Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ

Tải bản đầy đủ - 0trang

Thơng số



Đơn vị



COD

BOD5

Độ màu



mg/l

mg/l

Pt-Co



Giá trị

đầu vào

850

388

1.200



Giá trị



331

35

600

26

(trong đó 65% cặn có

mg/l

144

thể phân hủy sinh

học)

Bảng 3. 3 Đặc tính nước thải đầu ra bể Aeroten



Chất rắn lơ lửng

SS



Q, S0, Xo



Bể Aeroten



TCVN 59452005 (cột B)

80

50

50

100



Qe, Xe



Q+Qr, X

Bể lắng II

Qr, Xr



Qw,Xr

Hình 3. 1 Sơ đồ làm việc của hệ thống

Trong đó: Q, Qr, Qw, Qe: lưu lượng nước đầu vào, lưu lượng bùn tuần hoàn, lưu lượng bùn xả và

lưu lượng nước đầu ra, m3/ngày.đêm

S0 : nồng độ chất nền (tính theo BOD5) ở đầu vào , mg/l

X, Xr, Xe : nồng độ chất rắn bay hơi trong bể Aeroten, nồng độ bùn tuần hoàn và nồng độ

bùn sau khi qua bể lắng II , mg/l

4.1.1. Xác định hiệu quả xử lí của bể Aeroten:

Lượng cặn hữu cơ được tính tốn dựa vào phương trình sau:

C5 H 7 O 2 N  5O2

113 g



160 g



1g



x



� 5CO2  2H2O  NH3



 N�

ng l�



ng



g



→ Ta có x = 160 × 1 /113 = 1,4159  1,42 mg O2 tiêu thụ/ mg tế bào bị oxy hóa

Như vậy, ta thấy nếu cứ 1 gam lượng chất hữu cơ thì lượng O2 (BOD) cần sẽ là 1,42 mg.

Lượng cặn hữu cơ có trong chất rắn SS ra khỏi bể lắng = 26 (mg/l) × 65% = 16,9 (mg/l)



Do đó, lượng chất hữu cơ tính theo BOD20 là: 1,42 × 16,9 = 24 (mg/l)

→ Lượng BOD5 có trong chất rắn lơ lửng ra khỏi bể lắng:

BOD5  0, 68 �BOD 20  0, 68 �24  16,32(mg / l)

Lượng BOD5 hoà tan khi ra khỏi bể lắng:

BOD5 (ra kh�

i b�l�

ng)  BOD5(cho ph�

p�



u ra) - BOD5 (trong c�

n l�l�

ng)= 35 - 16,32  18,68(mg/l)

Hiệu quả xử lí BOD5 phải thiết kế

+ Theo tổng cộng:



E tc 



+ Theo BOD5 hoà tan:

4.1.2.



388  35

�100  90,98%

388



E ht 



388  18, 68

�100  95,19%

388



Xác định thể tích bể Aeroten:



Thể tích bể được tính theo cơng thức:



Vb�Aerotank 



Q �Y �c �(S0  S)

X �(1  K d �c )



Trong đó: Q :Lưu lượng nước thải, Q = 5500 m3/ngày

Y : Hệ số sản lượng bùn, đây là một thông số động học được xác định bằng thực

nghiệm.Trường hợp thiếu số liệu thực nghiệm, có thể lấy theo kinh nghiệm của các nước như

sau: Y = 0,4÷0,8 mgVSS/mgBOD5. Y = 0,6 mgVSS/mgBOD5

C : thời gian lưu bùn, C = 5÷15 ngày. Trong bài chọn C = 10 ngày

S0 : hàm lượng BOD5 ở đầu vào, S0 = 388 mg/l

S : hàm lượng BOD5 ra khỏi bể Aeroten, S = 18,68 mg/l

Kd : hệ số phân hủy nội bào, đây là thông số động học được xác định bằng thực nghiệm.

