Đồ án Thiết kế hoàn thiện hệ thống xử lý nước thải nhà máy chế biến tinh bột sắn Quảng Ngãi

thiện hệ thống xử lý nước thải nhà máy chế biến tinh bột sắn Quảng Ngãi – Ngô Thị Vũ Lệ - Lớp CNMT-K48.Quy Nhơn Viện Khoa học và Công nghệ Môi Trường (INEST) ĐHBKHN -Tel(84.4) 8681686 – Fax(84.4) 8693551 - 36 - Đối với nước thải trích ly sau khi xử lý ở công đoạn I được xử lý yếm khí bằng bể UASB. Hiệu quả xử lý đạt 85%, nước thải sau bể UASB có COD biến động từ 500 - 600mg/l. Khí sinh học (biogas) tạo thành chủ yếu là CH4 (60 – 70%) và CO2 (30 – 40%). Khí được qua hệ thống xử lý để loại tạp chất khí và hơi nước, sau đó được nén vào két chứa dùng làm nhiên liệu cấp nhiệt cho sấy khô tinh bột thành phẩm. Nước thải sau xử lý yếm khí (2500m3/ngày) cùng với nước thải rửa củ đã qua xử lý ở công đoạn I (600m3/ngày) được dẫn vào hồ hiếu khí. Không khí được cấp vào hồ bằng thiết bị cơ khí làm thoáng bề mặt đặt tại tâm của mỗi ô trong hồ. Khí làm thoáng cung cấp vào nước ở mật độ cao và một lượng oxy cần thiết sẽ được cung cấp cho bùn hoạt tính để loại bỏ chất ô nhiễm hữu cơ trong nước thải. Hồ hiếu khí có thời gian lưu khoảng 5 ngày, hiệu suất xử lý đạt 80 – 90% . Nước từ hồ hiếu khí được đưa sang hồ lắng để lắng cặn và nước được thải ra Suối Bản Thuyền. Cặn từ hồ lắng được lấy hằng năm và đưa đến sân phơi. c. Công đoạn III: Xử lý bùn Cặn từ các bể lắng, bùn từ bể UASB được chuyển về bể nén bùn. Sau khi cô đặc bùn đưa đến sân phơi bùn, còn nước bùn được tuần hoàn lại hồ hiếu khí để xử lý tiếp. Bùn sau khi phơi được đem chôn lấp hoặc làm phân bón cùng với vỏ sắn. Ưu điểm của công nghệ như sau: Với phương pháp xử lý hóa lý có tác dụng tách hàm lượng cặn lơ lửng lớn (tinh bột, xơ mịn, các tạp chất khác…) làm giảm đáng kể hàm lượng các chất ô nhiễm cho quá trình xử lý sinh học tiếp theo. Đồng thời sử dụng chất trợ lắng có nguồn gốc hữu cơ (PAA). Đây là chất khá phổ biến, rẽ tiền, dễ sử dụng và đặc biệt là không gây ô nhiễm thứ cấp do tự huỷ trong trong thời gian ngắn. Phương pháp sinh học có thu hồi biogas: Bậc một là xử lý yếm khí UASB để giảm tải lượng khí ô nhiễm (nước thải có độ ô nhiễm rất cao) trước khi vào xử lý yếm khí bậc hai là hồ hiếu khí làm việc trong điều kiện sục khí liên tục. Phương pháp xử lý sinh học tận dụng thu được khí biogas sinh ra trong quá trình xử lý vào nhiều mục đích khác nhau. IV.3. TÍNH TOÁN CÁC THIẾT BỊ CHÍNH TRONG HỆ THỐNG XỬ LÝ IV.3.1. Tính song chắn rác cho dòng nước thải trích ly và nước thải rửa củ Thiết kế hoàn thiện hệ thống xử lý nước thải nhà máy chế biến tinh bột sắn Quảng Ngãi – Ngô Thị Vũ Lệ - Lớp CNMT-K48.Quy Nhơn Viện Khoa học và Công nghệ Môi Trường (INEST) ĐHBKHN -Tel(84.4) 8681686 – Fax(84.4) 8693551 - 37 - Hình IV.3. Cấu tạo song chắn rác 1. Số khe hở giữa các thanh chắn rác xác định theo công thức [13]. tt z vhb kqn ×× ×= 1 Trong đó: q : Lưu lượng nước thải tính toán, q = 0,0289 m3/s b : Chiều rộng khe hở giữa các song chắn, m Chọn b = 0,016m [10] h1 : Chiều sâu lớp nước trước