Đồ án Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy sản xuất bia công suất 1500 m3 /ngày

chi phí vận hành thấp. - Thiết bị đơn giản, chiếm ít diện tích. - Phù hợp cho các loại nước thải có hàm lượng COD từ thấp đến cao . - Có thể đạt được tải trọng rất cao . -Không phù hợp với loại nước thải có hàm lương SS cao . Những năm gần đây UASB được ứng dụng rộng rãi hơn các công nghệ khác do nguyên lý quá trình được xem là thuận tiện và đơn giản nhất. UASB có khả năng xử lý nước thải hữu cơ với tải trọng cao, nhưng ít tốn năng lượng. Hiệu quả xử lý cao từ 60 – 90 % theo COD. Thiết bị đơn giản, chiếm ít diện tích. Lượng bùn sinh ra ít. Có khả năng giữ bùn lâu dài và ít thay đổi hoạt tính khi không hoạt động. Cơ sở lựa chọn phƣơng án 2 : Hiệu quả xử lý nước thải chủ yếu là ở các công trình phản ứng sinh học. Trước các công trình sinh học hiếu khí của hai phương án đều đưa ra công trình sinh học yếm khí. Phương pháp sinh học yếm khí là một phương pháp phát triển tương đối gần đây trong lĩnh vực công nghệ môi trường. Việc áp dụng các công nghệ xử lý kị khí Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy sản xuất bia . Công suất 1500m3/ngày. ________________________________________________________________________ SVTH : MAI PHẠM THUÝ QUỲNH 21 để xử lý nước thải ở một số công ty bị ô nhiễm hữu cơ cao ngày càng được ưa chuộng và tăng nhanh vì những ưu điểm nổi bật của chúng: - Ít tiêu hao năng lượng trong quá trình hoạt động. - Giá thành vận hành thấp hơn các công trình khác. - Tự sản sinh ra năng lượng có thể thu hồi sử dụng dưới dạng Biogas. Thêm vào đó, các hệ thống xử lý kị khí sản sinh ra ít bùn thải hơn các công trình hiếu khí, trung bình khoảng từ 0,03 ÷ 0,15g bùn VSS trên 1g BOD được khử. Điều này làm cho chúng ngày càng trở nên ưa chuộng vì rằng việc thải hồi bùn thừa đang là một vấn đề hết sức nan giải đối với các hệ thống xử lý hiếu khí. Sự duy trì sinh khối trong các hệ thống xử lý kị khí với tỉ lệ cao cho phép vận hành hệ thống xử lý ở các tải trọng hữu cơ cao và do đó làm giảm đáng kể khối tích của các công trình. Mặt khác, việc lựa chọn bể Aerotank vì khi so sánh 2 bể ta thấy: Phương án 2(Bể Aerotank) Phương án 1(Bể lọc sinh học) - Sử dụng phương pháp xử lý bằng vi sinh - Quản lý đơn giản - Dễ khống chế các thông số vận hành - Cần có thời gian nuôi cấy vi sinh vật - Cấu tạo đơn giản hơn bể lọc sinh học - Không tốn vật liệu lọc - Cần cung cấp không khí thường xuyên cho vi sinh vật hoạt động - Phải có chế độ hoàn lưu bùn về bể Aerotank - Không gây ảnh hưởng đến môi trường - Hiệu quả xử lý COD, BOD, SS khi ra khỏi bể Aerotank tốt hơn bể lọc sinh học - Sử dụng phương pháp xử lý bằng vi sinh - Quản lý đơn giản - Khó khống chế các thông số vận hành - Cần có thời gian nuôi cấy vi sinh vật, hình thành màng vi sinh vật - Cấu tạo phức tạp hơn bể Aerotank - Tốn vật liệu lọc - Áp dụng phương pháp thoáng gió tự nhiên, không cần có hệ thống cấp không khí - Không