3.2. Tính toán thiết kế
Cơ sở tính toán thiết kế
Tiêu chuẩn chất lượng nước sau xử lý đạt giá trị C, cột B QCVN 40: 2011/BTNMT
Tài liệu tính toán thiết kế bể tuyển nổi DAF
- Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp- Lâm Minh Triết, Nguyễn Thanh Hùng, Nguyễn Phước Dân, Viện Môi trường và Tài Nguyên
Tính toán thiết kế bể tuyển nổi DAF mô hình pilot, quy mô phòng thí nghiệm. Mô hình được vận hành và thực nghiệm tại lầu F5, khoa Thực phẩm, Môi trường & Điều dưỡng, trường ĐH Công Nghệ Đồng Nai.
3.2.1. Tính toán thiết kế bể tuyển nổi DAF
Các thông số thiết kế bể tuyển nổi khí hòa tan DAF:
Lưu lượng trung bình : Q = 1.2 m3/ngđ = 50x10-3 (m3/h)
3.2.1.1. Áp suất vận hành và hàm lượng cặn lơ lửng
- : Tỷ lệ khí/ nước (ml) không khí cho 1mg cặn, phụ thuộc vào tính chất của cặn như kích thước, tỷ trọng và trạng thái bề mặt của từng bông cặn có thể lấy từ 0.015 – 0.05 chọn 0.04
- 1.3: trọng lượng không đổi của không khí, mg/ml
- R: Lưu lượng nước tuần hoàn.
- Ck: Độ hòa tan của không khí vào nước (ml/l) hay thể tích khí lấy theo bảng 3.2
Bảng 3.2: Độ hòa tan của không khí theo nhiệt độ
Nhiệt độ(oC)
|
0
|
10
|
20
|
30
|
Ck (ml/l)
|
29.2
|
22.8
|
18.7
|
15.7
|
(Nguồn: Lâm Minh Triết, Nguyễn Thanh Hùng, Nguyễn Phước Dân (2012), Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp - Tính toán thiết kế công trình, NXB Đại học Quốc Gia Tp.HCM)
- Sử dụng phương pháp nội suy ta có được ở nhiệt độ t0tb= 25oC, thì Ck= 17.2 (ml/l)
- f: Hệ số tỷ lệ của độ hòa tan không khí vào nước tại áp lực P, lấy f = 0.8 (0.5 ≤ f ≤ 3)
- Cc: Hàm lượng cặn (mg/l), SS=332 mg/l
- P: Áp lực (atm)
(hệ SI)
- p: Áp lực kế hay áp suất vận hành (kPa), chọn p = 330 kPa (270kPa ≤ p ≤ 340kPa)
3.2.1.2. Lưu lượng nước tuần hoàn
- Phần trăm nước tuần hoàn:
3.2.1.3. Tổng lưu lượng nước vào bể
3.2.1.4. Diện tích bề mặt tuyển nổi
- L: tải trọng bề mặt bể tuyển nổi, L=3- 10m3/m2h, chọn L=3m3/m2h
(Nguồn: Lâm Minh Triết, Nguyễn Thanh Hùng, Nguyễn Phước Dân (2012), Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp - Tính toán thiết kế công trình, NXB Đại học Quốc Gia Tp.HCM)
3.2.1.5. Chọn hình dạng bể tuyển nổi
Hình dạng bể tuyển nổi: hình tròn
Vật liệu chế tạo bể: thép CT3
Lượng không khí tiêu thụ: 15 – 50 lít/m3 nước
Chiều cao bể tuyển nổi
- H: chiều cao toàn bể, chọn H=0.5 m
- H1: chiều cao ngăn tạo bọt, chọn: H1 = 0.15 (m)
- H2: chiều cao vùng lắng, chọn: H2 = 0.25 (m)
- Hbv: chiều cao bảo vệ, chọn: Hbv = 0.1 (m)
Đường kính bể
Với: A là diện tích bể mặt tuyển nổi
Đường kính ống trung tâm:
d = 20%×D = 20% × 0.2 = 0.04 (m)
Đường kính ngăn tạo bọt:
Dk= D – d = 0.2 – 0.04 = 0.16 (m)
Thể tích bể tuyển nổi
Trong đó
- D: Đường kính bể tuyển nổi
- H: Chiều cao bể tuyển nổi
- Thời gian lưu nước trong bể trên thực tế
Trong đó
- V: Thể tích bể tuyển nổi
- QT: Tổng lưu lượng nước vào bể tuyển nổi
Góc nghiêng đáy bể chọn nghiêng 30o so với mặt phẳng ngang.
