tính toán thiết kế công nghệ xử lý nước thải cao su thiên nhiên

Đồ án môn học

Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cao su thiên nhiên 1200 m
3
/ngày

38
GVHD: TS. LÊ HOÀNG NGHIÊM
SVTH: NGUYỄN NGỌC TIẾN





CHƯƠNG 5


TÍNH TOAÙN THIEÁT KEÁ

Đồ án mơn học

Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cao su thiên nhiên 1200 m
3
/ngày

39
GVHD: TS. LÊ HỒNG NGHIÊM
SVTH: NGUYỄN NGỌC TIẾN
Chương 5: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ
1.1. Bể tuyển nổi
Các thông số thiết kế bể keo tụ tuyển nổi khí hoà tan:
• Giả sử sau khi qua bể thu gạn mũ hàm lượng SS giảm 10%, COD giảm 30%,
BOD
5
giảm 25%.
• Lưu lượng trung bình Q= 1200 m
3
/ ngày đêm
• SS = 600 mg/l
⇒
SS
ra
= 600 × (1
−
0,1) = 540 mg/l
• COD
Vào

= 3500 mg/l
⇒
COD
ra
= 3500 × (1
−
0,3) = 2450 mg/l
• BOD
vào
= 2000 mg/l
⇒
BOD
ra
= 2000 × (1
−
0,25) = 1500 mg/l
Bảng 5.1 Tính toán kích thước bể tuyển nổi
Thông số
Giá trò
Trong khoảng Đặc trưng
p suất, kN/m
2
170 ÷ 475 270 ÷ 340
Tỉ số khí: rắn 0,03 ÷ 0,05 0,01 ÷ 0,20
Chiều cao lớp nước, m 1 ÷ 3
Tải trọng bề mặt, m
3
/m
3
.ngày 20 ÷ 325

Thời gian lưu nước, phút
Bể tuyển nổi 20 ÷ 60
Cột áp lực 0,5 ÷ 3
Mức độ tuần hoàn, % 5 ÷ 120
Nguồn: Xử lí nước thải đô thò và công nghiệp - Tính toán thiết kế công trình của thầy
Lâm Minh Triết( chủ biên), Nguyễn Thanh Hùng, Nguyễn Phước Dân, Viện Môi Trường
và Tài nguyên, 2010)
p suất vận hành và hàm lượng cặn lơ lửng thể hiện qua phương trình sau:

a
a
1,3s(fP1)Q
A
=
SSQ
R
−

Trong đó:

S
A
= tỉ số khí/ chất rắn, ml khí/ mg chất rắn, trong khoảng 0,03 ÷ 0,05;
chọn
S
A
= 0,04
f = phần khí hoà tan ở áp suất P, chọn f = 0,5
s
a

= độ hoà tan của khí, ml/l.
Đồ án mơn học

Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cao su thiên nhiên 1200 m
3
/ngày

40
GVHD: TS. LÊ HỒNG NGHIÊM
SVTH: NGUYỄN NGỌC TIẾN
Bảng 5.2 Độ hòa tan của khí phụ thuộc nhiệt độ

t
0
,
o
C 0 10 20 30
s
a
, ml/l 29,2 22,8 18,7 15,7

⇒
t
0
tb
=25
0
C , khi đó s
a
= 17,2 ml/l

S
a
: hàm lượng bùn, S
a
= SS = 540 mg/l
P: áp suất vận hành, atm; và được xác đònh như sau
p+101,35
P
101,35
=
(hệ SI)
p: áp suất vận hành, kPa; trong khoảng 270 ÷ 340 kPa, chọn p

= 304,5 kPa
Khi đó:
304,05101,35
P 4 atm
101,35
+
==

Q
R
: lưu lượng tuần hoàn, m
3
/ngày
Q: lưu lượng nước thô cần xử lý, m
3
/ngày;
3

3
1200 m/ ngày
Q = = 50 m/h
24 ngày/h

Từ công thức trên suy ra:

( ) ( )
3
a
a
(A/S)QS
0,04 × 50 × 540
Q= = = 21,95 m/h
1,3fP1s1,3 × 0,8 × 41 × 17,2
R
−−

