Đồ án Thiết kế hệ thống xử lý nước thải chế biến kem công suất 500 m3 /ngày

a. Lưu lượng thay đổi theo mùa sản xuất. Trong nước thải luôn có thành phần dầu mỡ. Đặc trưng nước thải được trình bày trong Bảng 2.1. Bảng 2.2. Tính chất thành phần nước thải đầu vào của công ty KiDo Thành phần Giá trị Đơn vị Công suất 9 Triệu l/ năm Lưu lượng 360 m3 /ngày BOD 1167 mg/l COD 1875 SS 500 Dầu mỡ 250 - Nhận xét thành phần nước thải:  Nước thải bị ô nhiễm hữu cơ và vô cơ nhiều  Tỉ số BOD/COD > 0,5 và thành phần nước thải không chứa thành phần độc hại, kim loại nặng…thích hợp dùng phương pháp xử lý sinh học  Chất rắn lơ lửng tương đối cao, chứa nhiều dầu mỡ, nên cần xử lý cơ học  Lưu lượng và tải lượng không ổn định, cần điều lưu để ổn định trước khi qua các công trình xử lý phía sau, tránh sốc tải, ảnh hưởng đến quá trình xử lý sinh học, hóa lý… b. Yêu cầu mức độ xử lý: Nước thải sau xử lý phải đạt tiêu chuẩn xả thải loại B, theo TCVN 5945-2005. Bảng 2.3 TCVN 5945-2005. Chỉ tiêu nước thải loại B Thành phần Giá trị Đơn vị Lưu lượng 360 m3 /ngày BOD 50 mg/l COD 80 SS 100 Dầu mỡ 20 c. Công nghệ xử lý nước thải: Dựa theo thành phần nước thải và yêu cầu xử lý, cũng như cân đối tính kinh tế, khả thi của công nghệ, công ty cổ phần Kinh Đô đã áp dụng quy trình xử lý nước thải như sau: ĐAMH Kỹ thuật xử lý chất thải GVHD: Th.s DƯ MỸ LỆ Thiết kế hệ thống xử lý Nước thải chế biến kem CS 500m3/ngày SVTH: PHẠM THỊ MINH THUẬT | MSSV: 90602411 16 Thuyết minh sơ đồ công nghệ xử lý của công ty KiDo  Nước thải được thu gom chung vào hố ga của nhà máy, qua sàn chắn rác để loại bỏ rác, cặn bã…rồi được tập trung ở hố thu gom chính. Tiếp đó bơm nước thải vào bể tuyển nổi để gạn dầu, chất béo, loại bỏ một phần lớn chất rắn lơ lửng.  Sau đó bơm vào bể điều hòa, có 2 máy khuấy trộn làm nhiệm vụ điều hòa các thành phần như lưu lượng, tải lượng và nồng độ chất ô nhiễm, tiếp đó nước thải theo đường ống chìm dẫn vào bể trung hòa. Tại đây sẽ thực hiện nhiệm vụ thêm vào các chất dinh dưỡng, điều chỉnh pH bằng kiềm hoặc acid tùy thuộc vào số liệu đo đạc.  Sau khi xử lý các thành phần thô, vô cơ, nước thải được qua hệ thống xử lý sinh học gồm bể thiếu khí, bể Aerotank có khuấy trộn và bể lắng, có tuần hoàn bùn từ bể lắng về bể thiếu khí để bổ sung bùn hoạt tính cần thiết.  Cuối cùng thêm chất khử trùng là Chlorine trước khi thải ra mương dẫn.  Phần bùn từ bể lắng, một phần được tuần hoàn về bể thiếu khí, còn lại được cho qua hệ thống xử lý bùn gồm nén bùn, ép bùn thành bánh bùn. d. Kết luận Với thành phần nước thải như trên, thì các công trình được lựa chọn để xử lý là phù hợp. Hiệu quả xử lý cao, nước đầu ra đạt tiêu chuẩn yêu cầu. Tuy nhiên, trong xử lý sinh học, nồng độ BOD khá cao, vì thế cần tuần hoàn bùn hoạt tính về bể Aerotank. Đối với khâu xử lý cuối, khử trùng nước thải bằng chlorine là không cần thiết, xây bể khử trùng là tốn kém đối với yêu cầu nước thải xử lý đạt tiêu chuẩn thải loại B như yêu cầu ở trên. Bùn tuần hòan Mương thoát nước Nước thải Bổ sung N/P, chỉnh