song chắn rác, m Chọn h1 = 0,2 m Vtt : Vận tốc trung bình qua các khe hở, m/s Theo TCXDVN51:2006, chọn vtt = 0,9m/s kz : Hệ số nén dòng do các thiết bị vớt rác, chọn kz = 1,2 [11] Vậy : n = 14 9,0016,02,0 2,10289,0 =×× × (khe hở) 2. Chiều rộng của song chắn [16] Bs = d×(n-1) + b.n Trong đó: d : Đường kính của song chắn rác, m Chọn d = 0,008m [10] Song chắn 20º Bm L2 L1 Ls Thiết kế hoàn thiện hệ thống xử lý nước thải nhà máy chế biến tinh bột sắn Quảng Ngãi – Ngô Thị Vũ Lệ - Lớp CNMT-K48.Quy Nhơn Viện Khoa học và Công nghệ Môi Trường (INEST) ĐHBKHN -Tel(84.4) 8681686 – Fax(84.4) 8693551 - 38 - n : Số khe hở giữa các thanh chắn, n = 14 Vậy: Bs = 0,008× (14 – 1) + 0,016×14 = 0,33m Quy chuẩn Bs = 0,4 m 3. Tổn thất áp lực của các song chắn được xác định theo công thức [10] p g vhp ××= 2 2 ξ Trong đó: ξ : Trở lực cục bộ của song chắn, m/s ν : Vận tốc dòng trước song chắn, ν = 0,8 m/s g : Gia tốc trọng trường g = 9,8 m/s p : Hệ số tính đến tăng trở lực do song chắn bị bịt kín bởi vật thải, chọn p = 3 [10] ξ = αβ sin)( 3/4 ×b s Trong đó: β : Yếu tố hình dạng của song chắn, chọn β = 1,035 [10] s : Chiều dày song chắn, Chọn s = 0,008 m [10] Vậy: ξ = 36,060sin) 016,0 008,0(035,1 03/4 =×× Suy ra: )(035,038,92 8,036,0 2 mhp =×××= 4. Chiều dài ngăn mở rộng trước song chắn. ϕtg BBL ms× −= 21 ,m Trong đó: Bs : Chiều rộng của song chắn, Bs = 0,4m Bm : Chiều rộng của mương, chọn Bm = 0,25m Vậy: )(2,0 202 25,04,0 01 mtg L =× −= 5. Chiều rộng mương sau song chắn rác )(1,0 2 2,0 2 1 2 m LL === Thiết kế hoàn thiện hệ thống xử lý nước thải nhà máy chế biến tinh bột sắn Quảng Ngãi – Ngô Thị Vũ Lệ - Lớp CNMT-K48.Quy Nhơn Viện Khoa học và Công nghệ Môi Trường (INEST) ĐHBKHN -Tel(84.4) 8681686 – Fax(84.4) 8693551 - 39 - 6. Chiều dài của mương đặt song chắn rác [16] L = L1 + L2 + Ls Trong đó: Ls : Chiều dài cần thiết của ô đặt song chắn, Chọn Ls = 1,5m L1 : Chiều dài ngăn mở rộng trước song chắn, L1 = 0,2m L2 : Chiều dài ngăn mở rộng sau song chắn, L2 =0,1m Vậy: L = 0,2 + 0,1 + 1,5 = 1,8 (m) 7. Chiều sâu xây dựng của mương đặt song chắn rác. H = h + hp + hbv Trong đó: h : Chiều cao nước trước song chắn, h = 0,2m hp : Tổn thất của nước khi qua các song chắn, h = 0,035m hbv : Chiều cao bảo vệ, hbv = 0,3m Vậy: H = 0,2 + 0,035 + 0,3 = 0,535(m) Quy chuẩn: Hxd = 0,6m IV.3.2. Tính các thiết bị cho dòng nuớc thải tinh chế bột IV.3.2.1. Tính bể điều hoà kết hợp lắng Chọn khoang lắng có cấu tạo dạng bể lắng ngang sơ cấp. Bể lắng ngang được làm bằng bê tông cốt thép. Nguyên lý hoạt động: Nước chảy theo phương ngang từ đầu bể đến cuối bể, dưới tác dụng của lực trọng trường các hạt cặn lơ lửng sẽ lắng xuống đáy bể. Cặn lắng ở đáy bể sẽ được cào về một phía bể và được thu lại làm thức ăn cho gia súc (cặn này chủ yếu là tinh bột). Đáy bể có độ dốc i = 0,01 để thuận tiện khi cào gom cặn. Độ dốc của hố thu cặn không nhỏ hơn 45o [18]. Nước từ vùng thu nước của khoang lắng được chảy sang khoang điều hoà. Tại khoang điều hoà nước thải được sục khí