Phần trăm nước tuần hồn:
21,95
× 100% = 43,91 %
50

Tổng lưu lượng nước vào bể: Q
T
= Q + R = 50 m
3
/h + 21,95 m
3
/h = 71,95 m

3
/h
Diện tích bề mặt bể tuyển nổi:
3
2
T
32
A
Q
71,95 m/
A = = = 35,98 m
L2 m/mh
h


Với L
A
là tải trọng bề mặt bể tuyển nổi, chon L
A
= 2 m
3
/m
2
h ∈ (1 ÷ 13) m
3
/m
2
h
Thể tích cột áp lực:
t b33

h
1h
W = Q× t = 50 m/h ×× 2 phút = 1,67 m
phút

Chọn chiều cao cột áp lực H = 2 m. Vậy đường kính cột áp lực:

4V4 × 1,67
D = = = 1,06 m
πHπ × 2

Đồ án mơn học

Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cao su thiên nhiên 1200 m
3
/ngày

41
GVHD: TS. LÊ HỒNG NGHIÊM
SVTH: NGUYỄN NGỌC TIẾN
Chọn bể tuyển nổi hình chữ nhật
• Chiều cao phần tuyển nổi: h
n
= 2 m
• Chiều cao phần lắng bùn, h
b
= 0,7 m
• Chiều cao bảo vệ: h
bv
= 0,3 m

⇒ Tổng chiều cao của bể tuyển nổi: H = h
n
+ h
b
+ h
bv
= 2 m + 0,7 m + 0,3 m = 3 m
Tỉ số chiều dài/ chiều rộng: L/W = 3 : 1
Tỉ số chiều rộng/ chiều sâu: W/H = 1,5 : 1 ∈ (1 : 1 ÷ 2,25 : 1)
Chiều rộng của bể tuyển nổi: B = 1,5h
n
= 1,5 × 2 m = 3 m
Chiều dài của bể tuyển nổi:
A35,98
L = == 12 m
B3

Giả sử:
• Chiều dài vùng phối nước vào l
vào
= 0,8 m
• Chiều dài vùng thu nước l
thu
= 0,8 m
Chiều dài tổng cộng: L
tc
= L

+ l
vào

+ l
thu
= 12 m + 0,8 m + 0,8 m = 13,6 m
Kiểm tra tỉ số L : W = 12 : 3 = 4 : 1 > 3 : 1
Thể tích vùng tuyển nổi: W = B × L × h
n
= 3  × 12  × 2 m = 72 m
3

Thời gian lưu nước trong bể tuyển nổi:
∈÷
T
V72
t = = = 1h (2060) phut
Q71,95
ù

Hiệu quả xử lý SS qua bể tuyển nổi giảm 90%, hàm lượng SS sau tuyển nổi:

( )
540 mg/l 10,9 = 54 mg/l×−

Hiệu quả xử lý COD qua bể tuyển nổi giảm 40%, hàm lượng COD sau tuyển nổi:

−2450 mg/l × (10.4) = 1470 mg/l

Hiệu quả xử lý BOD
5
qua bể tuyển nổi giảm 30%, hàm lượng BOD
5

sau tuyển nổi:

−1500 mg/l × (10,3) = 1050 mg/l

Lượng chất lơ lửng thu được mỗi ngày:

−6333
v(ss)
M=(540 mgSS/l×10 kgSS/mgSS × 10 l/m) × 0 ,9 ×71,95 m/h


= 34,97 kgSS/h = 839,2 kgSS/ngày

Giả sử bùn tươi (gồm hỗn hợp ván nổi và cặn lắng) có hàm lượng chất rắn là TS
v
=
3,4%, VS
v
= 65% và khối lượng riêng là S
v
= 1,0072
Đồ án mơn học

Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cao su thiên nhiên 1200 m
3
/ngày

42
GVHD: TS. LÊ HỒNG NGHIÊM
SVTH: NGUYỄN NGỌC TIẾN

Dung tích bùn tươi cần xử lý mỗi ngày:

