tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải thuộc da

Chương 4 : Tính Toán – Thiết Kế Hệ Thống Xử Lý Nước Thải
CHƯƠNG 4
TÍNH TOÁN – THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI
Yêu cầu: Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải thuộc da của công ty Đặng Tư
Ký với lưu lượng nước thải dòng tổng Q
tổng
= 300 m
3
/ngày, thành phần tính chất nước
thải và lưu lượng của mỗi dòng thải được cho trong Bảng 4.1, yêu cầu chất lượng nước
thải sau xử lý đạt Tiêu chuẩn môi trường Việt Nam ( loại C ). Biết rằng diện tích dự
kiến đặt trạm xử lý khoảng 3200 m
2
( 80 m x 40 m ).
Bảng 4.1 – Thành phần tính chất của mỗi dòng thải

Thông số
Các công đoạn
khác
Thuộc crôm
pH
BOD
5
(mg/l)
COD (mg/l)
SS (mg/l)
TKN (mg/l)
S
2-
(mg/l)
Cr

3+
(mg/l)
9.2
2057
3495
3186
1000
25
-
3.82
1000
2400
2070
1257
-
5000
Lưu lượng 300 m
3
/ngày










Yêu cầu nước thải sau xử lý đạt tiêu chuẩn môi trường loại C

 pH = 5 ÷ 9
 BOD
5
≤ 100 mg/L
 COD ≤ 400 mg/L
 SS ≤ 200 mg/L
 Sunfua ≤ 1 mg/L
 Crôm (III) ≤ 0.5 mg/L

Trang 31
Chương 4 : Tính Toán – Thiết Kế Hệ Thống Xử Lý Nước Thải
4.1 MƯƠNG DẪN VÀ SONG CHẮN RÁC
a. Chức năng
Dẫn nước thải và giữ lại các thành phần rác có kích thước lớn : thòt, mỡ, rẻo da
nhờ đó tránh làm tắt bơm, đường ống hoặc kênh dẫn. Đây là bước quan trọng nhằm
đảm bảo an toàn và điều kiện làm việc thuận lợi cho cả hệ thống xử lý nước thải.
b. Tính toán
Nội dung tính toán gồm 2 phần
- Tính toán mương dẫn nước thải : gồm 2 đoạn : trước và sau song chắn rác.
- Tính toán song chắn rác
4.1.1 Tính toán mương dẫn đoạn trước song chắn rác
 Tất cả nước thải từ các trống quay được xả từng mẻ vào một mương dẫn chung.
Sau song chắn rác ta sẽ phân thành 2 mương dẫn riêng biệt để dẫn 2 loại nước
thải : nước thải thuộc crôm và nước thải các công đoạn còn lại.
 Sau khi hoàn tất xong công đoạn hồi tươi hay ngâm vôi thì khoảng 12 m
3
nước
thải ( của mỗi công đoạn ) được xả thẳng vào bể điều hòa ( trước đó đã qua song
chắn rác ) trong khoảng thời gian 15 phút. Còn công đoạn thuộc crôm chỉ xả
khoảng 10 m

3
trong 15 phút vào bể thu gom riêng để xử lý crôm trước khi nhập
chung với các loại nước thải khác.
 Vậy lưu lượng trung bình của mương dẫn lấy bằng lưu lượng một lần xả của
nước thải thuộc crôm và lưu lượng lớn nhất của mương dẫn lấy bằng lưu lượng
một lần xả của nước thải các công đoạn còn lại.
 Lưu lượng trung bình Q
TB
= 40 m
3
/h = 11.11 l/s
 Lưu lượng lớn nhất Q
max
= 48 m
3
/h = 13.33 l/s
 Mương dẫn nước thải từ các trống quay đến song chắn rác có tiết diện hình chữ
nhật. Khi tính toán thủy lực của mương dẫn, ta cần xác đònh độ dốc i, vận tốc V
(m/s), độ đầy h (m) bằng cách dựa vào công thức tính toán của Manning :
Trang 32
Chương 4 : Tính Toán – Thiết Kế Hệ Thống Xử Lý Nước Thải
2
3
2
1
í
iR
n
V ××=

Trong đó
o V : Vận tốc nước thải trong mương dẫn, m/s. Vận tốc này phải luôn
luôn lớn hơn vận tốc lắng cặn ( V > 0.7 m/s )
o n : Độ nhám, chọn n = 0.012
o i : Độ dốc thủy lực, chọn i = 0.005
o R : Bán kính thủy lực, m

hb
hb
P
A
R
2+
×
==

Trong đó
• A : Diện tích mặt cắt ướt, m
2

• P : Chu vi mặt cắt ướt, m
• b : Bề rộng của mương dẫn, m. Chọn b = 0.2 m
• h : Độ đầy của mương dẫn, m
Kết quả tính toán thủy lực của mương dẫn nước thải trước song chắn rác
Lưu lượng tính toán, l/s
Thông số thủy lực
Q
TB
= 11.11 Q
max