cần chế độ hoàn lưu bùn - Đối với vùng khí hậu nóng ẩm, về mùa hè nhiều loại ấu trùng nhỏ có thể xâm nhập vào phá hoại bể. Ruồi muỗi sinh sôi gây ảnh hưởng đến công trình và môi trường sống xung quanh - Hiệu quả xử lý COD, BOD, SS khi ra khỏi bể lọc sinh học không bằng bể Aerotank Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy sản xuất bia . Công suất 1500m3/ngày. ________________________________________________________________________ SVTH : MAI PHẠM THUÝ QUỲNH 22 CHƢƠNG 4: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ 4.1 THUYẾT MINH CÔNG NGHỆ : Nước thải từ các khâu sản xuất và sinh hoạt được thu gom vào hệ thống cống dẫn vào trạm xử lý. Đầu tiên, nước qua song chắn rác để loại rác , cặn , nắp chai , miểng chai ... có kích thước lớn. Sau đó, rác sẽ được thu gom và chở đến bãi rác để xử lý. Nước thải sau khi qua song chắn rác được dẫn đến hầm tiếp nhận rồi qua lưới chắn rác tinh nhằm loại bỏ một lượng lớn cặn, bã hèm giúp giảm tải, tránh gây tắc nghẽn cho các công trình phía sau. Nước từ hầm tiếp nhận được bơm vào bể điều hoà để ổn định lưu lượng , nhiệt độ và nồng độ của nước thải. Trong bể điều hoà có bố trí hệ thống phân phối khí nhằm tránh các hạt cặn lơ lửng lắng xuống , tránh sinh mùi hôi . Sau khi qua các công trình xử lý cơ học thì nồng độ của các chất ô nhiễm sẽ giảm di một phần, cụ thể : BOD5 : 25%, COD : 30% , SS : 65% . Nước thải sau đó được dẫn qua các công trình xử lý sinh học . Tại bể kị khí UASB nhờ hoạt động phân huỷ của các VSV kị khí biến đổi chất hữu cơ thành các dạng khí sinh học . chính các chất hữu cơ tồn tại trong nước thải là các chất dinh dưỡng cho các VSV. Sự phát triển của VSV trong bể thường qua 3 giai đoạn : + Giai đoạn 1: Nhóm vi sinh vật tự nhiên có trong nước thải thủy phân các hợp chất hữu cơ phức tạp thành các chất hữu cơ đơn giản có trọng lượng nhẹ như Monosacarit, amino axit để tạo ra nguồn thức ăn và năng lượng cho vi sinh hoạt động. + Giai đoạn 2 : Nhóm vi khuẩn tạo men axit biến đổi các hợp chất hữu cơ đơn giản thành các axit hữu cơ thường là axit acetic, nhóm vi khuẩn yếm khí tạo axit là nhóm vi khuẩn axit focmo. + Giai đoạn 3 : Nhóm vi khuẩn tạo mêtan chuyển hóa hydro và axit acetic thành khí mêtan và cacbonic. Nhóm vi khuẩn này gọi là Mêtan Focmo. Vai trò quan trọng của nhóm vi khuẩn mêtan focmo là tiêu thụ hydrô và axit acetic, chúng tăng trưởng rất chậm và quá trình xử lý yếm khí chất thải được thực hiện khí khí mêtan và cacbonic thoát ra khỏi hỗn hợp. Hiệu quả xử lý phụ thuộc vào các yếu tố môi trường như nhiệt độ, độ pH... Các yếu tố sinh vật như: số lượng và khả năng hoạt động phân hủy của quần thể vi sinh vật có trong bể. Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy sản xuất bia . Công suất 1500m3/ngày. ________________________________________________________________________ SVTH : MAI PHẠM THUÝ QUỲNH 23 Việc làm giảm bớt nồng độ ô nhiễm hữu cơ ở bể UASB giúp cho bể hiếu khí (Aerotank) hoạt động hiệu quả hơn vì nồng độ COD đã giảm nhiều, hiệu quả xử lý theo COD từ 60÷80%. Sau khi qua bể kị khí nước thải tiếp tục đến bể Aerotank. Tại bể Aerotank , các chất hữu cơ còn lại sẽ được phân huỷ bởi các VSV hiếu khí, hiệu quả xử lý của bể Aerotank dạt từ 75-90% và phụ thuộc vào các yếu tố như nhiệt độ, pH, nồng độ oxy, lượng bùn…Nước thải sau khi qua bể Aerotank các chất hữu cơ dễ phân huỷ sinh học bị loại hoàn toàn, còn lại chất khó phân huỷ . Sau thời gian lưu nước nhất định nước được đưa sang bể lắng II để lắng các bông bùn hoạt tính. Bùn từ đáy bể lắng II được đưa vào hố thu bùn có 2 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 dược đưa qua bể nén bùn. Tại bể nén bùn bùn dư được nén bằng trọng lực nhằm giảm thể tích của bùn. Bùn hoạt tính của bể lắng II có độ ẩm cao 99-99,3% vì vậy cần phải thực hiện nén bùn để giảm độ ẩm còn khoảng 95-97%. Bùn sau khi nén được đưa qua máy ép băng tải và mang đi chôn lấp hợp vệ sinh hay làm phân bón. Nước sau khi qua lắng tiếp tục cho qua hồ hoàn thiện trước khi đưa đến nguồn tiếp nhận. Thành phần và tính chất nước thải Thông số Đầu vào Quy chuẩn phát thải pH 6,5 5.5 – 9 BOD5 (mg/l) 1350 50 COD (mg/l) 2350 100 SS (mg/l) 437 100 Nt (mg/l) 23,5 30 Pt (mg/l) 8,5 6 4.2 TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ : 4.1. Lƣu lƣợng tính toán: Lưu lượng thiết kế Qtkế = 1500m 3 /ngd Lưu lượng trung bình giờ : Qtb h = 1500/24 = 62.5 ( m 3 /h ) Lưu lượng trung bình giây: Qtb s = (1500 x 10 3 ) / (24 x 3600) = 17.36 (l/s) Theo TCXD 51-84 , ứng với Qtb s = 17.36 l/s ta có Kch = 2.42 Lưu lượng lớn nhất giờ : Qmax h = Q tb h x Kch = 62.5 x 2.42 = 151.25 (m 3 /h) Lưu lượng lớn nhất giây: Qmax s = Q tb s x Kch = 17.36 x 2.42 = 42.0112 ( l/s) 4.2. Song chắn rác: Song chắn rác giữ lại các tạp chất có kích thước lớn (chủ yếu là rác). Đây là công trình đầu tiên trong thành phần của trạm xử lý nươc thải. Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy sản xuất bia . Công suất 1500m3/ngày. ________________________________________________________________________ SVTH : MAI PHẠM THUÝ QUỲNH 24 Chọn song chắn rác làm sạch bằng thủ công. Rác sau thu gom được đưa đến bãi rác. Các thông số của song chắn rác làm sạch thủ công Thông số Làm sạch thủ công Kích thước song chắn Rộng, mm Dày, mm 5 – 15 26 – 38 Khe hở giữa các thanh, mm 16 – 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 (Tài liệu “XLNT đô thị và công nghiệp – Lâm Minh Triết”) 4.2.1. Chọn kích thước song chắn rác: Bề dày khe hở giữa các thanh: 18 mm Độ dốc theo phương thẳng đứng: 300 4.2.2. Ta có số khe hở giữa các thanh song chắn rác: n = 3505.1 7.01.0018.0 042.0 1 max     zk vhb Q khe Chọn n = 35 khe. Với: Qmax: lưu lượng giây lớn nhất, m 3 /s. b: chiều rộng khe hở giữa các thanh, m. v: tốc độ nước qua song chắn rác, m/s; từ 0,6  1,0 m/s. Chọn v = 0,7 m/s. h1: chiều sâu lớp nước qua song chắn rác, m. Chọn h1 = 0,1 m. kz: hệ số nén dòng cho thiết