TÍNH TOÁN HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI SẢN XUẤT THÉP
Các bước tính toán hệ thống xử lý nước thải sản xuất thép hoàn chỉnh, nhanh chóng và đạt hiệu quả cao cho từng bể của hệ thống.
Chi tiết sản phẩm
ĐẶC TRƯNG THÀNH PHẦN NƯỚC THẢI SẢN XUẤT THÉP
Trong quá trình sản xuất thép thì nước thải chủ yếu phát sinh từ công đoạn làm mát thép trước khi thành phẩm. Ngoài ra, nguồn nước thải còn phát sinh từ hoạt động sinh hoạt của công nhân tại nhà máy.
Thành phần nước thải sản xuất thép chứa chủ yếu là kim loại nặng, dầu mỡ, chất rắn lơ lửng và giá trị pH nằm ở khoảng gần trung tính. Vì vậy, các công nghệ xử lý cặn bằng cơ học và hóa lý là giải pháp khả thi nhất khi sử dụng để xử lý loại nước thải thép này, như hiện nay các công nghệ như xử lý bằng phương pháp hóa lý cụm keo tụ tạo bông hoặc phương pháp oxy hóa bậc cao Fenton được áp dụng rộng rãi trong các hệ thống xử lý nước thải sản xuất thép.
Bảng. Đặc trưng thành phần nước thải thép hiện nay:
| STT | Thông số ô nhiễm | Đơn vị | Giá trị |
| 1 | Nhiệt độ | 0C | 85 |
| 2 | pH | – | 6.5 |
| 3 | COD | mg/L | 450 |
| 4 | BOD | mg/L | 350 |
| 5 | Chất rắn lơ lửng (SS) | mg/L | 500 |
| 6 | Tổng Coliforms | MPN/100mL | 105 |
| 7 | Crom | mg/L | 4 |
| 8 | Mangan | mg/L | 4.5 |
| 9 | Niken | mg/L | 3.5 |
| 10 | Đồng | mg/L | 7 |
| 11 | Asen | mg/L | 0.5 |
| 12 | Kẽm | mg/L | 11.5 |
| 13 | Sắt | mg/L | 15.5 |
| 14 | Dầu mỡ | mg/L | 35 |
Hình. Nước thải sản xuất thép
QUY ĐỊNH XẢ THẢI CỦA NƯỚC THẢI SẢN XUẤT THÉP
Tùy theo từng khu công nghiệp khác nhau thì tiêu chuẩn xả thải của nước thải sản xuất thép phụ thuộc vào tiêu chuẩn của khu công nghiệp đưa ra.
Đối với nhà máy nằm ngoài khu công nghiệp, tiêu chuẩn xả thải phải tuân theo QCVN 52:2017/BTNMT.
Bảng. Giá trị C của các thông số ô nhiễm trong nước thải của Khu liên hợp sản xuất gang thép để làm cơ sở tính giá trị tối đa cho phép (QCVN 52:2017/BTNMT)
| STT | Thông số | Đơn vị | Giá trị C | |
| A | B | |||
| 1 | Nhiệt độ | 0C | 40 | 40 |
| 2 | pH | – | 6 đến 9 | 6 đến 9 |
| 3 | Độ màu | Pt/Co | 50 | 150 |
| 4 | BOD5 | mg/L | 30 | 50 |
| 5 | COD | mg/L | 75 | 150 |
| 6 | Chất rắn lơ lửng | mg/L | 50 | 100 |
| 7 | Tổng dầu mỡ khoáng | mg/L | 5 | 10 |
| 8 | Crom tổng | mg/L | 0.2 | 0.5 |
| 9 | Chì (Pb) | mg/L | 0.1 | 0.5 |
| 10 | Kẽm | mg/L | 3 | 3 |
| 11 | Niken (Ni) | mg/L | 0.2 | 0.5 |
| 12 | Cadimi (Cd) | mg/L | 0.05 | 0.1 |
| 13 | Crom (VI) | mg/L | 0.05 | 0.1 |
| 14 | Đồng (Cu) | mg/L | 2 | 2 |
| 15 | Sắt (Fe) | mg/L | 1 | 5 |
| 16 | Mangan (Mn) | mg/L | 1 | 2 |
| 17 | Thủy ngân (Hg) | mg/L | 0.005 | 0.1 |
| 18 | Florua (F–) | mg/L | 5 | 10 |
| 19 | Sunfua (S2-) | mg/L | 0.2 | 0.5 |
| 20 | Tổng Nitơ | mg/L | 20 | 60 |
| 21 | Tổng Photpho | mg/L | 4 | 6 |
| 22 | Tổng Xyanua | mg/L | 0.1 | 0.5 |
| 23 | Tổng Phenol | mg/L | 0.1 | 0.5 |
| 24 | Amoni (tính theo N) | mg/L | 5 | 10 |
Cột A quy định giá trị C của các thông số ô nhiễm trong nước thải công nghiệp sản xuất thép khi xả vào nguồn nước được dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt.
