Đồ án Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy bột giấy công suất 1500 m3

Bể bùn hoạt tính ( Aerotank) Qúa trình oxi hóa các chất bẩn hữu cơ trong Aerotank xảy ra qua 3 giai đoạn: Giai đoạn thứ nhất: tốc độ oxi hóa bằng tốc độ tiêu thụ oxi. Ở giai đoạn này bùn hoạt tính hình thành và phát triển. Hàm lượng oxi cần cho vi sinh vật sinh trưởng, đặc biệt ở thời gian đẩu tiên thức ăn dinh dưỡng cho nước thải hết sức phong phú, lượng sinh khối trong thời gian này rất ít. Sau cùng, vi sinh vật thích nghi với môi trường, chúng sinh trưởng rất mạnh theo cấp số nhân. Vì vậy, lượng tiêu thụ oxi cao dần. Giai đoạn hai: vi sinh vật phát triển ổn định và tốc độ tiêu thụ oxi ở mức gần như ít thay đổi. Chính ở giai đoạn này các chất bẩn hữu cơ bị phân hủy nhiều nhất. Hoạt lực enzim của bùn hoạt tính trong giai đoạn này cũng đạt gần tới mức cực đại và kéo dài trong một thời gian tiếp theo. Điểm cực đại của enzim oxi hóa trong bùn hoạt tính thường đạt ở thời điểm sau khi lượng bùn hoạt tính (sinh khối vi sinh vật) tới mức ổn định. Tốc đô tiêu thụ oxy ở giai đoạn thứ nhất cao gấp 3 lần giai đoạn thứ hai. Giai đoạn ba: sau một thời gian khá dài, tốc độ oxi hóa cầm chừng hầu như ít thay đổi) và có chiều hướng giảm, lại thấy tốc độ tiêu thụ oxi tăng lên. Đây là giai đoạn nitrat các muối amon Trong nước thải hàm lượng chất dinh dưỡng cũng rất quan trọng, tỉ lệ chất dinh dưỡng phù hợp cho nước thải xử lý bằng hiếu khí là: BOD:N:P = 100:5:1 Nguyên lý làm việc của Aerotank: Nước thải dẫn theo ống trung tâm vào vùng làm thoáng . Dưới tác động của áp lực động do tuốc bin gây lên mà hỗn hợp nước thải và bùn hoạt tính bão hòa oxi trào qua cửa sổ lưng chừng vào vùng lắng. Do các song chắn hướng dòng mà hỗn hợp nước và bùn chuyển dần theo chu vi của vùng lắng, và ở đây bùn được tách khỏi nước thải và mịn lại. Nước thải đi qua lớp chất lơ lửng (chất không hòa tan được giữ lại) vào máng thu quanh thành bể và xả theo đường ống dẫn. Bùn tuần hoàn lắng xuống và chui qua cửa sổ ở dưới tường phân chia vào vùng làm thoáng. ĐAMH: Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy bột giấy công suất 1500m3 GVHD: Th.S Phan Thị Hải Vân SVTH: Nguyễn Thị Ly Uyên 90604482 23 Bể aerotank thường được trang bị them hệ thống cung cấp oxi tự động. Hệ thống này tự động đảm bảo nồng độ oxy hòa tan trong nước và bùn theo yêu cầu khi có sự thay đổi về thành phần, nồng độ và lưu lượng thải. - Ưu điểm: đạt được mức độ xử lý triệt để, thời gian khởi động ngắn, ít tạo mùi hôi, có tính ổn định cao trong quá trình xử lý. - Khuyết điểm: tốn nhiều năng lượng. Bể lắng II được đặt sau bể Aerotank có chức năng loại bỏ bùn hoạt tính ra khỏi nước thải nhờ trọng lực. Một phần bùn lắng tại đáy bể dược tuần hoàn lại bể Aerotank và mương oxi hóa. Phần bùn dư còn lại được bơm tới bể nén bùn, trước khi đem tới sân phơi bùn. Cơ sở chọn bể chứa bùn Bùn từ đáy bể lắng li tâm được đưa vào bể thu bùn có hai ngăn, một phần bùn trong bể sẽ được bơm tuần hoàn