bị vớt rác , kz = 1,05 w b d b : khe hở giữa các thanh chắn d :bề dày thanh chắn w : bề rộng thanh chắn Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy sản xuất bia . Công suất 1500m3/ngày. ________________________________________________________________________ SVTH : MAI PHẠM THUÝ QUỲNH 25 4.2.3. Chiều rộng tổng cộng của song chắn rác: Bs = s(n 1) + bn = 0,008  (35  1) + 0,018 35 = 0.902(m) Chọn Bs = 0.9m. Với: s: chiều rộng mỗi thanh, m. Chọn s = 8mm b: chiều rộng khe hở mỗi thanh, m. 4.2.4. Tổn thất áp lực qua song chắn rác: hs= 053.03 81.92 7.0 711.0 2 22    K g v (m) Với: v: vận tốc dòng chảy trong mương đặt song chắn, m/s. Chọn v = 0,7m/s. K: hệ số tính đến sự tăng tổn thất áp lực do vướng rác, K = 23.Chọn K = 3. g = 9,81 m/s 2 : hệ số tổn thất cục bộ qua song chắn rác. * Tính :  = 711.060sin 018.0 008.0 42.2sin 3/43/4               b s Với : góc nghiêng đặt song chắn rác so với phương ngang. = 600. : phụ thuộc tiết diện thanh song chắn rác.Do thanh hình chữ nhật nên = 2,42 s: chiều dày mỗi thanh, m. b: chiều rộng khe hở, m. 4.2.5. Chiều sâu mương đặt song chắn: H= 653.05.0053.01.0321  hhh (m) Chọn H = 0,66m Với: h1: chiều sâu lớp nước trong mương đặt song chắn, m. h2: tổn thất áp lực qua song chắn, m. h3: chiều sâu bảo vệ, m. Chọn h3 = 0,5m. 4.2.6. Chiều dài mương đặt song chắn: L= 825.11275.055.0321  lll (m) Chọn L = 2m. Trong đó: l1: chiều dài trước song chắn, m. l2: chiều dài đoạn thu hẹp sau song chắn, m. l3: chiều dài đoạn đặt song chắn, m. Chọn l3 = 1m. Tính l1: l1 = 55.0 202 5.09.0 2     tgtg BBs  (m) Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy sản xuất bia . Công suất 1500m3/ngày. ________________________________________________________________________ SVTH : MAI PHẠM THUÝ QUỲNH 26 Với: Bs: chiều rộng mương đặt song chắn (chiều rộng tổng cộng của song chắn) B: chiều rộng mương dẫn nước thải vào, m. Chọn B = 0,5 m. : góc mở rộng của mương đặt song chắn. Chọn  = 200. Tính l2: l2 = 275.0 2 55.0 2 1  l (m) Vậy ta có thông số thiết kế của song chắn rác : Thông số thiết kế Đơn vị Kích thước Bề rộng khe Số khe Chiều rộng song chắn Chiều dài mương trước song chắn Chiều dài mương sau song chắn Chiều dài mương đặt song chắn Chiều cao mương m khe m m m m m 0.018 35 0.9 0.55 0.275 2 0.66 4.3. Hầm bơm tiếp nhận: 4.3.1. Kích thước hầm bơm: Hầm bơm tiếp nhận đặt chìm dưới mặt đất, có tác dụng tập trung, thu gom nước thải từ các nguồn trong nhà máy để tiếp chuyển lên bể điều hòa nhờ bơm. - Thể tích hầm bơm tiếp nhận: Vb = 25.31 60 30 5.62  tQ tbh m 3 Với t : Thời gian lưu nước ở hầm bơm t = 10 – 30ph, chọn t = 30ph Chọn chiều sâu hữu ích h = 2.5m, chiều cao bảo vệ hbv = 0,5m - Chiều sâu tổng cộng: H = h+hbv = 2.5 + 0.5 = 3 m Chọn H = 3m. Kích thước hầm bơm tiếp nhận: B  L  H = 3m  4m  3m Chọn loại bơm nhúng chìm đặt tại hầm bơm có Qb = Qtb = 62,5m 3 /h. 4.3.2. Công suất bơm: - Lưu lượng bơm: Qb = Q max h = 151.25m 3 /h - Cột áp bơm H = 8m. - Công