Tính toán SONG CHẮN RÁC

TRƯỜNG ĐH NÔNG LÂM TP.HỒ CHÍ MINH
KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN


Báo cáo chuyên đề

SONG CHẮN RÁC
GVHD: Phạm Trung Kiên
Người thực hiện:
Phạm Vũ Linh

11127128

Dương Minh Thái

11127202

Đào Thị Quỳnh Ngân

11127143

Trần Thị Diễm Trang

11127231

Hồ Thị Ngọc Tâm

11127188

Lê Thị Kim Yến

11127333

Bùi Thị Thúy Ngọc

11127020

Nguyễn Tô Quốc Chung 11127283
2/2014

Mục Lục

Trang


Báo cáo chuyên đề

GVHD: Phạm Trung Kiên

LỜI NÓI ĐẦU
Hiện nay các hoạt động của con người luôn gắn liền với nhu cầu sử
dụng nước cho các mục đích khác nhau: cho đời sống sinh hoạt hằng ngày,
cho nhu cầu sản xuất công nghiệp,... và thải ra các loại nước thải tương ứng,
có chứa các tác nhân gây ô nhiễm sau các quá trình sử dụng . Do đó cần có
các hệ thống xử lý nước thải đảm bảo chất lượng nước đầu ra không ảnh
hưởng đến môi trường , và biện pháp làm sạch bằng cơ học được ưu tiên
xử lý đầu tiên vì nó đơn giản rẻ tiền và loại một phần ô nhiễm trước khi xử
lý sinh học và hóa học.
Trong hầu hết các công trình xử lý cơ học đều có song chắn rác nó là
thiết bị đầu tiên mà nước thải phải đi qua để loại các rác thải có kích thước
lớn, tránh tắc nghẽn bơm vì thế song chắn rác là thiết bị rất cần thiết trong

xử lý nước thải.
Song chắn rác hiện nay được sản xuất với nhiều loại tiên tiến hơn
đảm bảo chất lượng và dễ dàng hơn trong việc chắn và lấy rác ra bên ngoài
bằng cơ giới chứ không bằng thủ công như trước kia. Để hiểu rõ hơn về các
loại song chắn rác và cách tính toán thiết kế song chắn rác chúng tôi tiến
hành thực hiện đề tài tiềm hiểu về “SONG CHẮN RÁC”.

Đề tài: Song chắn rác

Trang 2


Báo cáo chuyên đề

1.1.

GVHD: Phạm Trung Kiên

1. TỔNG QUAN
Vị trí.

Sơ đồ 1.1. Sơ đồ của một hệ thống xử lý nước thải.
Song chắn rác được đặt ở những kênh trước khi nước vào trạm xử lý.
Hai bên tường kênh phải chừa một khe hở đủ để lắp đặt và thay thế song
chắn rác. Vì song chắn rác làm co hẹp tiết diện ướt của dòng chảy nên tại vị
trí đặt song chắn rác tiết diện kênh phải được mở rộng. Để tránh tạo thành
dòng chảy rối, kênh phải mở rộng dần với một góc 200.
Song chắn rác thường đặt nghiêng một góc 45 0 đến 600 so với
phương thẳng đứng.
Song chắn rác phải đặt ở hầu hết các trạm xử lý không phân biệt

1.2.

phương pháp dẫn nước tới là có áp hay không có áp.
Chức năng.
Song chắn rác dùng để giữ lại các chất thải rắn có kích thước lớn
trong nước thải để đảm bảo cho các thiết bị và công trình xử lý tiếp theo.
Kích thước tối thiểu của rác được giữ lại tùy thuộc vào khoảng cách giữa
các thanh kim loại của song chắn rác. Nước thải sau khi qua ngăn tiếp nhận

1.3.

được dẫn đến song chắn rác theo hệ thống các mương dẫn.
Song chắn rác có khả năng làm giảm 4% SS và BOD.
Cấu tạo.

Đề tài: Song chắn rác

Trang 3


Báo cáo chuyên đề

GVHD: Phạm Trung Kiên

Tùy thuộc vào từng loại song chắn rác sẽ có cấu tạo gồm những bộ
phận khác nhau, nhưng đa phần có 2 bộ phận chính: bộ phận chắn rác và bộ
phận thu rác (chỉ có ở song chắn rác cơ giới).
Bộ phận chắn rác: là các thanh đan kim loại thường làm bằng vật
liệu thép không rỉ, có dạng hình tròn, hình chữ nhật hoặc hình bầu dục đặt

trong khung thép hàn hình chữ nhật. Thanh đan hình tròn thì thuận lợi cho
dòng chảy nhưng khó cào rác. Thanh đan hình chữ nhật thì gây tổn thất
dòng chảy lớn. Thanh đan hình bầu dục thì chi phí đầu tư cao nên ít sử
dụng. Khoảng cách của các thanh thép tùy thuộc vào từng loại công trình
khác nhau thì sẽ có kích thước khác nhau.

