TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ BỂ ĐIỀU HÒA

TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ BỂ ĐIỀU HÒA

TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ BỂ ĐIỀU HÒA

TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ BỂ ĐIỀU HÒA

BỂ ĐIỀU HÒA ( EQUALIZATION)

I. Ưu-nhược điểm 

Là đơn vị dùng để khắc phục các vấn đề sinh ra do sự biến động về lưu lượng và tải lượng dòng vào, đảm bảo hiệu quả của các công trình xử lý sau, đảm bảo đầu ra sau xử lý, giảm chi phí và kích thước của các thiết bị sau này

  • Ưu điểm:

  + Bể điều hòa làm tăng hiệu quả của hệ thống sinh học do nó hạn chế hiện tượng shock của hệ thống do hoạt động quá tải hoặc dưới tải, về lưu lượng củng như hàm lượng chất hữu cơ

  + Hiệu quả xử lý sinh học (biological treatment) được nâng cao, vì tải trọng gây shock (shock loadings) bị giới hạn nhỏ nhất thậm chí là bị khử bỏ, pha loãng chất ức chế sinh trưởng (inhibiting sustances), PH được ổn định.

+ Chất lượng dòng chảy và độ dày của lớp bùn ở bể lắng 2 (secondary sedimentation) theo sau bể xử lý sinh học được nâng cao về hiệu quả, thông qua việc nâng cao độ đặc trong dòng tải.

+ Trong xử lí hóa học, việc ổn định tải lượng sẽ dễ dàng điều khiển giai đoạn chuẩn bị và châm hóa chất, tăng độ tin cậy cho quy trình

+ Diện tích bề mặt lọc (filtration surface area) giảm, hiệu quả lọc được nâng cao, và hơn nữa chu kì rữa lọc đồng đều hơn do tải lượng thuỷ lực (hydraulic loading) thấp hơn

Ngoài ra, bể điều hòa còn hiệu quả lưu trữ nước khi hệ thống xử lý quá tải lưu lượng.

  • Nhược điểm:

+ Diện tích cần thiết cho bể điều hòa lớn

+ Các thiết bị và bể điều hòa cần được bảo trì thường xuyên cho sự khử mùi( odor control) khi đặt gần khi dân cư

+ Chi phí vốn cao

Xác định thể tích bể điều hòa bằng phương pháp đồ thị và phương pháp bảng: thể hiện thể tích tích luỹ của lưu lượng dòng vào và lưu lượng bơm (lưu lượng trung bình) theo thời gian

Trong thực tế, thể tích của bể điều hoà sẽ lớn hơn do:

  • Sự hoạt động liên tục của thiết bị thổi khí vàkhuấy trộn không cho phép bơm hết hoàn toàn bể, mặc dù bể được xây dựng theo cấu trúc chuyên môn.
  • Khi cần pha loãng đầu vào có nồng độ đậm đặc, dòng nước sau xử lý được tuần hoàn trở về bể điều hoà ==> cần thể tích thêm vào
  • Cần thể tích dự trử khi lưu lượng hằng ngày thay đổi đột ngột ( unforeseen changes) ngoài dự kiến.

Xác định thể tích bể điều hòa bằng phương pháp đồ thị và phương pháp bảng: thể hiện thể tích tích luỹ của lưu lượng dòng vào và lưu lượng bơm (lưu lượng trung bình) theo thời gian

 

 

 
   

Trong thực tế, thể tích của bể điều hoà sẽ lớn hơn do:

  • Do sự hoạt động liên tục của thiết bị thổi khí và khuấy trộn, không cho phép bơm hết hoàn toàn bể.
  • Khi cần pha loãng đầu vào có nồng độ đậm đặc, dòng nước sau xử lý được tuần hoàn trở về bể điều hoà ==> cần thể tích thêm vào
  • Cần thể tích dự trử khi lưu lượng hằng ngày tăng đột ngột ngoài dự kiến.

II. Các loại bể điều hòa

Để khắc phục nhược điểm mùi hôi người ta dùng vi sinh hoặc gắn các  thiết bị sục khí, thổi khí,..

 

  • Bể điều hòa gắn đĩa thổi khí
Bể điều hòa sử dụng đĩa thổi khí
Bể điều hòa sử dụng đĩa thổi khí

                                                                     Đĩa thổi khí thô                                                

  • Bể điều hòa sử dụng thiết bị khuấy chìm

Thiết bị khuấy chìm

 

 

  • Bể điều hòa sử dụng máy thổi khí chìm

 

                                                                        

 

 

III. Tính toán thiết kế

Kết cấu bể:

  • Có thể làm bằng bê tông, đất và thép;
  • Nếu làm bằng đất cần lót tấm chống thấm;
  • Độ dốc thành = 3:1 – 2:1
  • Chiều sâu nước tối thiểu 1.5 m
  • Trang bị hệ thống báo mực nước tự động để bảo vệ bơm và máy khuấy.

