Đồ án Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho ngành chế biến trái cây đóng hộp

Chương 3 3.1. 3.1: pH 5,6 - 8,2 SS mg/l 260 BOD5 mg/l 950 COD mg/l 1100 N mg/l 12 P mg/l 5 o Lưu lượng ngày trung bình: Q = 1000 m3/ngày o ờ trung bình: Q tb tb 1000 Qh o o o Lưu lượng giờ lớn nhất: tb max Q 24 24 : Qtb,s = 11,58 L/s  ch = 2,8 1000 h Q h o 24 24 : 19 max qs ch  max Q 3600s/h  3 117m / h 3600s/h : 3.2: H ch Qtb,s 5 15 30 50 100 200 300 500 800 1250 (L/s) Kch 3,0 2,5 2,0 1,8 1,6 1,4 1,35 1,25 1,2 1,15 : Tiêu 51 - 84: - n - 2.1.2). 3.2. 3.2.1. : 3.3: C 1. - , mm 5 - 15 - , mm 25 - 38 2. , mm 15 - 75 3. θ 0 - 30 4. Tốc độ dòng chảy trong mương U, m/s 0,4 5. , m/s 0,3 - 1,0 6. L, mm 150 - 600 [2] 20 o Kích thước của mương đặt song chắn Chọn tốc độ dòng chảy trong mương U = 0,4 m/s. Giả sử độ sâu đáy ống cu i cùng của mạng lưới thoát nước bẩn là H = 0,7 m. Chọn kích thước mương: rộng × sâu = B × H = 0,5m × 0,7m. Vậy chiều cao lớp nước trong mương là: h qmax 32,5L / s v a o Kích thước song chắn rác: Chọn kích thước thanh: rộng × dày = b × d = 10mm × 25mm Khe hở giữa các thanh là w = 25 mm. Giả sử song chắn rác có n thanh, vậy số khe hở là m = n + 1 Mối quan hệ giữa chiều rộng mương, chiều rộng thanh và khe hở như sau:  B = n × b + (n + 1) × w 500 = n × 10 + (n + 1) × 25 Giải phương trình trên, ta tìm được n = 13,6. Nếu chọn số thanh là n = 14, ta có thể điều chỉnh khoảng cách giữa các thanh lại là:  500 = 14 × 10 + (14 + 1) × w w = 24 mm o Tổn thất áp lực qua song chắn Tổng tiết diện các khe song chắn: A = (B - b × n) × h Trong đó: B - chiều rộng mương, m  b - chiều rộng thanh, m n - số thanh h - chiều cao lớp nước trong mương, m A = (0,5m - 0,01m × 14 thanh) × 0,163m = 0,06 m2 Vận tốc dòng chảy qua song chắn: 21 V 3.4: H  q  max 32, 5L / s A 0, 06m 200. β 2,42 1,83 1,79 1,67 0,76 : Kriengsak Udomsinrot, Wastewater Engineering Design, AIT, 1989. Tổn thất áp lực qua song chắn: 4 h L β = 2,42 θ 4 h L → 22 3.5: 1. hmax m3/h 117 2. - mm 10 - mm 25 3. thanh 14 4. mm 24 5. θ 20 6. Tốc độ dòng chảy trong mương U m/s 0,4 7. m/s 0,542 8. - m 0,5 - m 0,7 9. L mm 60 3.2.2. : h max = 117 m3/h. o C 15 ) o : V= Qhmax × t = 117/60 × 15 = 29,25 m3 o = 3 m o bv = 0,7 m o : 23 H = h + hbv = 3 + 0,7 = 3,7 m o : o : N : § § Qhmax § § § §  F = V/h = 29,25/3 = 9,75 m2  : W = L = 9, 75 : Q max 1000 , W , Qhmax = 117 m3/h = 1,9 m3 = 0,0325 m3/s , g = 9,81 kg/ms2 , ρ = 1000 kg/m3  = 10 m η = 0,8 0, 0325 N ü CNL Series): Model CN 150 - 7,5 kW - - 12m 1000 - Submersible Pumps (CN/CNH-2) 2,48 m3 24 3.6: , Qhmax m3/h 117 , t 15 , V m3 29,25 , h m 3 , Htc m 3,7 : - m × m 3,13 × 3,13 - , H m 3,7 3.2.3. B : o h tb = 41,67 m3/h o Qhmax = 117 m3/h o = 8 h o = 1000 × 8/24 = 334 m3 o = 5 m o bv = 0,5 m o : H = h + hbv = 5 + 0,5 = 5,5 m o : F = W/h = 334/5 = 66,8 m2 : L = W = 8,17 m o : 10 L/m3 o : 10 (L/m3 ) × 500m3 = 5000 = 5 m3 25 g 3.7: T , Qhtb m3/h 41,67 , t h 12 , W m3 334 , h m 5 : - m × m 8,17 × 8,17 - , H m 5,5 L/m3 10 m3 5 3.2.4. : 3.8. 3.8: C , h 1,5 ÷ 2,5 2,0 , m3/m2 32 ÷ 48 - 32 ÷48 - 80 ÷ 120 26 - - [2] v v v v  , m3 : , m , m , m , m , mm/m : V 40 m3/m2 : 3  125 ÷ 500 15 ÷ 20%D 55 ÷ 65%H 3,0 ÷ 4,6 3,0 ÷ 60 62 ÷176 0,02 ÷ 0,05 2  3,7 12 ÷ 45  83 0,03 A = 1000(m v : D = 5,64 m D v : ) : 40(m 3/m ) = 25 m 2 4A 4x25 H = V/A = 83,34 : 25 = 3,34 m  L = 2 m : hbv = 0,3 m : Htc = H + hbv = 3,34 + 0,3 = 3,64 m v : Ø : d = 15%D = 15% × 5,64 = 0,846 m Ø : h = 60%HL = 60% × 2 = 1,2 m v 80 27 v D  : L  :  : = 0,8D = 0,8 * 5,64 = 4,5 m = πD = π * 4,5 = 14,14 m Q 1000 a L B 3.9: L máng 14,14 m ngày G 2 m3/m2 40 : - m 0,846 - m 1,2 m 3,34 tc m 3,64 m 5,64 mm/m 80 0,03 : R t a 28 : 5 a, 3.10: %. ). , 0 ≥ 200C ) b BOD5 [3] 5 R 5 R  : BOD 5 : SS  0,018 0,02 0,0075 0,014 2 0, 018 2 0, 0075 3.2.5. B : 3.2.5.1. : - - 5 5 ra - - - - 29 V , : 60% 35% 30% : = 1000 m3 : (1 - 0,6) × 260 = 104 mg/L BOD5 : (1 - 0,35) × 950 = 617,5 mg/L : (1 - 0,7) × 1100 = 770 mg/L BOD5 : COD = 0,8 - - BOD5 -  3.2.5.2. BOD 5 COD BOD5 BOD5  5 BOD 5 ; ; U UBOD 5 = BOD5 617,5mg/L  ≤ 50mg/L ra SSra = 30 mg/L  : (S) + BOD5 ch ) Lượng cặn có thể phân hủy sinh học có trong cặn lơ lửng ở đầu ra:  0,65 × 30 = 19,5 mg/L Lượng oxy cần cung cấp để oxy hóa hết lượng cặn có thể phân hủy sinh học: UBOD = 19,5 mg/L × 1,42 (mgO2 ) = 28 mg/L 30 Lượng oxy cần cung cấp này chính là giá trị UBOD của