Bài tập lớn Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải bột ngọt công suất 23.000 m³/Ngày, đêm
ống xử lí nước thải
GVHD: TS. Nguyễn Phước Dân.
nhà máy bột ngọt công suất 2300m3/ngày đêm.
MỤC LỤC
MỤC LỤC ................................................................................................................ 1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI BỘT NGỌT VÀ LỰA
CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÍ ………………………………………… 2
I) Nguồn gốc, tính chất nước thải ………………………………………………...........2
1). Nguồn gốc nước thải ………………………………………………………….. 2
2). Tính chất nước thải ……………………………………………………........... 2
II) Nguồn tiếp nhận, tiêu chuẩn thải ………………………………………………….. 3
1). Nguồn tiếp nhận ……………………………………………………………….. 3
2). Tiêu chuẩn thải ………………………………………………………………… 3
III) Công suất hệ thống xử lí ……………………………………………………........... 3
IV) Qui trình xử lí ................................................................................................... 4
1). Lựa chọn qui trình xử lí ............................................................................. 4
2). Thuyết minh sơ đồ công nghệ ................................................................... 4
3). Ưu và nhược điểm của phương án xử lí .................................................... 7
V) Nhiệm vụ và mục đích của bài tập lớn ............................................................. 7
1). Mục đích ................................................................................................... 7
2). Nhiệm vụ ................................................................................................... 7
CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CHI TIẾT CÁC CÔNG TRÌNH
XỬ LÍ NƯỚC THẢI BỘT NGỌT ................................................. 8
A) LƯU LƯỢNG VÀ HỆ SỐ KHÔNG ĐIỀU HÒA ............................................ 8
B) TÍNH TOÁN CÔNG TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI ...................................... 9
I).
II).
Song chắn rác ……………………………………………………………… 9
Hầm bơm tiếp nhận ……………………………………………………….. 11
III). Bể điều hòa …………………………………………………………………. 14
IV). Bể lắng đợt 1 ……………………………………………………………….. 24
V).
Bể trung hòa ……………………………………………………………….. 27
VI). Bể bùn hoạt tính xáo trộn hoàn toàn - Bể Aerotank …………………... 30
VII). Bể lắng đợt 2 ……………………………………………………………….. 41
VIII). Bể khử trùng ……………………………………………………………….. 44
IX). Bể nén bùn ………………………………………………………………….. 46
X).
Bể phân hủy bùn kị khí ……………………………………………............49
XI). Sân phơi bùn ………………………………………………………………...52
TÀI LIỆU THAM KHẢO ………………………………………………………............ 54
PHỤ LỤC Bảng vẽ các công trình xử lí nước thải trong trạm xử lí (nộp kèm theo).
Bài tập lớn môn học kỹ thuật xử lí nước thải.
Page 1 of 54
ống xử lí nước thải
GVHD: TS. Nguyễn Phước Dân.
nhà máy bột ngọt công suất 2300m3/ngày đêm.
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI BỘT NGỌT
VÀ LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÍ
I) Nguồn gốc, tính chất nước thải:
1). Nguồn gốc nước thải:
- Các nhà máy sản xuất bột ngọt (chủ yếu là axit glutamic và lizin) dùng nguyên liệu
là bột sắn, rỉ đường, các axit sunfuric, clohidric, canxi cacbonat, natri clorua, than hoạt tính
các muối khoáng (NH4)2SO4, KH2PO4, MgSO4, cũng có thể có urê hoặc nước amoniac,
v.v… Nước thải ở các nhà máy gồm có:
+ Nước làm mát máy móc, thiết bị.
+ Nước sinh hoạt của cán bộ công nhân viên nhà máy.
+ Nước thải ở phân xưởng chế biến tinh bột từ sắn củ (củ mì) và phân xưởng
đường hóa từ tinh bột bằng axit sunfuric hay axit clohidric, cũng như xử lí rỉ đuờng. Nước
thải ở đây bị nhiễm bẩn bởi nồng độ cao các hidrat cacbon như tinh bột, các loại đường
(sacarozơ, glucozơ, dextrin), các mẩu vụn sắn củ, vỏ sắn, vẩn cặn rỉ đường v.v…
+ Nước thải từ phân xưởng lên men gồm các cặn môi trường lên men có
nhiều đường cùng với xác vi khuẩn, các muối khoáng cũng như urê, muối amon, các chất
béo, chất hoạt động bề mặt dư thừa.
+ Nước thải từ phân xưởng hoàn thành sản phẩm rất giàu các chất hữu cơ và
chất khoáng, nước rửa sàn và làm vệ sinh nói chung
+ Nước mưa thu gom trên toàn bộ diện tích khu công nghiệp.
2). Tính chất nước thải:
- Từ các nguồn nước thải trên mà nước thải nhà máy sản xuất bột ngọt bị ô nhiễm
bởi các chất hữu cơ ở dạng lơ lửng, hòa tan với nồng độ cao và chứa nhiều vi trùng, ô
nhiễm bởi chất béo, dầu mỡ, nước có màu và mùi khó chịu. Đặc điểm nước thải của nhà
máy sản xuất bột ngột như bảng 1.
Bảng 1:Đặc điểm nước thải của nhà máy sản xuất bột ngột
Chỉ số
Nhiệt độ
pH
BODt5b
Đơn vị
Trị số
30 ÷ 45
4 ÷ 6
0C
mgO2/l
900
mgO2/l
mg/l
COD
Ntổng
1500
55
mg/l
Ptổng
15
mg/l
MNP/100ml
Chất rắn lơ lửng (SS)
Coliform
200
108
Bài tập lớn môn học kỹ thuật xử lí nước thải.
Page 2 of 54
ống xử lí nước thải
GVHD: TS. Nguyễn Phước Dân.
nhà máy bột ngọt công suất 2300m3/ngày đêm.
II) Nguồn tiếp nhận, tiêu chuẩn thải:
1). Nguồn tiếp nhận:
- Nước thải sau khi được xử lí qua hệ thống xử lí của nhà máy được đổ ra sông
(kênh, rạch), các loại sông (kênh, rạch) này được sử dụng để cấp nước cho khu dân cư gần
đó. Vì vậy nước sau khi xử lí phải đạt được “tiêu chuẩn loại A theo tiêu chuẩn Việt Nam”.
2). Tiêu chuẩn thải:
- Theo tiêu chuẩn loại A, ta có tiêu chuẩn thải như bảng 2.
Bảng 2: Tiêu chuẩn nước thải đầu ra theo loại A (TCVN 5945:1995)
Chỉ số
Nhiệt độ
Đơn vị
Trị số
40
0C
pH
BODt5b
6 ÷ 9
20
mgO2/l
mgO2/l
mg/l
mg/l
COD
Ntổng
Ptổng
50
30
4
mg/l
MNP/100ml
Chất rắn lơ lửng (SS)
Coliform
50
103
III) Công suất hệ thống xử lí:
- Công suất: 2300m3/ngày đêm.
- Điều kiện mặt bằng: nằm trong khu công nghiệp, diện tích đất hạn chế.
- Kết quả đo lưu lượng và nồng độ BOD5 theo giờ thể hiện ở bảng 3.