để điều chỉnh chất lượng nước thải. Ưu điểm của bể lắng ngang là xây dựng gọn, hiệu suất lắng cặn cao và kết hợp điều hoà rất hiệu quả. Nhược điểm: Tốn diện tích xây dựng 1. Tính ngăn lắng - Diện tích bề mặt cần thiết bể lắng [12] F = oU Q , m2 Trong đó: Thiết kế hoàn thiện hệ thống xử lý nước thải nhà máy chế biến tinh bột sắn Quảng Ngãi – Ngô Thị Vũ Lệ - Lớp CNMT-K48.Quy Nhơn Viện Khoa học và Công nghệ Môi Trường (INEST) ĐHBKHN -Tel(84.4) 8681686 – Fax(84.4) 8693551 - 40 - Q : Lưu lượng nước thải vào bể, Q = 2500 m3/ngày Uo : Tải trọng bề mặt (m3/m2.ngày) (Dựa vào bảng 4 – 3 [12]. Chọn Uo = 35 m3/m2 .ngày) ⇒ F = 24,7135 2500 m= - Kích thước bể Chọn tỷ lệ chiều rộng/ chiều dài = 1/4 [12] Suy ra: B = 4,5m L = 17m - Thể tích bể lắng VL = F×H, m3 Trong đó: H : Chiều cao bể lắng ,m. Chọn H = 3m . Bảng 4.4 - [12] F : Diện tích vùng lắng, m2 F = B×L = 4,5×17= 76,5m2 Vậy: VL = 76,5×3 = 229,5 m3 Quy chuẩn VL = 230 m3 - Thời gian lưu nước trong bể 208,2 242500 230 =×== Q Vt (giờ) - Vận tốc giới hạn vùng lắng [12] 2/1) )1(8( f gdKVgh −= ρ Trong đó: Vgh : Vận tốc giới hạn trong vùng lắng, m/s K : Hệ số phụ thuộc vào tính chất cặn. Lấy K = 0,06 ρ : Tỷ trọng hạt, chọn 25,1=ρ . g : Gia tốc trọng trường. g= 9,8 m/s2 d : Đường kính tương đương của hạt, d = 10-4m f : Hệ số ma sát phụ thuộc vào đặc tính bề mặt của hạt và số Raynol của hạt khi lắng, f = 0,025 ( ) ( )smV gh /068,0025,0 108,9125,106,08 4 =⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ ××−××= − Thiết kế hoàn thiện hệ thống xử lý nước thải nhà máy chế biến tinh bột sắn Quảng Ngãi – Ngô Thị Vũ Lệ - Lớp CNMT-K48.Quy Nhơn Viện Khoa học và Công nghệ Môi Trường (INEST) ĐHBKHN -Tel(84.4) 8681686 – Fax(84.4) 8693551 - 41 - - Vận tốc nước chảy trong vùng lắng ( )sm LB QV /00038,0 175,4 1029 3 max =× ×=×= − < Vgh - Hiệu quả khử BOD, SS + R = tba t ×+ % Trong đó: R : Hiệu quả khử BOD5 hoặc SS , % t : Thời gian lưu nước, t = 2,208 h a,b : hằng số thực nghiệm, chọn theo bảng 4–5 [12] Hiệu quả khử BOD: %52,35 208,202,0018,0 208,2 =×+=BODR Hiệu quả khử SS : %48,57 208,2014,00075,0 208,2 =×+=ssR - Lượng cặn thu được tại bể lắng I [17] sso RSSQ ××=bW , kg/ngày Trong đó: Q : Lưu lượng nước thải cần xử lý, Q = 2500m3/ngày. SSo : Hàm lượng SS trong nước thải vào bể lắng, SS = 3000 mg/l. RSS : Hiệu quả khử SS trong bể lắng, RSS = 57,48%. ⇒Wb = 2500×3000×10-3×0,574 = 5655(kg/ngày) - Độ ẩm trung bình của cặn lắng ở bể lắng đợt I (P) vào khoảng 94%. Tỷ trọng cặn lắng ướt ρ = 1,02 tấn/m3 [Bảng 13.1- 17] - Thể tích cặn lắng ướt thu được từ bể lắng ( ) ρ××= P-11000 Wb bV , m3/ngày Với P: Nồng độ % của cặn khô trong hỗn hợp theo tỷ lệ thập phân ( ) 9202,194,011000 5655 =×−×=bV m 3/ngày - Chiều cao xây dựng của bể lắng. Hxd = hbv + Hct , m Trong đó: Hbv : Chiều cao bảo vệ bể lắng, chọn Hbv = 0,5m Hct : Chiều cao công tác của bể, Hct = 3m Thiết kế hoàn thiện hệ thống xử lý nước thải nhà máy chế biến tinh bột sắn Quảng Ngãi – Ngô Thị Vũ Lệ - Lớp CNMT-K48.Quy Nhơn Viện Khoa học và