pH Song chắn rác Bể nén bùn Bể tuyển nổi Bể điều hòa Bể trung hòa Bể thiếu khí Bể thu gom Bể lắng Bể khử trùng Bể Aerotank Bánh bùn Ngăn chứa bùn Máy ép bùn Hình 2.4: Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải của công ty KiDo ĐAMH Kỹ thuật xử lý chất thải GVHD: Th.s DƯ MỸ LỆ Thiết kế hệ thống xử lý Nước thải chế biến kem CS 500m3/ngày SVTH: PHẠM THỊ MINH THUẬT | MSSV: 90602411 17 CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHO NHÀ MÁY SẢN XUẤT KEM 3.1. Cơ sở lựa chọn công trình xử lý 3.1.1. Thành phần nước thải: Lưu lượng nước thải trung bình của nhà máy QTBngày = 500 m 3 / ngày đêm. Dựa vào quy trình sản xuất, cũng như nguyên liệu sử dụng của một nhà máy sản xuất kem nói chung, ta có bảng Tính chất, thành phần nước thải đầu vào như sau. Bảng 3.1 Tính chất, thành phần nước thải đầu vào STT Chỉ tiêu Đơn vị Giá trị 1 pH 5.5 đến 10.5 2 SS mg/l 480 3 BOD 1350 4 COD 1900 5 Dầu mỡ 170 6 TKN 50 7 P 10 Nhận xét thành phần tính chất nước thải của nhà máy: - Thành phần cặn lơ lửng SS đầu vào 480mg/l cộng với lượng dầu mỡ 170mg/l, chứng tỏ nguồn thải này ô nhiễm vô cơ cũng khá cao, cần thiết có các công trỉnh xử lý cơ học như song chắn rác, bể vớt dầu và bể lắng 1, bể tuyển nổi khí hòa tan. - Thành phần BOD, COD tương đối cao, và tỉ số BOD/COD = 1350/1900 = 0.71 > 0.5 chứng tỏ nguồn thải bị nhiễm hữu cơ nhiều, đòi hỏi phải xử lý bằng các công trình sinh học thích hợp. Công trình thích hợp là xử lý kỵ khí nhẹ kết hợp hiếu khí, hoặc chỉ dùng 1 công trình hiếu khí hoạt động cao tải. - Chất dinh dưỡng Nitơ, Phốtpho không vượt tiêu chuẩn nhiều, đủ để cung cấp cho các công trình sinh học mà không cần bổ sung vào. 3.1.2. Yêu cầu xử lý Vì những phân tích trên, nước thải của nhà máy phải được thu gom và xử lý đạt tiêu chuẩn thải loại B theo TCVN_5945:2005(5) trước khi thải vào thủy vực quy định. Trong tiêu chuẩn quy định 3 mức thải A, B, C ứng với từng mục đích xả thải vào thủy vực khác nhau: (5) Phụ lục 1: Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN_5945:2005 Nước thải công nghiệp - Tiêu chuẩn thải. ĐAMH Kỹ thuật xử lý chất thải GVHD: Th.s DƯ MỸ LỆ Thiết kế hệ thống xử lý Nước thải chế biến kem CS 500m3/ngày SVTH: PHẠM THỊ MINH THUẬT | MSSV: 90602411 18  Nước thải đạt tiêu chuẩn thải loại A: có thể đổ vào thủy vực dùng làm nguồn nước cho mục đích sinh hoạt.  Nước thải đạt tiêu chuẩn thải loại B: có thể đổ vào thủy vực nhận thải khác, trừ các thủy vực quy định nhận nước thải loại A.  Nước thải đạt tiêu chuẩn thải loại C: chỉ được phép thải vào các nơi quy định như hồ chứa nước thải xây riêng, hoặc ống dẫn đến khu xử lý nước thải tập trung… Dưới đây là các giá trị giới hạn mà công nghệ xử lý phải đạt được, trước khi xả vảo thủy vực cho phép. Bảng 3.2 TCVN_ 5945-2005 Nước thải công nghiệp – Tiêu chuẩn thải. Loại B STT Chỉ tiêu Đơn vị Giá trị 1 pH 5.5 đến 9 2 SS mg/l 100 3 BOD 50 4 COD 80 5 Dầu mỡ 20 6 TKN 30 7 P 6 3.2. Đề xuất phương án xử lý Việc lựa chọn phương pháp xử lý và công nghệ xử lý nước thải của nhà máy phụ thuộc vào các yếu tố sau:  Công suất của trạm xử lý: Q ngày = 500 m3/ ngày  Đặc tính của nước thải: cần xác định cụ thể thành phần các chất ô nhiễm có trong nước thải, dạng tồn tại của chúng (lơ lửng, dạng keo, dạng hoà tan…), khả năng phân huỷ sinh học và độ độc của các thành phần vô cơ và hữu cơ.  