Khi thiếu số liệu thực nghiệm có thể lấy Kd = 0,06 ngày-1

X : nồng độ chất lơ lửng dễ bay hơi trong hỗn hợp bùn hoạt tính; với S0 > 200, X =

2800÷4000 mg/l, chọn X = 3000 (mg/l)







Vb�Aerotank 



5500 �0, 6 �10 �(388  18, 68)

 2539(m 3 )

3000 �(1  0, 06 �10)



Kích thước bể:

Chọn chiều cao cơng tác của bể là 4m

Diện tích bể Aeroten:



Sb�Aerotank 



Vb�Aerotank 2539



 634, 75(m 2 )

h

4



Chia làm 3 đơn ngun, mỗi đơn ngun có kích thước: Dài x rộng x Hbể = 8m x 6,2m x 4,5 m

Trong đó Hbể = chiều cao cơng tác + chiều cao dự trữ = 4 + 0,5 = 4,5 (m)

4.1.3. Xác định thời gian lưu nước:





Vb�Aerotank 2539



 0, 462(ng�

y) �11 gi�6 ph�

t

Q

5500



4.1.4. Xác định lượng bùn xả ra hàng ngày:

Hệ số sản lượng quan sát được tính theo công thức:

Yobs 



Y

0, 6



 0,375

1  K d c 1  0, 06 �10



Lượng bùn hoạt tính sinh ra trong một ngày tính theo nồng độ bùn hoạt tính (MLVSS):

Yobs �Q(So  S)

PX 

(kg/ng�

y)

103



PX 



0,375 �5500(388  18, 68)

�761,7 (kg/ng�

y)

103



Lượng tăng sinh khối tổng cộng tính theo nồng độ bùn hoạt tính MLSS trong một ngày:

P

761, 7

Pc  X 

�952,1 (kg/ng�

y)

0,8

0,8

Lượng bùn thải bỏ mỗi ngày = Lượng tăng sinh khối tổng tính theo MLSS – hàm lượng SS còn

lại trong dòng ra = 952,1 – (5500×26×10-3) = 809,1 (kgSS/ngày)

4.1.5. Lượng bùn xả ra hàng ngày:



Lượng bùn thải được tính theo công thức:



Qx�



VX  Q r X r c

X �c



(m 3 / ng�

y)



Trong đó: V: thể tích bể Aeroten, V = 2539 m3

X : nồng độ bùn hoạt tính duy trì trong bể Aeroten, X= 3000 (mg/l)

Qr : lưu lượng nước ra khỏi bể lắng 2, xem như bằng lưu lượng vào của bể (nước theo

bùn không đáng kể )

Xr : nồng độ chất rắn bay hơi VSS có trong bùn hoạt tính SS trong nước ra khỏi bể lắng 2,

Xr = 0,8 x 26 = 20,8 (mg/l)





Q x�



2539 �3000  5500 �20,8 �10

 215, 77(m 3 )

3000 �10



4.1.6. Xác định lượng bùn tuần hoàn lại bể:

Nồng độ bùn hoạt tính trong bể Aeroten ln được duy trì ở giá trị 3000mg/l. Ta có phương trình

cân bằng vật chất như sau: X �(Q  Q r )  Qr �X r

Chia 2 vế cho Q và đặt tỉ số � = Qr/Q (� là tỉ số tuần hoàn bùn) ta được:





X

3000



 0, 6

X r  X 7500  3000



Kiểm tra tỉ số F/M và tải trọng thể tích của bể:

Giá trị F/M theo qui phạm cho phép của các thông số thiết kế là 0,2 – 1 ngày-1

S

F

388

 o 

 0, 28 (ng�

y1 )

M �X 0, 462 �3000



Tải trọng thể tích:

Tải trọng thể tích theo qui phạm cho phép của các thông số thiết kế là 0,8 – 1,92

kgBOD5/m3.ngày



L



Q �S0

5500 �388

�103 

�103  0,84(kg.BOD5 / m3 .ng�

y)

V

2539



Cả hai giá trị này đều nằm trong giới hạn cho phép.

4.1.7. Xác định lượng Ơxy cần cung cấp cho bể Aeroten:

Tính lượng oxy cần theo tiêu chuẩn:



OC0 



Q �(So  S)

 1.42PX (kg.O2 / ng�

y)

f



Trong đó: Q : lưu lượng nước thải, Q = 5500 m3/ngày

S0 : hàm lượng BOD5 ở đầu vào, S0 = 388 (mg/l)

S : hàm lượng BOD5 ở đầu ra, S = 18,68 (mg/l)

f : hệ số chuyển đổi BOD5 và BOD20, f = 0,68

Px : Lượng bùn hoạt tính sinh ra trong một ngày tính theo nồng độ bùn hoạt tính, Px = 761,7