Bài tập lớn môn học kỹ thuật xử lí nước thải.
Page 3 of 54
ống xử lí nước thải
GVHD: TS. Nguyễn Phước Dân.
nhà máy bột ngọt công suất 2300m3/ngày đêm.
Bảng 3: Dao động lưu lượng và hàm lượng BOD5 theo giờ trong ngày
Giờ (h)
1
Q (m3/h)
50
BOD5 (mg/l)
515
2
40
540
3
40
610
4
40
650
5
30
732
6
45
850
7
8
9
70
1020
1460
1525
1420
1325
920
900
885
820
1200
1026
870
730
725
895
740
610
520
180
190
150
100
82
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
Tổng
90
100
165
126
114
120
110
105
100
91
90
72
2300
21488
IV) Qui trình xử lí:
1). Lựa chọn qui trình xử lí:
- Dựa vào thành phần, tính chất nước thải đầu vào, mức độ xử lí và diện tích mặt
bằng, hiệu quả của dự án, tính khả thi của dự án, chi phí đầu tư, điều kiện của nhà máy, ta
có sơ đồ công nghệ trạm xử lý nước thải nhà máy chế biến bột ngột mô tả như hình 1.
2). Thuyết minh sơ đồ công nghệ:
- Nước thải sản xuất được dẫn theo đường thoát nước riêng ra hệ thống xử lí nước
thải. Nước thải sau khi được xử lí cục bộ tại từng nhà máy được thu gom bởi hệ thống ống,
cống rãnh chảy qua song chắn rác thô nhằm loại bỏ các rác có kích thước lớn hơn 15mm
rồi về hầm bơm tiếp nhận được đặt âm sâu duới mặt đất.
Bài tập lớn môn học kỹ thuật xử lí nước thải.
Page 4 of 54
ống xử lí nước thải
GVHD: TS. Nguyễn Phước Dân.
nhà máy bột ngọt công suất 2300m3/ngày đêm.
- Nước từ hầm bơm tiếp nhận được bơm vào bể điều hòa, bể này có nhiệm vụ điều
hòa lưu lượng nước thải, giảm thể tích và tăng hiệu quả xử lí cho các công trình xử lí phía
sau. Để giảm bớt mùi hôi, nước thải được thổi khí để làm thoáng sơ bộ và phân bố chất bẩn
đồng đều khắp bể.
- Nước thải sau bể điều hòa được bơm vào bể lắng 1. Tại đây nước thải được loại bỏ
các tạp chất lơ lửng còn lại trong nước thải sau khi đã qua các công trình xử lí trước đó, các
chất lơ lửng có tỷ trọng lớn hơn tỷ trọng của nước sẽ lắng xuống đáy, các chất có tỷ trọng
nhỏ hơn hơn sẽ nổi lên trên mặt nước và sẽ được thiết bị gạt cặn tập trung đến hố ga đặt ở
bên ngoài bể.
- Nước thải được nâng pH lên khoảng 7 ÷ 9 tại bể trung hòa tạo điều kiện thuận lợi
cho hoạt động của vi sinh vật nâng cao hiệu quả xử lí cho các công trình xử lí sau này và
đảm bảo cho nước ở đầu ra đạt tiêu chuẩn. Nước thải được châm thêm bởi dung dịch NaCl
bằng bơm định lượng để trung hòa tính axit.
- Nước thải sau khi được xử lí sơ bộ được đi qua công đoạn xử lí sinh học. Nước
thải được đưa vào bể Aerotank nhằm xử lí các chất hữu cơ lơ lửng tan trong nước. Bể được
khuấy trộn liên tục nhằm duy trì sự lơ lửng của bùn. Sau một thời gian nhất định, bông bùn
lớn dần và nước thải được đưa qua bể lắng 2. Một phần bùn được tuần hoàn lại bể
Aerotank, một phần bùn dư được đưa qua bể nén bùn. Nước qua máng tràn của bể lắng 2 đi
vào bể tiếp xúc Clor để khử trùng. Nước thải sau khi qua hệ thống xử lí đạt tiêu chuẩn loại
A được thải ra sông, hồ, kênh, rạch.
- Bùn hoạt tính dư ở bể lắng 2 được đưa về bể lắng 1, cùng với bùn tươi ở bể lắng 1
sẽ được nén bùn trong bể lắng 1 (bể lắng 1 kết hợp với bể nén bùn) nhằm giảm độ ẩm. Sau
đó hỗn hợp bùn này được đưa qua bể ổn định bùn kị khí để phân hủy một phần lớn lượng
bùn hữu cơ có trong hỗn hợp bùn nhờ hoạt động của vi sinh vật kị khí. Trong quá trình này
có sinh ra các khí Biogas (chủ yếu là CH4) được thu gom để làm chất đốt. Sau đó, phần bùn
còn lại sẽ được đưa tới sân phơi bùn để tách nước. Bùn khô sau khi được tách nước được
vận chuyển đến bãi chôn lấp. Phần nước tách bùn phát sinh từ bể ổn định bùn kị khí và sân
phơi bùn được tuần hoàn lại về bể điều hòa và tiếp tục qua các công đoạn xử lí như trên.
Bài tập lớn môn học kỹ thuật xử lí nước thải.
Page 5 of 54
Tính toán thiết kế hệ thống xử lí nước thải
GVHD: TS. Nguyễn Phước Dân.
nhà máy bột ngọt công suất 2300m3/ngày đêm.
SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ TRẠM XỬ LÍ
12
1
2
3
4
5
6
7
8
9
(b)
(a)
(c)
(e)
11
11
11
11
(d)
1. SONG CHẮN RÁC
2. HẦM BƠM TIẾP NHẬN
3. BỂ ĐIỀU HÒA
4. BỂ TRUNG HÒA
5. BỂ LẮNG I + BỂ NÉN BÙN
6. BỂ AREOTANK
(a) Bùn tuần hoàn
(b) Bùn dư
(c) Bùn lắng
(d) Bùn
(e) Nước tuần hoàn
10
7. BỂ LẮNG II
8. BỂ KHỬ TRÙNG
9. CÔNG TRÌNH XẢ
10. BỂ PHÂN HỦY BÙN KỴ KHÍ
11. SÂN PHƠI BÙN
12. TRẠM KHÍ NÉN
Hình 1: Sơ đồ công nghệ trạm xử lí nước thải nhà máy chế biến bột ngọt
Bài tập lớn môn học kỹ thuật xử lí nước thải.
Page 6 of 54
Tính toán thiết kế hệ thống xử lí nước thải
GVHD: TS. Nguyễn Phước Dân.
nhà máy bột ngọt công suất 2300m3/ngày đêm.
3). Ưu và nhược điểm của phương án xử lí:
- Nước thải đầu vào có SS cao → sử dụng công trình xử lí cơ học, nước thải chứa
chủ yếu chất hữu cơ có khả năng phân hủy sinh học cao là thành phần dinh dưỡng thích
hợp cho sự phát triển của vi sinh vật → lựa chọn tiếp theo là xử lí bằng công trình xử lí
sinh học. Nên sơ đồ công nghệ được chọn bao gồm quá trình xử lí 2 bậc: xử lí bậc 1 và xử
lí bậc 2.
