Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
PHẦN 4: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ

PHẦN 4: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ

Tải bản đầy đủ - 0trang

Đồ Án Xử Lý Nước Thải



GVHD: Nguyễn Minh Đức



Tại bể kỵ khí UASB nhờ hoạt động phân hủy của các VSV kỵ khí biến đổi chất hữu cơ thành các

dạng khí sinh học, chính các chất hữu cơ tồn tại trong nước thải là các chất dinh dưỡng cho các

VSV.

-



-



-



Giai đoạn 1: Nhóm VSV tự nhiên có trong nước thải thủy phân các hợp chất hữu cơ phức tạp

thành các chất hữu cơ đơn giản có trọng lượng nhẹ như monosacarit, amino axit để tạo ra

nguồn thức ăn và năng lượng cho vi sinh hoạt động.

Giai đoạn 2: Nhóm vi khuẩn tạo men axit biến đổi các hợp chất hữu cơ đơn giản thành các

axit hữu cơ thường là axit acetic, nhóm vi khuẩn yếm khí tạo axit là nhóm vi khuẩn axit

focmo.

Giai đoạn 3: Nhóm vi khuẩn tạo metan chuyển hóa hydro và axit axetic thành khí metan và

cacbonic, nhóm vi khuẩn này gọi là metan focmo. Vai trò quan trọng của nhóm vi khuẩn này

là tiêu thụ hydro va axit axetic, chúng tăng trưởng rất chậm và quá trình xử lý yếm khí chất

thải được thực hiện, khí metan và khí cacbonic thốt ra khỏi hỗn hợp.



Hiệu quả xử lý phụ thuộc vào các yếu tố môi trường như nhiệt độ, độ pH…Các yếu tố sinh vật như:

số lượng và khả năng hoạt động phân hủy của quần thể vi sinh vật có trong bể. Việc làm giảm bớt

nồng độ ô nhiễm hữu cơ ở bể UASB giúp cho bể hiếu khí hoạt động hiệu quả hơn vì nồng độ COD

đã giảm nhiều, hiệu quả xử lý theo COD từ 60-80%.

Sau khi qua bể kỵ khí nước thải tiếp tục đển bể Aerotank. Tại bể Aerotank các chất hữu cơ còn lại sẽ

được phân hủy bởi các VSV hiếu khí, hiệu quả xử lý của bể Aerotank đạt từ 75-90% và phụ thuộc

vào các yếu tố như nhiệt độ, pH, nồng độ oxy, lượng bùn… Nước thải sau khi qua bể Aerotank các

chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học bị loại hồn tồn, còn lại các chất khó phân hủy.

Sau thời gian lưu nước nhất định nước được đưa sang bể lắng 2 để lắng các bông bùn hoạt tính.

Bùn từ đáy bể lắng 2 được đưa vào hố thu bùn có 2 ngăn một phần bùn trong bể sẽ được bơm tuần

hoàn lại bể Aerotank nhằm duy trì nồng độ bùn hoạt tính trong bể, phần bùn dư được đưa qua bể nén

bùn.

Tại bể nén bùn dư được nén bằng trọng lực nhằm giảm thể tích của bùn. Bùn hoạt tính của bể lắng 2

có độ ẩm cao 99-99,3%, vì vậy cần phải thực hiện nén bùn để giảm độ ẩm còn khoảng 95-97%. Bùn

sau khi nén được đưa qua máy ép bang tải và mang đi chơn lấp hợp vệ sinh hay làm phân bón.

Nước sau khi qua lắng tiếp tục cho qua hồ hoàn thiện trước khi đưa đến nguồn tiếp nhận

Thành phần và tính chất nước thải

Thơng số

pH

BOD5 (mg/l)

COD (mg/l)

SS (mg/l)

Nt (mg/l)



SVTH: Nguyễn Mạnh Cường



Đầu vào

6-8

1200

2000

500

30



Quy chuẩn phát thải

5,5-9

50

150

100

40



17



Đồ Án Xử Lý Nước Thải



GVHD: Nguyễn Minh Đức



Pt (mg/l)



25



6



4.2 TÍNH TỐN CÁC CƠNG TRÌNH ĐƠN VỊ

4.2.1 Lưu lượng tính tốn

- Lưu lượng thiết kế Qthiet ke = 3500 m3/ngđ

-



Lưu lượng trung bình giờ Qtbh =



3500

= 145,8

24



(m3/h)



145,8

3600



Lưu lượng trung bình giây Qtbs =

= 0,041 (m3/s) = 41 (l/s)

Lưu lượng giờ lớn nhất Qmaxh = Qtbh . kch = 145,8 . 1,45 = 211,4 (m3/h)

Lưu lượng giây lớn nhất Qmaxs = Qtbs . kch = 41 . 1,45 = 59,45 (l/s)



4.2.2 Mương dẫn nước

Mương dẫn nước có nhiệm vụ đưa nước thải đến các cơng trình xử lý, mương dẫn có tiết diện hình chữ nhật.