Mức độ yêu cầu khi xử lý: tức là chất lượng nước đầu ra phải thoả mãn một yêu cầu cụ thể nào đó, cụ thể ở nhà máy này là phải đạt được loại B.  Chi phí xử lý: Trước khi tiến hành chọn lựa quá trình xử lý phù hợp, ta cũng cần phải phân tích chi tiết chi phí xử lý của từng phương án đưa ra, phải phù hợp với điều kiện kinh tế của nhà máy.  Điều kiện mặt bằng và đặc điểm địa chất thuỷ văn khu vực xây dựng trạm xử lý nước thải, diện tích đất sẵn có. Trong điều kiện nhà máy, diện tích đất dành cho công trình xử lý là không hạn chế.  Yêu cầu về năng lượng và hóa chất của nhà máy. ĐAMH Kỹ thuật xử lý chất thải GVHD: Th.s DƯ MỸ LỆ Thiết kế hệ thống xử lý Nước thải chế biến kem CS 500m3/ngày SVTH: PHẠM THỊ MINH THUẬT | MSSV: 90602411 19 Dựa vào các cơ sở phân tích như trên, ta có thể đề xuất các phương án như sau: Phương án 1: Thổi khí Nước tách bùn Thổi khí Thêm kiềm, acid Thổi khí Bùn tuần hoàn Bùn dư Bùn làm phân compost Hình 3.1. Sơ đồ công nghệ (phương án 1) Chú thích: Đường Nước chảy trong hệ thống xử lý Thêm hóa chất, thổi khí Bùn dư Bùn tuần hoàn Nước tách bùn Song chắn rác NGUỒN THẢI Bể lắng cát Bể vớt dầu Bể điều hòa Bể lắng 1 NƯỚC SẠCH Bể UASB Bể lắng 2 Bể Aerotank Hố thu gom Sân phơi bùn Tách nước Nén bùn ĐAMH Kỹ thuật xử lý chất thải GVHD: Th.s DƯ MỸ LỆ Thiết kế hệ thống xử lý Nước thải chế biến kem CS 500m3/ngày SVTH: PHẠM THỊ MINH THUẬT | MSSV: 90602411 20 Phương án 2: Thổi khí Thổi khí Nước tách bùn Thổi khí Bùn tuần hoàn Bùn dư Làm phân bón Hình 3.2. Sơ đồ công nghệ (phương án 2) Chú thích: đường nước chảy trong hệ thống xử lý thổi khí nước tách bùn bùn tuần hoàn bùn dư 3.3. Lựa chọn và thuyết minh công nghệ: 3.3.1. Cơ sở lựa chọn giữa các phương án: ♦ Công trình xử lý cơ học được chọn trong phương án 1 là bể vớt dầu để loại dầu mỡ, bể lắng cát và bể lắng 1 để loại lượng chất rắn lơ lửng có trong nước thải. Sau khi qua 3 bể này thì lượng SS và dầu mỡ giảm đáng kể, nhưng BOD và COD không giảm nhiều và diện tích xây dựng là khá lớn. Phương án 2 đề xuất sử dụng Song chắn rác NGUỒN THẢI Bể điều hòa Bể Aerotank NƯỚC SẠCH Bể lắng 2 Hố thu gom Bể tuyển nổi khí hòa tan Nén bùn Sân phơi bùn ĐAMH Kỹ thuật xử lý chất thải GVHD: Th.s DƯ MỸ LỆ Thiết kế hệ thống xử lý Nước thải chế biến kem CS 500m3/ngày SVTH: PHẠM THỊ MINH THUẬT | MSSV: 90602411 21 bể tuyển nổi khí hòa tan. Bể này kết hợp xử lý cả dầu mỡ, chất rắn lơ lửng và một phần đáng kể BOD, COD. Vì thế giảm diện tích xây dựng và chi phí vận hành. ♦ Hàm lượng COD và BOD là tương đối cao, và tỉ số BOD/COD > 0,7. Phương án 1 sử dụng bể kỵ khí UASB kết hợp bể hiếu khí Aerotank để xử lý. Nước thải sau khi qua bể lắng 1 được đưa vào bể UASB, tại đây, với thời gian lưu nước 5-12h, vi