Đồ án Thiết kế trạm xử lý nước thải cho nhà máy chế biến cà phê - Công ty TNHH Hồ Phượng tại huyện Đức Trọng Tỉnh Lâm Đồng với công suất là 400 m3/ngày đêm

yết minh quy trình công nghệ: Nước thải phát sinh từ hoạt động sản xuất của nhà máy theo hệ thống thu gom vào các hố gom trước khi bơm vào hệ thống xử lý nước thải; Nước thải (NT) từ các xưởng sản xuất theo mạng lưới thoát nước riêng được dẫn đến bể gom có đặt song chắn rác. Song chắn rác tinh dạng trống quay với kích thước khe hở 1 - 2mm có nhiệm vụ loại bỏ các chất hữu cơ có kích thước như bao bì, vỏ cà phê… nhằm tránh gây hư hại bơm hoặc tắc nghẽn các công trình phía sau. Nước thải từ bể gom được bơm lên bể điều hòa sau khi qua thiết bị tách rác tinh. Các lợi ích cơ bản của việc điều hòa lưu lượng là: (1) quá trình xử lý sinh học được nâng cao do giảm đến mức thấp nhất hiện tượng “shock” tải trọng, các chất ảnh hưởng đến quá trình xử lý có thể được pha loãng, pH có thể được trung hòa và ổn định; (2) chất lượng nước thải sau xử lý được cải thiện do tải trọng chất thải lên các công trình ổn định. Với trình độ kỹ thuật tự động hóa như hiện nay, thể tích bể điều hòa và chi phí điện năng tại nhà máy xử lý giảm đáng kể. Dung tích chứa nước càng lớn thì độ an toàn về nhiều mặt càng cao. Từ bể điều hòa, nước thải được bơm đều và liên tục vào bể sinh học kỵ khí UASB. Tại bể này nước thải được phân phối từ dưới đáy đi lên mặt bể, đi qua lớp vi sinh lơ lửng một phần các chất ô nhiễm được vi sinh vật hấp thụ và tiêu hóa.. Nước thải sau khi qua bể sinh học kỵ khí được dẫn sang bể sinh học hiếu khí bùn hoạt tính. Quá trình xử lý sinh học hiếu khí có thể chia thành hai loại chính (1) quá trình xử lý sinh học tăng trưởng lơ lửng (suspended growth biological treatment processes), và (2) quá trình xử lý sinh học tăng trưởng dinh bám (attached growth biological treatment processes). Mỗi loại quá trình có nhiều công trình ứng dụng khác nhau, như quá trình (1) có các loại công trình (a) bùn hoạt tính hiếu khí truyền thống, (b) bể bùn hoạt tính dạng mẻ liên tục SBR (sequencing batch reactor), (c) bể bùn hoạt tính từng bậc SASR (staged activated-sludge reactor,.., quá trình (2) có các loại công trình (d) bể lọc sinh học (trickling filter), (e) thiết bị sinh học quay RBC (rotating biological contactor, ... Sau khi đánh giá các quá trình và công trình xử lý về nhiều yếu tố, quá trình bùn hoạt tính hiếu khí truyền thống với các chức năng xử lý chất hữu cơ kết hợp với nitrate hóa được lựa chọn vì các ưu điểm sau: (1) có khả năng kết hợp các quá trình chuyển hóa các chất hữu cơ, nitrate hóa và khử nitơ, (2) dễ vận hành, (3) các thiết bị dễ chọn lựa và thay thế, (4) trình độ công nhân vận hành không đòi hỏi cao, và (5) Việt Nam có nhiều kinh nghiệm với quá trình này. Tại bể sinh học hiếu khí bùn hoạt tính, các tạp chất hữu cơ hòa tan và không hòa tan còn lại sau quá trình xử lý sinh học kỵ khí tiếp tục được xử lý và chuyển hóa thành bông bùn sinh học. Hai máy thổi khí (Air Blower) hoạt động luân phiên và hệ thống phân phối dạng đĩa có hiệu quả cao với kích thước bọt khí nhỏ hơn 10m sẽ cung cấp oxi cho bể sinh học. Lượng khí cung cấp vào bể với mục đích cung cấp oxy cho vi sinh vật hiếu khí chuyển hóa chất hữu cơ thành nước và carbonic, chuyển hóa nitơ hữu cơ và amonia thành nitrat