Đồ án Thiết kế hệ thống xử lý nước thải công ty Sunyad – Việt Nam

phương pháp xử lý một cách hiệu quả nhất, kinh tế nhất và dễ xây dựng, quản lý. CHƯƠNG II: GIỚI THIỆU VỀ CÔNG TY SUNYAD THÔNG TIN CHUNG VỀ CÔNG TY THÔNG TIN CHUNG VỀ HOẠT ĐỘNG SẢN XUẤT CÁC NGUỒN GÂY Ô NHIỄM CHẤT LƯỢNG NƯỚC THẢI SINH HOẠT CỦA CÔNG TY THÔNG TIN CHUNG VỀ CÔNG TY: Tên doanh nghiệp : Công ty TNHH Sunyad – Việt Nam Địa chỉ : Khu công nghiệp Nhơn Trạch 5, huyện Nhơn Trạch, tỉnh Đồng Nai Ngành nghề sản xuất kinh doanh : sản xuất da nhân tạo PU Loại hình : đầu tư nước ngoài Tổng diện tích : 30.000 m2 Số điện thoại : 061.560160 – 63 Số fax : 061.560159 THÔNG TIN VỀ HOẠT ĐỘNG SẢN XUẤT: Sản xuất : sản xuất da nhân tạo PU Thị trường tiêu thụ : 80% xuất khẩu, còn lại tiêu thụ trong nước Nhu cầu lao động : 85 người, chế độ làm việc 8 giờ/ngày Nhu cầu về điện : sử dụng điện lưới của KCN Nhơn Trạch Nhu cầu về nước : hệ thống cấp nước của KCN Nhơn Trạch 5 Bảng 2.1: Nhu cầu về nguyên vật liệu, hóa chất sử dụng trung bình trong một năm. STT Tên nguyên liệu Đơn vị Khối lượng Nguồn gốc 1 2 3 4 5 6 Chất dẻo tổng hợp (PU) Dung môi hữu cơ Nguyên liệu màu Vải công nghiệp (vải lót) Giấy than Dầu nhiên liệu Kg Kg Kg Yard Yard Lít 502.010 345.110 40.320 378.950 190.517 168.000 Nhập khẩu Nhập khẩu Nhập khẩu Nhập khẩu Nhập khẩu Trong nước Vải công nghiệp Thoa trét 1 Sấy khô Thoa trét 2 Sấy khô Tạo nhăn Sấy khô Xử lý bề mặt Kiểm tra Thành phẩm Nhập kho PU đã phối màu PU đã phối màu Hình 1.5: Quy trình công nghệ sản xuất Vải công nghiệp trước hết được cho vào công đoạn thoa trét lần và sấy khô, sau đó tiếp tục thoa trét lần 2 và sấy khô để đảm bảo chất lượng sợi vải, tiếp đó vải được tạo nhăn cho từng kiểu mẫu của đã được đặt trước và tiến hành xử lý bề mặt, sau đó vải được sấy khô thêm 1 lần nữa trước khi cho vào kiểm tra thành phẩm và nhập kho chờ xuất hàng. CÁC NGUỒN GÂY Ô NHIỄM: Ô nhiễm do nước thải: Ô nhiễm do nước mưa chảy tràn: Vào mùa mưa, nước mưa chảy trên mặt đất tại khu vực nhà máy sẽ cuốn theo dầu mỡ (dùng bôi trơn động cơ), đất cát. Nồng độ các chất ô nhiễm do nước mưa chảy tràn được ước tính như sau: Tổng Nitơ : 0,5 – 1,5 mg/l Phốt pho : 0,004 – 0,03 mg/l COD : 10 – 20 mg/l Tổng chất rắn lơ lửng: 10 – 20 mg/l Đối với lượng nước mưa chảy tràn, công ty có hệ thống cống thu gom và cho chảy vào hệ thống cống chung của khu công nghiêp. Ô nhiễm do nước thải sinh hoạt: Nước thải sinh hoạt phát sinh từ nhu cầu sinh hoạt của công nhân trong nhà máy, ước tính khoảng 8.5 m3/ngày (với định mức tính toán 100 lít/người/ngày). Hiện lượng nước này được thải ra ngoài theo hệ thống chung của khu công nghiệp. Ô nhiễm do nước thải sản xuất: Nước thải sản xuất của nhà máy phát sinh từ những cặn sơn PU và cặn dầu nhớt với số lượng rất ít, được gom lại sau mỗi lần thay và chứa vào các thùng phi 200 lít. Lượng cặn này sẽ được Công ty ký hợp đồng với công ty có chức năng thu gom đem đi xử ký tại những nơi quy định. Ô nhiễm không khí: Ô nhiễm do khí thải: Nguồn phát sinh khí thải chủ yếu là từ: lò hơi, xe tải ra vào nhà máy, máy phát điện. Trong đó lượng khí thải từ lò hơi và máy phát điện là nguồn chính gây ra ô nhiễm không khí xung quanh, với các chất độc hại phát sinh ra trong quá trình đốt như: SOx, NOx, CO, bụi, Nhà máy hiện có 2 lò hơi được đặt tại các khu vực riêng biệt, bên ngoài khu nhà xưởng. ống khói của lò hơi có đường kính 0.4m và chiều cao là 12m. Lưu lượng khí thải từ lò hơi của nhà máy là 5.000 m3/h. Máy phát điện của nhà máy: hiện có 1 máy nhưng rất ít hoạt động, chỉ sử dụng khi có sự cố mất điện. Lưu lượng khí thải từ máy phát điện của nhà máy là: 2.500 m3/h. Ô nhễm do bụi: Lưu lượng bụi phát sinh chủ yếu trong nhà máy là do các hoạt động chuyên chở nguyên vật liệu và thành phẩm của nhà máy. Tuy nhiên, lượng bụi này nhỏ và chỉ xảy ra trong thời gian ngắn trong ngày. Ô nhiễm do dung môi hữu cơ: Hơi dung môi phát sinh trong nhà máy tại phòng pha màu và khu vực phối trộn màu. Đây là một loại hợp chất hữu cơ dễ bay hơi, khi phát tán vào không khí sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến người lao động, gây kích thích các niêm mạc đường hô hấp và có thể gây hậu quả nghiêm trọng khi tiếp xúc với nồng độ cao. Tiếng ồn, độ rung: Tiếng ồn và rung phát sinh từ các nguồn: Phương tiện vận chuyển và xếp dỡ Máy phát điện khi sử dụng Quạt gió của hệ thống thông gió trong nhà xưởng Hoạt động sinh hoạt của công nhân trong nhà máy. Ô nhiễm do chất thải rắn: Chất thải rắn sản xuất: Các loại chất thải rắn sản xuất của nhà máy bao gồm: Vụn vải da phủ keo PU Vải côtông lót keo Thùng phi sắt 200 lít đựng hóa chất Cặn keo PU Cặn dầu nhớt Giẻ lau dinh dầu nhớt Gỗ palet Chất thải rắn sinh hoạt: Chất thải rắn sinh hoạt chủ yếu phát sinh từ nhà vệ sinh và do công nhân thải ra do ăn uống (bao, hộp, giấy, thức ăn thừa,) với mức thải trung bình 0.25 kg/người/ngày (≈21.5 kg/ngày). CHẤT LƯỢNG NƯỚC THẢI SINH HOẠT CỦA CÔNG TY: Hiện nay nước thải sinh hoạt của Công ty chưa qua công đoạn xử lý và cho chảy ra hệ thống cống chung của khu công nghiệp Nhơn Trạch 5. Chất lượng nước thải sinh hoạt của công ty được Trung tâm Quan trắc và Kỹ thuật Môi trường - Sở Tài nguyên và Môi trường lấy mẫu và phân tích ngày 11/14/2006 có kết quả mhư sau: Bảng 2.2: Thành phần các chất ô nhiễm trong nước thải. Chỉ tiêu phân tích Đơn vị Kết quả BOD COD Tổng chất rắn lơ lửng Hàm lượng chì (Pb) Hàm lượng thủy ngân (Hg) Hàm lượng Asen (As) Hàm lượng Cadimi (Cd) mgO2/l mgO2/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l 467 734 246 <0.004 <0.0005 <0.001 <0.0005 Nhận xét: Hàm lượng BOD, COD, tổng chất rắn lơ lửng trong nước thải sinh hoạt của Công ty đều vượt tiêu chuẩn quy định (TCVN 5945 – 1995) là khá cao. Tuy nhiên Công ty đang nghiên cứu xây dựng hệ thống xử lý nước thải nhằm xử lý triệt để trước khi thải vào môi trường bên ngoài. CHƯƠNG III: LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÁC CHỈ TIÊU Ô NHIỄM CƠ SỞ LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ 3.1. CÁC CHỈ TIÊU Ô NHIỄM NƯỚC THẢI: Để lựa chọn công nghệ xử lý nước thải cho công ty TNHH SUNYAD, cần xác định các chỉ tiêu ô nhiễm nước thải của công ty và tiêu chuẩn nước cần xử lý. Bảng 3.1: Các chỉ tiêu ô