Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn Ch ng 2: X LÝ N C TH I B NG PH NG PHÁP C H C 2.1. KHÁI NI M V PH NG PHÁP X LÝ N C TH I B NG PH NG PHÁP C H C Ph ơng pháp này đ ợc sử dụng để tách các t p chất không hòa tan và m t phần các chất ở d ng keo ra kh i n c th i. Các công trình xử lý cơ học bao gồm: 2.1.1. Thiết b ch n rác: − Thi t bị chắn rác có thể là song chắn rác hoặc l i chắn rác, có chức năng chắn giữ những rác bẩn thô (giấy, rau, c , rác…), nhằm đ m b o đ m cho máy bơm, các công trình và thi t bị xử lý n c th i ho t đ ng ổn định. Song và l i chắn rác đ ợc cấu t o bằng các thanh song song, các tấm l i đan bằng thép hoặc tấm thép có đục lỗ… tùy theo kích cỡ các mắt l i hay kho ng cách giữa các thanh mà ta phân bi t lo i chắn rác thô, trung bình hay rác tinh. − Theo cách thức làm s ch thi t bị chắn rác ta có thể chia làm 2 lo i: lo i làm s ch bằng tay, lo i làm s ch bằng cơ gi i. 2.1.2. Thiết b nghiền rác: Là thi t bị có nhi m vụ cắt và nghiền vụn rác thành các h t, các m nh nh lơ lửng trong n c th i để không làm tắc ng, không gây h i cho bơm. Trong thực t cho thấy vi c sử dụng thi t bị nghiền rác thay cho thi t bị chắn rác đã gây nhiều khó khăn cho các công đo n xử lý ti p theo do l ợng cặn tăng lên nh làm tắc ngh n h th ng phân ph i khí và các thi t bị làm thoáng trong các bể (đĩa, lỗ phân ph i khí và dính bám vào các tuabin…. Do vậy ph i cân nhắc tr c khi dùng. 2.1.3. Bể điều hòa: Là đơn vị dùng để khắc phục các vấn đề sinh ra do sự bi n đ ng về l u l ợng và t i l ợng dòng vào, đ m b o hi u qu của các công trình xử lý sau, đ m b o đầu ra sau xử lý, gi m chi phí và kích th c của các thi t bị sau này. Có 2 lo i bể điều hòa: − Bể điều hòa l u l ợng − Bể điều hòa l u l ợng và chất l ợng Các ph ơng án b trí bể điều hòa có thể là bể điều hòa trên dòng th i hay ngoài dòng th i xử lý. Ph ơng án điều hòa trên dòng th i có thể làm gi m đáng kể dao đ ng thành phần n c th i đi vào các công đo n phía sau, còn ph ơng án điều hòa ngoài dòng th i chỉ gi m đ ợc m t phần nh sự dao đ ng đó. Vị trí t t nhất để b trí bể điều hòa cần đ ợc xác định cụ thể cho từng h th ng xử lý, và phụ thu c vào lo i xử lý, đặc tính của h th ng thu gom cũng nh đặc tính của n c th i. 2.1.4. Bể l ng cát: Nhi m vụ của bể lắng cát là lo i b cặn thô, nặmg nh : cát, s i, m nh thủy tinh, m nh kim lo i, tro, than vụn… nhằm b o v các thi t bị cơ khí d bị mài mòn, gi m cặn nặng ở các công đo n xử lý sau. Bể lắng cát gồm những lo i sau: − Bể lắng cát ngang: Có dòng n c chuyển đ ng thẳng dọc theo chiều dài của bể. Bể có thi t di n hình chữ nhật, th ờng có h thu đặt ở đầu bể. − Bể lắng cát đứng: Dòng n c ch y từ d i lên trên theo thân bể. N c đ ợc dẫn theo ng ti p tuy n v i phần d i hình trụ vào bể. Ch đ dòng ch y khá phức t p, n c vừa chuyển đ ng vòng, vừa xoắn theo trục, vừa tịnh ti n đi lên, trong khi đó các h t cát dồn về trung tâm và rơi xu ng đáy. Trang 27 Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn − Bể lắng cát ti p tuy n: là lo i bể có thi t di n hình tròn, n c th i đ ợc dẫn vào bể theo chiều từ tâm ra thành bể và đ ợc thu và máng tập trung rồi dẫn ra ngoài. − Bể lắng cát làm thoáng: Để tránh l ợng chất hữu cơ lẫn trong cát và tăng hi u qu xử lý, ng ời ta lắp vào bể lắng cát thông th ờng m t dàn thi t bị phun khí. Dàn này đ ợc đặt sát thành bên trong bể t o thành m t dòng xoắn c quét đáy bể v i m t vận t c đủ để tránh hi n t ợng lắng các chất hữu cơ, chỉ có cát và các phân tử nặng có thể lắng. 2.1.5. Bể l ng: Lắng là ph ơng pháp đơn gi n nhất để tách các chất bẩn không hòa tan ra kh i n c th i. Dựa vào chức năng và vị trí có thể chia bể lắng thành các lo i: − Bể lắng đợt 1: Đ ợc đặt tr c công trình xử lý sinh học, dùng để tách các chất rắn, chất bẩn lơ lững không hòa tan. − Bể lắng đợt 2: Đ ợc đặt sau công trình xử lý sinh học dùng để lắng các cặn vi sinh, bùn làm trong n c tr c khi th i ra nguồn ti p nhận Căn cứ vào chiều dòng ch y của n c trong bể, bể lắng cũng đ ợc chia thành các lo i gi ng nh bể lắng cát ở trên: bể lắng ngang, bể lắng đứng, bể lắng ti p tuy n (bể lắng radian). 2.1.6. L c Lọc đ ợc ứng dụng để tách các t p chất phân tán có kích th c nh kh i n c th i, mà các bể lắng không thể lo i đ ợc chúng. Ng ời ta ti n hành quá trình lọc nhờ các vật li u lọc, vách ngăn x p, cho phép chất l ng đi qua và giữ các t p chất l i. Vật li u lọc đ ợc sử dụng th ờng là cát th ch anh, than c c, hoặc s i, thậm chí c than nâu, than bùn hoặc than gỗ. Vi c lựa chọn vật li u lọc tùy thu c vào lo i n c th i và điều ki n địa ph ơng. Có nhiều d ng lọc: lọc chân không, lọc áp lực, lọc chậm, lọc nhanh, lọc ch y ng ợc, lọc ch y xuôi… 2.6.2. Tuyển nổi, v t dầu mở Ph ơng pháp tuyển nổi th ờng đ ợc sử dụng để tách các t p chất (ở d ng h t rắn hoặc l ng) phân tán không tan, tự lắng kém ra kh i pha l ng. Trong m t s tr ờng hợp quá trình này cũng đ ợc dùng để tách các chất hòa tan nh các chất ho t đ ng bề mặt. Quá trình nh vậy đ ợc gọi là quá trình tách hay lám đặc bọt. Trong xử lý n c th i về nguyên tắc tuyển nổi th ờng đ ợc sử dụng để khử các chất lơ lửng và làm đặc bùn sinh học. Quá trình tuyển nổi đ ợc thực hi n bằng cách sục các bọt khí nh (th ờng là không khí) vào trong pha l ng. Các khí đó k t dính v i các h t và khi lực nổi tập hợp các bóng khí và h t đủ l n s kéo theo các h t cùng nổi lên bề mặt, sau đó chúng tập hợp l i v i nhau thành các l p bọt chứa hàm l ợng các h t cao hơn trong chất l ng ban đầu. B ng . ng dụng các công trình c h c trong x lý n c th i Các công trình ng dụng L i chắn rác Tách các chất rắn thô và có thể lắng Nghiền rác Nghiền các chất rắn thô đ n kích th c nh hơn đồng nhất Bể điều hoà Điều hòa l u l ợng và t i trọng BOD và SS Lắng Tách các cặn lắng và nén bùn Lọc Tách các h t cặn lơ lửng còn l i sau xử lý sinh học hoặc hóa học Màng lọc T ơng tự nh quá trình lọc, tách t o từ n c th i sau hồ ổn định Vận chuyển khí Bổ sung và tách khí Bay hơi và bay khí Bay hơi các hợp chất hữu cơ bay hơi từ n c th i 2.2. TÍNH TOÁN THI T K CÁC CÔNG TRÌNH C 2.2.1. Song ch n rác H C Trang 28 Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn SCR là công trình xử lý sơ b nhằm lo i b m t l ợng rác bẩn thô chuẩn bị cho xử lý n c th i sau đó. SCR bao gồm các thanh đan sắp x p c nh nhau. Kho ng cách giữa các thanh gọi là khe hở (mắt l i) và ký hi u là b. Song chắn rác tinh Song chắn rác thô Ta có thể phân bi t các lo i SCR nh sau: Ü SCR thô: b = 30 ÷ 200mm. Ü SCR c tinh: b = 5 ÷ 25mm. Ü SCR c định và di đ ng. Ü SCR thủ công và cơ gi i. Các tiết diện c a thanh đan: 8 - 10 TÍNH TOÁN A-A α h1 h Bs Bk ϕ l1 lS l2 Trang 29 Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn Kho ng cách giữa các thanh b = 16 ÷ 25mm. Ü Góc nghiêng α = 60 - 900. Ü Vận t c trung bình qua các khe: v = 0,6 - 1 m/s Ü S khe hở giữa các thanh n= q max kz b.h1 .v + kz: h s tính đ n sự thu hẹp dòng ch y: 1.05 + qmax : l u l ợng l n nhất Ü Chiều dài tổng c ng của SCR: Bs = s (n - 1) + b.n (s: chiều dày song chắn : 8 – 10 mm) Ü Chiều dài đo n kênh mở r ng tr c SCR: Ü Chiều dài đo n thu hẹp sau: Ü Tổn thất áp lực qua SCR: h s B s − Bk ( 2tgϕ l2 = 0,5l1 (m) l1 = = ξ 2 v max 2 g 0 ϕ =15-20 ) .K + ξ: h s tổn thất cục b : ξ = β (s/b)4/3sinα. + β: h s phụ thu c hình d ng thanh đan: β = 2,42 1,83 1,67 1,97 0,92 + K: h s tính t i sự tăng tổn thất áp lực do rác mắc vào SCR: K = 3. Ü L ợng rác đ ợc giữ l i: Wr = a.Ntt /365.1000 (m3/ng.