Khóa luận Đề xuất phương án xử lý chất thải cà phê theo hướng sinh thái áp dụng cho công ty cà phê Eapok

Chương 4 TÍNH TOÁN MẠNG LƯỚI THOÁT NƯỚC 4.1 MẠNG LƯỚI THOÁT NƯỚC THẢI KHU VỰC SẢN XUẤT 4.1.1 Lưu Lượng Nước Thải Sản Xuất Xưởng chế biến cà phê thuộc công ty cà phê Eapok gồm 4 đơn nguyên hoạt động với công suất 4 tấn/h.đơn nguyên. Tổng công suất nhà máy 128 tấn/ngày. Xưởng chế biến hoạt động với thời gian 8h/ngày. Tiêu chuẩn cấp nước sản xuất: 3 m3/tấn sản phẩm. Vào những ngày cao điểm, công suất của nhà máy tăng lên 160 tấn/ngày, với thời gian hoạt động 10 h/ngày. Lưu lượng thải trung bình ngày:
= m × q (m3/ngđ) (4 – 1)() Trong đó: m: Khối lượng cà phê chế biến trong ngày (tấn/h) q: Tiêu chuẩn nước thải tính trên tấn cà phê (m3/tấn sản phẩm)
= 128 (tấn/ngđ) × 3 (m3/tấn) = 384 (m3/ngđ) Lưu lượng nước thải tối đa:
= 160 (tấn/ngđ) × 3 (m3/tấn) = 480 (m3/ngđ) Lưu lượng thải trung bình giờ:
= m1 × q (m3/h) (4 – 2)(1) Trong đó: m1: Khối lượng cà phê chế biến trong 1 giờ (tấn/h) q: Tiêu chuẩn nước thải tính trên tấn cà phê (m3/tấn sản phẩm)
= 16 (tấn/h) × 3 (m3/tấn) = 48 (m3/h) Lưu lượng nước thải sản xuất đều trong thời gian sản xuất: 7:00 – 11:00 và 13:00 – 17:00 4.1.2 Mạng Lưới Thoát Nước Thải Tại Khu Vực Sản Xuất Nước thải từ 4 đơn nguyên sản xuất được dẫn bằng mương hở về mương dẫn tập trung vào hố gas, sau đó theo đường cống ngầm tự chảy về hố thu trong khu vực xử lý chất thải. Hình 4.1 Sơ đồ bố trí mạng lưới thoát nước trong khu vực nhà máy. Hệ Thống Mương Hở Một đơn nguyên sản xuất cà phê bao gồm 1 máy xáy vỏ, 1 máy tách vỏ, 1 lồng phân loại, 1 máy đánh nhớt. Công suất của mỗi đơn nguyên 4 tấn/h. Lưu lượng nước thải phát sinh tại mỗi đơn nguyên: 4 tấn/h × 3 m3/tấn = 12 m3/h = 3,3 l/s Thiết kế mương thu nước thải tại mỗi đơn nguyên là mương hở hình chữ nhật với các thông số kỹ thuật được tổng hợp trong bảng 4.2 Bảng 4.1 Thông số kỹ thuật mương dẫn nước thải tại mỗi đơn nguyên STT  Thông số  Đơn vị  Giá trị()   1  Chiều rộng (B)  mm  200   2  Lưu lượng (q)  l/s  3,3   3  Vận tốc (v)  m/s  0,48   4  Độ đầy (h/H)  -  0,2   5  Độ dốc (i)  ‰  5   6  Chiều dài (L)  m  14,5   7  Chiều cao (H)  mm  300   Tổn thất áp lực trên đoạn mương hở 1 – 2: ∆h = i.l = 0,005 × 14,5 = 0,07 m Hình 4.2 Mương thoát nước. Cốt đỉnh mương:
= 783,3 m
= 783,3 m Cốt đáy mương:
= 783,3 – 0,3 = 783,0 m
= 783,0 – 0,07 = 782,93 m Cốt đáy mương trong thi công:
= 783,0 – 0,05 = 782,95 m
= 782,93 – 0,05 = 782,88 m Cốt mực nước:
= 783,0 + 0,2 × 0,3 = 783,06 m