nhiễm. STT Thông số Đơn vị Giá trị TCVN 5945 – 1995 (Loại A) 1 2 3 4 5 6 7 BOD COD Tổng chất rắn lơ lửng Hàm lượng chì (Pb) Hàm lượng thủy ngân (Hg) Hàm lượng Asen (As) Hàm lượng Cadimi (Cd) mgO2/l mgO2/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l 467 734 246 <0.004 <0.0005 <0.001 <0.0005 <20 <50 <50 <0.1 <0.005 <0.05 <0.01 3.2. CƠ SỞ LỰA CHỌN DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ: Lựa chọn dây chuyền công nghệ xử lý là một bước hết sức quan trọng nó quyết định sự hình thành công nghệ hay thất bại, sự kinh tế, hợp lý của công trình xử lý. Dựa và lưu lượng, thành phần, tính chất, lưu lượng nước thải. Dựa ỲAo tiêu chuẩn thải ra ngoài Dựa vào điều kiện tự nhiên, khí hậu, khí tượng, địa chất thủy văn hay điều kiện xã hội tại khu vực mà công trình xây dựng. Dựa vào tính khả thi của công trình khi xây dựng cũng như khi hoạt động. Dựa vào quy mô và xu hướng phát triển. Dựa vào khả năng đáp ứng thiết bị cho hệ thống xử lý. Dựa vào đặc điểm nguồn tiếp nhận nước thải. Dựa vào tình hình thực tế và khả năng tài chính (chẳng hạn chi phí đầu tư, chi phí hóa chất, dựa vào việc xây dựng, quản lý vận hành và bảo trì). Dựa và việc tận dụng tối đa các công trình sẵn có. Dựa vào quỹ đất, hồ tự nhiên và diện tích mặt bằng của nhà máy. 3.3. LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ: Phương án 1: công nghệ xử lý gồm các công trình đơn vị bể thu gom, bể lằng 2 vỏ, bể điều hòa, bể Aerotank, bể lắng 2, bể lọc áp lực, bể tiếp xúc, bể chứa bùn. Nước thải sinh hoạt của nhà máy sẽ được dẫn qua song chắn rác để giữ lại những tạp chất có kích thước lớn và vào bể thu gom. Từ đây nước thải sẽ được bơm vào bể điều hòa để khuấy trộn đều nước thải và giúp ổn định lưu lượng, làm cho hoạt động của các công trình sau hiệu quả hơn. Bể điều hòa được thiết kế với hệ thống phân phối khí dạng ống có đục lỗ lắp đặt ở đáy bể giúp cho việc xáo trộn nước được tốt hơn và tăng cường lượng oxy hòa tan trong nước thải. Hơn nữa, việc cung cấp oxy sẽ làm giảm bớt lượng BOD, COD trong nước thải, bể điều hòa được lưu với thời gian là 4 giờ. Nước thải từ bể điều hòa sẽ tự chảy vào bể lắng 2 vỏ. Ở đây, lượng cặn có trong nước thải sẽ được lắng qua các máng lắng, được giữ lại ở ngăn chứa bùn của bể và được hút vào bể chứa bùn theo từng đợt. Bể lắng 2 vỏ được thiết kế với tiết diện tròn và có 2 máng lắng đặt theo đường kính bể, thời gian lưu nước ở bể lắng 2 vỏ là 90 phút. Nước thải sau khi qua bể lắng 2 vỏ sẽ tiếp tục chảy vào bể Aerotank. Với chế độ khuấy trộn hoàn toàn (dưới áp lực của hệ thống phân phối khí dạng đĩa) và khả năng xử lý tốt các chất hữu cơ của bùn hoạt tính tuần hoàn, hầu hết các chất hữu cơ được phân hủy thành các bông bùn.Bể Aerotank được thiết kế với thời gian lưu là 4.9 giờ. Hỗn hợp nước – bùn từ bể Aerotank sẽ được đưa vào bể lắng đợt 2, bể này có nhiệm vụ lắng và tách bùn ra khỏi nước dưới tác dụng của trong lực. Bể lắng đợt 2 được thiết kế theo dạng bể lắng đứng với tiết diện tròn, nước thải sẽ được phân phối vào bể từ ống trung tâm và ra ngoài theo máng lắng đặt ở thành trong của bể. Bể lắng đợt 2 được