3
3
ss
v
VV
M
839,2 kg/ngày1 m
Q= =× = 24,51 m/ngày
TSS3,4% × 1,0072 kg/L1000 L

Lượng VS của bùn tươi cần xử lý mỗi ngày:

v(vs)v(SS)
M= M× VS= 839,2 kgSS/ngày × 65% = 545,4 8 kgVS/ngày
V

5.1.1. Tính bề dày thân, nắp, đáy cho bình áp lực
• Chọn vật liệu bình: thép CT3
• Ứng suất kéo:
K
σ

= 380×10
6
N/m
2

• Ứng suất cắt:

c
σ
= 240×10
6
N/m
2

• Tốc độ gỉ = 0,06 mm/năm
• Môi trường làm việc lỏng(H
2
O): ρ = 1000 kg/m
3

• p suất làm việc: P
k
= 304,5 Kpa
• Chiều cao nước trong bình: H
lv
=1,2 m
*Bề dày của thân áp lực

=+

σφ−

t
h
DP
SC
2P

Trong đó:

t
D
: đường kính trong của bình áp lực,
t
D
= 0,85 m


φ

h
: hệ số hàn, chọn

φ

h

= 0,95
P: áp suất tính toán trong thiết bò
P= P
k
+ P
n
= P
k
+ ρ g H
lv

= 304,5 + 1000 × 9,81 × 1,2 ×

10
-3
= 316,5 Kpa
với P
n
là áp suất thuỷ tỉnh

[ ]
σ
: ứng suất cho phép của thép
Hệ số hiệu chỉnh: η = 1; n
k
=2,6; n
c
= 1,5

[ ] [ ]
62
*
62
k
kk
k
σ
380 × 10 N/m
σ = ησ= η=1 × = 146 × 10 N/m
n2,6






[ ] [ ]
62
*
62
c
cc
c
σ
240 × 10 N/m
σ = ησ= η =1 × = 160 × 10 N/m
n2,6




Lấy giá trò nhỏ nhất trong 2 kết quả vừa tính để tính toán
Đồ án mơn học

Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cao su thiên nhiên 1200 m
3
/ngày

43
GVHD: TS. LÊ HỒNG NGHIÊM
SVTH: NGUYỄN NGỌC TIẾN
⇒

[ ]
σ
= 146 × 10
6
N/m
3

Hệ số bổ sung bề dày tính toán: C = C
1
+ C
2
+ C
3
= 1 mm + 0 mm + 1,5 mm = 2,5 mm
Với: C
1
: hệ số ăn mòn hoá học, C
2
=1mm
C
2
: hệ số ăn mòn cơ học, C
2
= 0 mm
C
3
: hệ số bổ sung do dung sai, C
3
= 1,5 mm
⇒

Vì
[ ]
62
k
h
3
σ
146.10 N/m
× φ=× 0,95 = 438,2 > 25
P316,5.10 KPa
nên có thể bỏ qua đại lượng P ở mẫu
số trong công thức tính bề dầy thân
⇒
bề dày thân của bình áp lực:


××
=+=+=


σφ×××



t
62
h
DP
0,85 m1000 mm/m316,5 KPa
SC2,5 mm3,47 mm

2214610 N/m0,95

Chọn S = 3,5 mm
Kiểm tra ứng suất cho phép ở bên trong thiết bò

−
−
−
==×<
3
a
3
t
SC
3,51
3100,1
D
0,85.10

p suất tính toán cho phép ở bên trong thiết bò


σφ−
××××−


==

+−+−
=×=>=

62
ha
ta
62
2(SC)
214610 N/m0,95(3,51) mm
P
D(SC)850 mm(3,51) mm
0,81410 N/m814 KPaP316,5 KPa

⇒
bài toán thoả
*Tính bề dày đáy, nắp (elip) của bình áp lực:
=+

σφ−

t
PR
SC
2P

Trong đó:
P- áp suất tính toàn trong thiết bò, N/mm
2


[ ]
σ
- ứng suất cho phép khi kéo của vật liệu làm đáy, N/mm

2


=
2
t
t
t
D
R
4h
bán kính cong bên trong ở đỉnh đáy,mm
Đồ án mơn học

Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cao su thiên nhiên 1200 m
3
/ngày