Hình 1.1. Hình bộ phận các thanh đan của song chắn rác.
Bộ phân thu rác (đối với các song chắn rác thu rác cơ giới): khá đa
dạng, một số dạng thường sử dụng như: xích tải, thanh trược, tời quay…

Hình 1.2. Song chắn rác với bộ phận thu rác kiểu xích tải và thanh
trượt.

1.4.

Phân loại.
1.4.1. Theo kích thước khe hở của song chắn rác.
Tùy thuộc vào kích thước rác cần loại bỏ song chắn rác sẽ có khe hở
khác nhau. Theo kích thước khe hở song chắn rác thường có có 2 kích cỡ:
loại thô (16 - 150 mm), loại tinh (dưới 16 mm ).

Đề tài: Song chắn rác

Trang 4


Báo cáo chuyên đề

GVHD: Phạm Trung Kiên

Hình 1.3. Song chắn rác thô và song chắn rác tinh.
1.4.2. Theo hình dạng.
Tùy thuộc vào từng đặt đểm công trình mà song chắn rác sẽ có hình
dạng khác nhau.

Hình 1.4. Một số hình dạng của song chắn rác.
1.4.3. Theo cách chắn rác.
1.4.3.1.
Cách di động.

Bộ phận chắn rác di động để chắn rác.
Ưu điểm của kiểu này là việc lấy rác tương đối triệt để nhất là các
loại rác "mềm" như giấy, vải, nylon,... các thanh chắn được bảo vệ khỏi bị
hư hại do các mãnh vỡ gây ra.
Khuyết điểm là nó thỉnh thoảng bị kẹt do các loại rác "cứng" gây ra,
đồng thời gặp khó khăn khi chỉnh sửa.
Dạng xích quay các thanh kim loại được nối với nhau thành xích tải,
rác được cuốn theo chiều đi của dây xích và đưa lên một máng lọc đổ.

Đề tài: Song chắn rác

Trang 5


Báo cáo chuyên đề

GVHD: Phạm Trung Kiên

Hình 1.5. Hình song chắn di động dạng xích tải.
Dạng băng chuyền cũng giống như dạng xích tải nhưng kích thước

giữa các khe nhỏ hơn rất nhiều, lưới bằng kim loại đặt ở nguồn cấp nước.
Nó gồm những tấm thép đục lỗ nối thành băng chuyền nước đi qua, rác bị
giữ lại.

Hình 1.6. Hình song chắn rác di động dạng băng chuyền.
1.4.3.2.

Cách cố định.
Bộ phận chắn rác được lấp cố định không di chuyển được.

1.4.4. Theo phương cách lấy rác.
1.4.4.1.
Lấy rác loại thủ công.

Đề tài: Song chắn rác

Trang 6


Báo cáo chuyên đề

GVHD: Phạm Trung Kiên

Hình 1.7. Song chăn rác thu rác thủ công.
Song chắn rác với cào rác thủ công chỉ dùng ở những trạm xử lí nhỏ
có lượng rác nhỏ hơn 0,1m 3/ng.đ. Khi rác tích lũy ở song chắn, mỗi ngày
vài lần người ta dùng cào kim loại để lấy rác ra và cho vào máng có lổ thoát
nước ở đáy rồi đổ vào các thùng kín để đưa đi xử lý tiếp tục.
Hình 1.7 là kiểu song chắn rác cào bằng tay, đây là loại được dùng
phổ biến ở các công trình đầu mối của trạm bơm nước thải. Khi thiết kế cần

lưu ý là chiều dài rãnh làm sạch bằng tay không nên vượt quá khoảng cách
thuận lợi cho việc cào rác bằng tay, khoảng 3 m. Thanh chắn rác thường
không nhỏ hơn 8 mm theo chiều dày và 50 mm theo chiều sâu. Các thanh
này được hàn chặt trong một khung cứng với các khoảng cách phù hợp với
dụng cụ cào rác. Phía trên kênh dẫn thường có các tấm đậy để ngăn cản mùi
hôi của nước thải. Kênh dẫn nước thải cần được thiết kế để ngăn cản các
tích tụ sạn sỏi và các vật liệu nặng khác lắng tụ trong kênh, nên xác định bề
rộng kênh dẫn trước khu vực chắn rác sao cho vận tốc dòng chảy phù hợp
với thông số thiết kế.
Ưu điểm của loại này là chi phí đầu tư, vận hành và bảo dưỡng thấp,
thích hợp cho công trình nhỏ có vốn đầu tư thấp.
Nhược điểm nó chỉ phù hợp cho việc loại bỏ rác có kích thước lớn,
thích hợp cho công trình có lượng rác thu nhỏ hơn 0,1m3/ng.đ.
Các thông số thiết kế.
Bảng 1.1. Bảng các thông số thiết kế của song chắn rác với biện
pháp lấy rác thủ công.
Song chắn rác với biện
pháp lấy rác thủ công