Công nghệ Môi Trường (INEST) ĐHBKHN -Tel(84.4) 8681686 – Fax(84.4) 8693551 - 42 - Vậy: Hxd= 3 + 0,5 = 3,5m Nhà máy tinh bột sắn làm việc 3 ca trong ngày nên nồng độ và lưu lượng nước thải thay đổi theo thời gian. Vì vậy bể điều hoà được thiết kế để ổn định dòng thải đảm bảo cho hệ thống xử lý Bảng IV.2. Bảng hiệu quả xử lý sau khi qua khoang lắng Thông số Đơn vị Đầu vào Đầu ra Q m3/ngày 2500 2500 COD mg/l 10000 6448 BOD mg/l 7000 4514 SS mg/l 3000 1276 2. Tính ngăn điều hoà + Tính kích thước ngăn điều hoà Chọn thời gian lưu nước trong bể điều hoà, t = 3 giờ Thể tích của bể điều hoà: V = Q× t = 104,17×3 = 312m3 Chọn chiều cao công tác của bể điều hoà Hdh = 3m [10]. Diện tích của bể điều hoà : 21043 312 m H VF dh === Kích thước của bể: B = 10 m L = 10,5m Chiều sâu xây dựng của bể: Hxd = 3 + 0,5 =3,5m Trong đó : 0,5 là chiều cao bảo vệ Vậy bể điều hoà có kích thước như sau: L x B x Hxd = 10,5m x 10m x 3,5m +Tính hệ thống cấp khí cho bể điều hoà: Không khí được cấp vào bể điều hoà để tăng khả năng khuấy trộn và duy trì nồng độ oxy trong bể. Hệ thống cấp khí nén cho bể điều hoà gồm có: Máy nén khí; hệ thống ống dẫn khí; Thiết bị phân phối khí. Không khí được máy nén đưa vào bể bằng hệ thống phân phối khí dạng đục lỗ, đặt dọc theo chiều rộng của bể, với đường kính lỗ d = 5mm; Tâm của các lỗ cách nhau 3 – 6cm. Đặt ống dọc theo bể và nằm trên các tấm đỡ cách đáy 6 – 10cm. Sử dụng ống bằng chất dẻo (Vì ống dạng này rẻ tiền, chống ăn mòn của nước thải…) Khoảng cách giữa các ống phân phối khí, chọn a = 0,5m Thiết kế hoàn thiện hệ thống xử lý nước thải nhà máy chế biến tinh bột sắn Quảng Ngãi – Ngô Thị Vũ Lệ - Lớp CNMT-K48.Quy Nhơn Viện Khoa học và Công nghệ Môi Trường (INEST) ĐHBKHN -Tel(84.4) 8681686 – Fax(84.4) 8693551 - 43 - Ta đặt một ống chính dọc theo chiều dài sát thành bể: L = 10,5m Số ống phân phối bố trí trong bể: 21 5,0 5,10 ==n (ống) Lưu lượng khí cần thiết để thổi vào bể điều hoà: Qkk = n×qkk×B Trong đó: n : Số ống phân phối, n = 21 ống qkk : Cường độ thổi khí, qkk = 2 – 5 m3/m2.h [9] Chọn qkk = 2m3/m2.h B : Chiều rộng của bể, B = 10m Vậy: Qkk = 21×4×10 = 840 m3/h Chọn vận tốc khí đi trong ống: ν = 15m/s (Thường ν = 10 – 20 m/s) [13] Đường kính ống chính: mmmv QD kkongchinh 14014,0360014,315 8404 3600 4 ==×× ×=×Π× ×= Đường kính ống nhánh: mmmnv QD kkongnhanh 4004,036002614,310 8404 3600 4 ==××× ×=××Π× ×= Kích thước lỗ phun trên đường ống dẫn khí d = 5mm [12] Diện tích phun của một lỗ: 2 22 20 4 514,3 4 mmdS =×=×Π= Số lỗ trên mỗi ống nhánh: 58 102036001026 840 3600 6 =××××=×××= −Svn Qm kk lỗ Hiệu quả xử lý khi qua bể điều hoà kết hợp lắng giảm 20% đối với COD và BOD, SS giảm không đáng kể. BảngIV.3. Hiệu quả xử lý sau khi qua bể điều hoà Thiết kế hoàn thiện hệ thống xử lý nước thải nhà máy chế biến tinh bột sắn Quảng Ngãi – Ngô Thị Vũ Lệ - Lớp CNMT-K48.Quy Nhơn Viện Khoa học và Công nghệ Môi Trường (INEST) ĐHBKHN -Tel(84.4) 8681686 – Fax(84.4) 8693551 - 44 - IV.3.2.2. Tính bể đông keo tụ Chọn chất keo