Đồ án Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy tinh bột mì công suất 1000 m3/ngày

số đầu vào: Thông số Đơn vị Giá trị pH 5,6 BOD5 mg/l 3800 COD mg/l 5225 SS mg/l 1425 Tổng Nito mg/l 60 Tổng photpho mg/l 10 CN- mg/l 25 Yêu cầu : nước thải sau xử lý đạt loại B ( QCVN 24-2008/BTNMT) Thông số Đơn vị Giá trị pH 5,5-9 BOD5 mg/l 50 COD mg/l 100 SS mg/l 100 N mg/l 30 P mg/l 6 CN- mg/l 0,1 Các cơ sở lựa chọn công trình xử lý: Cơ sở lựa chọn bể Acid hóa để xử lý CN : CN- là độc đối với sinh vật, nếu nồng độ CN trong nước thải cao sẽ ảnh hưởng tiêu cực tới hiệu quả xử lý của các công trình xử lý sinh học do đó trước khi đi vào công trình xử lý, nước thải phải được khử CN. Trong điều kiện tự nhiên, CN cũng có thể tự phân hủy nhưng không triệt để và đòi hỏi khoảng thời gian phân hủy khá dài (sau 5–7 ngày khoảng 30% CN bị phân hủy).Tại bể acid hóa hàm lượng CN được khử nhanh hơn tự nhiên rất nhiều, phần lớn các hợp chất hữu cơ khó phân hủy trong nước thải tinh bột mì tồn tại dưới dạng đường, tinh bột, protein, lipid, limarin…bị thủy phân thành các hợp chất đơn giản, HCN, các acid béo, các hợp chất acetate…CN- trong nước thải tồn tại dưới dạng linamarin . Trong điều kiện tự nhiên, linamarin dưới tác dụng của enzim sẽ chuyển hoá theo cơ chế: CN- + ½ O2 + enzyme à CNO- CNO- + H2O à NH3 + CO2 Hoặc: HCN + 2H2O à NH4COOH Tại bể acid hoá , trong điều kiện kị khí sẽ xảy ra : CN + H2S à HSCN + H+ HSCN + 2H2O à NH3 + H2S + CO2 Nhìn chung phản ứng CN đều giải phóng NH3 Cơ sở lựa chọn phương pháp xử lý kị khí : Nước thải khoai mì có nồng độ chất hữu cơ dễ phân huỷ cao ,nên công đoạn xử lý kị khí là cần thiết . Nguyên lý của phương pháp: Quá trình phân hủy kỵ khí là quá trình phân hủy sinh học các chất hữu cơ có trong nước thải trong điều kiện không có oxy để tạo ra sản phẩm cuối cùng là khí CH4 và CO2 (trường hợp nước thải không chứa NO3- và SO42-). Ưu điểm của xử lý kị khí : Cấu tạo thiết bị đơn gian, hiệu quả xử lý chất hữu cơ cao.Lượng bùn sinh ra ít , độ ổn định cao.Có khả năng sản xuất năng lượng Khuyết điểm : Thời gian khởi động dài để tăng lượng tế bào vi sinh vật cần thiết cho thiết bị xử lý.Tạo khí H2S có mùi hôi khó chịu. Không đủ khả năng tạo độ kiềm khi nước thải được pha loãng hoặc chứa thành phần chất hữu cơ chủ yếu là carbonhydrat. Bảng so sánh giữa UASB và các phương pháp xử lý kị khí khác Phương pháp Thuận lợi Bất lợi Hồ kị khí Vốn đầu tư ít Chi phí hoạt động rẻ, hầu như không đòi hỏi quản lý thường xuyên, bảo trì, vận hành đơn giản . Hiệu quả khá cao Cần có một diện tích rất lớn. Gây mùi thối rất khó chịu. Không thu hồi được khí sinh học sinh ra. Lọc kị khí Vận hành tương đối đơn giản Có thể hoạt động gián đoạn, chịu biên động về nhiệt độ và tải lượng ô nhiễm Không phù hợp với loại nước thải có