Đồ án Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy sản xuất đường đạt tiêu chuẩn loại B

huyền phù trong nước thải có thể tăng cao. Các chất thải của nhà máy đường làm cho nước thải có tính axit. Trong trường hợp ngoại lệ, độ pH có thể tăng cao do có trộn lẫn CaCO3 hoặc nước xả rửa cột resin. Ngoài các chất đã nói trên, trong nước thải nhà máy đường còn thất thoát lượng đường khá lớn, gây thiệt hại đáng kể cho nhà máy. Ngoài ra còn có các chất màu anion và cation (chất màu của các axit hữu cơ, muối kim loại tạo thành) do việc xả rửa liên tục các cột tẩy màu resin và các chất không đường dạng hữu cơ (các axit hữu cơ), dạng vô cơ (Na2O, SiO2, P2O5, Ca, Mg và K2O). Trong nước thải xả rửa các cột resin thường có nhiều ion H+, OH-. Dựa vào đặc tính của nước thải, và yêu cầu mức độ xử lý đặt ra : nước thải phải đạt tiêu chuẩn xả thải loại B (TCVN 5945-1995) trong đó quy định giới hạn xả thải của các chất như sau: Bảng tổng kết chất lượng nước thải nhà máy đường STT Chỉ tiêu Đơn vị Giá trị Tiêu chuẩn (lọai B) 1 pH mg/l 7,5-8 5,5 -9 2 SS mg/l 1250 100 3 BOD mg/l 5000 50 4 COD mg/l 7000 100 5 N mg/l 16,4 60 6 P mg/l 7,5 6 Việc quản lý tốt quy trình sản xuất , bảo dưỡng thiết bị, chống rò rỉ hoặc thay đổi quy trình công nghệ, sử dụng các công nghệ sạch là biện pháp tốt nhất 9 để giải quyết các chất ô nhiễm ngay trong khâu sản xuất. Ngoài ra, cấn phải áp dụng quy trình xử lý nước thải, nhằm làm giảm việc thải các chất ô nhiễm vào nguồn nước hay vào hệ thống thoát nước chung của thành phố. Theo tin trên báo Tuổi Trẻ, số ra ngày 23/2/1999, Nhà máy đường Sóc Trăng phối hợp với Trung Tâm Công Nghệ Khoa Học và Môi Trường Quốc Gia vừa thử nghiệm thành công và đưa vào sản xuất loại phân hữu cơ vi sinh từ bã bùn. Đây cũng là một biện pháp giải quyết chất thải ô nhiễm của Nhà máy đường rất hiệu quả, với giá thành phân bón lót là 1.000đ/kg, và phân bón thúc là 1.300đ/kg. II.4. KHẢ NĂNG GÂY Ô NHIỄM NGUỒN NƯỚC CỦA NƯỚC THẢI NGÀNH CÔNG NGHIỆP ĐƯỜNG Hiện nay, phần lớn các nhà máy đường và nhiều tổ hợp sản xuất tư nhân chưa có hệ thống xử lý nước thải. Với lưu lượng lớn, hàm lượng chất hữu cơ và chất dinh dưỡng cao, nước thải nhà máy đường đã và đang làm ô nhiễm các nguồn tiếp nhận. 9 Đường có trong nước thải chủ yếu là đường sucroza và các loại đường khử như glocose và fructoze, trong đó: 9 Fructoze, C6H12O6 tan trong nước 9 Sucroze, C12H22O11 là sản phẩm thủy phân của Fructose và Glucose, tan trong nước . Các loại đường này dễ phân hủy trong nước. Chúng có khả năng gây kiệt oxy trong nước, làm ảnh hưởng đến hoạt động của quần thể vi sinh vật nước. Trong quá trình công nghệ sản xuất đường, ở nhiệt độ cao hơn 550C các loại đường glucose và fructoze bị phân hủy thành các hợp chất có màu rất bền. Ơ nhiệt độ cao hơn 2000C, chúng chuyển thành caramen(C12H18O9)n. Đây là dạng bột chảy hoặc tan vào nước, có màu nâu sẫm, vị đắng. Phần lớn các sản phẩm phân hủy của đường khử có phân tử lượng lớn nên khó thấm qua màng vi sinh. Để chuyển hóa