- Ngoài các chất dinh dưỡng, chất hữu cơ cần thiết cho sự phát triển của vi sinh vật,
còn có một phần các chất gây ức chế (chết) cho vi sinh vật như: hàm lượng kim loại, các
axit v.v... gây khó khăn và làm giảm hiệu quả của quá trình xử lí.
V) Nhiệm vụ và mục đích của bài tập lớn:
1). Mục đích:
- Tính toán xử lí nước thải cho nhà máy sản xuất bột ngọt làm việc 24/24 có chế độ
thải nước không đều theo giờ, công suất 2300m3/ngày đêm nhằm đảm bảo nước thải đầu ra
được thải ra kênh rạch đạt tiêu chuẩn cho phép (Tiêu chuẩn loại A – TCVN 5947:1995).
2). Nhiệm vụ:
- Tìm hiểu nguồn gốc, tính chất đặc trưng, khả năng gây ô nhiễm của nước thải nhà
máy sản xuất bột ngọt.
- Tổng quan về các phương pháp xử lí nước thải bột ngọt.
- Lựa chọn công nghệ xử lí nước thải phù hợp.
- Tính toán thiết kế các công trình xử lí nước thải.
- Tính toán thiết kế các công trình xử lí bùn thải (phát sinh từ quá trình xử lí nước
thải).
- Bảng vẽ sơ đồ công nghệ, mặt bằng trạm xử lí, cao trình của các công trình và bản
vẽ chi tiết các công trình có trong hệ thống xử lí nước thải của trạm xử lí.
Bài tập lớn môn học kỹ thuật xử lí nước thải.
Page 7 of 54
Tính toán thiết kế hệ thống xử lí nước thải
GVHD: TS. Nguyễn Phước Dân.
nhà máy bột ngọt công suất 2300m3/ngày đêm.
CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CHI TIẾT CÁC
CÔNG TRÌNH XỬ LÍ NƯỚC THẢI BỘT NGỌT
A) LƯU LƯỢNG VÀ HỆ SỐ KHÔNG ĐIỀU HÒA
Từ bảng 3 ta tìm được:
Qhmax = 190m3 / h
- Lưu lượng giờ lớn nhất:
- Lưu lượng giờ nhỏ nhất:
- Lưu lượng giây:
Qhmin = 30m3 / h
Qmh ax .1000
190.1000
q =
=
= 52,8L/s
3600
q = 52,8L/s
3600
- Lưu lượng giờ trung bình:
Qngay
2300
24
Qthb =
=
= 95,8m3 / h
24
Qhtb = 95,8m3 / h
Trạm xử lí làm việc 3 ca (24h/24h), nên lưu lượng bơm bằng lưu lượng trung bình giờ:
Qb = Qhtb = 95,8m3 / h
- Hệ số giờ cao điểm:
Qmh ax
190
Kmh ax
=
=
= 1,98
= 0,31
Qthb
95,8
Khmax = 1,98
- Hệ số giờ nhỏ nhất:
Qmh in
30
Kmh in
=
=
Qthb
95,8
Khmin = 0,31
Bài tập lớn môn học kỹ thuật xử lí nước thải.
Page 8 of 54
Tính toán thiết kế hệ thống xử lí nước thải
GVHD: TS. Nguyễn Phước Dân.
nhà máy bột ngọt công suất 2300m3/ngày đêm.
B) TÍNH TOÁN CÔNG TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI
I) Song chắn rác
a) Nhiệm vụ:
Nhiệm vụ song chắn rác là giữ lại các tạp chất có kích thước lớn, chủ yếu là rác như:
nhánh cây, lá cây, vải vụn, giấy, bao nilông… tránh gây nghẹt bơm, van, đường ống cánh
khuấy hay gây cản trở các công trình xử lí phía sau. Song chắn rác đựơc đặt trước hầm
bơm tiếp nhận và là công trình đầu tiên trong thành phần của trạm xử lí nước thải.
b) Tính toán:
Do công suất nhỏ và lượng rác không lớn nên ta có thể chọn song chắn rác làm sạch
bằng thủ công.
1). Kích thước mương đặt song chắn:
- Chọn vận tốc dòng chảy trong mương: v = 0,5m/s.
- Chọn kích thước mương:
rộng x sâu = B x H = 0,5m x 0,7m.
- Chiều cao lớp nước trong mương:
Qmh ax
190
hn =
=
= 0,21m
3600.v.B 3600.0,5.0,5
hn = 0,21m
2). Kích thước song chắn:
- Chọn kích thước thanh:
rộng x dày = b x d = 8mm x 25mm
- Chọn khoảng cách giữa các thanh:
- Chọn độ nghiêng song chắn:
w = 25mm
α = 600
- Số thanh chắn:
B = n.b + (n+1).w
500 = n.8 + (n+1).25
n = 14,4
→
→
- Chọn
n = 15 thanh
- Khoảng cách giữa các thanh điều chỉnh lại:
500 = 15.8 + (15 + 1).w
w = 23,75mm
3). Tổn thất áp lực qua song chắn:
- Tổng tiết diện các khe song chắn:
A = (B – b.n).h = (0,5 – 0,008.15).0,21 = 0,0798m2
A = 0,0798m2
Bài tập lớn môn học kỹ thuật xử lí nước thải.
Page 9 of 54
Tính toán thiết kế hệ thống xử lí nước thải
GVHD: TS. Nguyễn Phước Dân.
nhà máy bột ngọt công suất 2300m3/ngày đêm.
- Vận tốc dòng chảy qua song chắn:
q
52,8
V =
=
= 0,66m/s
A
0,0798.1000
V = 0,66m/s
- Tổn thất áp lực qua song chắn:
1 V2 − v2
1 0,662 − 0,52
(≤150mm) (thỏa)
= 0,0135m =13,5mm
hL =
.
=
.
0,7
2g
0,7
2.9,81
hL = 0,0135m = 13,5mm
Hình 2: Sơ đồ lắp đặt song chắn rác
c). Thông số thiết kế:
STT
Tên thông số
Chiều rộng mương
Chiều cao mương
Chiều rộng song chắn
Bề dày song chắn
Bề rộng khe
Đơn vị Số liệu thiết kế
m
m
mm
mm
mm
1
2
3
4
5
6
7
0,5
0,7
8
25
23,75
15
thanh
Số thanh
Độ nghiêng
0
60
Bài tập lớn môn học kỹ thuật xử lí nước thải.
Page 10 of 54
Tính toán thiết kế hệ thống xử lí nước thải
GVHD: TS. Nguyễn Phước Dân.
nhà máy bột ngọt công suất 2300m3/ngày đêm.