Cột B quy định giá trị C của các thông số ô nhiễm trong nước thải công nghiệp sản xuất thép khi xả vào nguồn nước không dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt.
MỘT SỐ SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI SẢN XUẤT THÉP HIỆN NAY
Hình. Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải sản xuất thép
Hình. Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải sản xuất thép
Từ 2 sơ đồ công nghệ xử lý trên, ta thấy rằng sơ đồ công nghệ có tháp giải nhiệt sẽ đáp ứng được các yêu cầu cần thiết của nước thải thép vì có thể điều chỉnh nhiệt độ đầu vào nguồn thải tạo điều kiện hợp lý cho quá trình xử lý phía sau.
Các nhà máy sản xuất thép sử dụng phương pháp hóa lý là chủ yếu để xử lý nước thải chứa cặn lơ lửng và kim loại nồng độ cao. Cũng vì vậy mà lượng bùn hóa lý sinh ra được đưa vào chất thải nguy hại cần được thu gom và xử lý riêng. Cho nên các hệ thống xử lý này đều phải tốn thêm chi phí để xử lý chất thải nguy hại sau xử lý nước.
Hình. Bản vẽ công nghệ xử lý nước thải sản xuất thép
TÍNH TOÁN CHI TIẾT CHO TỪNG CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ TRONG HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI SẢN XUẤT THÉP
Giá trị tối đa cho phép của các thông số ô nhiễm trong nước thải sản xuất thép khi xả ra nguồn tiếp nhận nước thải được tính theo công thức:
Cmax= C x Kq x Kf
Trong đó:
Cmax: là giá trị tối đa cho phép của thông số ô nhiễm khi xả ra nguồn tiếp nhận
C: giá trị thông số ô nhiễm trong nước thải được quy định
Kq: hệ số nguồn tiếp nhận nước thải
Nguồn tiếp nhận nước thải là sông suối khe rạch:
| Lưu lượng dòng chảy của nguồn tiếp nhận nước thải (Q) (m3/s) | Hệ số Kq |
| Q 50 | 0.9 |
| 50 < Q 200 | 1 |
| 200 < Q 500 | 1.1 |
| Q > 500 | 1.2 |
Nguồn tiếp nhận là ao, hồ, đầm
| Dung tích nguồn tiếp nhận nước thải (Q) (m3) | Hệ số Kq |
| V 10 x 106 | 0.6 |
| 10 x 106 < V 100 x 106 | 0.8 |
| V > 100 x 106 | 1 |
Kf : hệ số lưu lượng nguồn thải
| Lưu lượng nguồn thải F
Đơn vị: mét khối/ngày đêm (m3/24h) |
Hệ số Kf |
| F < 50 | 1.2 |
| 50 < F < 500 | 1.1 |
| 500 < F < 5000 | 1.0 |
| F > 5000 | 0.9 |
Tính toán chi tiết công trình trong hệ thống xử lý nước thải thép
Song chắn rác
Lưu lượng nước thải: 
Với kh là hệ số vượt tải theo giờ lớn nhất (k = 1,5 – 3,5), chọn k =2,5.
Chọn loại song chắn có kích thước khe hở b
Tiết diện song chắn hình chữ nhật có kích thước: s x l
Với s: diện tích bề mặt song chắn rác
l: chiều dài song chắn rác
Số lượng khe hở
Trong đó:
- n : số khe hở.
- Qmax : lưu lượng lớn nhất của nước thải, (m/s).
- vs : tốc độ nước qua khe song chắn, chọn vs = 0,6 m/s.
- kz : hệ số tính đến hiện tượng thu hẹp dòng chảy, chọn kz = 1,05
Bề rộng thiết kế song chắn rác
Bs =s*(n-1)+(b.n)
Trong đó:
- s : bề dày của thanh song chắn, thường lấy s = 0,008
Tổn thất áp lực qua song chắn rác
Trong đó:
- vmax :vận tốc nước thải trước song chắn ứng với Qmax , vmax = 0,6.
- k :hệ số tính đến sự tăng tổn thất áp lực do rác bám, k = 2-3. Chọn k = 2.
