Tính toán thiết kế hệ thống xữ lý nước thải dệt nhuộm 500 m3

MỤC LỤC I. CƠ SỞ LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ 2 1 Việc lựa chọn sơ đồ công nghệ dựa vào các yếu tố cơ bản sau: 2 2 Các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật khác 2 3. phương án được đề xuất 2 4. Chức năng nhiệm vụ từng công trình đơn vị: 4 4. Thuyết minh quy trình công nghệ 5 II. TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ 7 1 Xác định mức độ cần thiết xử lý chất thải 7 2 Lưới chắn rác 7 3 Bể điều hòa 8 5. Bể phản ứng 17 7. Bể Aerotank 25 8. Bể lắng II 32 9. Bể nén bùn (kiểu đứng) 36 10. Máy nén bùn 41 11 Bể tiếp xúc 41 12. Bể trộn hóa chất 44 II. TÍNH TOÁN HÓA CHẤT SỬ DỤNG 45 1. Bể chứa Urê (nồng độ 10%) và van điều chỉnh dung dịch Urê (cho vào bể Aerotank) 45 2. Bể chứa axit photphoric (H3PO4) và van điều chỉnh châm H3PO4 (cho vào bể Aerotank) 46 3. Bể chứa dung dịch axit H2SO4 và bơm châm H2SO4 (cho vào bể điều hòa) 46 4. Chất trợ lắng polymer dạng bột sử dụng ở bể lắng I 47 III. KHÁI TOÁN KINH TẾ 47 4.1 Phần xây dựng 47 4.2 Phần thiết bị 48 4.3 Phần quản lý vận hành 48 4.4 Chi phí điện năng 48 4.5 Chi phí hóa chất 49 4.6 Chi phí sửa chữa nhỏ 49 4.7 Tính giá thành chi phí xử lý 1m3 nước thải 49

doc61 trang | Chia sẻ: lvcdongnoi | Ngày: 11/01/2013 | Lượt xem: 8047 | Lượt tải: 32download
Bạn đang xem nội dung tài liệu Tính toán thiết kế hệ thống xữ lý nước thải dệt nhuộm 500 m3, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
MỤC LỤC I. CƠ SỞ LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ 2 1 Việc lựa chọn sơ đồ công nghệ dựa vào các yếu tố cơ bản sau: 2 2 Các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật khác 2 3. phương án được đề xuất 2 4. Chức năng nhiệm vụ từng công trình đơn vị: 4 4. Thuyết minh quy trình công nghệ 5 II. TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ 7 1 Xác định mức độ cần thiết xử lý chất thải 7 2 Lưới chắn rác 7 3 Bể điều hòa 8 5. Bể phản ứng 17 7. Bể Aerotank 25 8. Bể lắng II 32 9. Bể nén bùn (kiểu đứng) 36 10. Máy nén bùn 41 11 Bể tiếp xúc 41 12. Bể trộn hóa chất 44 II. TÍNH TOÁN HÓA CHẤT SỬ DỤNG 45 1. Bể chứa Urê (nồng độ 10%) và van điều chỉnh dung dịch Urê (cho vào bể Aerotank) 45 2. Bể chứa axit photphoric (H3PO4) và van điều chỉnh châm H3PO4 (cho vào bể Aerotank) 46 3. Bể chứa dung dịch axit H2SO4 và bơm châm H2SO4 (cho vào bể điều hòa) 46 4. Chất trợ lắng polymer dạng bột sử dụng ở bể lắng I 47 III. KHÁI TOÁN KINH TẾ 47 4.1 Phần xây dựng 47 4.2 Phần thiết bị 48 4.3 Phần quản lý vận hành 48 4.4 Chi phí điện năng 48 4.5 Chi phí hóa chất 49 4.6 Chi phí sửa chữa nhỏ 49 4.7 Tính giá thành chi phí xử lý 1m3 nước thải 49 CƠ SỞ LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ 1 Việc lựa chọn sơ đồ công nghệ dựa vào các yếu tố cơ bản sau: Công suất trạm xử lý. Thành phần và đặc tính của nước thải. Tiêu chuẩn xả nước thải vào các nguồn tiếp nhận tương ứng. Phương pháp sử dụng cặn. Khả năng tận dụng các công trình có sẵn. Điều kiện mặt nằng và đặc điểm địa chất thủy văn khu vực xây dựng. Khả năng đáp ứng thiết bị cho hệ thống xử lý. Chi phí đầu tư xây dựng, quản lý, vận hành và bảo trì. 2 Các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật khác Nước thải trước xử lý: pH = 8 - 10 BOD5 = 860 (mg/l) COD = 1430 (mg/l) SS = 560 (mg/l) Độ màu = 1000 (Pt – Co) Tổng N : 3,78 mg/l Tổng P : 1,54 mg/l Nước thải sau xử lý: Đạt tiêu chuẩn TCVN 5945 – 1995 (loại A): pH = 6-9 BOD5 < 20(mg/l) COD < 50 (mg/l) SS < 50 (mg/l) Tổng N : 30 mg/l Tổng P : 4 mg/l 3. phương án được đề xuất  4. Chức năng nhiệm vụ từng công trình đơn vị: 4.1. Song chắn rác Loại bỏ các vật có kích thước lớn như: lá khô, cành cây nhỏ, mảnh vụn… Ngoài ra, trong nước thải dệt nhuộm chứa nhiều xơ sợi li ti nên sau song chắn rác ta cần bố trí lưới chắn mịn nhằm giữ các xơ sợi có trong nước thải. Nước qua song chắn có vận tốc khoảng 0.6 m/s. 4.2. Bể điều hòa Nhằm điều hòa lưu lượng và ổn định nồng độ cho công trình xử lý phía sau. Trong bể có thiết bị định lượng hóa chất nhằm ổn định pH về khoảng 6.5-8.5 cho quá trình xử lý. Bể điều hòa được cấp khí nhờ hệ thống đĩa sục khí đặt dưới đáy bể nhằm tạo dòng khuấy trộn và duy trì tình trạng hiếu khí trong bể. 4.3. Bể phản ứng Sử dụng để hòa trộn các chất với nước thải nhằm điều chỉnh độ kiềm của nước thải, tạo ra bông cặn lớn có trọng lượng đáng kể và dễ dàng lắng lại khi qua bể lắng I. Ở đây sử dụng phèn nhôm để tạo ra các bông cặn vì phèn nhôm hòa tan trong nước tốt, chi phí thấp. 4.4. Bể lắng I Giữ lại phần cặn lơ lững (SS) có trong nước thải, các bông cặn lớn được tạo ra từ bể phản ứng sẽ được lắng ở đây, bể lắng I sẽ làm giảm tải lượng chất rắn cho công trình xử lý sinh học phía sau. 4.5. Bể Aerotank Aerotank hay còn gọi là bể bùn hoạt tính với sinh trưởng lơ lửng. Trong đó quá trình phân hủy xảy ra khi nước thải tiếp xúc với bùn trong điều kiện sục khí liên tục. Các vi sinh vật dùng chất nền (BOD) và chất dinh dưỡng (N, P) làm thức ăn, chuyển hóa chúng thành chất trơ không tan và tạo ra tế bào mới. Quá trình chuyển hóa đó được thực hiện đan xen và nối tiếp nhau cho đến khi không còn thức ăn cho hệ vi sinh vật nữa. Nước thải sau khi xử lý sinh học hiếu khí được đưa qua bể lắng II. 4.6. Bể lắng II Bùn sinh ra từ bể Aerotank và các chất lơ lửng sẽ được lắng ở bể lắng II, nước thải sau lắng được dẫn vào bể tiếp xúc. Lượng bùn sinh ra từ bể lắng II sẽ được xả vào bể chứa bùn. 4.7. Bể nén bùn Cặn tươi từ bể lắng I và bùn hoạt tính từ bể lắng II có độ ẩm tương đối cao (99 – 99,2% đối với bùn hoạt tính và 92 – 96% đối với cặn tươi), bể nén bùn có nhiệm vụ làm giảm độ ẩm của bùn, sau đó bùn được đem đi xử lý. 4.8. Máy ép bùn Sau khi bùn qua bể nén bùn nó sẽ tiếp tục được chuyển vào máy ép bùn, tại đây thực hiện quá trình làm ráo phần lớn nước trong bùn sau khi đã qua bể thu bùn. Nồng độ cặn sau khi làm khô trên máy đạt từ 15% – 25%. Lọc là quá trình không chỉ giữ lại các hạt cặn lơ lửng