Thông số
Đề tài: Song chắn rác

Trang 7


Báo cáo chuyên đề

GVHD: Phạm Trung Kiên

Kích thước thanh song chắn

Chiều rộng, mm
Chiều sâu, mm
Khoảng cách giữa các thanh song chắn, mm
Độ dốc đặt thanh song chắn so với phương
thẳng đứng, độ
Vận tốc dòng chảy trong mương dẫn phía
trước song chắn rác, m/s

1.4.4.2.

5,08 – 15,24
25,4 – 38,1
25,5 – 50,8
30 – 45
0,3048 – 0,6096

Tổn thất áp lực cho phép, mm
152,4
Nguồn: Lâm Minh Triết, 2008. Xử lý nước thải đô thị & công ngiệp.
Lấy rác loại cơ giới.

Hình 1.8. Song chắn rác thu rác bằng phương pháp cơ giới.
Song chắn rác với cào rác cơ giới hoạt động liên tục, răng cào lọt vào
khe hở giữa các thanh kim loại; cào được gắn vào xích bản lề ở hai bên
song chắn rác có liên hệ với động cơ điện qua bộ phận truyền động. Cào rác
cơ giới có thể chuyển động từ trên xuống dưới hoặc từ dưới lên theo dòng
nước. Khi lượng rác được giữ lại lớn hơn 0,1 m3/ng.đ và khi dùng song
chắn rác cơ giới thì phải đặt máy nghiền rác. Rác nghiền đưọc cho vào hầm
ủ Biogas hoặc cho về kênh trước song chắn. Khi lượng rác trên 1 T/ng.đ cần
phải thêm máy nghiền rác dự phòng. Việc vận chuyển rác từ song đến máy

nghiền phải được cơ giới hóa.
Song chắn rác có bộ phận lấy rác bằng cơ giới rất đa dạng về hình
kiểu, mỗi loại đều có ưu điểm và khuyết điểm riêng.
Ưu điểm chỉ phù hợp cho công trình lớn, có lượng rác thu lớn hơn
0,1 m3/ng.đ. Có thể loại bỏ rác có kích thước nhỏ. Có thể xử lý rác ngay tại
công trình bằng các máy nghiền rác.
Đề tài: Song chắn rác

Trang 8


Báo cáo chuyên đề

GVHD: Phạm Trung Kiên

Nhược điểm của nó là chi phí đầu tư ban đầu lớn, chi phí vận hành
bảo dưỡng cao.
Các thông số thiết kế.
Bảng 1.2. Bảng các thông số thiết kế của song chắn rác với biện pháp
lấy rác cơ giới.

Song chắn rác với biện
pháp lấy rác có giới

Thông số

Kích thước thanh song chắn
5,08 – 15,24
Chiều rộng, mm
25,4 – 38,1

Chiều sâu, mm
Khoảng cách giữa các thanh song chắn, mm
15,24 – 76,2
Độ dốc đặt thanh song chắn so với phương
0 – 30
thẳng đứng, độ
Vận tốc dòng chảy trong mương dẫn phía
0,6096 – 0,9906
trước song chắn rác, m/s
Tổn thất áp lực cho phép, mm
152,4
Nguồn: Lâm Minh Triết, 2008. Xử lý nước thải đô thị & công ngiệp.

 Một số kiểu lấy rác cơ giới thường được áp dụng.
 Lấy rác bằng thanh trượt.

Hình 1.8. Hình song chắn rác lấy rác bằng thanh trượt.
Hình 1.8 là một kiểu lấy rác theo cách trượt, bộ phận cào rác di
chuyển theo một giá đỡ, lên đến đầu giá đỡ, rác sẽ tự rơi xuống và đưa đi
nơi khác. Độ nghiêng của giá đỡ có thể điều chỉnh tùy theo tình trạng rác
thải.
Đề tài: Song chắn rác

Trang 9


Báo cáo chuyên đề

GVHD: Phạm Trung Kiên

Ưu điểm của kiểu này là hầu hết các bộ phận lấy rác đều nằm trên
mực nước, có thể dễ dàng làm sạch và quản lý mà không cần phải tháo sạch
nước trong lòng kênh.
Khuyết điểm của nó là bộ phần cào rác chỉ hoạtđộng trên một chiều
giá đỡ thay vì liên tục như loại xích quay.
 Lấy rác bằng tời quay.