hàm lượng SS cao. Dễ bị bít kín Phân hủy kỵ khí xáo trộn hoàn toàn Thích hợp nước thải có hàm lượng SS cao. Đảm bảo tính chất nước thải (vật chất, pH, nhiệt độ) đồng đều trong thiết bị. Tải trọng thấp. Thể tích thiết bị lớn để đạt SRT cần thiết. Sự xáo trộn trở nên khó khi hàm lượng SS quá lớn UASB Vốn đầu tư và 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 lượng SS cao. Nhạy cảm với những cơ chất độc . khả năng sinh mùi và khí gây ăn mòn 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, những hạn chế trong quá trình vận hành UASB có thể dễ dàng khắc phục bằng các phương pháp xử lý sơ bộ. Tính kinh tế cũng là một ưu điểm của UASB. Mặt khác UASB được quan tâm hơn cả là vì đối với nước thải khoai mì: Giai đoạn acid hóa không chỉ chuyển hóa các protein, glucose,…thành acid mà còn có tác dụng khử CN. Khi thời gian lưu ở bể acid ngắn không khử triệt để CN thì CN- sẽ tiếp tục được xử lý tại bể UASB. 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. Có khả năng giữ bùn lâu dài và ít thay đổi hoạt tính khi không hoạt động. Hàm lượng cặn lơ lửng trong thành phần nước thải khoai mì chủ yếu là các chất hữu cơ có khả năng phân hủy sinh học nên không ảnh hưởng đến UASB. Cơ sở chọn phương pháp sinh học hiếu khí : Sau xử lý kị khí, nước thải được tiếp tục xử lý sinh học hiếu khí. Trong xử lý hiếu khí có rất nhiều công trình khác nhau, tuỳ vao qui mô : Điều kiện tự nhiên, khí tượng, thủy văn . Chi phí đầu tư, xây dựng, vận hành, bảo trì thấp. Ở đây , chọn công trình Aeroten , vì so với những công nghệ khác thì : 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. Đề xuất công nghệ công nghệ xử lý : Thuyết minh qui trình công nghệ: Nước thải từ các công đoạn sản xuất đuợc đưa qua song chắn rác, để loại bỏ các tạp chất thô có kích thước lớn: vỏ củ, cát, sạn… Lượng rác này thường xuyên được lấy đi bằng thủ công. Sau đó rác được tập trung lại và được xe gom rác đưa đến bãi rác để xử lý. Qua song chắn rác nước thải chảy vào hố thu gom, ở hố thu gom còn có thêm nhiệm vụ gom nước từ các công trình khác: sân phơi bùn, bể nén bùn. Sử dụng bơm chìm bơm nước từ hố thu gom tới bể điều hoà, tại đây giúp ổn định lưu lượng và nồng độ các chất trước khi được dẫn đến các công trình phía sau. Nước từ bể điều hoà được bơm qua bể acid. Tại bể acid có nhiệm vụ khử CN-, sử dụng NaOH; chuyển hóa các mạch vô cơ phức tạp thành đơn giản..Sau đó, nước thải được đưa đến bể keo tụ tạo bông, tại đây sẽ sử dụng phèn nhôm bổ sung thêm chất trợ keo tụ PVC.Sau khi hỗn hợp được hoà trộn và phản ứng tạo thành bông hình thành ở bể tạo bông, nước thải có chứa cặn được đưa tới bể lắng tách cặn.Cặn lắng được chuyển đến bể nén bùn.Từ bể lắng cặn, nước thải được bơm với một lưu lượng cố định vào bể phản ứng kỵ khí UASB. Giá trị pH thuận lợi