suất bơm: Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy sản xuất bia . Công suất 1500m3/ngày. ________________________________________________________________________ SVTH : MAI PHẠM THUÝ QUỲNH 27 N = kW HgQb 12.4 36008.01000 881.9100025.151 1000         Với : ρ : khối lượng riêng của chất lỏng , ρ=1000kg/m3 g : gia tốc trọng trường , g=9.81m/s2  : hiệu suất chung của bơm từ 0,72 – 0,93 , chọn  = 0,8 - Chọn máy bơm có công suất: 4.12kW Vậy ta có thông số thiết kế của hầm bơm : Thông số Đơn vị Giá trị Chiều dài bể Chiều rộng bể Chiều cao bể Công suất bơm m m m Kw 4 3 3 4.12 4.4. Lƣới chắn rác tinh: Giữ lại các cặn , bã hèm chiếm một lượng lớn trong nước thải . Các thông số thiết kế lƣới chắn rác ( hình nêm ) Thông số Lưới cố định Lưới quay Hiệu quả khử cặn lơ lửng ,% Tải trọng, l/m2.phút Kích thước mắt lưới ,mm Tổn thất áp lực ,m Công suất motor, HP Chiều dài trống quay ,m Đường kính trống,m 5  25 400  1200 0,2  1,2 1,2  2,1 - - - 5  25 600  4600 0,25  1,5 0,8  1,4 0,5  3,0 1,2  3,7 0,9  1,5 (Tài liệu “XLNT đô thị và công nghiệp – Lâm Minh Triết”) Catalogue về lƣới chắn rác tinh của hãng PRO - Equipment A (mm) 300 600 1000 1500 2000 B (mm) 1300 1300 1200 1200 1150 C (mm) 370 670 1070 1570 2070 Qmax(l/s) 7,0 16,7 32,0 38,9 47,2 Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy sản xuất bia . Công suất 1500m3/ngày. ________________________________________________________________________ SVTH : MAI PHẠM THUÝ QUỲNH 28 G ( kg) 130 170 230 290 370 Chọn lưới cố định (dạng lõm) có kích thước mắt lưới d = 0.5mm Hiệu quả xử lý cặn lơ lửng E = 15% Với Qmax = 151.25m 3 /h = 42.01 l/s Qtb = 62.5 m 3 /h = 17.36 l/s Ta chọn 2 lưới cố định có kích thước như sau : A = 1000mm , B = 1200mm , C = 1070mm 4.5. Bể điều hòa: Bể điều hòa có nhiệm vụ điều hòa nước thải về lưu lượng và nồng độ, giúp làm giảm kích thước và tạo chế độ làm việc ổn định cho các công trình phía sau , tránh hiện tượng quá tải. - Thời gian lưu nước của bể điều hoà chọn là t = 4h - Thể tích hữu ích của bể điều hoà được tính như sau : Vđh = 2504/5.62 3  hhmtQhtb m 3 - Chọn chiều cao hữu ích của bể điều hoà h = 4.5m - Chọn chiều cao bảo vệ của bể điều hoà hbv= 0.5m  Chiều cao xây dựng của bể điều hoà là : H = h + hbv = 4.5 + 0.5 = 5 m - Diện tích bề mặt bể điều hoà : F = B x L = 50 5 250  h Vdh m 2 Chọn B = 6.5 m , L = 8 m Thể tích xây dựng của bể điều hoà : B x L x H = 6.5 x 8 x 5 = 260 m3 Tính toán hệ thống cấp khí cho bể điều hoà : Lượng không khí cần thiết : 75.23374.35.62  aQL htbkhí m 3 /h Trong đó : h tbQ : lưu lượng nước thải trung bình theo giờ a : lưu lượng không khí cấp cho bể điều hoà , 33 /74.3 mkhíma  nước thải (nguồn : W.Wesley Enkenfelder,Industrial WaterPollution Control, 1989) Chọn hệ thống cấp khí bằng ống PVC có đục lỗ , bao gồm 5 ống đặt dọc theo chiều dài bể (12.5m) các ống cách nhau 2m , 2 ống đặt sát tường .  