Lưu lượng nước thải lớn nhất vào mương

Qsmax = 0, 059 ( m 3 / s )



Vận tốc dòng chảy trước song chắn rác với vớt rác thủ công: v = 0,6 ÷ 1 (m/s). Chọn v = 0,7 (m/s)

Chọn mương có tiết diện hình chữ nhật

Q =ω ×v



Ta có:

Trong đó

-



v : vận tốc dòng nước



ω



: diện tích mặt cắt ướt của mương dẫn



ω=



Qsmax 0,059

=

= 0,084

v

0,7



(m2)



Kênh tiết diện hình chữ nhật sẽ có B = 2h sẽ có tiết diện lớn nhẩt về mặt thủy lực ( Thoát nước tập 2,

Tr522, Hoàng Văn Huệ, Trần Đức Hạ 2002)



SVTH: Nguyễn Mạnh Cường



18



Đồ Án Xử Lý Nước Thải



GVHD: Nguyễn Minh Đức



Trong đó:

B: chiều rộng mương dẫn nước (m)

h: chiều cao mương dẫn nước (m)



-



ω = B × h = 2 × h× h



Ta có:



h=







ω

0,084

=

= 0, 2 ( m) = 20( cm)

2

2



B = 2 × h = 2 × 0,2 = 0,4(m) = 40(cm)

imin =



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

Chiều cao xây dựng mương :

Với



h ' = 0,1 − 0, 2



1 1

=

= 2,5

B 0, 4



H = h + h'



(m) . Chọn h’ = 0,2 (m)



Chiều cao xây dựng mương : H = 0,2 + 0,2 = 0,4 (m)

Các thơng số tính tốn mương dẫn nước thải

Thông số

Vận tốc nước chảy trong mương, vmax

Chiều cao mương dẫn nước, h

Chiều cao bảo vệ , h’

Chiều rộng mương, B

Chiều cao xây dựng, H

Độ dốc, imin



Đơn vị

m/s

m

m

m

m



Giá trị

0,7

0,2

0,2

0,4

0,4

2,5



4.2.3 Song chắn rác (Thô)

Song chắn rác giữ lại các tạp chất có kích thước lớn. Đây là cơng trình đầu tiên trong thành phần của

trạm xử lý nước thải.

Chọn song chắn rác làm sạch bằng thủ công. Rác sau khi thu gom được đưa đến bãi rác.

Các thông số của song chắn rác làm sạch thủ công



SVTH: Nguyễn Mạnh Cường



19



Đồ Án Xử Lý Nước Thải



GVHD: Nguyễn Minh Đức



Thông số

Làm sạch thủ cơng

Kích thước song chắn

- Rộng, mm

5-15

- Dày, mm

26-38

Khe hở giữa các thanh, mm

16-50

Độ dốc theo phương đứng, độ

30-45

Tốc độ dòng chảy trong mương đặt song chắn,

0,3-0,6

m/s

Tổn thất áp lực cho phép, mm

150

a) Chọn kích thước song chắn rác



Bề dày khe hở giữa các thanh: 18 mm

Độ dốc theo phương thẳng đứng: 300

b) Ta có số khe hở giữa các thanh song chắn rác:



n=



Qmax

× kx

b.h1 .v



=



0, 059

× 1,05

0, 018 × 0,1× 0,7



= 49,17 (khe)  chọn (50 khe)



Trong đó:

c)



Qmax: lưu lượng giây lớn nhất, (m3/s)

b: chiều rộng khe hở giữa các thanh, m

v: tốc độ nước qua song chắn rác, (m/s), từ 0,6-1 (m/s), Chọn v = 0,7 (m/s)

h1: chiều sâu lớp nước qua song chắn rác, (m). Chọn h1 = 0,1 (m)

kx: hệ số nén dòng cho thiết bị vớt rác, kx = 1,05

Chiều rộng tổng cộng của song chắn rác

Bs =



s × ( n − 1) + b × n



=



0, 008 × ( 50 − 1) + 0,018 × 50



= 1,292 (m)