phản ứng. Quá trình tính toán dựa theo phương trình phản ứng: C5H7O2N + 5O2 → 5CO2 + 2H2O + NH3 + Năng lượng 113 mg/L 160 mg/L 1 mg/L 1,42 mg/L → Oxy hóa hoàn toàn 1 mg tế bào cần 1,42 mg oxy. Chuyển đổi từ giá trị UBOD sang BOD5 : BOD5 ) = UBOD × 0,68 = 28 × 0,68 = 19 mg/L : BOD5 ra = BOD5 ) + BOD5 ) 50 = S + 19 → S = 31 mg/L Tính hiệu quả xử lý tính theo BOD5 hòa tan: E 617,5  617,5 Hiệu quả xử lý BOD5 của toàn bộ sơ đồ: E 0 3.2.5.3. 3.11: C 617,5  617,5 m 3,0 ÷ 4,6 m 0,3 ÷ 0,6 m 0,45 ÷ 0,75 : sâu (W : H) (1,0 : 1) ÷ (2,1 : 1) [2] 31 3.12: , mg/l 1000 - 3000 MLVSS /M gBOD5 0,2 - 0,6 5 a kgBOD5/m3 0,95 - 1,2 : Tom D. Reynolds - Texas A&M University. 3.13: 26 - 28 : MLSS 0,8 BOD5 : N : P 100 : 5 : 1 mgVSS/mgBOD 0,4 - 0,8 d -1 0,06 - 0,15 [4] 3.2.5.4. : 32 Q, S0  Qc, S, Xc Aerotank Qr, S, Xr Qw Xr 3. : Q, Qc , m3 Qr, Qw , m3 S0 5 , mgBOD5/L. X, Xr, Xc , mg/L. : - Nước thải khi vào bể Aerotank có hàm lượng chất rắn lơ lửng bay hơi (nồng độ vi sinh vật ban đầu) X0 = 0 - Nồng độ chất rắn lơ lửng bay hơi hay bùn hoạt tính (MLVSS) được duy trì trong bể Aerotank là: X = 3000 mg/L - : MLSS = 0,8 - θc = 10 - ) - Hệ số sản lượng tối đa (tỷ số giữa tế bào được tạo thành với lượng chất nền được tiêu thụ): Y = 0,5 mg VSS/mg BOD5 - d -1 33 - mg/L) - Xc = SSra = 30 mg/L V 10ngày  r = 10000 mg/L 8000 mg/L - 12000 : X(1 V 3000mg / L(1 : HRT = θ = V/Q = 611m3 / 1000(m3 = 15 h = 4 m bv = 0,5 m  : H = h + hbv = 4 + 0,5 = 4,5 m : F = W/h = 611/4 = 152,75 m2 ≈ 153 m2  4 : f = F/4 = 153/4 = 38,25 m2  : Q’ = Q/4 = (1000 m3 ) : 4 = 250 m3 3.2.5.5. : (Yobs : Y 0, 5 Y obs / mgBOD 5 1 : Px = Yobs × Q×(S0 - Sra) Px(vss) = 0,3125 × 1000m3 ×(617,5 - 31)g/m3 ×10-3 kg/g = 183,3 T : 34 P  P x(SS) MLVSS : MLSS :  183, 3 gay 0,8 - M (SS) = 229,1 - 1000m3 1008kg/m3  199,1 × 30g/m3 × 10-3kg/g = 199,1  0, : Q xa 2: Q 0, 008*1008 V xa y X r : § Vb § § Qngtb § θc , θc = 10 § Xc Xc = 19,5 × 0,8 = 15,6 mg/L  ). § Xr 611 (MLVSS) MLVSS, X = 3000 mg/L  , Qngtb = 1000 m3 ) Q xa 0,8 1: Qxả = Qw = 24,7 m3 3.2.5.6. : : MLSS = MLVSS/0,8 = (3000mgVSS/L)/0,8 = 3750 mgSS/L 35 X0 = 0 Qr = αQ, α (xem như lượng chất hữu cơ bay hơi ở đầu ra của hệ thống là không đáng