



Công Nghệ Xử Lý Nước Thải



GVHD : Phạm Ngyệt Ánh



Chiều cao tổng cộng của bể lắng đợt 1:

Htc = H + hb + hth + hbv = 3 + 0,7 + 0,2 + 0,3 = 4,2 m.

Chiều cao ống trung tâm h= 60%×H = 60%×3 = 1,8 m.

Tải trọng máng tràn: Ls = = = 70,36 m3/m.ngày < 500 m3/m.ngày

Trong đó: Q=1000m3/ngđ là cơng suất của 1 bể

D: Đường kính của bể lắng

Hiệu quả xử lý nước thải sau khi qua bể lắng đợt 1: Bể lắng đợt 1 có thể

loại bỏ được từ 50 ÷ 70% cht rn l lng v 25 ữ 50% BOD5

Chn lượng BOD5 sau lắng 1 giảm 35%. Vậy lượng BOD 5 còn lại sau lắng

1:

BOD5 = 2592x (1 – 0,35) = 1684,8mg/l

• Chọn lượng COD sau lắng 1 giảm 35%. Vậy lượng COD còn l ại sau b ể l ắng

1 là:

COD=3600 x (1 - 0,35) = 2340 mg/l

• Chọn hiệu quả xử lí SS đạt 70%. Vậy lượng SS còn lại sau lắng 1 là:

SS = 737 x (1 – 0,7) = 221 mg/l.

 Lượng bùn tươi sinh ra mỗi ngày là: Mtươi = SS x



Qtbngày



xE

Trong đó: SS : hàm lượng cặn lơ lửng, SS = 737 mg/l =737 g/m3.

Qtbngày



Qtbngày



: lưu lượng nước thải trung bình ngày,

= 2000 m3/ngày.

E : hiệu quả xử lý cặn lơ lửng, E = 70%.

Vậy: Mtươi = 737 (g/m3) x 2000 ( m3/ngày) x 0,7

= 1031800 gSS/ngày = 1031,8 kgSS/ngày.

 Bùn tươi của nước thải có hàm lượng cặn 5% (độ ẩm = 95%).

Tỉ số VSS : SS = 0,75 và khối lượng riêng bùn tươi 1,053 kg/l. [ 24, tr 426 ]

Vậy lưu lượng bùn tươi cần phải xử lý là:

Qtươil/ngày) = 19,6 m3/ngày.

Lượng bùn tươi có khả năng phân huỷ sinh học:

Mtươi(VSS) = 1031,8x 0,75 = 737,85 kgVSS/ngày.

STT



Tên thông số



Đơn vị



Số liệu thiết

kế



1



Đường kính bể (D)



m



4,524



2



Đường kính buồng trung

tâm



m



0,7



3



Chiều cao tổng cộng



m



4,2



4



Diện tích của bể



m2



15,7



5



Số bể



n



2



SVTH: BÙI TUẤN ANH



23



Cơng Nghệ Xử Lý Nước Thải



GVHD : Phạm Ngyệt Ánh



Bảng 6: Thông số thiết kể bể lắng đợt 1

3.7. Bể UASB

Chỉ số



Đơn vị



Giá trị



m3/ngày



2000



BOD5



mg/l



1684,8



COD



mg/l



2340



SS



mg/l



221



Lưu lượng trung

bình



Bảng 7: Các thơng số đầu vào khi thiết kế bể UASB



Bảng 8: Sơ đồ cấu tạo bể UASB

Sơ đồ cấu tạo bể UASB

Trong bể UASB duy trì sự ổn định trong q trình yếm khí thì phải cân

bằng giá trị pH ở khoảng 6,6 – 7,6. Dòng nước thải có giá trị pH dao động từ 6-8

thỏa mãn điều kiện xử lý sinh học, tuy nhiên cần phải duy trì hàm lượng kiềm

đạt từ 1000-1500 để ngăn pH giảm xuống 6,6.

Nguyên lý hoạt động của bể UASB

UASB được thiết kế cho nước thải có nồng độ ơ nhiễm chất hữu c ơ cao và

thành phần chất rắn thấp. Nồng độ COD đầu vào được gi ới hạn ở mức min là

100mg/l, nếu SS>3000mg/l khơng thích hợp để xử lý bằng UASB.

Xử lý nước thải UASB là quá trình xử lý sinh học kỵ khí, trong đó n ước th ải

sẽ được phân phối từ dưới lên và được khống chế vận tốc phù hợp (v<1m/h).



SVTH: BÙI TUẤN ANH



24



Công Nghệ Xử Lý Nước Thải



GVHD : Phạm Ngyệt Ánh



Cấu tạo của bể UASB thông thường bao gồm: hệ th ống phân phối nước đáy b ể,

tầng xử lý và hệ thống tách pha.

Nước thải được phân phối từ dưới lên, qua lớp bùn kỵ khí , tại đây sẽ di ễn

ra quá trình phân hủy chất hữu cơ bởi các vi sinh vật, hi ệu qu ả x ử lý của b ể

được quyết định bởi tầng vi sinh này. Hệ thống tách pha phía trên bê làm nhi ệm

vụ tách các pha rắn – lỏng và khí, qua đó thì các ch ất khí sẽ bay lên và đ ược thu

hồi, bùn sẽ rơi xuống đáy bể và nước sau xử lý sẽ theo máng l ắng ch ảy qua cơng

trình xử lý tiếp theo.