cho hoạt động của bể UASB là 6,7-7,5.Bể UASB với hiệu suất xử lý khoảng 70-80%, tại đây các vi sinh vật kị khí sẽ phân huỷ các chất hữu cơ trong nước thải tạo thành các chất vô cơ ở dạng đơn giản và khí Biogas. Một phần CN- tiếp tục bị phân huỷ ở đây. Nước thải từ UASB tiếp tục được bơm qua bể Aerotank, có sục khí, các vi sinh vật 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 BOD của bể Aerotank đạt khoảng 90-95%. Từ bể Aerotank, nước thải được dẫn qua bể lắng II, bùn hoạt tính sẽ lắng dưới đáy, nước thải bên trên sẽ bơm qua hồ hoàn thịên . Bùn hoạt tính ở bể lắng 2 sẽ được lấy: một phần đưa tới bể lắng bùn, một phần được tuần hoàn trở lại bể Aerotank nhằm mục đích duy trì hàm lượng vi sinh vật trong bể.Ở hồ hoàn thiện hợp chất hữu cơ sẽ được phân huỷ triệt để nhờ quá trình tự làm sạch của hồ, oxy cung cấp cho quá trình oxy hoá chủ yếu do sự khếch tán không khí qua mặt nước và quá trình quang hợp của tảo, rêu…Thời gian lưu nước trong hồ là 3 ngày. Hồ hoàn thiện có thể kết hợp xử lý nước thải với nuôi cá. Nước từ hồ hoàn thiện được đưa ra nguồn tiếp nhận . Bùn tại bể nén bùn, sau khi được tách bớt 1 phần nước sẽ đưa đến sân phơi bùn, bùn sau khi phơi có thể được dùng sản xuất phân, hoặc đem chôn lấp. Nước từ bể nén bùn, cùng với nước tại sân phơi bùn theo đường ống được đưa về bể điều hoà tiếp tục xử lý . Chương 4 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ Lưu lượng tính toán : Q = 1000m3/ngày đêm Lưu lượng trung bình giờ : Lưu lượng trung bình giây = 11,6 l/s Lưu lượng giờ lớn nhất : Qmax = Qtb× Kcb Với Kcb tra theo:TCXD 51-1984 Lưu lượng nước thải trung binh l/s 5 15 30 50 100 200 500 600 800 1250 Hệ số không điều hoà Ko 3 2,5 2 1,8 1,6 1,4 1,35 1,25 1,2 1,15 à Tính được Ko = 2,67 Lưu lượng giờ lớn nhất: Song chắn rác: Số khe hở song chắn rác : Trong đó : n : số khe hở Qmax :lưu lượng lớn nhất của nước thải; Qmax = 0,0309m3/s v : tốc độ chuyển động của nước thải trước song chắn rác ứng với lưu lượng lớn nhất, từ 0,6 ÷ 1,0 m/s. Chọn Vmax = 0,9 m/s. l:khoảng cách giữa các khe hở , từ 15 ÷ 25 mm, chọn l = 16 mm h : chiều sâu mực nước qua song chắn (m) thường lấy bằng chiều sâu mực nước trong mương dẫn. Chọn h = 0,1m. K : hệ số tính đến độ thu hẹp của dòng chảy khi sử dụng công cụ cào rác cơ giới, K = 1,05. (khe) Chọn n = 22 (khe) Chiều rộng của song chắn : Trong đó: S: là bề rộng thanh đan hình chữ nhật; chọn S = 8mm (n-1) : số thanh đan của song chắn rác Chọn Bs = 0,5 m. Kiểm tra lại tốc độ dòng chảy ở phần mở rộng trước song chắn ứng với lưu lượng nước thải Qmax=0,0309(m3/s). Vận tốc này không được nhỏ hơn 0,4 m/s. Vktra = = 0,618 (m/s) Tổn thất áp lực qua song chắn rác Trong đó: Vmax = 0,9 m/s K1 : hệ số tính đến sự tăng tổn thất vướng mắc rác ở song chắn, K1 = 2 ÷ 3, chọn K1 = 3. g : gia tốc trọng trường g = 9,81(m/s2) x : hệ số sức cản cục bộ của song chắn được xác định theo công thức b : hệ số phụ thuộc tiết diện ngang của thanh song chắn . Chọn thanh tiết diện hình chữ nhật, b = 2,42 a : góc nghiêng song chắn rác so với hướng dòng chảy , a = 60o Þ Tổn thất áp lực qua song chắn rác = 0,103 (mH2O) Chiều dài đoạn kênh mở rộng trước song chắn: = 0,275 (m) Trong đó: Bs : Chiều rộng của song chắn, Bs = 0,5 m. : góc mở rộng của buồng đặt song chắn rác. Chọn =20o Bk : chiều rộng của mương dẫn nước thải vào. Chọn Bk = 0,3 m Chiều dài đoạn thu hẹp sau song chắn: L2 = 0,5L1 = 0,50,275 = 0,14 (m) Chiều dài xây dựng mương đặt song chắn rác: L = L1 + L2 + L3 = 0,275 + 0,14 + 1 = 1,415 (m) L3 : chiều dài phần mương đặt song chắn rác, L3 = 1m . Các thông số xây dựng mương đặt song chắn rác: STT STT Tên thông số Đơn vị Số liệu thiết kế 1 Bề rộng khe mm 16 2 Số khe hở khe 22 3 Chiều rộng mương dẫn nước vào m 0,3 4 Chiều rộng song chắn m 0,5 5 Chiều dài đoạn kênh trước song chắn m 0,275 6 Chiều dài đoạn thu hẹp sau song chắn m 0,14 7 Chiều dài mương đặt song chắn m 1,0 Hiệu quả xử lý : hàm lượng SS, BOD5 sau khi qua song chắn rác giảm 6% và 5% Hàm lượng SS còn lại : SS = 1425(1-0,06) = 1339,5( mg/l) Hàm lượng BOD5 còn lại : BOD5 = 3800(1-0,05) = 3610 (mg/l) Hàm lượng COD còn lại : COD = 5225(1-0,05) = 4964(mg/l) Hố thu gom : Thời gian lưu nước <2h.Chọn thời gian lưu là t =15 phút . Thể tích hố thu nước : Chọn chiều cao làm việc : H = 2,5 m Chiều dài bể : L = 4m , chiều rộng B = 3m Chiều cao bảo vệ h = 0,5m Các thông số xây dựng hố thu gom: STT STT Tên thông số Đơn vị Số liệu thiết kế 1 Chiều cao m 3 2 Chiều dài m 4 3 Chiều Rộng m 3 4 Thời gian lưu h 0.25 Bể điều hoà : Bể điều hòa có tác dụng điều hòa lưu lượng và nồng độ ô nhiễm của nước thải. Để thiết kế bể điều hòa, ta cần bảng biến thiên lưu lượng nước thải theo từng giờ trong ngày, lưu lượng giờ lớn nhất, lưu lượng giờ nhỏ nhất, lưu lượng giờ trung bình.Tuy nhiên vì không có số liệu trên nên ta tạm chấp nhận tính theo lưu lượng giờ lớn nhất . Thông số dùng thiết kế bể điều hòa Thông số Đơn vị Giá trị Lưu lượng m3/h 111,3 Thời gian lưu tdh h 4 ÷ 8 Chiều cao bảo vệ m 0,3 ÷ 0,5 Thể tích bể điều hòa: Trong đó tdh là thời gian lưu nước trong bể điều hòa. Chọn tdh = 5h. Chọn chiều cao làm việc của bể điều hòa H = 4m. Diện tích bề mặt bể điều hòa: Chọn kích thước bể: Chiều dài L = 14m; Chiều rộng B = 10m. Thể tích xây dựng bể điều hòa. Chọn chiều cao bảo vệ là hbv = 0,5m Chiều cao tổng cộng : Htc = H + hbv = 4+ 0,5 = 4,5 (m) Lưu lượng bơm bằng lưu lượng trung bình giờ: Qb = QhTB = 41,67m3/h Cột áp bơm: 8 – 10 m. Chọn H = 8m. Công suất của bơm: Chọn bơm có công suất 1,5Kw.Chọn 2 bơm, hoạt động luân phiên. Cấp khí cho bể điều hoà: Bể điều hòa được