thiết kế lưu nước trong 2.02 giờ. Bùn sau khi lắng, BỂ THU GOM BỂ ĐIỀU HÒA BỂ AEROTANK BỂ CHỨA BÙN BỂ TIẾP XÚC BỂ LẮNG ĐỢT 2 BỂ LẮNG 2 VỎ MÁY NÉN KHÍ NGUỒN TIẾP NHẬN NƯỚC CLO BỂ LỌC ÁP LỰC GHI CHÚ: ĐƯỜNG NƯỚC ĐƯỜNG BÙN ĐƯỜNG KHÍ ĐƯỜNG HÓA CHẤT Hình 2.1: Sơ đồ công nghệ hệ thống xử lý phương án 1 một phần sẽ được bơm tuần hoàn về bể Aerotank, phần còn lại sẽ được đưa vào bể chứa bùn và lưu ở đó trong 60 ngày và sau đó sẽ dùng xe bồn hút đem đi xử lý đúng nơi quy định. Nước sau khi qua bể lắng đợt 2 sẽ được đưa vào bể lọc áp lực để đảm bảo chất lượng nước đầu ra đạt loại A (theo TCVN 5945 – 1995). Bể lọc áp lức được thiết kế với 2 đơn nguyên hoạt động song song và có tiết diện tròn theo mặt cắt ngang. Vật liệu lọc sử dụng trong bể lọc áp lực là cát thạch anh và than Anthracite. Cuối cùng nước thải sẽ được đưa qua bể tiếp xúc để khử trùng trước khi cho vào nguồn tiếp nhận. Lượng Clo sử dụng trong bể khử trùng là 3 g/m3 nước thải nhằm loại bỏ những vi khuẩn gây bệnh như E.Coli. Phương án 2: công nghệ xử lý bao gồm các công trình đơn vị: bể tự hoại 3 ngăn, bể lọc sinh học ngầm, bể lắng đợt 2, bể lọc áp lực, bể tiếp xúc và bể chứa bùn. Nước thải sẽ được dẫn vào bể tự hoại để loại bỏ cặn và một phần chất hữu cơ. Bể tự hoại được thiết kế 3 ngăn, với thời gian lưu nước là 1 ngày, kích thước ngăn thứ nhất gấp đôi ngăn thứ hai và thứ ba. Ở ngăn thứ ba có lớp vật liệu lọc là đá sỏi hoặc xỉ than để tăng hiệu quả xử lý nước thải. Sau đó nước thải sẽ được phân phối vào bể lọc sinh học ngầm với hệ thống máng phân phối có đục lỗ. Nước thải sẽ len qua bề mặt lớp vật liệu lọc. Nhờ có quần thể vi khuẩn sống bám trên bề mặt lớp vật liệu lọc hấp thu và phân hủy chất hữu cơ có trong nước thải. Nước thải sau đó được thu qua hệ thống hệ thống thu nước đặt bên dưới và bơm vào bể lắng đợt 2 để loại bỏ màng vi sinh tách khỏi giá thể. Tiếp theo đó nước thải được đưa qua bể lọc áp lực và bể tiếp xúc; bùn từ bể lắng đợt 2 và bể tự hoại được đưa vào bể chứa bùn. Các bể này có cấu tạo tương tự như ở phương án 1. BỂ TỰ HOẠI 3 NGĂN BỂ LỌC SINH HỌC NGẦM BỂ CHỨA BÙN BỂ TIẾP XÚC BỂ LỌC ÁP LỰC BỂ LẮNG ĐỢT 2 NGUỒN TIẾP NHẬN NƯỚC CLO Hình 2.2: Sơ đồ công nghệ hệ thống xử lý phương án 2 CHƯƠNG 4: TINH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ CHO PHƯƠNG ÁN 1 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ CHO PHƯƠNG ÁN 2 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ CHO PHƯƠNG ÁN 1: Hố thu gom: Chức năng: Giúp các công trình đơn vị phía sau không phải thiết kế âm sâu trong đất. Thể tích hố thu gom: Trong đó: Qh : lưu lượng nước thải theo giờ t : thời gian lưu nước , chọn t = 3h Diện tích hố thu gom: Trong đó: H : chiều cao hố thu gom Chiều cao bảo vệ hố thu gom: 0.5m Chiều cao xây dựng hố thu gom: 2.5m Kích thước hố thu gom: Bơm nước thải vào bể điều hòa: Chọn 2 bơm hoạt động luân phiên. Lưu lượng mỗi bơm: Q = 40 m3/ngày = 1.67 m3/h = 0.027 m3/phút Cột áp bơm: H = 8m (chiều cao áp lực) Công suất bơm: Trong đó: N : công suất bơm, KW ρ : trọng lượng riêng của chất lỏng, kg/m3 η : hiệu suất máy bơm, chọn η = 90% Q : lưu lượng bơm