CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ PHƯƠNG ÁN 3

X 1. Xác định lưu lượng tính toán:

Q= 500m3/ng.đ

Qh = m3/h

Qs = m3/s

a. Song chắn rác


 

Nhiệm vụ : giữ lại các tạp chất có kích thước lớn, nhờ đó tránh gây tắc nghẽn và bào mòn bơm, đường ống hoặc kênh dẫn. Đây là công trình đầu tiên của trạm xử lý nước thải.
Chọn các thông số kỹ thuật của mương đặt song chắn rác:

Độ dốc I = 0,008

Chiều ngang B = 0,2 m

Chọn tốc độ của nước thải trước song chắn rác V = 0,6 m/s

Độ dày  h = 0,1m
 

Chiều cao lớp nước ở song chắn rác lấy bằng độ dày tính toán ở mương dẫn:               h1 = h = 0,1m

Số khe hở của song chắn rác được tính theo công thức:

n== = 6 khe

Trong đó:

           n:số khe hở song chắn rác

: tốc độ nước chảy qua song chắn rác = 0,6 m/s

K: hệ số tính đến mức độ thu hẹp dòng chảy do hệ thống cào rác, K = 1,05.

B: khoảng cách khe hở của song chắn rác, b=16 – 25 mm. Chọn b = 16 mm.

           Q :lưu lượng nước thải, Q = 0,0058 m3/s
 

Số thanh chắn:     m = n- 1 = 6 – 1 = 5 thanh

Chiều rộng của song chắn rác được tính theo công thức:

Bs = s(n+1) + bn = 0,008(6+1) + 0,0166= 0,152 m

Trong đó:  s là bề dày của thanh chắn rác, s = 0,008 mm.
 

Kiểm tra vận tốc dòng chảy ở phần mở rộng của mương trước song chắn rác để khắc phục khả năng lắng đọng cặn khi vận tốc nhỏ hơn 0,4 m/s

Vkt =   = = 0,42 m/s > 0,4 m/s

Tổn thất áp lực ở song chắn rác:

hs =

Trong đó:

             : vận tốc nước thải trước song chắn;

              K: hệ số tính đến sự tăng tổn thấtdo vướng mắc rác ở song chắn, K=2-3,chọn                                                K=2;

             : hệ số sức cản cục bộ của song chắn được xác định theo công thức:

= = 0,679

: hệ số phụ thuộc vào tiết diện ngang của thanh song chắn, chọn  hình dạng tiết diện thanh song chắn là hình chữ nhật, khi đó =2,42;

: góc nghiêng của song chắn so với hướng dòng chảy, =450.

Suy ra:

hs = = 0,679 =  0,044 m= 4,4cm
 

Chiều dài phần mở rộng trước thanh chắn rác L1:

L1= = = 0,07 m

Trong đó:

Bs : chiều rộng song chắn rác, Bs=0,152m

B : chiều rộng mương dẫn, B=100mm=0,1m

: góc nghiêng chỗ mở rộng, thường lấy =200
 

Chiều dài phần mở rộng sau thanh chắn rác L2:

L2 = =0,035 m
 

Chiều dài xây dựng của phần mương để lắp đặt song chắn rác:

L =  L1 + L2 + Ls = 0,07  +0,035 + 0,5 = 0,605 m

Trong đó: Ls: chiều dài phần mương đặt song chắn rác, Ls=0,5m.
 

Chiều sâu xây dựng của phần mương đặt song chắn rác:

H = h1 + hs + hbv= 0,1 + 0,044 + 0,5 = 0,644m

Trong đó:

h1: độ đầy ở mương dẫn, h1=0,1m;

hs: tổn thất áp lực ở song chắn rác, hs=0,044m;

hbv:chiều cao bảo vệ. Chọn hbv=0,5m
 

Khối lượng rác được giữ lại trước song chắn rác được xác định:

Trong đó:

a: lượng rác tính cho đầu người trong năm, lấy a = 8 L/ng.năm (Điều 4.1.11-TCXD-51-84).

0,076 m3/ngay.đ
 

Trọng lượng rác ngày đêm là:

Trong đó:

G: tỷ trọng rác, G = 750 kg/m3

Lượng rác lấy ra là 0,076 m3/ng.đ < 0,1 m3/ngd nên sử dụng phương pháp vớt rác thủ công rồi đem chôn lấp tại bãi rác.
 

Hàm lượng chất lơ lửng (TSS) và BOD5 của nước thải sau khi đi qua song chắn rác giảm 4%, còn lại:

TSS = TSS (100-4)% = 263 96% = 252,48 mg/l

BOD5 = BOD5 (100-4)% = 493 96% = 473,3 mg/l

b. Bể lắng cát ngang

Nhiệm vụ: Loại bỏ các tạp chất vô cơ không hòa tan như cát, sỏi,xỉ và các các vật liệu rắn khác có vận tốc lắng hay trọng lượng riêng lớn.

