TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP



→ chọn B s = 0.5m

Trong đó:

+ s: là bề dày của song chắn, chọn s = 0.008 m (s= 8÷10mm)

-



Tổn thất áp lực qua song chắn rác:

2

v max

0.6 2

× k = 0.628 ×

hs= ξ×

× 3 = 0.04(m) = 4cm

1

2g

2 × 9.81



Trong đó:

+ v



max :vận



tốc nước thải trước song chắn ứng với Q max , vmax = 0.6



m/s (vmax ≤ 1 m/s)

+ k 1 : hệ số tính đến sự tăng tổn thất áp lực do rác bám, Quy phạm:k=

2-3→chọn k = 3

+ ξ : hệ số sức cản cục bộ, được xác định theo công thức:

s

ξ = β × 



3/ 4



b



0.008 



 0.016 





× sin α = 1.83 × 



3/ 4



× sin 60 o = 0.628



với:

β



: hệ số phụ thuộc hình dạng thanh đan,



β



= 1.83



α: góc nghiệng đặt song chắn rác, Quy phạm : α = 60 0- 900 → α =

600

Bảng 4.1 : Hệ số hình dạng thanh chắn rác



Tiết diện



a



B



c



2.42



1.83



1.67



d



e



của thanh

Hệ số β



48



1.02



0.76



ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP



(a)



(b)



(c)



(d)



(e)



(Nguồn : Kriengsak Udomsinrot, Watsewater Engineering Design, AIT, 1989)

-



Chiều dài phần mở rộng trước song chắn rác:

L1 =



B s − Bm

0.5 − 0.4

=

= 0.137(m)

2 × tan σ 2 × tan 20 0



Trong đó:

+ B s : chiều rộng song chắn rác

+ B m : chiều rộng mương dẫn nước thải vào, chọn B m = 0.4m

0

+ σ :góc nghiêng chỗ mở rộng, thường lấy là σ = 20



→ chọn L 1 = 0.2m

-



Chiều dài phần mở rộng sau song chắn rác:

L 2 = 0.5 ×L 1 = 0.5 × 0.2 = 0.1 (m)



-



Chiều dài xây dựng mương đặt song chắn rác:

L = L 1 + L 2 + L s = 0.2 + 0.1 + 1.5 = 1.8(m)

Trong đó:

+ L s : chiều dài phần mương đặt song chắn rác, L s = 1.5(m)



-



Chiều sâu xây dựng mương đặt song chắn rác:

H = hmax + h s + 0.5 = 0.1 + 0.04 + 0.5 = 0.64 (m)

Trong đó:

+ hmax = h l : độ dày ứng với chế độ Qmax

+h s : tổn thất áp lực qua song chắn



49



ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP



+ 0,5:khoảng cách giữa cốt sàn nhà đặt song chắn rác với mực nước

cao nhất

→ chọn H= 0.7m

-



Chiều cao của song chắn:

H sc =



H

0,7

= 0.8 (m)

=

0

sin 60

sin 60 0



→ H sc = 0,8 m

Bảng 4.2: Tóm tắt thông số thiết kế mương và song chắn rác

STT



Tên thông số



Giá trị



Đơn vị



1



Chiều dài mương



1.8



m



2



Chiều rộng SCR



0.5



m



3



Chiều sâu mương



0.7



m



4



Số thanh song chắn



19



thanh



5



Số khe



20



khe



6



Kích thước khe



16



mm



7



Bề rộng thanh



8



mm



8



Chiều cao SCR



0.8



m



4.1.2 Bể thu gom

 Nhiệm vụ:

Nước thải sau khi qua song chắn rác sẽ chảy về bể thu gom.Bể thu gom có tác dụng

thu gom nước thải tập trung về một nơi để tránh trường hợp phải đặt bể điều hòa

dưới mặt đất và làm giảm thể tích bể điều hòa.