đ). + a: l ợng rác tính cho 1 ng ời/năm : 5 å 6 l/ng ời.năm. + Dân s tính toán: N = Q/q. + q: tiêu chuẩn thoát n c: Ü M t s đặc tính của SCR: + Đ ẩm rác: 80%. + Đ tro : 7 – 8 %. + Trọng l ợng thể tích 750 kg/m3. Ví dụ áp dụng: Tính toán thiết kế song chắn rác c a một công trình xử lý nước với các thong s như sau: lưu lượng trung bình QTBng = 300 m3/ngày. - Lưu lượng nước thải theo giờ lớn nhất: Qmaxh = QTBh . kh = 12,5 * 2,2 = 31,25 (m3/h) Trang 30 Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn Với kh là hệ s vượt tải theo giờ lớn nhất (k = 1,5 – 3,5), chọn k=2,5. - Chọn loại song chắn có kích thước khe hở b =16 mm. - Tiết diện song chắn hình chữ nhật có kích thước: s x l = 8 x 50 mm. a) Số l ợng khe hở Qmax 8,68 ⋅ 10 −3 ⋅ kz = ⋅ 1,05 = 9,498(khe ) v s ⋅ b ⋅ hl 0,6 ⋅ 0,016 ⋅ 0,1 n= Chọn s khe là 10 å s song chắn là 9. Trong đó: Ü Ü Ü Ü n : s khe hở. Qmax : lưu lượng lớn nhất c a nước thải, (m/s). vs : t c độ nước qua khe song chắn, chọn vs = 0,6 m/s. kz : hệ s tính đến hiện tượng thu hẹp dòng chảy, chọn kz = 1,05 Bs = s ⋅ (n − 1) + (b ⋅ n ) = 0,008 ⋅ (10 − 1) + (0,016 ⋅ 10) = 0,232(m ) b) Bề r ng thiết kế song ch n rác å Chọn Bs = 0,3 m. Trong đó: Ü c) s : bề dày c a thanh song chắn, thường lấy s = 0,008 Tổn thất áp lực qua song ch n rác hs = ξ ⋅ v max ⋅k 2g 2 Trong đó: Ü vmax :vận t c nước thải trước song chắn ng với Qmax , vmax = 0,6. Ü k :hệ s tính đến sự tăng tổn thất áp lực do rác bám, k = 2-3. Chọn k = 2. Ü tổn thất áp lực cục bộ, được xác định theo công th c: ξ : hệ s ⎛s⎞ ⎝b⎠ ξ = β ⋅⎜ ⎟ Với: å α β ⎛ 0,008 ⎞ ⋅ sin α = 2,42 ⋅ ⎜ ⎟ ⎝ 0,016 ⎠ : góc nghiệng dặt song chắn rác, chọn : hệ s phụ thuộc hình dạng thành đan, hs = 0,83 ⋅ d) Chiều dài phần mở r ng tr L1 = 3/ 4 (0,6)2 2 ⋅ 9,81 ⋅ 3 = 0,05(m ) = 5(cm ) α β 3/ 4 ⋅ sin 60 0 = 0,83 = 600. = 2,42 c SCR Bs − Bk 0,3 − 0,2 = = 0,13(m ) 2tgϕ 2tg 20 0 Trang 31 Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn å Chọn L1 = 0,2 Trong đó: Ü Ü Ü Bs : chiều rộng song chắn. Bk : bề rộng mương dẫn, chọn Bk = 0,2m. ϕ : góc nghiên chỗ mở rộng, thường lấy ϕ = 200. L2 = 0,5 L1 = 0,5 ⋅ 0,2 = 0,1(m ) e) Chiềi dài phần mở r ng sau SCR f) Chiều dài xây dựng m ng đặt SCR L = L1 + L2 + Ls = 0,2 + 0,1 + 1,5 = 1,8(m ) Trong đó: Ü Ls : chiều dài phần mương đặt song chắn rác, L = 1,5m ng đặt SCR H = hmax + hs + 0,5 = 0,65(m ) g) Chiều sâu xây dựng m Trong đó: Ü Ü Ü hmax = hl : độ đầy ng với chế độ Qmax. hs : tổn thất áp lực qua song chắn. 0,5 : kh ang cách giữa c t sàn nhà đặt SCR và mực nước cao nhất. Tóm t t thông số thiết kế m STT 1 2 3 4 5 6 7 8 Tên thông số Chiều dài mương (L) Chiều rộng mương (Bs) Chiều sâu mương (H) S thanh song chắn S khe (n) Kích thước khe (b) Bề rộng thanh (s) Chiều dài thanh (l) ng và song ch n rác Đ nv m m m Thanh Khe mm mm mm 2.2.2. B l ng cát Bể lắng cát th ờng dùng để lắng giữ những h t cặn l n có chứa trong n Có nhiều lo i bể lắng cát. Số l ợng 1,8 0,3 0,7 9 10 16 8 50 c th i (chính là cát). 2.2.2.1. Bể l ng cát ngang Bể lắng cát ngang n c ch y thẳng th ờng có h thu cặn ở đầu bể. Cát đ ợc cào về h thu bằng cào sắt và lấy ra bằng bơm phun tia. Trang 32 Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn A A Ü Chiều dài của bể: Tính toán: L = vmax.t (t = 30 - > 60s) 1000v m h1 = k uo - Ü Ü Ü Ü Vmax : vận t c khi Qmax: 0,3 m/s. k: h s lấy phụ thu c u0. o u0 = 18mm/s: k = 1,7. o u0 = 24 m/s: k = 1,3. (đ ờng kính h t cát th ờng 0,2 – 0,25 mm). - h1: chiều sâu công tác của bể: ≈ 0,25 ÷ 1 m. - u0 = đ l n thuỷ lực của h t cát v i đừơng kính 0,2 ÷ 0,25 giữ l i trong bể: u0 = 18 ÷ 24 mm/s. Q - Ti t di n t của bể : F = max vm q - Chiều r ng của bể :. b = v.h1 F S ngăn trong bể: n = b.h1 Vận t c l n nhất: vmax ≥ 0,15 m/s. N . p.T Thể tích cát trong bể: Wc = tt 1000 - Ntt dân s tính toán. - p: l ợng cát v i đ ẩm 60%, 0,02 l/ng ời. ng.đ. - T: thời gian giữa 2 lần x cát kh i bể : 2 –4 ngày. W Chiều sâu l p cặn cát: h2 = c L.b.n Trang 33 Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn Ü Chiều sâu tổng c ng: H xd = h1 + h2 + h3. (h3 = 0,2 ÷ 0,4 m: chiều cao b o v từ n đ n t ờng). 2.2.2.2. Bể l ng cát đ ng: N c ch y từ d Ü Di n tích ti t di n ngang: F = c i lên dọc theo thân bể: Tính toán: Qmax n.v Ü Chiều cao công tác: h1 = v.t. Ü Chiều sâu tổng c ng: H = h1+ h2 + h3 + h4. Ü N u tròn : D = = h1+ 0,5+ h3 + h4. π 4F Ü N u vuông : D = F Ü T c đ n c : v = 0,4 m/s. Ü Thời gian l u: t = 2 ÷ 3,5 phút. 2.2.2.3. B l ng cát ti p tuy n: Có mặt hình tròn. Máng dẫn n c vào ti p tuy n v i bể. Chịu tác dụng của 2 lực, lực b n thân P, và lực ly tâm. Ü T i trọng n c bề mặt : 100m3/m2.h. Ü T c đ n c trong máng: 0,8 ÷ 0,6 m/s. Ü Hi u qu giữ cát: 90%. Ü h ≤ D/2. 2.2.2.4. B l ng cát làm thoáng: Là b c phát triển của bể lắng cát ti p tuy n. Nhờ thổi khí mà dòng ch y n vừa quay vừa tịnh ti n t o nên chuyển đ ng xoắc c. c th i trong bể Ü Hi u suất 90 ÷95%. Ü Đ ờng kính ng thổi khí: 2,5 ÷ 6 mm. Q Ü Di n tích ti t di n ngang: F = max . n.vt Tính toán Trang 34 Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn vt: vận t c thẳng: 0,01 ÷ 0,1 m/s. n: s ngăn của bể. b.u o u h ⇔ 1 = o Ü Chiều sâu công tác: h1 = vt b vt - - Chiều r ng bể b. uo : đ l n thuỷ lực u0 phụ thu c vào kích th đây: c d của h t cát theo b ng d d(m) 0.1 0.12 0.15 0.2 0.3 0.4 uo(mm/s) 5.12 7.27 11.2 17.2 29.1 40.07 i Ü Thời gian l u 1 vòng: t1 = 1.2 b vv (vv: vận t c vòng theo chu vi ti t di n ngang: 0,25 ÷ 0,3 m/s.) Ü Thời gian n c l u l i: t = 1,1 .m.t1. (m: s vòng n c trong 1 bể: m = 1/ lg(1 – 2h/H).) Ü Chiều dài của bể L = vt . t. Ü L ợng không khí cần thi t: Lk = I .F. (I: c ờng đ khí: 2÷5m3/m2.h.) Ví dụ áp dụng: Tính bể lắng cát ngang cho một công trình xử lý nước thải với công suất 4000m3/ngày, hàm lượng SS = 254mg/l, COD ¿ Chiều dài c a bể lắng cát ngang được xác định theo công th c: L= 1000 * K * H * v max Uo Trong đó: - K: hệ s phụ thuộc và loại bể lắng cát và độ thô th y lực c a hạt cát, K = 1,3 - H: độ sâu tính toán c a bể lắng cát, H = 0,25 – 1m, chọn H = 0,3m - vmax: t c độ lớn nhất c a nước thải trong bể lắng cát ngang, vmax = 0,3 m/s. - Uo = độ thô th y lực c a hạt cát, Uo = 18,7 – 24,2 mm/s. ng với đường kính c a hạt cát d = 0,25 mm. Chọn Uo = 24,2 mm/s. Vậy: L= ¿ Chiều rộng c a bể lắng cát ngang: 1000 * 1,3 * 0,3 * 0,3 =4,83m 24,2 B= Qmax v max * H Trong đó: - Qmax: Lưu lượng lớn nhất giây, Qmax = 417 m3/h = 116 l/s = 0,116 m3/s - vmax = 0,3 m/s - H = 0,3 m Chọn 4 bể lắng cát ngang dạng mương. Trang 35 Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn Vậy : Chiều rộng mỗi ngăn là: B= 0,116 =0,3m 0,3 * 0,3 * 4 ¿ Chiều rộng máng: Bv b= m 2g Bv ⎛ 1 − K 2 / 3 ⎞ ⎟ ⎜ Qmax ⎜⎝ 1 − K ⎟⎠ 3/ 2 Trong đó: - B = 1,3m - v = 0,3m - m : hệ s lưu lượng c a cửa tràn phụ thuộc và góc tới. Chọn g tới θ = 450 , cot agθ = 1 , chọn m = 0,352. - Qmax = 0,116 m3/s. - K = 1,3. Vậy: 1,3 * 0,3 ⎛ 1 − 1,3 2 / 3 ⎞ ⎜ ⎟ b= 0,352 2 * 9,81 0,116 ⎜⎝ 1 − 1,3 ⎟⎠ 1,3 * 0,3 ¿ Độ chênh đáy: ΔP = 3/ 2 =0,2m Qmax K − K 2 / 3 . Bv 1 − K 2 / 3 Trong đó: - Qmax = 0,116 m3/s - B = 1,3. - v = 0,3m/s. - K = Qmin/Qmax = 167/417 = 0,4 Vậy: ΔP = 0,116 1 − 0,4 −1 / 3 = 0,2m . 