chúng, vi sinh phải phân rã chúng thành nhiều mảnh nhỏ để có thể thấm vào tế bào. Quá trình phân hủy các sản phẩm đường khử đòi hỏi thời gian phân hủy dài hơn, nên sẽ ảnh hưởng đến quá trình tự làm sạch trong nguồn tiếp nhận. Các chất lơ lửng có trong nước thải còn có khả năng lắng xuống đáy nguồn nước. Quá trình phân hủy kỵ khí các chất này sẽ làm cho nước có màu đen và có mùi H2S. Ngoài ra, nước thải nhà máy đường còn có nhiệt độ cao, làm ức chế hoạt động của vi sinh vật nước. Trong nước thải có chứa các sản phẩm của lưu huỳnh và đôi khi có lẫn dầu mỡ của khu ép mía. Ngày 26/11/1998, Chương trình công nghệ và môi trường Đài truyền hình tỉnh Bình Dương có báo động về tình hình ô nhiễm nước thải do nhà máy đường Bình Dương gây ra trên Rạch Bà Lụa, thuộc phường Phú Thọ, thị xã Thủ Dầu Một. Với khối lượng lớn nước thải chưa xử lý được thải ra hàng ngày, Rạch Bà Lụa không đủ khả năng tự làm sạch và hậu quả là trong khu vực lân cận điểm xả, thực vật nước không phát triển được, một số loài thủy sinh bị chết. Biện pháp hữu hiệu nhất là quản lý tốt quy trình sản xuất nhằm hạn chế tải lượng các chất ô nhiễm được đưa vào 10 nước. Ngoài ra, cần phải xử lý nước thải nhà máy đường để góp phần bảo vệ môi trường. 11 CHƯƠNG III. QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY ĐƯỜNG Theo các tài liệu nghiên cứu, chất lượng và lưu lượng nước thải tổng hợp của nhà máy đường thay đổi nhiều trong ngày. Trong đó chất ô nhiễm hữu cơ đóng vai trò chủ yếu. Do thành phần nước thải của nhiều công đọan trong nhà máy đường rất khác nhau nên dây chuyền công nghệ xử lý được đề nghị trong các tài liệu tham khảo là: III.1. Lựa chọn quy trình công nghệ Một cách tổng quát, thì cả 2 phương án trên đều là những mô hình xử lý nước thải đang được áp dụng rộng rãi tại Việt Nam. Hai phương án đều có thể vận hành dễ dàng trong điều kiện nước ta. Đối với dây chuyền xử lý nước thải sử dụng bể aerotank thì ta chú ý đến liều lượng bùn, lưu lượng khí … phải điều chỉnh ngay khi cần thiết. Còn đối với dây chuyền xử lý sử dụng biofil thì ta chú ý đến khả năng xử lý của lớp vật kiệu lọc, việc quản lý phải bao gồm cả vịêc vệ sinh và thay thế lớp vật liệu lọc nếu cần. Trong phương án 1 vịêc xây dựng sân phơi bùn đòi hỏi phải cần diện tích lớn hơn là đầu tư máy nén bùn. Diện tích xây dựng của aerotank cũng tương đối nhỏ hơn diện tích xây dựng biofil của phương án 1 Vì vậy, nếu xét về phương diện mặt bằng cần thiết để xây dựng hệ thống xử lý nước thải thì phương án 2 khả thi hơn so với phương án 1. III.2. Thuyết minh quy trình công nghệ: Nước thải sản xuất được dẫn theo đường thoát nước riêng ra hệ thống xử lí nước thải. Dòng thải sau khi qua song chắn rác (SCR) ở đầu mỗi cống thu chảy qua bể lắng cát được đặt âm sâu dưới đất, ở đây sẽ giữ lại cát và các chất rắn lơ lửng có kích thước lớn. Phần rác thải thu được có thể dùng để sản xuất giấy, phân bón… Nước thải sau khi lắng cát sẽ tự chảy qua hầm tiếp nhận. Tiếp theo, nước thải được bơm qua bể điều hòa, trước khi qua bể điều hòa nước thải được bơm qua trống lọc, lưu lượng nước thải ra sẽ được điều hòa ổn định. Tại đây nước thải được thổi khí để làm thoáng sơ bộ và phân bố chất bẩn đồng đều khắp bể. Sau đó tiếp tục bơm nước thải qua bể lắng 1 để loại bỏ 1 phần BOD5, COD và SS. Tiếp tục, nước thải tự chảy qua bể kị khí kiểu đệm bùn chảy ngược UASB để xử lí sơ bộ nhờ áp lực thủy tĩnh, vì nước thải mía đường có đặc trưng là COD đầu vào rất lớn 7.000 mg/l. Sau khi xử lí yếm khí, đầu ra bể UASB là khí sinh học được thu giữ lại làm biogas, phần nước đã được giảm bớt tải lượng chất hữu cơ tự chảy qua aerotank để xử lí hiếu khí. Tại đây xảy ra quá trình xử lí sinh học, khí được thổi vào bể bằng các đĩa phân phối khí nhằm tăng cường sự xáo trộn chất bẩn và oxi trong không khí đồng thời giữ cho bùn ở trạng thái lơ lửng . Sau thời gian lưu, nước từ aerotank tự chảy qua bể lắng 2 để lắng bùn .Tiếp theo, nước trong từ máng thu nước aerotank tự chảy qua bể tiếp xúc, khử trùng bằng Clo với dư lượng là 0,5 mg/l, sau 30 phút chảy ra cống thu nước và chảy vào mạng lưới thoát nước chung của thành phố . 12 Bùn từ bể lắng được đưa vào bể chứa bùn sau khi ổn định bùn được bơm tuần hoàn 1 phần vào bể aerotank, phần còn lại bơm qua bể nén bùn trọng lực sau đó bơm qua máy ép bùn băng tải, bùn sau khi ra khỏi máy ép bùn băng tải tạo thành banh bùn được bón ruộng, trồng cây hoặc chôn lắp hợp vệ sinh . III.3. Mô tả các công trình đơn vị: III.3.1. Song chắn rác Để tách bã mía trong nước thải người ta dùng song chắn rác. Hiệu suất của quá trình tách chất rắn bằng phương pháp này phụ thuộc vào các yếu tố sau: Đặc tính cơ học của song, lưới: kích thước mắt sàn, khoảng cách giữa các thanh chắn, lưu lượng dòng chảy và điều kiện dòng chảy. Tính chất nước thải :nồng độ chất rắn, kích thước của bã mía cần tách,… Đối với nước thải nhà máy đường, có thể dùng song chắn rác với các thanh đan xếp cạnh nhau trên mương dẫn nước trước hầm bơm và cào rác thủ công. Rác thu được có thể thu hồi cùng với bã mía tại khu ép mía để chế biến thàng các sản phẩm phụ như làm bột giấy, làm chất độn trong sản xuất vật liệu xây dựng. 9 Ưu điểm: o Đơn giản, rẻ tiền, dễ lắp đặt. o Giữ lại tất cả các tạp vật lớn. 9 Nhược điểm: o Không xử lý, chỉ giữ lại tạm thời các tạp vật lớn. o Làm tăng trở lực hệ thống theo thời gian. o Phải xử lý rác thứ cấp III.3.2. Hố thu gom Thu gom nước thải từ các dây chuyền sản xuất và nước thải sinh hoạt của nhà máy. Giúp cho hệ thống xử lý nước hoạt động ổn định và hiệu qua III.3.3. Bể lắng cát Loại bỏ cát và những mảnh vụn vô cơ khó phân hủy trong nước thải. Cát sau đó được đem qua sân phơi cát. III.3.4. Bể điều hòa (điều hòa lưu lượng và chất lượng) Đặt sau bể lắng cát và trước bể lắng 1. Do lưu lượng, thành phần, tính chất nước thải của nhà máy đường tùy thuộc vào dây chuyền sản xuất nên thường dao động nhiều trong một ngày đêm. Để ổn định chế độ dòng chảy cũng như chất lượng nước đầu vào cho các công trình xử lý phía sau, cần thiết phải có một bể điều