Lưu lượng khí trong mỗi ống : qống = hm Lkhi /75.46 5 75.233 5 3  Đường kính ống dẫn khí : Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy sản xuất bia . Công suất 1500m3/ngày. ________________________________________________________________________ SVTH : MAI PHẠM THUÝ QUỲNH 29 dống = mmm v q ong ong 41041.0 360010 75.464 3600 4       Trong đó : vống : vận tốc khí trong ống dẫn khí chính vống = 10-15 m/s , chọn vống = 10m/s Chọn ống có Ф40mm  Lưu lượng khí qua 1 lỗ : qlỗ = hm d v lolo /06.13600 4 005.0 153600 4 3 22   Trong đó : vlo : vận tốc khí qua lỗ , vlo = 5-20m/s , chọn vlo = 15m/s dlo : đường kính các lỗ , dlo = 2-5mm , chọn dlo = 5mm  Số lỗ trên một ống : N = 1.44 06.1 75.46  lo ong q q lỗ Chọn N = 44 lỗ  Số lỗ trên 1m dài ống : n = 83.3 5.11 44   Chọn n = 4 lỗ Vậy ta có thông số thiết kế của bể điều hoà : Thông số Đơn vị Giá trị Chiều dài bể Chiều rộng bể Chiều cao bể m m m 8 6.5 5 4.6. Bể UASB: Khi qua các công trình xử lý trước đó hàm lượng COD giảm từ 20-40% , chọn hiệu quả xử lý COD tại các công trình trước đó là 30%. Qtb = 1500 (m 3 /ngày) Tóm tắt thông số đầu vào UASB BOD5 1012,5 (mg/L) Tổng Nitơ 23,5 (mg/L) COD 1645 (mg/L) Tổng Photpho 8,5 (mg/L) SS 131,1 (mg/L) Nhiệt độ 25-30 0C Bảng tải trọng thể tích hữu cơ của bể UASB bùn hạt và bùn bông ở các hàm lượng COD và tỉ lệ chất không tan khác nhau. Nồng độ nước thải Tỉ lệ COD không tan Tải trọng thể tích ở 300C, (KgCOD/m3.ngày) Bùn bông Bùn hạt (không Bùn hạt (khử Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy sản xuất bia . Công suất 1500m3/ngày. ________________________________________________________________________ SVTH : MAI PHẠM THUÝ QUỲNH 30 (Nguồn: Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp-Lâm Minh Triết) Tính toán kích thước Việc tính toán kích thước bể phản ứng kị khí UASB phụ thuộc các thông số “tải trọng hữu cơ thể tích”, “vận tốc nước dâng trong bể” và” lưu lượng vào” theo các công thức sau: Q v A   0 n org Q S S V L   n L V V E  Trong đó: v vận tốc nước dâng trong bể UASB (m/s) Q lưu lượng (m3/h) Vn thể tích hữu ích (m 3 ) VL thể tích thực phần phản ứng (m 3 ) S0 Nồng độ COD vào (kgCOD/m 3 ) Lorg tải trọng hữu cơ thể tích (kgCOD/m 3 .ngày) E hệ số hiệu quả, là tỉ số giữa thể tích hữu ích trên thể tích thực phần phản ứng. Bể UASB làm việc trong điều kiện SS  150 (mg/L). Kiểm soát quá trình bùn yếm khí trong bể UASB ở dạng hạt. Tra bảng ta có Lorg = 8 (kgCOD/m 3 .ngày) S0 = 1,645 (kgCOD/m 3 ) Chọn E = 0,8 Chọn hiệu suất UASB là H = 75 (%) Nồng độ COD đầu ra : S = S0 ( 1- H ) = 1,645 ( 1- 75% ) = 0,412 (kgCOD/m 3 ) Thể tích hữu ích:   232 8 )412,0645,1(15000      org n L SSQ V (m 3 ) Thể tích thực: 290 8,0 232  E V V nL (m 3 ) (mgCOD/L) (%) khử SS) SS)  2000 10-30 30-60 2-4 2-4 8-12 8-12 2-4 2-4 2000-6000 10-30 30-60 60-100 3-5 4-8 4-8 12-18 12-18 3-5 2-6 2-6 6000-9000 10-30 30-60 4-6 5-7 15-20 15-24 4-6 3-7 Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy sản xuất bia . Công suất 