Đề tài Thiết kế một hệ thống xử lí nước thải cho nhà máy cao su Lộc Ninh – Bình Phước với công suất 500m3/ngày đêm

ện khi khí mêtan và cacbonic thoát ra khỏi hỗn hợp. Để duy trì sự ổn định của quá trình xử lý yếm khí, phải duy trì được tình trạng cân bằng động của quá trình theo 3 bước đã nêu. Muốn vậy trong bể xử lý phải : Không có oxi. Không có hàm lượng quá mức của kim loại nặng. Giá trị pH hỗn hợp từ 6,6 đến 7,6. Phải duy trì độ kiềm đủ khoảng 1.000 ÷1.500 mg/L để ngăn cản pH giảm xuống dưới 6,2. Nhiệt độ của hỗn hợp (nước thải) từ 27 ÷ 38OC. Phải có đủ chất dinh dưỡng theo tỷ lệ COD : N : P = 350 : 5 :1 và nồng độ thấp của các kim loại sắt … Bùn trong bể là sinh khối đóng vai trò quyết định trong việc phân hủy và chuyển hoá chất hữu cơ, bùn được hình thành hai vùng rõ rệt trong bể phản ứng. Ơ chiều cao khoảng 1/4 bể tính từ đáy lên, lớp bùn hình thành do các hạt cặn keo tụ nồng độ từ 5 ÷ 7%, trên lớp này là lớp bùn lơ lửng nồng độ 1000 ÷3000 mg/L gồm các bông cặn chuyển động giữa lớp bùn đáy và bùn tuần hoàn từ ngăn lắng rơi xuống. Trên mặt tiếp giáp với pha khí, nồng độ bùn trong nước bé nhất. Nồng độ cao của bùn hoạt tính trong bể cho phép bể làm việc vơí tải trọng chất hữu cơ cao. Để hình thành khối bùn hoạt tính đủ nồng độ, làm việc có hiệu quả đòi hỏi thời gian vận hành khởi động từ 3 đến 4 tháng. Nếu cấy vi khuẩn tạo axit và vi khuẩn tạo mêtan trước (phân trâu bò) với nồng độ thích hợp và vận hành với chế độ thuỷ lực ≤ 1/2 công suất thiết kế, thì thời gian khởi động có thể rút xuống từ 2 đến 3 tuần. Cặn dư thừa định kỳ xả ra ngoài. Lượng cặn dư chỉ bằng 0,15 ÷ 0,2 hàm lượng COD, tức bằng nữa cặn sinh ra so với khi xử lý hiếu khí. Cặn xả ra ổn định có thể đưa trực tiếp đến thiết bị làm khô. Ưu điểm của bể UASB: Không sử dụng hoặc tiêu thụ rất ít năng lượng. Trong trường hợp xử lý nước thải ở nhiệt độ thích hợp, năng lượng cần thiết khoảng 0,05 ÷ 0,1 KWh/m3 nước thải Sinh ra năng lượng do sản sinh ra khí mêtan, tận dụng làm khí đốt Lượng bùn sinh ra ít, khả năng lắng và tách nườc tốt hơn bùn hiếu khí nên giảm chi phí xử lý bùn Bùn có tính ổn định cao Tốc độ sinh bùn kị khí thấp do đó nhu cầu dinh dưỡng (N,P) cũng thấp Có thể hoạt động ở tải trọng rất cao, khoảng 30kgCOD/m3ngày đêm, thậm chí có thể lên đến 50kgCOD/m3ngày đêm ở nhiệt độ 40oC Bùn kị khí có thể lưu trữ trong một thời gian dài ở nhiệt độ dưới 15oC không cung cấp thức ăn mà hoạt tính của bùn vẫn không giảm Không sinh ra mùi Giảm tính độc của clo hữu cơ. Chi phí đầu tư, vận hành thấp Mặt bằng xây dựng nhỏ. Hình 2.6 Bể UASB 2.4.8 Bể Aerotank Bể phản ứng sinh học hiếu khí Aerotank là công trình bê tông cốt thép hình chữ nhật hoặc hình tròn, cũng có trường hợp người ta chế tạo bằng sắt thép hình khối trụ. Thông dụng nhất hiện nay là các Aerotank hình bể khối chữ nhật. Nước thải chảy qua suốt chiều dài của bể và được sục khí, khuấy đảo nhằm tăng cường lượng ôxi hòa tan và tăng cường ôxi hóa chất bẩn hữu cơ có trong nước. Nước thải sau khi đã được xử lý sơ bộ, đi vào bể Aerotank còn chứa các chất hữu cơ ở dạng hòa tan và lơ lửng. Các chất lơ lửng làm nơi vi khuẩn bám vào để cư trú, sinh sản và phát triển, hình thành các hạt cặn bông hay còn gọi là bùn hoạt tính. Hình 2.7 Các vi sinh vật tiêu biểu trong bể bùn hoạt tính (Từ trái sang phải: Sphaerotilus natans và 2 loài Thiothrix) Ưu điểm của bể bùn hoạt tính là linh động, có thể áp dụng được những thay đổi nhỏ về pH, nhiệt độ và chất hữu cơ; hiệu suất khử BOD và SS cao; diện tích nhỏ Nhược điểm của phương án này là tốn nhiều chi phí về năng lượng sục khí; cần có công trình xử lý bùn sau đó. Beå aeroten thoâng thöôøng Beå aerotank xaùo troän hoaøn toaøn Ñoøi hoûi choïn hình daïng beå, trang thieát bò suïc khí thích hôïp. Thieát bò suïc khí cô khí (motour vaø caùnh khuaáy) hoaëc thieát bò khueách taùn khí thöôøng ñöôïc söû duïng. Hình 2.8 Beå aerotank 2.4.9 Möông oxy hoùa Laø möông daãn daïng voøng coù suïc khí ñeå taïo doøng chaûy trong möông coù vaän toác ñuû xaùo troän buøn hoaït tính. Vaän toác trong möông thöôøng ñöôïc thieát keá lôùn hôn 3 m/s ñeå traùnh caën laéng. Möông oâxy hoùa coù theå keát hôïp quaù trình xöû lyù nitô. Hình 2.9 Mương oxy hóa 2.4.10 Beå hoaït ñoäng giaùn ñoaïn (SBR) Beå hoaït ñoäng giaùn ñoaïn laø heä thoáng xöû lyù nöôùc thaûi vôùi buøn hoaït tính theo kieåu laøm ñaày vaø xaû caïn. Quaù trình xaûy ra trong beå SBR töông töï nhö trong beå buøn hoaït tính hoaït ñoäng lieân tuïc, chæ coù ñieàu taát caû quaù trình xaûy ra trong cuøng moät beå vaø ñöôïc thöïc hieän laàn löôït theo caùc böôùc : laøm ñaày, (2) phaûn öùng, (3) laéng, (4) xaû caïn, (5) ngöng. Hình 2.10 Quá trình hoạt động của bể SBR Bảng 2.6: Các sự cố thường gặp trong quá trình vận hành bể bùn hoạt tính và nguyên nhân Sự cố Nguyên nhân Hiệu suất loại BOD hoà tan thấp 1. Thời gian cư trú của vi khuẩn trong bể quá ngắn 2.  Thiếu N và P        pH quá cao hoặc quá thấp        Trong nước thải đầu vào có chứa độc tố        Sục khí chưa đủ        Khuấy đảo chưa đủ hoặc do hiện tượng ngắn mạch   Nước thải chứa nhiều chất rắn 1. Thời gian cư trú của vi khuẩn trong bể quá lâu 2. Quá trình khử nitơ diễn ra ở bể lắng        Do sự phát triển của các vi sinh vật hình sợi (trong điều kiện thời gian cư trú của vi khuẩn ngắn, thiếu N và P, sục khí không đủ) Tỉ lệ hoàn lưu bùn quá thấp   Mùi 1. Sục khí không đủ 2. Quá trình yếm khí xảy ra ở bể lắng Bảng 2.7: Cách hiệu chỉnh các sự cố Sự cố Cách hiệu chỉnh Thời gian cư trú của VK        Quá thấp        Quá cao Giảm bớt lượng bùn thải Tăng lượng bùn thải Thiếu dưỡng chất N và P Cung cấp thêm dưỡng chất cho nước thải đầu vào pH quá cao hoặc quá thấp Xây thêm bể điều lưu        Trung hòa nước thải đầu vào Nước thải đầu vào có chứa độc tố Xây thêm bể điều lưu        Loại bỏ các chất độc trong nước thải đầu vào Sục khí không đủ Tăng công suất thiết bị sục        Phân bố lại các ống phân phối khí trong bể Khuấy đảo không đủ, "mạch ngắn" Tăng mức độ sục khí        Gắn thêm các đập phân phối nước Quá trình khử nitơ ở bể lắng Giảm thời gian giữ bùn trong bể lắng bằng cách tăng tỉ lệ hoàn lưu        Gắn thêm gàu múc bùn        Tăng lượng bùn thải Quá trình