khuẩn kỵ khí sẽ phân hủy các chất hữu cơ, hiệu quả xử lý COD đạt 60-95%. Sau đó nước thải qua bể bùn hoạt tính rồi qua bể lắng 2, một phần bùn được tuần hoàn về bể Aerotank, phần dư còn lại được đưa qua bể nén bùn để xử lý. Tuy nhiên phương án này yêu cầu chi phí đầu tư và vận hành cao, điều khiển và vận hành phức tạp, cán bộ vận hành có chuyên môn cao, vì vậy ít được áp dụng. Phương án 2 đề xuất chỉ dùng bể Aerotank hiếu khí hoạt động cao tải để xử lý thành phần hữu cơ còn lại sau khi đã được loại bỏ một phần đáng kể ở bể tuyển nổi. Ưu điểm của phương án này là ít tốn diện tích hơn, đơn giản dễ vận hành, chi phí xử lý thấp… Hiệu suất khử BOD cao, trên 90%. ♦ Công trình xử lý bùn ở phương án 1 gồm nén bùn, tách nước rồi chuyển đến sân phơi bùn. Tuy nhiên lượng bùn dư không nhiều, vì thế ta chỉ cần nén bùn để loại bỏ nước trong bùn, rồi chuyển đến sân phơi bùn để tận dụng nhiệt mặt trời làm khô bùn, sau đó tận dụng bánh bùn làm phân bón. Từ những phân tích trên, ta nhận thấy phương án 2 khả thi hơn phương án 1 cả về mặt thi công, vận hành, tính kinh tế, kĩ thuật…Vì thế công nghệ xử lý được chọn là phương án 2. 3.3.2. Thuyết minh công nghệ cho phương án đã lựa chọn.  Nước thải từ các quy trình sản xuất, vệ sinh nhà xưởng…được thu gom chung về hố ga, sau đó theo đường ống dẫn đến hệ thống xử lý nước thải tập trung của nhà máy. Trước hệ thống xử lý, phải đặt song chắn rác thô để loại bỏ cặn thô như nhánh cây, vỏ nguyên vật liệu, nhựa, giấy, lá cây…nhằm bảo vệ bơm và đường ống, cánh khuấy, đồng thời cũng xử lý được một phần lớn cặn lơ lửng SS. Các tạp chất này được vít tải kéo lên và chuyển vào thùng rác.  Nước thải qua song chắn rác, được dẫn về hố thu gom chung, rồi qua bể tuyển nổi có thổi khí để loại bỏ phần dầu mỡ, ván nổi tạo điều kiện cho quá trình xử lý sinh học phía sau. Bọt và ván nổi được thu gom đưa đến khâu xử lý riêng. Hiệu quả xử lý sau khi qua song chắn rác và các công trình cơ học là: dầu mỡ giảm 80-90%, COD giảm 40%, BOD giảm 30%, SS giảm 80%.  Sau đó nước thải được dẫn sang bể điều hòa. Vì lưu lượng và nồng độ nước thải của nhà máy thay đổi theo quy trình sản xuất, theo mùa, theo ngày, ca làm việc và những lúc khẩn cấp…nên trong công trình xử lý cần có bể điều hòa để ổn định lưu lượng và nồng độ chất thải. ĐAMH Kỹ thuật xử lý chất thải GVHD: Th.s DƯ MỸ LỆ Thiết kế hệ thống xử lý Nước thải chế biến kem CS 500m3/ngày SVTH: PHẠM THỊ MINH THUẬT | MSSV: 90602411 22  Đồng thời, tại bể điều hòa, ta cũng có thể tận dụng để điều chỉnh pH của nước thải đến ngưỡng thích hợp (nếu cần thiết). Theo số liệu nước thải đầu vào như trên, không cần thiết phải xây dựng một bể trung hòa, vì lưu lượng nước thài (500m3 /ngày) là không lớn lắm và pH của nước thải đầu vào 5,5 – 9, không chênh lệch nhiều so với yêu cầu cần xử lý (5,5-9).  Tại đây có máy thổi khí để cung cấp O2 vào nước cho các vi sinh vật trong bùn tồn tại và tăng sinh khối, chuẩn bị cho quá trình xử lý sinh học tiếp theo.  