hòa lưu lượng và nồng độ. Dung tích bể được chọn theo thời gian điều hòa, dựa vào biểu đồ thay đổi lưu lượng, nồng độ nước thải và yêu cầu mức độ điều hòa nồng độ nước thải. Trong bể phải có hệ thống thiết bị khuấy trộn để đảm bảo hòa tan và san đều nồng độ các chất bẩn trong tòan thể tích (để loại trừ các cú sốc về chất 13 lượng cho các công trình xử lý sinh học phía sau và không cho cặn lắng trong bể. III.3.5. Bể lắng 1 Loại bỏ 1 phần SS và chất hữu cơ tạo điều kiện thuận lợi cho việc xử lý sinh học ở công trình sau. III.3.6. Bể UASB - UASB là bể xử lý sinh học kị khí dòng chảy ngược qua lớp bùn, phát triển mạnh ở Hà Lan. Xử lý bằng phương pháp kị khí là phương pháp được ứng dụng để xử lý các loại chất thải có hàm lượng hữu cơ tương đối cao, khả năng phân hủy sinh học tốt, nhu cầu năng lượng thấp và sản sinh năng lượng mới. - Vì quá trình phân hủy kị khí dưới tác dụng của bùn hoạt tính là quá trình sinh học phức tạp trong môi trường không có oxi, nên bùn nuôi cấy ban đầu phải có độ hoạt tính methane. Độ hoạt tính methane càng cao thì thời gian khởi động (thời gian vận hành ban đầu đạt đến tải trọng thiết kế) càng ngắn. Bùn hoạt tính dùng cho bể UASB nên lấy bùn hạt hoặc bùn lấy từ một bể xử lý kị khí là tốt nhất, có thể sử dụng bùn chứa nhiều chất hữu cơ như bùn từ bể tự hoại, phân gia súc hoặc phân chuồng. - Nồng độ bùn nuôi cấy ban đầu cho bể UASB tối thiểu là 10Kg VSS/ m3. Lượng bùn cho vào bể không nên nhiều hơn 60% thể tích bể. - Trước khi vận hành bể UASB cần phải xem xét thành phần tính chất nước thải cần xử lý cụ thể như hàm lượng chất hữu cơ, khả năng phân hủy sinh học của nước thải, tính đệm, hàm lượng chất dinh dưỡng, hàm lượng cặn lơ lửng, các hợp chất độc, nhiệt độ nước thải … - Khi COD nhỏ hơn 100 mg/L, xử lý nước thải bằng UASB không thích hợp. Khi COD lớn hơn 50.000 mg/L, cần pha loãng nước thải hoặc tuần hoàn nước đầu ra. - UASB không thích hợp đối với nước thải có hàm lượng SS lớn. Khi nồng độ cặn lơ lửng lớn hơn 3.000 mg/L, cặn này khó có thể phân hủy sinh học được trong thời gian lưu nước ngắn và sẽ tích lũy dần trong bể, gây trở ngại cho quá trình phân hủy nước thải. Tuy nhiên, nếu lượng cặn này bị cuốn trôi ra khỏi bể thì không có trở ngại gì. Cặn lơ lửng sẽ lưu lại trong bể hay không tùy thuộc vào kích thước hạt cặn và hạt bùn nuôi cấy. Khi kích thước của hai loại cặn này gần như nhau, cặn lơ lửng sẽ tích lại trong bể. Khi sử dụng bùn hạt, cặn lơ lửng sẽ dễ dàng bị cuốn trôi ra khỏi bể. Đôi khi, lượng cặn lơ lửng này có thể bị phân hủy trong bể. Lúc đó, cần biết tốc độ phân hủy của chúng để tính thời gian lưu cặn trong bể. - UASB không thích hợp với nước thải có hàm lượng amonia lớn hơn 2.000 mg/L hoặc nước thải có hàm lượng sunphate vượt quá 500 mg/L ( tỉ số COD/SO42- < = 5). Bản thân sunphate không gây độc nhưng do vi khuẩn khử sunphate dễ dàng chuyển hóa SO42- thành H2S. Khi hàm lượng SO42- không quá cao (hoặc tỉ số COD/SO42- không vượt quá 10), sẽ không ảnh hưởng đến quá trình phân hủy kị