yếm khí ở bể lắng Các phương pháp tương tự phương pháp áp dụng để tránh quá trình khử nitơ của bể lắng 2.4.11 Bể lọc sinh học nhỏ giọt à loại bể lọc sinh học với vật liệu tiếp xúc không ngập trong nước. Nước đến lớp vật liệu lọc chia thành các dòng hoặc hạt nhỏ chảy thành lớp mỏng qua khe hở của vật liệu, đồng thời tiếp xúc với màng sinh học ở trên bề mặt vật liệu và được làm sạch do vi sinh vật của màng phân hủy hiếu khí và kị khí các chất hữu cơ có trong nước. Ưu điểm: hiệu quả xử lý cao, ít tốn chi phí. Nhược điểm: công suất xử lý nhỏ, thường gây nghẹt thiết bị phân phối, xuất hiện nhiều côn trùng và muỗi. Hình 2.11 Bể lọc sinh học nhỏ giọt 2.4.12 Bể lắng Bể lắng có nhiệm vụ lắng các hạt cặn lơ lửng có sẵn trong nước thải, cặn hình thành trong quá trình keo tụ tạo bông (bể lắng đợt 1) hoặc cặn sinh ra trong quá trình xử lý sinh học (bể lắng đợt 2). Theo chiều dòng chảy, bể lắng được phân thành: bể lắng ngang và bể lắng đứng Hình 2.12 Bể lắng CHƯƠNG 3: LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHO NHÀ MÁY CAO SU LỘC NINH – BÌNH PHƯỚC 3.1 THÀNH PHẦN VÀ TÍNH CHẤT NƯỚC THẢI Nước thải chế biến mủ cao su chủ yếu chứa các hợp chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học, như các loại axit béo dễ bay hơi (axit acetic / axit formic), các loại đường, đạm, chất béo và một số khoáng chất khác. Trên cơ sở các chất nói trên, nước thải chế biến mủ cao su, về nguyên tắc là thích hợp cho quá trình xử lý sinh học. Nhưng nước thải thô cũng chứa các hạt cao su chưa keo tụ với nồng độ rất cao. Bởi vì các hạt cao su này có thể ảnh hưởng xấu đến quá trình xử lý sinh học kị khí, hiếu khí, nên chúng cần phải được tách ra khỏi nước thải trước khi đưa vào xử lý sinh học. Nước thải sản xuất của nhà máy chủ yếu từ hai nguồn chính là: - Nước thải từ phân xưởng sản xuất mủ cốm: bao gồm nước thải từ các mương đánh đông, máy cắt, ép... - Nước thải từ phân xưởng mủ tạp: bao gồm nước thải bể ngâm mủ tạp, nước thải từ máy cán, cắt... Nước thải từ phân xưởng mủ cốm thải ra liên tục trong thời gian sản xuất. Lưu lượng nước thải lớn nhất vào lúc xả nước các mương, bồn... khi làm vệ sinh cuối ca làm việc. Nước thải từ phân xưởng mủ Crep thải ra chủ yếu khi cán, cắt và xả hồ ngâm mủ tạp. Chế độ thải nước không đều mà bị ngắt quảng theo chế độ sản xuất, phụ thuộc vào nguồn nguyên liệu. Nước thải xe bồn được thải gián đoạn, chỉ thải khi xúc rửa xe. Nước rửa trong qui trình mủ tạp sẽ chứa các chất rắn như bụi đất, rác, các chất bẩn khác bám dính trên mủ khi thu gom về nhà máy. Nước thải từ mương đánh đông thường mang các hóa chất hòa tan trong nó như tác nhân bảo quản, amoniac, axit formic hoặc axit axetic, các chất hữu cơ, các hạt mủ chưa kịp đông…. Số TT Chỉ tiêu phân tích Đơn vị Kết quả TCVN(5945 – 2005 ) loại B 1 Mùi, màu - Màu trắng đục, mùi hôi. Không khó chịu 2 pH - 4,5 – 5,5 5,5 – 9 3 BOD5 Mg/l 906 50 4 COD Mg/l 1256 80 5 NH3 Mg/l 116 10 6 SS Mg/l 130 100 3.2 LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI CAO SU Nguyên tắc lựa chọn công nghệ xử lý Công nghệ phải đảm bảo chất lượng nước