Hình 1.9. Hình song chắn rác lấy rác bằng tời quay.
Hình 1.9 là một hình thức lấy rác theo kiểu tời quay, bộ phận cào rác
được giữ trên giá đỡ nhờ vào trọng lượng của dây xích.
Ưu điểm của kiểu nàu là bộ phận đầu bánh răng cơ khí không bị
ngập chìm trong nước thải.
Khuyết điểm của nó là chiếm nhiều không gian lắp đặt.
2.

2.1.

2.2.

TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ

Yêu cầu.
Tính toán thiết kế song chắn rác cho hệ thống xử lý nước thải khu
dân cư A với số dân 42000 người.
Số liệu.
Qtb = 87,5 L/s.
Qmax = 147 L/s.
Qmin = 38,85 L/s.
Đề tài: Song chắn rác

Trang 10


Báo cáo chuyên đề

2.3.
2.4.

GVHD: Phạm Trung Kiên

Phương hướng thực hiện.
Tính toán, thiết kế mương dẫn nước vào song chắn rác.
Tính toán, thiết kế song chắn rác với kiểu thu rác thủ công.
Thông số thiết kế.
Bảng 2.1. Bảng các thông số thiết kế của song chắn rác với biện pháp
lấy rác thủ công.
Song chắn rác với biện
pháp lấy rác thủ công

Thông số
Kích thước thanh song chắn
Chiều rộng, mm
Chiều sâu, mm
Khoảng cách giữa các thanh song chắn, mm
Độ dốc đặt thanh song chắn so với phương
thẳng đứng, độ

5,08 – 15,24
25,4 – 38,1
25,5 – 50,8

30 – 45

Vận tốc dòng chảy trong mương dẫn phía
trước song chắn rác, m/s

2.5.

0,3048 – 0,6096

Tổn thất áp lực cho phép, mm
152,4
Nguồn: Lâm Minh Triết, 2008. Xử lý nước thải đô thị & công ngiệp.
Tính toán chi tiết.

2.5.1. Tính toán mương dẫn.
Chọn 2 song chắn rác (1 công tác, 1 dự phòng) với lưu lượng tính
toán của mỗi song chắn rác là: Q tb = 87,5 L/s; Qmax = 147 L/s; Qmin = 38,85
L/s.
Mương dẫn nước thải ở mỗi song chắn rác có tiết diện vuông mỗi
cạnh B = 0,5 m ứng với các thông số thủy lực ghi ở bảng 2.2.
Bảng 2.2. Các thông số thủy lực của mương dẫn ở mỗi song chắn rác.
Thông số thủy lực

Lưu lượng tính toán, L/s
Qmax = 147

Qtb = 87,5
Qmin = 38,85
Chiều ngang B
0,5

0,5
0,5
(m)
Độ dốc i
0,0008
0,0008
0,0008
Vận tốc v (m/s)
0,54
0,6
0,42
Độ đầy h (h/B)
0,6
0,9
0,3
Nguồn: Trần Hữu Uyển. 2003. Các bảng tính toán thủy lực cống và mương
thoát nước. NXB Xây Dựng.

Đề tài: Song chắn rác

Trang 11


Báo cáo chuyên đề

GVHD: Phạm Trung Kiên

2.5.2. Tính toán song chắn rác.
 Chiều sâu của lớp nước ở song chắn rác lấy bằng độ đầy tính toán của

mương dẫn ứng với Qmax (h1).
h1 = hmax = m

 Số khe hở của song chắn rác (N).

N=

Q max
v × l × h1

xK=

Trong đó:
Qmax = Lưu lượng lớn nhất của nước thải, Qmax =0,00147 m3/s
v = Tốc độ nước chảy qua song chắn rác, v = 0,6 m/s (Bảng 2.2).
l = Khoảng cách giữa các khe hở, chọn l = 26 mm = 0,026m.
K = Hệ số tính đến mức độ cản trở của dòng chảy do rác, K = 1,08.
Vây có một song chắn rác công tác nên số khe hở của mỗi song sẽ là:
N= 23 khe
 Chiều rộng của song chắn rác (Bs).