1,3 * 0,3 1 − 0,4 2 / 3 ¿ Thể tích phần ch a cặn c a bể lắng cát ngang: W = Qtb * q o 1000 Trong đó: - Qtb = 4000 m3/ngđ - q0: lượng cát trong 1000 m3 nước thải, q0 = 0,15 m3 cát/1000 m3 nước thải Vậy: W = 4000 * 0,15 = 0,6 m3/ngay.d 1000 Phần lắng cát được b trí ở phía trước c a bể lắng cát ngang. Trên mặt bằng có dạng hình vuông, kích thước 1,1 x 1,1m, sâu H + 0,64m = 0,3 + 0,64 = 0,94m Trang 36 Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn Phần lớp đệm rút nước có độ sâu 0,64m. ¿ Hàm lượng chất lơ lửng, COD và BOD c a nước thải sau khí qua bể lắng cát giảm 5% và còn lại - CSS2 = CSS1 (100 – 5)% - CSS1 = 245 mg/l, hàm lượng chất lơ lửng khi qua chắn rác - CCOD2 = CCOD1 (100 – 5)% - CCOD1 =540 mg/l, hàm lượng COD ban đầu - CBOD2 = CBOD1 (100 –5)% - CBOD1 = 259 mg/l, hàm lượng BOD khi qua chắn rác ö CSS2 = 245 (100 – 5)% = 233 mg/l ö CCOD2 = 540 (100 – 5)% =513 mg/l ö CBOD2 = 259 (100 – 5)% = 246 mg/l 2.2.3. B v t dầu mỡ N c th i của m t s xí nghi p ăn u ng, ch bi n bơ sữa, các lò mổ, xí nghi p ép dầu... th ờng có lẫn dầu mỡ. Các chất này th ờng nhẹ hơn n c và nổi lên trên mặt n c. N c th i sau xử lí không có lẫn dầu mỡ m i đ ợc phép cho ch y vào các thủy vực. Hơn nữa, n c th i có lẫn dầu mỡ khi vào xử lí sinh học s làm bít các lỗ hổng ở vật li u lọc, ở phin lọc sinh học và còn làm h ng cấu trúc bùn ho t tính trong aerotank... Ngoài cách làm các g t đơn gi n bằng các tấm sợi quét trên mặt n thi t bị tách dầu, mỡ đặt tr c dây chuyền công ngh xử lí n c, ng ời ta ch t o ra các c th i. Hình Thi t b tách dầu, mỡ l p mỏng 1. Cửa dẫn n c ra; 2. ng gom dầu, mỡ; 3. Vách ngăn; 4. Tấm chất dẻo x 5. L p dầu; 6. ng dẫn n c th i vào; 7. B phận lắng làm từ các tấm gợn 8. Bùn cặn Ü Chiều dài công tác: L = K.(v/umin).h. - Tính toán: K: h s phụ thu c dòng ch y, phụ thu c (v/umin). Trang 37 Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn - v/umin 10 15 20 K 1.5 1.65 1.75 Công thức Stock xác định umin: u m = 1 (ρ h − ρ n )g.d h2 18μ X d: Đ ờng kính dầu. X pn, pd: tỷ trọng riêng của dầu và n c. (g/cm3). X μ: đ nh t n c th i ( 200c: μ =0,01). Di n tích ti t di n ngang: f = Q/v. Chiều sâu công tác: h = f/B. (B: bề r ng bể) Dung tích: W = B. L .h. Thời gian lắng: t = L/v. Ü Ü Ü Ü Chọn thời gian lưu nước là 2h (1.5 ÷ 3h ) Tải trọng bề mặt 40 (m3/m2.ng.đ) Chọn kiểu thiết kế dài : rộng là 1 : 4 Thể tích c a bể lắng: V = Q*T = 200*2 = 400 (m3/m2.ng.đ) = 16.67 (m3/h) Diện tích bề mặt: Ví dụ áp dụng: Hãy tính toán bể vớt dầu mỡ cho hệ th ng xử lý nước thải có công suất 200 m3/ngày, F= ( ) Q 200 = = 5 m2 Uo 40 ( ) F = B * L = B * 4 * B = 4 * B2 = 5 m2 ⇒ B = 1.12(m ) Chiều rộng bề mặt: Lấy B = 1.2 m Chiều dài L = 4*B = 4.8 m Diện tích F = 5.76 m2 Tải trọng bề mặt Uo = Q 200 = = 34.72 (nằm trong giới hạn cho phép ở bảng 4-3 sách tính toán thiết kế các công trình F 5.76 XLNT) Chiều cao bể: h= V 16.67 = = 2.98 m F 5.76 Chọn h = 2.9m Thể tích bể lắng: V = F*h = 5.76*2.9 = 16.7 m3 Thời gian lưu nước trong bể T= V 16.7 = = 2h Q 200 24 Q 200 = = 0.0007(m / s ) B * h 86400 * 1.2 * 2.9 Vận t c nước chảy trong vùng lắng: v= Hiệu quả khử BOD R BOD = 2 t = = 34.48 % a + bt 0.018 + 0.02 * 2 BOD = BODdv * (100 − 34.48)% = 480(100 − 34.48)% = 314.5(mg / l ) Hàm lượng BOD còn lại sau khi qua bể lắng 1 Trang 38 Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn Hàm lượng COD còn lại sau khi qua bể lắng 1: BOD = BODđv*( 100 – 34.48)% = 672*( 100-34.48)% = 440.3( mg/l) 2.2.4. X lý b ng ph ng pháp l ng 2.2.4.1. C sỏ lý thuyết l ng Lắng là quá trình tách kh i n c cặn lơ lửng hoặc bông cặn hình thành trong giai đo n keo tụ t o bông hoặc các cặn bùn sau quá trình xử lý sinh học Trong công ngh xử lý n c th i quá trình lắng đ ợc ứng dụng : Ü Lắng cát, s n, m nh kim lo i, thuỷ tinh, x ơng, h t sét,…..ở bể lắng cát. Ü Lo i b chất lơ lửng ở bể lắng đợt 1. Ü Lắng bùn ho t tính hoặc màng vi sinh vật ở bể lắng đợt 2. Hai đ i l ợng quan trọng trong vi c thi t k bể lắng chính là t c đ lắng và t c đ ch y tràn. Để thi t k m t bể lắng lý t ởng, đầu tiên ng ời ta xác định t c đ lắng của h t cần đ ợc lo i và khi đó đặt t c đ ch y tràn nh hơn t c đ lắng. Tính chất lắng của các h t có thể chia thàng 3 d ng nh sau : Lắng d ng I: lắng các h t rời r c. Quá trình lắng đ ợc đặt tr ng bởi các h t lắng m t cách rời r c và ở t c đ lắng không đổi. Các h t lắng m t cách riêng l không có kh năng keo tụ, không dính bám vào nhau su t quá trình lắng. Để có thể xác định t c đ lắng ở d ng này có thể ứng dụng định luật cổ điển của Newton và Stoke trên h t cặn. T c đ lắng ở d ng này hoàn toàn có thể tính toán đ ợc. Lắng d ng II: lắng bông cặn. Quá trình lắng đ ợc đặt tr ng bởi các h t ( bông cặn) k t dính v i nhau trong su t quá trình lắng. Do quá trình bông cặn x y ra trên các bông cặn tăng dần kích th c và t c đ lắng tăng. Không có m t công thức toán học thích hợp nào để biểu thị giá trị này. Vì vậy để có các thông s thi t k về bể lắng d ng này, ng ời ta thí nghi m xác định t c đ ch y tràn và thời gian lắng ở hi u qu khử bông cặn cho tr c từ c t lắng thí nghi m, từ đó nhân v i h s quy mô ta có t c đ ch y tràn và thời gian lắng thi t k . Lắng d ng III: lắng c n trở. Quá trình lắng đ ợc đặt tr ng bởi các h t cặn có nồng đ cao (> 1000mg/l). Các h t cặn có khuynh h ng duy trì vị trí không đổi v i các vị trí khác, khi đó c kh i h t nh là m t thể th ng nhất lắng xu ng v i vận t c không đổi. Lắng d ng này th ng thấy ở bể nén bùn. Trang 39 Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn MÔ HÌNH THÍ NGHI M VI I 10 9 II 8 7 6 III 5 4 3 2 1 V V VI CÁC B C TI N HÀNH. Ü Ü Ü Ü Chuẩn bị thùng chứa n c th i và khuấy tr n đều n c th i. Chuẩn bị c t lắng hình h p Bơm n c thô vào c t lắng : V Để lắng 1 phút. Lấy mẫu n c kiểm tra đ đục (SS) ở các đ sâu khác nhau ứng v i thời điểm khác nhau (5, 10, 15, 20, 40, 60, 90 phút, cho đ n khi SS = 0) ở các đ sâu khác nhau: 1.8, 1.4, 1.0, 0.6, 0.4 m Ü Sau khi đo đ đục ta tính toán hi u qu lắng theo công thức sau: R% =( 1 - C1 / C0 ) x 100%. X R% :hi u qu ở m t chiều sâu t ơng ứng v i m t thời gian lắng%. X C1 :hàm l ợng SS ở thời gian t ở đ sâu h, mg/L. X C0 :hàm l ợng SS ban đầu, mg/L. Lập b ng k t qu đo SS Cao đ (m) 0.2 0.6 1.0 1.4 1.8 Co (mg/l) 5 (phút) 10 15 20 40 60 90 Trang 40 Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn Lập b ng hi u qu sau khi lắng tính ra % (R) Cao đ 5 (phút) 10 15 20 40 60 90 (m) 0.2 0.6 1.0 1.4 1.8 K T QU THÍ NGHI M Dựng đồ thị v i trục hoành biểu thị thời gian lấy mẫu, trục tung biểu thị chiều sâu. V biểu đồ hi u qu lắng. N i suy các đ ờng cong hi u qu lắng bằng cách n i các điểm có cùng hi u qu lắng nh mô hình gợi ý sau: BI U Đ Đ sâu (m) HI U QU L NG – N I SUY Đ 0.0 m He 0.2 m Hd Hc 0.4 m 0.6 m NG CONG 100% h Hb 0.8 m 1.0 m 1.2 m 1.4m 25 H1 = 35 1.6 m 40 Ra = 55% H a + Hb 2 Rb = 65% 80 95 1.8 m 2.0 m t1 = 18 t3 = 37.5 t4 = 50 t2 = 30 5. 10 15 20 Ha 40 t5 = 62.5 60 t6 = 82.5 t7 = 100 90 100 phút Từ giao điểm giữa đ ờng cong hi u qu lắng và trục hoành, xác định t c đ ch y trànV0 = H / ti . Trong đó H là chiều sâu c t (2m), ti là thời gian lấy mẫu đ ợc xác định từ giao điểm đ ờng cong hi u qu lắng và trục hoành. V đ ờng thắng đứng từ ti . chiều cao H1,H2 …. T ơng ứng v i các trung điểm đo n thẳng giữa đ ờng thẳng ti và các đ ờng cong hi u qu . Hi u qu lắng tổng c ng ở thời gian ti đ ợc tính nh sau: RTi = Ra + H1 / H ( Rb - Ra ) + H2 ( Rc - Rb ) + ……………….. Trang 41 Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn Từ các s li u tính toán trên xây dựng biểu đồ hi u qu lắng theo thời gian l u n qu lắng theo t c đ ch y tràn. Từ hai biểu đồ trên v i hi u qu lắng yêu cầu có thể xác định thời gian l u n ch y tràn thi t k . Ñoà thò bieå u dieã n moá i quan heä giöõ a hieä u quaû laé ng vaø toá c ñoä chaû y traø n c và t c đ Ñoà thò bieåu dieãn moái quan heä giöõa hieäu quaû laéng vaø thôøi gian laéng 100 100 80 Hieäu quaû laéng (%) 80 Hieäu quaû laéng (%) c và hi u 60 40 60 40 20 20 0 0 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0 20 40 60 80 100 Thôøi gian laéng (phuùt) Vaän toác laéng (vaän toác chaûy traøn) (m/p) 2.2.4.2. Các lo i bể l ng 2.2.4.2.1. B l ng hình tròn Trong bể lắng hình tròn, n c chuyển đ ng theo h ng bán kính. Tuỳ theo cách ch y của dòng n c vào và ra mà ta có các d ng bể lắng tròn khác nhau. a) Bể lắng tròn phân ph i nước vào bằng buồng phân ph i trung tâm N X cặn N c ra c vào b) Bể lắng tròn phân ph i vào bằng máng quanh chu vi bể và thu nước ra bằng máng ở trung tâm N c vào N c ra X cặn Trang 42 Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn c) Bể lắng tròn phân ph i nước vào và thu nước ra bằng máng đặt vòng quanh theo chu vi bể. N N c vào c vào N N c ra c ra X cặn Ü Tuy nhiên, tr ờng hợp a thông dụng hơn và ng ời ta thích dùng hơn. Ü Trong tr ờng hợp a có thể đ a n c từ đáy hay từ thành bể. Ü Buồng trung tâm có d= 15-20% Dbể. Ü Chiều cao trụ: 1-2,5m. Ü Đáy bể có đ d c : 1/12. 