- ξ : hệ số tổn thất áp lực cục bộ, được xác định theo công thức:
Với:
- α : góc nghiêng đặt song chắn rác, chọn α = 600
- β : hệ số phụ thuộc hình dạng thành đan, β = 2,42
Chiều dài phần mở rộng trước SCR
Trong đó:
- Bs : chiều rộng song chắn.
- Bk : bề rộng mương dẫn, chọn Bk = 0,2m.
- φ : góc nghiêng chỗ mở rộng, thường lấy φ = 200
Chiều dài phần mở rộng sau SCR: L2= 0.5*L1
Chiều dài xây dựng mương đặt SCR: L= L1+L2+Ls
Trong đó:
Ls : chiều dài phần mương đặt song chắn rác, L = 1,5m
Chiều sâu xây dựng mương đặt SCR
H= hmax + hs + 0.5
Trong đó:
- hmax = hl : độ đầy ứng với chế độ Qmax.
- hs : tổn thất áp lực qua song chắn.
- 0,5 : khoảng cách giữa cốt sàn nhà đặt SCR và mực nước cao nhất.
Bể thu gom
Thời gian lưu nước trong bể thu gom tối thiểu 15 ÷ 20 phút.
Thể tích bể thu gom:
- Chọn chiều cao h
- Chiều cao bảo vệ chọn hbv = 0.5 m
- Chiều cao của bể : H = h + hbv
- Chọn bể hình vuông có cạnh: a x a
→ Kích thước bể: a x a x H
Tháp giải nhiệt
Để lựa chọn một tháp giải nhiệt cho hệ thống ta cần các thông số sau:
+ Nhiệt độ nước trước khi vào hệ thống
+ Nhiệt độ nước sau khi ra hệ thống
+ Lưu lượng nước vào, ra hệ thống
Khi đã có đủ các thông số trên, áp dụng công thức của nhiệt động học:
Q = C*M*(T2-T1)
Trong đó:
C: Nhiệt dung riêng của nước 4200 (J/kg*K)
M: Khối lượng của nước (tính thông qua lưu lượng)
T2-T1: Nhiệt độ sau trừ đi nhiệt độ lúc đầu
Từ đó ta sẽ có công suất tỏa nhiệt của hệ thống dựa vào công suất tỏa nhiệt ta chọn loại tháp giải nhiệt hiện có trên thị trường với công suất tương ứng.
Bể tách dầu mỡ
Chọn thời gian lưu nước (1.5-3h)
Tải trọng bề mặt Uo = 40 (m3/m2.ng.đ)
Chọn kiểu thiết kế dài : rộng (1:4)
Thể tích của bể lắng: V=Q*t
Diện tích bề mặt: F= Q/Uo
Chiều rộng bề mặt: F = B* L
Xác định lại tải trọng bề mặt: Uo= Q/F
Chiều cao bể: h= V/F
Thể tích bể lắng: V = F*h
Thời gian lưu nước trong bể: T= V/Q
Vận tốc nước chảy trong vùng lắng: v= Q/(B*h)
Bể điều hòa
Chọn thời gian lưu nước của bể điều hoà t = 8h (4 – 12h)
+ Thể tích cần thiết của bể:
+ Chọn chiều cao hữu ích của bể: H
+ Diện tích mặt bằng: A= V/H
Chọn kích thước bể theo A
Chiều cao xây dựng của bể: Hxd = H + hbv
Với:
H: Chiều cao hữu ích của bể, (m)
hbv: Chiều cao bảo vệ, hbv = 0,5 (m)
⇒ Kích thước của bể điều hoà: L x B x Hxd
Thể tích thực của bể điều hòa: V= L x B x Hxd
Trong đó:
L: chiều dài bể điều hòa
B: chiều rộng bể điều hòa
Để tránh hiện tượng lắng cặn và ngăn chặn mùi trong bể điều hoà cần cung cấp một lượng khí thường xuyên
Lượng khí nén cần cho thiết bị khuấy trộn: Qkk = qkk * W
Với qkk – Lượng khí cần thiết để xáo trộn, qkk = 0,01 ÷0,015 m3 /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 4 mm, khoảng cách giữa các tâm lỗ là 150 mm. Khi đó, số lỗ phân phối trên mỗi ống nhánh là:
Số ống nhánh được phân bố (n ống) là:
Trong đó:
Lkc: Khoảng cách của ống đến tường bể
Lco: Khoảng cách giữa các ống nhánh
Vận tốc khí ra khỏi lỗ thường từ 5 ÷ 20 m/s
Áp lực cần thiết cho hệ thống nén khí xác định theo công thức:
Hc = hd + hc + hf + H
Trong đó:
- hd: Tổn thất áp lực do ma sát dọc theo chiều dài trên đường ống dẫn, (m)
- hc: Tổn thất áp lực cục bộ, hc thường không vượt quá 0,4m
- hf: Tổn thất qua thiết bị phân phối, hf không vượt quá 0,5m
- H: Chiều cao hữu ích của bể điều hoà.