II) Hầm bơm tiếp nhận
a) Nhiệm vụ:
Thu gom nước thải từ các nơi trong nhà máy về trạm xử lí. Hầm bơm được thiết kế
chìm trong đất để đảm bảo tất cả các loại nước thải từ các nơi trong nhà máy tự chảy về hố
thu. Nước thải được dẫn đến qua mương dẫn hay hệ thống thoát nước, qua song chắn rác
và đổ vào hầm bơm từ đó được bơm đến các công trình xử lí tiếp theo. Hầm bơm sau 1 thời
gian nhất định phải được vệ sinh.
b) Tính toán:
1). Kích thước hầm bơm tiếp nhận:
- Thời gian lưu nước: t ∈ (10 ÷ 30)phút
- Thể tích hầm bơm tiếp nhận:
→
Chọn t = 10phút
10
Vb = Qmh ax .t =190. = 31,67m3
60
Vb = 31,67m3
- Chọn chiều sâu hữu ích: hhi = 2,5m
- Chọn chiều cao an toàn bằng chiều sâu đáy ống cuối cùng:
- Chiều sâu tổng cộng:
hat = 0,7m
H = hhi + hat = 2,5 + 0,7 = 3,2m
H = 3,2m
- Giả sử hầm bơm hình tròn, vậy đường kính hầm bơm tiếp nhận:
Vb
4
4 31,67
. = 4m
D =
.
=
π h
D = 4m
π 2,5
- Kích thước hầm bơm tiếp nhận:
2). Đường kính ống dẫn nước:
D x H = 4m x 3,2m
Q = Qhmax = 190m3 / h
- Chọn bơm nhúng chìm đặt tại hầm bơm có:
- Chọn vận tốc trong ống: v = 0,75m/s
- Đường kính của ống:
4.Q
v.π
4.190
0,75.π.3600
dong
=
=
= 0,3m = 300mm
dống = 300mm
Bài tập lớn môn học kỹ thuật xử lí nước thải.
Page 11 of 54
Tính toán thiết kế hệ thống xử lí nước thải
GVHD: TS. Nguyễn Phước Dân.
nhà máy bột ngọt công suất 2300m3/ngày đêm.
3). Công suất máy bơm:
- Chọn ống nhựa PVC có độ nhám:
- Độ nhám tương đối của ống dẫn:
e = 0,2mm
e
0,2
n =
=
= 0,00067
d
300
n = 0,00067
μ = 0,95.10-3N.s/m2
ρ = 997kg/m3
- Độ nhớt của nước ở 250C:
- Khối lượng riêng của nước ở 250C:
- Tính số Renold:
v.d.ρ 0,75.0,3.997
Re =
=
= 236131
µ
0,95.10−3
Re = 236131
Đây là chế độ chảy rối. Từ Re = 236131 và n = 0,00067 tra trên đồ thị ta được hệ số
ma sát:
λ = 0,019
- Tổn thất cột áp trên đường ống:
L
v2
10
0,752
∆H = λ + ζ
= 0,019.
+ 4,8 .
= 0,156m
∑
d
2g
0,3
2.9,81
ΔH = 0,156m
Trong đó: - L: Chiều dài ống nước đẩy. Chọn L = 10m
-
ζ : Tổng hệ số cục bộ.
Chọn ζ = 4,8
∑
∑
- Tổng cột áp của bơm:
Hb = H0 + ΔH = 8 + 0,156 = 8,156m
Hb = 8,156m
Với:
H0: Chiều cao bơm nước từ hầm bơm tiếp nhận lên bể điều hòa.
H0 ∈(8 ÷ 10)mH2O . Chọn H0 = 8mH2O
- Hiệu suất chung của bơm:
η ∈ (0,72 ÷ 0,93)
→
Chọn η = 0,8
- Công suất của bơm:
Qmh ax .ρ.g.Hb
190.997.9,81.8,156
1000.0,8.3600
Nb =
=
= 5,26kW
1000.η
Nb = 5,26kW
Bài tập lớn môn học kỹ thuật xử lí nước thải.
Page 12 of 54
Tính toán thiết kế hệ thống xử lí nước thải
GVHD: TS. Nguyễn Phước Dân.
- Công suất bơm thực tế:
nhà máy bột ngọt công suất 2300m3/ngày đêm.
Ntt = 1,2Nb = 1,2.5,26 = 6,312kW
Ntt = 6,312kW = 8,443Hp
c). Thông số thiết kế:
STT
Tên thông số
Đơn vị Số liệu thiết kế
m
m
Hp
1
2
3
Chiều cao tổng
Đường kính
Công suất bơm
3,2
4
8,443
Bài tập lớn môn học kỹ thuật xử lí nước thải.
Page 13 of 54
Tính toán thiết kế hệ thống xử lí nước thải
GVHD: TS. Nguyễn Phước Dân.
nhà máy bột ngọt công suất 2300m3/ngày đêm.
III) Bể điều hòa
a) Nhiệm vụ:
Điều hòa lưu lượng và nồng độ chất bẩn cho tương đối ổn định, giảm kích thước và
chi phí cho các công trình xử lí sau này, điều hòa chất lượng nước thải qua đó nâng cao
hiệu quả xử lí của các công trình xử lí phía sau.
Trong bể có tiến hành sục khí để xáo trộn đều nước thải và tránh sự lắng của các chất
xảy ra trong bể.
b) Tính toán:
1). Xác định thể tích bể điểu hòa:
a) Thể tích tích lũy:
- Thể tích tích lũy dòng vào của giờ thứ i được xác định theo công thức:
VV(i) = VV(i-1) + QV(i)
Trong đó: - VV(i-1): Thể tích tích lũy dòng vào của giờ trước đó, m3
- QV(i): Lưu lượng nước thải của giờ đang xét (thứ i), m3/h
- Thể tích tích lũy bơm đi của giờ thứ i:
Vb(i) = Vb(i-1) + Qb(i)
Trong đó: - Vb(i-1): Thể tích tích lũy bơm đi của giờ trước đó, m3
- Qb(i): Lưu lượng bơm của giờ đang xét (thứ i), m3/h
b) Thể tích bể điều hòa:
+ Theo phương pháp lập bảng:
Dựa vào lưu lượng theo giờ Qh, thể tích tích lũy vào VV(i) và thể tích tích lũy
bơm đi Vb(i), lập bảng “thể tích tích lũy theo giờ” trong ngày như bảng 4.
Thể tích lý thuyết bể điều hòa bằng hiệu đại số giá trị dương lớn nhất và giá
trị âm nhỏ nhất của cột hiệu số thể tích tích lũy.
- Thể tích lí thuyết bể điều hòa:
Vđh(lt) = Vmax – Vmin = 355,6 – (-35,2) = 390,8m3
Vđh(lt) = 390,8m3
- Thể tích thực tế bể điều hòa:
Vđh(tt) = (1,1 ÷ 1,2)Vđh(lt) = 1,1.390,8 = 430m3
Vđh(tt) = 430m3
Bài tập lớn môn học kỹ thuật xử lí nước thải.
Page 14 of 54
Tính toán thiết kế hệ thống xử lí nước thải
GVHD: TS. Nguyễn Phước Dân.
nhà máy bột ngọt công suất 2300m3/ngày đêm.