2.2.4.2.2. B l ng ngang (HCN) N c th i đi vào vùng phân ph i n c đặt ở đầu bể lắng, qua vách phân ph i, n chuyển đ ng đều n c vào vùng lắng, th ờng cấu t o d ng máng có lỗ. N h4 c vào c ra h2 Cặn h3 h1 N c i L Tấm chắn dòng Máng phân ph i M ơng dẫn n Thu n c ra c Thu x chất nổi Với: - h1: chiều sâu làm vi c. - h2: chiều cao l p chứa cặn. - h3: chiều cao l p n c trung hoà (=0,4m). - h4: chiều cao thành bể cao hơn mực n c (0,25-0,4m). å Hxd = h1 + h2 + h3 + h4 - i = 0,01-0,001. - Đ d c h thu không nh hơn 45o. - Bể lắng đợt 1 có chiều cao áp lực x cặn >=1,5m. - Tấm chắn cao hơn mặt n c 0,15-0,2m và sâu hơn so v i mức n cách máng phân ph i (0,25-0,5m). c <=0,25m. Đặt 2.2.4.2.3. Cách tính toán chung b l ng 1 a. Các thông s tính toán bể lắng 1 Trang 43 Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn Đ n v đo Tên thông số N 1/ Thời gian l u n c 2/ T i trọng bề mặt _ h trung bình _ h cao điểm 3/ T i trong máng thu N 1/ Thời gian l u n c 2/ T i trọng bề mặt _ h trung bình _ h cao điểm 3/ T i trong máng thu Giá tr thông số Kho ng dao đ ng Tiêu biểu c th i trực tiếp vào l ng 1 (h) 1.5-2.5 2 m3/m2.ngày 31-50 81-122 m3/m2.ngày m3/m dài ngày 124-490 c th i + bùn ho t tính å L ng 1 (h) 1.5-2.5 m3/m2.ngày m3/m2.ngày m3/m dài ngày 40 89 248 2 25-32 48-69 124-490 28 61 250 b. Thông s thiết kế bể lắng 1 Thông s _ Bể ngang + Sâu + Dài + R ng + T c đ máy g t cặn _ Bể tròn + Sâu + Đ ờng kính + Đ d c đáy + T c đ g t cặn Đ n v đo Giá tr m m m m/phút 3-4.8 15-90 (25-40) 3-25 (5-10) 0.6-1.2 m m m/m dài v/phút 3-4.8 3-60 (12-45) 1/10-1/13 0.02-0.05 c. Vận t c t i đa trong vùng lắng VH = 2 8k(ρ - 1)gd f Với: - VH : vận t c gi i h n trong buồng lắng. - K = 0,05 (BL1): h s phụ thu c tính chất cặn - ρ: trọng l ợng h t: 1,2-1,6 (chọn ρ = 1,25). - g: gia t c trọng tr ờng. - d: đ ờng kính t ơng đ ơng của h t (10-4 m). - f: h s ma sát (phụ thu c vào Re) 0,02-0,03 (lấy f = 0,025). d. Hiệu quả khử SS, BOD5 ở bể lắng 1 được tính theo CT thực nghiệm sau t Rt = a+ b.t .100% Với: - t: thời gian l u. - a, b: hằng s thực nghi m + BOD5: a = 0,018 (h), b = 0,02 + SS: a = 0,075 (h), b = 0,014 Trang 44 Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn Ví dụ áp dụng 1 : Tính toán bể lắng đ ng cho công trình xử lý nước thải công suất 150m3/ngày, các chỉ tiêu như BOD = 5956 mg/l , SS = 640 mg/l - t c a bể l ng đ ng Diện tích tiết diện F1 = s Qmax 0,0035 = = 7,3(m 2 ) 0,000475 v Trong đó: V: T c đ chuyển đ ng của n c th i trong bể lắng đứng, V = 0,0285 (m/phút) = 0,000475 (m/s) - t c a ống trung tâm Diện tích tiết diện F2 = s Q max 0,0035 = = 0,175(m 2 ) 0,02 Vtt Trong đó: Vtt: T c đ chuyển đ ng của n c th i trong ng trung tâm, lấy không l n hơn 30 (mm/s) (điều 6.5.9 TCXD-51-84). Chọn Vtt = 20 (mm/s) = 0,02 (m/s) - Diện tích tổng c ng c a bể l ng: F = F1 + F2 = 7,3 + 0,175 = 7,475 (m2) - Đ ờng kính c a bể l ng: D= - = 4 * 7,475 = 3,085(m) 3,14 Đ ờng kính ống trung tâm: d= - π 4F π 4 * F2 = 4 × 0,175 π = 0,47 m Chiều cao tính toán c a vùng l ng trong bể l ng đ ng: htt = V*t = 0,000475*114*60 = 3,25 (m) Trong đó: t: Thời gian lắng, t = 114 phút (Thực nghi m) V: T c đ chuyển đ ng của n c th i trong bể lắng đứng, V = 0,0285 (m/phút) = 0,000475 (m/s) - Chiều cao phần hình nón c a bể l ng đ ng đ ợc xác đ nh: h n = h 2 + h3 = ( Trong đó: D − dn 3,085 − 0,5 ) × tgα = ( ) × tg50o = 1,54 (m) 2 2 h2: chiều cao l p trung hòa (m) h3: chiều cao gi định của l p cặn lắng trong bể D: đ ờng kính trong của bể lắng, D = 3,085 (m) dn: đ ờng kính đáy nh của hình nón cụt, lấy dn = 0,5 m α : góc ngang của đáy bể lắng so v = 50 i ph ơng ngang, α không nh hơn 500, chọn α o - Chiều cao c a ống trung tâm lấy b ng chiều cao tính toán c a vùng l ng và b ng 3,25 m. . Đ ờng kính phần loe của ng trung tâm lấy bằng chiều cao của phần ng loe và bằng 1,35 đ ờng kính ng trung tâm: D1 = hl = 1,35 × d = 1,35 * 0,47 = 0,6345 (m), chọn D1 = 0,65 (m) . Đ ờng kính tấm chắn: lấy bằng 1,3 đ ờng kính mi ng loe và bằng: Trang 45 Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn Dc = 1,3 * Dl = 1,3 * 0,65 = 0,845 (m) . Góc nghiêng giữa bề mặt tấm chắn so v i mặt phẳng ngang lấy bằng 17o - Chiều cao tổng c ng c a bể l ng đ ng sẽ là: H = htt + hn + hbv = htt + (h2 + h3) + hbv = 3,25 + 1,54 + 0,3 = 5,1 (m) trong đó: hbv- kho ng cách từ mặt n Để thu n c đ n thành bể, hbv = 0,3 (m) c đã lắng, dùng h th ng máng vòng ch y tràn xung quanh thành bể. Thi t k máng thu n c đặt theo chu vi vành trong của bể, đ ờng kính ngoài của máng chính là đ ờng kính trong của bể. - Đ ờng kính máng thu: Dmáng = 80% đ ờng kính bể - Chiều dài máng thu n Dmáng = 0,8*3,085 = 2,468 ≈ 2,5 (m) L= - π × Dmáng = 3,14 * 2,5 = 7,85 (m) T i tr ng thu n aL = c: c trên 1m dài c a máng: Q 150 = = 19,1 (m3/mdài.ngày) L 7,85 B Hiệu quả xử lý: Sau lắng, hi u qu lắng đ t 64% (thực nghi m) Ü Ü Hàm l ợng SS còn l i trong dòng ra: SSra = 640 * (100% – 64%) = 230 (mg/l) Hàm l ợng COD còn l i sau bể lắng: CODra = 1160 (mg/l) → Hi u qu xử lý COD đ t: H = Ü 10830 − 1160 = 89,3% 10830 Hàm l ợng BOD còn l i trong dòng ra: BODra = 5956 × (100% - 89,3%) = 637 (mg/l) L ợng bùn sinh ra mỗi ngày - M = 0,64*640*150 = 61,44 (Kg/ngđ) Gi sử bùn t ơi có đ ẩm 95% Kh i l ợng riêng bùn = 1053 Kg/m3 → L ợng bùn cần xử lý: Tỉ s MLVSS : MLSS = 0,75 G= 61,44 M = = 1,2 (m3/ngđ) (1 − 0,95) * 1053 0,05 * 1053 L ợng bùn có kh năng phân h y sinh h c - Mt ơi = 0,75*61,44 = 46, (Kg/ngày) Các thông số thiết kế bể l ng I STT Tên thông s 1 Di n tích ti t di n t c a ng trung tâm (f) 2 Di n tích ti t di n t c a b l ng (F) 3 Đ ng kính ng trung tâm (d) S li u dùng thi t k Đ nv 0,175 (m2) 7,3 (m2) 0,47 (m) Trang 46 Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn 4 Đ 5 ng kính c a b l ng(D) 3,085 (m) Chi u cao b (H) 5,1 (m) 6 Th i gian l ng (t) 1,9 gi 7 Đ 2,5 (m2) ng kính máng thu Ví dụ áp dụng 2 : Tính toán bể lắng ngang cho công trình xử lý nước thải công suất 1500m3/ngày, các thong s cho như sau: - Thời gian lắng: t = 72 (phút). - Chiều cao vùng lắng: H = 2 (m). - Uo = 0,03 (m/phút) = 0,5 (mm/s). Gi i : Vùng l ng. Thể tích nước. tb ×t Vn = Q gio Với - ÷ 2 lần so t : thời gian lưu nước theo kết quả thí nghiệm lắng. Theo sách Tính Toán Thiết Kế Các Công Trình XLNT Công Nghiệp Và Đô Thị do Lâm Minh Triết (ch biên) thì thời gian lưu nước tăng 1,5 å chọn t = 1,5 × tTN = 1,5 × 72 = 108 ( phút) với thực nghiệm - tb Q giờ: Lưu lượng tính toán trung bình theo giờ, Qtbgiờ = 62,5(m3/h). 