Bài tập 3: Môn kỹ thuật xử lý nước thải thiết kế song chắn rác

TÊN SINH VIÊN: ĐOÀN HỒNG NHUNG MSSV: 1090869 LỚP: MT0957A1 BÀI TẬP 3: MÔN KỸ THUẬT XỬ LÝ NƯỚC THẢI THIẾT KẾ SONG CHẮN RÁC SƠ ĐỒ KHỐI CÁCH TÍNH SONG CHẮN RÁC: Bắt đầu Số liệu cần thiết Quy chuẩn tuân theo C = 0,51 ÷ 1,52 cm C (chiều dầy các thanh sắt) Tính tổng chiều rộng lọt lòng của kênh bkhe = 2,54 ÷ 5,08 cm Tính số thanh sắt cần sử dụng Chọn H (chiều sâu ngập nước của kênh dẫn nơi đặt SCR) Tính tổng chiều rộng các khe Tính tổng diện tích các khe hở phần ngập nước vs = 0,3 ÷ 0,6 m/s Qmax, chọn vkhe (hay vs) Kích thước nhỏ nhất của rác, tự do chọn bkhe phù hợp Tính chiều dài đoạn mở rộng ð chiều dài đoạn thu hẹp: L3 = (0,5 ÷ 1)L1 α = 20o, Bkênh Tính chiều dài đoạn kênh đặt song chắn rác L2.Tính chiều dài thanh sắt cần mua Tính chiều dài đoạn mở rộng ð chiều dài đoạn thu hẹp: L3 = (0,5 ÷ 1)L1 Độ nghiêng của SCR với trục thẳng đứng 30o ÷ 45o Chọn chiều dài bản sắt Tính độ giảm áp của dòng chảy qua SCR vkhe, g, v (vận tốc ở kênh dẫn trước SCR) với Dựa vào số liệu giảm áp chọn chiều sâu hạ thấp đáy kênh để bù lại độ giảm áp gây ra Kết thúc (kiểm tra và xuất bản vẽ kỹ thuật) ÁP DỤNG CHO SỐ LIỆU CỦA NHÀ MÁY THỦY HẢI SẢN: Các thông số đầu vào Bảng : Các thông số thiết kế. Chất ô nhiễm Đơn vị tính Nồng độ chất ô nhiễm QCVN 11 : 2008/BTNMT ( cột B) pH - 7,15 5,5 - 9 BOD5 mg/l 980 50 COD mg/l 1350 80 SS mg/l 480 100 Tổng Nitơ mg/l 72,8 60 N-NH3 mg/l 1,5 20 Dầu mỡ mg/l 48,3 20 Coliform 100MPN/100ml 480.000 5.000 Tính toán và thiết kế kênh dẫn nước thải : Các thông số của nhà máy: Qsinh hoạt = 170 m3/ngày Qsản xuất = 1600 m3/ngày ð Qtổng = Qsinh hoạt + Qsản xuất = 170 + 1600 =1770m3 Số giờ xả thải của nhà máy là 24 giờ nên ta có lưu lượng xả thải trung bình của nhà máy là: 0,0205m3/s = 20,5 l/s Lưu lượng nước thải trong nhà máy thải ra không điều hòa nên ta cần xác định hệ số không điều hòa chung Ko. Khi thiết kế các hệ thống trước bể điều lưu cần thiết kế theo lưu lượng lớn nhất. Tra bảng hệ số không điều hòa chung Ko ( bảng 2 TCXDVN 7957:2008 ) như sau: Dùng phương pháp nội suy ứng với lưu lượng QXTTB = 20,486 l/s ta được: Kmax = 1,897 và Kmin = 0.501 Từ hệ số không điều hòa chung Ko tính được: Qmax = QXTTB * Kmax = 0,0205 m3/ s * 1,897 = 0,0389 m3/s Qmin = QXTTB * Kmin = 0,0205 m3/ s * 0,501 = 0,0103 m3/s Tốc độ dòng chảy trong kênh khoảng 0.7 ÷ 1 m/s . Chọn giá trị v = 0,7 m/s làm giá trị thiết kế kênh dẫn, ứng với lưu lượng Qmax = 0,0389 m3/s ta tìm 2.Thiết kế kênh dẫn nước thải: Diện tích mặt cắt ướt của kênh A : +Do nhà máy có lưu lương trung bình khá nhỏ nên chọn chiều sâu ngập nước trong kênh Hngn = 0,2 m. + Chọn cao trình ngay mặt đất làm cos chuẩn là 0,0 + Chọn chiều cao chết từ mặt nước lên mặt đất là Hchết = 0,3 m + Chọn chiều cao chống nước mưa chảy tràn là Hct = 0,2 m Chiều cao tổng cộng cần xây dựng của kênh dẫn nước thải Htổng = Hngn + Hchết + Hct = 0,2 + 0,3 + 0,2 = 0,7(m) Tính được chiều rộng kênh dẫn trước nơi đặt song chắn rác: = 280mm Độ dốc thủy lực (imin) của kênh dẫn chọn theo điều 3.39 – TCXDVN 51-2008 D = 200 mm , imin = 0,005 D = 300 mm , imin = 0,0033 Với chiều rộng kênh là 0,28m thì ta chọn độ dốc imin là 0,0033 Cao trình mực nước ở đầu kênh dẫn: Zmực nước(đầu kênh dẫn) = – Hchết = – 0,3 m Cao trình đáy ở đầu kênh dẫn : Zđáy kênh (đầu kênh dẫn) = – (Hngn + Hchết) = – (0,2 + 0,3) = – 0,5 m + Chọn chiều dài kênh dẫn : L = 30 m Cao trình mực nước ở cuối kênh dẫn ( trước song chắn rác) : Z mực nước (cuối kênh dẫn) = Zmực nước(đầu kênh dẫn) - L.imin = –0,3 – 30* 0,0033 = – 0,399 m Cao trình đáy kênh dẫn ở cuối kênh ( trước song chắn rác) : Zđáy kênh (cuối kênh dẫn) = Z mực nước (cuối kênh dẫn) – Hngn = – 0,399 – 0,2 = – 0,599 m Thiết kế song chắn rác: Song chắn rác được đặt ở kênh trước khi nước thải vào trạm xử lý. Hai bên tường kênh phải chừa một khe hở đủ để dể dàng lắp đặt và thay thế song chắn rác Giả sử rác của nhà máy có kích thước nhỏ nhất là 3cm. Do nước thải của nhà máy không chứa nhiều rác nên chọn lượng rác có trong nước thải < 0,1 m3/ngày và dùng phương pháp cào rác thủ công ( ngày cào 2 – 3 lần ). Bảng 4: Các thông số thiết kế song chắn rác STT Các thông số thiết kế Đơn vị Khoảng cho phép Giá trị thiết kế 1 Lưu lượng nước thải m3/ngày 1770 2 Kích thước rác cm 2 ÷ 6 3 3 Chiều rộng khe SCR cm 2,54 ÷ 5,08 2,5 4 Vận tốc nước qua SCR m/s 0,31 ÷ 0,62 0,5 5 Độ nghiêng SCR theo trục thẳng đứng độ 30 ÷ 45 45 6 Bề dày thanh cm 0,51 ÷ 1,52 1 (Nguồn: Phương pháp xử lý nước thải – Lê Hoàng Việt Tính toán thiết kế công trình xử lý nước thải - Trịnh Xuân Lai) Tổng lưu lượng nước thải của nhà máy là 1770m3/ngày. Ta có lưu lượng lớn nhất : Q max = 0,0389 m3/s và Q min = 0,0103 m3/s Tổng diện tích phần khe hở ngập nước của SCR: Vận tốc nước qua khe của SCR vs = 0,31 ÷ 0,62 m/s vậy ta chọn vs = 0,5m/s Chọn chiều sâu ngập nước của kênh dẫn nước thải nơi đặt song chắn rác:Hngn = 0,2m Tổng chiều rộng các khe của SCR: Wkhe = = Do kích thướt rác nhỏ nhất là 3 cm nên chọn chiều rộng mỗi khe: B = 2,5 cm = 0,025 m Tổng số khe: N = = khe 16 khe Vậy tổng số thanh sắt sử dụng là: F = N – 1 = 16 – 1= 15 thanh Bề dầy thanh sắt C = 0,51 ÷ 1,52 cm vậy ta chọn C = 1 cm = 0,01m Chiều rộng lọt lòng của kênh dẫn đặt song chắn rác: Wkênh = Wkhe + F * C = 0,389 +15*0,01 = 0,539 m Ta nhận thấy chiều rộng kênh dẫn nơi đặt song chắn rác lớn hơn chiều rộng kênh dẫn trước song chắn rác (Wkênh >Wt) => Phải mở rộng kênh .Tránh hiện tượng chảy rối ta phải mở rộng kênh dần theo góc α = 200. Chiều dài đoạn kênh mở rộng là: Lmr = = Để tăng vận tốc ( từ 0,5 m/s trở lại 0,7 m/s ) sau khi qua song chắn rác thì thu hẹp đoạn kênh đặt song chắn rác lại một đoạn là: Lth = Lmr = 0,356 m Để nước tự chảy trong kênh dẫn ta hạ thấp đáy kênh dọc theo chiều dài