Áp lực khí nén là: P= (10.33+Hc)/10.33
Cụm bể keo tụ tạo bông
Bể pha chế vôi
- Xác định liều lượng vôi kiềm hóa
(Liều lượng phèn nhôm Al2(SO4)3, không chứa nước (theo TCXD 33-1985) là 25 mg/l).
Liều lượng vôi kiềm hóa được xác định bằng công thức:
Trong đó:
Pk: hàm lượng chất kiềm hóa (mg/l)
Pp: hàm lượng phèn cần thiết cho quá trình keo tụ (mg/l)
e1,e2: trọng lượng đương lượng của chất kiềm hóa và của phèn (mg/mgđl)
Kt: độ kiềm nhỏ nhất của nguồn nước (mgđl/l)
c: Tỷ lệ chất kiềm hóa nguyên chất có trong sản phẩm sử dụng (%)
Dung tích của bể pha vôi sữa:
Trong đó:
Q: lưu lượng nước tính toán (m3/h)
n: số giờ giữa hai lần pha vôi (t = 6 12h)
Pv: liều lượng vôi cho vào nước (mg/l)
bv: nồng độ vôi sửa (5%)
y : khối lượng riêng của vôi sữa (1 tấn/m3)
- Tính toán thiết bị khuấy trộn vôi sữa
Khuấy trộn bằng máy khuấy cánh quạt, bể được thiết kế hình tròn, đường kính bể lấy bằng chiều cao công tác của bể, d = h.
Trong đó:
Chọn chiều cao an toàn của bể hòa trộn vôi là 0,5m
Chọn số vòng quay của cánh quạt là 40 vòng/phút, chiều dài cánh quạt lấy bằng 0,45 đường kính của bể (quy phạm = 0,4 0,45d).
lcq= 0.45 x d
Chiều dài toàn phần của cánh quạt là: 2* lcq (m)
Diện tích cánh quạt theo quy phạm là ( 0,1- 0,2m2 )cánh quạt / 1 m3 vôi sữa trong bể.
Chiều rộng mỗi cánh quạt:
Năng lượng khuấy trộn cần thiết:
Trong đó:
- k: hệ số sức cản của nước, phụ thuộc kiểu cánh khuấy, k = 1,08 với cánh khuấy phẳng 2 cánh
- : khối lượng riêng dung dịch.
- n: số vòng quay trong vòng 1 giây.
- Dkh: đường kính cánh khuấy.
Công suất động cơ:
Bể hòa trộn phèn
- Xác định liều lượng phèn
Có thể cho phèn vào nước dưới dạng bột, hạt thô hoặc dưới dạng dung dịch. Để định lượng được phèn vào nước dưới dạng bột hoặc hạt khô thì phải có phèn sản xuất ra dưới dạng bột, nhưng việc định lượng phèn dưới dạng bột khô thì thường không chính xác và thường không đảm bảo vệ sinh vì nhiều bụi, nên có thể loại trừ việc dùng phèn bột. Thường định lượng phèn vào nước dưới dạng dung dịch có nồng độ từ 1 5%.
Việc tăng nồng độ của dung dịch phèn sẽ làm giảm độ chính xác của việc định lượng vì vậy cần có bể hòa trộn để hòa trộn phèn có nồng độ cao, đồng thời để lắng bớt các cặn, tạp chất không tan trong nước ở bể hòa tan, sau đó mới chuyển qua bể tiêu thụ để pha loãng nồng độ 1 5% rồi định lượng vào nước.
Nhiệm vụ của bể hòa trộn là hòa tan phèn cục và lắng cặn bẩn. Nồng độ dung dịch phèn trong bể hòa trộn thường cao nhưng không vượt quá nồng độ bão hòa. Theo TCXD 33-1985 có thể lấy nồng độ dung dịch phèn trong bể hòa trộn trong khoảng 10 17%. Để hòa tan phèn trong bể có thể dùng không khí nén, máy khuấy hoặc bơm tuần hoàn.
Liều lượng phèn để xử lý nước đục theo bảng sau:
| Hàm lượng cặn của nước nguồn (mg/l) | Liều lượng phèn nhôm Al2(SO4)3 không chứa nước (mg/l) |
| Đến 100 | 25 – 35 |
| 101 – 200 | 30 – 45 |
| 201 – 400 | 40 – 60 |
| 401 – 600 | 45 – 70 |
| 601 – 800 | 55 – 80 |
| 801 – 1000 | 60 – 90 |
| 1001 – 1400 | 65 – 105 |
Lượng phèn nhôm Al2(SO4)3 cần thiết để khử màu theo công thức:
Với M là độ màu của nước thải.