trong nước có kích thước lớn hơn kích thước các lỗ rỗng tạo ra giữa các hạt lọc mà còn giữ lại keo sắt, keo hữu cơ gây độ đục độ màu. Bể lọc thường được dùng để lọc một phần hay toàn bộ cặn bẩn có trong nước tùy thuộc vào yêu cầu đối với chất lượng nước. Bể lọc này được thiết kế gồm hai lớp: lớp thạch anh và lớp cát sỏi. Nước cấp khi qua bể lắng hầu hết các cặn lơ lửng đều được giữ lại, chỉ còn khoảng 20% căn lơ lửng không lắng được ở bể lắng mà tiếp tục đi vào bể lọc. Bể lọc có nhiệm vụ lọc tất cả các cặn không thể lắng được. 4.9. Bể tiếp xúc( khử trùng bằng clorin) Khử trùng nước bằng clo nhằm tiêu diệt vi sinh trước khi đưa nước đã qua xử lý ra hệ thống thoát nước chung, lượng vi khuẩn giảm khoảng 99%. Hóa chất dùng để khử trùng là nước Clo. 4.10. Bể chứa nước sạch dùng để quay vòng sữ dụng Nhiệm vụ của bể chứa là chứa nước sạch sau quá trình lọc. Đặt cạnh bể chứa là hệ thống bơm cung phân phối nước ra mạng tiêu thụ, bơm nước rửa lọc…trạm bơm phải đảm bảo việc phân phối nước theo yêu cầu về công suất và độ tin cậy. 4. Thuyết minh quy trình công nghệ Nước thải thu gom đến song chắn rác sẽ được loại bỏ những tạp chất khô (vải, nilong...), sau đó nước thải tự chảy qua bể điều hòa và nhờ quá trình khuấy trộn kết hợp với thổi khí sơ bộ, nước thải được điều hòa về lưu lượng cùng với nồng độ các chất ô nhiễm như: BOD, COD, SS,... Ở ngay trên bể điều hòa ta dùng bơm định lượng bơm dung dịch H2SO4 để điều chỉnh pH về trung tính, thuận lợi cho các công trình xử lý sau. Tiếp theo nước thải từ bể điều hòa được bơm chìm lên bể phản ứng có khuấy trộn để thực hiện quá trình keo tụ các hạt cặn lơ lửng sau đó được bơm qua bể lắng I để loại bỏ các loại cặn thô, nặng có thể gây trở ngại cho các công đoạn xử lý sau. Nước thải từ bể lắng I tự chảy tràn qua bể Aerotank có xáo trộn.Tại bể Aerotank quá trình sinh học hiếu khí xảy ra và được duy trì nhờ không khí cấp khí từ máy thổi khí, các vi sinh vật hiếu khí (trên bùn hoạt tính) sẽ phân hủy các chất hữu cơ còn lại trong nước thải thành các chất vô cơ ở dạng đơn giản. Hiệu xuất xử lý của Aerotank đạt khoảng 90 – 95%. Tiếp đến nước thải được dẫn sang bể lắng II và diễn ra lắng cặn hoạt tính, bùn sẽ lắng xuống đáy bể, nước thải phía trên được chảy tràn qua bể tiếp xúc khử trùng bằng dung dịch Clo, nhằm tiêu diệt vi khuẩn trước khi thải ra nguồn tiếp nhận. Bùn từ bể lắng II một phần sẽ được tuần hoàn về bể Aerotank nhằm duy trì lượng vi sinh vật có trong bể. Một phần cùng với lượng bùn sinh ra từ bể lắng I sẽ được chuyển vào bể chứa bùn để tách nước, trong giai đoạn này polymer được châm vào nhằm tăng hiệu quả tách nước ra khỏi bùn. Nước tách bùn sẽ được tuần hoàn trở lại bể điều hòa. Lượng bùn từ bể chứa bùn sẽ được chuyển sang máy nén bùn sau đó sẽ được chở đi chôn lấp. II. TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ 1 Xác định mức độ cần thiết xử lý chất thải Mức độ cần thiết xử lý theo chất rắn lơ lửng  C0 : Hàm lượng chất lơ lửng trong hỗn hợp nước thải vào, C0 = 560 mg/l. Cra : Hàm lượng chất lơ lửng của nước thải sau xử lý, Cra = 60 mg/l. Mức độ cần thiết xử lý theo BOD5  BOD5 : Hàm lượng BOD5 trong hỗn hợp nước thải vào, BOD5 = 860 mg/l BOD5 : Hàm lượng BOD5 trong nước thải sau xử lý, BOD5-ra = 100 mg/l Mức độ cần thiết xử lý theo COD  Từ các kết quả tính toán trên ta nhận thấy nước thải của nhà máy dệt nhuộm này có mức độ cần thiết để xử lý rất cao tính theo BOD, COD do đó ta phải xử lý bằng biện pháp sinh học. 2 Lưới chắn rác a. Chức năng Lưới chắn rác có nhiệm vụ tách các vật thô như giẻ, rác, vỏ đồ hộp, các mẩu đá, gỗ và các vật khác trước khi đưa vào các công trình xử lý phía sau. Lưới chắn rác có thể đặt cố định hoặc di động, lưới chắn rác giúp tránh các hiện tượng tắc nghẽn đường ống, mương dẫn và gây tắt nghẽn bơm. b. Tính toán Các thông số thiết kế cho lưới chắn rác được thể hiện trong bảng bên dưới. Chọn lưới cố định dạng lõm có kích thước mắt lưới d = 0,35mm tương ứng với tải trọng LA = 700l/phut.m2, đạt hiệu quả xử lý cặn lơ lửng E = 15%. Các thông số thiết kế lưới chắn rác (hình nêm). Thông số  Lưới cố định  Lưới quay   Hiệu quả khử cặn lơ lửng, %.  5 - 25  5 – 25   Tải trọng, L/m2.phút.  400 – 1200  600 – 4600   Kích thước mắt lưới, mm.  0,2 – 1,2  0,25 – 1,5   Tổn thất áp lực, m.  1,2 – 2,1  0,8 – 1,4   Công suất motor, Hp  -  0,5 – 3   Chiều dài trống quay, m.  -  1,2 – 3,7   Đường kính trống.  -  0,9 – 1,5   Lưu lượng nước thải trung bình Qngđtb = 500 m3/ngđ Qhtb = 20,8 m3/h = 5,79*10-3 m3/s Giả sử lưới chắn rác được chọn theo thiết kế định hình có kích thước lưới B* L = 0,3* 0,7 m. Diện tích bề mặt lưới yêu cầu.  Số lưới chắn rác  Tải trọng làm việc thực tế  Tổng lượng SS sau khi qua song chắn rác giảm 20% SS còn lại = 560*(1 – 0,2) = 450 (mg/l) 3 Bể điều hòa a. Chức năng Lưu lượng và chất lượng nước thải từ hệ thống thu gom chảy về nhà máy xử lý thường xuyên dao động theo giờ và theo ngày, do đó bể điều hòa có tác dụng duy trì dòng chảy gần như không đổi, khắc phục những vấn đề vận hành do dự dao động lưu lượng nước thải gây ra và nâng cao hiệu suất của các quá trình ở cuối dây chuyền xử lý. Thu gom và điều hòa lưu lượng và thành phần các chất ô nhiễm như: BOD5, COD, SS, pH… Đồng thời máy nén khí cung cấp Oxy vào nước thải nhằm tránh sinh mùi thối tại đây và làm giảm khoảng 20 – 30% hàm lượng COD, BOD có trong nước thải. b. Tính toán Kích thước bể Thể tích bể điều hòa V = Qtbh*t = 20,8* 5 = 104 (m3) Với t là thời gian lưu nước trong bể điều hòa, chọn t = 3h Thể tích thực tế bể điều hòa = K* Bể điều hòa tính toán Với K là hệ số an toàn = 1,2 → Vtt = 104 * 1,2 = 124,8 (m3) Chọn Vtt = 125 m3 Chọn chiều cao hữu ích của bể hc = 3m Diện tích bể  Chọn F = 45 m2 → Kích thước bể L*B = 9*5 (m). Chọn mực nước thấp nhất của bể điều hòa để cho bơm hoạt động là 0,5m. → Thể tích nước bể phải chứa là V = 0,5*45 + 104 = 126,5 (m2) → Mực nước cao nhất của bể là  Chọn chiều cao an toàn là 0,5 m → Chiều cao của bể là H = 2,77 + 0,5 = 3,27 (m) → Chọn H = 3,5 m Thể tích xây dựng bể điều hòa Vxd = H * F = 3,5 * 45 = 157,5 (m3) Đường kính ống dẫn nước vào bể  Trong đó v0 : Vận tốc nước chảy trong ống do chênh lệch cao độ, v0 = 0,3 – 0,9 m/s, chọn v0 = 0,7 m/s →  Chọn ống nhựa PVC dẫn nước vào bể điều hòa Φ 110 mm Công suất bơm nước thải Công suất bơm  Trong đó Q : Lưu lượng nước thải trung bình Q = Qtbs = 5,79*10-3 m3/s H : Chiều cao cột áp H = 10m η : Hiệu suất máy bơm η = 80% Công suất thực máy bơm lấy bằng 120% công suất tính toán Nthực = 1,2*N = 1,2 * 0,71 = 0,85KW = 1,2 Hp Cần 2 bơm có công suất 1,5 Hp hoạt động thay phiên nhau để bơm nước thải sang bể trung hòa (bể phản ứng). Tính toán hệ thống cấp khí cho bể điều hòa Lượng khí cần cung cấp cho bể điều hòa Qkk = q * V * 60 Trong đó q : Lượng khí cần cung cấp cho 1 m3 dung tích vể trong 1 phút, q = 1-0,015 m3khí/ m3bể.phút, chọn q = 0,01 m3khí/ m3bể.phút (Nguồn: Trịnh Xuân Lai, Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải, năm 2004). V : Thể tích thực tế của bể điều hòa → Qkk = 0,01*125*60 = 75 (m3/h) = 0,021 (m3/s) Thiết bị phân phối khí trong bể điều hòa là các ống ngang đục lỗ, bao gồm 4 đường ống với chiều dài mỗi đường ống là 8m, đặt dọc theo chiều dài bể, đường ống đặt cách tường 1 m. Đường kính ống phân phối khí chính  Trong đó Vk : Vận tốc khí trong ống dẫn chính, vk = 10 m/s →  Chọn ống dẫn khí Φ = 90 mm vào bể điều hòa là ống thép. Lượng khí qua mỗi ống nhánh  Đường kính ống nhánh dẫn khí  Trong đó vkhí : Vận tốc khí trong ống nhánh, vkhí = 10 – 15 m/s, chọn vkhí = 12 m/s  Chọn ống nhánh bằng thép, có đường kính Φ = 30mm Cường độ sục khí trên 1m chiều dài ống  Lưu lượng khí qua 1 lỗ  Trong đó vlỗ : Vận tốc khí qua lỗ, vlỗ = 5 – 20 m/s (TCXD – 51 – 84), chọn vlỗ = 15m/s. dlỗ : Đường kính lỗ, dlỗ = 2 – 5 mm, chọn dlỗ = 4 mm →  Số lỗ trên 1 ống (lỗ) Chọn N = 30 lỗ/ống Số lỗ trên 1 m ống nhánh (lỗ/m) Chọn n = 4 lỗ Khi được phân phối đến các ống nhánh thông qua ống dẫn khí chính làm bằng sắt tráng kẽm, đặt trên thành bể dọc theo chiều rộng bể điều hòa. Ống dẫn khí được đặt trên giá đỡ ở độ cao 8cm so với đáy. Tính toán máy thổi khí Áp lực cần thiết của hệ thống phân phối khí Hk = hd + hc + hf + H Trong đó hd : Tổn thất áp lực do ma sát dọc theo chiều dài ống dẫn, hd ≤ 0,4 m, chọn hd = 0,3 m. hc : Tổn thất cục bộ, hc ≤ 0,4 m, chọn hc = 0,2 m. hf : Tổn thất qua thiết bị phân phối khí, hf ≤ 0,2 m, chọn hf = 0,5 m. H : Chiều sâu hữu ích của bể điều hòa, H = 3,5 m. → Hk = hd + hc + hf + H = 0,3 + 0,2 + 0,5 + 3,5 = 4,5 m. Áp lực máy thổi khí tính theo Atmosphere  Năng suất yêu cầu Qkk = 75 (m3/h) = 0,021 (m3/s) Công suất máy thổi khí  Trong đó Pmáy : Công suất yêu cầu của máy nén khí, KW. G : Trọng lượng của dòng không khí, kg/s. G = Qkk * ρkhí = 0, 021*1,3 = 0,0273 kg/s. R : Hằng số khí, R = 8,314 KJ/K.mol0K. T1 : Nhiệt độ tuyệt đối của không khí đầu vào T1 = 273 + 25 = 2980K. P1 : Áp suất tuyệt đối của không khí đầu vào P1 = 1 atm. P2 : Áp suất tuyệt đối của không khí đầu ra P2 = Pm + 1 = 1,05 atm. →  (K = 1,395 đối với không khí). 29,7 : Hệ số chuyển đổi e : Hiệu suất của máy, chọn e = 0,8  Công suất thực của bơm bằng 1,2 công suất tính toán → Nt = 1,2*N = 0,168 (KW) ≈ 0,24 (Hp) → Tại bể điều hòa đặt 2 máy thổi khí 0,5 Hp hoạt động luân phiên nhau. Hiệu quả xử lý nước thải qua bể điều hòa Nồng độ cặn lơ lửng giảm 4%, còn lại 450 – (450*4%) = 432 (mg/l) Nồng độ BOD5 giảm 5%, còn lại 860 – (860*5%) = 814 (mg/l) Nồng độ COD giảm 5%, còn lại 1430 – (1430*5%) = 1357 (mg/l) Kết quả tính toán STT  Tên thông số  Đơn vị  Số liệu   1  Chiều dài (L)  m  9   2  Chiều rộng (B)  m  5   3  Chiều cao tổng cộng (H)  m  3,5   4  Lưu lượng không khí sục vào bể (Qkk)  m3/h  75   5  Cường độ sục khí (q)  m3/h.mdài  1,34   6  Đường kính ống sục khí chính (D)  mm  90   7  Đường kính ống sục khí nhánh (d)  mm  30   8  Đường kính lỗ sục khí (d)  mm  4   9  Mực nước cao nhất (h)  m  2,77   10  Mực nước thấp nhất (hmin)  m  0,5   11  Khoảng cách giữa các lỗ  mm  50   4. Tính beå troän cô khí : Löu löôïng vaøo : Q = 500 m3/ng.ñ. Thôøi gian löu t = 30 – 60 (s) . Choïn thôøi gian löu laø 60 s . Theå tích beå troän :  Neân choïn kích thöôùc beå laø : 0.650.650.83 ( m ) . Choïn chieàu cao baûo veä laø: hbv = 0.5 (m ). Chieàu cao thaät cuûa beå laø: H = 0.83 + 0.5 = 1.33 (m). Kích thöôùc thaät cuûa beå : 0.650.651.33 ( m ) Oáng daãn nöôùc ñi vaùo ñaùy beå . Dung dòch pheøn Al2(SO4)3 cho vaøo ngay ôû cöûa oáng nöôùc vaøo beå. Troän vaø ñi töø döôùi leân qua maùng traøn ñi vaøo beå taïo boâng . Duøng caùnh khuaáy tuabin 4 caùnh nghieâng goùc 450 höôùng leân treân. Khoaûng caùch meùp ngoaøi cuûa caùnh khuaáy so vôùi töôøng laø 0.1m. Naêng löôïng khuaáy :    Baûng 1: Caùc giaù trò G cho troän nhanh. Thôøi gian troän t (s).  Gradien G (s-1).   0.5 ( troän ñöôøng oáng )  3500   10 – 20  1000   20 – 30  900   30 – 40  800   >40  700   Trong ñoù: Gradien vaän toác choïn baèng 750 (s-1), do thôøi gian troän laø 60s ÔÛ 25oC tra  = 0.789.10-3 (N.s/m2). Suy ra: P = 0.789.10-3.7502.0,35 P = 135.314 (w). Heä soá truyeàn ñoäng  ( hieäu suaát khuaáy ) = 80%. Neân coâng suaát cuûa moteur:  Ñöôøng kính caùnh khuaáy khi khoâng coù taám chaën:  Baûng giaù trò Kt : Loaïi caùnh  Giaù trò Kt   Chaân vòt 3 löôõi  0.32   Tua bin 4 caùnh phaúng  6.3   Tua bin 6 caùnh phaúng  6.3   Tua bin 6 caùnh cong  4.8   Tua bin quaït 6 caùnh.  1.65   Baûn phaúng, 2 caùnh D/W = 4  2.25   Baûn phaúng, 2 caùnh D/W = 6  1.6   Baûn phaúng, 2 caùnh D/W = 8  1.15   Trong ñoù: P = 169.143 (w). K = 1.65 ñoái vôùi loaïi tuabin quaït 6 caùnh.  Ñieàu kieän : Ñöôøng kính caùnh khuaáy D  ½ chieàu roäng beå. D  ½ . 0.65 = 0.325 Trong beå ñaët 4 taám chaën, nhaèm ngaên chuyeån ñoäng xoaùy cuûa nöôùc: cao 1.33 m , roäng 0.065 m ( baèng 1/10 ñöôøng kính beå ). Choïn soá voøng quay caùnh khuaáy n = 200 (v/ph) = 33 (v/s). = 0.31(m). Maùy khuaáy ñaët caùch ñaùy h = D = 0.31 (m). Chieàu roäng caùnh: R = 1/5.D = 1/5 . 