kênh. Chọn khoảng cách từ đầu kênh dẫn đến vị trí đặt song chắn rác là: LSCR = 2m ð Độ hạ thấp đáy kênh từ đầu kênh dẫn đến vị trí đặt song chắn rác là: hhạ = LSCR*imin = 2*0,0033 = 0,0066 m Chọn góc nghiêng của song chắn rác so với phương thẳng đứng là β = 45o Chọn chiều cao khỏi thành mương dẫn là: ht = 0,3m (tính tại đầu cong song chắn rác). Khoảng cách từ song chắn rác đến sàn hứng rác là: L1 = 0,08(m). Chọn bàn cào rác có răng dài 0,03m ð Chọn khoảng cách từ song chắn rác đến sàn chắn rác là 0,05m Chiều dài đoạn song chắn rác nhô lên khỏi thành kênh dẫn tính đến đầu đoạn uốn cong là: L2 = ht*tan45o = 0,3 * 1 = 0,3m Chọn góc uốn cong của song chắn rác là 90o. ð Chiều dài đoạn uốn cong của song chắn rác (tính đến thành kênh): L2 = 0,3(m). Chọn khoảng hở từ đầu thanh sắt đến thành kênh là: hhở = 0,1 (m). Chiều dài đoạn uốn cong là: L3 = L2 – hhở * tan45o = 0,3 – 0,1*1 = 0,2 (m). Chiều dài đoạn kênh dẫn từ vị trí đặt song chắn rác tính đến miệng kênh dẫn: L4 = (Htổng+hhạ)* tan45o = ( 0,7 + 0,0066)*1 = 0,7066 m Để  được dễ dàng trong quá trình cào rác - Chọn chiều dài sàn hứng rác là Lshr= 1,5(m) (phải có nhiều lỗ nhỏ hơn kích thước rác.) - Chọn khoảng cách từ đoạn mở rộng đến song chắn rác là L5 = 0,4(m) - Chọn khoảng cách từ đoạn thu hẹp đến song chắn rác là L6= 0,4(m) Tổng chiều dài đoạn kênh nơi đặt song chắn rác là: Ltổng = Lmr + Lth + L1 + L4 + L5 + L6 + Lshr = 0,356 + 0,356 + 0,08 + 0,7066 + 0,4 + 0,4 + 1,5 = 3,7986 m Chiều dài thanh sắt làm song chắn rác là: Lts = (hhạ+Htổng+ht)/cos45o + L3/sin45o = (0,0066 + 0,7+ 0,3)/ + 0,2/= 0,853m Diện tích mặt cắt ướt ngay trước song chắn rác: A = Hngn * Wkênh = 0,2* 0,539 = 0,1078m2 Vận tốc dòng chảy ngay trước song chắn rác: v = = Độ giảm áp của dòng chảy qua song chắn rác khi song chắn rác còn sạch là: h = = = 0,0087 (m) = 0,87 (cm) <15,24cm (TCVN 7957:2008) Khi song chắn rác đã bị bám rác thì tổn thất áp lực so với độ giảm áp khi SCR còn sạch là tăng gấp 3 lần.Vậy: sau song chắn rác ta phải hạ đáy kênh xuống một đoạn : hhạ đáy = 0,0087*3 = 0,0261 (m) để bù lại độ giảm áp khi nước chảy qua song chắn rác Cao trình mực nước ở cuối song chắn rác: Zmực nước ( cuối SCR) = Z mực nước (cuối kênh dẫn) – L. imin – hhạ đáy = – 0,399 – 3,7986 *0,0033 – 0,0261 = – 0,438m Cao trình đáy kênh ở cuối song chắn rác: Zđáy kênh (cuối SCR) = Zmực nước ( cuối SCR) – Hngn = – 0,438– 0,2 = – 0,638m Lưu ý khi thiết kế song chắn rác: - Chọn vật liệu làm song chắn rác là loại thép không rỉ. Bảng hứng rác phải đục lỗ và các lỗ này phải nhỏ hơn kích thước rác. Không thiết kế các thanh sắt ngang trên song chắn rác để việc cào rác được dễ dàng. Khoảng cách giữa lưới chắn rác và song chắn rác phải lớn hơn chiều dài của răng bàn cào. Lmr L5 L4 α = 20o L6 Lth Wkênh H = 0,1m L2.1 L2.2 LB2 L2.4 L2.3 0,2m - 0,3m Cos 0 LS1: LS2: β = 45o Cos 0 Hngn = 0,2 m 0,2m 0,3m L5 L4 L3 Lshr L6 β = 45o