Chọn Bs= 1,3 (m)

Trong đó:

- s: chiều rộng mỗi thanh, (m). Chọn s = 8 (mm)

- b: chiều rộng khe hở mỗi thanh, (m)

d) Tổn thất áp lực qua song chắn rác



v2

0, 7 2

hs = ξ × × K = 0, 711×

× 3 = 0, 053

2g

2 × 9,81



(m)



Trong đó:

- v: vận tốc dòng chảy trong mương đặt song chắn (m/s), chọn v=0,7 (m/s)

SVTH: Nguyễn Mạnh Cường



20



Đồ Án Xử Lý Nước Thải



GVHD: Nguyễn Minh Đức



K: hệ số tính đến sự tăng tổn thất áp lực do vướng rác, K=2-3. Chọn K=3

ξ

: hệ số tổn thất cục bộ qua song chắn rác



-



ξ



Tính :

4



4



 s 3

 0.008  3

ξ = ì ữ ì sin = 2, 42 × 

÷ × sin 60 = 0,711

b

 0.018 

Trong đó:

-



s: chiều dày mỗi thanh, m

b: chiều rộng khe hở, m

β

β

: phụ thuộc tiết diện thanh song chắn rác. Do thanh hình chữ nhật nên

= 2,42



α



: góc nghiêng đặt song chắn rác so với phương ngang,

e) Chiều dài phần mở rộng trước SCR



L1 =



α



=600



Bs − Bm

(m)

2tgϕ



Trong đó :

-



Bs

Bm



ϕ



: chiều rộng song chắn

: bề rộng mương dẫn, chọn



: góc nghiêng chỗ mở rộng, chọn



L1 =

f)



Bm = 0,6m

ϕ = 20



˚



Bs − Bm 1, 292 − 0,6

=

= 0,95(m)

2tgϕ

2.tg 20o



Tính chiểu dài mở rộng sau SCR



L2 = 0,5L1 = 0,5.0,95 = 0, 48(m)

g) Chiều dài xây dựng mương đặt SCR



L = L1 + L2 + Ls = 0,95 + 0, 48 + 1,5 = 2,93



SVTH: Nguyễn Mạnh Cường



(m)



21



Đồ Án Xử Lý Nước Thải



GVHD: Nguyễn Minh Đức



Trong đó



Ls :



chiều dài phần mương đặt song chắn rác , chọn

h) Chiều sâu mương đặt song chắn rác



H = h1 + h2 + h3 = 0, 2 + 0,053 + 0,5 = 0,75



Ls = 1,5m



(m)  chọn H=0,8 (m)



Trong đó:

-



h1



h2

h3



: chiều sâu lớp nước đặt song chắn, (m)

: tổn thất áp lực qua song chắn, (m)

: chiều sâu bảo vệ, (m) chọn



h3



= 0,5 (m)



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

Chất lơ lửng giảm 4%:



TSS1 = TSS × (100 − 4)% = 500 × 0,96 = 480(mg / l )

BOD5 giảm 4% còn lại:



L1 = BOD5 × (100 − 4)% = 1200 × 0,96 = 1152(mg / l )

(Theo xử lý nước thải đô thị và cơng nghiệp tính tốn và thiết kế cơng trình – Lâm Minh Triết )

Các thông số thiết kế song chắn rác

Thơng số thiết kế

Đơn vị

Kích thước

Bề rộng khe

m

0,018

Số khe

Khe

50

Chiều rộng song chắn

m

1,3

Chiều dài mở rộng trước SCR

m

0,95

Chiều dài mở rộng sau SCR

m

0,48

Chiều dài mương đặt SCR

m

2,93

Chiều sâu mương đặt SCR

m

0,8

4.2.4 Bể điều hòa

Bể điểu hòa có nhiệm vụ điều hòa nước thải về lưu lượng và nồng độ, giúp làm giảm kích thước và

tạo chế độ làm việc ổn định cho các cơng trình phía sau, tránh hiện tượng quá tải.