44
GVHD: TS. LÊ HỒNG NGHIÊM
SVTH: NGUYỄN NGỌC TIẾN
Đối với đáy tiêu chuẩn:
t
t
h
= 0,25
D
và do đó
===
×

2
t
tt
t
D
RD0,85 m
40,25D


h
t
: chiều sâu của phần elip của đáy đo theo mặt trong của đáy
Chọn C = 2,5 mm giống như phần tính bề dày thân
Vì:

σ
×

φ=×=>
×
6
h
3
14610
0,9543825
P
316,510

⇒
323

62
316,5 × 10 KN/m × 0,85 × 10 mm
S = + 2,5 mm = 3,470 mm
2 × 146 × 10 N/m × 0,95

Vậy chiều dày đáy (nắp) là S =3,5 mm
Kiểm tra:
−
−
−
==×<
3
a
3
t
SC
3,51
3100,125
D
0,85.10

p suất tính toán cho phép ở bên trong thiết bò:


σφ−
×−



−−

×
62
ha
ta
62
2(SC)
2 × 14610 N/m× 0,95 × (3,51) mm
P==
R+ (SC)850 mm + (3,51) mm
= 0,81410 N/m= 814 KPa > P = 316,5 KPa

⇒
Bài toán thoả
5.1.2. Tính chân đỡ bình áp lực
Tính khối lượng thiết bò bằng cách tra các thông số trong bảng trong sổ tay quá trình
và thiết bò hoá chất (tập 2)
⇒
h = 1,5 m
Khối lượng thân:
−ρ
22
thânnt
p
m=(DD)h
4

Trong đó:
D
t
: đường kính trong của thân, D

t
= 0,85 m
D
n
: đường kính ngoài của thân
D
n
= D
t
+ 2S = 0,85 mm + 2 × 3,5 ×10
-3
mm = 0,857 m
: khối lượng riêng của thép CT
3
, tra bảng  =7850 kg/m
3
π

⇒×−

223
thân
m=(0,857 m)(0,85 m) × 1,5 m × 7850 kg/m= 110,5 kg
4

Khối lượng bích nắp và bích đáy: S
b
=18mm
Đồ án mơn học

Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cao su thiên nhiên 1200 m
3
/ngày

45
GVHD: TS. LÊ HỒNG NGHIÊM
SVTH: NGUYỄN NGỌC TIẾN

π

××−

223
bích
m= 2(1,03 m)(0,08 m) × 0,018 m × 7850 kg /m= 234 kg
4

Khối lượng bích của ống dẫn: S
b
=18mm

π

×−

223
bích ong
m= (0,185 m)(0,08 m) × 0,018 m × 7850 kg /m= 3,09 kg
4

Khối lượng nắp và đáy:
π
==ρ
2
t
đáynắpnắp
D
mmS
4

Trong đó: D
đáy
= D
nắp
= D
t
= 0,85m
−
π
==×××=
2
323
đáynắp
(0,85m)
mm3,510m7850 kg/m15,6 kg
4

Khối lượng nước:
m
nước

= Vρ = 0,68 m
3
× 1000 kg/m
3
= 68 kg
Tải trọng tác dụng lên một chân đở:

max
M
G =g
z

Với z là số lượng chân đỡ
M
max
= m
thân
+ m
đáy
+ m
nắp
+ m
bích
+ m
bich ống
+ m
H2O

= 110,5 kg + 15,6 kg +15,6 kg + 234 kg + 3,09 kg + 68 kg
= 446,8 kg

Chọn bình có 3 chân đỡ
Tải trọng tác dụng lên 1 chân đỡ là:


2
max
Mg
446,8 kg × 9,81 m/s
G = = = 1461 N
33

Chọn tải trọng cho phép lên một chân:
[ ]
G
= 0,16×10
4
N
Tra bảng, chọn loại chân đỡ ( thép CT
3
), có diện tích bề mặt đỡ F = 58,5 m
2
5.1.3. Tính đường kính ống dẫn nước thải từ bể điều hòa vào bể tuyển nổi
Lưu lượng vào bể tuyển nổi Q

= 50 m
3
/h
Chọn vận tốc nước trong ống chính: v = 1,5 m/s
Đồ án mơn học

Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cao su thiên nhiên 1200 m
3
/ngày