lại bể Aerotank nhằm duy trì nồng độ bùn hoạt tính trong bể, phần bùn dư được đưa vào bể nén bùn. Cơ sở chọn bể nén bùn Tại bể nén bùn, bùn được tách nước trước khi đem tới sân phơi bùn. Nước tách được tại bể nén bùn được bơm tới bể thu gom để xử lý lại. Cơ sở chọn sân phơi bùn Bùn sau khi được nén tại bể nén bùn được chảy sang sân phơi bùn dưới áp lực thủy tĩnh. Sân phơi sử dụng điều kiên tự nhiên để giảm thể tích và khối lượng cặn. Tại sân phơi cặn của bùn giảm xuống do một phần bốc hơi và phần khác ngấm xuống đất. Sau một thời gian lưu tại sân phơi bùn, bùn được chở tới bãi chon lấp hợp vệ sinh. Hình 3.2: Ví dụ sân phơi bùn ĐAMH: Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy bột giấy công suất 1500m3 GVHD: Th.S Phan Thị Hải Vân SVTH: Nguyễn Thị Ly Uyên 90604482 24 3.3 Sơ đồ công nghệ Nước thải SCR Nước tách bùn Thổi khí NaOH Chất dinh dưỡng Bùn tươi Bùn tươi tuần hoàn bùn Sục khí Sân phơi bùn Bể thu gom Bể điều hòa Bể trung gian Lắng I UASB Aerotank Lắng II Hồ hoàn thiện Bể chứa bột giấy Bể nén bùn Bể chứa bùn Nguồn tiếp nhận Bãi chôn lấp Bể Detox ĐAMH: Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy bột giấy công suất 1500m3 GVHD: Th.S Phan Thị Hải Vân SVTH: Nguyễn Thị Ly Uyên 90604482 25 Hình 3.3: Sơ đồ công nghệ Thuyết minh công nghệ Song chắn rác thường được đặt ở cửa vào kênh dẫn. Làm nhiệm vụ giữ lại các tạp chất thô có trong nước thải.Nước thải từ các công đoạn được đưa vào hố thu gom, có nhiệm vụ tập trung nước thải đảm bảo lưu lượng. Tại hố thu gom được gắn hai bơm chìm hoạt động luân phiên. Sau đó, nước thải được bơm lên bể điều hòa có nhiệm vụ điều hòa nồng độ và lưu lượng nước thải tạo điều kiện cho các công trình đơn vị phía sau hoạt động ổn định. Bể điều hòa được sục khí nhằm tạo nên sự xáo trộn cần thiết để ngăn cản lắng cặn và phát sinh mùi hôi. Từ bể điều hòa nước thải tiếp tục được bơm qua vào bể lắng I. Sau đó bột giấy sẽ được thu gom lại ở đáy bể. Bột giấy thu gom được ở bể lắng sẽ được tận thu lại dưới dạng các hạt nhỏ lơ lửng khó lắng. Đưa về bể chứa bột như nguyên liệu đầu vào thay vì đem bỏ rất lãng phí. Từ bể lắng, nước thải được đưa vào bể Detox khử các chất độc để loại trừ các tác nhân gây ức chế cho vi sinh vật ở bể UASB, như: SO4 2-, H2O2…có trong nước thải. Bể này hoạt động tương tự như bể tiếp xúc kị khí. Sau đó, nước thải được đưa vào bể UASB. Tại đây,khâu xử lý chính được bắt đầu. Tại UASB, các chất hữu cơ phức tạp dễ phân hủy sinh học sẽ bị phân hủy, biến đổi thành các chất hữu cơ đơn giản đồng thời sinh ra một số khí như: CO2, SO2, CH4…Nước thải sau khi qua bể này sẽ giảm một lượng đáng kể BOD và một phần COD (hiệu quả xử lý của UASB tính theo COD, BOD là 60- 80%). Tuy nhiên, để triệt để giảm lượng BOD so với tiêu chuẩn phải dẫn nước thải qua công trình hiếu khí bằng thủy lực. Tại bể Aerotank diễn ra quá trình sinh học hiếu khí được duy trì nhờ không khí cấp từ máy thổi khí. Tại đây các vi sinh vật ở dạng hiếu khí (bùn hoạt tính) sẽ phân hủy