Đường ống nước vào bể :
Bảng 3.4: Các thông số thiết kế bể tuyển nổi khí hòa tan DAF
STT
|
THÔNG SỐ
|
ĐƠN VỊ
|
GIÁ TRỊ
|
1
|
Đường kính bể
|
m
|
0.2
|
2
|
Thể tích bể
|
m3
|
0.03
|
3
|
Chiều cao bể
|
m
|
0.5
|
4
|
Diện tích bề mặt tuyển nổi
|
m2
|
0.03
|
5
|
Đường kính ống trung tâm
|
m
|
0.04
|
6
|
Đường kính ngăn tạo bọt
|
m
|
0.16
|
7
|
Thời gian lưu nước
|
phút
|
15
|
8
|
Lưu lượng nước hoàn lưu
|
m3/h
|
0.03
|
9
|
Đường kính ống nước vào bể
|
m
|
0.05
|
10
|
Đường kính ống tuần hoàn
|
m
|
0.02
|
11
|
Công suất bơm
|
W
|
750
| 3.2.2. Đường kính ống tuần hoàn vào bể
Trong đó:
R: Lưu lượng nước tuần hoàn, R=0.03 (m3/h)
v: Vận tốc nước trong ống, chọn v=1.5(m/s)
3.2.3. Tính toán bồn khí tan
- Chọn vật liệu là thép CT3
3.2.3.1. Thể tích bồn khí tan
Chọn thời gian lưu nước trong bồn tạo áp, chọn t = 2 (phút)
Trên thực tế, thể tích nước chỉ chiếm 2/3 thể tích bồn khí tan
Bồn tạo áp được thiết kế hình trụ
Chọn chiều cao là h=0.4m
3.2.3.2. Đường kính bồn khí tan
3.2.3.3. Lượng khí cung cấp
Trong đó:
- S: lượng cặn tách ra trong 1 phút (g)
Vậy lượng khí cần cung cấp
Vậy chọn máy nén khí có
Bảng 3.5: Các thông số thiết kế bồn khí tan (bình tích áp)
STT
|
THÔNG SỐ
|
ĐƠN VỊ
|
GIÁ TRỊ
|
1
|
Thể tích
|
m3
|
0.02
|
2
|
Chiều cao
|
m
|
0.4
|
3
|
Đường kính
|
m
|
0.08
|
4
|
Thời gian lưu nước
|
phút
|
2
|
3.2.4. Tính toán bơm từ bể chứa vào bể tuyển nổi
Trong đó:
- Q: Lưu lượng nước (m3/h), Q=0.05(m3/h)=1.4x10-5(m3/s)
- =1000kg/m3
- =70%, hiệu suất bơm
Cột áp của bơm
Trong đó:
- ∆Z: Khoảng cách từ mặt nước bể chứa đến mặt nước bể tuyển nổi, ∆Z=1.5 mH2O
- ∑h: Tổng tổn thất áp lực từ mặt nước ở bể chứa đến mặt nước trong bể tuyển nổi, ∑h=1.5 mH2O
Vậy công suất của bơm là
Chọn bơm có công suất 750 (W)
3.2.5. Tính toán bơm nén khí
Chọn máy nén khí ly tâm 2 cấp
Năng suất của máy nén khí, chọn Qk= 23 (l/phút)= 1.38 (m3/h)
Áp suất đầu vào: P1=105 N/m2
Áp suất cuối: P2=3.165x105 N/m2
3.2.5.1. Công nén đoạn nhiệt của máy nén 2 cấp
Trong đó:
- Z: Số cấp nén, 2
- T1: Nhiệt độ tuyệt đối của không khí đầu vào, T1= 273+25=298 oK
- k: chỉ số đoạn nhiệt, , đối với không khí
- P1: Áp suất tuyệt đối ban đầu, P1= 9.82x104(Pa)
- P2: Áp suất cuối của quá trình nén, P2= 304.5x103(J/Kg)
3.2.5.2. Công suất lý thuyết của máy nén
Trong đó
- G: Năng suất nén, G=1.83 (m3/h) x 1.3 (kg/m3)(kg/s)
- L: Công nén 1kg không khí từ P1 đến P2
3.2.5.3. Công suất thực tế của máy nén đoạn nhiệt
ηda: Hiệu suất đoạn nhiệt, chọn: 0.8- 0.9
3.2.5.4. Công suất của động cơ điện
Trong đó:
- β: Hệ số dự trù công suất, chọn: 1.1-1.15
- η: Hiệu suất của động cơ điện, chọn: 0.9
Chọn bơm nén khí có công suất 0.08 hp
3.2.6. Các thông số sau bể tuyển nổi:
Theo tài liệu “Lâm Minh Triết, Nguyễn Thanh Hùng, Nguyễn Phước Dân (2012), Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp - Tính toán thiết kế công trình, NXB Đại học Quốc Gia Tp.HCM” thì hiệu suất xử lý chất ô nhiễm theo lý thuyết là:
Hàm lượng COD sau tuyển nổi, giảm 20%
Hàm lượng BOD sau xử lý, giảm 30%
Hàm lượng SS sau tuyển nổi, giảm 90%
Lượng chất lơ lửng thu được mỗi ngày
Lượng dầu mỡ sau tuyển nổi, giảm 90%
39 x (1-0.9) = 3.9 (mg/l)
Bảng 3.6: Hiệu suất xử lý chất ô nhiễm theo lý thuyết
Stt
|
Thông số
|
Đơn vị
|
Đầu vào
|
Hiệu suất xử lý (%)
|
Đầu ra
|
Giá trị C, cột B QCVN40: 2011
|
1
|
TSS
|
mg/l
|
332
|
90
|
33.2
|
100
|
2
|
Dầu mỡ
|
mg/l
|
39
|
90
|
2.9
|
10
|
3
|
BOD5
|
mg/l
|
1220
|
30
|
854
|
50
|
4
|
COD
|
mg/l
|
1500
|
20
|
1200
|
150
|
3.2.7. Xây dựng mô hình thực tế
Để thuận tiện cho quá trình gia công và vận hành bể tuyển nổi, các thông số ngoài thực tế đã được tăng lên theo các tỷ lệ khác nhau so với tính toán lý thuyết. Tuy vậy, sự thay đổi này vẫn phải đảm bảo được các yếu cầu về hiếu suất xử lý và an toàn khi vận hành.
Chia sẻ với bạn bè của bạn: |