tụ là phèn nhôm Al2(SO4)3.18H2O Thông thường phèn nhôm đạt hiệu quả keo tụ cao nhất khi pH = 5,5 – 7,5. Khi nhiệt độ cao, tốc độ keo tụ xãy ra nhanh chóng, hiệu quả keo tụ đạt càng cao, giảm lượng phèn cho vào nước. Ở nhiệt độ 35 – 40oC rất thích hợp cho việc sử dụng phèn nhôm làm chất keo tụ. Khi nước có hàm lượng chất rắn lơ lửng SS = 2250mg/l, liều lượng phèn nhôm không chứa nước cần dùng là 90 – 130mg/l [TCVN51:1984] Ta chọn PAl= 130mg/l Trước khi tiến hành quá trình keo tụ ta tiến hành hoà trộn phèn trong bể hoà trộn . 1. Tính bể trộn phèn Bể hoà trộn phèn có nhiệm vụ trộn đều phèn vào nước thải. Tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình tạo bông và lắng. Hoá chất dùng để keo tụ là phèn nhôm, chứa ít cặn thời gian trộn dài hơn, đảm bảo được khả năng trộn đều hoá chất vào nước thải làm tăng hiệu quả tạo bông và lắng của quá trình sau. Do đó ta chọn bể trộn vách ngăn. Nước thải và dung dịch phèn được đưa vào bể trộn, hỗn hợp được trộn qua các ngăn thông qua các lỗ khoan trên tấm chắn. Sau khi đã hoà trộn nước thải được bơm vào bể tạo bông và lắng. Thông số Đơn vị Đầu vào Đầu ra Q m3/ngày 2500 2500 COD mg/l 6448 5159 BOD mg/l 4514 3612 SS mg/l 1276 1276 Thiết kế hoàn thiện hệ thống xử lý nước thải nhà máy chế biến tinh bột sắn Quảng Ngãi – Ngô Thị Vũ Lệ - Lớp CNMT-K48.Quy Nhơn Viện Khoa học và Công nghệ Môi Trường (INEST) ĐHBKHN -Tel(84.4) 8681686 – Fax(84.4) 8693551 - 45 - Ghi chú: 1- ống dẫn nước: 2- ống dẫn phèn; 3- ống xả tràn; 4-vách ngăn có khoan lỗ Hình IV.4. Cấu tạo bể trộn - Thể tích cần thiết của bể trộn V = Q× t = 0,0289 ×120 = 3,5 (m3) Trong đó : t : Thời gian khuấy trộn, t = 1 – 2 phút [18] Chọn t = 2phút Q : Lưu lượng nước thải, Q = 0,0289m3/s - Tổng tổn thất cần thiết qua bể trộn m Qg VGH , 2 × ××= ν [18] Ở 20oC ta có ( )sm /1001,1 26−×=ν [18] mH 1,1 029,081,9 5,31001,1300 62 =× ×××=⇒ − Trong bể đặt 3 vách ngăn, mỗi vách ngăn tạo tổn thất 0,15m. Chiều sâu lớp nước sau vách ngăn cuối cùng chọn H = 0,7 m - Vận tốc nước qua vách ngăn [18] h = 0,15×V2 3 h1 h2 h3 2 3 Thiết kế hoàn thiện hệ thống xử lý nước thải nhà máy chế biến tinh bột sắn Quảng Ngãi – Ngô Thị Vũ Lệ - Lớp CNMT-K48.Quy Nhơn Viện Khoa học và Công nghệ Môi Trường (INEST) ĐHBKHN -Tel(84.4) 8681686 – Fax(84.4) 8693551 - 46 - 2/1 15,0 15,0 smV ==⇒ - Mực nước ngăn thứ 3 : h3 = 0,85 m - Mực nước ngăn thứ 2 : h2 = 1m - Mực nước ngăn thứ 1 : h1 = 1,15m - chiều cao của vách ngăn cũng là chiều cao bể: 1,15 + 0,3 = 1,45m - Diện tích bể trộn : f = 2, mH V b Trong đó : f : Diện tích bể trộn, m2 V : Thể tích bể, V = 3,5m3 Hb : Chiều cao bể trộn, m 25,2 5,1 5,3 mf ==⇒ Vậy bể trộn có kích thước: 3m x 1,5m x 1,5m - Xác định số lỗ trên vách ngăn Đường kính lỗ trên vách ngăn chọn d = 400mm [16] - Diện tích của một lỗ : 2 2 , 4 mdfl ×Π= Trong đó : fl : Diện tích lỗ, m2 d : Đường kính lỗ, m 23,0 4 4,014,3 mf =×=⇒ - Diện tích của vách ngăn 225,25,15,1 mfvn =×= - Số lỗ trên mỗi vách ngăn N = vnf f = 3,0 25,2 8 lỗ - Tính khối lượng