0.31 = 0.062 (m). Chieàu daøi caùnh khuaáy: d = ¼ . D = ¼ . 0.31 = 0.08 (m). Nöôùc töø beå troän qua beå taïo boâng vôùi vaän toác töø 0.8 – 1 m/s. Do coù troän hoùa chaát keo tuï neân nöôùc töø beå troän sang beå phaûn öùng khoâng vöôït quaù moät phuùt. Neân choïn thôøi gian di chuyeån laø t = 8 (s). Theå tích oáng daãn :  Vaän toác trong oáng daãn laø 0.8 (m/s). Dieän tích maët caét ngang oáng daãn:  Ñöôøng kính oáng :  Chieàu daøi cuûa oáng:  Choïn chieàu daøy beå laø 20 (cm). 5. Bể phản ứng a. Chức năng Là nơi diễn ra quá trính keo tụ, tạo điều kiện thuận lợi để các chất keo tụ tiếp xúc với cặn bẩn làm tăng khối lượng riêng các hạt cặn bẩn, đồng thời trong bể có thiết bị khuấy trộn nhằm tăng cường hiệu quả của quá trình. Bể có tác dụng bổ trợ tốt hơn cho các công trình xử lý tiếp theo đặc biệt là bể lắng 1 và bể Aerotank. b. Tính toán Thể tích bể  Chọn thời gian lưu từ 30 – 60 phút, chọn t = 30 phút Để quá trình tạo bông xảy ra được tốt và gradient giảm từ đầu bể đến cuối bể. Chia làm 3 bể mỗi bể có thể tích V1 = V/3 = 3,5 m3 Chọn bể hình vuông B*L*H = 1,6m*1,6m*1,4m Chọn loại cánh khuấy là cánh guồng gồm 1 trục quay và 4 bản cách đặt đối xứng nhau. Trong bể đặt bốn tấm chắn ngăn chuyển động xoáy của nước, chiều cao tấm chắn 1,4m, chiều rộng 0,16m (1/10 chiều dài bể). Cánh guồng cách 2 mép tường một khoảng = (1,4 – 0,9)/2 = 0,25 (m) Đường kính cánh guồng D = Chiều rộng bể - 0,25*2 = 1,6 – 0.5 = 1,1 m Đường kính cánh cách mặt nước và đáy 0,3 m. Chiều dài cánh guồng d = H – 0,3 = 1,4 – 0,3 = 1,1 m Kích thước bản cánh Chọn chiều rộng bản 0,1 m Chọn chiều dài bản 0,8 m Diện tích bản cánh khuấy f = 0,8*0,1 = 0,08 m2 Tổng diện tích 4 bản Fc = 4*f = 4*0,08 = 0,32 m2 Tiết diện ngang của bể phản ứng Fu = 1,6*1,4 = 2,24 m2 Tỷ lệ diện tích cánh khuấy:  Bán kính bản cánh khuấy: R1 = D/2 = 1,1/2 = 0,55 m R2 = 0,55 – 0,25 = 0,3 m Buồng phản ứng 1 Chọn số vòng quay cánh n = 8v/ph Năng lượng cần thiết cho bể N = 51 * C * f * v3 Trong đó f : Tổng diện tích của bản cánh khuấy (m2) v : Tốc độ chuyển động tương đối của cánh khuấy so với mặt nước (m/s) C : Hệ số sức cản của nước, phụ thuộc vào tỷ lệ chiều dài l và chiều rộng b của bản cánh quạt: Khi l/b = 5 , C = 1,2 Khi l/b = 20 , C = 1,5 Khi l/b = 21 , C = 1,9 Tỷ số chiều dài và chiều rộng = 0,8/0,1 = 8 → C = 1,3 Diện tích bản cánh khuấy đối xứng f = 2*0,08 = 0,16 m2 Vận tốc tương đối của cánh khuấy so với nước v = 0,75 * (2 * π * R * n/60) Do có 2 bản cánh khuấy ứng với 2 bán kính R1 và R2, nên v1 = 0,75 * (2*π*0,55*8/60) = 0,3454 m/s v1 = 0,75 * (2*π*0,3*8/60) = 0,1884 m/s Năng lượng cần thiết cho bể N = 51 * C * f * v3 → N = 51*C*f*(v13 + v23) → N = 51 * 1,3 * 0,16 * (0,34543 + 0,18843) = 0,5 W Năng lượng tiêu hao cho việc khuấy trộn 1m3 nước W = N/V = 0,5/3,5 = 0,143 W Gradien vận tốc:  μ : Độ nhớt động lực của nước ở 250C, μ = 0,0089 kgm3/s Buồng phản ứng 2 Chọn số vỏng quay cánh khuấy n = 6 v/ph Vận tốc tương đối của cánh khuấy so với nước v = 0,75 * (2* π* R* n/60) Do có 2 bản cánh khuấy ứng với 2 bán kính R1 và R2, nên v1 = 0,75* (2* π* 0,55* 6/60) = 0,259 m/s v2 = 0,75* (2* π* 0,3* 6/60) = 0,1413 m/s Năng lượng cần thiết cho bể N = 51* C* f* (v13 + v23) N = 51* 1,3* 0,16* (0,2593 + 0,14133) = 0,21 W Năng lượng tiêu hao cho việc khuấy trộn 1 m3 nước W = N/V = 0,21/3,5 = 0,06 W Gradien vận tốc:  Buồng phản ứng 3 Chọn số vỏng quay cánh khuấy n = 5 v/ph Vận tốc tương đối của cánh khuấy so với nước v = 0,75 * (2* π* R* n/60) Do có 2 bản cánh khuấy ứng với 2 bán kính R1 và R2, nên v1 = 0,75* (2* π* 0,55* 5/60) = 0,216 m/s v2 = 0,75* (2* π* 0,3* 5/60) = 0,118 m/s Năng lượng cần thiết cho bể N = 51* C* f* (v13 + v23) N = 51* 1,3* 0,16* (0,2163 + 0,1183) = 0,124 W Năng lượng tiêu hao cho việc khuấy trộn 1 m3 nước W = N/V = 0,124/3,5 = 0,035 W Gradien vận tốc:  Nước từ bể phản ứng tự chảy qua bể lắng I do chênh lệch mực nước. Kết quả kiểm toán STT  Thông số  Đơn vị  Số liệu   1  Chiều dài (L)  m  1,6   2  Chiều rộng (B)  m  1,6   3  Chiều cao (H)  m  1,4   4  Sồ bể  -  3   5  Đường kính cánh guồng (D)  m  1,1   6  Bán kính cánh guồng R1  m  0,55   7  Bán kính cánh guồng R2  m  0,3   8  Đường kính ống đãn nước ra – vào bể  mm  110   6. Bể lắng I a. Chức năng Khi nước thải chảy liên tục vào bể lắng 1 thì dưới tác dụng của trọng lực các hạt phân tán nhỏ, các chất lơ lửng sẽ bị lắng xuống đáy bể và được tháo ra ngoài. b. Tính toán Chọn bể lắng đợt 1 có dạng tròn, nước thải vào từ tâm và thu nước theo chu vi (bể lắng ly râm). Bảng 1.4: Các thông số thiết kế đặc trưng cho bể lắng ly tâm Thông số  Giá trị    Trong khoảng  Đặc trưng   1. Thời gian lưu nước (h) 2. Tải trọng bề mặt (m3/m2.ngày) Lưu lượng trung bình Lưu lượng cao điểm 3. Ống trung tâm: Đường kính Chiều cao 4. Chiều sâu H của bể lắng (m) 5. Đường kính D của bể lắng (m) 6. Độ dốc đáy (mm/m) 7. Tốc độ thanh gạt bùn (v/ph)  1,5 – 2,5 32 – 48 32 – 48 80 – 120 (15 – 20%)D (55 – 65%)H 3 – 4,6 3 – 60 62 – 167 0,02 – 0,05  2 40 3,7 12 - 45 83 0,03   Nguồn: Lâm Minh Triết, Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp tính toán thiết kế công trình, trang 482, Năm 2004. Diện tích bề mặt lắng  LA : Tải trọng bề mặt (m3/m2.ngày) Chọn : LA = 40 (m3/m2.ngày) →  Đường kính bể lắng:  Chọn D = 4 m Đường kính ống trung tâm: d = 15%D = 0,6 (m) Chiều cao tổng cộng của bể lắng đợt I Htc = H + hn + hth + h` = 3 + 1,8 + 0,15 + 0,3 = 5,25 (m) Chiều cao phần hình nón  Chọn α = 450 →  Chọn: Chiều cao bể lắng : H = 3 m Chiều cao phần hình nón : hn = 1,8 m Chiều cao lớp trung hòa : hth = 0,15 m Chiều cao bảo vệ : hbv = 0,3 m Chiều cao ống trung tâm Htt = 60%H = 0,6* 3 = 1,8 (m) Đường kính phần loe ống trung tâm Dloe = 1,35* d = 1,35* 0,8 = 1,08 (m) Đường kính tấm ngăn: dh = 1,3* d = 1,3* 0,8 = 1,04 (m) Khoảng cách từ mép ngoài của miệng loe đến mép ngoài cùng của bề mặt tấm ngăn theo mặt phẳng qua trục.  