kể). : Q X 3750 Q Xr : Qr = α.Q = 0,6 × 1000m3 = 600 m3 ≈ 25 m3/h : Qr’ = Qr / 4 = (25 m3/h) : 4 = 6,25 m3/h 3.2.5.7. - : L BOD  Q  Vb LBOD F/M 3 3 611m kg = 1,01 kgBOD5/ m3.ngày - F/M: S (0,95 - 1,2 kgBOD5/m3 ) 617,5mgBOD/L F / M = 0,33 mgBOD5/mg bùn.ngày - Tốc độ oxy hoá của 1g bùn hoạt tính: S ,5 5 3.2.5.8. BOD5 = 0,68UBOD  : (0,2 - 0,6) mgBOD5/mg bùn.ngày D/mgVSS h U OC 1 Q(S 0m3 / ng y(617,5 0.68 0.68 36 = 862,5 kgUBOD/ngày  200C): OC0 = OC1 - 1,42×Px(VSS) = 862,5 k - 1,42 kgO2/kgVSS × 183,3 : C = 602,2 kgO2 1 1 : § T: n § Cs: n § C: l § β § α 0,7 OC OC t β = 1 C 1 t 9, 08 1  , T = 250C , Cs = 9,08 mg/L  = 2 mg/L , α = 0,6 α = 1 1 1 Q kk : § = 1,5 § OCt kgO2/h § gay 0, 7 : OC OU , OCt = 980 kgO2 = 40,8 ): OU = Ou × H = 7 gO2/m3.m × 3,5 = 24,5 gO2/m3 37 + Ou: gO2/m3.m 3.14): + Q kk 3.14:  , , Htb = 3,5 m 40,8 24,5 (1 gO2 cho 1 m3 ) (T = 200C) Ou (gO2/m3.m) OE (kgO2/KW) Ou (gO2/m3.m) OE (kgO2/KW) 12 2,2 10 1,7 , α = 0,7 8,5 1,5 7 1,2 [3] 3.2.5.9. v : : Qkk = 2498 m3/h FlexAir Threaded Disc (12” Micro) 26 : 3.15 TM Threaded Disc (12” Micro) : - (fine bubble) - : 0.0 - 15.8 m3/h - : 0.068 m2 - : 350mm (12 inches) Model: FlexAir Threaded Disc (12” Micro) - Part number: 03493 - ) 38 : v = 14 m3 : N Q  v  3 2498m / h 14m / dia Mỗi đơn nguyên có diện tích bề mặt là 38,25 m2. Chọn số đĩa ở mỗi đơn nguyên là 48 đĩa: 6 đĩa theo chiều rộng, 8 đĩa theo chiều dài. Tổng cộng số đĩa phân phối khí cần là: 48 × 4 = 192 đĩa v Tính lại chiều dài và chiều rộng của mỗi đơn nguyên: Chọn k phối khí ngoài cùng với thành bể là 0,4 m. Chiều rộng bể : W = (6 - 1)×1m + 0,4 × 2 = 5,8 m Chiều dài bể: L = (8 - 1)×1m + 0,4m × 2 = 7,8 m Diện tích bề mặt bể: f = 5,8 × 7,8 = 45,24 m2 Thể tích mỗi đơn nguyên là: (611 : 4) = 153 m3 r = 1m, khoảng cách giữa đĩa phân Chiều cao của mỗi đơn nguyên: (153m3 : 45,24 m2) = 3,38 m Chiều cao bảo vệ là hbv = 0,5 m Chiều cao tổng cộng là H = 3,38 + 0,5 = 3,88 m Vậy bể Aerotank được thiết kế thành 4 đơn nguyên có kích thước:  L × W × H = 7,8m × 5,8m × 3,88m 3.2.5.10. Với lưu lượng không khí : Qkk = (2498 m3/h) : 4 = 624,5 m3/h = 0,174 m3/s Chọn vận tốc khí trong ống v = 4 ÷ 20 m/s, có thể chọn đường ống