Nước thải từ bể điều hòa được bơm vào bể Aerotank bùn hoạt tính có tuần hoàn và tái sinh bùn. Hiệu quả xử lý BOD đạt 80-95%, COD giảm 70 - 90%.  Sau đó, nước thải chảy tràn qua bể lắng 2 để lắng, tách cặn, bùn. Bể lắng lúc này thường là bể lắng ly tâm để lắng bùn sinh học từ quá trình xử lý sinh học trước đó.  Cuối cùng nước thải được đưa ra mương dẫn, thải ra lưu vực tiếp nhận cho phép.  Ở đây không cần khử trùng nước thải sau xử lý, mà có thể thải trực tiếp ra nguồn tiếp nhận, vì đặc trưng nước thải không bị nhiễm vi sinh và yêu cầu đầu ra của nước xử lý là đạt loại B theo tiêu chuẩn. Vì thế, không cần thiết kế bể khử trùng Chlorine.  Bùn từ bể lắng 2 được tuần hoàn về bể Aerotank để bổ sung sinh khối cho bùn trong bể. Lượng bùn dư được thu hồi về hệ thống xử lý bùn để xử lý. Công nghệ xử lý bùn gồm các công trình: - Bể nén bùn nhằm tăng hiệu quả tách nước, giảm thể tích bùn, hàm lượng rắn < 15% có thể bơm được… Các phương pháp nén bùn như: trọng lực, tuyển nổi, ly tâm. Nhưng thực tế, để giảm chi phía xây dựng cũng như vận hành, người ta thường dùng phương pháp nén bùn trọng lực. - Sân phơi bùn: bùn sau khi nén tách bớt nước, được chuyển về sân phơi bùn nhằm tận dụng nhiệt mặt trời làm bay hơi nước trong bùn, giảm thể tích, dẽ vận chuyển, quản lý. - Nước tách bùn được tuần hoàn về bể điều hòa. Lượng bùn phơi khô được tận dụng làm phân bón, đem đi chôn lấp hoặc chuyển đến cơ sở khác. 3.4. Kết luận Sau khi qua hệ thống xử lý nước thải như trên, chất lượng nước thải đã đạt tiêu chuẩn như yêu cầu, có thể thải vào các lưu vực nhận nước thải theo quy định. - pH 5,5 – 9 - SS < 100 mg/l - BOD < 50 mg/l, COD < 80 mg/l - Dầu mỡ < 25mg/l - N < 10 mg/l, P < 6mg/l ĐAMH Kỹ thuật xử lý chất thải GVHD: Th.s DƯ MỸ LỆ Thiết kế hệ thống xử lý Nước thải chế biến kem CS 500m3/ngày SVTH: PHẠM THỊ MINH THUẬT | MSSV: 90602411 23 CHƯƠNG 4 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ Trong phạm vi đồ án môn học, ta chọn tính toán thiết kế công trình đơn vị tiêu biểu và quan trọng nhất là bể bùn hoạt tính hiếu khí Aerotank và bể lắng ly tâm đợt 2. 4.1. Các thông số thiết kế cho bể Aerotank Lưu lượng trung bình ngày Qngày = 500 m 3/ngày Lưu lượng trung bình giờ Qh = 500/24 = 20,83 m3 / giờ Lưu lượng trung bình giây Qs = 5,8 l/s Sau khi qua các công trình cơ học phía trước, hàm lượng các chất được giảm đi một phần và giá trị các thông số trước khi vào bể Aerotank như sau: - BOD giảm 30%, nên lượng BOD vào Aerotank là: BOD5 = S0 = 1350x(1-0,3) = 945mg/l - COD giảm 40%, COD = C0 = 1900x(1-0,4) = 1140mg/l - Lượng cặn lơ lửng giảm 80% sau công trình cơ học: SS0 = 480x(1-0,8) = 96mg/l - Dầu mỡ sau bể tuyển nổi giảm 85% còn lại 170x(1-0,85) = 25mg/l - Tỉ số BOD5/COD = 945/1140 = 0,83 - Nhiệt độ nước thải 250C Khi tính toán thiết kế công trình sinh học áp dụng quá trình bùn hoạt tính ta phải xem xét các yếu tố sau: o Kiểu bể bùn hoạt tính: chảy nút, xáo trộn hoàn toàn, chảy tầng… o Tải trọng tiêu chuẩn o Lượng bùn sinh ra o Nhu cầu oxi cung cấp và phương thức cung cấp. o Nhu cầu chất dinh dưỡng o Tính