Trong đó vk = 0,02 m/s: Tốc độ dòng nước chảy qua khe hở giữa miệng loe ống trung tâm và bề mặt tấm hắt. dn : Đường kính đáy nhỏ của hình chóp cụt, chọn dn = 0,4 m →  Kiểm tra lại thời gian lưu nước trong bể lắng Thể tích phần lắng  Thời gian lưu nước  Tải trọng máng tràn  Thể tích tổng cộng của bể  Chọn Vbể = 70 (m3) Tính toán máng thu nước Chọn Bề rộng máng: bm = 0,25 m Chiều sâu: hm = 0,3 m Đường kính trong máng thu Dmt = D + 2*b = 4 + 2* 0,2 = 4,4 (m) Với b : Bề dáy thành bể , b = 0,2 (Treo TCXD-51-84) Đường kính ngoài máng thu Dm = Dmt + bm = 4,4 + 0,25 = 4,65 (m) Chiều dài máng thu đặt theo chu vi bể Lm = π*Dmt = 3,14* 4,4 = 13,816 (m) Tải trọng thu nước trên bề mặt máng  Tính máng răng cưa Drc = D = 4 (m) Chiều dài máng răng cưa lm = π* Drc = 3,14* 4 = 12,56 (m) Chọn Số khe: 4 khe/1m dài, khe tạo góc 900 Bề rộng răng cưa: brăng = 100 mm Bề rộng khe: bk = 150 mm Chiều sâu khe: hk = bk/2 = 150/2 = 75 (mm) Chiều cao tổng cộng của máng răng cưa: htc = 200 mm Tổng số khe: n = 4lm = 4* 12,56 = 50,24 (khe) = Chọn n = 51 khe Lưu lượng nước chảy qua một khe  Tải trọng thu nước trên 1 máng tràn  Chiều sâu ngập nước của khe  Trong đó Cd : Hệ số chảy tràn, Chọn Cd = 0,6 θ : Góc răng cưa (θ = 900)  Bể lắng I có bố trí hệ thống thanh gạt ván nổi và máng thu ván nổi Tổng chiều dài máng thu ván nổi Lm = 0,7* Drc = 0,7* 4 = 2,8 (m) Bố trí một máng thu váng nổi máng dài Chiều cao máng : hm = 0,8 m Đường kính ống thu váng nổi: Dvn = 150 mm Vận tốc của thanh gạt váng nổi và thanh gạt bùn v= 0,03 v/ph Đường kính ống dẫn nước từ bể lắng ra ngoài Chọn vận tốc nước trong ống dẫn v = 0,8 m/s (Theo điều 2.6.2 TCVN-51-84). Đường kính ống dẫn nước  Vậy chọn ống PVC có Φ = 110 mm Tính toán hệ thống thu xả cặn Thể tích phần lắng  Lượng cặn cần xả là 60% trong thời gian 30 phút Vậy lượng cặn cần xả = 36,8* 0,6/(60*30) = 0,012 (m3/s). Chọn vận tốc xả cặn là v = 1 m/s. Đường kính ống xả cặn là  Chọn đường kính ống dẫn bùn Φ = 141 mm Hiệu quả xử lý cặn 80% và tải trọng 40m3/m2.ngày. Lượng bùn tươi sinh ra mỗi ngày Mtươi = 86,4gSS/m3* 500m3/ngày* (0,8)/1000g/kg = 34,56 kgSS/ngày Lượng bùn tươi có khả năng phân hủy sinh học Mtươi (VSS) = 34,56 kg/ngày* 0,75 = 25,92 kg/ngày Trong đó : tỷ số VSS/SS = 0,75 Quá trình nén bùn trọng lực xảy ran gay tại phần đáy của bể lắng I. Bùn dư từ bể lắng I được đưa vào bể nén bùn. Xác định hiệu quả xử lý BOD5, COD và SS Ở bể lắng I hiệu quả lắng cặn SS từ 70 – 90%, với hiệu quả xử lý 80% và BOD5 từ 25 – 50% với hiệu quả xử lý 30%, hiệu quả khử màu đạt 92%. Cặn lơ lửng SS sau bể lắng I SS = 432* (1 – 0,8) = 86,4 (mg/l) BOD5 còn lại sau bể lắng I BOD5 = 814* (1 – 0,3) = 570 (mg/l) COD còn lại sau bể lắng I COD = 1357* (1 – 0,3) = 950 (mg/l) Độ màu của nước thải sau bể lắng I Độ màu = 1000* (1 – 0,92) = 80 (Pt – Co). Kết quả tính toán STT  Thông số  Đơn vị  Số liệu   1  Đường kính  m  4   2  Chiều cột nước  m  4,95   3  Chiều cao tổng  m  5,25   4  Chiều cao phần chóp đáy 45%  m  1,8   5  Thể tích thực của bể  m3  70   6  Thời gian lưu nước (t)  h  1,74   7  Đường kính máng thu nước (Dmáng)  m  4,65   8  Đường kính máng răng cưa (Drăng cưa)  m  4   9  Đường kính ống dẫn nước ra bể (Ddẫn nước)  mm  110   10  Đường kính ống dẫn bùn ra bể (Dbùn)  mm  141   7. Bể Aerotank a. Chức năng Là thiết bị chủ yếu để xử lý COD, BOD trong dòng thải bằng hoạt động của các vi sinh vật hiếu khí. Ngoài ra, nó còn có tác dụng giảm một số tác nhân ô nhiễm khác trong dòng thải như TS, các muối SO42-, NO3-... Bể Aeroten có quá trình cấp khí nhằm cung cấp lượng oxy cần thiết cho quá trình hoạt động của các vi sinh vật, đồng thời ngăn ngừa việc lắng bùn trong bể - tránh xảy ra sự phân hủy yếm khí gây ảnh hưởng đến quá trình. Sản phẩm phân hủy sinh học là khí CO2, H2O và bùn hoạt hóa (sinh khối). b. Tính toán Số liệu tính toán Hàm lượng BOD5 của nước thải dẫn vào Aerotank, S0 = 570 ml/l Hàm lượng chất lơ lửng trong nước thải dẫn vào Aerotank SS = 86,4 mg/l Hàm lượng BOD5 trong nước thải cần đạt sau xử lý S = 50 mg/l Lưu lượng trung bình của nước thải trong 1 ngày đêm Qtbng = 500 m3/ngd Hàm lượng chất lơ lửng cần đạt sau xử lý 50 mg/l, trong đó là chất rắn dễ phân hủy sinh học. Nhiệt độ nước thải, t = 250C Chất lơ lửng trong chất thải đầu ra là chất rắn sinh học chứa 80% chất dễ bay hơi (Z = 20%) % cặn hữu cơ là a = 75% (chất có khả năng phân hủy sinh học). Thông số lựa chọn (Trịnh Xuân Lai, Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải, Bảng 6-1, Trang 91, Năm 2000) Thời gian lưu bùn, θc = 3 – 15 ngày Tỷ số F/M = 0,2 – 0,6 kgBOD5/kgVSS.ngày Tải trọng thể tích, Ls = 0,32 – 0,64 kgBOD/m3.ngày Nồng độ bùn sau khi hòa trộn X = 2500 – 4000 mg/l Hệ số hô hấp nội bào, Kd = 0,06 – 0,15 ngày-1 Tỷ số tuần hoàn bùn hoạt tính, Qth/Q = 0,25 – 1 Tỷ số BOD5/COD, F = 0,6 Hệ số sản lượng bùn, Y = 0,4 – 0,8 mgVSS/mgBOD5 Xác định hàm lượng BOD5 hòa tan trong nước thải ở đầu ra Tổng BOD5 ra = BOD5 hòa tan + BOD5 của cặn lơ lửng Nồng độ BOD5 của nước thải đầu ra: BOD5ra ≤ 50 mg/k Hàm lượng chất lơ lửng có khả năng phân hủy sinh học ở đầu ra B = 50* 0,75 = 37,5 mg/l COD của chất lơ lửng có khả năng phân hủy sinh học ở đầu ra c = 37,5 mg/l* 1,42 (mgO2 tiêu thụ/mg tế bào oxy hóa)* (1 – 0,2) = 42,6 mg/l BOD5 của chất lơ lửng ở đầu ra d = 42,6* 0,424 = 18,06 (mg/l) BOD5 hòa tan trong nước thải đầu ra e = BOD5 cho phép – d = 50 - 18,06 = 31,94 (mg/l) Hiệu quả xử lý Hiệu quả xử lý tính theo BOD5 hòa tan  Hiệu quả xử lý tính theo COD  Tính toán kích thước bể Aerotank Thể tích bể Aerotank  Trong đó Q : Lưu lượng trung bình ngày. Y : Hệ số sản lượng bùn, chọn Y = 0,6 mgVSS/mgBOD5 θc : Thời gian lưu bùn, Chọn θc = 3 ngày X : Nồng độ chất lơ lửng dễ bay hơi trong bùn hoạt tính, chọn X = 2500 mg/l Xb : Nồng độ bùn hoạt tính tuần hoàn, chọn Xb = 8000 mg/l Kd : Hệ số phân hủy nội bào, Kd = 0,06 ngày-1 S0 : Nồng độ BOD5 của nước thải dẫn vào bể aerotank, S0 = 570 mg/l S : Nồng độ BOD5 hòa tan của nước thải ra bể aerotank, S = 41,78 mg/l →  Chọn V = 162 m3 Trong đó chọn Chiều cao hữu ích của