NO3-. Mặt khác, hệ thống phân phối khí còn có chức năng xáo trộn đều nước thải và bùn hoạt tính, tạo điều kiện để vi sinh vật tiếp xúc tốt với các chất cần xử lý. Tải trọng chất hữu cơ của bể thổi khí thường dao dộng từ 0,32 -0,64 kg BOD/m3.ngày đêm và thời gian lưu nước dao động từ 4-12h. Oxy hóa và tổng hợp CHONS (chất hữu cơ) + O2 + Chất dinh dưỡng + vi khuẩn hiếu khí à CO2 + H2O + NH3 + C5H7O2N (tế bào vi khuẩn mới) + sản phẩm khác Hô hấp nội bào C5H7O2N (tế bào) + 5O2 + vi khuẩn à 5CO2 + 2H2O + NH3 + E Quá trình xử lý sinh học sẽ làm gia tăng liên tục lượng bùn vi sinh trong bể đồng thời lượng bùn ban đầu sau thời gian sinh trưởng phát triễn sẽ giảm khả năng xử lý chất ô nhiễm trong nước thải và chết đi. Do đó, bể lắng 1 (hay còn gọi là bể lắng bùn sinh học) được thiết kế để thu gom lượng bùn này và giữ lại lượng bùn có khả năng xử lý tốt. Bể lắng bùn được thiết kế đặc biệt tạo môi trường tĩnh cho bông bùn lắng xuống đáy bể và được gom vào tâm nhờ hệ thống gom bùn lắp đặt dưới đáy bể. Bùn sau khi lắng có hàm lượng SS = 8.000 mg/L, một phần sẽ tuần hoàn trở lại bể sinh học (25-75% lưu lượng) để giử ổn định mật độ cao vi khuẩn tạo điều kiện phân hủy nhanh chất hữu cơ, đồng thời ổn định nồng độ MLSS = 3000 mg/L. Độ ẩm bùn dao động trong khoảng 98.5 - 99.5%. Phần nước trong sau lắng được thu lại bằng hệ máng thu nước được bố trí trên bề mặt bể và tiếp tục được dẫn sang cụm bể keo tụ - tạo bông. Nguyên tắc của quá trình keo tụ là khi hoá chất keo tụ nào đó cho vào nước thô chứa cặn lắng lắng chậm/không lắng được. Các hạt cặn mịn kết tụ với nhau hình thành các bông cặn lớn, bông cặn có thể tách khỏi nước bằng lắng trọng lực. Mục đích của quá trình keo tụ là làm giảm độ đục, khử màu, cặn lơ lửng và vi sinh. Nước từ cụm bể Keo tụ - Tạo bông chảy sang bể lắng hoá lý, bể này có nhiệm vụ tách cặn từ quá trình keo tụ - tạo bông. Với bể keo tụ, thời gian tiếp xúc tối thiểu là 1 phút ở tốc độ khuấy nhanh; Với bể tạo bông, thời gian tiếp xúc tối thiểu là 10 phút ở tốc độ khuấy chậm; Công đoạn xử lý hóa lý bao gồm các khâu: + Keo tụ bằng PAC, phèn sắt hoặc phèn nhôm. + Tạo bông bằng polymer dạng cationic. + Lắng tách cặn bằng bể lắng ly tâm có vách nghiêng hướng dòng. Sau quá trình keo tụ – tạo bông, nước thải sẽ tự chảy qua bể lắng 2 (bể lắng bùn hóa lý). Bể được thiết kế tương tự như bể lắng 1, đáy bể được thiết kế dốc và thiết bị gom bùn giúp bùn trượt về phía đáy. Bông bùn sẽ lắng xuống đáy bể và được thu gom đưa về bể nén bùn. Phần nước trong bên trên sẽ được khử trùng, tiêu diệt các vi khuẩn gây hại như ecoli, vi khuẩn tả… bằng chlorine tại bể khử trùng trước khi dẫn ra nguồn tiếp nhận trong khu vực.. Nước thải xả vào nguồn tiếp nhận đảm bảo đạt tiêu chuẩn QCVN 24: 2009/BTNMT. CHƯƠNG IV: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ 4.1. TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ CHO PHƯƠNG ÁN 1: Lưulượng sử dụng để tính toán cho các bể trước bể điều hòa: Lưu lượng trung bình h: Lưu lượng trung bình giây: Lưu lượng giờ lớn nhất: Với ko là hệ số theo giờ lớn nhất Bảng 4.1:Hệ số không điều hoà phụ thuộc vào lưu lượng nước thải theo tiêu chuẩn ngành mạng lưới bên ngoài và công trình 20-TCVN-51-84 Hệ số không điều hòa chung ko Lưu lượng nước thải trung bình (l/s) 5 10 20 50 100 300 500 1000 5000 K0 max 