62 , 5 × 108 ≈ 112 ( m 3 ) 60 Diện tích mặt bằng c a bể lắng. ⇒ Vn = F = Vn 112 = ≈ 56 ( m 2 ) H 2 × L = 56(m2) (*) Kích thước c a bể: Ta có B Mà theo điều 6.5.4 – TCXD -51-84, chiều rộng bể lắng lấy trong khoảng (2 ÷ 5) × H (**) Từ (*) và (**) å B = 4(m). L = 14(m). Chiều cao xây dựng c a bể Hxd = hbảo vệ + hcôngtác+ hcặn + htrunghòa Trong đó : hbảovê = 0,5 hcôngtác = hcặn = ÷ 1, vậy chọn hbảovệ = 0,5 (m) Vn 112 = = 2 (m), 56 F Vc B× L Với Vc : thể tích cặn tươi (m3) Trang 47 Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn Vc = G S×P Trong đó: × Rss × SS - G : kh i lượng cặn tươi (kg/ ngày). G=Q Với: + Q : lưu lượng nước thải, Q = 1500 (m3/ngày). + R : hiệu suất khử SS, R = 75% å G = 1500 × 0,75 × 202 = 227,25(kg/ngày) = 0,227(tấn/ngày). + SS : hàm lượng cặn, SS = 202 (mg/l). - S : tỉ trọng cặn tươi, lấy S = 1,02 (tấn / m3) (bảng 13.1), (1). - P : nồng độ ở bể lắng I, lấy P = 5% = 0,05( bảng 13.5 ), (1). å Vc = 0,227 = 4,45 (m3/ngày) 1,02 * 0,05 Vậy hcặn = Vc 4,45 = 0,08(m) = L × B 14 × 4 å Chọn h2 = 0.1(m) với : D = 14 m : chiều dài bể R = 4 m : chiều rộng bể htrunghòa, chọn htrunghòa = 0,4 (m), (2). î Chiều cao xây dựng bể. ⇒ H = 2 + 0,1 + 0,4 + 0,5 = 3 (m) Tính toán hệ thống phân phối n c vào và thu n c ra. Hệ th ng phân ph i nước vào : chọn tấm phân ph i khoan lỗ - Bpp = B = 4 (m). ÷ 0.45å chọn 0,3 m - hpp: chiều cao tấm phân ph i, h = H – htrung hòa = 3 – 0,5 = 2,5 (m). - Khoảng cách giữa tâm các lỗ là : 0,25 - Khoảng cách ngăn phân ph i lấy Ln = 1(m) để phân ph i nước đều trong bể, vách ngăn phân ph i có - Tiết diện ng phân ph i, ng dẫn nước vào, tiết diện ng lơn hơn lưu lượng tính toán từ 20% các lỗ, t c độ nước phân ph i qua các lỗ theo quy phạm 0,2 ÷ 0,3 ( m/s) å chọn vl = 0,3 ( m/s). å chọn tiết diện ng phân ph i nước lớn hơn lưu lượng nước tính toán là 20%. ÷ 30% Lưu lượng tính toán. Qtt = tb Q gio × 20 100 tb + Q gio = 62 ,5 × 20 + 62 ,5 = 75 ( m 3 / h ) 100 Tổng tiết diện lỗ phân ph i nước. S pp = D= Qtt 75 = = 0,069(m 2 ) Vl 0,3 × 3600 4 × S pp π Đường kính ng dẫn nước vào ngăn phân ph i. = 4 × 0,069 ≈ 0 ,3 ( m ) 3,14 Trang 48 Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn Chọn các lỗ phân ph i hình tròn có d = 30(mm) Sl = Tiết diện lỗ: S lỗ cần thiết. n= = S pp Sl và 8 hàng ngang. π ×d2 4 = 3,14 × 0,032 = 7,065 × 10 −4 (m 2 ) 4 0 ,069 = 98 (lo ) 7 ,065 × 10 − 4 B trí các lo ở ngăn phân ph i thành 12 hàng dọc Khoảng cách giữa các trục lỗ theo hàng dọc ed = 4 B = = 0,33 ( m ) = 330 ( mm ) 12 12 Khoảng cách giữa các trục lỗ theo hàng ngang. 0,3m ÷ 0,5m, å chọn 0,5 (m). Theo quy phạm hàng lỗ cu i cùng nằm cao hơn m c cặn tính toán là en = H − 0 ,5 3 − 0 ,5 = = 0 ,31( m ) = 310 ( mm ) 8 8 Hệ th ng phân ph i nước ra. Ta có tổng chiều dài mép máng : L> Q 5 × H × Vlang Trong đó - Qtbngày: lưu lượng tính toán trung bình theo ngày. - hcông tác : chiều cao công tác, hcông tác = 2(m). - Vlắng : vận t c vùng lắng (m/s) Vlắng = Q 1500 = 0.0003 (m/s) = L × B 14 × 4 × 86400 ⇒ L > ⇒ L〉 1500 = 5,7(m) 5 × 2 × 0.0003 × 86400 Theo giáo trình TTTKXLNT-TXLai, thì : L = 2 × n × l (*) (**) Với n : s máng trong bể. Từ (*) & (**) : 2 × n × l > 5,7 l = 4(m) : chiều dài máng. n> 5,7 = 0,71 å chọn n = 1 8 Chọn sơ bộ : D × R × C = 4 × 0,5 × 0,3 = 0,6 (m3) Thể tích máng: Tải trọng máng : Q 1500 = = 375 (m3/m ngày ) l 4 Th a đk qmáng = 124 ÷ 490 (m3/m ngày) qmáng = Vận t c nước chảy vào máng : Vmáng (m/s) Trang 49 Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn Q F Vmáng = Với F: diện tích máng, F = D å Vmáng = × R = 4 × 0.5 = 2 (m2) 1500 = 0,0086 (m/s) 2 × 86400 ⎡ 8 × K × (ρ − 1) × g × d ⎤ Mà V H = ⎢ ⎥ f ⎦ ⎣ Theo (1), trang 50 thì Vmáng < VH : vận t c tới hạn 1/ 2 Với ρ : tỉ trọng c ρ = 1,25 - K : hằng s thuộc tính chất cặn, nước thải công nghiệp với K = 0,06 - a hạt, chọn - g : gia t c trọng trường, g = 9,8 (m/s2) - d : đường kính hạt cặn, d = 10-4(m) - f : hệ s ma sát, f = 0,025 ⎡ 8 × 0,06 × (1,25 − 1) × 9,8 × 10 − 4 ⎤ VH = ⎢ ⎥ 0,25 ⎦ ⎣ 1/ 2 = 0,0685 (m/s) Vùng nén cặn. Thể tích vùng nén cặn. Wc = tb T × Q gio × (C v − C ) δ = tb T × Q gio × H × Cv δ × 100 - T : thời gian giữa hai lần xả cặn, ( theo quy phạm 6 ÷ 24 h)å chọn T = 8 h. - C : hàm lượng cặn còn lại sau khi lắng, (theo quy phạm 10 - δ Với: ÷ 12 mg/l), chọn C = 10 (mg/l). : nồng độ trung bình c a cặn đã nén, tra bảng 3.3/78 sách XLNC c a PTS Nguyễn Ngọc Dung å chọn δ = 25.000( mg/m3) - Cv: hàm lượng cặn trong nước đưa vào bể lắng, Cv = 194 (mg/l) ( theo tính toán phần bể tuyển nổi). - H : hiệu quả lắng, H = 75%. ⇒ Wc = 8 × 62 ,5 × 75 × 194 = 2 ,91 ( m 3 ) 25 . 000 × 100 Chiều cao vùng nén cặn. hc = Wc 2 ,91 = ≈ 0 , 05 ( m ) 56 F Hệ thống x cặn. Thể tích cặn cần xả sau 8h. Vx = Wc = 2,91 (m3). Lượng nước cặn được pha loãng trong khi xả. - × Vx Theo quy phạm lưu lượng xả = 30% ÷ 60% Vx, V=K Trang 50 Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn å Chọn lưu lượng xả là 50%Vx - - Theo quy phạm thời gian xả = 20 ÷ 40 phút, å Chọn thời gian xả là 20 phút. K : hệ s pha loãng khi xả cặn bằng thuỷ lực ( Điều 6.5.4 – TCXD -51-84) å K =0,5. å V = 0,5 × 2,91 =1,455( m3). Lưu lượng cặn xả. Qx = V 1,455 = = 0,0012 ( m 3 / s ) t 60 × 20 Tổng tiết diện ng xả. Chọn vận t c nước qua lỗ vx = 1,5 (m/s). Sx = Q x 0,0012 = = 0,0008 ( m 2 ) 1,5 vx 4× Sx Dx = 4 × 0,0008 = 0,032 ( m ) 3,14 åChọn = π Đường kính ng xả. ng xả có đường kính Dx = 35(mm). Độ d c đáy bể chọn i = 0,02. Hệ thống thu n c bề mặt. Tiết diện ng thu. Chọn - Tiết diện ng thu lớn hơn lưu lượng tính toán từ 20 lượng tính toán 20%. - Vận t c nước chảy qua ng thu vo theo quy phạm 0,6 å vo = 0,6 (m/s). So = ÷ 0,8 m/s S × 20 0,0174 × 20 +S = + 0,0174 = 0,021(m 2 ) 100 100 Đường kinh ng thu. Do = ÷ 30% å chọn tiết diện ng thu lớn hơn lưu 4 × So å π = 4 × 0,021 = 0,164(m) = 164(mm) 3,14 Chọn Do = 200 (mm). Các thông số c a bể. Chiều dài bể. Lb = L + Lpp = 14 + 1 = 15 (m) Với - Ll : chiều dài vùng lắng, Ll = 14 (m) - Lpp : chiều dài từ đầu bể đến vách phân ph i. Chiều cao bể: H = 3(m). Chiều rộng bể: B = 4(m). Trang 51 Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn 2.2.5. X lý b ng ph ng pháp l c 2.2.5.1. Nguyên lý c a quá trình l c 2.2.5.1.1. Khái ni m Lọc là quá trình tách các chất lắng lơ lửng ra kh i n c khi hỗn hợp n c và chất rắn lơ lửng đi qua l p vật li u lỗ ( l p vật li u lọc), chất rắn lơ lửng s đ ợc giữ l i và n c ti p tục ch y qua. Đây là giai đo n (công trình) cu i cùng để làm trong n c. 2.2.5.1.2. Phân lo i b l c Ü Theo t c đ : X Bể lọc chậm: có t c đ lọc 0.1 –0.5 m/h X Bể lọc nhanh: vận t c lọc 5 –15 m/h X Bể lọc cao t c: vận t c lọc 36 –100 m/h Ü Theo ch đ làm vi c: X Bể lọc trọng lực: hở, không áp. X Bể lọc có áp lực : lọc kín,… Ngoài ra còn chia theo nhiều cách khác nhau theo chiều dòng ch y, l p vật li u lọc, theo cỡ h t vật li u lọc, cấu t o h t vật li u lọc,… 2.2.3.1.3. V t li u l c X Cát th ch anh nghiền. X Than antraxit (than gầy) X S i, đá… X Polime… Để xác định vật li u lọc ph i dựa vào m t s chỉ tiêu: − Đ bền cơ học − Đ bền hoá học: tránh tính xâm thực. − Kích th c h t − Hình d ng h t. − H s không đồng nhất:K= d80/d10 (Trong đó: d80, d10 : kích th c cỡ h t sàng để lọt qua 80%, 10% tổng s h t). Biểu đồ thành phần vật liệu lọc qua sàng 2.2.5.2. Tính toán các lo i bể l c 2.2.5.2.1. B l c 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. Bể lọc Nguồn nước Đập lấy nước Cửa đưa nước vào C a thu nước r a Bể ch a bước sạch Cát lọc S i đỡ Sàn thu nước Van điều chỉnh t c độ lọc S đ và nguyên t c làm vi c c a b l c ch m Trang 52 Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn − N c từ máng phân ph i đi vào bể, qua lọc (nh hơn 0.1 –0.5 m/h). l p cát lọc trên l p s i đỡ, d i l p s i là h th ng thu n c đã lọc. − L p cát lọc : th ch anh có chiều dày phụ thu c vào cỡ h t: ̇ 0.3 –1 mm => h = 800 mm ̇ 1 –2 mm => h = 50 mm − Ngoài ra còn dùng s i hoặc đá dăm: ̇ 2 –20 mm => h = 100 mm ̇ 20 – 40 mm => h = 150 mm Tóm l i: có 6 l p: Chiều cao l p vật Tên vật li u lọc li u lọc (mm) 800 Cát th ch anh 50 Cát th ch anh 100 S i đá hoặc dăm 100 S i hoặc đá dăm 100 S i hoặc đá dăm 100 S i hoặc đá dăm Kích th