H : cột áp bơm, m Song chắn rác: Chức năng: Giữ lại các thành phần rác có kích thước lớn như: lá cây, bao nylông nhờ đó tránh làm tắt máy bơm, đường ống. Đây là bước quan trọng nhằm đảm bảo an toàn và điều kiện làm việc thuận lợi cho cả hệ thống xử lý nước thải. Cấu tạo: Thiết bị chắn rác là các thanh đan sắp xếp kế tiếp nhau với khe hở từ 50 ÷ 60 mm. Các thanh có thể bằng thép, nhựa hoặc gỗ. Tiết diện các thanh này là hình chữ nhật, hình tròn hoặc elip. Thiết bị chắn rác thường đặt nghiêng theo dòng chảy một góc từ 50 ÷ 60˚. Vận tốc dòng chảy thường lấy từ: 0.8 ÷ 1 m/s để tránh lắng cát. Hàm lượng chất lơ lửng và BOD của nước thải sau khi qua song chắn rác và hố thu gom giảm 4%, còn lại: BỂ ĐIỀU HÒA: Chức năng: Điều hòa lưu lượng và nồng độ chất hữu cơ, tránh cặn lắng. Làm thoáng sơ bộ, qua đó oxy hóa một phần các chất hữu cơ. Tăng cường hiệu quả xử lý nước thải Tạo điều kiện thuận lợi cho các chất lơ lửng và chất nổi trong nước thải phân bố đồng nhất trước khi qua các công trình xử lý phía sau. Tăng hiệu quả khử BOD. Tính toán bể điều hòa: Lưu lượng nước thải trung bình trong ngày: Q = 40 m3/ngày Lưu lượng nước thải trung bình trong giờ: Qh = 1.67 m3/h Lưu lượng nước thải lớn nhất theo giờ: Thể tích bể điều hòa được tính theo công thức: Trong đó: t : thời gian lưu nước, chọn t = 4h Kích thước bể điều hòa: Lưu lượng khí cần cung cấp cho bể điều hòa được tính theo công thức: Trong đó: I : cường độ thổi khí, I = 4 ÷ 7 m3/h, chọn I = 6 m3/m3h Hệ thống sục khí: Đường kính ống chính: 50mm Chọn 2 ống nhánh phân phối khí, đường kính ống nhánh: 20mm Vận tốc khí qua lỗ: 5 ÷ 20 m/s, chọn vk = 15 m/s Đường kính các lỗ trên ống nhánh: 2 ÷ 5 mm, chọn 4 mm. (theo Lâm Minh Triết - Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp Tính toán thiết kế công trình) Chọn 4 ống nhánh phân bố dọc theo chiều dài của bể điều hòa (L = 2.5m). Khoảng cách giữa 2 ống nhánh: 0.5m Diện tích 1 lỗ trên ống nhánh: Tổng diện tích lỗ trên nhánh: Số lỗ trên ống nhánh: lỗ Số lỗ trên 1 ống nhánh: lỗ Chiều cao xây dựng bể điều hòa: Hxd = H + hbv = 2 + 0.5 = 2.5 m Trong đó: hbv : Chiều cao bảo vệ, chọn hbv = 0.5m Tính toán hệ thống thổi khí: Áp lực cần thiết cho hệ thống ống khí nén: Hm = hc + hd + hf +H = 0.4 + 0.5 + 2 = 2.9 m Trong đó: hc + hd : tổn thất áp lực cục bộ, giá trị này không vượt quá 0.4m hf : tổn thất áp lực qua thiết bị phân phối, hf = 0.5m H : chiều sâu lớp nước trong bể, H = 2m Năng suất yêu cầu của máy thổi khí không nhỏ hơn lượng khí cung cấp cho bể: Lkk = 60 m3/h = Áp lực máy thổi khí tính theo Atmotphe: Công suất máy thổi khí: Trong đó: Pm : công suất yêu cầu của máy nén khí, KW G : trọng lượng của dòng không khí, kg/s ρkk : tỷ trọng của không khí, ρkk = 1.3 kg/m3 R : hằng số khí, đối với không khí R = 8.314 KJ/Kmol˚K T1 : nhiệt độ tuyệt đối của không khí đầu vào, T1 = 273 + 25 = 298˚K P1 : áp lực tuyệt đối của không khí đầu vào, P1 ≈ 1atm P2 : áp lực tuyệt đối của không khí đầu ra P2 = Pm + 1 = 0.29 + 1 = 1.29 atm vì đối với không khí K=1.395 29.7: hệ số chuyển đổi e : hiệu suất của máy, chọn e = 0.7 Bảng 4.1: Các thông