khí. - Dựa vào các yếu tố trên có thể khẳng định sử dụng UASB cho công nghệ sử lý nước thải mía đường là hợp lý. 14 III.3.7. Bể aerotank Tùy thuộc vào loại chất ô nhiễm có thể sử dụng bể aerotank với các vi sinh vật được nuôi cấy trong bùn hoạt tính để oxy hóa chất hữu cơ trong điều kiện nhân tạo. Mô hình này được thực hiện bằng cách cung cấp oxy cho vi sinh vật sinh trưởng và phát triển qua việc tiêu thụ chất hữu cơ . Bùn hoạt tính là loại bùn xốp chứa nhiều vi sinh vật có khả năng oxy hóa và khoáng hóa chất hữu cơ chứa trong nước thải. Để giữ cho bùn hoạt tính ở trạng thái lơ lửng và để đảm bảo oxy cho vi sinh vật sử dụng trong quá trình phân hủy chất hữu cơ phải luôn cung cấp đầy đủ không khí cho bể aerotank hoạt động. Sau bể aerotank nước thải vào bể lắng đợt 2 để tách bùn hoạt tính. Ơ đây, một phần bùn lắng được đưa trở lại bể aerotank để tạo mầm vi sinh vật trong bể, phần khác đưa tới bể nén bùn. Khối lượng bùn tuần hoàn và lượng không khí cần cung cấp phụ thuộc vào mức độ yêu cầu xử lý của nước thải. Hiệu quả xử lý BOD5 =90-95%. Việc lựa chọn công nghệ xử lý tùy theo thành phần tính chất nước thải, chi phí đầu tư quản lý và diện tích mặt bằng khu xử lý . III.3.8. Bể lắng II Đặt sau aerotank , nhiệm vụ làm trong nước ở phần trên để xả ra nguồn tiếp nhận , cô đặc bùn hoạt tính đến nồng độ nhất định ở phần dưới của bể để tuần hoàn lại aerotank. Thường có dạng tròn ( bể lắng đứng ,bể radial ) , dạng hình chữ nhật ( bể lắng ngang ).Bể lắng ngang , chữ nhật thường có hiệu quả lắng thấp hơn bể lắng tròn vì cặn lắng tích lũy ở các góc bể thường bị máy gạt cặn khuấy động trôi theo dòng nước vào máng thu nước ra . III.3.9. Bể nén bùn Thu gom cặn chưa ổn định từ bể lắng 1, bể lắng 2 và cặn đã ổn định từ aerotank nhằm làm giảm bớt độ ẩm . 15 CHƯƠNG IV.TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH DƠN VỊ: Giả sử sau khi qua các công trình: song chắn rác, bể lắng cát, bể điều hòa, bể lắng 1 hàm lượng các chất ô nhiễm giảm như sau: BOD5 giảm 45%(ban đầu là 5.000mg/l) COD giảm 43% (ban đầu là7.000mg/l) SS giảm 80% (ban đầu là 1.250mg/l) Do đó các thông số để tính toán các công trình như trình bày sau đây IV.1. Tính bể UASB Tính toán: ¾ Các thông số đầu vào: 9 pH= 6,6÷7,6 9 Lưu lượng Q=800m3/ngđ 9 BOD5=2.750mg/l 9 COD=4.000mg/l 9 SS= 250mg/l 9 Trong nước thải có đầy đủ các nguyên tố vi lượng cần thiết cho sự phát triển của VSV. ¾ Các thông số đầu ra 9 pH = 6,5÷7,6 9 BOD5=500mg/l 9 COD=700mg/l 9 SS=100mg/l Nước thải khi ra khỏi bể sẽ có hàm lượng COD nhỏ hơn hay bằng 700mg/l để đưa sang bể Aerotank . Hiệu quả xử lý của bể UASB: %,582100 4000 7004000100 =×−=×−= v rv COD CODCODE Lượng COD cần khử: lmgCODCODCOD rv /33007004000 =−=−= Lượng COD cần khử trong ngày: ngdkgCODQG /2640103300800 3 =××=×= − Chọn tải trọng xử lý trong bể UASB: [1] ngdmkgCODL ./9 3= Thể tích phần xử lý yếm khí cần thiết: 33293 9 2640 m L GV ,=== → Chọn V=293,5m3 Để giữ cho lớp bùn hoạt tính ở trạng thái lơ lửng, tốc độ nước dâng trong bể phải giữ trong khoảng 0,6÷0,9m/h . Chọn v=0,7m/h 16 Diện tích bề mặt cần thiết của bể: 26247 7024 800 m v QF , , =×== Chọn F=48m2 Chiều cao phần xử lý yếm khí: m F VH 16 48 5293 1 , , === → chọn H1=6m. Tổng chiều cao của bể: 321 HHHH ++= Trong đó: H1: chiều cao phần xử lý yếm khí. 