bể Aerotank, H = 4 m Chiều cao bảo vệ bể Aerotank, hbv = 0,5 m Chiều cao xây dựng của bể Aerotank Hxd = H + hbv = 4 + 0,5 = 4,5 (m) Diện tích mặt bằng của bể Aerotank  Chọn Aerotank gồm 1 đơn nguyên với kích thước L* B* H = 6* 6 * 4,5 (m) Thời gian lưu nước trong bể Aerotank  Tính toán lượng bùn tuần hoàn Thông thường người vận hành hệ thống tuần hoàn bùn sẽ lấy khoảng 40 – 70% tổng lượng bùn hoạt tính sinh ra, ngoài ra chúng ta cũng có thể tính theo công thức:  Chh : Nồng độ bùn hoạt tính trong hỗn hợp nước – bùn chảy từ aerotank đến bể lắng II, Chh = 2000 – 3000 mg/l, lấy Chh = 2400 mg/l. Cll : Nồng độ chất lơ lửng trong nước thải chảy vào aerotank, Cll = 86,4 mg/l. Cth : Nồng độ bùn hoạt tính tuần hoàn, Cth = 5000 – 6000 mg/l, lấy Cth = 5800 mg/l. Lưu lượng trung bình của hỗn hợp bùn hoạt tính tuần hoàn:  Vậy, ta có  Tính toán đường ống dẫn nước Từ bể lắng đợt I, nước thải tự chảy sang bể Aerotank. Sau quá trình xử lý sinh học nước thải tiếp tục chảy sang bể lắng đợt II. Đường kính ống dẫn nước ra khỏi bể Aerotank  Trong đó vn : Vận tốc nước tự chảy trong ống dẫn do chênh lệch cao độ vn = 0,3 – 0,9 m/s; chọn vn = 0,7 m/s  Chọn ống nhực PVC dẫn nước ra khỏi bể Aerotank có Φ 110 mm Đường kính ống dẫn bùn tuần hoàn  Trong đó Qth : Lưu lượng bùn tuần hoàn, Qth = 339,66 m3/ngày. vb : Vận tốc bùn chảy trong ống trong điều kiện bơm, vb = 1 – 2 m/s, chọn vb = 1,5m/s. →  Chọn ống dẫn bùn là ống nhựa PVC, đường kính Φ 60 mm Tính bơm bùn tuần hoàn Công suất bơm  Qt : Lưu lượng bùn tuần hoàn, Qt = 339,66 m3/ngày = 3,93* 10-3 m3/s. H : Chiều cao cột áp, H = 5 m η : Hiệu suất máy bơm, chọn η = 0,8 Công suất thực của bơm lấy bằng 120% Công suất tính toán Nthực = 1,2* N = 1,2* 0,241 = 0,289 KW = 0,39 Hp Chọn công suất bơm thực 0,5 Hp Xác định lượng không khí cần thiết cung cấp cho bể Aerotank Lượng không khí đi qua 1m3 nước thải cần xử lý (lưu lượng riêng của không khí).  Trong đó S0 : Nồng dộ BOD5 đầu vào, S0 = 570 mg/l K : Hệ số sử dụng không khí, chọn K = 14 g/m4. H : Chiều cao hữu ích của bể Aerotank, H = 4 m. Thời gian cần thiết thổi không khí vào bể Aerotank  I : Cường độ thổi khí, I phụ thuộc vào hàm lường BOD20 của nước thải dẫn vào bể Aerotank và BOD20 sau xử lý, chọn I = 6,7 m3/m2.h Lượng không khí cần thiết thổi vào bể Aerotank trong ngày V = D* Qngtb = 20,36* 500 = 10.180 (m3/ngày). → V = 0,12 m3/s. Lượng không khí cần thiết để chọn máy nén khí là q = 0,12* 2 = 0,24 (m3/s). Hệ số an toàn khi sử dụng máy nén là 2. Chọn thiết bị khuếch tán khí dạng đĩa, đường kính d = 240 mm, chiều cao h = 100 mm, lưu lượng khí qua mỗi phân phối, q = 200 l/phút.đĩa Số lượng đĩa thổi khí cần lắp đặt trong bể Aerotank  Vậy số đĩa thổi khí cần lắp đặt trong bể Aerotank là 36 cái. Áp lực và công suất của máy nén khí Áp lực cần thiết cho hệ thống khí nén xác định như sau Hct = hd + hc + hf + H hd : Tổn thất áp lực do ma sát dọc theo chiều dài ống dẫn, chọn hd = 0,2 (m). hc : Tổn thất cục bộ, chọn hc = 0,2 (m). hf : Tổn thất qua thiết bị phân phối, chọn hf = 0,5 (m). H : Chiều sâu hữu ích của bể, H = 4m. Hct = 0,2 + 0,2 + 0,5 + 4 = 4,9 (m). Áp lực không khí sẽ là  Công suất máy thổi khí  Trong đó Pmáy : Công suất yêu cầu của máy nén khí, KW G : Trọng lượng của dòng không khí, kg/s G = Qkk* ρkhí = 0,51* 1,3 = 0,663 (kg/s) R : Hằng số khí, R = 8,314 KJ/Kmol0K T1 : Nhiệt độ tuyệt đối của không khí đầu vào T1 = 273 + 25 = 2980K P1 : Áp suất tuyệt đối của không khí đầu vào P1 = 1 atm P2 : Áp suất tuyệt đối của không khí đầu ra P2 = Pm + 1 = 0,0494 + 1 = 1,05 atm →  (K = 1,395 đối với không khí) 29,7 : Hệ số chuyển đổi e : Hiệu suất của máy, chọn e = 0,8 →  Công suất thực của bơm bằng 1,2 công suất tính toán → Nt = 1,2*Pmáy = 1,2* 3,4 = 5,472 (Hp) Tại bể Aerotank đặt 2 máy thổi khí 6 Hp hoạt động luân phiên nhau. Cách phân phối đĩa thổi khí trong bể. Khí từ ống dẫn chính phân phối ra 9 đường ống phụ (đặt dọc theo chiều rộng bể) để cung cấp cho bể Aerotank. Trên mỗi đường ống dẫn khí phụ lắp đặt 18 đầu ống thổi khí dạng đĩa. Khoảng cách giữa hai đường ống dẫn khí phụ đặt gần nhau là 0,8 m. Khoảng cách giữa hai đường ống ngoài cùng đến thành bể là 0,8 m. Khoảng cách giữa hai đầu thổi khí gần nhau là 0,8 m. Khoảng cách giữa các đầu thổi khí ngoài cùng đến thành bể (chiều dài bể) là 0,7m. → Kích thước trụ đỡ là: L* B* H = 0,15 m* 0,15 m* 0,2 m Tính toán đường ống dẫn khí Lượng khí qua mỗi ống nhánh Chọn số lượng ống nhánh phân phối khí là 9 ống  Đường kính ống dẫn khí chính  Trong đó vk : Vận tốc khí trong ống dẫn chính, vk = 15 m/s  Chọn ống dẫn khí chính là ống thép, đường kính Φ 160 mm Đường kính ống nhánh dẫn khí  Trong đó v : Vận tốc khí trong ống nhánh, v = 15 m/s →  Chọn loại ống dẫn khí nhánh là ống thép, đường kính Φ 60 mm Kiểm tra lại vận tốc Vận tốc khí trong ống chính  Vận tốc khí trong ống nhánh  Tính toán ống phân phối nước trong bể: Đường kính ống phân phối nước Vận tốc nước trong ống là 0.8m/s Q = 500 m3/ngày D = = 36 mm Chon ống phân phối nước phi 36 mm trên ống đục các lỗ phân phối nước Kết quả tính toán STT  Thông số  Đơn vị  Số liệu   1  Chiều dài (L)  m  6   2  Chiều rộng (B)  m  6   3  Chiều cao tổng cộng (H)  m  4,5   4  Lưu lượng không khí sục vào bể Aerotank (OK)  m3/s  0,24   5  Lưu lượng khí qua mỗi ống nhánh (qk’)  m3/s  0,03   6  Đường kính ống dẫn nước ra khỏi bể Aerotank (Dn)  mm  110   7  Đường kính ống dẫn bùn tuần hoàn (Db)  mm  60   8  Đường kính ống dẫn khí chính (Dk)  mm  160   9  Đường kính ống dẫn khí nhánh (dk)  mm  60   10  Số lượng đĩa phân phối trong bể Aerotank  cái  36   11  Số lượng ống nhánh phân phối khí  ống  6   12  Thời gian tích lũy cặn thực tế  Ngày  30   13  Thời gian lưu nước trong bể Aerotank  h  8   14  Số lượng ống nhánh phân phối nước  ống  7   15  Đường kính ống phân phối nước nhánh  mm  36   Hiệu quả khử màu của bể Aerotank là 50% Độ màu còn lại sau xử lý sinh học Độ màu = 80* (1 – 0,5) = 40 (Pt – Co). 