phèn cho vào bể Thiết kế hoàn thiện hệ thống xử lý nước thải nhà máy chế biến tinh bột sắn Quảng Ngãi – Ngô Thị Vũ Lệ - Lớp CNMT-K48.Quy Nhơn Viện Khoa học và Công nghệ Môi Trường (INEST) ĐHBKHN -Tel(84.4) 8681686 – Fax(84.4) 8693551 - 47 - Ta có: bAldd xx ρρρ + −= 11 Trong đó: ddρ : Khối lượng riêng của dung dịch phèn kg/m3 Alρ : Khối lượng riêng của Al, 3/1000 mkgAl =ρ bρ : Khối lượng riêng của phèn, bρ = 1177kg/m3 x : Nồng độ dung dịch cần pha loãng, chọn 16% 3 1 /1025 1177 16,1 1000 16,01 mkgdd =⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ −−=⇒ − ρ - Lượng phèn cho vào bể trong 1 giờ. hm Q D mV dd p p /,%16 100 3 ρ ρ × ××== hlhmVp /25,8/1025,8102516,0 1010013017,104 336 =×=× ×××= − − Việc đưa dung dịch phèn vào bể trộn được thực hiện bằng thiết bị định lượng. 2. Tính bể phản ứng tạo bông Sau khi nước thải hòa trộn phèn được dẫn sang bể phản ứng tạo bông có cánh khuấy. Tai đây ta bổ sung thêm chất trợ lắng PAA và khuấy trộn bằng cánh khuấy với građient tốc độ 70s-1, thời gian khoảng 25 phút. Sau khi đã hoàn thành phản ứng nước thải được đưa sang ống trung tâm của bể lắng bằng ống dẫn. ™ Tính kích thước bể Ta thiết kế bể phản ứng tạo bông có mặt bằng hình vuông + Thể tích của bể : V = Q× t, m3 Trong đó: Q : Lưu lượng nước thải, Q = 1,7m3/phút t : Thời gian lưu nước trong bể cũng chính là thời gian phản ứng tạo bông Chọn t = 25 phút [16] Vậy : V = 1,7 ×25 = 43m3 + Tính diện tích của bể 2, m H VF = Trong đó : Thiết kế hoàn thiện hệ thống xử lý nước thải nhà máy chế biến tinh bột sắn Quảng Ngãi – Ngô Thị Vũ Lệ - Lớp CNMT-K48.Quy Nhơn Viện Khoa học và Công nghệ Môi Trường (INEST) ĐHBKHN -Tel(84.4) 8681686 – Fax(84.4) 8693551 - 48 - V : Thể tích bể, V = 43m3 H : Chiều cao bể, chọn chiều cao bể 3m Vậy : 2,15 3 43 mF == Suy ra bể có kích thước : 4m x 4m x 3m ™ Tính cánh khuấy Chọn cánh khuấy mái chèo có các thông số sau [7] + Tính đường kính cánh khuấy, 3=d D Trong đó: D : Đường kính bể, D = 4m d : Đường kính cánh khuấy, m m Dd 3,1 3 4 3 ===⇒ + Tính bề dày cánh khuấy 25,0= d h mh 3,0=⇒ + Tính bề rộng cánh khuấy b = 0,1d = 0,13m + Khoảng cách từ đáy bể đến cánh khuấy S = 0,33d = 0,43m Xem độ nhớt và khối lượng riêng của nước thải vào bể lắng bằng khối lượng riêng và độ nhớt của nước. 3/08,997 2 mkgOHNT == ρρ 23 /10.0005,1 mNsNNT −== μμ +Tính nămg lượng tiêu tốn của cánh khuấy 5,0 ⎟⎟⎠ ⎞⎜⎜⎝ ⎛ ×= V NG μ Trong đó: G : Gradient vân tốc của quá trình, s- . Chọn G = 70s-1 N : Năng lượng tiêu tốn, kw μ : Độ nhớt của nước thải V : Dung tích bể, m3 Thiết kế hoàn thiện hệ thống xử lý nước thải nhà máy chế biến tinh bột sắn Quảng Ngãi – Ngô Thị Vũ Lệ - Lớp CNMT-K48.Quy Nhơn Viện Khoa học và Công nghệ Môi Trường (INEST) ĐHBKHN -Tel(84.4) 8681686 – Fax(84.4) 8693551 - 49 - w188431089,070 322 =×××=××=⇒ −VGN μ Mặt khác: N = K×n3×d5× ρ Với K : Hệ số sức cản của nước phụ thuộc vào kiểu cánh khuấy K = 087,0 3,1 13,087,087,0 == d b n = 3,1 3,108,997087,0 188 3 =×× vòng/s = 78 vòng/phút Chuẩn số Re: 63 22 105,2 1089,0 