Bảng 4: Thể tích tích lũy theo giờ
Thể tích tích Thể tích tích Hiệu số thể tích
Giờ
Q
lũy vào bể (1) lũy bơm đi (2) tích lũy (2) – (1)
(h) (m3/h)
(m3)
50
(m3)
95.8
(m3)
45.8
101.6
157.4
213.2
279
1
2
3
4
5
50
40
40
40
30
90
130
170
200
191.6
287.4
383.2
479
6
7
8
9
45
70
245
315
495
685
835
935
1017
1107
1207
1372
1498
1612
1732
1842
1947
2047
2138
2228
2300
574.8
670.6
766.4
862.2
958
1053.8
1149.6
1245.4
1341.2
1437
1532.8
1628.6
1724.4
1820.2
1916
2011.8
2107.6
2203.4
2300
329.8
355.6
271.4
177.2
123
118.8
132.6
138.4
134.2
65
34.8
16.6
-7.6
-21.8
-31
180
190
150
100
82
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
90
100
165
126
114
120
110
105
100
91
-35.2
-30.4
-24.6
0
90
72
+ Theo biểu đồ đường cong tích lũy:
Dựa vào lưu lượng theo giờ Qh, thể tích tích lũy vào VV(i) và thể tích tích lũy
bơm đi Vb(i), vẽ “biểu đồ đường cong tích lũy” theo giờ trong ngày như hình 2.
Vẽ hai đường thẳng song song với “đường tích lũy bơm” và tiếp tuyến với
“đường cong tích lũy vào” ở 2 cực trị. Thể tích bể điều hòa là tổng 2 khoảng cách thẳng
đứng từ 2 điểm tiếp tuyến đến đường thẳng tích lũy bơm.
Bài tập lớn môn học kỹ thuật xử lí nước thải.
Page 15 of 54
Tính toán thiết kế hệ thống xử lí nước thải
GVHD: TS. Nguyễn Phước Dân.
nhà máy bột ngọt công suất 2300m3/ngày đêm.
Dựa vào đồ thị hình 3, nhờ vào “độ dốc” tiếp tuyến của “đường cong tích lũy
vào” so với “độ dốc” của “đường tích lũy bơm” ta có thể xác định được “mực nước thấp
nhất” trong bể vào lúc 7h (ứng với Vmax = 355,6m3) và “mực nước cao nhất” trong bể vào
lúc 21h (ứng với Vmin = 35,2m3).
- Thể tích lí thuyết bể điều hòa:
Vđh(lt) = Vmax – Vmin = 355,6 – (-35,2) = 390,8m3
Vđh(lt) = 390,8m3
- Thể tích thực tế bể điều hòa:
Vđh(tt) = (1,1 ÷ 1,2)Vđh(lt) = 1,1.390,8 = 430m3
Vđh(tt) = 430m3
Hình 3: Biểu đồ đường cong tích lũy
Thể tích tích lũy bơm
2). Kích thước bể điều hòa:
Chọn bể có dạng hình chữ nhật:
Thể tích tích lũy vào
Chọn: Chiều cao lớp nước lớn nhất: hmax∈(2,5 ÷ 5)m. Chọn hmax = 4,5m
Chiều cao bảo vệ: hbv = 0,3m
Bài tập lớn môn học kỹ thuật xử lí nước thải.
Page 16 of 54
Tính toán thiết kế hệ thống xử lí nước thải
GVHD: TS. Nguyễn Phước Dân.
nhà máy bột ngọt công suất 2300m3/ngày đêm.
- Chiều cao tổng cộng bể điều hòa:
H = hmax + hbv = 4,5 + 0,3 = 4,8m
H = 4,8m
- Diện tích mặt cắt ngang bể:
Vdh(tt)
430
4,8
A =
=
= 90m2
H
A = 90m2
Chọn chiều dài, chiều rộng của bể:
- Kích thước bể điều hòa:
L = 10m
W = 9m
L x W x H = 10m x 9m x 4,8m
3). Hiệu quả của bể điều hòa đối với tải lượng BOD5:
Dựa vào kết quả phân tích biểu đồ đường cong tích lũy hoặc bảng thể tích tích lũy
theo giờ, ta thấy thời điểm bể cạn nhất là 7h. Thời điểm tính toán bắt đầu từ 8h.
- Thể tích nước trong bể điều hòa ở giờ thứ i:
Vi = Vi-1 + Vin(i) – Vout(i)
(1)
Trong đó: - Vi: Thể tích nước trong bể điều hòa ở gìơ đang xét (i).
- Vi-1: Thể tích nước trong bể điều hòa ở gìơ trước đó (i-1).
- Vin(i): Lượng nước vào bể ở giờ đang xét (i).
- Vout(i): Lượng nước bơm ra bể ở giờ đang xét (i).
Giả sử khối nước trong bể điều hòa được xáo trộn hoàn toàn.
- Hàm lượng BOD5 trung bình bơm ra khỏi bể ở giờ thứ i :
Vin(i ) .Sin(i ) +Vi−1 .Si−1
Sout(i )
=
(2)
Vin(i) +Vi−1
Trong đó: - Sout(i): Hàm lượng BOD5 trung bình của dòng ra ở giờ đang xét (i).
- Sin(i): Hàm lượng BOD5 trung bình của dòng vào ở giờ đang xét (i).
- Vi-1: Thể tích nước trong bể điều hòa ở giớ trước đó (i-1).
- Vin(i): Lượng nước vào bể ở giờ đang xét (i).
- Tải lượng BOD5 của dòng vào ở giờ thứ i:
vao
LBOD(i ) = Qh(i ) .BODivao
(3)
Bài tập lớn môn học kỹ thuật xử lí nước thải.
Page 17 of 54
Tính toán thiết kế hệ thống xử lí nước thải
GVHD: TS. Nguyễn Phước Dân.
nhà máy bột ngọt công suất 2300m3/ngày đêm.
- Tải lượng BOD5 của dòng ra ở giờ thứ i:
ra
BOD(i )
L
= Qb .BODira
(4)
vao
BOD(i)
Trong đó: - L
: Tải lượng BOD5 vào bể giờ thứ i.
ra
- LBOD(i) : Tải lượng BOD5 ra bể giờ thứ i.
- Qh(i):
- Qb:
Lưu lượng nước thải vào giờ thứ i.
Lưu lượng bơm ra khỏi bể giờ thứ i.
vao
- BODvao : Hàm lượng BOD5 vào bể ở giờ thứ i.
BODi = Sin( i )
(
(
)
)
i
ra
ra
- BODi : Hàm lượng BOD5 ra khỏi bể ở giờ thứ i. BODi = Sout( i )
Từ các công thức (1),(2),(3),(4) ta tính thử các thông số trên tại giờ thứ 8 (do thời
điểm tính toán bắt đầu từ 8h) và giờ thứ 9.