xáo trộn bằng khí nén, lượng khí cần thiết cấp cho bể điều hòa: Khối lượng không khí thực sự cần cung cấp: Trong đó: R - tốc độ khí nén, lấy bằng 0,012 m3/m3.phút Chọn thiết bị khuếch tán khí dạng ống plastic xốp cứng bố trí 2 phía theo chiều dài, có lưu lượng khí r = 250 L/phút.cái. (Lâm Minh Triết (chủ biên), Xử lý nước thải đô thị và Công nghiệp, Tính toán thiết kế công trình, NXB ĐHQG TP.HCM, 2004). Vậy số ống khuếch tán khí cần thiết là: Tính toán thông số đầu ra của bể điều hoà: Sau bể điều hoà, hàm lượng SS không đổi. Hàm lượng BOD5 giảm 20%. Như vậy hàm lượng BOD5 còn lại là: Bảng tóm tắt kết quả tính toán bể điều hòa Thông số Đơn vị Giá trị Chiều cao tổng cộng m 4,5 Chiều cao hữu ích m 4 Chiều dài m 14 Chiều rộng m 10 Thể tích xây dựng m3 630 Tốc độ khí nén để xáo trộn m3/m3.phút 0,012 Lượng khí nén cần thiết m3/phút 6,678 Bể Acid: Khử CN- có trong nước thải sản xuất khoai mì và xử lý một phần nước thải. Chọn phương pháp lên men acid bằng vi sinh vật của bùn tự hoại và phân bò để khử CN-. Tại bể acid hóa, COD giảm từ 10 -30% và phần lớn các chất hữu cơ phức tạp như protein, chất béo, đường… chuyển hóa thành acid. Theo nguyên cứu Khoa Môi Trường – Trường ĐH Bách Khoa thì khi bể đạt tải trọng cao nhất chỉ cần 2 ngày là lượng CN ở 25mg/l bị khử hoàn toàn. Bể acid cũng khử một phần SS, do thời gian lưu khá dài.Chọn thời gian lưu nước t = 2 ngày Thể tích bể acid: Va = Q x t = 1000 2 = 2000 ( m3 ) Chọn chiều cao làm việc của bể : H = 5 m, chiều cao bảo vệ hbv = 0,5 m . Chiều cao tổng cộng của bể acid là : Htc = H + hbv = 5 + 5 = 5,5 (m) Diện tích bể : Kích thước bể : Chiều rộng B = 20 m Chiều dài L = 20 m Nước thải được bơm từ bể điều hoà vào bể acid. Chọn vận tốc nước vào bể là 2m/s, đường kính ống là : Þ Sử dụng ống inox 90 Qua bể Acid COD, BOD giảm 10%, SS giảm 20% COD còn lại : COD = 4964 x (1-0,1) = 4467,6 (mg/l) BOD5 còn lại : BOD5 = 3610 x (1-0,1) = 3249 (mg/l) SS còn lại : SS = 1339,5 x (1-0,2) = 1072 (mg/l) Tóm tắt kết quả tính toán bể Acid : Thông số Đơn vị Giá trị Chiều dài m 20 Chiều rộng m 20 Chiều cao m 5,5 Thể tích công tác m3 2000 Thể tích xây dựng m3 2227,5 Bể trộn cơ khí : Dùng năng lượng cánh khuấy tạo ra dòng chảy rối để trộn đều nước thải với hoá chất cho vào :phèn nhôm. Thời gian khuâý trộn: 60s Cường độ khuấy trộn: G = 1000 s-1 Nhiệt độ nước : 200C Thể tích bể trộn cần: V = 60s x 0,0116m3/s = 0,7 m3 Bể trộn tròn: Có chiều cao H = 1,5m, Đường kính bể d = 0,8m Trong bể đặt 4 tấm chắn để ngăn chuyển động xoáy của nước: Chiều cao tấm chắn h = 1,4m, Chiều rộng b= 0,08m (đường kính bể) Dùng máy khuấy tuabin bốn cánh nghiêng góc 450 hướng lên trên để đưa nước từ dưới lên. Chọn đường kính máy khuấy: D = 0,35m (chiều rộng bể). Máy khuấy đặt cách đáy 0,35m Chiều rộng cánh khuấy = 0,07m