các chất hữu cơ còn lại trong nước thải thành các chất vô cơ ở dạng đơn giản như: CO2, H2O… Hiệu quả xử lý của bể Aerotank là 90 – 95% tính theo COD, BOD. Sau đó nước thải được dẫn qua bể lắng II. Bể lắng II được xây dựng để loại bỏ các bông bùn (xác vi sinh vật) được hình thành trong quá trình sinh học lắng xuống đáy. Sau khi qua bể lắng II, để giảm nồng độ chất ô nhiễm còn lại cho qua hồ hoàn thiện rồi đưa ra nguồn tiếp nhận. Bùn thu được từ bể lắng II, một phần dùng bơm định lượng bơm tuần hoàn lại bể Aerotank để bổ sung cho quá trình hiếu khí, phần bùn dư còn lại đưa về bể chứa bùn. Và bùn thu được từ bể Detox, bể UASB đưa đến bể chứa bùn. Dẫn bùn sang bể nén bùn, bùn được tách nước trước khi đưa đến sân phơi bùn và cho ra bãi chôn lấp. Nước tách ra bùn nén sẽ được tuần hoàn lại bể thu gom để xử lý lại. ĐAMH: Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy bột giấy công suất 1500m3 GVHD: Th.S Phan Thị Hải Vân SVTH: Nguyễn Thị Ly Uyên 90604482 26 CHƯƠNG IV ---------oOo--------- TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH TRONG CÔNG NGHỆ XỬ LÝ ĐAMH: Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy bột giấy công suất 1500m3 GVHD: Th.S Phan Thị Hải Vân SVTH: Nguyễn Thị Ly Uyên 90604482 27 1. Song chắn rác a. Nhiệm vụ: nhằm loại bỏ các loại rác có kích thước lớn, nhằm bảo vệ các công trình phía sau, cản các vật lớn đi qua có thể làm tắc nghẽn hệ thống (đường ống, mương dẫn, máy bơm) làm ảnh hưởng đến hiệu quả xử lý của các công trình phía sau. b.Tính toán:  Tính lưu lượng lớn nhất: Lưu lượng trung bình ngày: ng mQ tbngay 3 1500= Lưu lượng trung bình giờ: h mQ tbgiô 3 5,62 24 1500 == Lưu lượng trung bình giây: s lQ tbgiây 36,171000360024 1500 =× × = Lưu lượng giờ thải lớn nhất: hmQKQ tbhchh /9,1215,6295,1 3max =×=×= Với Kch: hệ số không điều hòa chung (nội suy theo bảng 3.1 điều 3.2 ─ TCXDVN ─ 51:2008) Lưu lượng giây thải lớn nhất: s lhmQQ hgiây 86,333600 1000/9,121 3600 1000 3maxmax =×=×=  Tính toán song chắn rác: Song chắn rác đặt nghiêng một góc 600 so với mặt đất. Chọn tốc độ dòng chảy trong mương: vs=0.4 m/s Giả sử độ sâu đáy ống cuối cùng của mạng lưới thoát nước bẩn: H=0.7 m Chọn kích thước mương: rộng x sâu = B x H = 0.4m x 0.7m Chiều cao lớp nước trong mương là: max1 3600 h s Q h vB = ∗∗ = = ×× msm hm 4,0/4,03600 /9,121 3 0,21 m Chọn kích thước thanh: rộng x dày = b x d = 5mm x 25mm Khe hở giữa các thanh: w = 25mm Bảng4.1 : Các thông số tính toán cho song chắn rác làm sạch bằng thủ công Thông số Đơn vị Làm sạch thủ công Kích thước song chắn + Rộng mm 5 ÷ 15 ĐAMH: Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy bột giấy công suất 1500m3 GVHD: Th.S Phan Thị Hải Vân SVTH: Nguyễn Thị Ly Uyên 90604482 28 + Dài mm 25÷ 38 Khe hở giữa các thanh mm 25÷ 50 Độ dốc theo phương đứng độ 30÷ 45 Tốc độ dòng chảy trong mương đặt song chắn m/s 0.3-0.6 Tổn thất áp lực cho phép mm 150 (Nguồn: [1]) Kích thước song chắn rác: Giả sử SCR có n thanh, suy ra số khe hở là: m = n+1 Quan