Dung tích bể hòa trộn phèn:
Trong đó:
- Q: lưu lượng nước xử lý (m3/h)
- n: số giờ giữa hai lần hòa trộn phèn (t = 24h)
- Pp: liều lượng vôi cho vào nước (g/l)
- bp: nồng độ dung dịch phèn trong bể hòa trộn (%)
- y: khối lượng riêng của vôi sữa (1 tấn/m3)
Tính toán thiết bị khuấy trộn phèn
Đường kính của bể:
Chọn chiều cao an toàn của bể hòa trộn phèn là 0,5m
Chọn số vòng quay của cánh quạt là 40 vòng/phút, chiều dài cánh quạt lấy bằng 0,45 đường kính của bể (quy phạm = 0,4 0,45d).
lcq= 0.45 x d
Chiều dài toàn phần của cánh quạt là: 2* lcq (m)
Diện tích cánh quạt theo quy phạm là ( 0,1 0,2m2 ) cánh quạt / 1 m3 phèn trong bể.
Chiều rộng mỗi cánh quạt:
Năng lượng khuấy trộn cần thiết:
Trong đó:
- k: hệ số sức cản của nước, phụ thuộc kiểu cánh khuấy, k = 1,08 với cánh khuấy phẳng 2 cánh
- : khối lượng riêng dung dịch.
- n: số vòng quay trong vòng 1 giây.
- Dkh: đường kính cánh khuấy.
Công suất động cơ:
Bể trộn cơ khí
Thể tích bể trộn:
Với:
Qtb: Lưu lượng tính toán trung bình trong 1h
t: Thời gian khuấy trộn,
Kích thước bể trộn cơ khí
Chọn chiều cao bể: H= Hi + hbv
Với:
Hi: Chiều cao hữu ích của bể
h bv: Chiều cao bảo vệ
Tiết diện bể trộn vuông:
Kích thước bể trộn vuông:
Thể tích thực của bể:
Vt = a.a.H
Thông số máy khuấy được tính như sau
Đường kính máy khuấy:
Máy khuấy đặt cách đáy một khoảng h:
h k = dk
Chiều rộng cánh khuấy:
Chiều dài cánh khuấy:
Công suất máy khuấy:
Năng lượng khuấy cần truyền vào nước:
P = G 2. .V
Với:
G: Gradien vận tốc cho quá trình khuấy trộn, G = 800 – 1000 s-1, chọn G = 800 s-1
V: Thể tích bể
Μ: Độ nhớt động học của nước ở 25 0C.
Chọn hiệu suất của máy khuấy η = 80 %
Vậy công suất của máy khuấy:
Số vòng quay của cánh khuấy:
Với:
P: Năng lượng khuấy trộn
k: Hệ số sức cản của nước phụ thuộc kiểu cánh khuấy, chọn k = 1,08
dk: đường kính cánh khuấy
ρ: Khối lượng riêng của chất lỏng
Lượng PAC cần dùng trong một ngày là:
M= 0,075 (g/l) x Q
Bể phản ứng
Thể tích bể phản ứng:
Với:
Qtb h : Lưu lượng tính toán lớn nhất.
t : Thời gian lưu nước, t = 10÷30 phút
Kích thước bể phản ứng:
Chiều cao bể:
H= Hi+hbv
Với:
Hi : Chiều cao hữu ích của bể
hbv : Chiều cao bảo vệ, hbv = 0,5 m
Tiết diện bể:
Kích thước bể trộn vuông:
Thể tích thực của bể:
Vt = a.a.H
Thông số máy khuấy được tính như sau
Đường kính máy khuấy:
Máy khuấy đặt cách đáy một khoảng h:
h k = dk
Chiều rộng cánh khuấy:
Chiều dài cánh khuấy:
Công suất máy khuấy:
Năng lượng khuấy cần truyền vào nước:
Với:
G: Gradien vận tốc cho quá trình khuấy trộn, chọn G = 150 s-1
V: Thể tích bể
Μ: Độ nhớt động học của nước ở 25 0C.