ra sau khi xử lý đạt tiêu chuẩn xả thải vào nguồn thải. Công nghệ đảm bảo mức an toàn cao trong trường hợp có sự thay đổi lớn về lưu lượng và nồng độ chất ô nhiễm giữa mùa mưa và mùa khô. Công nghệ xử lý phải đơn giản, dễ vận hành, có tính ổn định cao, vốn đầu tư kinh phí tối ưu. Công nghệ xử lý phải mang tính hiện đại và có khả năng sử dụng trong một thời gian. Ngoài ra cần chú ý đến một số yếu tố như: Lưu lượng, thành phần nước cần xử lý. Tính chất nước thải sau xử lý vào nguồn. Điều kiện thực tế vận hành, xây dựng hệ thống. Điều kiện về kỹ thuật (xây dựng, lắp ráp, vận hành). Khả năng đầu tư vốn. Hệ thống xử lý nước thải sản xuất với công suất 500m3/ngày.đêm. Tuy nhiên lượng nước thải này lại chứa rất nhiều latex. Vì vậy để tận dụng lượng latex có trong dòng thải của quá trình sản xuất cao su. Để xây dựng hệ thống xử lý nước thải cho nhà máy cao su LộcNinh – Bình Phước, đề xuất hai phương án sau: Phương án 1: sơ đồ xử lý nước nhà máy cao su Lộc Ninh – Bình Phước Bể bẫy cao su Bể điều hòa Bể chứa Bể tuyển nổi Bể lắng đợt II Bể Aerotank Bể khử trùng Bể chứa bùn Bể chứa bọt Sân phơi bùn Nguồn tiếp nhận Làm phân bón Bùn cặn Bùn tuần hoàn Nước thải Song chắn rác Phương án 2: sơ đồ xử lý nước nhà máy cao su Lộc Ninh – Bình Phước Bể bẫy cao su Bể điều hòa Bể chứa Bể tuyển nổi Bể lắng đợt II Mương oxy hóa Bể khử trùng Bể chứa bùn Bể chứa bọt Sân phơi bùn Nguồn tiếp nhận Làm phân bón Bùn cặn Bùn tuần hoàn Nước thải Song chắn rác Thuyết minh quy trình Phương án I: Nước thải sau khi thải ra được lọc qua song chắn rác, qua bể bẫy cao su và tập trung về hố gom. Tại đây nước thải được bơm lên bể điều hòa qua. Ở bể điều hòa nước thải được sục khí tạo sự điều hòa lưu lượng và nồng độ nước thải. Sau đó nước thải được bơm qua bể tuyển nổi. Tại bể tuyển nổi các cặn lơ lửng nổi lên được thu hồi để tái sử dụng. Nước thải tiếp tục được bơm qua bể aerotank để sử lý sinh học bằng phương pháp sục khí. Sau khi qua bể aerotank nước thải được chuyển qua bể lắng II, Bùn dư ở bể lắng II và tuyển nổi được bơm qua bể nén bùn. Bùn từ bể nén bùn sẽ được tuần hoàn về bể aerotank. Bùn sau khi nén được chuyển đến sân phơi bùn, sau đó bùn được đem bón trở lại cho cây cao su. Nước sau lắng II đạt tiêu chuẩn được xả ra nguồn tiếp nhận. Phương án II Nước thải sau khi thải ra được lọc qua song chắn rác, qua bể bẫy cao su và tập trung về hố gom. Tại đây nước thải được bơm lên bể điều hòa qua. Ở bể điều hòa nước thải được sục khí tạo sự điều hòa lưu lượng và nồng độ nước thải. Sau đó nước thải được bơm qua bể tuyển nổi. Tại bể tuyển nổi các cặn lơ lửng nổi lên được thu hồi để tái sử dụng. Nước thải tiếp tục được bơm qua mương oxy hóa để sử lý sinh học. Sau khi qua mương oxy hóa nước thải được chuyển qua bể lắng II, Bùn dư ở bể lắng II và tuyển nổi được bơm qua bể nén bùn. Bùn từ bể nén bùn sẽ được tuần hoàn về mương oxy hóa. Bùn sau khi nén được chuyển đến sân phơi bùn, sau đó bùn được đem bón trở lại cho cây cao su. Nước sau lắng II đạt tiêu chuẩn được xả ra nguồn tiếp nhận. CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN CÔNG NGHỆ VÀ TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ Phương án 1 CHƯƠNG 4 TÍNH TOÁN CÔNG NGHỆ VÀ TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ Phương án 1 Bảng 4.1: Thông số đầu vào Số TT Chỉ tiêu phân tích Đơn vị Kết quả TCVN(5945 – 2005 ) loại B 1 Mùi, màu - Màu trắng đục, mùi hôi. Không khó chịu 2 pH - 4,5 – 5,5 5,5 – 9 3 BOD5 Mg/l 906 50 4 COD Mg/l 1256 80 5 NH3 Mg/l 116 10 6 SS Mg/l 130 100 Lưu lượng thiết kế Qtb = 500m3/ng.đ = 21m3/h = 0,006m3/s Lưu lượng lớn nhất: Qmax = 21 m3/h × Kch=21m3/h × 2,95 = 61,95 m3/h = 52 L/s Trong đó: Kch = hệ số không điều hòa chung của nước thải lấy theo điều 2.1.2 TCXD 51-84 Bảng 4.2: Hệ số không điều hòa chung Qtb (L/s) 5 15 30 50 100 200 300 500 800 1250 Kch 3 2,5 2 1,8 1,6 1,4 1,35 1,25 1,2 1,15 4.1 SONG CHẮN RÁC Bảng 4.3: Các thông số tính toán cho song chắn rác Thông số Giá trị Kích thước song chắn Rộng, mm 5,08 – 15,24 Dày, mm 25,4 – 38,1 Khe hở giữa các thanh, mm 15-75 Độ dốc theo phương đứng, độ 15 - 45 Tốc độ dòng chảy trong mương đặt song chắn rác, m/s 0,3-0,609 Chiều sâu của lớp nước ở song chắn rác h = H1 = 0,5m Tính chiều rộng các thanh chắn và chiều rộng kênh dẫn nước thải Vận tốc nước trong mương: chọn v = 0,5 m/s Chọn kích thước phần mương đặt SCR: B x H = 0,5m x 0,5m Chiều cao lớp nước trong mương: (4.1) Kích thước song chắn rác + Kích thước thanh: rộng x dày = b x d = 0,015m x 0,025m + Kích thước khe hở giữa các thanh: w = 0,05 m + Giả sử song chắn rác có n khe hở, m = n-1 thanh n=7,9 Þ Số khe hở n=8. Số thanh là 7 + Khoảng cách giữa các khe có thể điều chỉnh w=49,4 mm Tổng tiết diện các khe = 27255mm2 = 0,027 m2 Vận tốc dòng chảy qua song chắn (4.2) Tổn thất áp lực qua song chắn =12mm<150mm (4.3) Trong đó: V: Vận tốc dòng chảy qua song chắn v: vận tốc nước thải trong mương Chiều cao của song chắn: (4.4) LSCR = (4.5) Chiều dài phần mở rộng trước song chắn L1 = (4.6) Trong đó: B: Chiều rộng của song chắn rác W: Chiều rộng mương dẫn nước tới và ra khỏi song chắn rác. Chọn B =450mm : Góc nghiêng chỗ mở rộng Chiều dài phần thu hẹp sau song chắn L2 = Chiều dài xây dựng phần mương để đặt song chắn rác: L = L1 + L2 + Ls = 69 + 35 + 1500 =1604(mm) Trong đó: Ls: Chiều dài phần mương đặt song chắn rác, Ls = 1,5m Mương xây bằng bêtông cốt thép có chiều dày là 100mm Bảng 4.4: Thông số thiết kế song chắn rác Thông số Chiều rộng song chắn, m 0,5 Chiều cao song chắn, m 0,58 Bề rộng thanh, mm 15 Bề dày thanh, mm 25 Khe hở giữa các thanh, mm 49,4 Góc nghiêng đặt song chắn so với phương thẳng đứng, độ 60 4.2 BỂ BẪY MỦ CAO SU Thông số đầu vào Lưu lượng: Qtb = 500m3/ng.đ = 21m3/h = 0,006m3/s Chọn thời gian lưu nước trong bể: t= 12h Thể tích bể V = Qmax×t (4.7) V = 21m3/h ×12h= 252m3 Chọn chiều sâu hữu ích h = 4m, chiều cao an toàn = 0,5m + Chiều sâu tổng cộng: H = 4m + 0,5m = 4,5m Chọn bể bẫy mủ có tiết diện ngang là hình chữ nhật trên mặt bằng + Diện tích mặt bằng của bể bẫy mủ F = (4.8) Kích thước hầm bơm: A×B×H = 15m×4,5m×4m Để tăng khả năng lưu nước trong bể và khả năng giữ cao su lại trong bể ta thiết kế thêm những tấm chắn từ mặt nước xuống khoảng 2m. Bảng 4.5: Thông số thiết kế bẫy cao su Thông số Chiều rộng bể, m 4,5 Chiều cao bể, m 4,5 Chiều dài bể, m 15 Thể tích bể, m3 303,75 4.3 HẦM BƠM TIẾP NHẬN Thông số đầu vào Lưu lương: Qtb = 500m3/ng.