46
GVHD: TS. LÊ HỒNG NGHIÊM
SVTH: NGUYỄN NGỌC TIẾN
Đường kính ống dẫn nước thải chính là:
=
ππ××
3
4Q4 × 50 m/h
D = = 0,1086 m = 108,6 mm
v1,5 m/s3600 s/h

Chonï ống uPVC Bình Minh 110.
5.1.4. Tính bơm nước tuần hoàn vào bể tuyển nổi
Lưu lượng tuần hoàn, Q
R
= 21,95 m
3
/h
Chọn vận tốc nước trong ống, v = 1,5 m/s
Đường kính ống là:
=
ππ××
3
R
4Q
4 × 21,95 m/h

D = = 0,07194 m = 71,94 mm
v1,5 m/s3600 s/h

Chonï ống uPVC Bình Minh 75
p dụng phương trình Bernuli cho mặt cắt nước ở đầu ra bể tuyển nổi (1) và mặt cắt
nước tuần hoàn vào bể tuyển nổi (2) tại mặt thoáng
22
1122
b1212
PvPv
H z + = Z++h
γ2.gγ2g
+++
∑

Trong đó:
Z
1
= 2,7 m; Z
2
= 2,7 m; P
1
= 0; P
2
= 304,5 KPa; V
1
= V
2
= 0
21

b12
PP
H= + h
γ
−
⇒
∑

2
12
λlv
h= ξ+
d2g



∑∑

−
−
ρ×××
===×>
µ
×
33
44
e
3
vd1,5 m/s7510 m1000 kg/m
R12,61010

0,893710kg/m.s

⇒
Chế độ chảy rối
Trong đó:
v: vận tốc nước chảy trong ống, v =1,5 m/s
d: đường kính ống, d = 75 mm
ρ: khối lượng riêng của nước, ρ = 1000 kg/m
3

µ: độ nhớt của nước, ở 25
0
C µ = 0,8937 × 10
-3
kg/m.s
Đồ án mơn học

Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cao su thiên nhiên 1200 m
3
/ngày

47
GVHD: TS. LÊ HỒNG NGHIÊM
SVTH: NGUYỄN NGỌC TIẾN
Hệ số ma sát:


λ=×+=×+=



×


0,25
0,25
4
e
e1000,2100
0,11,460,11,460,0262
dR75
12,610

Trong đó: e là độ nhám tuyệt đối, e = 0,2 mm (tra bảng theo phụ lục 12, quá trình và
thiết bò hoá học tập 10)
Tổng hệ số ma sát cục bộ
ξ=ξ+ξ+ξ+ξ+ξ+ξ=+++×++=
∑
cb123456
0,510,551,10,250,258

Trong đó:
5,0
1
=
ξ
: hệ số trở lực khi vào ống hút
1
2
=
ξ

: hệ số trở lực khi ra ống hút
5,0
3
=
ξ
: hệ số trở lực van một chiều
1,1
4
=
ξ
: hệ số trở lực khuyểu cong 90
0

25,0
5
=
ξ
: hệ số đột mở ở bồn áp lực
25,0
6
=
ξ
: hệ số độ thu ở bình áp lực
Những thông số này tra ở phụ lục 13 - Quá trình và thiết bò hoá học - tập 10
Chọn chiều dài tổng đường ống là 6 m
Tổng tổn thất:

×



∑
2
12
2
0,0262 × 6 m(1,5 m/s)
h=8 + = 1,17 m
0,07 m
2 × 9,81 m/s

p lực của bơm:
=
32
b2
32
304,5 × 10 N/m
H + 1,17 m = 32,2 mHO
1000 kg/m × 9,81 m/s

Công suất bơm ly tâm:
b
QHρg
N =
1000η

Trong đó:
Q: năng suất của bơm; Q =
×
3
-33
R

21,95 m/h
Q= = 6,097 10 m/s
3600 s/h

H
b
: Cột áp của bơm, H
b
= 32,2 m
ρ = 1000kg/m
3

η = 55%, hiệu suất bơm
−
×
3332
6,09710m/s × 32,2 m × 1000 kg/m × 9,81 m /s
N = = 3,5 kW
1000 × 55%