hệ giữa chiều rộng mương, chiều rộng thanh và khe hở giữa các thanh w=25mm. B = n x b + w x (n+1) 300 = n x 5 + 25 x (n+1) Giải ra ta tìm được n = 9,166 Chọn số thanh n = 9, điều chỉnh khoảng cách giữa các thanh lại như sau: 300 = 9 x 5 + w x (n+1) w= 25,5mm  Tính toán tổn thất áp lực qua song chắn rác Tổng tiết diện các khe song chắn: A = (B – b x n) x h Trong đó: B – chiều rộng mương đặt SCR, B = 0,3m b – chiều rộng thanh song chắn, b = 5mm = 0,005m n – số thanh, n = 9 thanh h – chiều cao lớp nước trong mương, h = 0,222m A = ( 0,3m – 0,005mm x 9) x 0,21m = 0,05355m2 Vận tốc dòng chảy qua SCR: sm mlm s l A Q V giây /632,0 /1000 1 05355,0 86,33 32 max =×== Tổn thất áp lực qua SCR: mmmmm g vV h s L 1504,170174,081,92 4,0632,0 7,0 1 27,0 1 22 22 <== × −= − = Hàm lượng cặn lơ lửng còn lại khi qua lưới chắn rác: ( ) lmglmgC /950/100005,01 =×−= 2. Bể thu gom ĐAMH: Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy bột giấy công suất 1500m3 GVHD: Th.S Phan Thị Hải Vân SVTH: Nguyễn Thị Ly Uyên 90604482 29 a. Nhiệm vụ: tập trung toàn bộ nước thải từ nhà máy và nước thải sinh hoạt của toàn trung tâm đồng thời để đảm bảo lượng nước đủ để cho bơm hoạt động an toàn. b. Tính toán: Thời gian lưu nước trong bể thu gom tối thiểu là 10÷30 phút. Chọn thời gian lưu nước trong bể t=15 phút. Thể tích bể thu gom: 33 max 5,30 60 15 /9,121 mphúthmtQV h =×=×= Chọn chiều cao h=2 m Chiều cao bảo vệ hbv=0,5m Chiều cao của bể: H = h + hbv = 2 + 0,5 = 2,5 m Chọn bể hình chữ nhật: → Kích thước bể: 3405,244 mmmmHBL =××=×× Chọn bơm nhúng chìm đặt tại hầm bơm: có Qb = max hQ = 121,9 m 3/h, Hb = 8-10 mH2O, chọn Hb= 8 mH2O. Công suất của bơm: N = η ρ 1000 gHQb = 36008,01000 881,910009,121 ×× ××× = 3,32 (kw) Chọn 2 bơm EBARA, ký hiệu 100 DML53.7 có công suất 3.7KW, hoạt động luân phiên. 3. Bể điều hòa a. Nhiệm vụ: nhằm điều hòa, ổn định về lưu lượng và nồng độ các chất; ổn định pH của nước thải; tránh phát sinh mùi hôi nhờ làm thoáng cung cấp oxy cho nước thải bằng máy thổi khí. Nhờ đó giúp cho các công trình phía sau không bị quá tải, nước thải cấp vào các công trình xử lý sinh học phía sau được liên tục nên vận hành tốt, đạt được hiệu quả xử lý cao. b. Tính toán kích thước bể: Do lưu lượng và tính chất nước thải của trung tâm thay đổi có tính chu kỳ theo thời gian làm việc trong ngày, nước thải chỉ tập trung vào đầu giờ buổi sáng, buổi trưa và cuối buổi chiều. Chọn thời gian lưu nước trong bể là 5h (theo W.Wesley Eckenfelder, Industrial Water Pollution control, 1989) Thể tích thực của bể điều hòa Vdh = Qmax x t = 121,9 x 5 = 609,5 m 3 Chọn chiều cao hữu ích h= 5m Chọn chiều cao bảo vệ mhbv 5,0= Chọn bể hình chữ nhật cạnh B x L = 11m x 11m ĐAMH: Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy bột giấy công suất 1500m3 GVHD: Th.S Phan Thị Hải Vân SVTH: Nguyễn Thị Ly Uyên 90604482 30 ⇒Thể tích tính toán: ( ) 36655,051111 mmmmHLBVtt =+××=××= c. Tính toán thiết bị cấp khí cho bể điều hoà: Các dạng xáo trộn trong bể điều