chất nước thải sau xử lý Với hàm lượng BOD5 cần xử lý là khá cao (945mg/l), vì thế kiểu bể Aerotank được chọn là xáo trộn hoàn toàn, khuếch tán khí, tuần hoàn và tái sinh bùn. - Chiều cao lớp nước trong bể phải từ 4,5 đến 7,5m để việc khuếch tán khí đạt hiệu quả cao - Chiều cao bảo vệ (từ mặt nước đến đỉnh bể) từ 0,3 đến 0,6m - Thời gian lưu bùn trong bể, chọn 𝜃c = 12 ngày ĐAMH Kỹ thuật xử lý chất thải GVHD: Th.s DƯ MỸ LỆ Thiết kế hệ thống xử lý Nước thải chế biến kem CS 500m3/ngày SVTH: PHẠM THỊ MINH THUẬT | MSSV: 90602411 24  Giả sử ứng với các thông số đầu vào như trên, ta có các thông số động học như sau:(6) - Hàm lượng cặn ở đầu ra sau bể lắng 2 là 25mg/l, trong đó chứa 65% cặn dễ phân hủy sinh học - Lượng bùn hoạt tính trong nước thải đầu vào là X0 = 0 mg/l - Hàm lượng bùn tuần hoàn Xu = 8500mgSS/l - Hàm lượng bùn hoạt tính có trong bể Aerotank MLVSS =X= 3000mgVSS/l - Tỷ số giữa lượng chất rắn lơ lững bay hơi ( MLVSS) với lượng chất rắn lơ lững trong nước thải( MLSS) là ����� ���� = 0,7 = VS - Tỉ số chuyển đổi giữa BOD5 và BODtổng cộng là BOD5/BODtổng = 0.7 - Hệ số sản lượng bùn Y = 0,5mgVSS/mgBOD5, nên hệ số sản lượng quan sát tính được là: Yobs = � ����.��  Với Kd : hệ số phân hủy nội bào, Kd = 0,05 ngày-1 𝜃c : thời gian lưu bùn trong bể, chọn 𝜃c = 12 ngày Vậy hệ số sản lượng quan sát là Yobs = �,��������������,�� .�� = 0,31 mgVSS/mgBOD5 - Tỉ số F/M là tốc độ sử dụng BOD hoặc COD trên đơn vị thể tích của hỗn hợp � � = �ố� độ ���� �ấ� ��ứ� ă� (����� ��à� ) �ượ�� �� ���� ����� �ệ ��ố�� (�������) = ����� �� � �.�( �� ��à�) �(��).�����(�� � ) = ���� (��� )�(��à�).����� (�� � ) - Ta có tỉ số BOD5 : N: P = 945:50:10 thỏa điều kiện dinh dưỡng cho bể bùn hoạt tính là 100:5:1. Vì thế ta có thể kết luận nước thải chế biến kem đã có đủ lượng Nitơ và Phốtpho cần thiết, không cần thiết phải bổ sung. Giả sử các chất dinh dưỡng vi lượng cũng đủ cho quá trình sinh trưởng của tế bào. - Hàm lượng BOD5 sau bể lắng 2 yêu cầu đạt 50mg/l. 4.2. Tính toán kích thước và các thông số cho bể Aerotank. 4.2.1. Xác định BOD5 hòa tan sau bể Aerotank BOD5 hòa tan tổng cộng sau lắng 2 theo phương trình cân bằng vật chất sau: Tổng BOD5 sau lắng 2 = BOD5 vào lắng 2 + BOD5 chứa trong lượng cặn lơ lửng B = Bvào lắng 2 + B ss (6) Tính toán thiết kế HTXL NTCN Chế Biến Thủy Sản-Lâm minh Triết & Nguyễn Phước Dân. ĐAMH Kỹ thuật xử lý chất thải GVHD: Th.s DƯ MỸ LỆ Thiết kế hệ thống xử lý Nước thải chế biến kem CS 500m3/ngày SVTH: PHẠM THỊ MINH THUẬT | MSSV: 90602411 25 • Lượng BOD5 sau khi ra khỏi bể lắng 2 là lượng BOD mong muốn xử lý đạt, vì thế B5 = 50m/l. Nhưng để đảm bảo tính an toàn, nên thiết kế với Công suất 100-130%, vì vậy thiết kế sao cho BOD đầu ra là B5 = 40mg/l. • Ta có nước thải sau khi ra khỏi bể lắng 2 chứa 25mg/l cặn sinh học, trong đó có 65% cặn dễ phân hủy sinh học. Vậy hàm lượng cặn sinh học dễ phân hủy sinh học: 0,65x25mg/l = 16,25mg/l Lượng oxi cần cung cấp để oxi hóa hết lượng cặn dễ phân hủy sinh học (BODtổng cộng chứa trong SS) có thể được tính toán theo phương trình sau: (với CTPT tế bào là C5H7NO2) C5H7NO2 + 5O2 = 5CO2 + NH3 + 2H2O (113) 5. (32) 1mg/l 1,42mg/l  1mg tế bào cần 1,42mg oxi. Vậy Bss5 = 16,25(mg/l) x 1,42(mgO2 tiêu thụ/mg tế bào bị oxi hóa) = 23mg/l Vậy BOD5 sau khi ra khỏi bể Aerotank và vào bể lắng 2 là: B5vào lắng 2 = 40mg/l – 23mg/l = 17mg/l = S1 • Hiệu quả xử lý BOD hòa tan của bể Aerotank là: E5 = ������ ��� . 