Đồ án mơn học

Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cao su thiên nhiên 1200 m
3
/ngày

48
GVHD: TS. LÊ HỒNG NGHIÊM
SVTH: NGUYỄN NGỌC TIẾN
Bơm được chọn theo 2 thơng số:

Q
R
= 21,95 m
3
/h
H = 32,2 mH
2
O
Vậy bơm tuần hồn được chọn là bơm chìm hiệu EBARA loại 3(L)M 40-160/4.0 có
lưu lượng 22 m
3
/h, chiều cao cột áp 35,5 mH
2
O, cơng suất 4 kW. Mua 2 bơm để chạy
ln phiên và dự phòng
Bảng 5.3 Catalogue bơm EBARA model 3(L) M 40-160/4.0


5.1.5. Tính máy nén khí
Lưu lượng khí cung cấp:

A
S

= 0,04
A = 0,04 S⇒

Trong đó: S: lượng cặn tách ra trong 1 phút, L/gam
33
aT

71,95 m/h × 1000 l/m
S = SQ= 540 mg/l × = 647550 mg/phút = 647,55 g/phút
60 phút/h


⇒
A = 0,04 L/g × 647,55 g/phút = 25,90 L/phút  0,026 m
3
/phút
Đồ án mơn học

Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cao su thiên nhiên 1200 m
3
/ngày

49
GVHD: TS. LÊ HỒNG NGHIÊM
SVTH: NGUYỄN NGỌC TIẾN
Chọn thông số tính toán máy khí nén khí:
Q
k
= A = 26 m
3
/phút và áp suất trong bình áp lực p = 304,5 kPa
Chọn máy nén khí ly tâm 2 cấp
Lưu lượng của máy nén khí: Q
k
= 0,026 m
3
/phút = 1,554 m

3
/h
Công nén đoạn nhiệt của máy nén 2 cấp:





−



−





2
1
1
k1
kz
P
k
L=ZRT1, J/kg
k-1P

Trong đó:
Z: số cấp nén = 2

T
1
: nhiệt độ tuyệt đối của không khí đầu vào; T
1
= 273 + 25 = 298 K
R: hằng số chất khí;

µ
=
µ
R
8314 J/kmolK
R = = 286,7 J/kgK
29 kg/kmol

k: số mũ đoạn nhiệt;
P
V
C
29,3 kJ/kmolK
k = = = 1,4
C20,9 kJ/kmolK

( đối với không khí)
P
1
: p suất tuyệt đối ban đầu: P
1
= 1 bar = 10
5

N/m
2
P
2
: p suất cuối của quá trình nén:
P
2
= p + P
kq
= 3,045 ×10
5
Pa +10
5
Pa = 404,5 ×10
3
Pa

−
×


×

=×××−=×=


−




1,41
3
1,42
3
5
1,4404,510
L2286,72981132,1510 J/kg132,2 kJ/kg
1,41
10

Công suất lý thuyết của máy nén:
LT
N= GL

Trong đó:
G: Năng suất của máy nén, kg/s; G = Q
k


= 1,554 m
3
/h × 1,2 kg/m
3
= 1,865 kg/h
L: Công nén 1 kg không khí từ áp suất P
1
đến P
2
LT
1,865 kg/h × 132,2 kJ/kg

N= = 0,06848 kJ/s = 0,06848 kW = 68,48 W
3600 s/h

Công suất thực tế của máy nén đoạn nhiệt:
=
η
LT
TT
dn
N
N

Với
dn
η:

Hiệu suất đoạn nhiệt:
dn
η
∈ (0,8÷0,9)
Đồ án mơn học

Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cao su thiên nhiên 1200 m
3
/ngày

50
GVHD: TS. LÊ HỒNG NGHIÊM
SVTH: NGUYỄN NGỌC TIẾN
===

TT
68,48 W
N76,1 W0,102 Hp
0,9

Tính áp lực của máy nén khí

21
dcf
PP
H = H+ H+ H++Δz
γ
−

Trong đó:
H
d
: tổn thất áp lực do ma sát dọc theo chiều dài ống dẫn, H
d
= 0,4 m
H
c
: tổn thất cục bộ, H
c
= 0,4 m
H
f
: tổn thất qua đầu phân phối khí, H
f
= 0,5 m