hòa Bảng 4.2: Các dạng khuấy trộn trong bể điều hòa Dạng khuấy trộn Giá trị Đơn vị Khuấy trộn cơ khí 4 ÷ 8 W/m3 thể tích bể Tốc độ khí nén 10 ÷ 15 L/m3.phút (m3 thể tích bể) (Nguồn: [1]) Tính toán hệ thống cấp khí. Lượng không khí cần thiết: /23474,35,62 3maQL htbkhí =×=×= giờ Trong đó: - htbQ : Lưu lượng nước thải trung bình theo giờ. h tbQ =62,5m 3/h - a : Lưu lượng không khí cấp cho bể điều hoà, a = 3,74 m3 khí/m3 nước thải (nguồn: W.Wesley Enkenfelder, Industrial Water Pollution Control, 1989). Chọn hệ thống ống cấp khí bằng nhựa PVC có đục lỗ, gồm 5 ống nhánh dọc theo chiều dài bể, khoảng cách giữa các ống nhánh là 2m, 2 ống đặt sát tường cách tường 0,5 m. Lưu lượng khí trong mỗi ống : 8,46 5 234 5 === khiong L q m3/giờ Đường kính ống dẫn khí: m q d ong ong ong 04,036001014,3 8,464 3600 4 = ×× ×= ×× × = νπ Trong đó: - vống : Vận tốc khí trong ống dẫn khí chính vống= 10 – 15 m/s, chọn vống = 10 m/s Chọn ống sắt tráng kẽm φchính = 40 Áp lực cần thiết của máy thổi khí Hm = h1 + hd + H Trong đó : ĐAMH: Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy bột giấy công suất 1500m3 GVHD: Th.S Phan Thị Hải Vân SVTH: Nguyễn Thị Ly Uyên 90604482 31 - h1: Tổn thất trong hệ thống ống vận chuyển h1 = 0,5m - hd : Tổn thất qua đĩa phun , hd = 0,5m - H : Độ sâu ngập nước của miệng vòi phun H = 3m ⇒Hm = 0,5 + 0,5 + 3 = 4m Áp lực máy thổi khí tính theo Atmotphe: Pm = 12,10 Hm = 12,10 4 = 0,4atm Năng suất yêu cầu Qkk = 234 m 3/h = 0,065 m3/s Công suất máy thổi khí Pmáy = ne GRT 7,29 1         −    1 283,0 1 2 p p Trong đó : - Pmáy : Công suất yêu cầu của máy nén khí , kW - G: Trọng lượng của dòng không khí , kg/s G = Qkk × ρkhí = 0,065 × 1,3 = 0,0845 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 + 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 =Pm + 1=0,4 +1=1,4 atm n= K K 1− = 0,283 ( K = 1,395 đối với không khí ) - 29,7 : hệ số chuyển đổi - e: Hiệu suất của máy , chọn e= 0,7 ⇒Pmáy = 7,0283,07,29 298314,80845,0 ×× ××         −     1 1 4,1 283,0 = 3,6 kW = 4,8Hp Chọn 2 máy nén khí một máy làm việc, một máy dự phòng. Chọn máy hiệu Taiko model SSR-65H. Công suất mỗi máy 3.8kW. Hiệu quả xử lý: Hàm lượng BOD5 sau khi qua bể điều hòa: 4800 x (1 - 0,1) = 4320 mg/l Hàm lượng COD giảm khoảng 10%, hàm lượng COD sau bể điều hòa là: 10000 x (1- 0,1) = 9000 mg/l 4. Bể trung gian ĐAMH: Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy bột giấy công suất 1500m3 GVHD: Th.S Phan Thị Hải Vân SVTH: Nguyễn Thị Ly Uyên 90604482 32 a. Tính toán bể Chọn thời gian lưu là 10 phút Thể tích bể trung gian là: 33 4,10 6024 10 /1500 mphútngàymtQV = × ×=×= Chọn chiều cao bể H = 2m Chiều cao bảo vệ hbv= 0,5m Diện tích bề mặt bể: 2 3 2,5 2 4,10 m m m H VF === Chọn: - Chiều dài bể là: L = 2,3m - Chiều rộng bể là: B = 2,3m Thể tích bể xây dựng thực tế là: 3133,233,2 mmmmLHBVtt =××=××= Chọn bơm nhúng chìm đặt tại bể: có Qb = max hQ =121,9 m 3/h, Hb = 8-10mH2O, chọn Hb=8mH2O. Công suất của bơm: N = η ρ 1000 gHQb = 36008,01000 