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 1,0m [1]. Chọn H2=1,1m H3: chiều cao dự trữ, chọn H3=0,5m H=6+1,1+0,5=7,6m Chọn 2 đơn nguyên hình vuông, vậy cạnh mỗi đơn nguyên là: ma 894 2 48 ,== Æchọn a=5m Chiều cao H=7,5m Thể tích thực của bể: 3380675522 mmmmHaaVt =×××=×××= , Thời gian lưu nước trong bể: 24×= Q VT Trong đó: ( ) 329842506750 mFHV =×−=×−= ,,),( Q = 800m3/ngđ hT 94824 800 298 ,=×=⇒ Nằm trong khỏang cho phép [4-10h][1] ¾ Tính ngăn lắng: Trong mỗi đơn nguyên, bố trí 4 tấm chắn khí và hai tấm hướng dòng. Nước thải khi đi vào ngăn lắng sẽ được tách khí bằng các tấm tách khí đặt nghiêng so với phương ngang 1 góc 450÷600. Chọn góc nghiêng giữa tấm chắn khí với phương ngang là 600. Các tấm này đặt song song nhau. Tổng chiều cao của toàn bộ ngăn lắng Hnglắng (kể cả chiều cao vùng lắng) và chiều cao dự trữ chiếm trên 30% tổng chiều cao bể. Ta có: 17 ( ) mHH mtgtgaHH a HH tg 9350444 44 2 605 2 60 2 60 3 00 3 30 ,,, , nglaéng nglaéng nglaéng =−=−=⇒ =×=×=+⇒ += Kiểm tra lại: ( ) %,% , ,% H HH beå 3nglaéng 8957100 67 44100 =×=×+ >30% Vậy chiều cao xác định được là thích hợp. Thời gian lưu nước trong ngăn lắng, thời gian này phải lớn hơn 1h: h Q Haa Q V t 9224 800 93552 1 2242 1 224 , ,nglaéngnglaéng =×××××=×××××=×= >1h. mặt khác Vvùnglắng /tổng thể tích UASB=H2 /Hbể =1,1/7,5≈15% Æthỏa b2 taám chaén 1 r y1 b1 taám chaén 2 x1 x2 h1 H ng la éng Tính toán tấm chắn khí: Chọn khe hở giữa các tấm chắn khí và giữa tấm chắn khí với tấm hướng dòng là như nhau. Tổng diện tích giữa các khe hở này chiếm 15÷20% tổng diện tích đơn nguyên. Chọn Skhe=0,15Sdng Hình 4.1: tấm chắn khí và hướng dòng bể UASB Trong mỗi đơn nguyên có 4 khe hở, diện tích của mỗi khe: ( ) 22 940 4 5150 4 150 m S S dngkhe , ,, =×=×= Bề rộng của khe hở: mmm a Sr khekhe 18818805 940 ==== ,, ¾ Tính toán các tấm chắn Tấm chắn 1: Chiều dài: l mma 50001 == 18 Chiều rộng: mmHHb nglang 32336011936021 =−=−= sin/),,(sin/)( chọn 3240 Chiều cao: mmby 280060323360 0011 =×=×= sinsin Tấm chắn 2: Chiều dài: mmal 50002 == Chiều rộng: 212 xxb +=( ) mmrh khe 94301886090 0001 =×=−×= sinsin mmx 4001 = ( ) ( ) mm yhHH x 1739 60 2800945003900 60 00 113 2 =+−+= +−+= sin )()( sin nglaéng mmb 213917394002 =+= chọn 2140 ¾ Tính toán tấm hướng dòng: Tấm hướng dòng cũng được đặt nghiêng 1 góc 60o so với phương ngang cách tấm chắn khí 188mm như hình vẽ. ¾ Tính hệ thống phân phối nước: Đối với bể UASB có tải trọng chất bẩn hữu cơ L>4kgCOD/m3.ngđ [1] thì từ 2m2 diện tích bể trở lên sẽ được bố trí một vị trí phân phối nước. → Chọn 3m2 cho một vị trí phân phối nước. Số vị trí phân phối nước trong mỗi đơn nguyên: 8 3 2 48 3 2 === F n ¾ Tính máng thu nước: Bố trí máng thu nước kết hợp với máng răng cưa đặt ở tâm bể và