c vật li u lọc (mm) 0.3 –1 1 –2 2 –5 5 –10 10 –20 20 -40 − L p n c trên l p cát : 1.5 m − u điểm : ̇ T o l p màng giúp lọc t t. ̇ Dùng xử lý n c không phèn ̇ Không dùng máy móc. ̇ Qu n lý đơn gi n − Nh ợc điểm: ̇ Di n tích l n ̇ Vận t c lọc thấp î Bể lọc châm sử dụng v i công suất nh hơn hoặc bằng 1000 m3/ngày đêm; SS nh hơn hoặc bằng 50 mg/l; M < 50o − Bể lọc chậm có d ng hình vuông, n ≥ 2; i ≥ 5% TÍNH TOÁN 1. Diện tích bề mặt bể l c chậm: F = Q / v ( m2) − Q : l u l ợng n c xử lý (m3/h) − V : vận t c lọc phụ thu c vào SS vào bể: ̇ SS ≤ 25 mg/l å v = 0.3 –0.4 m/h ̇ SS ≥ 25 mg/l å v = 0.2 –0.3 m/h ̇ N c ngầm å v = 0.5 m/h 2. Số bể l c đ ợc xác đ nh theo ph ng trình sau: Trong đó: Vtc : vận t c làm vi c của bể khi có m t ngăn ngừng ho t đ ng. (T c đ lọc tăng c ờng phụ thu c vào SS ) ⎞ ⎛ N ⎟ v ≤ v tc ⎜ N − 1 ⎠ ⎝ ̇ SS ≤ 25 mg/l : vtc = 0.4 –0.5 m/h ̇ SS ≥ 25 mg/l : vtc = 0.3 –0.4 m/h ̇ Xử lý n c ngầm : vtc = 0.6 m/h 3. Chiều cao: H = ht + hd + hn + h c + hp Trang 53 Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn ̇ ̇ ̇ ̇ ̇ 4. C ờng đ ht: chiều dày l p sân đáy thu n c lọc 0.6- 0.5 m hd : chiều dày l p s i đỡ 0.45 m hc: chiều cao l p cát lọc 0.85 m hn : chiều cao l p n c (0.8 –1.8 m) hp : chiều cao dự phòng (0.3 –0.5m) rữa l c: 1 ≤ qr = qo ∑ n 3.6 (l / s.m ) ≤2 2 ̇ qo: l ợng n c lọc qua 1 m2 bể trong 1 giờ (m3/m2.h). (qo = Q/F) ̇ ∑n: tổng s ngăn tập trung. 5. Dung tích n c cho m t lần rữa m t ngăn: Wr = ̇ q r . f n .t n 1000 fn: di n tích 1 ngăn fn = (m 3 ) ( ) b.l m3 n (b, l : chiều r ng và chiều dài của m t ngăn) 6. Thời gian rữa: 10 – 20 phút. 2.2.5.2.2. B l c nhanh Hình : Bể lọc nhanh trọng lực ng dẫn nước từ bể lắng sang Hệ th ng thu nước lọc và phân ph i nước rửa lọc 3. ng dẫn nước lọc 4. ng xả nước rửa lọc 5. Máng phân ph i nước lọc và thu nước rửa lọc 6. ng dẫn nước rửa lọc 7. Mương thoát nước 8. Máng phân ph i nước lọc 9. ng xả nước lọc đầu 10. Van điều chỉnh t c độc lọc 1. 2. Nguyên t c ho t đ ng N c lọc từ bể lắng ngang, qua máng phân ph i vào bể lọc, qua l p vật li u lọc, l p s i đỡ vào h th ng thu n c trong và đ ợc đ a về bể chứa n c s ch. TÍNH TOÁN: − Bể lọc ph i tính theo hai ch đ làm vi c, ch đ bình th ờng và tăng c ờng. − Khi n ≤ 20 bể î dự trù m t bể n ≥ 20 bể î dự trù 2 bể 1. Tốc đ l c : Phụ thu c đ ờng kính h t. a. Bể lọc 1 l p lọc : (cát th ch anh) Trang 54 Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn H s không đồng nhất K 2 –2.2 1.8 -2 1.5 –1.7 dtđ 0.7 – 0.8 8 –1.0 1 –1.2 hlọc vtb Vtc(m/h) 700 – 800 1200 –1300 1800 –2000 5.5 –6 7.0 –8 8 –10 6 –7.5 8 –10 10 –12 b. Bể lọc cát hai l p (cát th ch anh và angtraxit) H s không đồng hlọc nhất K 2 –2.2 700 –800 2 – 2.2 400 -500 dtđ 7.0 –8.0 1 –1.2 vtb Vtc(m/h) 8 –10 10 –12 2. Thời gian c a m t chu kỳ l c ở chế đ tăng c ờng Ttc( N ≥ 20) Ttc ≥ [ N –(N1 + a)].t2 ̇ N: s bể lọc ̇ N1: s bể ngừng để sữa chữa ̇ a: s bể lọc rữa đồng thời ̇ t2 : thời gian ngừng bể lọc để rữa: (t2 = 0.35 giờ) 3. Diện tích tr m x lý: F= Q T .vtb − 3,6.W .t1 − a.t 2 .vtb (m ) 2 ̇ T : thời gian làm vi c của tr m /ngày (h) ̇ a: s lần rữa 1 bể / ngày đêm ̇ t1 : thời gian rữa lọc (h) (3 –7 phút) ̇ W : c ờng đ n c rữa lọc ( l/s.m2) 4. Số l ợng bể l c cần thiết : N = 0.5 (F)0.5 5. Ttốc đ l c tăng c ờng: vtb = vbt N N −1 (1) + vtc theo (1) ≤ vtc cho theo b ng 6. Chiều cao bể l c: H = hđ + hv + hn + hp (m) ̇ hđ : chiều cao l p đỡ: ( phụ thu c vào cỡ h t 50 –100mm) ̇ hv: chiều dày l p vật li u lọc o 1 l p : 700 –2000 mm o 2 l p : 1100 – 1300 mm ̇ hn : chiều cao l p n c trên l p vật li u lọc (m) (2 m) ̇ hp : chiều cao dự phòng (m) (≥ 0.3 m) 7. l ợng n c rữa l c cần thiết: Qr =   f .W 1000 (m 3 / h) f : di n tích bể lọc f = F/N W : c ờng đ n x rữa lọc. Trang 55 Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn 8. có Qr å ch n đ ờng kính tính phân phối å số ống … Xác định tổng di n tích lỗ, ω trên cơ sở ti t di n ngang của ng: ω = (30 –40%)Ω Chọn đ ờng kính lỗ ng nhánh î s lỗ ng nhánh . 2.2.5.2.3. B l c áp lực 400 350 400 150 2200 1000 Bể lọc áp lực là m t lo i bể lọc khép kín, th ờng đ ợc ch t o bằng thép có d ng hình trụ đứng và hình trụ ngang. Bể lọc áp lực đ ợc sử dụng trong dây chuyền xử lý n c th i (cu i dây chuyền công ngh ). Do bể làm vi c d i áp lực, nên n c cần xử lí đ ợc đ a vào trực ti p từ tr m bơm vào bể, rồi đ a trực ti p vào nguồn ti p nhận. Cấu t o: gi ng bể lọc nhanh Nguyên tắc làm vi c: N c đ a vào bể qua 1 ph u b trí ở đỉnh bể, qua l p cát lọc, l p đỡ vào h th ng thu n c trong, đi vào đáy bể và vào nguồn ti p nhận. Khi rửa bể, n c từ đ ờng ng áp lực ch y ng ợc từ d i lên trên qua l p cát lọc và vào ph u thu, ch y theo ng thoát n c rửa xu ng ng thu n c rửa lọc Ví dụ áp dụng: Tính bể lọc chậm cho công trình xử lý nước công suất 90m3/ngày Bể lọc có cấu tạo như hình, bao gồm Trang 56 Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn 3 1 5 1. Ong dẫn nước từ bể lắng 2. Ong xả nước rửa lọc 3. Máng phân ph i nước lọc và thu nước rửa lọc 4. Ong dẫn nước rửa lọc 5. Máng tập trung nước 6. vật liệu lọc 2 6 4 a.Tính tóan kích th c bể l c chậm Theo kết quả thí nghiệm, vận t c nước trong bể lọc chậm lấy bằng vlọc = 0.64m/h Diện tích mặt cắt ngang c a bể F= Q vl Trong đó: Q: lưu lượng nước xử lý, Q = 3.75 m3/h vl: t c độ lọc, vl = 0.64m/h F= Q vl = 3.75 = 5.86(m 2 ) 0.64 Chọn bể hình chữ nhật có kích thước L x B = 2.5m x 2.4m = 6m2. Vật liệu lọc là đá, s i, cát thạch anh, than hoạt tính. Chiều cao lớp vật liệu lọc Cát có d = 1-2mm, chiều cao hc = 40cm. S i có d = 1-2mm, chiều cao hs = 20cm. Đá có d = 1-2mm, chiều cao hđ = 20cm. Than có chiều cao hth = 20cm. Vậy chiều cao tổng cộng c a lớp vật liệu: Hvl = 100cm = 1.0m Chiều cao lớp sàn đáy thu nước lọc, hđ = 0.3m Chiều cao lớp nước phía trên (0.8 ÷ 1.8m), chọn hn = 0.8m Chiều cao bảo vệ (0.3 ÷ 0.5m), chọn hbv = 0.3m Vậy chiều cao tổng cộng c a bể lọc H = hvl + hđ + hn + hbv = 1 + 0.3 + 0.8 + 0.3 = 2.4 m b.Tính toán hệ thống phân phối n cr al c Đ i với bể lọc hai lớp thì cát và than rất dễ xáo trộn lẫn nhau do đó chỉ dùng biện pháp rửa bằng nước thuần túy. Cường độ rửa lọc: Wr = 15 l/sm2 Thời gian rửa lọc: tr = 6 phút Chu kỳ rửa lọc: T = 45h Lưu lượng nước rửa lọc Trang 57 Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn Qr = F * Wr 5.86 * 15 = = 0.0879(m 3 / s ) ≈ 88(l / s ) 1000 1000 Với: F: diện tích một bể lọc Wr: cường độ rửa lọc Chọn đường kính ng chính dc = 300mm bằng thép thì t c độ nước chảy trong ng chính là vc = 1.25m/s (nằm trong giới hạn cho phép ≤ 2m/s). Với đường kính ng chính là 300mm thì tiết diện ngang ng chính là: fc = πd 2 4 = 3.14 * 0.3 2 = 0.07(m 2 ) 4 Chọn kh ang cách giữa các ng nhánh là 0.25m (quy phạm cho phép 0.25 ÷ 0.3m) thì s c a bể lọc là: n= ng nhánh B 2.4 * 2 = 19.2 ( ng) *2 = 0.2.5 0.25 Chọn n = 20 ng Lưu lượng nước rửa lọc chảy trong mỗi ng nhánh q nh = 88 = 4.4(l / s ) 20 Chọn đường kính ng nhánh dnh= 55mm = 0.055m bằng thép thì t c độ nước chảy trong ng nhánh vnh = 1.85m/s (nằm trong giới hạn cho phép 1.8 ÷ 2m/s). Tổng diện tích lỗ lấy bằng 35% diện tích tiết diện ngang c a ng (quy phạm cho phép 30 ÷ 35%), tổng diện tích lỗ tính được là ∑ flỗ = 0.35 * 0.07 = 0.0245 (m2) Chọn lỗ có đường kính 10mm (quy phạm 10 ÷ 12mm), diện tích một lỗ sẽ là flỗ = 3.14 * 0.012 = 7.85.10-5 (m2) 4 Tổng s lỗ n0 = ∑ f lo 0.0245 = = 312 (lỗ) f lo 7.85.10 −5 S lỗ trên mỗi ng nhánh = 312 = 15.6 (lỗ), chọn 16 lỗ. 20 Trên mỗi ng nhánh, các lỗ xếp thành hai hàng so le nhau, hướng xu ng phía dưới và nghiêng một góc 450 so với mặt phẳng nằm ngang. S lỗ trên mỗi hàng c a ng nhánh là 8 lỗ. c.Tính tóan máng thu n cr al c Bể lọc có