8. Bể lắng II a. Chức năng Sau khi qua bể Aerotank, hầu hết các chất hữu cơ trong nước thải bị loại hoàn toàn. Tuy nhiên, lượng bùn hoạt tính trong nước thải là rất lớn, bể lắng II có nhiệm vụ tách lượng bùn sinh học sinh ra trong bể Aerotank ra khỏi dòng thải, một phần dòng bùn lắng được tuần hoàn trở lại bể Aerotank để duy trì lượng bùn sinh học trong bể, phần còn lại được bơm vào bể chứa bùn. b. Tính toán Diện tích bể tính toán  Trong đó Q : Lưu lượng nước xử lý Q = 500 m3/ngày = 20,8 m3/h C0 : Nồng độ bùn duy trì trong bể Aerotank (tính theo chất rắn lơ lửng) C0 = β* X = 2500/0,8 = 3125 mg/l = 3125 g/m3 α : Hệ số tuần, với α = 0,68 (kết quả tính toán ở bể Aerotank) Ct : Nồng độ bùn trong dòng tuần hoàn Ct = 8000 mg/l = 8000 g/m3 VL : Vận tốc lắng của bề mặt phân chia ứng với CL, xác định bằng thực nghiệm. Tuy nhiên, do không có điều kiện thí nghiệm ta có thể lấy giá trị VL theo công thức sau:  Trong đó CL : Nồng độ cặn tại mặt cắt L (bề mặt phân chia)  Vmax = 7 m/h K = 600 (cặn có chỉ số thể tích 50 < SVI < 150)  Vậy diện tích bể tính toán  α : Hệ số tuần hoàn, α = 0,25 – 0,75 chọn α = 0,68 Diện tích của bể nếu bể thêm buồng phân phối trung tâm S’ = 1,1* 21 = 23,1 (m2) Kích thước bể lắng Đường kính bể  Chọn D = 6 m Xác định chiều cao bể Chọn chiều cao bể H = 3,3 m, chiều cao dự trữ trên mặt thoáng h1 = 0,3. Chiều cao cột nước trong bể 3 m bao gồm. Chiều cao phần nước trong h2 = 1,1 m. Chiều cao phần chóp đáy bể có độ dốc 2% về tâm h3 = 0,02* (D/2) = 0,02* (6/2) = 0,06 (m) Chiều cao chứa bùn phần hình trụ h4 = 3,7 – h2 – h3 = 3,7 – 1,8 – 0,06 = 1,84 (m) Thể tích phần chứa bùn trong bể Vb = S* h4 = 23,1* 1,84 = 42,504 (m3) Ống trung tâm Đường kính buồng phân phối trung tâm: dtt = 0,20* D = 0,20* 6 = 1,2 (m) Đường kính ống loe d’ = 1,35* dtt = 1,35* 1,2 = 1,62 (m) Chiều cao ống loe (h’ = 0,2 – 0,5 m), chọn h’ = 0,3 m Đường kính tấm chắn d” = 1,3* d’ = 1,3* 1,62 = 2,106 (m) Chiều cao từ ống loe đến tấm chắn (h” = 0,2 – 0,5 m), chọn h” = 0,3 m. Diện tích buồng phân phối trung tâm F = π*d2/4 = 3,14* (1,2)2/4 = 1,1304 (m2) Diện tích vùng lắng của bể SL = 23,1 – 1,1304 = 21,96 (m2) Tải trọng thủy lực  Vận tốc đi lên của dòng nước trong bể  Thời gian lưu nước trong bể lắng Dung tích bể lắng V = 3,7* S = 3* 23,1 = 70 (m3) Lượng nước đi vào bể lắng QL = (1 + α)* Q = (1 + 0,68)* 500 = 840 (m3/ngày) Thời gian lắng  Máng thu nước Ta chọn Bề rộng máng: bm = 0,25 m Chiều sâu: hm = 0,3 m Đường kính trong máng thu Dmt = D + 2* b = 6 + 2* 0,2 = 6,4 (m) Với b: Bề dày thành bể, b = 0,2 Theo TCXD51-84. Đường kính ngoài máng thu Dmn = Dmt + bm = 6,4 + 0,25 = 6,65 (m) Chiều dài máng thu đặt theo chu vi bể Lm = π* Dmt = 3,14* 6,4 = 20,1 (m) Tải trọng thu nước trên bề mặt máng  Máng răng cưa Đường kính máng răng cưa dm = Dmáng = 6 m Chiều dài máng răng cưa lm = π* dm = 3,14* 6 = 18,84 (m) Chọn Số khe: 4 khe/1m dài, khe tạo góc 900 Bề rộng răng cưa: brăng = 100 mm Bề rộng khe: bkhe = 150 mm Chiều sâu khe: hk = bk/2 = 150/2 = 75 (mm). Chiều cao tổng cộng của máng răng cưa: htc = 200 mm. Tổng số khe: n = 4*lm = 4* 18,84 = 75,36 (khe) = → Chọn n = 76 khe Lưu lượng nước chảy qua một khe  Tải trọng thu nước trên một máng tràn  Chiều sâu ngập nước của khe  Trong đó Cd : Hệ số chảy tràn (chọn Cd = 0,6) θ : Góc răng cưa (θ = 900)  = 0,02 (m) < 0,75 (m) Tính toán ống dẫn nước thải ra khỏi bể Chọn vận tốc nước chảy trong ống v = 0,7 m/s Lưu lượng nước thải ra Q = 500 m3/ngd Đường kính ống  Chọn ống nhựa PVC có đường kính Φ = 110 mm. Kết quả tính toán STT  Thông số  Đơn vị  Số liệu   1  Đường kính  m  6   2  Chiều cao cột nước  m  3   3  Chiều cao tổng  m  3,3   4  Chiều cao phần chóp đáy 2%  m  0,06   5  Thể tích thực của bể  m3  186,5   6  Thời gian lưu nước (t)  h  2   7  Đường kính máng thu nước (Dmáng)  m  6,65   8  Đường kính máng răng cưa (Drăng cưa)  m  6   9  Đường kính ống dẫn nước ra bể (Ddẫn nước)  mm  110   10  Đường kính ống dẫn bùn ra bể (Dbùn)  mm  90   9. Bể nén bùn (kiểu đứng) a. Chức năng Bùn hoạt tính dư ở ngăn lắng có độ ẩm cao (99.4%) cần thực hiện quá trình nén bùn để đạt độ ẩm thích hợp (96-97%) cho quá trình nén cặn ở máy ép bùn. Nhiệm vụ của bể nén bùn là làm giảm độ ẩm của bùn hoạt tính dư. b. Tính toán: Tính toaùn löôïng buøn sinh ra hang ngày ở bể lắng I Vôùi löu löôïng Q = 500 (m3/nñ). Duøng pheøn Al2(SO4)3.18H2O. Khi cho pheøn vaøo thì phaûn öùng thuûy phaân xaûy ra : Al2(SO4)3.18H2O + 6 H2O ( 2 Al(OH)3 + 3 H2SO4 + 18 H2O 666 g 156 g 1000 mg ? Löôïng pheøn söû duïng trong moät ngaøy: m1 = Q . haøm löôïng pheøn . hieäu suaát söû duïng pheøn m1= 500.1000.10-3 (kg/m3) . 90% m1= 450 (kg). Löôïng Al(OH)3 taïo ra töông öùng trong moät ngaøy :  Haøm löôïng SS bò keo tuï trong moät ngaøy: SS vaøo = 250 (mg/l). SS ra = 30 (mg/l). Hieäu suaát söû lyù laø :  Khoái löôïng buøn do SS taïo ra laø : m2 = 88%.250.10-3(kg/m3).500 m2 =110 (kg). Vaäy toång löôïng buøn taïo ra laø: m = m1 + m2 m = 105.41 + 110 = 215.41 (kg). Theå tích buøn taïo thaønh trong moät ngaøy ñeâm:  Trong ñoù : C laø Haøm löôïng chaát raén trong buøn choïn 40 (kg/m3). Xaùc ñònh löôïng buøn xaû ra haøng ngaøy ở bể lắng II Heä soá taêng tröôûng cuûa buøn :  Löôïng buøn hoaït tính sinh ra trong moät ngaøy tính theo MLVSS: = 75.2027 g/ ngaøy = 75 kg/ ngaøy Löôïng taêng sinh khoái toång coäng tính theo MLSS trong moät ngaøy : kg/ngaøy Löôïng buøn thaûi boû moãi ngaøy = löôïng taêng sinh khoái toång tính theo MLSS – haøm löôïng SS coøn laïi trong doøng ra = 94 – (500 x 30 x 10-3) = 80 kgSS/ngaøy. Löôïng buøn xaû ra haøng ngaøy ñöôïc tính :  Neân /ngaøy Trong ñoù: V : theå tích beå aeroten, = 153 m3 X : noàng ñoä buøn hoaït tính duy trì trong beå aeroten, 3500mg/l Qr : löu löôïng nöôùc ra khoûi beå laéng 2, xem nhö baèng löu löôïng vaøo cuûa beå ( nöôùc theo buøn khoâng ñaùng keå ) Xt : noàng ñoä chaát raén bay hôi coù trong buøn tuaàn hoaøn laïi beå, = 0,8 * 7500 = 6000mg/l Xr : noàng ñoä chaát raén bay hôi VSS coù trong buøn hoaït tính SS trong nöôùc