= 782,93 + 0,2 × 0,3 = 782,99 m Nước thải từ mỗi đơn nguyên theo hệ thống mương hở dẫn về mương thu tập trung với lưu lượng nước thải tại đây là: 16 tấn/h × 3 m3/tấn = 48 m3/h = 13,3 l/s Thiết kế mương thu nước thải tại mỗi đơn nguyên là mương hở hình chữ nhật với các thông số kỹ thuật được tổng hợp trong bảng 4.2 Trên các mương thu nước thải đều lắp đặt lưới chắn rác đậy trên bề mặt mương, kích thước khe hở lưới chắn rác 1 cm. Tổn thất áp lực trên đoạn mương hở 2 – 3: tính toán tương tự đoạn 1 – 2, kết quả tính toán thủy lực đoạn mương 1 – 2, 2 – 3 được tổng hợp trong bảng 4.3 Bảng 4.2 Thông số kỹ thuật mương dẫn nước thải tập trung STT  Thông số  Đơn vị  Giá trị()   1  Chiều rộng (B)  mm  400   2  Lưu lượng (q)  l/s  13,3   3  Vận tốc (v)  m/s  0,56   4  Độ đầy (h/H)  -  0,2   5  Độ dốc (i)  ‰  3   6  Chiều dài (L)  m  12,7   7  Chiều cao (H)  mm  500   Bảng 4.3 Thông số xây dựng mương dẫn nước thải STT  Thông số  Đơn vị  1 – 2  2 – 3      1  2  2  3   1  Cđi  m  783,3  783,3  783,3  783,3   2  Cđ  m  783,0  782,93  782,8  782,76   3  Cđ-xd  m  782,95  782,88  782,75  782,71   4  Cmn  m  783,06  782,99  782,9  782,86   Hệ Thống Cống Ngầm Nước thải từ mương thu tập trung tự chảy về hố gas, sau đó theo tuyến cống ngầm 3 – 4 – 5 – BG chảy về bể gom. Lưu lượng nước thải chảy trên tuyến cống này chính bằng lưu lượng nước thải tại mương tập trung: 13,3 l/s. Tính toán tương tự hệ thống mương hở. Kết quả thông số kỹ thuật được tổng hợp trong bảng 4.5 Bảng 4.4 Thông số kỹ thuật đoạn cống 3 – 4 – 5 – 6 STT  Thông số  Đơn vị  3 – 4  4 – 5  5 - 6   1  Đường kính (D)  mm  200  200  200   2  Lưu lượng (q)  l/s  13,3  13,3  13,3   3  Vận tốc (v)  m/s  0,73  0,73  0,73   4  Độ đầy (h/D)  -  0,6  0,6  0,6   5  Độ dốc (i)  ‰  5  5  5   6  Chiều dài (L)  m  22,2  7,1  61   Tính toán thủy lực đoạn ống thoát nước 3 – 4: Độ sâu chôn ống đầu tiên: 1 m Tổn thất áp lực trên đoạn ống 3 – 4: Hình 4.3 Ống thoát nước. ∆h = i.l = 0,005 × 22,2 = 0,11 m Cốt mặt đất: Cmặt đất = 783,3 m Cốt đỉnh ống:
= 783,3 – 1 = 782,3 m
= 782,3 – 0,11 = 782,19 m Cốt đáy ống thi công:
= 782,3 - 2δ = 782,3 – 0,2 – 2 × 0,05 = 782,0 m
= 782.0 – 0,11 = 781,89 m Cốt đáy ống:
= 782,0+ δ = 782,0 + 0,05 = 782,05 m
= 782,05 – 0,11 = 781,94 m Cốt mực nước:
= 782,05 + 0,6 × 0,2 = 782,17 m
= 782,17 – 0,11 = 782,06 m Tính toán tương tự cho các đoạn ống còn lại. Kết quả các thông số xây dựng ống thoát nước được tổng hợp trong bảng 4.6 Bảng 4.5 Thông số xây dựng đoạn cống 3 – 4 – 5 – 6 STT  Thông số  Đơn vị  3 – 4  4 – 5  5 – 6      3  4  4  5  5  6   1  Cđi  m  782,3  782,2  782,2  782,15  782,05  781,84   2  Cđ  m  782,05  781,95  781,95  781,90  781,90  781,59   3  Cđ-xd  m  782,0  781,9  781,9  781,85  781,85  781,54   4  Cmn  m  782,17  782,05  782,05  782,0  782,02  781,71   5  Cmặt đất  M  783,3  783,3  783,3  783,3  783,3  783,3   Độ sâu chôn đặt ống cuối cùng: 783,3 – 781,54 = 1,76 m 4.2 MẠNG LƯỚI THOÁT NƯỚC SINH HOẠT Hiện nay số lượng công nhân trong khu vực xưởng chế biến vào thời gian cao điểm: 31 người (30 nhân viên và 1 bảo vệ). Thêm vào đó lượng công nhân trong công ty chủ yếu là lao động địa phương, nên lượng nước thải sinh hoạt phát sinh trong thời gian làm việc chủ yếu là từ việc đi vệ sinh và rửa tay chân. Khu vực vệ sinh trong xưởng chế biến được bố trí trong nhà nghỉ công nhân viên, gồm 2 khu vực, 1 dành cho nam và 1 dành cho nữ, mỗi khu có 5 nhà vệ sinh. Lượng nước thải sinh hoạt sẽ được xử lý sơ bộ trong hầm tự hoạt trước khi xả vào mạng lưới thoát nước chung trong khu vực. Vậy số lao động thường xuyên trong xưởng chế biến: 31 người. Nước cấp dùng cho mục đích sinh hoạt cho một người trong một ca làm việc là 45 lít/người/ngày. Như vậy tổng lưu lượng nước cấp của công ty:
= 31 người x 45 lít/người/ngày = 1,395 m3/ngđ Thiết kế bể tự hoại gồm 2 ngăn: 1 ngăn chứa và 1 ngăn lắng. Dung tích bể: W = Wn + Wc Wn : thể tích nước toàn phần của bể, m3. Wc : Thể tích cặn của bể, m3. Wn = 2
(Quy phạm Wn = 1 - 3
)
= 80%
= 0,8 x 1,395 = 1,2 m3/ngđ Wn = 2 x 1,1 = 2,2 m3 Wc =
a: lượng cặn trung bình của một người thải ra một ngày. a = 0,7 l/ng.ngđ. (Quy phạm 0,5 – 0,8) T: thời gian giữa 2 lần lấy cặn. T = 6 tháng = 180 ngày. (Quy phạm: 6 tháng đối với khu nhà đông người) W1, W2: độ ẩm cặn tươi vào bể và của cặn khi lên men tương ứng là 95% và 90%. b: hệ số kể đến việc giảm thể tích cặn khi lên men (giảm 30%). b = 0,7. c: hệ số kể đến việc để lại 1 phần cặn đã lên men khi hút cặn để giữ lại vi sinh vật giúp cho quá trình lên men cặn được nhanh chóng, dễ dàng, để lại 20%. c = 1,2. N: số người mà bể phục vụ. N = 30 Chiều sâu tối thiểu của bể là 1,3 m Wc =
= 1,4 m3 W = Wn + Wc = 2,2 + 1,4 = 3,6 m3 Thiết kế bể tự hoại gồm 2 ngăn, không có ngăn lọc Chiều sâu mực nước công tác H = 1,5 m. Diện tích bể S = 3,6/1,5 = 2,4 m2 Chiều rộng bể B = 0,8 m. Chiều dài bể L = 3 m. Chiều dài ngăn chứa l1= 2 m Chiều dài ngăn lắng l2= 1m Thông số thiết kế bể tự hoại không được thống kê trong bảng 4.6 Bảng 4.6 Thông số thiết kế bể tự hoại STT  Thông số  Đơn vị  Giá trị   1  Chiều sâu mực nước công tác  m  1,5   2  Chiều rộng bể  m  0,8   3  Chiều dài bể  m  3   4  Chiều cao bể  m  2,1   5  Chiều dài ngăn lắng  m  1   6  Chiều dài ngăn chứa  m  2   7  Cửa thông nước  m  0,3   8  Khoảng cách từ mực nước thấp nhấp đến cửa thông nước  m  0,5   9  Khoảng cách từ mực nước cao nhất đến đỉnh bể  m  0,6   10  Chiều cao T dẫn nước vào, ra  m  0,9   11  Chiều rộng cửa hút cặn  m  0,5   4.3 MẠNG LƯỚI THOÁT NƯỚC MƯA 4.3.1 Các Thông Số Tính Toán Tỉnh Daklak: Lượng mưa trung bình hằng năm: 1700 – 1800 mm Độ ẩm trung bình trong các tháng có mưa: 80 – 82 %.() Hệ thống thoát nước mưa trong xưởng chế biến được thiết kế là hệ thống mương hở. Nước mưa sẽ được thu gom sau đó xả vào MLTN chung của khu vực. Cường độ mưa tại phút thứ 20 q20 = 0,071.H.dTB0,5 = 0,071 * 1800 * (82 - 80)0,5 = 180,7, l/s.ha H: lượng mưa trung bình hằng năm (mm) dTB: Độ hụt trung bình của độ ẩm không khí trong các tháng có mưa Khu vực sản xuất có q20 = 180,7 l/s.ha, với quy trình sản xuất không bị đình trệ, chọn chu kỳ ngập lụt P = 1 năm (TS. Nguyễn Trung Việt, Mạng Lưới Thoát Nước, 2005) Hệ số dòng chảy: Khu vực sản xuát có diện tích các loại mặt phủ: mái nhà và đường rải nhựa 15%, mặt phủ atphan 83%, mặt đất 2%.