số thiết kế bể điều hòa STT Thông số Đơn vị Giá trị 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Thể tích bể Chiều dài bể Chiều rộng bể Chiều cao công tác của bể Chiều cao xây dựng của bể Thời gian lưu nước trong bể Lưu lượng khí cần cung cấp Đường kính ống chính cung cấp khí Đường kính ống nhánh cung cấp khí Số ống nhánh cung cấp khí Số lỗ phân phối khí m3 m m 4 5 6 7 8 9 10 11 10 2.5 2 2 2.5 4 60 50 20 4 88 Bể lắng 2 vỏ: Chức năng: Lắng các tạp chất lơ lửng Chế biến cặn lặng bằng quá trình lên men kỵ khí Cấu tạo: Bể lắng 2 vỏ là một bể chứa, mặt bằng dạng hình tròn hoặc hình chữ nhật, đáy hình nón hay hình chóp đa giác. Phần trên có máng lắng, còn phần dưới là buồng tự hoại. Nguyên lý hoạt động: Nước chuyển động qua máng lắng, với tốc độ nước chảy chậm và dưới tác động của trọng lượng bản thân các hạt cặn rơi lắng xuống dọc theo đáy máng. Đáy máng làm dốc, các hạt cặn theo đó chui qua khe hở xuống phần chứa cặn. Khe hở có chiều rộng 0.12 ÷ 0.15m. Vì khe hở ở đáy máng có cấu tạo thành dốc này che lấy thành dốc kia nên các hạt cặn lơ lửng và các bong bóng nước từ phần tự hoại không xâm thực được vào phần lắng. Tính toán bể lắng 2 vỏ: Do cấu tạo đặc biệt và 2 chức năng của bể lắng 2 vỏ nên nội dung tính toán gồm 2 phần: Tính toán máng lắng Tính toán ngăn lên men cặn Tính toán máng lắng: Thể tích hữu ích của máng lắng được tính theo công thức: Trong đó: Qh : lưu lượng nước thải bơm vào bể, Qh = 2.51 m3/h t : thời gian lắng, t = 1.5h Diện tích ướt của 1 mắng lắng (với góc nghiêng ở đáy máng lắng được thiết kế là 50˚) được tính như sau: Trong đó: b : chiều ngang máng lắng, chọn b = 0.7m h1 : chiều cao lớp nước phần hình chữ nhật của máng lắng, chọn h1 = 0.5m Chiều cao lớp nước phần hình tam giác của máng lắng: Chiều dài của máng lắng: Trong đó: n : số bể lắng, n = 1 n1 : số lượng máng lắng trong 1 bể, n1 = 2 Chọn bể lắng 2 vỏ có dạng hình tròn trên mặt bằng, vì vậy chiều dài của máng lắng bằng đường kính trong của bể: L = D = 3.765m Tốc độ lắng của hạt lơ lửng: Trong đó: t : thời gian lắng, t = 1.5h H : chiều sâu trung bình của máng lắng Hiệu suất lắng được xác định phụ thuộc vào tốc độ lắng của hạt lơ lửng (u) và nồng độ chất lơ lửng dẫn vào bể lắng 2 vỏ (246 mg/l) Với C = 98.4 mg/l < 150 mg/l, như vậy là thỏa điều kiện ở điều 6.5.3 TCXD 51 – 84 Diện tích mặt thoáng của bể lắng 2 vỏ: Theo tiêu chuẩn thiết kế: diện tích mặt thoáng 20%<F<50% (điều 6.6.2 TCXD 51 – 84), nhằm tránh sự tích đọng màng bùn đủ cho quá trình hoạt động bình thường của bể. Tính toán ngăn bùn: Thể tích ngăn bùn của bể lắng 2 vỏ được tính theo công thức: Trong đó: Wb : thể tích ngăn tự hoại trong bể lắng 2 vỏ, Wb = 10 lít/người theo điều 6.6.3 TCXD 51 – 84, ứng với nhiệt độ nước thải 25˚C N : số người tính toán, N = 85 người K : hệ số thể tích ngăn bùn, K = 1.3 Chiều cao phần hình nón (với đáy nghiêng 30˚): Thể tích phần hình nón của bể lắng 2 vỏ được tính theo công thức: Trong đó: F1 : diện tích mặt cắt ngang hình trụ của bể lắng F2 : diện tích đáy nhỏ hình nón cụt Với d: đường kính đáy nhỏ nón cụt Chiều cao xây dựng của bể lắng 