1500m3/ngày. ________________________________________________________________________ SVTH : MAI PHẠM THUÝ QUỲNH 31 Chọn vận tốc nước dâng v =1,1 (m/s) . ( Nguồn : Wastewater Engineering Treatment and Reuse Metcalf & Eddy ) Diện tích mặt cắt ngang của bể: 82,56 1,124 1500    v Q A (m 2 ) Chọn xây dựng bể có dạng trụ vuông có cạnh là a a = 7,6 (m) Chiều cao phần phản ứng trong bể: 1,5 82,56 290  A V H LL (m) Chọn HL = 5,1 (m) Mỗi phễu thu khí có chiều cao là 2 m bao gồm chiều cao bảo vệ chọn bằng 0,5 m và chiều cao mực nước trong phần lắng là 1,5 m. Tổng chiều cao của bể UASB là: H = 5,1 + 1,5 + 0,5 = 7,1 (m) Thể tích công tác Vct = HctA = (5,1 + 1,5) x 7,6 2 = 381,22 (m 3 ) Thể tích xây dựng V = HA = 7,1 x 7.6 2 = 410 (m 3 ) Thời gian lưu nước: 6 5,62 22,381  Q V t ct (h) Thời gian lưu bùn trong bể UASB khoảng (60-100) ngày tùy theo tính chất chất hữu cơ trong nước thải. Do nước thải nhà máy bia là loại dễ phân hủy nên chọn thời gian lưu bùn thấp. Thời gian lưu bùn: T = 60 (ngày) Bảng tóm tắt kết quả tính toán sơ bộ bể UASB Thông số Kí hiệu Đơn vị Giá trị Số lượng bể - Bể 1 Chiều cao bể H m 7,1 Cạnh a m 7,6 Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy sản xuất bia . Công suất 1500m3/ngày. ________________________________________________________________________ SVTH : MAI PHẠM THUÝ QUỲNH 32 Thể tích xây dựng V m3 410 Thời gian lưu nước t h 6 Thời gian lưu bùn T ngày 60 Tính toán chi tiết: Nước thải sau phản ứng kị khí vào ngăn lắng. Ngăn lắng được cấu tạo bởi các tấm phẳng cố định trong bể với góc nghiêng (45-60 0), có tác dụng tách hai pha nước và khí. Chọn góc đặt tấm chắn khí là 590. Tổng diện tích các khe hẹp (Ftongkhe) chiếm 15-20% diện tích mặt cắt bể (A) ( theo sách “ Giáo trình Công nghệ xử lý nước thải” Trần Văn Nhân-Ngô Thị Nga). Ftongkhe = (0,15-0,2) A Chọn Ftongkhe = 0,16A = 0,16 x 7.6 2 = 9,2416 (m 2 ) Tổng số khe của bể là 8, vậy diện tích một khe là : FKhe = Ftongkhe/8 = 9,2416/8 = 1,1552 (m 2 ) Bề rộng khe = (tiết diện khe)/(chiều dài khe) (chọn chẵn) bk = 1,1552/7,6 =0,152 (m) . Chọn bk = 0,150 m Sơ đồ cấu tạo phần phễu thu khí: h1 h2 hbv b1 b2 bk 2XX X D 20 00 y 59 o 4 3 1 2 Ghi chú: 1-tấm chắn khí 1 2-tấm chắn khí 2 3-khe hẹp 4-tấm hướng dòng Chọn chiều cao tấm chắn khí 1 là : h1 = 1,3 (m) Chọn chiều cao tấm chắn khí 2 là : h2 = 1 (m) Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy sản xuất bia . Công suất 1500m3/ngày. ________________________________________________________________________ SVTH : MAI PHẠM THUÝ QUỲNH 33 Góc hợp bởi hai cánh so với phương ngang là 590 Chiều rộng tấm chắn khí 1 : b1 = 1300/sin59 = 1516,62 (mm) Lấy b1 = 1520 (mm) Chiều rộng tấm chắn khí 2 : b2 = 1000/sin59 = 1166,63 (mm) Lấy b2 = 1170 (mm) Khoảng cách 2y giữa 2 tấm chắn khí là: 2y = 2bk/sin59 = 2x152/sin59 = 354,65 (mm) Ta chọn góc hợp bởi 2 tấm hướng dòng là 600. Chọn khoảng cách D sao cho lớn hơn 2y, D = 500 (mm) Vậy bề rộng tấm hướng dòng là bhd = 500 (mm) Khoảng cách từ thành bể