P
1
= 0
P
2
= 304,5 kN/m
2

Δz
= 1,2m
−
⇒
2
3
(304,5 0) kN/m
H = 0,4 m + 0,4 m + 0,5 m + + 1,2 m = 33 ,14 m
9810 N/m

Áp suất cần thiết của máy nén:
P = H = 9810 N/m
3
× 33,14 m = 32,5.10
4
N/m
2
= 3,25 bar
Máy nén khí được chọn theo 2 thơng số:
Q = 1560 m
3
/h

H = 3,25 bar
N
TT
= 0,102 HP
Vậy chọn máy nén khí Puma – Đài Loan model PK0140 có lưu lượng 50 L/phút, áp
suất làm việc 8 kg/cm
3
, cơng suất 0,18 HP. Chọn 2 máy nén khí để chạy ln phiên và dự
phòng.
Bảng 5.4 Catalogue máy nén khí Puma-Đài Loan model PK0140
Đồ án môn học

Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cao su thiên nhiên 1200 m
3
/ngày

51
GVHD: TS. LÊ HOÀNG NGHIÊM
SVTH: NGUYỄN NGỌC TIẾN








Đồ án mơn học

Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cao su thiên nhiên 1200 m

3
/ngày

52
GVHD: TS. LÊ HỒNG NGHIÊM
SVTH: NGUYỄN NGỌC TIẾN
5.2. Bể UASB
5.2.1. Thông số đầu vào
• Lưu lượng trung bình Q = 1200 m
3
/ ngày đêm
• SS = 54 mg/l
• COD
Vào
= 1470 mg/l
• BOD
vào
= 1050 mg/l
Bảng 5.5 Các thông số thiết kế bể UASB
Thông số Giá trò
Tải trọng bề mặt phần lắng (m
3
/m
2
ngày) khi:
+ Xử lý chất hữu cơ hòa tan 72
+ Xử lý nước thải có cặn lơ lửng 24 ÷ 30
+ Đối với bùn dạng bông (chưa tạo hạt) 12
Chiều cao bể, m
+ Nước thải loãng 3 ÷ 5

+ Nước thải đậm đặc ( COD ≥ 3000mg/L ) 5 ÷ 7 hoặc ≥ 10 m
Phễu tách khí-cặn:
+ Vách nghiên phễu thu khí 45 ÷ 60
0

+ Diện tích bề mặt khe hỡ giữa các phễu thu khí ≥ 15 ÷ 20% diện tích bề mặt bể
+ Chiều cao phễu thu khí 1,5 ÷ 2 m
+ Đoạn nhô ra của tấm hướng dòng nằm10 bên
dưới khe hở
10 ÷ 20 cm
+ Chiều cao vùng lắng > 1 m
Thời gian lưu bùn, ngày
Đồ án mơn học

Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cao su thiên nhiên 1200 m
3
/ngày

53
GVHD: TS. LÊ HỒNG NGHIÊM
SVTH: NGUYỄN NGỌC TIẾN
+ Thời gian lưu bùn 35 ÷ 100 ngày
(Nguồn: Xử lí nước thải đô thò và công nghiệp - Tính toán thiết kế công trình của
thầy Lâm Minh Triết( chủ biên), Nguyễn Thanh Hùng, Nguyễn Phước Dân, Viện
Môi Trường và Tài nguyên, 2010)

Bảng 5.6 Tải trọng thể tích hữu cơ của bể UASB bùn hạt và bông ở các hàm lượng
COD vào và tỉ lệ chất không tan khác nhau
Nồng độ nước
thải, mgCOD/l