 Tính toán:

-



Chọn thời gian lưu nước trong bể t =10-30 phút chọn t=20 phút



50



ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP



-



Thể tích hầm bơm:

V = Q hmax × t = 63.8 ×



-



20

= 20.26(m3)

60



Chiều cao xây dựng của bể:

H xd = h + h bv = 3+0.5 = 3.5m

Trong đó:

+ h: Chiều cao hữu ích của bể, chọn H = 3

+ hbv : Chiều cao bảo vệ , chọn hbv = 0.5



-



Diện tích mặt bằng:

A=



V 20.26

=

= 5.78 m2

H

3.5



-



Vậy kích thước của bể : L×B×H= 2.7×2.2×3.5



-



Thể tích xây dựng bể : Vt = 2.7×2.2×3.5 = 20.79m3

• Thiết bị trong bể thu gom:



Trong bể thu gom bố trí 2 bơm nước thải sang bể điều hòa (1 bơm hoạt động, 1 bơm

dự phòng). Thiết bị đi kèm 2 bơm là van và đường ống dẫn nước.

-



Công suất bơm hữu ích :

h

Q ×ρ×g×H

tb

29 × 1000 × 9.81 × 10

N=

=

= 0.99 KW

1000η

1000 × 0.8 × 3600



Trong đó:

Q



+



h

h

: Lưu lượng trung bình, Q = 29m3/h

tb

tb



+ ρ : khối lượng riêng của nước, ρ =1000kg/m



3



+ η : hiệu suất của động cơ, η = 0.75-0.9 →chọn η =0.8

-



Công suất thực tế:

N tt = β×N = 1.2× 0.99= 1.19 KW = 1.62Hp



51



ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP



Trong đó:

+ β: hệ số dự trữ

N < 1→ β =1.5-2.2

N = 1 → β = 1.2-1.5

N= 5-50→ β = 1.1

→ chọn β= 1.2

→ chọn 2 bơm nhúng chìm (1 bơm hoạt động, 1 bơm dự phòng)

• Tính đường ống dẫn nước thải ra:

Vận tốc dòng chảy trong ống chọn v= 2.5m/s

-



Đường kính ống dẫn nước thải ra:

4×Q



D=



s

max



v ×π



4 × 17.72 × 10

=



−3



2.5 × 3.14



= 0.095m



→chọn ống uPVC Bình Minh có D = 110mm

• Hàm lượng chất ô nhiễm BOD 5 , SS của nước thải sau khi qua bể thu

gom và song chắn rác giảm 4% và còn lại.

SS = SS × (100 – 4)% = 350×(100 – 4)% = 336(mg/l)

BOD 5 = BOD 5 × (100 – 4)% = 300 × (100 – 4)% = 285 (mg/l)

Bảng 4.3: Tóm tắt thông số thiết kế bể thu gom

STT



Tên thông số



Giá trị



đơn vị



1



Thời gian lưu nước



20



phút



2



Chiều dài



3.5



m



3



Chiều rộng



2.2



m



4



Chiều cao



2.7



m



5



Thể tích



20.79



m3



52



ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP



6



Đường kính ống dẫn nước ra khỏi bể



110



mm



4.1.3 Bể điều hòa

 Nhiệm vụ:

Điều hòa lưu lượng và tính chất nước thải, xử lý tránh cặn lắng và làm

thoáng cục bộ. Qua đó oxy hóa một phần chất hữu cơ và tránh quá trình phân hủy kị

khí phát sinh mùi, giảm kích thước các công trình phía sau và tăng hiệu quả xử lý

nước thải của trạm.

 Tính toán:

• Kích thước bể

-



Thời gian lưu nước trong bể điều hòa 4-8h (Lâm Minh Triết-Nguyễn Phước

Dân-Nguyễn Thanh Hùng (2006) Xử Lý Nước Thải Đô Thị và Công Nghiệp

- Tính Toán Thiết Kế)→ chọn t = 4h



-



Thể tích cần thiết của bể điều hòa:

h

tb



V= Q × t = 29 × 4 = 116 m3

-



Chọn chiều cao hữu ích của bể H=3.5m

Chọn chiều cao bảo vệ là 0.5m



→ Chiều cao xây dựng H x d = H+ h bv = 3.5+0.5=4m

-



Diện tích mặt bằng bể điểu hòa:

A=



V 116

=

= 33.14 m2

H 3.5



-



Vậy kích thước của bể : L×B×H= 6×5×3.5



-



Thể tích xây dựng bể : Vt =6×5×3.5=105 m3

• Chọn bơm

Lắp đặt 2 bơm hoạt động luân phiên

Q = 29 m3/h, cột áp bơm H = 10m

53



ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP



-



Công suất bơm hữu ích :

h

Q ×ρ×g×H

tb

29 × 1000 × 9.81 × 10

N=

=

= 0.99 KW

1000η

1000 × 0.8 × 3600



Trong đó:

Q



+



h

h

: Lưu lượng trung bình, Q = 29m3/h

tb

tb



+ ρ : khối lượng riêng của nước, ρ =1000kg/m



3



+ η : hiệu suất của động cơ, η = 0.75-0.9 →chọn η =0.8

-



Công suất thực tế:

N tt = β×N = 1.2× 0.99= 1.19 KW = 1.62Hp

Trong đó:

+ β: hệ số dự trữ

N < 1→ β =1.5-2.2

N = 1 → β = 1.2-1.5

N= 5-50→ β = 1.1

→ chọn β= 1.2

→ chọn 2 bơm nhúng chìm (2 bơm hoạt động luân phiên)

• Tính toán tốc độ khuấy trộn bể điều hòa:



Các dạng khuấy trộn ở bể điều hòa (Trang 418- bảng 9-7 Xử Lý Nước Thải Đô Thị

và Công Nghiệp Lâm Minh Triết)

Bảng 4.4: Các dạng khuấy trộn trong bể điều hòa

Dạng khuấy trộn



Giá trị



Đơn vị



Khuấy trộn cơ khí



4-8



W/m3 thể tích bể



Khí nén, tốc độ khí



10-15



L/m3.ph (m3 thể tích bể)



54



ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP



→ chọn khuấy trộn bể điều hòa bằng hệ thống thổi khí

-



Lượng khí nén cần cho thiết bị khuấy trộn:

h



Q k = Q × a = 29 × 3.74 = 108.46m3/h= 1807.71 (l/ph)

tb



Trong đó:

+ a : lưu lượng không khí cấp cho bể điều hòa, a= 3.74 m3khí/m3 nước thải

(Theo W.Wesley Eckenfelder, Industrial Water Pollution Control, 1989)

Chọn hệ thống cung cấp khí cho bể gồm 1 ống chính, 5 ống nhánh, mỗi ống cách

nhau 1m, 2 ống gần tường 1m, đặt ống nhánh theo chiều dài bể.

• Đường ống chính:

Vận tốc trong ống v = 10-15 m/s → Chọn vận tốc trong ống chính v= 12m/s

-



Đường kính ống chính:



D=



108.46 × 4

Q ×4

k

=

= 0.057 m =57mm

12 × 3.14 × 3600

v ×π



→ chọn ống thép không gỉ φ 63mm

Kiểm tra vận tốc ống chính:

Q ×4

k

108.46 × 4

v=

= 10.66 m/s

=

2

2

π ×D

3.14 × 0.06 × 3600



→ thỏa mãn v=10-15m/s

• Đường ống nhánh:

Lưu lượng khí trong mỗi ống nhánh:

Q



q=



k 108.46

3

=

= 21.69 m /h

5

5



Vận tốc khí trong ống 10-15m/s → chọn v= 12m/s

55



ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP



-



Đường kính ống dẫn khí nhánh:

q ×4



dn =



v ×π



=



21.69 × 4

= 0.025m

12 × 3.14 × 3600



→ chọn ống thép không gỉ φ 25mm

• Chọn khuếch tán khí bằng đĩa sứ bố trí dạng lưới:

Số đĩa khuếch tán:

Q

n=



k 108.46

=

= 24.68 đĩa

r

4.4



Trong đó:

+ r : lưu lượng khí → chọn r = 4.4 m3/h

→ Chọn 25 đĩa phân phối khí

Số lượng đĩa trên mỗi ống nhánh là 5 cái, tâm đĩa cách nhau là 1m, 2 đĩa cách tường

0.5m.