881,910009,121 ×× ××× = 3,32(kw) Chọn bơm EBARA, ký hiệu 100 DML53.7, có công suất 3.7KW, hoạt động luân phiên. b. Tính toán máy thổi khí Nhiệt độ đầu vào: t = 60oC Nhiệt độ đầu ra: t = 35oC Nhiệt độ trung bình trong bể: C Q QCQC t o 0 0 5,47 1500 75060750352 60 2 35 =×+×= ×+× = Lưu lượng không khí cần cung cấp cho bể hmnmkhímhmaQL khíhkhí /1172/)/74,3/5,62( 3333 =×=×= Trong đó: a là lưu lượng không khí cấp, chọn a = 3,74 m3 khí/ m3 nước thải. Khí được cung cấp bằng 2 máy đặt trên bề mặt. Áp lực cần thiết của máy thổi khí: Hm = h1 + H Trong đó: - h1 : tổn thất trong đường ống vận chuyển h1 = 0,4 m - H : độ sâu ngập nước của ống H = 5 m ĐAMH: Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy bột giấy công suất 1500m3 GVHD: Th.S Phan Thị Hải Vân SVTH: Nguyễn Thị Ly Uyên 90604482 33 ⇒Hm = 0,4 + 5 = 5.4 m Chọn Hm = 5,4 m = 0,54 atm Năng suất yêu cầu mỗi máy, Lkhí = 2 117 = 58,5 m3/h Công suất của máy thổi khí Pmáy =         −    1 7,29 283,0 1 21 p p ne GRT Trong đó: - Pmáy : công suất yêu cầu của máy nén khí, kW - G : lưu lượng khối lượng của dòng không khí, kg/s - G = Lkhí khi.ρ = 3600 5,58 . 1,3 = 0,021 kg/s - R :hằng số khí , R= 8,314 KJ/K.mol 0K - khiρ = 13 - T1: Nhiệt độ tuyệt đối của không khí đầu vào, T1= 273 + 60 = 333 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 = Hm + 1 = 0,54 + 1 = 1,54 atm - n = K K 1− = 0,283 ( K = 1,395 đối với không khí ) [1 ] - 29,7 : Hệ số chuyển đổi - e : Hiệu suất của máy , chọn e = 0,8 ⇒Pmáy =         −     1 1 54,1 8,0.283,0.7,29 333.314,8.021,0 283,0 = 1,124 kW Vậy chọn công suất máy là 1,5HP. 5. Bể lắng I a. Nhiệm vụ Loại bỏ các tạp chất lơ lửng, các bông cặn hình thành trong quá trình keo tụ trước đó. Các bông cặn, chất lơ lửng có tỷ trọng lớn hơn tỷ trọng của nước sẽ lắng xuống đáy. b. Tính kích thước bể Bảng 4.3: thông số của nước thải khi vào bể lắng I Thông số Đơn vị Giá trị đầu vào Giá trị đầu ra BOD5 mg/l 4320 ≤ 2810 ĐAMH: Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy bột giấy công suất 1500m3 GVHD: Th.S Phan Thị Hải Vân SVTH: Nguyễn Thị Ly Uyên 90604482 34 COD mg/l 9000 ≤ 7200 SS mg/l 950 ≤ 150 Bảng 4.4: Các thông số thiết kế của bể lắng I THÔNG SỐ ĐƠN VỊ GIÁ TRỊ Dãy Đặc trưng Thời gian lưu nước h 1,5 – 2,5 2 Tải trọng bề mặt: - Lưu lượng trung bình - Lưu lượng cao điểm m3/m2.ngày m3/m2.ngày 32,6 – 48,8 81,4 – 122 102 Tải trọng máng tràn m3/m.ngày 124 - 496 248 Ống trung tâm - Đường kính d - Chiều cao h m m (15 – 20)%D (55% – 65%)H Chiều sâu bể lắng H m 2,4 ÷ 4,5 3,6 Đường kính bể lắng D m 3 ÷ 60 12 ÷ 45 Độ dốc đáy mm/m 62,5 ÷ 166,7 83,33 Tốc độ thanh gạt bùn vòng/phút 0,02 ÷ 0,05 0,03 (Nguồn: [1]) Diện tích tiết diện ướt của ống trung tâm: f = tt stb v Q , = )/(02.0 )/(1036,17 33 sm sm−× = 0.87m2 Qgiây tb – lưu lượng tính toán trung bình, Qgiây tb = 17,36 l/s = 17,36 x 10-3 m3/s vtt – vận tốc nước trong ống trung tâm, lấy không lớn hơn 30mm/s (Điều 7.60 TCXDVN-51-2008), chọn vtt = 20 mm/s = 0.02 m/s Diện tích tiết diện ướt của