Chọn hiệu suất của máy khuấy η = 80 %
Vậy công suất của máy khuấy:
Số vòng quay của cánh khuấy:
Với:
P: Năng lượng khuấy trộn
k: Hệ số sức cản của nước phụ thuộc kiểu cánh khuấy, chọn k = 1,08
dk: đường kính cánh khuấy
ρ: Khối lượng riêng của chất lỏng
Tính toán lượng polymer:
Để hỗ trợ keo tụ tốt ta châm thêm polymer 0,02 g/l nước thải, lượng polymer cần dùng trong một ngày là: m = 0,02(g/l) x Q
Nồng độ polymer pha là 60 g/l nên thể tích dung dịch polymer sử dụng trong 1 ngày là: Vp= m/c
Bể tạo bông
Thể tích bể phản ứng:
Với:
Qtb h : Lưu lượng tính toán lớn nhất.
t : Thời gian lưu nước, t = 10÷30 phút
Kích thước bể phản ứng:
Chiều cao bể:
H= Hi+hbv
Với:
Hi : Chiều cao hữu ích của bể
hbv : Chiều cao bảo vệ, hbv = 0,5 m
Tiết diện bể:
Kích thước bể trộn vuông:
Thể tích thực của bể:
Vt = a.a.H
Thông số máy khuấy được tính như sau
Đường kính máy khuấy:
Máy khuấy đặt cách đáy một khoảng h:
h k = dk
Chiều rộng cánh khuấy:
Chiều dài cánh khuấy:
Công suất máy khuấy:
Năng lượng khuấy cần truyền vào nước:
Với:
G: Gradien vận tốc cho quá trình khuấy trộn, chọn G = 70 s-1
V: Thể tích bể
Μ: Độ nhớt động học của nước ở 25 0C.
Chọn hiệu suất của máy khuấy η = 80 %
Vậy công suất của máy khuấy:
Số vòng quay của cánh khuấy:
Với:
P: Năng lượng khuấy trộn
k: Hệ số sức cản của nước phụ thuộc kiểu cánh khuấy, chọn k = 1,08
dk: đường kính cánh khuấy
ρ: Khối lượng riêng của chất lỏng
Bể lắng hóa lý
Loại bỏ các chất lơ lửng và các bông cặn có khả năng lắng được trong nước thải sau khi đã qua quá trình keo tụ tạo bông trước đó.
Thể tích bể:
V = Qtb h .t
Với:
Qtb h: Lưu lượng h trung bình
t: Thời gian lưu nước trong bể t = 1,5÷2,5h
Chiều cao phần công tác (phần hình trụ của bể)
H1 = v.t
Trong đó:
v: vận tốc nước dâng, v = 0,45÷0,5mm
Tiết diện phần công tác của bể
Tiết diện ống trung tâm:
Với:
v0: Vận tốc nước chảy trong ống trung tâm, v0=0,03 m/s
Tiết diện tổng cộng của bể lắng: F = Fi+ f
Tính đường kính bể lắng:
Đường kính ống trung tâm:
Đường kính miệng ống loe:
D1 = 1,35.d
Chiều dài phần ống loe:
h = 1,35.d
Đường kính tấm chắn dòng:
D2 = 1,3.D1
Thể tích phần chứa cặn của bể:
Với:
Qtb: Lưu lượng ngày trung bình
Co: Nồng độ chất lơ lửng ban đầu
P: Độ ẩm của cặn, chọn P = 95%.
y: Trọng lượng thể tích của cặn = 1000 kg/m3 = 106 mg/l
t: Thời gian lưu cặn lại trong bể, cặn lưu lại trong bể thường không quá 2 ngày, chọn t = 2 ngày
Thiết kế bể có độ dốc 10 %. Chiều cao của phần hình chóp đáy bể:
Thể tích của phần hình chóp:
Thể tích của phần chứa bùn còn lại là:
Vtrụ = Vc–Vchóp
Chiều cao phần chứa bùn hình trụ:
Tổng chiều cao xây dựng bể lắng đợt I:
H = Hi+h2+h3+h4+h5+h6
Với:
Hi: Chiều cao phần công tác của bể
H2: Chiều cao lớp nước trung hòa
h3: khoảng cách từ miệng ống loe đến tấm chắm h3 = 0,25 0,5m,
h4: Chiều cao bảo vệ, h4 = 0.5m
h5: Chiều cao phần chứa bùn hình trụ, h5 = 0,3 m
h6: Chiều cao phần chứa bùn hình chóp,
Kiểm tra tải trọng bề mặt của bể
+Tải trọng bề mặt của bể:
Lượng bùn sinh ra mỗi ngày
Thể tích bùn sinh ra mỗi ngày:
Vb = G/C
Với:
C: Hàm lượng chất rắn trong bùn.