đ = 21m3/h = 0,006m3/s Thể tích hầm bơm tiếp nhận V = Qmax×t Trong đó: t: thời gian lưu nước. Chọn t = 20phút V = 61,95m3/h ×20phut× = 20,65m3 Chọn chiều sâu hữu ích h = 3m, chiều cao an toàn = 0,5m - Chiều sâu tổng cộng: H = 3m + 0,5m = 3,5m - Chọn hầm bơm có tiết diện ngang là hình chữ nhật trên mặt bằng Diện tích mặt bằng của hầm bơm F = Kích thước hầm bơm: A×B×H = 3m×2,5m×3m Bảng 4.6: Thông số thiết kế hầm tiếp nhận Thông số Chiều rộng bể, m 2,5 Chiều cao bể, m 3,5 Chiều dài bể, m 3 Thể tích bể, m3 26,25 Hàm lượng chất lơ lửng SS và BOD5 của nước thải sau khi qua song chắn rác, bể bẫy mủ, hầm tiếp nhận giảm 4%, còn lại: SS = SS’ × (100-4)% =130×(100 -4)% = 124,8mg/l BOD5 = BOD’5 × (100-5)% = 906×(100-5)% = 869,76 mg/l ( tính toán thiết kế công trình xử lý nước thải đô thị và công nghiệp- Lâm Minh Triết chủ biên) Bơm nước ở hầm bơm qua bể điều hòa H = h1+ h2 Trong đó: h1: chiều cao cột nước trong bể; h1 = 3,5m h2: tổn thất cục bộ qua các chỗ nối, đột mở, đột thu, tổn thất qua lớp bùn,...h2 = 2 – 3m H2O. Chọn h2 = 2m H = 2 +3,5 = 5,5m = 1000kg/m3: Khối lượng riêng của nước thải = 0,8: hiệu suất làm việc của máy bơm (4.9) Chọn bơm chìm : Hãng sản xuất Model Công suất Dòng điện Lưu lượng MATRA SMX120T 0,9kW 400V – 50Hz 24 m3/h 4.4 BỂ ĐIỀU HÒA Bảng 4.7: Thông số đầu vào bể điều hòa Số TT Chỉ tiêu phân tích Đơn vị Kết quả TCVN(5945 – 2005 ) loại B 1 Mùi, màu - Màu trắng đục, mùi hôi. Không khó chịu 2 pH - 4,5 – 5,5 5,5 – 9 3 BOD5 Mg/l 869,76 50 4 COD Mg/l 1256 80 5 NH3 Mg/l 116 10 6 SS Mg/l 124,8 100 Lưu lương: Qtb = 500m3/ng.đ = 21m3/h = 0,006m3/s Kích thước bể điều hòa - Chọn thời gian lưu nước trong bể điều hòa: t =4h - Thể tích bể điều hòa: Vb = Qtb×t = 21m3/h×4h = 84m3 - Chọn chiều sâu hữu ích của bể: h = 4m - Chiều cao bảo vệ: 0,5m - Chiều cao tổng cộng: H = 4m +0,5m = 4,5m - Diện tích bề mặt bể điều hòa: A = Thiết kế bể điều hòa hình chữ nhật - Chọn kích thước bể là: Dài × Rộng = 6m × 4m Thể tích thực tế của bể điều hòa: Vđh = Thời gian lưu nước thực tế tại bể: (4.10) Thể tích xây dựng Tính toán hệ thống cấp khí cho bể điều hòa - Lưu lượng không khí cần cung cấp cho bể điều hòa qkk = QgiờTB a (4.11) Trong đó : QgiờTB : Lưu lượng nước thải trung bình theo giờ QgiờTB = 21m3/giờ a : Lưu lượng không khí cấp cho bể điều hòa a = 3,74 m3 khí/m3 nước thải (theo W.Wesley Eckenfelder, Industrial Water Pollution Control, 1989) qkk= 21 3,74 = 78,54 (m3/giờ) - Khí được cung cấp bằng hệ thống ống PVC có đục lỗ, gồm 4 ống nhánh đặt dọc theo chiều dài bể (6m), 2 ống gần tường cách tường 1m các ống còn lại cách nhau 2m. Đường ống chính - Chọn vận tốc trong ống chính: v =15m/s - Đường kính ống chính: D = = 43mm (4.12) - Chọn ống Ф50mm - Kiểm tra vận tốc trong ống chính: v = = 11,12 m/s Đường ống nhánh - Lưu lượng khí trong mỗi ống nhánh q = (m3/giờ) - Vận tốc khí trong ống 10 – 15 