chiều dài 2.5m, b trí 2 máng thu nước rửa lọc có đáy hình tam giác. Kh ang cách giữa các máng d = 2.5/2 = 1.25m. Lưu lượng nước rửa thu vào mỗi máng qm = Wr*d*l (l/s) trong đó: Wr: cường độ rửa lọc, Wr = 15 l/sm2 d: kh ang cách giữa các tâm máng, d = 1.25m. l: chiều dài c a máng, l = 1.9m qm = 15 * 1.25 * 1.9 = 35.625(l/s) = 0.035625 (m3/s) Chiều rộng máng thu nước rửa lọc Trang 58 Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn Bm = K 5 q m2 (m) (1.57 + a ) 3 Trong đó: a: tỉ s giữa chiều cao phần chữ nhật (hCN) với nửa chiều rộng c a máng, lấy a = 1.1 (quy phạm a = 1 ÷ 1.5). K: hệ s đ i với tiết diện máng hình tam giác, K = 2.1 ⇒ Bm = 2.15 a= 0.035625 2 = 0.307(m) (1.57 + 1.1) 3 B * a 0.307 * 1.1 hCN ⇒ h CN = m = = 0.16885(m) Bm 2 2 2 Vậy chiều cao phần máng chữ nhật là: hCN = 0.16885m. Lấy chiều cao phần đáy tam giác là hđ = 0.1m. Độ d c đáy máng lấy về phía máng tập trung nước là i = 0.01. Chiều dày thành máng lấy là δ m = 0.06m. Vậy chiều cao tòan phần c a máng thu nước rửa là Hm = hCN + hđ + δ m = 0.16885 + 0.1 + 0.06 = 0.3289m ΔH m = Kh ang cách từ bề mặt lớp vật liệu lọc đến mép trên c a máng nước xác định theo công th c L*e + 0.25(m) 100 Trong đó: L: chiều dày lớp vật liệu lọc, L = 0.6m. ΔH m = e: độ giãn nở tương đ i c a lớp vật liệu lọc, lấy theo bảng (4-5) (sách Xử lý nước cấp), e = 50% 0.6 * 50% + 0.25 = 0.253(m) 100 Theo quy phạm, kh ang cách giữa đáy dưới cùng c a máng dẫn nước rửa phải nằm cao hơn lớp vật liệu lọc t i thiểu là 0.07m. Chiều cao tòan phần c a máng thu nước rửa là Hm = 0.3289m, vì máng d c về phía máng tập trung i = 0.01, máng dài 2.4m nên chiều cao máng ở phía máng tập trung là: 0.3289 + 0.024 = 0.353m. Vậy ΔH m = 0.353 + 0.07 = 0.423(m) Nước rử lọc từ máng thu tràn vào máng tập trung nước. Kh ang cách từ đáy máng thu đến đáy máng tập trung xác định theo công th c hm = 1.753 q M2 + 0.2(m) g * A2 Trong đó: qM: lưu lượng nước chảy vào máng tập trung nước, qM = 0.088 m3/s. A: chiều rộng c a máng tập trung, chọn A = 0.5m. g: gia t c trọng trường, g = 9.81m/s2 ⇒ hm = 1.75 3 0.088 2 9.81 * 0.5 2 + 0.2 = 0.457(m) d.Tính tổn thất khi r a bể l c Tổn thất áp lực trong hệ th ng phân ph i bằng giàn ng khoan lỗ Trang 59 Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn hp = ξ v 02 v n2 + ( m) 2g 2g Với: v0: t c độ nước chảy ở đầu ng chính, v0 = 1.25m/s. vn: t c độ nước chảy ở đầu ng nhánh, vn = 1.85m/s. g: gia t c trọng trường, g = 9.81m/s2. ξ : hệ s ξ= s c cản 2.2 +1 kW 2 kW: tỉ s giữa tổng diện tích các lỗ trên ng hoặc máng và diện tích tiết diện ngang c a ng hoặc máng chính, kW = 0.35. ξ= 2.2 + 1 = 18.96 0.35 2 ⇒ h p = 18.96 1.25 2 2 * 9.81 + 1.85 2 2 * 9.81 = 1.68(m) Tổn thất áp lực qua lớp s i đỡ hd = 0.22 * Ls * Wr (m) Trong đó: Ls: chiều dày lớp s i đỡ, Ls = 0.4m. Wr: cường độ rửa lọc, Wr = 15l/sm2. hd = 0.22 * 0.4 *15 = 1.32(m) Tổn thất áp lực qua lớp vật liệu lọc hVL = (a + aWr ) * L * e(m) Với kích thước hạt d = 1mm, a = 0.76 và b = 0.017 hVL = (0.76 + 0.017 * 15) * 0.6 * 50% = 0.3(m) Tổn thất áp lực trong nội bộ bể h∑ = h p + hd + hVL = 1.68 + 1.32 + 0.3 = 3.3(m) Thông s thiết kế bể lọc chậm STT 1 2 3 4 5 6 7 Tên thông s Chiều cao bể tổng cộng Kích thước bể lọc Đường kính ng phân ph i nước S máng thu nước rửa lọc S ng phân ph i nước rửa lọc Chiều cao máng thu Chiều rộng máng S liệu dùng để thiết kế 2.4 L*B=2.5*1.9 0.05 2 20 0.345 0.337 Đơn vị m m2 m máng ng m m Ví dụ áp dụng 2: Tính toán bể lọc áp lưc cho công trình xử lý nước thải th y sản công suất 300m3/ngày (thời gian hoạt động c a nhà máy là 8 giờ) Chọn bể lọc áp lực hai lớp than Anthracite và cát thạch anh. Các thông số thiết kế đ ợc ch n: Chiều cao lớp cát: h1 = 0,3 (m). Đường kính hiệu quả c a hạt cát de = 0,5 mm, hệ s đồng nhất U = 1,6 Trang 60 Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn Chiều cao lớp than: h2 = 0,5 (m). Đường kính hiệu quả c a hạt cát de = 1,2 mm, hệ s đồng nhất U = 1,5 T c độ lọc v = 9 (m/h) và s bể lọc n = 2. Diện tích bề mặt l c: ( ) Qtbh 37,5 A= = = 4,2 m 2 9 v Đ ờng kính bồn l c áp lực: 4× A = n×π D= 4 × 4,2 = 1,6 (m ) 2 × 3,14 Chọn D = 1,6 m h = H vl × e + 0,25 = (0,3 + 0,5) × 0,5 + 0,25 = 0,65(m) Kho ng các t bề mặt vật liệu l c cho đến miệng phễu thu n c r a l c: Trong đó: Hvl: chiều cao lớp vật liệu lọc: bao gồm chiều cao lớp cát và chiều cao lớp cát (m) e: độ giản nở c a vật liệu khi rửa: e = 0,25 – 0,5, chọn e = 0,5 Chiều cao tổng c ng c a bồn l c áp lực H= h + Hvl + hbv + hthu = 0,65 + 0,8 + 0,25 + 0,3 = 2 (m) Trong đó: hbv: chiều cao bảo vệ từ máng thu nước đến nắp đậy phía trên (m), hbv = 0,25 (m) hthu: chiều cao phần thu nước (m), hthu = 0,3 (m). Tính l u l ợng khí: Dựa vào b ng 9 – 14 (trang 427 – XLNT công nghiệp và đô th – Lâm Minh Triết) T c độ rửa nước vn = 0,35 m3/m2.phút T c độ rửa khí vk = 1 m3/m2.phút R a ng ợc chia làm 3 giai đo n (1) Rửa khí với vk = 1 m3/m2.phút trong 1 – 2 phút (2) Rửa khí và nước trong 4 – 5 phút (3) Rửa ngược bằng nước trong 4 – 5 phút với vn = 0,35 m3/m2.phút. L ợng n c r a l c cần thiết cho 1 bồn l c/1 lần r a: Wn = A × vn × t = L u l ợng b m n 4,2 × 0,35 × 10 = 7,35(m 3 / be) 2 c r a ng ợc: Qn = A × vn = 4,2 × 0,35 × 60( phut / h) = 44,1(m3 / h) 2 L u l ợng máy thổi khí r a ng ợc: Qk = A × vk = 4,2 × 1) = 2,1(m3 / phut) = 126(m3 / h) 2 Tính tổn thất áp lực qua l p vật liệu l c; Trang 61 Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn L 1 60 h= × × 2 × vh o c 1,8 × T + 42 d e Trong đó: C: hệ s nén ép, C = 600 – 1200, chọn C = 1000 To: nhiệt độ nước (oC) de: đường kính hiệu quả (mm) vh: t c độ lọc (m/ngày) L : chiều dày lớp vật liệu lọc (m) Đối v i l p cát: hc = 24(h) 1 60 0,3 × × 2 ×9× = 0,18(m / ngay) 1ngay 1000 1,8 × 25 + 42 0,5 Đối v i l p than: hth = 24(h) 1 60 0,5 × × 2 ×9× = 0,052(m / ngay) 1ngay 1000 1,8 × 25 + 42 1,2 Tổn thất qua 2 l p vật liệu l c: htt = hc + hth = 0,18 + 0,052= 0,232 (m/ngày) BOD5ll = SS sau × 0,65 × 1,42 × 0,72 = 4,6(mg / l ) Sau bể lọc áp lực hàm lượng cặn lơ lửng SS còn lại khoảng 7 mg/l, t ng ng BOD5 c a cặn l l ng: BOD5sau = BOD5ht + BOD5ll = 18,37 + 4,6 = 22,97(mg / l ) L ợng BOD5 sau bể l c áp lực: 2.3. B đi u hòa 2.3.1. B đi u hoà l u l ợng và chất l ợng X Đặt sau bể lắng cát, tr c bể lắng đợt 1 X Bể điều hoà có nhi m vụ điều hoà l u l ợng và chất l ợng n c th i. X Trong bể có h th ng khuấy tr n để đ m b o hoà tan và san đều nồng đ , tránh lắng cặn. X Nồng đ chất bẩn sau khi ra kh i bể điều hoà ở từng thời điểm: C t +1 = C t .q t ⎡ ⎢1 − e ⎢⎣ Q t W t+1 ⎤ ⎥ + C t .Q .e ⎥⎦ Q t W t+1 Q V i: - Q: l u l ợng TB của n c th i (m3/h). - Ct, Ct+1: nồng đ bẩn ra kh i bể ở thời điểm t và t+1 (mg/l). - Ct, qt: nồng đ và l u l ợng ch y vào bể trong thời gian t (t = 1h). - Wt+1: dung tích n c trong bể ở thời điểm t+1. X L u l ợng không khí cần: Qkk = n . qkk . L V i: Trang 62 Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn - n: s bể - qk: c ờng đ thổi khí 2-4m3/mh. - L: chiều dài ng thổi bằng chiều dài bể (m). 