Hiệu suất xử lý %H= (80-90%)
Bể khử trùng
Tính kích thước bể
Thể tích bể tiếp xúc:
W = Q * t
Trong đó:
Q: Lưu lượng nước thải đưa vào bể tiếp xúc, (m3 /h)
t: Thời gian tiếp xúc, t = 30 (phút) (Nguồn: Điều 8.28.5 TCVN 7957 – 2008)
Chọn chiều sâu lớp nước trong bể H
Diện tích mặt thoáng của bể tiếp xúc khi đó sẽ là
Chiều cao xây dựng bể tiếp xúc: Hxd = H + hbv
Chọn bể tiếp xúc gồm n ngăn, diện tích mỗi ngăn:
Kích thước mỗi ngăn: L x B
Tổng chiều dài bể: L x 4
Thể tích thực của bể tiếp xúc: Wt= L*B*H
Tính ống dẫn nước thải ra
Chọn vận tốc nước thải chảy trong ống: v = 0,7m/s
Đường kính ống dẫn:
Tính bơm nước thải qua lọc:
Chiều cao lớp vật liệu d (m)
Lưu lượng nước bơm qua lọc áp lực (Q) m3/ngày
Công suất bơm qua lọc:
Công suất bơm:
Trong đó:
Qt: lưu lượng bùn tuần hoàn,
H: chiều cao cột áp, m (Chiều cao lớp vật liệu)
ɳ: hiệu suất máy bơm, chọn ɳ= 0,8
Công suất thực của bơm lấy bằng 120% công suất tính toán:
Nthực = 1.2 N
Tính hóa chất:
Bể chứa dung dịch NaOCl và bơm châm NaOCl
Lưu lượng thiết kế: Q
Liều lượng clo = 2 (mg/l)
Lượng clo châm vào bể tiếp xúc: m = 2*Q (mg/ngày)
Nồng độ dung dịch NaOCl = 10%
Lượng NaOCl 10% châm vào bể tiếp xúc: m/0.1 (mg/ngày)
Chọn bơm định lượng tương ứng.
Bể trung gian
Thể tích bể :
Trong đó: t là thời gian lưu nước trong bể, 
là lưu lượng lớn nhất theo giờ.
Chọn chiều sâu hữu ích là H, lấy chiều cao an toàn bằng chiều sâu của đáy ống (độ âm đất) h (0.5 m).
Tổng chiều sâu bể là Ht = H + h
Chọn bể trung gian có kích thước: L x B x H
Thể tích xây dựng: V = L x B x Ht
Bể lọc áp lực
Chọn bể lọc áp lực 2 lớp: (1) Than Anthracite và (2) Cát thạch anh.
Chọn:
- Chiều cao lớp cát h1 = 0,5 (m) có đường kính hiệu quả de = 0,7 (mm), hệ số đồng nhất U = 1,4;
- Chiều cao lớp than h2 = 0,5 (m) có đường kính hiệu quả de =1,1 (mm), hệ số đồng nhất U = 1,73.
- Lớp sỏi đỡ h3 = 200 (mm) (3 – 4mm)
- Tốc độ lọc v = 16 (m/h),
Số bể n bồn lọc. Chọn n>2 bình có cơ chế lọc nối tiếp nhau, dự phòng trường hợp đóng 1 bình để rửa lọc.
Kích thước vật liệu lọc
| Đặc tính | Giá trị | Giá trị đặc trưng |
| Anthracite | ||
| Chiều cao h (m)
|
0.3-0.6 | 0.45 |
| Đường kính hiệu quả de (mm) | 0.8-2.2 | 1.2 |
| Hệ số đồng nhất U | 1.3-1.8 | 1.6 |
| Cát | ||
| Chiều cao h (m) | 0.15-0.3 | 0.3 |
| Đường kính hiệu quả de (mm) | 0.4-0.8
|
0.5
|
| Hệ số đồng nhất U | 1.2-1.6 | 1.5 |
| Tốc độ lọc v (m/h) | 5-24 | 12 |
Tổng diện tích bề mặt bể lọc:
Đường kính bể lọc áp lực:
Thu nước sau lọc bằng chụp lọc. Trên đầu chụp lọc, đổ một lớp sỏi đỡ đường kính 2 – 4mm, dày 15 – 20cm để ngăn ngứa cát chui vô khe gây tắc nghẽn.
Chiều cao tổng cộng của bể lọc áp lực
H = HVL + hcn + hđỡ + hthu
Trong đó:
hcn: chiều cao phần chứa nước hcn = 1 (m)
hđỡ: chiều cao lớp sỏi đỡ, hđỡ = 0,2 (m) (quy phạm 0,15 – 0,2m);
hthu: chiều cao phần thu nước (tính từ mặt chụp lọc đến đáy bể (phần elip)).