m/s. Chọn v = 10 m/s. - Đường kính ống dẫn khí dn = = = 0,026 (m) = 26 (mm) - Chọn ống f = 30 (mm) - Đường kính các lỗ 2 – 5 mm. Chọn dl = 4 mm = 0,004 m. - Vận tốc khí qua lỗ 5 – 20 m/s. Chọn vl = 15 m/s. - Lưu lượng khí qua một lỗ ql = vl = 15 3600 = 0,678 m3/giờ - Số lỗ trên một ống N = = = 28,9 (lỗ) - Chọn 32 lỗ. - Số lỗ trên 1m dài ống n = = = 8(lỗ/m ống) Áp lực và công suất của hệ thống thổi khí (Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp – tính toán thiết kế công trình – Lâm Minh Triết) Áp lực cần thiết cho hệ thống thổi khí Hct = hd + hc + hf + H Trong đó: hd = Tổn thất áp lực do ma sát dọc theo chiều dài ống dẫn (m) hc = Tổn thất cục bộ (m) hf = Tổn thất qua thiết bị phân phối (m) H = Chiều sâu hữu ích của bể, H = 3m Tổng tổn thất hd và hc thường không vượt quá 0,4m; Tổn thất hf không quá 0,5m. Do đó áp lực cần thiết sẽ là: Hct = 0,4 + 0,5 +3 = 3,9m Áp lực không khí là (4.13) Công suất của máy thổi khí Pmáy = (4.14) Trong đó: Pmáy : Công suất yêu cầu của máy nén khí , kW G: lượng không khí mà hệ thống cung cấp trong một giây (kg/s) Q = Lưu lượng không khí Q = 78,54m3/giờ = 0,022 m3/s = khối lượng riêng của không khí, = 1,2 kg/m3 G = Q ×=0,022m3/s ×1,2 kg/m3 = 0,0264kg/s R : hằng số khí , R = 8,314 KJ/K.mol 0K T1: Nhiệt độ tuyệt đối của không khí đầu vào T1= 273 + 25 = 298 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 = 1,38 atm n= = 0,283 ( K = 1,395 đối với không khí ) 29,7 : hệ số chuyển đổi e: Hiệu suất của máy , chọn e= 0,8 Pmáy = Chọn công suất máy Pmáy = 1kW Hàm lượng BOD5 qua bể điều hòa giảm 15% BOD5 = 869,76×(1- 0,15) = 739,296mg/L COD = 1256× (1- 0,15) = 1067,6mg/L Bảng 4.8 Các thông số thiết kế cho bể điều hòa TT Thông số Đơn vị Giá trị Phần thiết kế xây dựng 1 Lưu lượng giờ trung bình, Q m3/giờ 21 2 Thời gian lưu nước, t giờ 4,6 3 Thể tích hữu dụng, Vhd m3 96 4 Thể tích xây dựng, Vxd m3 108 5 Kích thước (mặt bằng hình chữ nhật): Chiều rộng Sâu tổng cộng, H m m m 6 4 4,5 Sau khi qua bể điều hòa nước thải vào bể tuyển nổi tiếp tục công đoạn xử lý Bơm nước ở bể điều hòa, tính tương tự ở hố thu gom H = h1+ h2 h1: chiều cao cột nước trong bể; h1 = 4,5m h2: tổn thất cục bộ qua các chỗ nối, đột mở, đột thu, tổn thất qua lớp bùn,...h2 = 2 – 3m H2O. Chọn h2 = 2m H = 2 +4,5 = 6,5m = 1000kg/m3: Khối lượng riêng của nước thải = 0,8: hiệu suất làm việc của máy bơm Chọn bơm chìm : Hãng sản xuất Model Công suất Dòng điện Lưu lượng MATRA SMX120T 0,9kW 400V – 50Hz 24 m3/h 4.5 BỂ TUYỂN NỔI Bảng 4.9: Thông số đầu vào bể tuyển nổi Số TT Chỉ tiêu phân tích Đơn vị Kết quả TCVN(5945 – 2005 ) loại B 1 Mùi, màu - Màu trắng đục, mùi hôi. Không khó chịu 2 pH - 7 5,5 – 9 3 BOD5 Mg/l 739,296 50 4 COD Mg/l 1067,6 80 5 NH3 Mg/l 116 10 6 SS Mg/l 124,8 100 Lưu lương: Qtb = 500m3/ng.