Chọn thời gian lưu nước trong bể lắng cát ngang t = 60s.

Lưu lượng nước tính toán: Q = 0,0058 m3/s
 

Thể tích tổng cộng của bể lắng cát:

Wb = Qstt*t = 0,0058*60 = 0,348 m3
 

Chiều dài bể lắng cát ngang được xác định theo công thức:

L === 6,82 m

Trong đó:

K : hệ số phụ thuộc vào loại bể lắng cát và độ thô thủy lực của hạt cát U0.Với đường kính hạt cát giữ lại trong bể d=0,2mm→U0=18,7mm/s và K=1,7;

Htt: độ sâu tính toán của bể lắng cát, Htt=0,25-1m (Điều 6.3.4.a-TCXD-51-84). Chọn Htt=0,25m;

: tốc độ của nước thải trong bể lắng cát ngang, =0.25-0,4. Chọn =0,3m/s (Bảng TK-2 –xử lý nước thải đô thị và công nghiệp, tính toán thiết kế công trình-Lâm Minh Triết,Nguyễn Thanh Hùng, Nguyễn Phước Dân).

U0: độ thô thủy lực của hạt cát, U0=18,7-24,2mm/s ứng với đường kính của hạt cát d=0,20-0,25mm. Chọn U0=18,7mm/s.
 

Diện tích tiết diện ướt của bể lắng cát ngang được tính theo công thức:

F =

Trong đó:

: tốc độ của nước thải trong bể lắng cát ngang. Chọn =0,15m/s .
 

Chiều rộng bể lắng cát ngang được xác định theo công thức:

B= = 0,16 m

Trong đó:

Htt: độ sâu tính toán của bể lắng cát, Htt=0,25-1m (Điều 6.3.4.a-TCXD-51-84), chọn Htt=0,25m.
 

Thể tích phần chứa cặn của bể lắng cát ngang được tính theo công thức:

W= = 0,14 m3

Trong đó:

P: lượng cát lắng được trong bể cát, P = 0,02l/ng.ngđ (Điều 6.3.5-TCXD-51-84);

N: dân số tính toán, N = 3500người;

t:chu kỳ xả cát, t = 2 ngày đêm.
 

Chọn bể lắng cát ngang gồm 2 đơn nguyên làm việc luân phiên nhau.

Chiều cao lớp cát trong bể lắng cát ngang trong 2 ngày đêm :

hc=

Với n = 1: Số bể lắng cát làm việc.

Chiều cao xây dựng của bể lắng cát ngang :

Hxd = Httmax + hc + hbv = 1 + 0,26 + 0,5 = 1,76m

Chọn chiều cao bảo vệ :hbv=0,5m

Hàm lượng chất lơ lửng (TSS) và BOD5 của nước thải sau khi đi qua bể lắng cát giảm 5%, còn lại:

TSS = TSS (100-5)% = 252,48 95% = 239,98 mg/l

BOD5 = BOD5 (100-5)%= 473,3 95% = 449,64 mg/l

c. Bể điều hòa

Nhiệm vụ: Bể điều hòa có nhiệm vụ điều hòa nước thải về lưu lượng và nồng độ, giúp làm giảm kích thước và tạo chế độ làm việc ổn định cho các công trình phía sau , tránh hiện tượng quá tải.

Nội dung tính toán :

Kích thước bể

Hệ thống xáo trộn tránh lắng cặn
Thời gian lưu nước trong bể điều hòa t = 4÷12 h.Chọn t = 8 h .

Xác định kích thước bể:

Thể tích bể điều hòa :

W = Qh t = 20,8 8= 166,4m3

Chọn chiều cao làm việc h = 4m, chiều cao bảo vệ hbv = 0,5m

Chiều cao xây dựng :

Diện tích mặt bằng bể :
Chia bể điều hòa làm 2 ngăn thông nhau, kích thước mỗi ngăn : LBH = 53,54,5

Hàm lượng BOD5 của nước thải sau khi đi qua bể điều hòa giảm 5%, còn lại:

BOD5 = BOD5 (100-5)%= 449,64 95% = 427,15 mg/l

Tính toán hệ thống cấp khí cho bể điều hòa :

Lượng không khí cần thiết :

Lkhí= Qha=20,83,74 = 77,79 m3

Trong đó :

a : lượng không khí cấp cho bể điều hòa, a = 3,74m3 khí/m3 nước thải (Theo W.Wesley Echenfelder, Industrial Water Pollution Control,1989).

Chọn hệ thống cấp khí bằng thép