Dựa vào bảng trên và đường kính hiệu quả của cát và than Anthracite có thể chọn tốc độ rửa nước và tốc độ rửa khí.
Rửa ngược có thể được chia làm 3 giai đoạn:
(1) Rửa khí có tốc độ vkhí (m3 / m2. phút) trong thời gian t = 1 ÷ 2 (phút);
(2) Rửa khí và nước trong thời gian t = 4 ÷ 5 (phút);
(3) Rửa ngược bằng nước trong thời gian t = 4 ÷ 5 (phút) với tốc độ vnước (m3 /m2. phút).
Lượng nước cần thiết để rửa ngược cho 1 bể lọc:
Wn = A×v ×t
Lượng khí cần thiết để rửa ngược cho 1 bể lọc:
Wk = A×v ×t
Lưu lượng bơm nước rửa ngược cho 1 bể lọc:
Lưu lượng máy thổi khí cho 1 bể lọc:
Tổn thất áp lực qua lớp vật liệu lọc sạch (đầu chu kỳ lọc) được xác định theo công thức Hazen:
Trong đó:
C: Hệ số nén ép, C = 600 ÷1.200 tuỳ thuộc vào tính đồng nhất và sạch.
t 0 : Nhiệt độ của nước (0 C).
d10 : Đường kính hiệu quả của vật liệu lọc, (mm) ;
Lớp lọc cát: d10 = 0,5 (mm) Lớp lọc Anthracite: d10 = 1,2 (mm)
vh: Tốc độ lọc, (m/h). Chọn vh = 15 (m/h).
L : Chiều dày lớp vật liệu lọc, (m).
Tính bơm rửa ngược:
Công suất bơm
Trong đó
qb: Lưu lượng bơm,
ρ: Khối lượng riêng của dung dịch
g: Gia tốc trọng trường, g = 9,81 (m/s2 );
H: Cột áp bơm,
η: Hiệu suất chung của bơm η = 0,72 – 0,93.
Bể nén bùn
Thể tích bể:
V1 = Vlắng hóa lý
Chọn hệ số an toàn khi thiết kế bể chứa bùn là 135%.
V1tt= V1*1.35
Diện tích bể:
Với H: chiều cao của bể.
Tính bơm xả bùn:
Trong đó
Q: Lưu lượng bơm,
ρ: Khối lượng riêng của dung dịch
g: Gia tốc trọng trường, g = 9,81 (m/s2 );
H: Cột áp bơm, chiều cao của bể.
η: Hiệu suất chung của bơm η = 0,72 – 0,93.
Công suất của bơm lấy bằng 120% công suất tính toán
Nthực = 1.2 x N
Máy ép bùn
Thông số thiết kế máy ép bùn:
Bề rộng dây đai: b = 0,5 – 3,5 (m)
Tải trọng bùn: 90 – 680 (kg/m.h)
Khối lượng bùn cần ép: m = V*p ( p: khối lượng riêng của bùn)
Nồng độ bùn sau nén (quy phạm 1 – 3%)
Nồng độ bùn sau ép (quy phạm 12 – 20%)
Khối lượng bùn sau ép: msau= m * C
Số giờ hoạt động của thiết bị t = 8h/ngày.
Tải trọng bùn tính trên 1m chiều rộng băng ép chọn = 450 (kg/m.h)
Chiều rộng băng ép:
Từ đó chọn máy ép bùn hợp lý theo các thông số tính được ở trên.
KẾT LUẬN
Nước thải sản xuất thép với hàm lượng kim loại nặng cao gây ảnh hưởng lớn đến sức khỏe con người, sinh vật và môi trường. Vì vậy một hệ thống xử lý nước thải thép đạt yêu cầu là nhu cầu cần thiết. Bài viết trên sẽ giúp các bạn có thể tính toán chi tiết cho từng công trình trong hệ thống xử lý nước thải sản xuất thép. Với công nghệ chính là công nghệ hóa lý cụm keo tụ tạo bông xử lý chỉ yếu chất rắn lơ lửng và kim loại nặng.
Vui lòng xem thêm TẠI ĐÂY. Nếu có bất kỳ thắc mắc nào vui lòng LIÊN HỆ ngay với chuyên viên của WeMe để được tư vấn, hỗ trợ kịp thời
weme.com.vn
WEME – ĐƠN GIẢN HƠN – Ý NGHĨA HƠN
CÔNG TY CỔ PHẦN NĂNG LƯỢNG WEME
Trụ sở chính: 124/1 Lý Thường Kiệt, Gò Vấp, Tp.HCM
Điện thoại: 0847.653.007
Email: wemecompany@gmail.com
Website: www.weme.com.vn