đ = 21m3/h = 0,006m3/s Thiết kế kình tạo áp Lưu lượng nước thải trung bình qua thiết bị tuyển nổi kết hợp lắng: Q = Lựa chọn tuyển nổi khí hòa tan - Chọn A/S = 0,03mg khí/mg chất rắn - Nhiệt độ trung bình 270C Bảng 4.10: Độ hòa tan của không khí chọn theo bảng sau Nhiệt độ (0C) 0 10 20 30 sa 29,2 22,8 18,7 15,7 (Theo Xử lý nước cấp cho sinh hoạt và công nghiệp – Trịnh Xuân Lai) - sa = 16,6 ml/l - Tỉ số bão hòa f = 0,5 Áp suất yêu cầu cho cột áp lực: (4.15) Vậy P = 2,346 atm Trong đó: A/S = Tỉ số khí/chất rắn, ml khí/mg chất rắn f = Phần khí hòa tan ở áp suất P, thông thường f = 0,5 P = áp suất, atm p = áp suất, kPa Sa = Hàm lượng SS mg/l sa = Độ hòa tan của khí, ml/l Hệ số 1,3 là trọng lượng của 1ml không khí tính bằng mg, giá trị (-1) tính đến yếu tố hệ thống hoạt động ở áp suất khí quyển Thể tích cột áp lực Với t = thời gian lưu nước ở cột áp lực (0,5 – 3) phút. Chọn t = 2 phút Chọn chiều cao cột áp lực H = 2m. Vậy đường kính cột áp lực: D = Chọn đường kính cột áp lực D = 1m Tính bề dày thân cột áp lực Vật liệu cột: thép CT3 Giới hạn bền Giới hạn chảy Tốc độ gỉ: 0,06mm/năm Môi trường làm việc lỏng (nước): Áp suất làm việc: P = 2,436(atm) = 136,62kPa Chiều cao nước trong cột H=2(m) Bề dày thân áp lực (4.16) - Dt- Đường kính trong cột áp lực, Dt = 1m - Hệ số mối hàn, - P1-Áp suất tính toán - P1 = P + Pn - P là áp suất yêu cầu cho cột áp lực = 136,62kPa - Pn – Là áp suất thuỷ tĩnh do mực chất lỏng tác dụng lên - Pn = Xác định ứng suất cho phép của thép CT3 Hệ số hiệu chỉnh Hệ số an toàn bền kéo nk = 2,6 Hệ số an toàn bền chảy nc = 1,5 (4.17) Ta lấy giới hạn bé hơn trong 2 ứng suất cho phép ở trên làm ứng suất cho phép tiêu chuẩn. C = C1 + C2 +C3 = 1 + 0 +0,6 = 1,6(mm) C1-Hệ số ăn mòn của môi trường thiết bị làm việc, C1 = 1mm C2- Hệ số ăn mòn trực tiếp của môi trường, C2 = 0mm C3- Hệ số bổ sung do dung sai, C3 = 0,6mm Vì (4.18) (với là hệ số mối hàn, = 0,7) Bề dày thân thiết bị Chọn S = 4mm Kiểm tra ứng suất của thành theo áp suất thử Kiểm tra áp suất thử tính toán P0 = 1,5P +Pn = 1,5156,24103 + 19,62103 = 244,55103(N/m2) Kiểm tra ứng suất thử (4.19) Vậy bề dày thân cột áp lực S = 4mm thỏa điều kiện bền và áp suất làm việc Tính bề dày đáy (elip) của cột áp lực (4.20) hb- Chiều cao phần lồi của đáy, hb = 0,2Dt = 0,21000 = 200(mm) (theo bảng XIII.10, trang 382 -Sổ tay quá trình thiết bị công nghệ hoá chất tập 2) k- Hệ số không thứ nguyên, k = 1 Vì nên áp dụng công thức tính bề dày Vì S – C =0,88< 10mm tăng lên 2mm cho giá trị C Vậy chiều dày đáy và nắp thiết bị S = 0,88 + 1,6 + 2 = 4,48(mm) Chọn S = 5mm Kiểm tra ứng suất thử (4.21) Vậy bề dày đáy cột áp lực S = 5 mm thỏa điều kiện bền và áp suất làm việc Bảng 4.11: Thông số thiết kế cột áp lực TT Thông số Đơn vị Giá trị 1 Lưu lượng nước, Q m3/h 21 2 Áp lực, P kPa 136,62 3 Kích thước cột áp lực Đường kính, D Chiều cao, H m m 1 2 4 Bề dày thân, S mm 4 5 Bề dày đáy, nắp mm 5 Thiết kế bể tuyển nổi hình tròn - Tải trọng bề mặt bể tuyển nổi 48m3/m2.ngày tương ứng với hiệu quả khử cặn lơ lửng đạt 90% và khử dầu mỡ đạt 85% - Hàm lượng COD qua lưới chắn rác và bể tuyển nổi giảm 50% và BOD5 giảm 36% (Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp – tính toán thiết kế công trình – Lâm Minh Triết) - Vì trong quá trình vận hành không thể đạt được ở hiệu suất tối ưu nên hàm lượng COD qua lưới chắn rác và bể tuyển nổi giảm khoảng 30% và BOD5 giảm 20%