Tỉ lệ COD
không tan, %
Tải trọng thể tích ở 30
o
C,
kgCOD/m
3
.ngày
Bùn bông
Bùn hạt
(không khử SS)
Bùn hạt
(khử SS)
≤ 2000
10 ÷ 30 2 ÷ 4 8 ÷ 12 2 ÷ 4
30 ÷ 60 2 ÷ 4 8 ÷ 14 2 ÷ 4
2000 ÷ 6000
10 ÷ 30 3 ÷ 5 12 ÷ 28 3 ÷ 5
30 ÷ 60 4 ÷ 8 12 ÷ 24 2 ÷ 6
60 ÷ 100 4 ÷ 8 2 ÷ 6
6000 ÷ 9000
10 ÷ 30 4 ÷ 6 15 ÷ 20 4 ÷ 6
30 ÷ 60 5 ÷ 7 15 ÷ 24 3 ÷ 7
60 ÷ 100 6 ÷ 8 3 ÷ 8
9000 ÷ 1800 10 ÷ 30 5 ÷ 8 15 ÷ 24 4 ÷ 6
(Nguồn: Xử lí nước thải đô thò và công nghiệp - Tính toán thiết kế công trình của
thầy Lâm Minh Triết( chủ biên), Nguyễn Thanh Hùng, Nguyễn Phước Dân, Viện
Môi Trường và Tài nguyên, 2010)

Thực nghiệm trên mô hình pilot rút ra được kết quả sau:

• Bùn nuôi cấy ban đầu lấy từ bùn của bể phân hủy kò khí từ quá trình xử lý nước
thải sinh hoạt cho vào bể với hàm lượng C
SS
= 30kgSS/m
3
;
Đồ án mơn học

Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cao su thiên nhiên 1200 m
3
/ngày

54
GVHD: TS. LÊ HỒNG NGHIÊM
SVTH: NGUYỄN NGỌC TIẾN
• Tỉ lệ MLVSS/MLSS của bùn trong bể UASB là 0,75;
• Tải trọng bề mặt phần lắng 12m
3
/m
2
.ngày;
• tải trọng thể tích L
COD
= 5 kgCOD/m
3
.ngày, hiệu quả khử COD đạt 65% và
BOD
5
đạt 75%;
• Lượng bùn phân hủy kò khí cho vào ban đầu có TS = 5%;

• Y = 0,04 gVSS/gCOD, k
d
= 0,025 ngày
-1
, 

= 90 ngày.
(Nguồn: Xử lí nước thải đô thò và công nghiệp - Tính toán thiết kế công trình của
thầy Lâm Minh Triết( chủ biên), Nguyễn Thanh Hùng, Nguyễn Phước Dân, Viện
Môi Trường và Tài nguyên, 2010)

Diện tích bề mặt phần lắng:

3
2
32
A
Q1200 m/ngày
A== = 100 m
L12 m/m.ngày

Thể tích ngăn phản ứng bể UASB:

33
3
0
r
3
COD
Q × C

1200 m/ngày × 1470 g/m1 kg
V= = × = 352,8 m
L5 kgCOD/m.ngày1000 g

Chọn 4 đơn nguyên hình vuông, vậy cạnh mỗi đơn nguyên là:

2
A100 m
W = = = 5 m
n4

Chiều cao phần phản ứng:

3
r
2
V
352,8 m
H = = = 3,528 m
A100 m

Giả sử chiều cao của phễu thu khí h
p
= 1,5m; chiều cao bảo vệ h
bv
= 0,3m
Chiều cao tổng cộng bể UASB:
H
tc
= H + h

p
+ h
bv
= 3,528m + 1,5m + 0,3m = 5,328 m

Thời gian lưu nước trong bể UASB:

2
p
lv
3
A(H + h)
AH
V100 m × (3,528 m + 1,5 m)
HRT ==== = 0,419 ngày = 10,06 h
QQQ1200 m/ngày

Trong đó: H
lv
= H + h
p
: chiều cao làm việc

Giả sử mỗi đơn nguyên gồm hai phễu thu khí. Mỗi phễu có chiều cao 1,5m. Đáy
phễu thu khí có chiều dài bằng cạnh đơn nguyên: l = W = 5m và chiều rộng w = 2 m
Vậy phần diện tích bề mặt khe hở giữa các phễu thu khí là:
( )
2
p
kh

2
AA
A
(5 m)2×5 m×2 m
=×100 = ×100 = 20 %15 20%
AA(5 m)
−
−
∈÷

A
kh
= 20% × A = 0,02 × 100 m
2
= 2 m
2

Mỗi đơn nguyên có hai khe, diện tích một khe: a
khe
= 2 m
2
/2 = 1 m
2