(kg/ngày)

1,42 : hệ số chuyển đổi từ tế bào sang COD

5500 �(388  18, 68) �103

OC0 

 (1, 42 �761, 7)  1905,5 (kg.O2 / ng�

y)

0, 68





C

1

OC t  OC0 � S20 � (kgO2 / ng�

y)



C



C



sh

d

Lượng O2 cần thực tế:



Trong đó:  : hệ số điều chỉnh lượng oxi ngấm vào nước thải;  = 0,6÷0,94, chọn  = 0,7

 : hệ số điều chỉnh lực căng bề mặt theo hàm lượng muối đối với nước thải, thường lấy  =1

CS20 : DO bão hoà trong nước ở nhiệt độ làm việc 25oC, CS20 = 9,08 (mg/l)

Cd : DO cần duy trì; khi xử lý nước thải thường lấy Cd = 1,5÷2 mg/l, chọn Cd = 2 (mg/l)

9, 08

1

OC t  1905,5 �

�  3491,1 (kgO2 / ng�

y)

(1�9, 08)  2 0, 7



Lượng khơng khí cần cung cấp:



QK 



OCt

�f (m3 / ng�

y)

OU



Trong đó: f : hệ số an toàn; thường lấy từ 1,5-2, chọn f = 1,5

OU : cơng suất hồ tan oxy ở độ sâu 4m, OU = Ou × h

Tra bảng 7.1 trang 112 sách “Tính tốn các cơng trình xử lí nước thải” ta có Ou = 7 (gO2/ m3)

(sử dụng thiết bị làm thống tạo ra bọt khí nhỏ mịn)

→ OU= Ou × h = 7 x 4 =28 (g.O2/m3)



QK 



3491,1

�1,5  187023, 2 (m3 / ng�

y) �2,16 (m3 / s)

3

28 �10



Kiểm tra lượng khơng khí cần thiết cho xáo trộn hoàn toàn:



Q



� m3 �

� l�

QK 187023, 2

t �



 73, 6 � 3

��51 � 3



V

2539

y�

t�

�m .ph�

�m .ng�



→ Vậy lượng khí cáp cho q trình bùn hoạt tính cũng đủ cho nhu cầu xáo trộn hồn tồn.

4.1.8. Xác định cơng suất máy nén khí:

Áp lực cần thiết của máy nén khí:

Hm = hl + hd + H = 0,4 + 0,5 + 4 = 4,9m

Trong đó: hl : Tổn thất trong hệ thống ống vận chuyển, hl = 0,4m

hd : Tổn thất qua lỗ khuếch tán khí, hd = 0,5m

H : Độ sâu ngậm nước của ống khuếch tán khí, H = 4m

Năng suất yêu cầu của máy: Q = 0,4 (m3/s)

Công suất của máy thổi khí:



0,283



�P2 �

G �R �T �



Pmáy 

� �  1�

29, 7ne �



�P1 �







Trong đó: Pmáy : Cơng suất yêu cầu của máy khí nén, kW

G : trọng lượng của dòng khơng khí, G = 0,4 x 1,3 = 0,52 kg/s

R : Hằng số khí, R = 8,314 kJ/K.moloK

T : Nhiệt độ tuyệt đối của khơng khí đầu vào T= 298 oK

P1: Áp suất tuyệt đối của không khí đầu vào, P1 = 1 atm



P2: Áp suất tuyệt đối của khơng khí đầu ra ,

n



P2 



10,33  4,9

 1, 47(atm)

10,33



K  1 1, 395  1



 0, 283

K

1,395

(K= 1,395 đối với khơng khí)



29,7: Hệ số chuyển đổi

e : Hiệu suất của máy; e từ 0,7-0,8, chọn e = 0,7







0,283



0,52 �8,314 �298 �

1, 47 �



Pmaùy 



1



� 25, 2kW �35(Hp)

� �

29, 7 �0, 283 �0, 7 �

�1 �





→ 2 máy nén khí (1 hoạt động, 1 dự phòng), chọn Hbơm = 6m

4.1.9. Tính tốn các đường ống dẫn khí:

 Thiết kế:

Sơ đồ ống phân phối khí như sau:





ng nhá

nh đứ

ng



ng chính





ng nhá

nh ngang



Hình 3. 2 Sơ đồ ống phân phối khí

Các ống dẫn khí được làm bằng sắt tráng kẽm.