SVTH: Nguyễn Mạnh Cường



22



Đồ Án Xử Lý Nước Thải



-



GVHD: Nguyễn Minh Đức



Thời gian lưu nước của bể điều hòa t=4h

Thể tích hữu ích của bể điều hòa được tính như sau:

Vb=



Qtbh × t = 145,8 × 4 = 583, 2



(m3). Lấy Vb = 600 (m3)



Chia bể điều hòa thành 2 đơn ngun, mỗi đơn ngun có kích thước:

L × B × H = 7,5 × 8 × 4, 5



(m)



- Chọn chiều cao hữu ích của bể điều hòa là h=4,5 (m)

- Chọn chiều cao bảo vệ bể điều hòa là hbv=0,5 (m)

 Chiều cao xây dựng bể điều hòa là: H = h + hbv = 4,5 + 0,5 = 5 (m)



Diện tích bề mặt bể điều hòa là:

F=



Vb

600

=

= 60

h 5× 2



(m2)



Đường kính ống dẫn nước vào bể.



D=



s

Qmax

0,059



2 =

2 = 0, 21(m) = 21( mm)

π × v0

π × 0,8







Cơng suất máy bơm nước

Cơng suất bơm :

s

ρ × Qmax

× g × h 1000 × 0,059 × 9,81 ×10

N=

=

= 7, 24 KW

1000 × η

1000 × 0,8



Trong đó :

-



h : chiều cao cột áp h = 10m



-



: hiệu suất máy bơm.



η



η



=80%



Công suất thực của máy bơm lấy bằng 120% cơng suất tính tốn.



Nthuc = 1,2 × N = 1,2 × 7,24 = 8,7 KW

Cần có 2 bơm cơng suất 10 KW hoạt động thay phiên

Hệ thống cấp khí cho bể điều hòa

Lưu lượng khơng khí cần cấp cho 1 bể điều hòa :

SVTH: Nguyễn Mạnh Cường



23



Đồ Án Xử Lý Nước Thải



GVHD: Nguyễn Minh Đức



Qkk = R × Vb = 0,012 × 300 = 3,6(m3 / p)



= 0,06(m3/s)



Trong đó

-



R : tốc độ khí nén 10 – 15 lít/m3.phút. Chọn R = 12 lít/m3.phút = 0.012 m3/m3.phút



Vb



: thể tích hữu ích bể điều hòa.



Đường kính ống phân phối khí chính



D=



4 × Qkk

=

π × 10



4 × 0,06

= 0,087(m) = 87, 4(mm)

π × 10



Chọn ống có đường kính D = 90 mm

Chiều dài đường dẫn khí chính L = 8 – 1 = 7 m

( khoảng cách 2 đầu mút và lối đi xuống bể là 1m)

Chọn hệ thống ống cấp khí bằng nhựa PVC sử dụng đĩa phân phối khí thơ có đường kính 170mm,

lưu lượng 0,08 (m3/phút), kích thước hạt bọt 3 (mm).

Số đĩa phân phối khí cho 1 đơn nguyên:



N=



Qkk

= 45

qd



(đĩa). Chọn 49 (đĩa)



Chọn khoảng cách giữa các nhánh phân phối khí 1 m

Chọn khoảng cách giữa các đĩa phân phối khí trên 1 nhánh 1,25 m

Chất lơ lửng giảm 5%:



TSS2 = TSS1 × (100 − 5)% = 480 × 0,95 = 456(mg / l )

BOD5 giảm 5% còn lại:



L2 = L1 × (100 − 5)% = 1152 × 0,95 = 1094(mg / l )



Bảng thơng số thiết kế bể điều hòa

Thơng số

Thời gian lưu nước

Số bể

Chiều dài



SVTH: Nguyễn Mạnh Cường



Đơn vị

Giờ

Bể

m



Giá trị

4

2

8



24



Đồ Án Xử Lý Nước Thải



GVHD: Nguyễn Minh Đức



Chiều rộng

m

7,5

Chiều cao hữu ích

m

4,5

Số đĩa phân phối khí

đĩa

48

Dường kính ống dẫn nước vào

mm

21

ra

Dường kính ống dẫn khí

mm

87,4

4.2.5 Cơng trình keo tụ

Nhiệm vụ: lượng hóa chất cho vào nước chiếm tỷ lệ rất nhỏ nhưng xảy ra phản ứng rất nhanh khi

tiếp xúc với nước. Khuấy trộn để phân phối nhanh và trộn đều hóa chất sau khi cho chúng vào nước

nhằm đạt hiệu quả xử lý cao nhất.

a) Thiết bị khuấy trộn trong bể pha trộn FeCl3



Thể tích bể trộn:

V = Q × t = 0, 041× 30 = 1, 23



(m3). Lấy 1,5 (m3)



Trong đó:

-



Q: lưu lượng thiết kế, Q = 3500 m3/h = 0,041 m3/s

t: thời gian khuấy trộn, t = 30 s



Kích thước bể trộn:



L × B × H = 1×1××1,5



(m). Chiều cao bảo vệ 0,3 (m)



Chọn cánh khuấy chân vịt 3 cánh

Nước và hóa chất đi vào phần đáy bể, sau khi hòa trộn được thu lại ở trên mặt bể và đưa sang bể

phản ứng.