Bs = s (N – 1) + (l x N) = = 0,774m
Trong đó: s – Bề dày của thanh song chắn rác, chọn s = 0,008 m.
 Kiểm tra vận tốc dòng chảy ở phần mở rộng của nương trước song

chắn ứng với Qmin để khắc phục khả năng lắng đóng cặn khi vận tốc
nhỏ hơn 0,303 m/s (Bảng 2.1).

Vmin =

Đề tài: Song chắn rác

Qmin
Bs × hmin

=

Trang 12


Báo cáo chuyên đề

GVHD: Phạm Trung Kiên

Trong đó: Qmin = lưu lượng nhỏ nhất chảy vào mỗi song chắn rác Q min =
38,85 L/s = 0,03885 m3/s.
 Tổn thất áp lực ở song chắn rác (hs).

ξ×

2
0,6 2
Vmax
×K 1 ×
×3
2g
2 x9,81

hs =

=

=0,02 m

Trong đó:
vmax

vmax = vận tốc của nước thải trước song chắn ứng với chế độ Qmax,
= 0,6 m/s.

K1 = hệ số tính đến sự tăng tổn thất do vướng mắc rác ở song chắn,
K1 = 2-3, chọn K1 = 3.
ξ

=Hệ số sức cản cục bộ của song chắn rác được xác định theo công

thức:
s
ξ = β × 
l

4/3

sin α

=4/3x sin 45 = 0,355

β = Hệ số phụ thuộc vào tiết diện ngang của thanh song chắn (lấy thanh hình chữ
nhật) khi đó giá trị β = 2.42.
α= Góc nghiêng của song chắn rác với hướng dòng chảy,

α = 45o.
 Chiều dài phần mở rộng trước thanh chắn rác (L1).
L1 = (Bs – Bm)/2tgα = (0,774 x 0,5)/ 2tg(20o)= 0,376m

Trong đó:
Bs = chiều rộng của thanh chắn rác, Bs = 0,774m.
Bm = chiều rộng của mương dẫn, Bm = 0,5 m.
µ= Góc nghiêng chỗ mở rộng, lấy µ= 20o

Đề tài: Song chắn rác

Trang 13


Báo cáo chuyên đề

GVHD: Phạm Trung Kiên

 Chiều dài phần mở rộng sau song chắn rác

(L2

).

L2 = L1/2 = 0,376 /2 = 0,188 m
 Chiều dài xây dựng của phần mương để lắp đặt song chắn rác (L).
L = L1 + L2 + Ls = 0,376 + 0,188 + 1,2 = 1,764 m

Trong đó:

Ls = chiều dài phần mương đặt song chắn rác, Ls =1,5 m

 Chiều sâu xây dựng của phần mương đặt song chắn rác (h).

h = hmax + hs + 0,5 = 0,45 + 0,02 + 0,05 = 0,52 m
Trong đó:
hmax = Độ đầy ứng với chế độ Qmax, hmax= 0,45 m.
0,05 = Khoảng cách giữa cốt sàn nhà đặt song chắn rác và mực nước
cao nhất.
hs = Tổn thất áp lực ở song chắn rác, hs = 0,02m.
 Khối lượng rác lấy ra trong ngày đêm từ song chăn rác (W1)

W1= (a x N)/(365 x 1000)= m3/ngđ
Trong đó:
a = Lượng rác tính cho người trong năm, lấy theo điều 4.1.11- Tiêu
chuẩn xây dựng TCXD-51-48. Với rộng khe hở của các thanh trong
khoảng 16 – 20mm, a lấy bằng 4 L/ng.năm.
N= Dân số tính toán, N= 42000 người
 Trọng lượng rác ngày đêm.

P = Wl x G = 0,46 x 750 =345,2 kg/ngđ = 0,3452 T/ngđ

Đề tài: Song chắn rác

Trang 14


Báo cáo chuyên đề

Trong đó:

GVHD: Phạm Trung Kiên

G = khối lượng riêng của rác, G = 750 kg/ngđ (điều 4.1.11 –

tiêu chuẩn xây dựng TCXD-51-84).
 Trọng lượng rác trong từng giờ trong ngày đêm (M).

M = kh= 0,03 T/h= 30kg/h.
2.6.

Bảng vẽ chi tiết.
Đính kèm phụ lục bản vẽ song chắn rác.

TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Lâm Minh Triết. 2008. Xử lý nước thải đô thị & công ngiệp.
2. Trần Hữu Uyển. 2003. Các bảng tính toán thủy lực cống và mương thoát

nước. NXB Xây Dựng.

Đề tài: Song chắn rác

Trang 15