2.3.2. B đi u hoà ch y u làm nhi m vụ đi u hoà l u l ợng X Đặt sau SCR, không đòi h i có thi t bị khuấy tr n. - Thể tích: xác định nh bể chứa n c s ch. - Vật li u: BTCT. Ví dụ áp dụng: Tính bể điều hòa lưu lượng cho công trình xử lý nước thải 4870m3/ngày cho một thị trấn Giải: Thể tích tích luỹ bể điều hoà được xác định dựa vào thể tích tích luỹ vào bể qua các giờ và thể tích tích luỹ bơm đi qua từng giờ với lưu lượng bơm bằng lưu lượng trung bình giờ. Thể tích tích luỹ dòng vào giờ th I được xác định: V Trong đó: v(i) =V v(i-1) +Q i 3 V v(i-1) – Thể tích tích luỹ dòng vào c a giờ trước đó, m ; 3 Q – Lưu lượng nước thải c a giờ đang xét, m /h; i Thể tích tích luỹ bơm đi c a giờ th i: V Trong đó: b(i) =V b(i-1) +Q V b(i) b(i-1) – Thể tích tích luỹ bơm đi c a giờ trước đó 3 Q b(i) – Lưu lượng bơm c a giờ đang xét, m /h; Kết quả tính toán được thể hiện qua bảng sau: Các giờ 0–1 1–2 2–3 3-4 4–5 5–6 6–7 7–8 8–9 9 – 10 10 – 11 11 – 12 12 – 13 13 – 14 14 – 15 15 – 16 16 – 17 17 – 18 18 – 19 19 – 20 3 Q (m /h) Thể tích tích luỹ 92,8583 92,8583 92,8583 92,8583 106,5995 155,3055 322,233 243,4358 337,611 337,611 337,611 333,1242 289,4175 258,127 277,855 281,78 321,1845 393,0155 335,6735 277,53 vào bể (A), m 92,8583 185,7166 278,5749 371,4332 478,0327 633,3382 955,5712 1.199,007 1.536,618 1.874,229 2211,84 2.544,964 2.834.382 3.092,509 3.370,364 3.652,144 3.973,328 4.366,344 4.702,017 4.979,547 3 Thể tích tích luỹ 3 b m đi (B), m 232,629 465,258 697,887 930,516 1.163,145 1.395,774 1.628,403 1.861,032 2.093,l661 2.326.29 2.558,919 2.791,548 3.024.,177 3.256.,806 3.489,435 3.722,064 3.954,693 4.187,322 4.419,951 4.652,58 Hiệu số thể tích 3 (A) – (B), m 139,771 279,541 419,312 559,083 685,112 762,436 672,832 662,025 557,043 452,061 347,079 246,584 189,795 164,297 119,071 69,9203 -18,6352 -179,0217 -282,0662 -326,9672 Trang 63 Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn 20 – 21 21 – 22 22 – 23 23 – 24 239,302 155,2305 115,162 93,8583 5.218,849 5.374,08 5.489,242 5.583,1 4.885,209 5.117,838 5.350,467 5.583,1 -333.6402 -256,2417 -138,7747 0 Thể tích lý thuyết bể điều hoà bằng hiệu đại s giá trị dương lớn nhất và giá trị âm nh nhất c a cột hiệu s thể tích tích luỹ: 3 V đh(lt) = (762,436) – ( -333,6402) = 1.096,076 (m ) Thể tích thực tế c a bể điều hoà: V = (1,1 ÷ 1,2)* V V = 1,1 * 1.096,076 = 1.206 (m ) đh(tt) đh(lt) 3 Ü Ü Ü Ü Ü Ü đh(tt) Chọn chiều cao c a bể là h = 4 (m) Diện tích c a bể : F= W 1.206 = = 301.5 h 4 2 (m ) Chọn kích thước bể điều hoà là : L x B = 20m x 15m Chiều cao xây dựng c a điều hoà: H = h + 0,5 = 4 + 0,5 = 4,5 (m) Với 0,5 là chiều cao an toàn. Vậy thể tích xây dựng bể điều hoà: 3 W = L*B*H = 20 * 15 *4 = 1.200 (m ) Lưu lượng khí cần cung cấp cho bể điều hoà: Để tránh hiện tượng lắng cặn và ngăn chặn mùi trong bể điều hoà cần cung cấp một lượng khí thường xuyên. 3 Q = q * W = 0,013* 1.200 = 15,6 (m /phút) kk kk 3 3 Với q – Lượng khí cần thiết để xáo trộn, q = 0,01 ÷0,015 m /m .phút, chọn q = 0,013 kk kk 3 kk m /phút, (Nguồn: Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải – Trịnh Xuân Lai, 2000) ; Không khí được phân ph i qua hệ th ng ng châm lỗ với đường kính 4 mm, khoảng cách giữa các tâm lỗ là 150 mm. Khi đó, s lỗ phân ph i trên mỗi ng nhánh là: (lỗ) Với diện tích đáy bể là 20 m x 15 m, ta cho các ng sục khí đặt dọc theo chiều dài bể, các ng được đặt trên các giá đỡ ở độ cao 20 cm so với đáy bể. Khoảng cách giữa các ng nhánh là 1,5 m, các ng cách tường là 0,75 m. Khi đó, s ng nhánh được phân b (n ng) là: Vận t c khí ra kh i lỗ thường từ 5 ÷ 20 m/s, chọn v = 15 m/s. lo • Lưu lượng khí đi qua từng ng nhánh: 3 (m /phút) • Lưu lượng khí đi qua các lỗ sục khí: 3 • Khi đó đường kính lỗ : (m /phút) Trang 64 Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn (mm) • Chọn đường kính c a ng nhánh là 65 mm. Khi đó, vận t c khí trong ng nhánh là: • Chọn đường kính (m/phút) ng chính là 170 mm, khi đó vận t c khí trong ng chính là: (m/phút) • Áp lực cần thiết cho hệ th ng khí nén: H = h + h + h +H c Trong đó: d f c ∗ h Tổn thất áp lực theo chiều dài trên đường ng dẫn, m; d– ∗ h – Tổn thất qua thiết bị phân ph i, m; c Tổn thất h , h không vượt quá 0.4 m. d c ∗ h – Tổn thất cục bộ c a ng phân ph i khí, m; f Tổn thất h không vượt quá 0.5 m. f • Vậy áp lực tổng cộng là: H = 0,4 + 0,5 + 4 = 4,9 (m) c • Áp lực khí nén: • Công suất máy nén: kw Trong đó: 3 3 ∗ q – Lưu lượng không khí cần cung cấp, q = 32,76 m /phút = 0,546 m /s; ∗ - Hiệu suất c a máy bơm, = 0,7; S đồ hệ thống sục khí bể điều hoà Các thông số thiết kế bể điều hoà Số liệu dùng thiết kế Đ nv STT Tên thông số 1 Chiều dài bể điều hoà (L) 20 m 2 Chiều rộng bể điều hoà (B) 15 m 3 Chiều cao bể (H) 4,5 m 4 S 10 ng 5 Đường kính ng nhánh 65 mm 6 S lỗ phân phân ph i trên 1 ng nhánh 132 lỗ 7 Đường kính ng chính 170 mm ng nhánh phân ph i khí Ví dụ áp dụng 2: Tính toán thiết kế bể điều hòa cho công trình xử lý nước thải nhà máy cao su công suất 12,5m3/giờ - Thể tích bể điều hòa: Trang 65 ( ) Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn h V = Q max * t = 12 ,5 * 5 = 62 ,5 m 3 Trong đó: - t: Thời gian lưu nước thải trong bể điều hòa, chọn t = 5h Kích th c bể điều hòa: Chọn bể hình chữ nhật. Chiều dài bể: Chọn D = 6m 62 ,5 V = = 2 , 6 (m ) B * D 6*4 Chiều rộng bể: Chọn B = 4m Chiều cao bể: H = → chiều cao tổng cộng (chiều cao xây dựng): 2,6 + 0,4 = 3 (m) Chọn chiều cao bảo vệ c a bể là Hbv = 0,4m → Thể tích thực c a bể điều hòa: D × B × H = 6 × 4 × 3 = 72 (m3) - L u l ợng khí cần cung cấp cho bể điểu hòa: = q kk *V = 0 ,015 * 60 * 62 ,5 = 56 , 25 ⎛⎜ m ⎝ Trong đó: 3 ⎞ h ⎟⎠ qkk: t c độ cấp khí trong bể điều hòa, v = 0,01 ÷ 0,015 m3/m3.phút, chọn qkk = 0,015 m3/m3.phút (Theo Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải -Trịnh Xuân Lai 1999) V- dung tích bể điều hòa Chọn hệ th ng cấp khí bằng nhựa PVC có đục lỗ, hệ th ng gồm 1 ng chính, 4 ng nhánh với chiều dài mỗi ng là 6m, đặt cách nhau 0,8m. Hbv = 0,4 m H = 2,6 m D=6m 0,8 m B=4m - Đ ờng kính ống chính dẫn khí vào bể điều hòa: D c = 4 * Q kk = π *V ong * 3600 4 * 56 , 25 = 0 , 0446 (m )≈ 0 , 045 (m ) 3 ,14 *10 * 3600 Chọn D c = 0,045m Trong đó: V ng: vận t c khí trong ng, V chọn V - ng ng = 10 ÷ 15m/s, =10m/s Đ ờng kính ống nhánh dẫn khí vào bể điều hòa: Trang 66 Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn Dn = 4 *14 ,0625 = 0 ,0223 (m )≈ 0 ,023 (m ) 3,14 *10 * 3600 = 4 * q ong π *V ong * 3600 Chọn Dn = 0,023m Trong đó: q ng: lưu lượng khí trong mỗi ng, q ong = - ( 3 Q kk 56 , 25 = = 14 ,0625 m h 4 4 ) Đường kính các lỗ phân ph i khí vào bể điều hòa: dlỗ = 2 – 5 mm Chọn dlỗ = 3 mm - Vận t c khí qua lỗ phân ph i khí: Vlỗ = 15 – 20 (m/s) Chọn Vlỗ = 15 mm - Lưu lượng khí qua 1 lỗ phân ph i khí: q lo = Vlo * - π *d 2 4 S lỗ trên 1 ng: N = ⎛ 3 3,14 * 0,003 2 * 3600 = 0,38151⎜⎜ m * 3600 = 15 * h 4 ⎝ q ong q lo = 14,0625 = 36,86 lỗ 0,38151 Chọn N = 36 lỗ - ⎞ ⎟ ⎟ ⎠ S lỗ trên 1 m chiều dài ng: n = N 36 = = 6 lỗ 6 6 125mm 3 mm 23 mm 1000 mm N= Xác đ nh công suất thổi khí: 34400 × ( p 0, 29 − 1) × Qk 34400 × (1,34 0, 29 − 1) × 56,25 = = 0,62( KW / h) 102 × η 102 × 0,75 × 3600 Công suất bơm: Nb = 1,2*N = 1,2*0,62 = 0,744 (Kw/h) 1,2: Hệ s an toàn. Chọn 2 bơm có công suất 1 Kw/h, 1 bơm chạy, 1 bơm nghỉ luân phiên Trong đó: Qk: Lưu lượng khí cung cấp. Qk = 56,25 (m3/h) η: Hiệu suất máy bơm, chọn η = 75% = 0,75 p- áp lực c a khí nén Trang 67 Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn (10 ,33 + H d ) 10 ,33 + 3,5 = = 1,34 ( atm ) 10 ,33 10 ,33 p= Với: Hd: Áp lực cần thiết cho hệ th ng ng khí nén được xác định theo công th c: Hd = hd + hc + hf + H Trong đó: hd: Tổn thất áp lực do ma sát dọc theo chiều dài ng dẫn, (m) hc: Tổn thất cục bộ c a ng phân ph i khí Tổn thất hd + hc không vượt qua 0,4(m), chọn hd + hc = 0,4 hf: Tổn thất qua thiết bị phân ph i, không vượt quá 0,5(m) Chọn hf = 0,5 (m) → Vậy: Hd = 0,4 + 0,5 + 2,6 = 3,5 (m) H: Chiều cao hữu ích. H = 2,6 (m) Các thông số thiết kế bể điều hòa STT Tên thông số Số liệu dùng thiết kế Đ nv 1 Chiều dài bể (L) 6 (m) 2 Chiều r ng bể (B) 4 (m) 3 Chiều cao bể (H) 3 (m) 5 giờ 4 Thời gian l u n c 5 Công suất máy nén khí 1 KW/h 6 Thể tích xây dựng bể 72 m3 7 Di n tích xây dựng 24 m2 Trang 68