D=



Đường kính cánh khuấy



1

2



chiều rộng bể. Chọn D = 0,5 (m)



Năng lượng cần truyền vo nc:

P = G 2 ì V ì à = 5002 × 1,5 × 0,9 × 10−3 = 337,5



(W)



Trong đó:

-



P: năng lượng cần truyền vào nước, W

V: thể tích bể châm phèn

G: cường độ khuấy trộn. Chọn G = 500 s-1



µ



: độ nhớt động học của nước,= 0,9.10-3



Cơng suất động cơ:



SVTH: Nguyễn Mạnh Cường



25



Đồ Án Xử Lý Nước Thải



GVHD: Nguyễn Minh Đức



Ptt =



P 337,5

=

= 450

η 0, 75



(W)



Trong đó

-



η



: hiệu suất động cơ, = 0,75

Bảng thông số thiết kế bể khuấy trộn



Thơng số

Chiều dài

Chiều rộng

Chiều cao hữu ích

Chiều cao xây dựng



Đơn vị

m

m

m

m



Giá trị

1

1

1,5

1,8



b) Bể phản ứng



Nhiệm vụ: tạo điều kiện thuận lợi để các hạt keo tụ phân tán trong nước sau quá trình pha và trộn

với phèn đã mất ổn định và có khả năng kết dính với nhau để tạo thành những bơng cặn lơn, lắng

nhanh, có hoạt tính bề mặt cao, khi lắng hấp phụ và kéo theo cặn bẩn cũng như chất hữu cơ gây mùi

vị của nước.

-



Tính tốn bể tạo bơng cơ khí



Thể tích bể phản ứng:

V = Q × t = 0, 041× 20 × 60 = 49, 2



(m3). Lấy = 50 (m3)



Trong đó

-



Q: lưu lượng nước xử lý

t: thời gian keo tụ, t = 20 phút



Diện tích bề mặt bể:

F=



V

50

=

= 25

H be

2



(m2)



Trong đó

-



Hbe : chiều cao hữu ích, chọn chiều cao bảo vệ hbv = 0,5 (m)



Bể được chia thành 3 ngăn bởi các tấm chắn khoan lỗ D = 150 mm



SVTH: Nguyễn Mạnh Cường



26



Đồ Án Xử Lý Nước Thải



GVHD: Nguyễn Minh Đức



Vận tốc nước qua lỗ trên vách ngăn v = 0,1 m/s

Vậy kích thước bể là

-



B × L × H be = 3 × 8,3 × 2,5



(m)



Tính thiết bị khuấy:



Mỗi ngăn đặt 1 máy khuấy. Trong bể phản ứng năng lượng khuấy giảm dần theo từng ngăn cùng với

sự gia tăng kích thước của bông bùn, giá trị gradient vận tốc giảm dần theo mỗi ngăn.

Cường độ khuấy 3 bậc: G1 = 80 s-1, G2 = 50 s-1, G3 = 20 s-1

Năng lượng cần cung cấp cho chất lỏng:

P = G 2 ×V × µ

Trong đó

-



G: cường độ khuấy trộn, s-1

V: thể tích mỗi ngăn khuấy trộn, V1 = 12 , V2 = 18, V3 = 18 (m3)



Chọn cánh khuấy chân vịt 3 cánh

Nước và hóa chất đi vào phần đáy bể, sau khi hòa trộn được thu lại ở trên mặt bể và đưa sang bể

phản ứng.

D=



Đường kính cánh khuấy





1

2



bể. chọn D = 1 m



Công suất tiêu thụ cần thiết của máy khuấy bậc 1:

P = 802 × 0,9.10 −3 ×12 = 69,12



(W)



Cơng suất động cơ:

Ptt =





P 69,12

=

= 98, 74

η

0, 7



(W)



Cơng suất tiêu thụ cần thiết của máy khuấy bậc 2:

P = 502 × 0,9.10−3 × 18 = 40,5



(W)



Cơng suất động cơ:



SVTH: Nguyễn Mạnh Cường



27



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

PHẦN 4: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×