+ Thể tích nước vào trong bể điều hòa lúc 8h:
V8 = V7 + Vin(8) - Vout(8) = 0 + 180 – 95,8 = 84,2m3
+ Thể tích nước vào trong bể điều hòa lúc 9h:
V9 = V8 + Vin(9) - Vout(9) = 84,2 + 190 – 95,8 = 178,4m3
+ Hàm lượng BOD5 trung bình bơm ra khỏi bể điều hòa lúc 8h:
V
in(8) .Sin(8) + V7 .S7
180.1460 + 0.1020
180 + 0
Sout (8)
=
=
=1460mg /l
V
+ V7
in(8)
+ Hàm lượng BOD5 trung bình bơm ra khỏi bể điều hòa lúc 9h:
V
in(9) .Sin(9) + V8 .S8
190.1525+ 84,2.1460
190 +84,2
Sout (9)
=
=
=1505mg /l
Vin(9) + V8
+ Tải lượng BOD5 ở dòng vào lúc 8h:
vao
BOD(8)
L
= Qh (8) .BOD8vao = 180.103.1460.10−6 = 262,8kgBOD5 /h
+ Tải lượng BOD5 ở dòng vào lúc 9h:
vao
BOD(9)
L
= Qh (9) .BOD9vao =190.103.1525.10−6 = 289,75kgBOD5 / h
+ Tải lượng BOD5 ở dòng ra vào lúc 8h:
ra
LBOD(8) = Qb .BOD8ra = 95,8.103.1460.10−6 = 139,87kgBOD5 /h
+ Tải lượng BOD5 ở dòng ra vào lúc 9h:
ra
LBOD(9) = Qb .BOD9ra = 95,8.103.1505.10−6 = 144,18kgBOD5 /h
Bài tập lớn môn học kỹ thuật xử lí nước thải.
Page 18 of 54
Tính toán thiết kế hệ thống xử lí nước thải
GVHD: TS. Nguyễn Phước Dân.
nhà máy bột ngọt công suất 2300m3/ngày đêm.
(Ghi chú: Lúc 7h bể cạn nước nhất, nên thể tích nước trong bể điều hòa lúc đó V7 = 0).
Từ các công thức (1),(2),(3),(4) và cách tính tương tự như trên ta lập bảng “tính toán
hàm lượng BOD5 trung bình và tải lượng BOD5 trước và sau bể điều hòa” như bảng 5.
Bảng 5: Tính toán hàm lượng BOD5 trung bình và tải lượng BOD5 trước và sau bể
điều hòa
Lưu
lượng
Thể tích
nước
Tải lượng
BOD5 BOD5 BOD5 trước
Tải lượng
BOD5 sau
điều hòa
vào
ra
Giờ vào Qh(i) trong bể
điều hòa
(h)
8
9
(m3)
180
190
150
100
82
(m3)
84.2
178.4
232.6
236.8
223
217.2
221.4
290.6
320.8
339
363.2
377.4
386.6
390.8
386
380.2
355.6
310.6
254.8
199
143.2
77.4
26.6
(mg/l) (mg/l) (kgBOD5/h) (kgBOD5/h)
1460
1460
262.8
289.75
213
132.5
75.44
81
139.87
144.18
141.50
133.30
116.96
87.59
85.77
82.12
89.57
110.59
94.38
80.23
69.83
72.80
82.94
68.54
57.06
49.76
49.61
52.64
59.08
63.63
74.28
93.23
87.48
1525 1505.04
1420 1477.04
1325 1391.44
920
900
885
820
1200
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
1
2
3
4
5
6
7
TB
1220.83
914.25
895.27
857.24
934.93
90
100
165
126
114
120
110
105
100
91
90
72
50
40
40
40
30
45
70
95,8
88.5
135.3
151.2
116.96
104.4
80.3
76.13
89.5
67.34
54.9
37.44
25.75
21.6
24.4
26
1026 1154.38
870
730
725
895
740
610
520
515
540
610
650
732
850
1020
900
985.22
837.46
728.91
759.94
865.72
715.42
595.67
519.38
517.85
549.50
616.69
664.20
775.38
973.19
913.123
21.96
38.25
71.4
0
95.25
4). So sánh lưu lượng và tải lượng của nước thải trước và sau bể điều hòa:
Ta lập “Biểu đồ lưu lượng trước và sau bể” như hình 4 để so sánh lưu lượng nước
thải trước và sau bể điều hòa, và “Biểu đồ tải lượng BOD5 trước và sau bể” như hình 5 để
so sánh tải lượng BOD5 của nước thải trước và sau bể điều hòa.
Bài tập lớn môn học kỹ thuật xử lí nước thải.
Page 19 of 54
Tính toán thiết kế hệ thống xử lí nước thải
GVHD: TS. Nguyễn Phước Dân.
nhà máy bột ngọt công suất 2300m3/ngày đêm.
Hình 4: Biểu đồ lưu lượng trước và sau bể
Hình 5: Biểu đồ tải lượng BOD5 trước và sau bể
Bài tập lớn môn học kỹ thuật xử lí nước thải.
Page 20 of 54
Tính toán thiết kế hệ thống xử lí nước thải
GVHD: TS. Nguyễn Phước Dân.
5). Công suất máy bơm:
nhà máy bột ngọt công suất 2300m3/ngày đêm.
Qb .ρ.g.Hb
95,8.997.9,81.10
Nb =
=
= 3,26kW
1000.η
Nb = 3,26kW
- Công suất bơm thực tế:
1000.0,8.3600
Ntt = 1,2Nb = 1,2.3,26 = 3,912kW
Ntt = 3,912kW = 5,126Hp
Trong đó: - Các hệ số ρ, g, η tính như phần “Hầm bơm tiếp nhận”.
- Hb: Cột áp bơm, Hb ∈ (8 ÷ 10)m. Chọn Hb = 10m
6). Tính toán hệ thống cấp khí cho bể điều hòa bằng khí nén:
- Lượng không khí cần thiết:
Lkhi = Qhtb .a = 95,8.3,74 = 359m3 / h
Lkhí = 359m3/h = 0,1m3/s
Trong đó: - a: Lưu lượng không khí cấp cho bể điều hòa. Chọn
a = 3,74 m3 khí/m3 nước thải
- Qthb : Lưu lượng nước thải trung bình giờ. Qhtb = 95,8m3/h
Chọn hệ thống ống cấp khí bằng PVC có đục lỗ, bao gồm 3 ống đặt dọc theo chiều
dài bể (10m), các ống cách nhau 2,5m.
- Lưu lượng khí trong mỗi ống:
Lkhi
3
359
3
qong
=
=
=120m3 /h
qống = 120m3/h
- Đường kính ống dẫn khí:
4.qong
4.120
dong
=
=
= 0,065m = 65mm
π.vong .3600
π.10.3600
dống = 65mm
Trong đó: - vống: Vận tốc khí trong ống, vống ∈ (10 ÷ 15)m/s. Chọn vống = 10m/s
Chọn ống θống = 65mm, đường kính các lỗ: dlỗ = (2 ÷ 5)mm. Chọn dlỗ = 3mm
Vận tốc khí qua lỗ: vlỗ ∈ (5 ÷ 20)m/s. Chọn
vlỗ = 15m/s.
Bài tập lớn môn học kỹ thuật xử lí nước thải.
Page 21 of 54
Tính toán thiết kế hệ thống xử lí nước thải
GVHD: TS. Nguyễn Phước Dân.
- Lưu lượng khí qua 1 lỗ:
nhà máy bột ngọt công suất 2300m3/ngày đêm.
π.d2lo
4
π.0,0032
qlo = vlo .
=15.