Xáo trộn và lượng khí yêu cầu:

  • Cần xáo trộn và thổi khí cho toàn bộ khối tích để tránh lắng cặn;
  • Bể lắng cát nên đặt trước bể điều hòa để hạn chế cặn nặng lắng xuống đáy à giảm nhu cầu năng lượng khuấy;
  • Thổi khí nhằm tránh nước thải lên men kị khí và gây mùi. Để tạo điều kiện hiếu khí, tốc độ thổi khí 10-15 lit khí/phút.m3.
  • Việc thổi khí có thể thay bằng khuấy trộn nếu phía sau có bể lắng I (HRT khoảng 2 giờ) và bể sinh học.

Ví dụ áp dụng: Tính bể điều hòa lưu lượng cho công trình xử lý nước thải 4870m3/ngày cho một thị trấn

Giải: Thể tích tích lũy bể điều hòa được xác định dựa vào thể tích tích lũy vào bể qua các giờ và thể tích tích lũy bơm đi qua từng giờ với lưu lượng bơm bằng lưu lượng trung bình giờ.

Thể tích tích lũy dòng vào giờ thức I được xác định:

Vv(i) = Vv(i-1) + Qi

Trong đó: Vv(i-1) - Thể tích tích lũy dòng vào của giờ trước đó, m3

                   Qi       - Lưu lượng nước thải của giờ đang xét, m3/h ( dựa vào lưu lượng thực tế của dự án mà bạn đang xét được đo theo giờ)

Thể tích tích lũy bơm đi của giờ thứ i:

Vb(i) = Vb(i-1) + Qb(i)

Trong đó:  Vb(i-1) – Thể tích tích lũy bơm đi của giờ trước đó

                    Qb(i) – Lưu lượng bơm của giờ đang xét, m3/h

Kết quả tính toán được thể hiện qua bảng sau:

 

 

Thể tích lý thuyết bể điều hòa bằng hiệu đại số giá trị dương lớn nhất và giá trị âm nhỏ nhất của cột hiệu số thể tích tích lũy:

Vđh(lt) = (762,436) – (-33,6402) = 1096,076 (m3)

  • Thể tích thực tế của bể điều hòa:

Vđh(tt) = (1,1 *1,2)  Vđh(lt)

Vđh(tt) =1,1 * 1096,076 = 1206 m3

Chọn chiều cao của bể là h=4

  • Diện tích của bể:

  • Chọn kích thước bể điều hòa là:

L *B = 20m  *15m

  • Chiều cao xây dựng của bể điều hòa

H= h + 0,5 = 4 + 0,5 = 4,5 (m)

Với 0,5m là chiều cao an toàn

  • Vậy thể tích xây dựng bể điều hòa:

W= L* B *H = 20* 15* 4 = 1200 (m3)

  • Lưu lượng khí cần cung cấp cho bể điều hòa:

Để tránh hiện tượng lắng cặn và ngăn chặn mùi trong bể điều hòa cần cung cấp một lượng khí thường xuyên.

Qkk = qkk  * W = 0,013 * 1200 = 15,6 (m3/phút)

Với qkk – Lượng khí cần thiết để xáo trộn, qkk = 0,01 0,015 m³/phút. Chọn qkk= 0,013 m³/phút

(Nguồn: Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải – Trịnh Xuân Lai, 2000)

  • Không khí được phân phối qua hệ thống ống châm lỗ với đường kính 4mm, khoảng cách giữa các tâm lỗ là 150mm. Khi đó, số lỗ phân phối trên mỗi ống nhánh là:

N = (L/0,15) – 1 = (20/0,15) -1 = 132 (lỗ)

Với diện tích đáy bể là 20m 15m, ta cho các ống sục khí đặt dọc theo chiều dài bể, các ống được đặt trên các giá đỡ ở độ cao 20cm so với đáy bể.

  • Khoảng cách giữa các ống nhánh là 1,5m các ống cách tường là 0,75m. Khi đó, số ống nhánh được phân bố là:

Vận tốc khí ra khỏi lỗ thường từ  5 20m/s, chọn vlỗ = 15m/s

  • Lưu lượng khí đi qua từng ống nhánh:

 m³/phút

  • Lưu lượng khí đi qua các lỗ sục khí:

 m³/phút

  • Khi đó đường kính lỗ:

  • Chọn đường kính của ống nhánh 65mm. Khi, đó vận tốc khí trong ống nhánh là:

  • Chọn đường kính ống chính là 170mm, khi đó vận tốc khí trong ống chính là:

  • Áp lực cần thiết cho hệ thống khí nén:

Hc = hd + hf + hc + H

Trong đó

-hd : Tổn thất áp lực theo chiều dfi trên đường ống dẫn, m

-hc : Tổ thất qua thiết bị phân phối, m

Tổn thất hd * hc không vượt quá 0.4m.

-hf : Tổn thất cục bộ của ống phân phối khí,m

Tổn thất cục bộ không vượt quá 0.5m

  • Vậy áp lực tổng cộng là:

Hc = 0,4 + 0,5 + 4 = 4,9m

Áp lực khí nén:

Công suất máy nén:

Trong đó

 

 

 

 

 

 

Theo tài liệu: Tập bài giảng của thầy Lâm Vĩnh Sơn

                          Wastewater Engineering Treatment and Reuse- METCALF & ED.DY

 

                   

 

 

 

 

 

Facebook chat