Chiều dài cánh khuấy = 0,09m Năng lượng cần truyền vào nước: Trong đó : µ là độ nhớt của nước ở 20oC , µ = 0,001Ns/m2 Hiệu suất động cơ: Công suất động cơ sẽ là: Số vòng quay: Trong đó : K :chuẩn số công suất khuấy ; K=1,08 Khối lượng riêng của nước , Phải có hộp giảm tốc cho động cơ. Đường kính ống dẫn nước ra lấy bằng đường kính ống dẫn nước vào và bằng 120mm. Thời gian đưa nước từ bể trộn sang ngăn phản ứng tạo bông cặn chiều dài ống nối 2 bể này chọn <60 m. Các thông số xây dựng bể trộn cơ khí; STT STT Tên thông số Đơn vị Số liệu thiết kế 1 Chiều cao m 2 2 Đường kính m 0,8 Bể phản ứng tạo bông cơ khí : Giả sử qui trình phản ứng hiệu quả cần đạt được giá trị gradient tốc độ trung bình 50 s-1 trong thời gian 30 phút. GTB t = 50 30 60 = 90 000 ( 50 000 - 100 000 ). Thể tích bể phản ứng: Chọn kích thước bể : Chiều rộng B = 2m Chiều sâu H = 2m Tiết diện ngang F = 4 m2. Chiều dài bể: Theo chiều dài chia bể làm 3 buồng bằng các vách ngăn, mỗi buồng dài 1,8 m. Thể tích các buồng là 7,2 m3.Cường độ khuấy trộn trong các buồng dự kiến đạt các giá trị gradient tốc độ 70, 50, 30 s-1. Ơ tâm các buồng đặt guồng khuấy theo phương ngang.Cấu tạo guồng khuấy gồm trục quay và 4 bản cánh đặt đối xứng ở 2 phía quanh trục. Kích thước bản cánh chọn: rộng x dài = 0,1 m 1,6 m Tiết diện bản cánh: f = 0,16 m2. Bản cánh đặt ở các khoảng cách tính từ tâm trục quay đến mép ngoài: R1 = 0,75m; R2 = 0,55m Tổng tiết diện bản cánh khuấy: Fc = 4 f = 0,64( m2) Tiết diện ngang bể F = 4 m2. Tỷ lệ diện tích cánh khuấy: % (15 – 20%) Cường độ khuấy trộn: µ: độ nhớt động học của nước, ở 20 0C, µ = 0,001 Ns/m2. Công suất của môtơ: : hiệu suất truyền động của môtơ. Năng lượng tiêu hao ở mỗi buồng: Ta có: vP: vận tốc tương đối của nước so với vận tốc đường kính cánh khuấy. vP = 0,75 v = 0,75 2n R = 4,71 R n v: vận tốc cánh khuấy. Diện tích bản cánh khuấy đối xứng :A = 2 f = 2 0,16 = 0,32 m2. Dài / Rộng = 1,6 / 0,1 = 16 -> CD = 1,42 Đối với các bản cánh ở 2 vị trí R1 và R2 thì năng lượng cần quay cánh khuấy: P1, P2: năng lượng khuấy do các bản cánh khuấy ở 2 bán kính R1, R2 tạo ra. Nước từ bể phản ứng tạo bông được dẫn bằng ống sang bể lắng, vận tốc nước 2m/s. Đường kính ống ra là: Đường kính ống 90 Bảng tóm tắt các thông số : Thông số Đơn vị Giá trị Chiều cao m 2 Chiều rộng m 2 Chiều dài m 5,2 Bể lắng bông cặn : Nước thải vào từ tâm và thu nước theo chu vi bể. Giả sử tải trọng bề mặt thích hợp cho loại cặn này là LA = 30 m3/m2. ngày. Diện tích bề mặt bể lắng : S = Chọn S = 35 m2 Diện tích bể nếu tính thêm buồng phân phối trung tâm: Sbể = 1,05 S = 1,05 35 = 36,75 (m2) Đường kính bể: Dbể = = = 6,84 (m) Chọn Dbể = 6,9m Đường kính buồng phân phối trung tâm: Dtt = 0,2Dbể = 0,2 x6,9 = 1,38 (m) Chọn chiều sâu hữu ích bể lắng h2 = 3m Chiều cao ống trung