bể lắng: ĐAMH: Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy bột giấy công suất 1500m3 GVHD: Th.S Phan Thị Hải Vân SVTH: Nguyễn Thị Ly Uyên 90604482 35 F = v Q tbgiây = 0006.0 1036,17 3−× = 29 m2 v – vận tốc nước thải trong bể lắng đứng, v = 0.5-0.8 mm/s (TCXDVN-51:2008), chọn v = 0.6 mm/s = 0.0006 m/s Đường kính bể lắng: D = π )(4 fF +× = π )87,029(4 +× = 6,2 m Đường kính ống trung tâm: d = π f×4 = π 87.04× = 1,1 m Chiều cao tính toán của vùng lắng trong bể: htt = v × t = 0.0005(m/s) × 5400(s) = 2.7 m t – thời gian lắng, t = 1.5h = 5400 s Chiều cao phần hình nón: hn = h2 + h3 = αtg dD n ×− 2 )( = 050 2 )1.02,6( tg×− = 3,64m Trong đó h2 – chiều cao lớp trung hòa, m h3 – chiều cao giả định của lớp cặn lắng trong bể, m D – đường kính của bể lắng, D = 6,2m dn – đường kính đáy nhỏ của hình nón cụt, lấy dn = 0.1 m α - góc nghiêng của đáy bể lắng so với phương ngang, lấy không nhỏ hơn 500 (TCXDVN-51-2008). Chọn α = 50o Chiều cao của ống trung tâm lấy bằng chiều cao tính toán của vùng lắng ht = htt = 2.7 m Đường kính miệng loe của ống trung tâm lấy bằng chiều cao của phần ống loe và bằng 1.35 đường kính ống trung tâm dl = hl = 1.35 d = 1.35×1,1 = 1,5 m Đường kính tấm hắt lấy bằng 1.3 đường kính miệng loe dhat = 1.3 dl = 1.3 ×1,5= 2 m Góc nghiêng giữa bề mặt tấm hắt so với mặt phẳng ngang lấy bằng 17o (TCXDVN 51:2008) Khoảng cách giữa mép ngoài cùng của miệng loe đến mép ngoài cùng của bề mặt tấm hắt theo mặt phẳng qua trục được tính theo công thức : L = ( )nk tb giây dDv Q +×× × π 4 = ( )1.02,614.302.0 1036,174 3 +×× ×× − = 0.175m ĐAMH: Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy bột giấy công suất 1500m3 GVHD: Th.S Phan Thị Hải Vân SVTH: Nguyễn Thị Ly Uyên 90604482 36 vk – vận tốc nước chảy qua khe hở giữa miệng loe ống trung tâm và bề mặt tấm hắt, vk không lớn hơn 20 mm/s. Chọn vk = 20 mm/s =0.02 m/s.(TCXDVN 51:2008) Chiều cao tổng cộng của bể lắng đứng l: H = htt + hn + ho = 2.7 + 3,64 + 0.3 = 6,64 m ho – khoảng cách từ mực nước đến thành bể, ho = 0.3 m (TCXDVN 51:2008) c.Tính hiệu quả xử lý Hiệu quả lắng cặn lơ lửng và khử BOD của bể lắng đợt I có thể tính theo công thức thực nghiệm của các nhà khoa học Mỹ: tba tR ×+ = Trong đó: - R: hiệu quả khử SS hoặc BOD5 tính bằng %. - a, b: hằng số thực nghiệm chọn theo bảng - t: thời gian lưu nước (giờ) Bảng 4.5: Giá trị của hằng số thực nghiệm a, b ở nhiệt độ t ≥ 20oC Chỉ tiêu a b Khử BOD5 0,018 0,02 Khử SS 0,0075 0,014 (Nguồn: [2]) Thời gian lưu nước của bể lắng: t = 2,2 h. Hàm lượng BOD5 ra khỏi bể %35 2,202,0018,0 2,2 = ×+ = ×+ = tba tR Hàm lượng BOD5 sau khi qua bể lắng I: 4320 x (1 - 0,35) = 2810 mg/l Hiệu quả khử SS của bể lắng rất cao, khoảng 85%. Hàm lượng SS khi qua bể lắng: 950 x (1 - 0,85) = 143 mg/l Hàm lượng COD sau lắng giảm khoảng 20%, hàm lượng COD sau lắng I là: 9000 x (1- 0,20) = 7200 mg/l d.Tính toán lượng bùn sinh ra Lượng cặn thu được mỗi ngày: MV = (950 mgSS/l x 0,15 x 1500m3/ngày x 1kg/1000g=214 kgSS/ngày Dung tích