ra khoûi beå laéng 2 , = 0,8 * 30 = 24 mg/l Vậy tổng lượng bùn được dẫn tới bể nén bùn là Qb = QL1 + Q L2 = 5+ 7.325 = 12.325 m3/ngày Khối lượng bùn sinh ra / ngày = Diện tích hữu ích của bể nén bùn:  qo: taûi troïng tính toaùn leân dieän tích maët thoaùng cuûa beå neùn buøn, m3/m2.h vaø ñöôïc löïa choïn phuï thuoäc vaøo noàng ñoä buøn daãn vaøo beå neùn buøn. Tröôøng hôïp naøy choïn qo = 0,3 m3/m2.h Ñöôøng kính beå:  Choïn D = 1.2 m Ñöôøng kính oáng trung taâm d = 20%D = 0,2x1.2 = 0.24m Chieàu cao oáng trung taâm choïn laø h = 1m. Chieàu cao coâng taùc cuûa vuøng neùn buøn:  t : Thôøi gian neùn buøn, choïn t = 8 giôø Dung tích phaàn chöùa buøn cuûa beå : Wb =  Trong ñoù q : Löu löôïng buøn dö daãn vaøo beå q = 12.325/24 = 0.514 m3/h P1 : Ñoä aåm ban ñaàu cuûa buøn P1 = 99%. P2 : Ñoä aåm cuûa buøn sau khi neùn P2 = 97%. t : Thôøi gian giöõa hai laàn laáy buøn t = 8 h Wb =  = 1.37 (m3) Chieàu cao phaàn chöùa buøn : h3 =  =  = 1.34 (m) Chieàu cao toång coäng cuûa beå neùn buøn li taâm: Htc = H + h1 + h2 + h3 = 1.2 + 0,3 + 0,3 + 1,34 = 3,14 m Vôùi: h1 : khoaûng caùch töø möïc nöôùc ñeán thaønh beå h2: chieàu cao lôùp buøn vaø laép ñaët thieát bò gaït buøn ôû ñaùy. Khi duøng heä thoáng thanh gaït buøn thì h2 = 0,3m h3: chieàu cao tính töø ñaùy beå ñeán möùc buøn, h3 = 1,34 m Beå coù daïng hình truï vôùi ñoä doác ñaùy 5% höôùng veà taâm. Löôïng buøn sinh ra sau neùn: Q = = = 0,171m3/h Trong beå ñaët maùy gaït caën ñeå gaït caën ôû ñaùy beå veà hoá thu trung taâm , ñoä doác ñaùy beå i = 5%. Toác ñoä quay cuûa heä thoáng thanh gaït laø 0,75 - 4 h-1, choïn laø 2h -1. Buøn ñöôïc laáy ra khoûi beå baèng oáng D = 100 mm ñaët döôùi aùp löïc thuûy tónh khoaûng 2,0 – 2,5 m. Ñöôøng kính maùng traøn thu nöôùc sau neùn: Dmaùng = 0,8 x D = 0,8 x 1,2m = 0,96m. Taûi troïng maùng traøn: Löu löôïng nöôùc taùch ra töø beå neùn buøn qx =  Trong ñoù P1 : Ñoä aåm ban ñaàu cuûa buøn P1 = 99% P2 : Ñoä aåm cuûa buøn sau khi neùn P2 = 97 % q : Löu löôïng buøn xaû haøng ngaøy q = 12,325 m3/ngaøy qx = = 8,2 (m3/ngaøy) = 0,34(m3/h)  Beân thaønh maùng gaén maùng traøn chöõ V laøm baèng theùp taám inox daøy 1mm. 1m daøi xeû 10 chöõ V, caùch nhau 60 mm, ñaùy chöõ V roäng 40mm, chieàu cao khoå chöõ V laø 20mm, goùc chöõ V laø 90o. Ta coù: chieàu cao lôùp nöôùc trong khe chöõ V: H = 0,009m = 9 mm. Khe chöõ V saâu 20mm, lôùp nöôùc 9 mm, deã daøng ñieàu chænh ñeå thu nöôùc ñeàu theo chieàu daøi meùp maùng. Tính toaùn ñöôøng oáng daãn nöôùc taùch ra töø beå neùn buøn ñeán haàm bôm tieáp nhaän : Choïn vaän toác nöôùc trong oáng v=0,5 m/s Löu löôïng nöôùc taùch ra töø beå neùn buøn qx = = 8,2 (m3/ngaøy) = 0,34(m3/h) = 0,000094(m3/s) Ñöôøng kính oáng daãn nöôùc :  Choïn oáng PVC (10 10. Máy nén bùn a. Chức năng Máy làm khô cặn bằng lọc ép băng tải, thực hiện quá trình làm ráo phần lớn nước trong bùn sau khi đã qua bể thu bùn. Nồng độ cặn sau khi làm khô trên máy đạt từ 15% – 25%. b. Tính toán Máy nén làm việc 6 giờ một ngày, 1 tuần làm việc 2 ngày. Lượng cặn đưa vào máy trong một tuần Qt = 7* Q = 7* 24* 0,2 = 33,6 (m3) Với Q là lượng bùn thải mỗi ngày. Lượng cặn đưa vào máy 1 giờ  Lượng cặn đưa vào máy trong 1 giờ tính bằng kg/h q’ = q* S* P = 2,8* 1,02* 0,05 = 0,1428 (tấn/h) = 143 (kg/h) Trong đó: S : Tỷ trọng dung dịch bùn, S = 1,02 (tấn/m3) P : Nồng độ bùn vào, P = 5%. Chiều rộng băng tải nếu chọn năng suất 200 kg/m chiều rộng.h  Chọn máy có chiều rộng băng 1,0 m; năng suất 200 kg cặn/m.h 11 Bể tiếp xúc a. Chức năng Nước thải sau khi xử lý bằng phương pháp sinh học còn chứa khoảng 105 – 106 vi khuẩn trong 1 ml. Bể tiếp xúc có chức năng tiêu diệt các loại vi khuẩn này trước khi thải ra môi trường. Người ta thường sử dụng Clo hơi, dùng hypoclorit – canxi dạng bột (Ca(ClO)2), hypoclorit – natri, nước zavel (NaClO),... b. Tính toán Lượng Clo cần sử dụng Lượng Coliform còn lại sau bể lọc sinh học  Trong đó Ni : Số Coliform nước thải vào, Ni = 108 (Số coliform/100 ml nước). E : Hiệu quả khử trùng của quá trình xử lý sinh học (%), E = 90%. →  Liều lượng Clo cho vào  Trong đó Nt : Số Coliform còn lại sau thời gian tiếp xúc t, chọn Nt = 200MPN/100ml Ct : Lượng Clo yêu cầu, mg/l. t : Thời gian tiếp xúc, phút. →  Chọn thời gian tiếp xúc t = 30 phút → Ct = 5,2 (mg/l). Chọn lượng Clo cần dùng là 6 mg/l Lượng Clo châm vào bể tiếp xúc  Q : Lưu lượng tính toán của nước thải, Q = 500 m3/ngd. a : Liều lượng Clo hoạt tính, a = 4 g/m3 Clo sẽ được cho liên tục vào bể tiếp xúc bằng thiết bị định lượng Clo bảo đảm lượng Clo mỗi giờ là 0,083 kg = 83g. Các thông số thiết kế bể tiếp xúc Clo Thông số  Giá trị   Tốc độ dòng chảy (m/ph) Thời gian tiếp xúc (ph) Tỷ số Dài/rộng Số bể tiếp xúc (1 hoạt động, 1 dự phòng)  ≥ 2 – 4,5 15 – 30 ≥ 10/1 ≥ 2   Nguồn: Lâm Minh Triết, Xử lý nước thải đô thị và Công nghiệp, Bảng 10-15, Trang 473, Năm 2004. Tính thể tích bể V = Qngtb* t t : Thời gian tiếp xúc, t = 30 phút. Q : Lưu lượng tính toán của nước thải, Q = 500 m3/ngày. →  Chọn vận tốc dòng chảy trong bể tiếp xúc v = 2,5 (m/ph). Tiết diện ngang bể tiếp xúc  Chọn diện tích bể F = 12 m2 Giả sử chiều cao hữu ích của bể tiếp xúc H = 0,9 m. Chiều cao bảo vệ hbv = 0,3 m. Chiều cao bể tiếp xúc là: Hb = H + hbv = 0,9 + 0,3 = 1,2 (m). Chiều rộng bể: Chọn B = 1 m. Chiều dài tổng cộng của bể  Kiểm tra lại tỷ số L/B  → Vậy kích thước bể đạt yêu cầu Để giảm chiều dài xây dựng ta chia bể ra làm 10 ngăn chảy ziczac. Chiều rộng mỗi ngăn B = 1 m. Chiều dài mỗi ngăn sẽ là:  Vậy kích thước mỗi ngăn tiếp xúc bằng Clo L* B* H = 1,2m* 1m* 1,2m Ta có tối 10 ngăn chứa Clo Tính toán đường ống dẫn nước Vận tốc nước trong ống dẫn ra bể tiếp xúc: v = 0,8 m/s. Đường kính ống dẫn nước ra  Vậy chọn ống PVC có Φ = 110 mm. Kết quả tính toán STT  Thông số  Đơn vị  Số liệu   1  Chiều dài (L)  m  12   2  Chiều rộng (B)  m  1   3  Chiều cao (H)  m  1,2  

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • docTính toán thiết kế hệ thống xữ lý nước thải dệt nhuộm 500 m3.doc