tâm: Htt = 0,6 h2= 0,6 3m = 1,8m Kiểm tra lại thời gian lưu nước bể lắng: Diện tích buồng phân phối trung tâm: Stt = = = 1,5 (m2) Diện tích vùng lắng của bể : Slắng = Sbể - Stt = 36,75 – 1,5 = 35,25 (m2) Thời gian lưu nước: t= = = 2,54 h Máng thu nước đặt ở vòng tròn có đường kính = 0,8 đường kính bể. Đường kính máng thu nước: Dmáng = 0,8 x Dbể = 0,8 x 6,9 = 5,52 (m) Chiều dài máng thu nước: L = p.Dmáng = p 5,52 = 17,33 (m) Máng răng cưa được bố trí sao cho điều chỉnh được chế độ chảy, lượng nước tràn qua để vào máng máng thu. Chọn chiều cao bể: H = 4 m Chiều cao dự trữ trên mặt thoáng: h1 = 0,3 m Chiều cao cột nước trong bể: h = 4 – 0,3 = 3,7 m Chiều cao phần nước trong: h2 = 3m Chiều cao phần chóp đáy bể có độ dốc 5% về hướng tâm: h3 = 0,05 = 0,05 = 0,173 (m) Chọn h3 = 0,18 m Chiều cao chứa bùn phần hình trụ: h4 = H – h1 – h2 – h3 = 4 – 0,3 – 3 – 0,18 = 0,52 (m) Thể tích phần chứa bùn: Vb = Sbể h4 = 36,75 0,52 = 19,11 (m3) Giả sử nồng độ phèn nhôm đã sử dụng để keo tụ là 800mg Al2(SO4)3 cho 1 lít nước thải. Khi cho phèn vào nước : Al2(SO4)3 .18H2O + 6 H2O → 2Al(OH)3 + 3H2 SO4 + 18 H2O 666g 156g 800mg ? Lượng Al(OH)3 sinh ra trong một ngày: ngày Thể tích bùn sinh ra mỗi ngày Trong đó: G : Lượng bùn sinh ra mỗi ngày G = 187,4 kg/ngày C : Hàm lượng chất rắn trong bùn nằm trong khoảng 40 – 120 g/L Chọn C = 40 kg/m3 = 4,685(m3/ngày) Bảng tóm tắt các thông số bể lắng: Thông số Đơn vị Giá trị Chiều cao m 4 Đường kính m 6,9 Chiều cao phần chứa bùn m 0,52 Chiều cao phần nước trong m 3 Chiều cao dự trữ trên mặt thoáng m 0,3 Hiệu quả xử lý BOD, COD là 30%, khử SS là 70% Hàm lượng SS còn lại : SS = 1072(1-0,7) = 321,6 mg/l) Hàm lượng BOD5 còn lại : BOD5 = 3249(1-0,3) = 2274,3 (mg/l) Hàm lượng COD còn lại : COD = 4467,6 (1-0,3) = 3127,4 (mg/l) Bể UASB: Nhiệm vụ của quá trình xử lý nước thải qua bể UASB là nhờ vào sự hoạt động phân hủy của các vi sinh vật 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 vi sinh vật. Hàm lượng COD đầu vào bể UASB : 3127,4 (mg/l).Tỉ lệ chất dinh dưỡng Nito, Photpho theo COD là COD : N : P = 350 : 5 : 1. Lượng N, P cần thiết phải cho vào nước thải trước khi vào bể UASB: Trong nước thải có nồng độ N = 60mg/l, P = 10 mg/l. Như vậy trước khi nước thải vào bể UASB ta có thể không thêm vào các chất dinh dưỡng N, P trên đường ống. Để tạo điều kiện tốt cho hoạt động phân hủy các hợp chất hữu cơ thành khí mêtan giá trị pH trong bể xử lý phải thích hợp: 6,8 – 7,5. Với yêu cầu COD vào Aerotank nhỏ hơn 700mg/l .Hiệu suất xử lý của UASB là : Lượng COD cần khử trong ngày : G = (CODvao –CODra)´Q=(3127,4 – 700)´1000 (m3)´10-3= 2427,4 kg COD/ngaỳ Chọn tải trọng khử COD: L = 9 kg COD/m3.ngày Thể tích xử lý yếm khí cần thiết: Tốc độ nước đi lên trong bể: v = 0,6 ¸ 0,9 m/h để đảm bảo bùn trong bể