.3600 = 0,382m3 / h
4
qlỗ = 0,382m3/h
- Số lỗ trên một ống:
qong
qlo
120
lỗ
= 315
Nlo =
=
0,382
Nlỗ = 315 lỗ
- Số lỗ trên 1m dài:
Nlo
315
10
nlo =
=
= 31,5lỗ/m
L
nlỗ = 32lỗ/m
7). Công suất máy nén khí:
- Áp lực và công suất của hệ thống nén khí:
Hct = hd + hc + hr + H
Trong đó:
hd: Tổn thất áp lực do ma sát dọc theo chiều dài ống dẫn (m).
hc: Tổn thất cục bộ (m).
hr: Tổn thất qua thiết bị phân phối (m).
H: Chiều sâu hữu ích của bể tức độ sâu ngập nước của miệng vòi
phun, H = 4m.
Tổng tổn thất hd và hc thường không vượt quá 0,4m. Chọn
hd + hc = 0,4m
Tổn thất hf thường không vượt quá 0,5m. Chọn hf = 0,5m.
Do đó áp lực cần thiết sẽ là:
Hct = 0,4 + 0,5 + 4 = 4,9m
Hct = 4,9m
- Áp lực máy nén khí của máy thổi khí là:
10,33+ 4,9
P =
= 1,474at
10,33
P = 1,474at
Bài tập lớn môn học kỹ thuật xử lí nước thải.
Page 22 of 54
Tính toán thiết kế hệ thống xử lí nước thải
GVHD: TS. Nguyễn Phước Dân.
nhà máy bột ngọt công suất 2300m3/ngày đêm.
- Công suất của máy nén khí:
0,283
Gkk .R.T P2
0,12.8,314.293
0,283
1
[
]
N =
−1 =
.1,474
−1 = 5,05kW
29,7.n.η
P
29,7.0,283.0,8
1
N = 5,05kW = 6,73Hp
Với: Gkk: khối lượng của dòng không khí:
G = Lkk . ρkk = 0,1.1,2 = 0,12kg/s
Gkk = 0,12kg/s
ρkk: khối lượng riêng của không khí ở 200C, ρkk = 1,2kg/m3
R:
hằng số của khí,
R = 8,314 KJ/K.mol 0K
T1:
P1:
P2:
nhiệt độ đầu vào của không khí, T1 = 2930K
áp suất tuyệt đối của không khí đầu vào, P1 = 1at
áp suất tuyệt đối của không khí đầu ra, P2 = 1,474at
k −1 1,395 −1
n:
n = 0,283
n =
=
= 0,283
k
1,395
k:
hằng số đối với không khí,
hiệu suất của máy, chọn
k = 1,395
η:
η = 80%
c). Thông số thiết kế:
STT
Tên thông số
Chiều cao bể
Chiều rộng bể
Chiều dài bể
Công suất bơm
Công suất máy nén
Đơn vị Số liệu thiết kế
m
m
1
2
3
4
5
4,8
9
m
10
Hp
Hp
5,126
6,73
Bài tập lớn môn học kỹ thuật xử lí nước thải.
Page 23 of 54
Tính toán thiết kế hệ thống xử lí nước thải
GVHD: TS. Nguyễn Phước Dân.
nhà máy bột ngọt công suất 2300m3/ngày đêm.
IV) Bể lắng đợt 1
a) Nhiệm vụ:
Loại bỏ các tạp chất lơ lửng còn lại trong nước thải sau khi đã qua các công trình xử lí
trước đó. Ở đây, các chất lơ lửng có tỷ trọng lớn hơn tỷ trọng của nước sẽ lắng xuống đáy,
các chất có tỷ trọng nhỏ hơn sẽ nổi lên trên mặt nước và sẽ được thiết bị gạt cặn tập trung
đến hố ga đặt ở bên ngoài bể. Hàm lượng chất lơ lửng sau bể lắng 1 cần đạt ≤ 150mg/l
trước khi đưa vào các công trình xử lí sinh học.
b) Tính toán:
ng
Qthb = 95,8m3 / h
→
= 95,5.24 = 2300m3 / ngày
Q
tb
Chọn bể lắng đợt 1 dạng tròn, nước thải vào từ tâm và thu nước theo chu vi bể (bể
lắng ly tâm).
1). Diện tích bề mặt lắng:
Tải trọng bề mặt: LA ∈ (32 ÷ 48) m3/m2.ngày → Chọn LA= 40 m3/m2.ngày
- Diện tích bề mặt lắng:
ng
tb
Q
2300
40
A =
=
= 57,5m2
LA
A = 57,5m2
2). Đường kính bể lắng:
4A
4.57,5
D =
=
= 8,6m
π
π
D = 8,6m
3). Đường kính ống trung tâm:
Ta có:
dtt ∈ (15 ÷ 20%)D →
Chọn 20%D nên:
dtt = 20%D = 0,2.8,6 = 1.72m
dtt = 1,72m
4). Chiều cao bể lắng :
Chiều sâu hữu ích bể lắng: H ∈ (3 ÷ 4,6)m →
Chọn H = 3,7m
Chiều cao lớp trung hòa:
hth = 0,2m
Chiều cao lớp bùn lắng:
Chiều cao lớp an toàn:
hb = 0,7m
hat = 0,3m
Bài tập lớn môn học kỹ thuật xử lí nước thải.
Page 24 of 54
Tính toán thiết kế hệ thống xử lí nước thải
GVHD: TS. Nguyễn Phước Dân.
nhà máy bột ngọt công suất 2300m3/ngày đêm.
Chiều cao tổng cộng: H = 3,7+0,2+0,7+0,3 = 4,9m
→
tc
Htc = 4,9m
5). Chiều cao ống trung tâm:
htt ∈ (55 ÷ 65%)H →
Chọn 60%H nên:
htt = 60%H = 0,6.3,7 = 2,22m
htt = 2,22m
6). Kiểm tra lại thời gian lưu nước bể lắng:
- Thể tích phần lắng:
π
4
π
4
V = (D2 − d2 )h = (8,62 −1,722 ).3,7 = 206,2m3
V = 206,2m3
- Thời gian lưu nước:
V
Qhtb
206,2
95,8
HRT = θ =
=
= 2,2h > 1,5h (thỏa)
HRT = θ = 2,2h
7). Tải trọng máng tràn:
ng
tb
Q
2300
< 500 m3/m.ngày (thỏa)
LS =
=
= 85,2m3 / m.ng
πD π.8,6
LS = 85,2m3/m.ngày
8). Độ dốc đáy bể: i ∈ (4 ÷ 10)% → Chọn i = 10%
i = 10%
9). Chọn chiều cao và đường kính các ống phân phối:
- Đường kính ống loe:
- Đường kính ống chắn:
dloe = 1,35.dtt = 1,35.1,72 = 2,322m
dloe = 2,322m
dchắn = 1,3.dloe = 1,3.2,322 = 3,02m
dchắn = 3,02m
- Chiều cao ống loe: hloe ∈ (0,2 ÷ 0,5)m → Chọn hloe = 0,3m
hloe = 0,3m
- Chiều cao ống chắn: hchắn ∈ (0,2 ÷ 0,5)m → Chọn hchắn = 0,3m
hchắn = 0,3m
Bài tập lớn môn học kỹ thuật xử lí nước thải.