100% = 98% • Hiệu quả xử lý BOD tổng cộng: E = ������ ��� . 100% = 95,7% 4.2.2. Tính kích thước bể Thể tích hữu ích của bể Aerotank được tính theo công thức: Vr = �� .� .� .(�����) � .(����.��) = (����à�).��� � �� ��à��.��,������������.(������)(��� ) ����� �� � �. (���,�� .��) = 580 m3 Với 𝜃𝑐: thời gian lưu bùn trong bể, 𝜃𝑐 = 12 ngày Y: hệ số sản lượng tế bào Chọn chiều cao hữu ích của bể là H = 4,5m, chiều cao bảo vệ hbv = 0,3m, khí khuếch tán từ dưới lên, khoảng cách từ đáy đến đầu khuếch tán khí là h = 0,5m. Vậy chiều cao tổng cộng của bể là ĐAMH Kỹ thuật xử lý chất thải GVHD: Th.s DƯ MỸ LỆ Thiết kế hệ thống xử lý Nước thải chế biến kem CS 500m3/ngày SVTH: PHẠM THỊ MINH THUẬT | MSSV: 90602411 26 Htổng = H+hbv+ h = 4,5+0,3+0,5 = 5,3m Vậy diện tích bề mặt bể là F = � � = ��� �� �,�� = 109,43 m2. Chọn xây dựng 2 đơn nguyên, vậy diện tích mỗi đơn nguyên là F1 = 54,72m2. Chọn chiều dài chiều rộng mỗi đơn nguyên là LxR = 8,5m x 6,5m Vậy kích thước mỗi đơn nguyên là D.R.C = 8,5 x 6,5 x 5,3 (m) Bể được xây bằng bêtông cốt thép M250 dày 0.2m = 200mm 4.2.3. Kiểm tra tải trọng thể tích, thời gian lưu nước và tỉ số F/M a. Tải trọng thể tích: là lượng BOD hay COD được sử dụng trên thể tích bể làm thoáng mỗi ngày. Lorg = �( �� ��à�) . (�����)(��� ) �(��).������ ��� � = ��� �� ��à�.(������)��� (��� ��) .(����� ��� ) = 0,8 kgBOD/m3.ngày Giá trị này nằm trong khoảng cho phép thiết kế bể khuấy trộn hoàn chỉnh là 0,8- 1,9 (kg BOD5/m 3.ngày) (7) b. Thời gian lưu nước của bể HRT = �� � = ��� �� ��� �� ��à� = 1,16 ngày c. Tỉ số F/M F/M = ���� (�� � ) ���(��à�).����� (�� � ) = ��� �� � �,�� ��à�.������ � = 0,27 kgBOD/kgMLVSS.ngày Giá trị này nằm trong khoảng cho phép thiết kế bể khuấy trộn hoàn chỉnh là 0,21-1(kg BOD5/ kg bùn hoạt tính). (7) (7) Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải- Trịnh Xuân Lai ĐAMH Kỹ thuật xử lý chất thải GVHD: Th.s DƯ MỸ LỆ Thiết kế hệ thống xử lý Nước thải chế biến kem CS 500m3/ngày SVTH: PHẠM THỊ MINH THUẬT | MSSV: 90602411 27 4.2.4. Tính lượng bùn tuần hoàn và bùn dư thải ra mỗi ngày Q, X0 Q+QR, X Qe, Xe QR, Xu Qw, Xu Hình 4.1. Sự cân bằng sinh khối quanh bể Aerotank Với: Q: lưu lượng vào, Q = 500 m3/ngày QR : lưu lượng bùn tuần hoàn, m3/ngày. Qw: lưu lượng bùn thải, m3/ngày Qe: lưu lượng nước ra khỏi bể lắng 2 X0 : hàm lượng cặn lơ lửng vào, X0 = 0 mg/l X: hàm lượng bùn hoạt tính trong bể Aerotank, X = 3000 mgMLSS/l Xe: hàm lượng bùn ra khỏi bể lắng 2, Xe = 25mgSS/l x 0,65 = 16,25 mg/l Xu: hàm lượng SS của lớp bùn lắng hoặc bùn tuần hoàn, Xu = 8500 mgSS/l Xr = Xu . 