• Đường kính ống dẫn nước thải ra khỏi bể điều hòa:

Chọn vận tốc chảy trong đường ống ,v=1.5m/s. Đường kính ống ra:

4×Q



D=



s

max



v ×π



4 × 17.72 × 10

=



−3



1.5 × 3.14



= 0.123m



→chọn ống nhựa uPVC Bình Minh đường kính φ 125mm

• Tính toán máy thổi khí:

-



Áp lực cần thiết cho hệ thống khí nén:

H ct = htt + hf + H = 0.4+0.5+3.5= 4.4m

Trong đó:

+ htt : tổn thất áp lực do ma sát trong đường ống (m) , thường không

vượt quá 0.4m

56



ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP



+ hf : tổn thất qua thiết bị phân phối (m) hf =0.5

+ H: chiều sâu hữu ích của bể (m) H= 3.5m

-



Áp lực không khí là :

10.33 + H



ρ =

2

-



ct



10.33



=



10.33 + 4.4

= 1.43 atm

10.33



Công suất máy thổi khí







GRT  ρ 



1  1  0.283  0.0234 × 8.314 × 303  1.43  0.283 

− 1

P

−1 =

=









máy 29.7 ne 

29.7 × 0.283 × 0.7  1 







 ρ 2 













= 1.07KW

Trong đó:

+ G: trọng lực của dòng không khí (kg/s) G= 0.0234kg/s

+ R: hằng số khí R= 8.314kJ/K.mol.0K

+ T: nhiệt độ tuyệt đối của không khí đầu vào, T=3030k

+ ρ : áp suất tuyệt đối không khí đầu vào, ρ =1atm

1



1



+ ρ :áp suất tuyệt đối không khí đầu vào, ρ =1.43atm

2



+n=



2



k −1

= 0.283 ( k= 1.395 đối với không khí)

k



+ 29.7: hệ số chuyển đổi

+ e : hiệu suất của máy , chọn e= 0.7

-



Công suất tính toán của máy nén khí

P



P tt =



máy



η



57



=



1.07 = 1.4KW

0.8



ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP



→ chọn 2 máy thổi khí (1 hoạt động, 1 dự phòng)

• Hàm lượng chất ô nhiễm COD, BOD , của nước thải sau khi qua bể

điều hòa giảm 15% và còn lại.

BOD 5 = BOD 5 × (100 – 15)% = 285× (100 – 15)% = 242.25(mg/l)

COD = COD × (100-15)% = 500× (100 – 15)% = 425(mg/l)

Bảng 4.5: Tóm tắt thông số thiết kế bể điều hòa

STT



Tên thông số



Giá trị



Đơn vị



1



Thời gian lưu nước



4



giờ



2



Chiều dài



6



m



3



Chiều rộng



5



m



4



Chiều cao



4



m



5



Đường kính ống chính dẫn khí



63



mm



6



Đường kính ống nhánh dẫn khí



25



mm



7



Đường kính ống dẫn nước ra khỏi bể



125



mm



8



Số đĩa phân phối khí



25



đĩa



4.1.4 Bể lắng đợt I

 Nhiệm vụ:

Loại bỏ các tạp chất lơ lửng còn lại trong nước thải sau khi qua các công

trình xử lý trước đó. Ở đây, các tạp chất lơ lửng có tỉ trọng lớn hơn tỷ trọng của

nước sẽ lắng xuống đáy, các chất có tỷ trọng nhẹ hơn sẽ nổi lên mặt nước và sẽ

được thu bằng thiết bị thu cặn đặt ở giữa bể. Hàm lượng cặn sau bể lắng đợt 1 cần

đạt ≤ 150mg/l.Để tăng hiệu suất lắng, chọn lắng đứng nước chảy từ trên xuống

dưới, có ngăn lằng hình trụ, có dạng hình tròn trên mặt bằng và đáy bể có dạng hình

nón cụt hay chóp cụt.



58