chính D = 150 mm. 39 3.16: Tốc độ khí đặc trưng trong ống dẫn Đường kính, mm Vận tốc, m/s 25 ÷ 75 6 ÷ 9 100 ÷ 250 9 ÷ 15 300 ÷ 610 14 ÷ 20 760 ÷ 1500 19 ÷ 33 Tính lại vận tốc khí trong ống chính: v Với v = 9,8 m/s 4 /s 9 ÷ Tương tự, đối với 8 ống nhánh có lưu lượng: 3 0,174m q / s 8ong Chọn đường kính ống nhánh là: d = 75 mm thì vận tốc khí trong ống nhánh là: ' v 3.2.5.11. 4 s ’ = 5 6 ÷ 9 m/s. o bể Aerotank: Qkk = 2498 m3/h = 41,64 m3 = 0,694 m3/s : h = 4 m : Hm = ho + hd + h’ Trong đó: § ho: Tổn thất trong hệ thống ống vận chuyển ho = 0,4m 40 § hd: Tổn thất qua đĩa phun, hd = 0,5m § h’: Độ sâu ngập nước của miệng vòi phun h’ = 4 - 0,5 = 3,5 m  Hm = 0,4 + 0,5 + 3,5 = 4,4 m lực máy thổi khí tính theo Atmosphere: p m Công suất máy thổi khí: H 4, 4 10,12 10,12 GRT 1 Pmáy = Trong đó: 29, 7ne § Pmáy: Công suất yêu cầu của máy nén khí, kW § G: Trọng lượng của dòng không khí, kg/s G = Qkk khí = 0,694 (m3/s) 1,2 (kg/m3) =0,8328 kg/s § R: hằng số khí, R = 8,314 KJ/K.mol.0K § T1: Nhiệt độ tuyệt đối của không khí đầu vào T1= 273 + 27 = 300 0K § p1: áp suất tuyệt đối của không khí đầu vào p1 = 1 atm § p2: áp suất tuyệt đối của không khí đầu ra p2 = pm + 1 = 0,435 +1 = 1,435 atm  K § n = = 0,283 (K = 1,395 đối với không khí) K § 29,7 : hệ số chuyển đổi § e: Hiệu suất của máy, chọn e = 0,7 0,8328 P may 29, 7 2 (1 1 ). ü RLC - Taiwan: model RLC - 25 59,13 kW, 53,12 m3 3.17) 2 cho 4 bể ). 41 3.17 ) Điện áp Công suất Cột áp Lưu lượng STT MODEL (Volv) (HP) (Mét) Q (m3/ph) 1 RLC - 40 380 V/Hz 2.2 kw 5 1.22 2 RLC - 50 380 V/Hz 3.7 kw 5 2.27 3 RLC - 65 380 V/Hz 5.5 kw 5 3.36 4 RLC - 80 380 V/Hz 7.5 kw 5 5.38 5 RLC - 100 380 V/Hz 11 kw 5 8.38 6 RLC - 100 380 V/Hz 12.5 kw 5 10.17 7 RLC - 150 380 V/Hz 30 kw 5 24.8 8 RLC - 200 380 V/Hz 37 kw 5 37.05 9 RLC - 200 380 V/Hz 47.67 kw 5 39.87 10 RLC - 250 380 V/Hz 59.13 kw 5 53.12 11 RLC - 300 380 V/Hz 75.32 kw 5 69.45 3.2.5.12. v : Q = 250 m3 = 0,8 m/s : 4  : = 10,42 m3/h = 2,9.10-3 m3/s  a 0,8 1 m/s D vào uPVC ϕ = 75mm 1,5 mm 42 : d = 72 mm > 68 mm  : v v : Q 2, 9.10 3 : (Q + Qr)/4 = (41,67 + 25)/4 = 16,67 m3/h = 4,63.10-3 m3/s  : v = 0,8 m/s : D ra t 4 Q 3 ϕ = 90 1,5 mm. = 87 mm > 86 