Lượng NaOH cần thêm vào nước thải trong 1 ngày đêm:

MNaOH =1500×2000m3/ngày = 3kg/ngày

Chất dinh dưỡng N, P bổ sung cho vi sinh vật phát triển theo tỉ l ệ COD:N:P =

350:5:1.

Diện tích bề mặt phần lắng: A = = = 166,67 m2

Trong đó: Q- lưu lượng nước thải trung bình, Q = 2000 m3/ngày.

LA- tải trọng bề mặt phần lắng, LA= 12 m3/m2.ngày.

Thể tích ngăn phản ứng bể UASB: Vr = = = 585 m3

Trong đó: CCOD – hàm lượng COD đầu vào (g/m3), CCOD = 2340 g/m3.

LCOD – tải trọng thể tích, LCOD = 8 kg COD/ m3.ngày.

Chọn 2 đơn ngun hình vng, vậy cạnh mỗi đơn nguyên là:

L = = = 9,13m.

Lấy L=B=9,2m

Chiều cao phần phản ứng: H = = = 3,5m.

Chiều cao tổng cộng bể UASB: Ht = H + H1+ hbv = 3,5+1,5+0,3 = 5,3m.

Trong đó:

H1: chiều cao vùng lắng 1, chọn H1= 1,5 m (trang 195- Tính tốn thiết kế

các cơng trình xử lý nước thải – T.S Trịnh Xuân Lai)

hbv: chiều cao bảo vệ, chọn hbv =0,3 m.

Thời gian lưu bùn trong bể UASB khoảng (60-100) ngày tùy theo tính chất chất

hữu cơ trong nước thải.



SVTH: BÙI TUẤN ANH



25



Công Nghệ Xử Lý Nước Thải



GVHD : Phạm Ngyệt Ánh



Thời gian lưu bùn: T = 60 ngày

Tính tốn phần ngăn lắng

Nước trước khi vào ngăn lắng sẽ được tách khí bằng các tấm chắn khí đặt

nghiêng so với phương ngang một góc từ 45 ÷ 600. Chọn góc này là 600.

Bể được chia làm 2 ngăn lắng, chiều rộng mỗi ngăn: ==4,6(m)



Hình 5: Ngăn lắng

Ngăn lắng

Kiểm tra thời gian lưu nước trong ngăn lắng:

Thời gian lưu nước trong ngăn lắng phải đảm bảo ≥ 1 giờ.



 Như vậy thời gian lắng trong máng lắng đảm bảo yêu cầu thiết kế.



Tính tốn tấm chắn khí và tấm hướng dòng

Chọn khe hở giữa các tấm chắn khí và giữa tấm chắn khí và tấm hướng dòng là

như nhau. Tổng diện tích các khe hở chiếm từ 15 ÷ 20% diện tích bể. Ch ọn S khe =

16% Sbể. Sbể =

Trong bể có 4 khe hở, vì vậy diện tích mỗi khe là:

Bề rộng một khe hở là:

Tấm chắn khí:

-



Tính tấm chắn khí 1:

+ Chiều dài tấm chắn khí bằng chiều rộng bể: l1 = B = 9,2m.

+ Chiều rộng:



-



Tính tấm chắn khí 2:

+ Chiều dài tấm chắn khí bằng chiều rộng bể: l2 = B = 9,2m.

Chọn khoảng cách giữa 2 tấm chắn khí là: = 0,2 m



SVTH: BÙI TUẤN ANH



26



Cơng Nghệ Xử Lý Nước Thải



GVHD : Phạm Ngyệt Ánh



+ Chiều rộng:

Tấm hướng dòng:

Tấm hướng dòng cũng được đặt nghiêng so với phương ngang một góc

60 và cách tấm chắn khí dưới là rkhe = 260 mm.

Chiều dài tấm hướng dòng: lhd = B = 9,2 m.

Khoảng cách từ đỉnh tam giác của tấm hướng dòng đến tấm chắn dưới:

0



Đoạn nhơ ra của tấm hướng dòng nằm bên dưới khe hở từ 10 ÷ 20 cm.

Chọn mỗi bên nhơ ra 15 cm.

Như vậy, chiều rộng của tấm hướng dòng là:

D = 2 d + 2 150 = 2 300 + 2 150 = 900 mm.

Tính tốn lượng khí mêtan sinh ra

Năng suất sinh khí vào khoảng (0,5-0,55) (m3/kgCOD) (Nguồn :trang 112

“Giáo trình xử lí nước thải sinh hoạt và cơng nghiệp bằng phương pháp sinh h ọc”

– PGS.TS Nguyễn Văn Phước)

Chọn lượng khí sinh ra trên mỗi kg COD bị khử trong một ngày:

p = 0,5 (m3/kgCOD loại bỏ ngày).

Tổng lượng khí sinh ra trong bể là: (hỗn hợp khí)

2340 (m3/ngày)

Thể tích khí metan sinh ra chiếm khoảng 65% hỗn hợp khí.

Vmetan = 2340 x 0,65 = 1521(m3/ngày)

Tính tốn ống thu khí

Chọn vận tốc khí trong ống Vkhí = 10 m/s.

Đường kính ống thu khí:

Chọn ống dẫn khí = 60mm

Tính tốn ống phân phối nước vào bể UASB

Đường kính ống chính

Vận tốc nước chảy trong ống chính v = 0,8 ÷ 2 m/s. Chọn v = 1 m/s.



Chọn đường đường kính ống chính là 180 cm

SVTH: BÙI TUẤN ANH



27



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Chương 3: Tính Toán Các Công Trình Đơn Vị

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×