0,65(cặn dễ phân hủy sinh học) = 8500x0,65 = 5525 mg/l a. Tính lượng bùn tuần hoàn và tỉ số tuần hoàn bùn Từ hình 4.1, dựa vào sự cân bằng sinh khối quanh bể Aerotank, ta xác định lưu lượng bùn tuần hoàn QR và tỉ lệ bùn tuần hoàn 𝛼 = ��� dựa trên phương trình cân bằng sinh khối: (Giả sử X0 = 0 mg/l) Q. X0 + QR . Xu = (Q + QR). X → QR = �.� ���� = ���( ����à�).����(��� )(���������)(�� � ) = 272,7 m3/ngày → 𝛼 = �� � = ���,� ��� = 0,545 Lượng sinh khối gia tăng mỗi ngày theo VSS: Px(VSS) = Yobs . (S0 – S1) . Q = 0,31(mgVSS/mgBOD5).(945 – 17)(mg/l).(1kg/1000g).500m3 = 143,84 (kgVSS/ngày) Tổng lượng sinh khối gia tăng mỗi ngày theo SS: (với MLVSS/MLSS = VS = 0,7) Bể Aerotank Bể lắng2 ĐAMH Kỹ thuật xử lý chất thải GVHD: Th.s DƯ MỸ LỆ Thiết kế hệ thống xử lý Nước thải chế biến kem CS 500m3/ngày SVTH: PHẠM THỊ MINH THUẬT | MSSV: 90602411 28 Px(SS) = PxVSS/VS = ���,������� ��à� �,� = 205,48 (kgSS/ngày) Lượng bùn sinh học cần xử lý mỗi ngày: Lbùn = tổng lượng sinh khối gia tăng tính theo MLSS – Lượng SS trôi ra khỏi bể lắng2 Lbùn = 205,48 kgSS/ngày – 500(m3/ngày) . 25 (gSS/m3). (1kg/1000g) = 192,98 (kgSS/ngày)  Lượng bùn dư có khả năng phân hủy sinh học cần xử lý mỗi ngày: Lbùn sinh học = Lbùn x 0,65 = 192,98 x 0,65 = 125,44 kgSS/ngày b. Tính lưu lượng bùn dư mỗi ngày Qw Ta có công thức tính thời gian lưu bùn trong bể: 𝜃𝑐 = ��.� ��.����.�� = (��� ��).(������� )�� .(������ � )� ���� �� ��à��. (��,����� ) = 12 ngày → Qw = 24,77 m3/ngày 4.2.5. Tính lượng khí cần cung cấp cho bể Aerotank a. Lượng oxi cần thiết để khử BOD trong bể: OC = Q.(S1 – S)20 – 1.42xPxVSS = (500m3/ngày) . (��� – ��)(�/��) �,� .(1kg/1000g) – 1,42 x (143,84kgVSS/ngày) = 458,6 kgO2 /ngày • Lượng oxi cần cấp thực tế: Qkhí = �� �� .f’ Với : OC: lượng oxi cần thiết để khứ BOD trong bể f’ : hệ số an toàn, f’ = 1,5 OU: công suất hòa tan oxi vào nước thải của thiết bị phân phối, OU = Ou . h Với: Ou: CS hòa tan oxi h: chiều sau ngập nước của thiết bị phân phối ĐAMH Kỹ thuật xử lý chất thải GVHD: Th.s DƯ MỸ LỆ Thiết kế hệ thống xử lý Nước thải chế biến kem CS 500m3/ngày SVTH: PHẠM THỊ MINH THUẬT | MSSV: 90602411 29 Tra bảng 7.1 tranh 112 Sách TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI – Trịnh Xuân Lai, ta có: Ou = 7gO2 /m.m3 và h = 3.7m Vậy OU = (7gO2/m.m3) x 3.7m = 25.9gO2/m3 → Qkhí = ���,� �� ��à� ��.� � �� . ��� ����� . 1,5 = 26560 m3 O2/ngày = 0.3 m3/s Vậy lưu lượng khí cần cung cấp cho bể là Qkhí = 26560 m3 O2/ngày • Lưu lượng không khí cần để khử 1kg BOD5: qkkBOD = ���� �� ��à� � �� ��à� .(�����). ��� . �������� = ����� ���� ��à� ��� �� ��à�.(������)� ����. �������� = 57, 24 (m3/ngày) Trong đó: Q : Lưu lượng nước thải, Q =500m3/ngày Qkk : Thể tích không khí , Qkk= 26560 m3 O2/ngày So : BOD5 trong nước thải đầu vào, So= 945 mg/l S : BOD5 trong nước thải đầu ra, S = 17 mg/l b. Tính lượng đĩa thổi khí trong bể Aerotank: N = ����.���� �� ��à�(������ú� ��à�).(� ���ú�) = ����.����� ���� ��à� ���� ��ú� ��à�.��� ���ú� = 99,7 đĩa. Chọn N = 100 đĩa. Trong đó: Qkk: Là thể tích không khí, Qkk =26560 m3 O2 /ngày. Chọ