3,13,108,997Re ×=× ××=××= −μ ρ dn Như vậy nước thải vào bể ở dạng chảy xoáy nên ta áp dụng công thức N = K×n3× d5× ρ là phù hợp. + Công suất của động cơ [7]: ( ) A AKNN c += ,w Trong đó: K = 0,087 A = 111 ⇒ Nc = w188111 111087,0188 =+× Vậy: Công suất động cơ điện được xác định như sau : W3136,0 188 === η c dc NN = 0,33 kw Vậy ta chọn công suất của động cơ là 0,5kw 3. Tính bể lắng bông keo tụ Ta chọn bể lắng đứng mặt bằng hình vuông, được xây dựng bằng bêtông cốt thép. Nước thải từ bể phản ứng tạo bông được đưa sang ống trung tâm từ trên xuống, nước gặp tấm chắn dòng sẽ thay đổi hướng dòng chảy và nước được dâng lên, còn cặn rơi ngược lại xuống đáy. Phần lắng có dạng hình hộp ở phía trên và vùng chứa nén các hạt cặn có dạng hình nón ở phía dưới. Sau khi nước đã lắng được thu vào máng bố trí xung quanh bể và cặn được tích lũy ở vùng chứa nén cặn và thải ra ngoài theo chu kỳ bằng ống xả bùn để đưa đến bể xử lý bùn. Thiết kế hoàn thiện hệ thống xử lý nước thải nhà máy chế biến tinh bột sắn Quảng Ngãi – Ngô Thị Vũ Lệ - Lớp CNMT-K48.Quy Nhơn Viện Khoa học và Công nghệ Môi Trường (INEST) ĐHBKHN -Tel(84.4) 8681686 – Fax(84.4) 8693551 - 50 - - Diện tích mặt lắng 2, mV QF = Trong đó : Q : Lưu lượng nước vào bể, m3/ngày V : Vận tốc lắng của các hạt, Chọn V = 0,8m/s 2368,0 029,0 mF ==⇒ Vì quá trình lắng có kết hợp keo tụ tạo bông nên thời gian lắng sẽ ngắn hơn so với bể lắng thông thường. Chọn thời gian lắng t = 1giờ. - Thể tích của ngăn lắng: 317,104 mtQVL =×= Trong đó : Q : Lưu lượng nước thải vào bể, Q = 104,17m3/h t : Thời gian lắng, t = 1 giờ 317,104117,104 mV L =×= - Chiều cao toàn phần của ngăn lắng m F VH L 89,2 36 17,104 1 === Quy chuẩn: H = 3m - Đường kính ngăn lắng: D = 5,6 14,3 364 =× m - Diện tích của ống trung tâm 2, m v Qf tt tt = 1. Ống dẫn nước thải vào 2. Ống xả bùn 3. Máng thu nước 4. Ống dẫn nước ra 5. Ống trung tâm 6. Miệng loe của ống trung tâm 7. Tấm hướng dòng Thiết kế hoàn thiện hệ thống xử lý nước thải nhà máy chế biến tinh bột sắn Quảng Ngãi – Ngô Thị Vũ Lệ - Lớp CNMT-K48.Quy Nhơn Viện Khoa học và Công nghệ Môi Trường (INEST) ĐHBKHN -Tel(84.4) 8681686 – Fax(84.4) 8693551 - 51 - Trong đó: Q : Lưu lượng nước thải vào bể, Q = 0,0289m3/s Vtt : Vận tốc nước đi trong ống trung tâm, mm/s. Chọn vtt = 30mm/s [11] 23 97,010,30 0289,0 m v qf tt tt ===⇒ − Quy chuẩn ftt = 1m2 - Đường kính ống trung tâm m fd tttt 1,114,3 144 =×=Π ×= - Đường kính và chiều cao ống loe dloe = hloe = 1,35×dtt = 1,35×1,1=1,49m Quy chuẩn: dloe = hloe = 1,5m - Đường kính tấm chắn trước miệng ống loe Dtc = 1,3×dloe = 1,3×1,5 = 1,95m Quy chuẩn: Dtc = 2m - Chiều cao từ mặt duới của tấm chắn tới bề mặt lớp cặn là: 0,3m - Góc nghiêng của đáy bể: o50=α [TCVN51:1984] - Góc nghiêng giữa mặt tấm chắn so với mặt phẳng ngang 17o [TCVN51:1984] - Chiều cao ống trung tâm: htt = 3m - Đường kính ống xả cặn: Chọn d = 300mm = 0,3m - Chiều cao phần chứa cặn mtgtg dDH ooc 6,2502 3,05,6 502 =× −=× −= - Thể tích phần chứa cặn cc H dDV ×−×Π×= 42 1 22 