Ống phân phối khí bố trí dọc theo thành chiều dài bể.



Đường kính ống chính:



Dc 



4 �Q K

�1000 (mm)

v �



Trong đó: v : vận tốc khí đi trong các ống được duy trì trong khoảng 15 – 20 m/s, chọn v = 15

m/s

QK : lưu lượng khí đi trong ống chính, QK = 2,16 m3/s







Dc 



4 �2,16

�1000  428(mm)

15 �3,14



→ Chọn ống chính có đường kính D = 400mm ( 400)

-



Tính tốn ống trung gian:



Từ ống chính khí đi vào hai ống trung gian.

Lưu lượng khí trong ống trung gian :



Q tg 



Q K 2,16



 1, 08(m 3 / s)

2

2



- Đường kính ống trung gian:



D tg 



4 �Q tg

v �



�1000 



4 �1, 08

�1000  303,8 (mm)

15 �3,14



→ Chọn ống trung gian có đường kính D = 315 mm (315)

-



Tính tốn ống phân phối :



Sử dụng dàn ống xương cá

Số ống phân phối D100 dài 1m (ống xốp) tính theo cường độ cho phép q của mỗi ống:

N



Q K 2,16 �3600(m3 / h)



 720

q

10,8(m3 / h)

ống



→ Mỗi đơn nguyên gồm 90 ống xốp.



Khoảng cách giữa các ống trong hệ phân phối:



l



L 9,5 �2



 0, 026(m)

N

720



→ Chọn kích thước lỗ phân phối d = 0,1 mm; diện tích bề mặt 0,15m2

Kích thước trụ đỡ là: D x R x C = 0,2 m x 0,2 m x 0,2 m.

Lúc này, khoảng cách từ đáy bể đến đầu khuếch tán khí 0,45m.

4.1.10. Tính tốn các đường ống dẫn nước thải vào và ra bể Aeroten:

Vận tốc nước thải trong ống ở bể Aeroten cần được duy trì trong khoảng 0,8 – 1 m/s, chọn vận

tốc này là 1m/s.

Đường kính các ống vào là:

D



4 �Q

4 �0, 063



 283(mm)

v �

1�3,14



→ Chọn đường kính ống là D = 315 mm (315)

- Đường kính các ống nhánh vào 2 đơn nguyên của bể tương tự cách tính trước. Chọn đương

kính ống nhánh có D = 80 mm (80)

- Đường kính các ống nhánh ra khỏi 2 đơn nguyên của bể:



D



4 �(1  ) �Q

4 �(1  0, 6) �0, 063



 253 (mm)

v � �2

1�3,14 �2



→ Chọn đường kính ống D = 280 mm (280)

Đường kính ống ra khi gộp chung là:

D



4 �(1  ) �Q

4 �(1  0, 6) �0, 063



 358 (mm)

v �

1�3,14



→ Chọn đường kính ống D = 400 mm (400)

4.1.11. Tính tốn các đường ống dẫn bùn tuần hoàn vào bể Aeroten:

4 �Q

D th 

v �

Đường kính ống tuần hồn bùn:

Trong đó: v : vận tốc bùn chảy trong ống trong điều kiện có bơm, v= 1 – 2 m/s → Chọn v = 1

m/s.

Q: lưu lượng bùn tuần hoàn, Q = 5500 m3/ngày = 0,063 m3/s.







D th 



4 �0,063

 283 (mm)

1�3,14



→ Chọn đường kính ống D = 315 mm (315)

- Đường kính các ống nhánh vào 2 đơn nguyên của bể tương tự cách tính trước → Chọn đường

kính ống D =80 mm (80)

4.2. Bể trộn cơ khí:

Trong bể trộn cơ khí, hệ thống ống dẫn nước thải vào được thiết kế ở đáy bể, dung dịch phèn

nhôm cho vào tại cửa ống dẫn nước thải vào bể, nước đi từ dưới lên và vào ống thu ở phía kia

của thành bể để dẫn sang bể phản ứng kết hợp lắng ở phía sau.