2 vỏ: Trong đó: h3 : chiều cao lớp trung hòa, tính từ mực nước cao nhất đấn khe hở của mắng lắng, chọn h3 = 0.4m h4 : khoảng cách từ mực nước đến thành bể, chọn h4 = 0.41m htr : chiều cao phần hình trụ của bể, chọn htr = 2m Hiệu quả xử lý nước thải sau khi qua bể điều hòa và bể lắng 2 vỏ sơ bộ có thể tính như sau: Hàm lượng BOD giảm 55%: Theo TCXD 51 – 84, ứng với u = 0.13 mm/s và nồng độ chất lơ lửng ban đầu 246 mg/l, ta có hiệu suất lắng tương ứng: E = 56% Nồng độ chất lơ lửng trôi theo nước ra ngoài máng lắng: Bảng 4.2: Các thông số thiết kế bể lắng 2 vỏ STT Thông số Đơn vị Giá trị 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Đường kính bể Chiều cao xây dựng bể Đường kính phần hình nón của bể Chiều cao phần hình nón của bể Độ dốc đáy Thể tích máng lắng Chiều dài máng lắng Chiều ngang máng lắng Số lượng máng lắng Thời gian lưu nước trong bể m m m m m3 m m máng h 3.8 4.7 0.4 0.97 30˚ 3.8 3.8 0.7 2 1.5 Bể Aerotank: Chức năng: Loại bỏ các chất hữu cơ có khả năng phân hủy sinh học nhờ vi sinh vật hiếu khí Cấu tạo: Bể phản ứng sinh học hiếu khí Aerotank là công trình làm bằng bê tông, bê tông cốt thép với mặt bằng thông dụng là hình chữ nhật. Nguyên lý hoạt động: Nước thải chảy qua suốt chiều dài của bể và được sục khí, khuấy đảo nhằm tăng cường lượng oxy hòa tan và tăng cường quá trình oxy hóa chất hữu cơ có trong nước. Hoạt động của bể Aerotank dựa trên hoạt động sống của quần thể vi sinh vật trong bể. Sinh khối vi sinh vật trong công nghệ vi sinh thường là từ một giống thuần chủng, còn trong nước thải là quần thể vi sinh vật, chủ yếu là vi khuẩn có sẵn trong nước thải. Ưu điểm của quy trình công nghệ này là: Pha loãng ngay tức khắc nồng độ các chất nhiễm bẩn, kể cả các chất độc hại (nếu có). Không xảy ra hiện tượng quá tải cục bộ ở một nơi nào trong bể. Thích hợp cho xử lý các loại nước thải có tải trọng cao. Các thông số thiết kế: Lưu lượng nước thải: Q = 40 m3/ngày = 1.67 m3/h Nhiệt độ duy trì trong nước thải: 25˚C Hàm lượng BOD5 trong nước thải đầu vào Aerotank: La = 201.744 mg/l Hàm lượng chất lơ lửng trong nước thải vào Aerotank: C = 103.91 mg/l Hàm lượng BOD5 trong nước thải cần đạt sau xử lý: Lt = 20 mg/l Hàm lượng chất lơ lửng trong nước thải cần đạt sau xử lý: Cs = 18 mg/l Chế độ làm việc: xáo trộn hoàn toàn. Giả sử trong nước thải đầu ra là chất rắn sinh học (bùn hoạt tính), trong đó 80% là chất dễ bay hơi và 60% là chất có thể phân hủy sinh học. Tính nồng độ BOD5 trong nước thải đầu ra có quan hệ sau: BOD5ra = BOD5 hòa tan trong nước đầu ra + BOD5 của chất lơ lửng đầu ra BOD5 của chất lơ lửng trong nước thải đầu ra của nước thải được tính như sau: Phần có khả năng phân hủy sinh học của chất rắn sinh học ở đầu ra là: Lượng BOD20 bị chuyển thành cặn tăng lên 1.42 lần, tức là 1mg BOD20 tiêu thụ 1.42 mgO2 (theo TS. Trịnh Xuân Lai) BOD5 của chất rắn lơ lửng đầu ra: BOD5 hòa tan của nước thải đầu ra được tính như sau: Xác định hiệu quả xử lý E: Hiệu quả xử lý theo BOD5 hòa tan: Hiệu quả xử lý tính theo tổng cộng: Thể tích làm việc của bể được tính theo công thức: Trong đó: θc : thời gian lưu