cặn lắng cần xử lý mỗi ngày: ( ) ngàym l m lkg ngàykgSS lkg M Q SSv /25,61000 1 /0072,1034,0 /214 /0072,1%4,3 3 3 =× × = × = Lượng VS của bùn tươi cần xử lý mỗi ngày: ĐAMH: Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy bột giấy công suất 1500m3 GVHD: Th.S Phan Thị Hải Vân SVTH: Nguyễn Thị Ly Uyên 90604482 37 MV(VS) = MV x 0,65 =214 kgSS/ngày x 0,65 = 139 kgVS/ngày Lượng bùn tươi thu được đem qua bể chứa bột giấy. 6. Bể Detox a. Nhiệm vụ Bể hoạt động như một bể tiếp xúc kị khí. Nhằm giảm tải trọng nước thải, giảm nồng độ các chất độc hại như SO4 2-, H2O2, điều chỉnh pH,…đồng thời cho thêm chất dinh dưỡng vào để tăng khả năng xử lý của vi sinh kị khí. b. Tính toán bể Bảng 4.6: thông số của nước thải khi vào bể khử độc Thông số Đơn vị Giá trị đầu vào Giá trị đầu ra BOD5 mg/l 2810 ≤ 1265 COD mg/l 7200 ≤ 2700 SS mg/l 150 ≤ 100 Trong bể khử độc để duy trì sự ổn định trong quá trình xử lý yếm khí thì phải cân bằng giá trị pH ở vào khoảng 6,6 – 7,6. Cần châm thêm NaH3PO4 và chất dinh dưỡng N, P để tạo điều kiện cho vi sinh phát triển phục vụ cho các bể UASB và Aerotank phía sau, đồng thời khử các chất độc hại gây khó khăn trong quá trình xử lý kị khí. Chia bể thành hai đơn nguyên. Hiệu quả xử lý của bể là: .100% COD COD - COD E v rv= E %.100% 7200 2700 - 7200 5,62== Lượng COD cần khử trong một ngày G = Q (CODv – CODr) G = 750 (7200 – 2700) G = 3375kgCOD/m3ngày Chọn tải trọng xử lý trong mỗi bể là L = 9 kgCOD/m3ngày Thể tích phần xử lý yếm khí cần thiết của bể 375 ./9 ./3375 3 3 === ngàymkgCOD ngàymkgCOD t L GV m3 Để giữ cho lớp bùn hoạt tính ở trạng thái lơ lửng, tốc độ nước dâng trong bể phải giữ trong khoảng 0,6 ÷ 0,9 m/h. Chọn vn = 0,6 m/h Diện tích bề mặt của bể ĐAMH: Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy bột giấy công suất 1500m3 GVHD: Th.S Phan Thị Hải Vân SVTH: Nguyễn Thị Ly Uyên 90604482 38 52=== 0,6 . 24 750 v QF n m2 Chọn chiều cao phần xử lý yếm khí của bể: H = 3m Tổng chiều cao mỗi bể : Hbể = H1 + H2 + H3 Trong đó: - H2 : chiều cao vùng lắng. Để đảm bảo không gian an toàn cho bùn lắng xuống phía dưới thì chiều cao vùng lắng phải lớn hơn 1,0 m, chọn chiều cao vùng lắng là 1,5m. - H3 : chiều cao dự trữ của bể. Chọn H3 = 0,3 m ⇒Hbể = 3 + 1 + 0,3 = 4,3m Vậy kích thước xây dựng mỗi bể UASB là: - Chiều dài L = 7,2 m - Chiều rộng B = 7,2 m - Chiều cao Hbể = 4,3 m Thể tích thực của mỗi bể V = 3,42,72,7 ××=×× HBL = 223m3 Thời gian lưu nước trong bể: .24 Q VT b= Với: Vb = H x Ft = (4,3 - 1) . 52 = 172 m3 => hh ngàym mT 5,524 /750 172 3 3 =×= c. Tính toán thiết bị khuấy cho bể khử độc Dùng máy khuấy turbin bốn cánh thẳng đứng. Thiết kế 25 máy khuấy. Chọn D = 1 (m). Bảng 4.7: Cường độ khuấy trộn theo thời gian Thời gian (s) G (s-1) 10-20 1000 20-30 900 30-40 800 (Nguồn: [2]) Chọn thời gian khuấy t = 30 (s) Năng lượng cần thiết để đưa cánh khuấy di chuyển trong nước: ĐAMH: Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy bột giấy công suất 1500m3 GVHD: Th.S Phan Thị Hải Vâ