mm. Thông số Đơn vị Giá trị Thể tích xây dựng (4 đơn nguyên) m3 4 × 153 Chiều cao hữu ích m 3,38 Chiều cao tổng m 3,88 Chiều cao bảo vệ m 0,5 Chiều dài bể m 7,8 Chiều rộng bể m 5,8 Lượng bùn xả bỏ khỏi bể m3/ngày 24,7 43 1 đơn nguyên 48 Tổng số đĩa phân phối khí cái 192 Đường kính đĩa phân phối khí mm 350 Lưu lượng không khí cần cung cấp cho quá trình hiếu khí  m3 không khí/h  2498 Thời gian lưu nước h 15 Tải trọng thể tích kgBOD5/m3.ngày 1,01 m3 600 Đường kính ống dẫn nước vào mm 75 Đường kính ống dẫn nước ra mm 90 Đường kính ống dẫn khí chính mm 150 Đường kính ống dẫn khí phụ mm 75 3.2.6. v (“ - ): S :  Q(1  X r 44 § § § X § Xr § vt , vt  -  , Qhtb = 41,67 m3/h , α = 0,6 , X = 3750 mg/L , Xr = 10 000 mg/L , m/h, vt r (“ ): 6 v t : vmax = 7m/h 50 < SVI < 150 Xt = ½*Xr = ½*10000 = 5000 mg/L v t : 41, 67 S 10000 : : d = 20%D S = π/4 × (D2 - d2) = π/4 × (D2 - (0,2D)2)  71,5 = π/4 × 0,96.D2 → D = 9,74 m : d = 0,2D = 1,95 m : S = π/4 × D2 = π/4 × 9,742 = 74,5 m2 ): 3 L a Q 1000m / ngày S 71, 5m 45 ày :  14 v / h 24 : D = 0,8D = 0,8 × 9,74 = 7,8 m : L = πD = π × 7,8 = 24,5 m : 3 Q 1000m a : tb / ngay L ngay L 24,5m 3 3 3 b b o Q (1 S : 1, 67(m / h) (kg / m ) 2 71, 5(m ) m2 h : H = 4 m : hb = 1,5 m : hn = H - hb = 4 - 1,5 = 2,5 m  : hbv = 0,3 m : Htc = H + hbv = 4,3 m ho = 60% hn = 60% × 2,5 = 1,5 m  5 : h1 = 0,05 × D/2 = 0,05 × 9,74/2 = 0,244 m  ): L S L S L S (Qtb LSS) S (1000 71, 5m 46  2 : V : t : V 179m 3 Q tb - v - - - Vb = S × hb = 74,5 × 1,5 = 112 m3  : V 112m 3 Q w : = 24,5 m : aL = 40,82 m3 : Qr = 25 m3/h : Haerotank = 3,38 m : H = 8 m  : Q N : § , W 1000 § Qr , Qr = 25 m3/h = 6,95.10-3 m3/s § , g = 9,81 kg/ms2 § , ρ = 1008 kg/m3 § § η = 0,8 47 N 3.19 Ø  6, 95 1000 Ebara - Bơm trục ngang 3M - 30 m3/h. Lưu lượng bùn tuần hoàn vào mỗi đơn nguyên: Qbùn = (25 : 4) = 6,25 m3/h = 1,74.10-3 m3/s  (4 ống vào 4 đơn nguyên): D n 4 4 3 ϕ = 1,6 mm. trong: d = 59,8 mm > 47 mm. 48 v : : Q + Qr = 41,67m3/h + 25m3/h = 66,67 m3/h = 0,0185 m3/s  : 4 4 D ra t v 3.20. ϕ 5,9 mm. = 188,2 mm > 172 mm. : Q 0, 0185 , hn m 2,5 , Htc m 4,3 , D m 9,74 , h1 m 0,244 : - , d - , h m m 1,95  1,5 m 7,8 Đường kính ống dẫn nước vào bể  mm 200 49