bùn, θc = 5 ÷15 ngày, chọn θc = 10 ngày Q : lưu lượng trung bình ngày của nước thải, Q = 40 m3/ngày Y : hệ số sản lượng bùn, đối với nước thải đô thị: Y = 0.4 ÷ 0.8 mgVSS/mgBOD5, chọn Y = 0.6 mgVSS/mgBOD5 La : BOD5 của nước thải dẫn vào bể Aerotank Lt : BOD5 hòa tan của nước thải ra khỏi bể Aerotank X : nồng độ chất lơ lửng dễ bay hơi trong hỗn hợp bùn hoạt tính, đối với nước thải sinh hoạt X = 3500 mg/l Kd : hệ số phân hủy nội bào, lấy Kd = 0.06 ngày-1 đối với nước thải sinh hoạt Tính toán lượng bùn dư thải bỏ mỗi ngày: Hệ số sản lượng bùn được tính theo công thức: Lượng bùn hoạt tính sinh ra do BOD5 mỗi ngày tính theo MLVSS: Lượng tăng sinh khối tổng cộng tính theo MLVSS: Lượng bùn thải bỏ mỗi ngày: Xác định lưu lượng bùn thải: Giả sử bùn dư được xả bỏ (được dẫn đến bể chứa bùn) từ đường ống dẫn bùn tuần hoàn, Qra = Q và hàm lượng chất lơ lửng dễ bay hơi (VSS) trong bùn ở đầu ra chiếm 80% hàm lượng chất rắn lơ lửng (SS). Khí đó lưu lượng bùn dư thải bỏ được tính theo công thức: Trong đó: W : Thể tích bể Aerotank, W = 8.23 m3 X : nồng độ VSS trong hỗn hợp bùn hoạt tính ở bể Aerotank, X = 3500 mg/l Xra : nồng độ VSS trong SS ra khỏi bể lắng Qb : lưu lượng bùn thải Qra : lưu lượng nước thải ra khỏi bể lắng II, Qra = Q = 40 m3/ngày Từ đó tính được lưu lượng bùn thải: Xác định tỷ số tuần hoàn: Phương trình cân bằng vật chất trong bể Aerotank: Aerotank Lắng 2 Q Xo Q+Qth X Qth Xth Qra Xra Trong đó: Q : lưu lượng nước thải Qth : lưu lượng bùn hoạt tính tuần hoàn Xo : nồng độ VSS trong nước thải dẫn vào Aerotank, mg/l X : nồng độ VSS ở bể Aerotank, X = 3500 mg/l Xth : nồng độ VSS trong bùn tuần hòa, Xth = 8000 mg/l Giá trị Xo thường rất nhỏ so với X và Xth do đó phương trình cân bằng vật chất ở trên có thể bỏ đại lượng QXo. Khi đó phương trình cân bằng sẽ có dạng: X(Q+Qth)=QthX Chia 2 vế của phương trình này cho Q và đặt tỷ số Ta được: RXth=X+RX Hay: Lượng bùn tuần hoàn: Thời gian lưu nước của bể Aerotank: Kiểm tra lại tỷ số F/M và tỷ trọng hữu cơ: Tỷ số F/M xác định theo công thức sau: Công suất bơm bùn tuần hoàn: Trong đó: ρ : khối lượng riêng của bùn hoạt tính Tải trong thể tích bằng: Cả 2 giá trị này đều nằm trong giới hạn cho phép đối với Aerotank khuấy trộn hoàn toàn đã nêu trên: Và tải trọng thể tích trong khoảng: 0.8 ÷ 1.92 kgBOD5/m3ngày Xác định kích thước của bể: Diện tích của bể Aerotank trên mặt bằng: Trong đó: H : chiều cao công tác của bể, chọn H = 2.8m Kích thước của bể: Chiều cao bảo vệ của bể: 0.5m Vậy kích thước thực của bể : Tính lượng oxy cần thiết để khử BOD5: Trong đó: f : hệ số chuyển đổi từ BOD5 sang BOD20 La : nồng độ BOD5 đầu vào Lt : nồng độ BOD5 đầu ra : hằng số chuyển đổi từ tế bào sang COD Lượng không khí cần thiết trong điều kiện thực tế ở 25˚C: Do cần duy trì lượng oxy hòa tan trong bể là 2mg/l nên lượng oxy cần sử dụng trong thực tế là: (TS.Trịnh Xuân Lai) Trong đó: CS20 : nồng độ bảo hòa oxy trong nước ở 20˚C, Cs = 9.02 mg/l CST : nồng độ bão hòa oxy trong nước ứng với nhiệt độ T, T=25˚C C : nồng độ oxy hòa tan cần duy trì trong công trình, khi xử lý nước thải sinh hoạt C = 1.5 ÷ 2 m