dọc theo chiều rộng bể. Máng thu nước được tạo độ dốc để dẫn nước thải về cuối bể rồi theo ống dẫn theo cơ chế tự chảy, chảy sang aerotank . Máng thu nước tiết diện hình chữ nhật: d x r với d=2r. Độ dốc máng: i=1/200. Lưu lượng vào máng: Qmáng = 800m3/ngđ. Ta có: iRCQmaùng ×××=ω (4.8) Trong đó: 6 11 22 2 R n C r rd rdR rd rd ×= =×+ ×== ×+= ×= λ ω λ ω 19 ( ) ( ) ( ) mmmr i nQ r 860860 200 1502360024 0140800 502 2 1 3 22 1 3 2 6 16 ==⇒ ×××× ×= × ×=⇒ , , , , maùng Chọn kích thước máng: r =90mm d=180mm Thanh răng cưa Chiều cao răng cưa :50mm Dài đoạn vát đỉnh răng cưa:40mm Chiều cao cả thanh :200mm Khe dịch chuyển Cách nhau : 450mm Bề rộng khe :12mm Chiều cao:150mm 450450 50 40 50 60 50 13 0 khe dòch chuyeån 25 0 Hình 4.2: máng răng cưa ¾ Tính lượng khí và bùn sinh ra: Tính lượng khí sinh ra trong bể: Thể tích khí sinh ra đối với 1kgCOD bị khử là 0,5m3 [3] Tổng thể tích khí sinh ra trong một ngày: ñ,, ng mGVkhí 3 14008005050 =×=×= Tính lượng khí CH4 sinh ra: Thể tích khí CH4 sinh ra khi 1kg COD được loại bỏ là 0,35 m3(CH4 chiếm 70% tổng lượng khí sinh ra) [3]. Thể tích khí CH4 sinh ra là: ñ/,, ngmVV khíCH 398014007070 4 =×=×= Tính lượng bùn sinh ra: Lượng bùn do VSV sinh ra từ 0,1÷0,5kg/kgCOD được loại bỏ. → Chọn Mbùn=0,1kg/kgCOD bị loại bỏ. Khối lượng bùn sinh ra trong một ngày: 20 ngaø kgbuøn,buøn 280280010 =×=M ¾ Tính ống phân phối nước vào bể UASB: Đường kính các ống được chọn theo bảng sau: Tn thơng dụng Kích thuớc danh nghĩa Đường kính ngồi (mm) Độ dày (mm) p suất danh nghĩa(1) (bar) Ống 110 110 110 5,3 10 Ống 140 140 140 6,7 10 Ống 160 160 160 7,7 10 Ống 225 225 225 10,8 10 Ống 250 250 250 11,9 10 Ống 280 280 280 13,4 10 Ống 315 315 315 15,0 10 Ống 400 400 400 19,1 10 Ống 110 110 110 3,2 6 Ống 140 140 140 4,1 6 Ống 160 160 160 4,7 6 Ống 225 225 225 6,6 6 Ống 250 250 250 7,3 6 Ống 280 280 280 8,2 6 Ống 315 315 315 9,2 6 Ống 400 400 400 11,7 6 Bề dy thnh ống (mm)(*)Tn thơng dụng Kích thước danh nghĩa Đường kính ngồi PN 3,2bar PN 6bar PN 10bar PN 12,5bar PN 16bar 20 20 20 - - 2,3 2,3 2,8 25 25 25 - 2,3 2,3 2,8 3,5 32 32 32 - 2,3 2,9 3,6 4,4 40 40 40 - 2,3 3,7 4,5 5,5 50 50 50 - 2,9 4,6 5,6 6,9 63 63 63 2,3 3,6 5,8 7,1 8,6 75 75 75 2,3 4,3 6,8 8,4 10,3 90 90 90 2,8 5,1 8,2 10,1 12,3 110 110 110 3,4 6,3 10,0 12,3 15,1 125 125 125 3,9 7,1 11,4 14,0 17,1 140 140 140 4,3 8,0 12,7 15,7 19,2 160 160 160 4,9 9,1 14,6 17,9 21,9 Nguồn :www. binhminhplastic.com Vận tốc nước chảy trong ống chính v=0,8÷2m/s [2], chọn v=1m/s. m v QD 110 3600241 80044 ,=××× ×=× ×= ππ → chọn ống nhựa PVC có đường kính Φ110mm 21 Kiểm tra lại vận tốc nước chảy trong ống: ( ) ( ) smD Qv / , 1 360024110 80044 22 =××× ×=× ×= ππ Từ ống chính chia làm 2 ống nhánh vào 2 đơn nguyên. 9 Đường kính ống nhánh: Vận tốc nước chảy trong ống nhánh v=0,8÷2m/s [2], chọn v=1m/s. m v Q D 0770 3600241 2 800424 ,=××× ×=× ×= ππ → chọn ống nhựa PVC có đường kính Φ75mm. Kiểm tra lại vận tốc nước chảy trong ống: ( ) ( ) smD Q v /, , 051 3600240750 2 800424 22 =××× ×=× ×= ππ Trên mỗi ống nhánh chia làm 2 nhánh nhỏ dẫn vào mỗi đơn nguyên. 