Nhiệt độ nước: 250C

Thời gian khuâý trộn: t = 20 s

Cường độ khuấy trộn: lấy theo bảng 3.2  chọn G = 1,000 (s-1)

Tích tốn kích thước bể trộn :

Thể tích bể trộn :



Vb�tr�n



= 20s × 0,0637m3/s = 1,274 m3



Chọn bể trộn hình tròn, chiều cao bể trộn h = 1,5m



d



4 �Vb�tr�n

�h



→ Đường kính bể trộn là:







4 �0, 0637

  1 , 04  m 

3,14 �1,5



Trong bể đặt 4 tấm chắn để ngăn chuyển động xoáy của nước, chiều cao tấm chắn 1,4m; chiều

rộng 0,1m (= 1/10 đường kính bể)

Tính tốn máy khuấy:

Dùng máy khuấy tuabin bốn cánh nghiêng góc 450 hướng lên trên để đưa nước từ dưới lên.

Chọn đường kính máy khuấy: D = 0,5m (<= ½ chiều rộng bể).

Máy khuấy đặt cách đáy 0,35m

Chiều rộng cánh khuấy = 0,07m

Chiều dài cánh khuấy = 0,09m

Năng lượng khuấy :



P   �G 2 �Vb�tr�n



(W)



Trong đó: G: cường độ khuấy trộn: G = 1.000 s-1

 : hệ số truyền động khuấy, = 0,8

ở 25oC tra  = 0,789×10-3 (N.s/m2)

→ P = 0,789 × 10-3 × 10002 × 1,274 = 1005,2 (W)

1/3



� P



n �

( v�

ng / s)

5 �

K







D





Số vòng quay :

1/3



� 1005, 2



 1,55



2 �

1,

08



1000



0,

5





→n=

(vòng/s) = 93 (vòng/ phút)

→ Phải có hộp giảm tốc cho động cơ.

-



Đường kính ống dẫn nước ra:



Đường kính ống dẫn nước ra lấy bằng đường kính ống dẫn nước vào

→ D = 140mm (140)

Thời gian đưa nước từ bể trộn sang ngăn phản ứng tạo bông cặn < 1 phút, tốc độ nước 1 m/s →

chiều dài ống nối 2 bể này chọn < 60 m.

4.3. Bể tạo bông:

- Tính tốn bể :

Giả sử qui trình phản ứng hiệu quả cần đạt được giá trị gradient tốc độ trung bình G= 50 s -1 trong

thời gian t = 30 phút.



GTB × T = 50 × 30 × 60 = 90 000  ( 50 000 - 100 000 ).

Thể tích bể phản ứng:



V  Q �T 



5500

�30  114, 6  m3 

24 �60



→ Chọn bể phản ứng có kích thước : B x h = rộng x sâu = 4m x 4m, → tiết diện đứng F = 16

m2.

→ Chiều dài bể :



L



V 114,6



 7, 2  m   

F

16



Chia bể làm 3 ngăn theo chiều dài, các bể này ngăn nhau bằng các vách ngăn, mỗi ngăn dài 2,4

m.

-



Trong mỗi ngăn :

+ Dung tích mỗi ngăn là 38,4 m3.

+ Cường độ khuấy trộn trong các ngăn dự kiến đạt các giá trị gradient tốc độ G = 70, 50,



30 s-1.

+ Ở tâm các ngăn đặt guồng khuấy theo phương ngang.

+ Cấu tạo guồng khuấy gồm trục quay và 4 bản cánh đặt đối xứng ở 2 phía quanh trục.

-



Tính tốn guồng khuấy :



Kích thước bản cánh chọn: rộng x dài = 0,2 m x2m

Tiết diện bản cánh : f = 0,4 m2.

Bản cánh đặt ở các khoảng cách tính từ tâm trục quay đến mép ngoài:

R1 = 1m ; R2 = 0,8m

Tổng tiết diện bản cánh khuấy : Fc =4f = 1,6 (m3)

Tỷ lệ diện tích cánh khuấy : Quy phạm cho từ 15 – 20 %

Fc 1, 6



   0,17  17%

F 9, 6

Trong đó : F : tiết diện ngang bể, F = 4 × 2,4 = 9,6 m2.



Năng lượng tiêu hao mỗi buồng :



Pm_ng�n th�i 



 �G 2 �Vb�i



(W)



Trong đó: G: cường độ khuấy trộn

 : hệ số truyền động khuấy, = 0,8



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×