Trong đó: a, b,… là diện tích mặt phủ thành phần (%) ψ, ψ,,… hệ số dòng chảy đối với các loại mặt phủ thành phần lấy theo bảng 4.2
= 0,935 Thời gian mưa tính toán Ttt = tm + tr + to tm: Thời gian tập trung nước mưa trên bề mặt từ điểm xa nhất đến rãnh. tm = 3 phút tr: Thời gian nuớc chảy trong rãnh. tr = 2 phút to: Thời gian nuớc chảy trong ống. to =
. lo và Vo: chiều ài và tốc độ đoạn ống tính toán M là hệ số kể đến sự chậm trễ của dòng chảy. M = 2 Ttt = 5 +
Lưu luợng đơn vị dòng chảy Khi Thời gian nuớc mưa tập trung trên mặt phủ lấy bằng 7 phút, to = 0.
n: Hệ số địa lý khí hậu. Tại tỉnh Daklak: n = 0,69. A: cường độ mưa khi thời gian mưa là 1 phút. Chu kỳ ngập lụt P = 1 năm, A = 569,9.
= 175,5 l/s.ha 4.3.2 Tính Toán Thủy Lực Mạng Lưới Thoát Nước Mưa Mạng lưới thoát nước bên trong xưởng sản xuất được thiết kế là hệ thống mương hở hình chữ nhật, thu nước mưa từ sân phơi, mái nhà: kho, khu sản xuất, phòng quản lý, nhân viên…. Nước mưa từ mương hở, tập trung vào hố gas, theo tuyến 1 – 3 – 4 – CX1; 5 – 6 – 7 – 8 – CX2; 10 – 11 – 12 – 14 – CX3; 16 – 17 – 19 – 21 – CX4. Tính toán thủy lực đoạn mương 1 – 2 Chiều dài đoạn mương: L = 55 m Diện tích thoát nước: F = Fbản thân + Fchuyển qua = 5000 + 0 = 5000 m2 Vận tốc dự tính: Vdự tính = 0,93 m/s (Sau khi tính toán, so sánh với Vthực nếu sai số < ± 15% chấp nhận được) Thời gian mưa tính toán: T = tm + tr + to = 3 + 0,021
+ 0,017
= 7 (phút) Chu kỳ ngập lụt tại nhà máy: thiết kế với chu kỳ ngập lụt P = 1 năm. Lưu lượng đơn vị dòng chảy trên đoạn 1 – 2: q =
=
= 153,3 l/s.ha Lưu lượng đoạn mương 1 – 2: Q = ψtb.q.F.η = 0,935 × 153,3 × 5000/10000 × 1 = 69 l/s η: Hệ số mưa không đều. η = 1 Tra bảng tính toán thủy lực: B = 400 mm h/H = 0,6 Vthực = 0,90 m/s (∆V =
×100 = 3%) i = 3‰ H = 400 mm (chiều cao mương) ∆h = i × l = 0,3 m Cốt mặt đất: Cmặt đất = 783,3 m Cốt đỉnh mương:
= 783,3 m
= 783,3 m Cốt đáy mương:
= 783,3 – 0,4 = 782,9 m
= 782,9 – 0,3 = 782,6 m Cốt đáy mương trong thi công:
= 782,9 – 0,05 = 782,85 m
= 782,85 – 0,3 = 782,55 m Cốt mực nước:
= 782,9 + 0,6 × 0,4 = 783,14 m
= 783,14 – 0,3 = 782,84 m Tính toán tương tự cho các đoạn mương, ống còn lại. kết quả được tổng hợp trong bảng 4.8