Page 25 of 54
Tính toán thiết kế hệ thống xử lí nước thải
GVHD: TS. Nguyễn Phước Dân.
nhà máy bột ngọt công suất 2300m3/ngày đêm.
10). Hiệu quả lắng cặn lơ lửng và khử BOD5:
Theo công thức thực nghiệm của các nhà khoa học Mỹ:
θ
R =
a + b.θ
Trong đó:
R: Hiệu quả khử BOD5 hoặc SS biểu thị bằng (%).
θ : Thời gian lưu nước (h).
a,b: Hằng số thực nghiệm.
a) Hiệu quả lắng cặn lơ lửng SS:
Với SS ta có:
a = 0,0075h ;b = 0,014
2,2
→
RSS =
= 57,44%
0,0075+ 0,014.2,2
RSS = 57,44%
b) Hiệu quả khử BOD5:
Với BOD5 ta có:
a = 0,018h ; b = 0,02
2,2
→
RBOD
=
= 35,5%
5
0,018 + 0,02.2,2
RBOD = 35,5%
5
c). Thông số thiết kế:
STT
Tên thông số
Chiều cao tổng
Đường kính
Chiều cao cột nước
Độ dốc đáy bể
Đơn vị Số liệu thiết kế
m
m
m
%
1
2
3
4
4,9
8,6
4,6
10
Bài tập lớn môn học kỹ thuật xử lí nước thải.
Page 26 of 54
Tính toán thiết kế hệ thống xử lí nước thải
GVHD: TS. Nguyễn Phước Dân.
nhà máy bột ngọt công suất 2300m3/ngày đêm.
V) Bể trung hòa
a) Nhiệm vụ:
Dùng năng lượng cánh khuấy tạo ra dòng chảy rối để trộn đều nước thải với các hóa
chất cho vào để điều chỉnh pH nước thải nằm trong khoảng thích hợp (pH = 6,5 ÷ 7,5) và
cung cấp thêm dinh dưỡng cho hoạt động của vi sinh vật.
b) Tính toán:
Ống dẫn nước thải vào ở đáy bể, dung dịch sút NaOH cho vào ngay cửa ống dẫn vào
bể, nước đi từ dưới lên tràn qua ống thu nước ở phía kia cùa thành bể để dẫn sang
Aerotank.
- Chọn thời gian khuấy trộn: tkt = 60s
- Chọn cường độ khuấy trộn: G = 800s-1
- Nhiệt độ nước:
tn = 200C
1). Thể tích bể trộn:
95,8
V = Qhtb .tkt =
.60 =1,6m3
3600
V = 1,6m3
Chọn bể trộn tròn.
2). Kích thước bể:
Chọn: - Chiều cao hữu ích:
- Chiều cao bảo vệ:
Hhi = 2m
hbv = 0,3m
- Chiều cao tổng cộng:
Htc = Hhi + hbv = 2 + 0,3 = 2,3m
Htc = 2,3m
- Đường kính bể:
4.V
4.1,6
D =
=
=1m
π.H
π.2
D = 1m
3). Kích thước tấm chắn:
Trong bể đặt 4 tấm chắn để ngăn chuyển động xoáy của nước.
- Chiều cao tấm chắn: Hch = 1,8m
- Chiều rộng tấm chắn: Wch = 0,1.D = 0,1.1 = 0,1m
Wch = 0,1m
Bài tập lớn môn học kỹ thuật xử lí nước thải.
Page 27 of 54
Tính toán thiết kế hệ thống xử lí nước thải
GVHD: TS. Nguyễn Phước Dân.
4). Thông số máy khuấy :
nhà máy bột ngọt công suất 2300m3/ngày đêm.
Dùng máy khuấy tuabin 4 cánh nghiêng góc 450 hướng lên trên để đưa nước từ dưới
lên.
- Chọn: Đường kính máy khuấy: Dkh = 0,35m
Chiều rộng cánh khuấy:
Chiều dài cánh khuấy:
Hiệu suất động cơ:
Wkh = 0,07m
Lkh = 0,09m
η = 0,7
- Máy khuấy đặt cách đáy 1 đoạn: h = 0,35m
- Năng lượng cần truyền vào nước:
P = G2.V.μ = 8002.1,6.0,001 = 1,024kW
P = 1,024kW
- Công suất động cơ:
- Số vòng quay:
P 1,024
N =
=
=1,47kW
η
0,7
N = 1,47kW = 1,96Hp
1
3
1
3
P
1,024
1,08.1000.0,355
n =
=
= 5,65vòng/s
5
K.ρ.Dkh
n = 5,65vòng/s = 339vòng/phút
Trong đó:
μ: Độ nhớt động lực của nước, μ = 0,001Pa.s
ρ: Khối lượng riêng của nước, ρ = 1000kg/m3
K: Hệ số hiệu chỉnh,
Phải có hộp giảm tốc cho động cơ.
K = 1,08
- Đường kính ống dẫn nước ra và dẫn nước vào lấy như sau:
dra = dvào = 300mm
Bài tập lớn môn học kỹ thuật xử lí nước thải.
Page 28 of 54
Tính toán thiết kế hệ thống xử lí nước thải
GVHD: TS. Nguyễn Phước Dân.
nhà máy bột ngọt công suất 2300m3/ngày đêm.
5). Tính lượng sút NaOH sử dụng để trung hòa:
- Do pH của dung dịch nước thải đầu vào là 4 (pH = 4) nên CM = 10−4 mol / l
+
H
- Số mol H+ có trong lưu lượng dòng vào:
95,8.1000
NH+ = CM .Qthb =10−4.
= 0,16mol/ phút
+
H
60
NH + = 0,16mol / phút
- Phương trình phản ứng:
NaOH
1
+
H+
1
→
Na+
+
H2O
0,16
0,16
- Dựa vào phương trình ta có số mol NaOH cần dùng là: nNaOH = 0,16mol/phút
- Chọn dung dịch NaOH vào có nồng độ: CM
- Lượng NaOH cần dùng:
= 1mol / l = 1M
NaOH
nNaOH
0,16
1
VNaOH
=
=
= 0,16L/ phút
CM
NaOH
VNaOH = 0,16L/phút = 230,4L/ngày
c). Thông số thiết kế:
STT
Tên thông số
Chiều cao tổng bể
Đường kính
Chiều cao tấm chắn
Chiều rộng tấm chắn
Công suất máy khuấy
Số vòng quay
Đơn vị Số liệu thiết kế
m
m
1
2
3
4
5
6
7
2,3
1
m
1,8
m
0,1
Hp
vòng/s
L/ngày
1,96
5,65
230,4
Lượng NaOH sử dụng
Bài tập lớn môn học kỹ thuật xử lí nước thải.
Page 29 of 54
Tải về để xem bản đầy đủ
55 trang
24/07/2025
221
Bạn đang xem 30 trang mẫu của tài liệu "Bài tập lớn Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải bột ngọt công suất 23.000 m³/Ngày, đêm", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên.
File đính kèm:
- bai_tap_lon_tinh_toan_thiet_ke_he_thong_xu_ly_nuoc_thai_bot.pdf