UASB đến vị trí mép trên của tấm chắn khí b1 kí hiệu là X. X = a/4 – (chiều cao phễu thu)/ tag(59o) = 7600/4 –2000/tag(59o) = 698,27 (mm) Chọn X = 700 (mm) Bảng tóm tắt thông số tính toán phần thu khí: Thông số Kí hiệu Giá trị (mm) Chiều cao tấm chắn khí 1 h1 1300 Chiều cao tấm chắn khí 2 h2 1000 Chiều cao bảo vệ hbv 500 Bề rộng tấm chắn khí 1 b1 1520 Bề rộng tấm chắn khí 2 b2 1170 Bề rộng khe hẹp bk 150 Khoảng cách đáy giữa 2 tấm hướng dòng D 500 Khoảng cách giữa 2 tấm chắn khí bên dưới 2y 354,65 Khoảng cách từ thành bể đến vị trí mép trên của tấm chắn khí b1 X 700 Tính toán lượng khí sinh ra và ống thu khí: Năng suất sinh khí vào khoảng (0,5-0,55) (m3/kgCODloại bỏngày) (Nguồn :trang 112 ”Giáo trình xử lí nước thải sinh hoạt và công nghiệp bằng phương pháp sinh học” – PGS.TS Nguyễn Văn Phước) Chọn lượng khí sinh ra trên mỗi kg COD bị khử trong một ngày: p = 0,5 (m 3 /kgCODloại bỏngày). Tổng lượng khí sinh ra trong bể là: (hỗn hợp khí) Vkhí = p(S0 - S)Q = 0,5x(1,645–0,412)x1500 = 924,75 (m 3 /ngày) Thể tích khí metan sinh ra chiếm khoảng 65% hỗn hợp khí. Vmetan = 924,75 x 0,65 = 601,09 (m 3 /ngày) Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy sản xuất bia . Công suất 1500m3/ngày. ________________________________________________________________________ SVTH : MAI PHẠM THUÝ QUỲNH 34 Tính ống thu khí: Tốc độ khí đi trong ống khoảng v = 10 (m/s) Đường kính ống dẫn khí: 0369,0 10360024 75,9244 360024 4         khi khi khi v Q D (m) Chọn ống dẫn khí HDPE loại PN-16 : Φ = 40 mm (Sản phẩm của công ty cổ phần nhựa Bình Minh) Tính lượng bùn sinh ra và ống thu bùn Lượng bùn sinh ra trong bể UASB hay hệ số sản lượng tế bào có giá trị trong khoảng (0,05-0,10)kgVSS/KgCODloaibo (Theo Wastewater Engineering Treatment and Reuse-Metcaft & Eddy) Chọn hệ số sản lượng tế bào Y = 0,07 (kgVSS/kgCODloạibỏ) Lượng sinh khối sinh ra mỗi ngày : Mb = YxQ(S0-S) = 0,07x1500x(1,645 – 0,412) = 129,47 (kgVSS/ngày) Theo sách “ Anaerobic Sewage Treatment” (Adrianus C.van Haandel and Gatze Lettinga, trang 91) thì một m3 bùn tương ứng 260 kgVSS. Thể tích bùn sinh ra mỗi ngày: 5,0 260 47,129   bun bun M Q (m 3 /ngày) Thể tích bùn sinh ra trong một tháng: Vbun = 0,5 x 30 = 15 (m 3 ) Thời gian lưu bùn đã chọn ở trên là T = 60 (ngày) = 2 (tháng) Thể tích bùn sinh ra trong 2 tháng Vbun = 15x2 = 30 (m 3 ) Sau 2 tháng xả bùn một lần. Chọn thời gian xả bùn là 3h. Lưu lượng bùn xả : Qbun = 30/3 = 10 (m 3 /h) Bùn xả ra nhờ áp lực thủy tĩnh thông qua 2 ống inox Φ90 (Φtrong = 80), đặt cách đáy bể 1,5 m. Lưu lượng bùn xả trên mỗi ống: Qxảbùn = 10/2 = 5 (m 3 /h) Vận tốc chảy của bùn trong ống: 15,0 )1080(3600 522 232      bun bun Q v (m/s) Do bể có 2 ống, ta bố trí sao cho mỗi ống cách thành bể một khoảng bằng 2 (m) Tính hệ thống phân phối nước và máng thu nước Số điểm phân phối nước trong bể cần được bố trí theo diện tích của bể khoảng từ (2- 5) m 2/đầu. Chọn số đầu phân phối là 16 đầu, vậy diện tích ô v