9 Đường kính ống nhánh: Vận tốc nước chảy trong ống nhánh v=0,8÷2m/s [2], chọn v=1m/s. m v Q D 0540 3600241 4 800444 ,=××× ×=× ×= ππ → chọn ống nhựa PVC có đường kính Φ50mm. Kiểm tra lại vận tốc nước chảy trong ống: ( ) ( ) smD Q v /, , 181 3600240500 4 800444 22 =××× ×=× ×= ππ → thỏa điều kiện. Hệ thống ống phân phối nước vào được đặt cách đáy bể 0,5m ¾ Ống dẫn nước thải sang aerotank : Vận tốc nước chảy trong ống v=0,1÷0,5m/s [2], chọn v=0,5m/s. m v QD 1540 36002450 80044 , , =××× ×=× ×= ππ → chọn ống nhựa PVC có đường kính Φ160mm. Kiểm tra lại vận tốc nước chảy trong ống: ( ) ( ) smD Qv /, , 4610 3600241600 80044 22 =××× ×=× ×= ππ → thỏa điều kiện. ¾ Tính toán đường ống thu khí: Chọn vận tốc khí chạy trong ống v=10m/s. m v V D khí 0450 36002410 140044 ,=××× ×=× ×= ππ → chọn ống sắt tráng kẽm có đường kính Φ40mm. 22 Kiểm tra vận tốc khí trong ống 13 360024040143 140044 22 =××× ×=× ×= ),(,)(D Vv khíπ m/s Æ thỏa điều kiện ¾ Tính ống thu bùn: Chọn ống thu bùn có đường kính Φ90mm có đục lỗ, dlỗ=20mm. Ở mỗi vị trí ta đục lỗ 3 mặt, mỗi lỗ cách nhau 20mm, mỗi vị trí cách nhau 400mm. Bùn được xả định kỳ từ 1÷6 tháng nhờ áp lực thủy tĩnh của nước trong bể. Ống thu bùn được đặt dọc theo chiều dài bể và cách đáy 1m. ¾ Lấy mẫu: Để biết được sự hoạt động bên trong bể, dọc theo chiều cao bể ta đặt các van lấy mẫu. Với các mẫu thu được ở cùng một van, ta có thể ước đoán lượng bùn ở độ cao đặt van đó. Sự ước đoán này rất cần thiết khi muốn biết tải trọng thực sự của bùn và thời gian lưu bùn hiện trong bể là bao nhiêu, từ đó mà có sự điều chỉnh thích hợp. Trong điều kiện ổn định, tải trọng của bùn gần như không đổi, do đó mật độ bùn tăng lên đều đặn. Nhưng ngay trong những trường hợp đó, việc lấy mẫu vẫn được đề nghị thực hiện đều đặn. Khi mở van, cần điều chỉnh sao cho bùn ra từ từ để đảm bảo thu được bùn gần giống trong bể vì nếu mở lớn quá thì nước sẽ thoát ra nhiều hơn. Thông thường lấy 50÷150 ml mẫu vào 2 lần cách nhau ít nhất 1h. Bể cao 7,6m, do đó dọc theo chiều cao bể đặt 5 van lấy mẫu, các van đặt cách nhau 1,m. Van dưới cùng đặt cách đáy 0,5m. Chọn ống và van lấy mẫu bằng nhựa PVC cứng Φ25. CÁC THÔNG SỐ THIẾT KẾ BỂ UASB LÀ: STT Tên thông số Đơn vị Số liệu thiết kế 1 Số lượng Công trình 2 2 Chiều dài bể m 5 3 Chiều rộng bể m 5 4 Chiều cao bể m 7,5 5 Thể tích m3 187,5 ¾ Tính bơm từ bể lắng I đến UASB : Lưu lượng cần bơm Q = 33,34 m3/h. Cột áp của bơm: H = ∑+Δ hZ (m H2O) ΔZ: khoảng cách từ mặt nước bể điều hoà đến mặt nước bể UASB. ∑h: tổng tổn thất của bơm, bao gồm tổn thất cục bộ, tổn thất dọc đường ống, tổn thất qua lớp bùn lơ lửng trong bể UASB. Một cách gần đúng, chọn : o ΔZ = 4 m H2O o ∑h = 7 m H2O ⇒ H = 4 + 7 = 11 m H2O 23 Công suất yêu cầu trên trục bơm: N= η ρ .1000 H.g..Q = 801000 11819100036003433 233 , /,//)/,( × ××× msmmkgsm = 1,25 kW Vậy chọn bơm có công suất 1,25 kW (2 HP) IV.2. TÍNH TOÁN BỂ AEROTANK: Tính toán: Các thông số thiết kế ¾ Các thông s