3 22 436,2 4 3,05,614,3 2 1 mVc =×−××=⇒ - Máng thu nước đặt bên trong xung quanh bể. Đường kính máng thu nước bằng 0,8 đường kính bể Dm = 0,8 × 6 = 4,8m - Chiều dài của máng Lm = mD×Π = 3,14×4,8 = 15m Thiết kế hoàn thiện hệ thống xử lý nước thải nhà máy chế biến tinh bột sắn Quảng Ngãi – Ngô Thị Vũ Lệ - Lớp CNMT-K48.Quy Nhơn Viện Khoa học và Công nghệ Môi Trường (INEST) ĐHBKHN -Tel(84.4) 8681686 – Fax(84.4) 8693551 - 52 - - Chiều cao xây dựng của bể lắng Hxd = H + Hc + Hbv ⇒Hxd =3 + 2,6 + 0,4 = 6m Quy chuẩn HXd = 7m Theo tài liệu AKK, hiệu suất xử lý của bể lắng đứng có kết nhợp đông keo tụ tăng lên khoảng 30 – 35% theo COD và BOD và SS khoảng 65 – 70% [14] Ta chọn hiệu quả xử lý: COD, BOD là 35%, SS là 70% Bảng IV.5. Thành phần nước thải sau khi xử lý đông keo tụ. STT Chỉ tiêu Đơn vị Đầu vào Đầu ra 1 Q m3/ngày 2500 2500 1 COD mg/l 5159 3353 2 BOD5 mg/l 3612 2732 3 SS mg/l 1276 382 IV.3.2.3. Tính bể UASB: • Cấu tạo bể UASB Hình IV.5. Cấu tạo bể UASB • Nguyên tắc hoạt động Nước thải vào bể theo ống dẫn phân phối dưới đáy bể, nước từ dưới dâng lên với vận tốc 0,6 – 0,9m/s . Hỗn hợp bùn kỵ khí trong bể hấp thụ chất hữu cơ hoà tan trong nước thải phân huỷ và chuyển hoá chúng thành khí (khoảng 70 – 80% CH4, 20 - 30% CO2) và nước. Các hạt bùn cặn bám vào các bọt khí được sinh ra rồi bám lên bề mặt làm xáo trộn và gây dòng tuần hoàn cục bộ trong lớp cặn lơ lửng, khi hạt bùn nổi lên va phải tấm chắn nên bị vở và khí thoát lên trên còn cặn sẽ lắng xuống đáy. Thiết kế hoàn thiện hệ thống xử lý nước thải nhà máy chế biến tinh bột sắn Quảng Ngãi – Ngô Thị Vũ Lệ - Lớp CNMT-K48.Quy Nhơn Viện Khoa học và Công nghệ Môi Trường (INEST) ĐHBKHN -Tel(84.4) 8681686 – Fax(84.4) 8693551 - 53 - • Thiết kế bể UASB với các thông số đầu vào Bảng IV.6. Bảng thông số đầu vào bể UASB Thông số Đơn vị Giá trị pH 6,8 Nhiệt độ oC 32oC COD mg/l 3353 BOD5 mg/l 2732 ∑ N mg/l 48 ∑P mg/l 10 SS mg/l 382 Q m3/ngày 2500 1. Chọn hiệu suất làm việc của bể đạt: E = 85% [14] 85,0=−= v rv COD CODCODE ( ) ( ) lmgCODCOD vr /503335385,0185,01 =−=−=⇒ 2. Lượng COD cần khử trong ngày G = Q(CODv – CODr) Trong đó: Q : Lưu lượng dòng nước thải vào, m3/ngày CODv : Hàm lượng COD vào bể UASB, mg/l CODr : Hàm lượng COD ra khoải bể, mg/l Vậy: G = 2500 (3353 – 503) 10-3= 7125 (kg/ngày) 3. Dung tích của bể 3,W m a G= Trong đó: W : Dung tích của bể, m3 G : Lượng COD cần khử trong ngày, kg/ngày a : Tải trọng hữu cơ, kgCOD/m3.ngày Chọn a = 3 kgCOD/m3.ngày [11] Vậy: 32375 3 7125W m== Thiết kế hoàn thiện hệ thống xử lý nước thải nhà máy chế biến tinh bột sắn Quảng Ngãi – Ngô Thị Vũ Lệ - Lớp CNMT-K48.Quy Nhơn Viện Khoa học và Công nghệ Môi Trường (INEST) ĐHBKHN -Tel(84.4) 8681686 – Fax(84.4) 8693551 - 54 - Để tạo điều kiện cho quá trình xử lý đạt hiệu quả cao và trong vận hành thuận tiện ta chia làm 2 bể, mỗi bể có 2 ngăn. Dung tích của mỗi bể là W = 1186m3 Kích thước của mỗi bể: Cao 9,5m; rộng 8m; dài 16m 4. Hàm lượng sinh khối trong bể [19] ( ) lg K SYX cd c /, 1 So θθ