= 13.33
Chiều ngang b ( m )
Độ dốc i
Độ đầy h ( m )
Vận tốc V ( m/s )
0.2
0.005
0.08
0.74
0.2
0.005
0.12
0.85
Vậy chiều cao mương dẫn H = h
max
+ h
bv
= 0.12 + 0.28 = 0.4 m
4.1.2 Tính toán song chắn rác
 Lưu lượng nước thải vận chuyển qua song chắn rác Q
max
= 0.0133 m
3
/s
 Chiều sâu lớp nước ở song chắn rác lấy bằng độ đầy tính toán của mương dẫn
ứng với Q
max
: h = h
max
= 0.12 m

Trang 33
Chương 4 : Tính Toán – Thiết Kế Hệ Thống Xử Lý Nước Thải
 Số khe hở của song chắn rác
55.805.1
12.0016.085.0
0133.0
0
max
=×
××
=×
××
=
K
hbV
Q
n
≈ 9 khe
Trong đó
o Q
max
: Lưu lượng lớn nhất của nước thải, Q
max
= 0.0133 m
3
/s
o V : Tốc độ nước chảy qua song chắn rác, V = 0.85 m/s
o b : khoảng cách giữa các khe hở b = 16 mm = 0.016 m
o h : Chiều sâu lớp nước qua song chắn, h = 0.12 m
o K

0
: Hệ số tính đến mức độ cản trở dòng chảy do hệ thống cản rác,
K
0
= 1.05
 Song chắn rác có n khe hở, vậy số thanh là ( n – 1 ) thanh. Chiều rộng của nơi
đặt song chắn rác
B
s
= S x ( n – 1 ) + b x n
Với S : Chiều rộng song chắn, S = 0.008 m
Suy ra B
s
= 0.008 x ( 9 – 1 ) + 0.016 x 9 = 0.208 m
 Vậy kích thước thanh : rộng x dày = b x d = 8 mm x 25 mm và khe hở giữa các
thanh b = 16 mm.
 Tổng số song chắn rác là 2, trong đó : 1 công tác, 1 dự phòng.
 Tổn thất áp lực qua song chắn
06.02
81.92
85.0
83.0
2
2
2
max
=×
×
×=×
×

×= K
g
V
h
S
ξ
m
Trong đó
o V
max
: Tốc độ chuyển động của nước thải trước song chắn ứng với lưu
lượng lớn nhất, V = 0.85 m/s
o K : Hệ số tính đến sự tăng tổn thất do vướng mắc rác ở song chắn.
K = 2 – 3 . Chọn K = 2
o
ξ
: Hệ số sức cản cục bộ của song chắn
Trang 34
Chương 4 : Tính Toán – Thiết Kế Hệ Thống Xử Lý Nước Thải
83.060sin
016.0
008.0
42.2sin
0
3
4
3
4
=×
⎟

⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
×=×
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
×=
αβξ
b
S

• β : Hệ số phụ thuộc tiết diện ngang của thanh. Tiết diện chữ
nhật β = 2.42
• α : Góc nghiêng đặt song chắn so với phương ngang, α = 60
o

 Chọn chiều dài xây dựng của phần mương để lắp đặt song chắn rác : L
S
= 0.4 m
 Hàm lượng chất lơ lửng, COD và BOD
5
của nước thải sau khi qua song chắn rác
giảm 5%, còn lại
o Đối với công đoạn thuộc crôm

SS
ra
= SS
vào
x ( 100 – 5 )% = 2070 x 95% = 1966.5 mg/L
BOD
5 (ra)
= BOD
5 (vào)
x ( 100 – 5 )% = 1000 x 95% = 950 mg/L
COD
ra
= COD
vào
x ( 100 – 5 )% = 2400 x 95% = 2280 mg/L
o Đối với các công đoạn còn lại
SS
ra
= SS
vào
x ( 100 – 5 )% = 3186 x 95% = 3026.7 mg/L
BOD
5 (ra)
= BOD
5 (vào)
x ( 100 – 5 )% = 2057 x 95% = 1954.2 mg/L
COD
ra
= COD
vào

x ( 100 – 5 )% = 3495 x 95% = 3320.3 mg/L
4.1.3 Tính toán mương dẫn đoạn sau song chắn rác
 Đoạn mương dẫn sau song chắn rác được thiết kế giống với đoạn trước song
chắn để tạo điều kiện thuận lợi, dễ dàng cho việc thi công.
 Sau đó đoạn mương dẫn này được tách ra làm hai : một mương dẫn nước thải
thuộc crôm vào bể chứa để xử lý riêng, một mương dẫn nước thải của các công
đoạn còn lại vào thẳng bể điều hòa. Ta sẽ lắp đặt các cửa xả ở mỗi mương.
 Hai mương này cũng được thiết kế theo các thông số của mương dẫn chính.
o Chiều rộng b = 0.2 m, chiều cao H = 0.4 m
o Độ đầy h
max
= 0.12 m, h
TB
= 0.08 m
o Vận tốc trong mương dẫn V
max
= 0.85 m/s, V
TB
= 0.74 m/s
o Độ dốc trong mương dẫn i = 0.005, độ nhám n = 0.012
Trang 35