được duy trì ở trạng thái lơ lửng. Chọn v = 0,7 m/h. Diện tích bề mặt bể: Vậy kích thước tiết diện bể: L ´B = 9m ´ 7 m Chiều cao phần xử lý yếm khí: Chọn chiều cao phần lắng H2 = 1,3 m (H2 > 1 m) Chọn chiều cao bảo vệ H3 = 0,3 m Þ Chiều cao tổng thể của bể Hbể Hbể = H1 + H2 + H3 = 4,3 m + 1,3 m + 0,3 m = 5,9 m Trong bể thiết kế 2 ngăn lắng. Nước đi vào ngăn lắng sẽ được tách bằng các tấm chắn khí. Tấm chắn khí đặt nghiêng một góc (với = 450÷ 600) Chọn = 500 Gọi Hlắng: chiều cao toàn bộ ngăn lắng. tg500 = Û Hlắng = tg500 – H3 = (m) Kiểm tra: ³ 30% > 30% (Thỏa yêu cầu) Thời gian lưu nước trong ngăn lắng (tlắng ³ 1h) tlắng=== > 1 h (Thỏa yêu cầu) Thời gian lưu nước trong bể (HRT = 4÷12 h) HRT = = (Thỏa yêu cầu) Tính lượng khí sinh ra và ống thu khí Lượng khí sinh ra : Lượng khí sinh ra trong bể = 0,5 m3/kgCODloại bỏ Qkhí = 0,5 m3/ kg CODloại bỏ ´ 2427,4 kg CODloại bỏ /ngày = 1213,7m3/ ngày = 50,57 m3/ h = 0,014 m3/s Lương khí methane sinh ra = 0,35 m3/kgCODloại bỏ QCH4 = Chọn vận tốc khí trong ống vkhí = 10 m/s. Đường kính ống dẫn khí : Dkhí= Tính lượng bùn sinh ra và ống xả bùn Lượng bùn sinh ra Lượng bùn sinh ra trong bể bằng 0,05 ÷ 0,1 gVSS/gCODloại bỏ . Khối lượng bùn sinh ra trong một ngày Mbùn = 0,05 kg VSS / kg COD loại bỏ ´ 2427,4 CODloại bỏ /ngày = 121,37 kg VSS / ngày Theo sách “Anaerobic Sewage Treatment” (Adrianus C.van Haandel and Gatze Lettinga, trang 91): 1 m3 bùn tương đương 260 kgVSS Thể tích của bùn sinh ra trong một ngày : Vbùn = = 0,47m3/ngày Lượng bùn sinh ra trong một tháng = 0,41 30 = 14,1 m3/tháng Chiều cao của bùn trong một tháng : hbùn = = 0,223 m Ống xả bùn Chọn thời gian xả bùn 1 - 3 tháng một lần Thể tích bùn sinh ra trong 3 tháng Vbùn = 14,1 (m3/tháng) 3 (tháng) = 42,3 m3 Chọn thời gian xả bùn là 3 giờ. Lưu lượng bùn xả ra: Qbùn = = 14,1 m3/h Bùn xả ra nhờ áp lực thủy tĩnh thông qua 2 ống inox 76, đặt cách đáy 1,5 m, độ dốc 2% Bảng tóm tắt các thông số bể UASB: Thông số Đơn vị Giá trị Chiều cao tổng cộng m 5,9 Chiều rộng bể m 7 Chiều dài bể m 9 Ống thu khí mm Ống thu bùn mm Hiệu suất xử lý của UASB đối vời COD, BOD là 77,62%. Hàm lượng COD còn lại : COD = 3127,4(1-0,7762) = 700 (mg/l) Hàm lượng BOD5 còn lại : BOD5 = 2274,3(1-0,7762) = 509 (mg/l) Bể Aerotank: Tại bể Aerotank, các chất hữu cơ còn lại sẽ được tiếp tục phân hủy bởi các vi sinh vật hiếu khí. Trong điều kiện hiếu khí, phản ứng oxy hóa có thể biểu diễn như sau: CxHyOzN + (x + - - )O2 xCO2 + H2O + NO3 + DH CxHyOzN + O2 + NH3 C5H7NO2 + H2O + CO2 + DH C5H7NO2 + 5 O2 CO2 + NH3 + 2H2O + DH NH3 + O2 HNO2 + O2 HNO3 CxHyOzN là đặc trưng cho chất thải hữu cơ, C5H7NO2 là công thức cấu tạo của tế bào vi sinh. Các vi sinh vật tham gia phân hủy tồn tại dưới dạng bùn hoạt tính.Nếu quá trình oxy hóa kéo dài thì sau khi sử dụng hết nh