2.5 2.1 1.9 1.7 1.6 1.55 1.5 1.47 1.44 K0 min 0.38 0.45 0.5 0.55 0.59 0.62 0.66 0.69 0.71 Nội suy ta được K0 max =2,5 Vậy lưu lượng giờ lớn nhất: Lưu lượng giây lớn nhất: Đường ống dẫn nước thải: Chọn vận tốc nước chảy 1m/s ( V = 0.6- 1m/s) Dống = Chọn loại ống PVC 140 mm 4.1.1.Song chắn rác: Kích thước mương đặt song chắn rác: - Độ sâu đáy ống cuối cùng của mạng lưới thoát nước bẩn là H = - 0,4 m. - Đường kính ống thoát nước thải là θ = 140 mm. - Kích thước mương: Rộng B = 1 (m), thuỷ lực i = 0,0045 - Chọn tốc độ dòng chảy trong mương Vs = 0,7 m/s (TCXDVN 51: 2006/16) Vậy chiều cao lớp nước trong mương là Chọn kích thước thanh rộng dày = b d = 5 mm 25 mm và khe hở giữa các thanh W = 20 mm. [Nguồn: Bảng 9 – 3 trang 412, tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải và khu công nghiệp – Lâm Minh Triết, Nguyễn Phi Hùng, Nguyễn Phước Dân]. Kích thước song chắn Song chắn rác được đặt nghiêng một góc 600 so với mặt đất. Mối quan hệ giữa chiều rộng mương, chiều rộng thanh và khe hở như sau: B = n b + ( n + 1) W 1000 = n 5 + ( n + 1) 20 Suy ra è chọn n = 40 - Khoảng cách giữa các thanh là: 1000 = 40 5 + (40 + 1) W 1000 =200 + 41W Suy ra W = - Tổn thất áp lực qua song chắn: Tổng tiết diện các khe qua song chắn, A: A = ( B – b n) h Trong đó: B = Chiều rộng mương đặt song chắn rác b = Chiều rộng thanh song chắn, m. n = Số thanh h = Chiều cao lớp nước trong mương, m A = ( 1 – 0.005 40 ) 0.05 = 1,99 ( m2 ) Vận tốc dòng chảy qua song chắn: Tổn thất áp lực qua song chắn rác: Trong đó: Vmax = 0.25m/s g : gia tốc trọng trường (m/s), g = 9.81 k : hệ số tính đến sự tổn thất do rác đọng lại ở song chắn rác, k = 2-3; chọn k = 3 x : hệ số tổn thất cục bộ tại song chắn rác phụ thuộc vào tiết diện thanh chắn rác được tính bởi: b : hệ số phụ thuộc tiết diện ngang của thanh. Đối với thanh tiết diện ngang hình chữ nhật b = 2.42 - Chiều rộng của song chắn rác: Bs = s ( n -1 ) + ( Wn) Bs = 0.025 ( 40 -1) + 0.02 40 = 1.775 ( m ) Trong đó: S : Bề dày của song chắn rác W: Khoảng cách giữa các khe hở n : Số thanh - Chiều dài phần mở rộng trước song chắn rác » 1.1m Trong đó Bs: Chiều rộng của song chắn rác B : Chiều rộng của mương :Góc nghiêng chỗ mở rộng - Chiều dài phần mở rộng sau song chắn rác: - Chiều dài xây dựng của phần mương để lắp đặt song chắn: L = L1 + L2 + Ls Trong đó : Ls : Chiều dài phần mương đặt song chắn L = 1.06 + 0.53 + 0.41 = 2 ( m) Bảng 4.2 Các thông số xây dựng mương đặt song chắn rác Thông số Đơn vị Kích thước Bề rộng khe Bề dày của song chắn rác Số khe hở Chiều rộng mương dẫn nước vào Bề rộng song chắn Chiều dài mương đặt song chắn Chiều sâu xây dựng mương mm mm mm mm mm mm mm 20 5 40 1000 1775 2000 1300 Máy sàn rác: Nhiệm vụ: Máy sàng rác hay còn gọi là trống quay dùng để khử các chất lơ lửng có kích thước nhỏ, trống quay có kích thước khe (lỗ) từ 0,25 ÷ 1,5 mm. Khi tang trống quay, nước thải được lọc qua bề mặt trong hay ngoài, tùy thuộc vào sự bố trí đường dẫn nước thải vào. Bảng 4.3Thông số thiết kế cho lưới chắn rác (hình nêm) thể hiện trong bảng sau: Thông số Lưới cố định Lưới quay Hiệu quả khử cặn lơ lửng, % Tải trọng, lit/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 0,20 – 1,20 1,2 – 2,1 5 – 25 600 – 4600 0,25 – 1,50 0,8 – 1,4 0,5 – 3,0 1,2 – 3,7 0,9 – 1,5 Chọn lưới quay. Tính toán: Chọn kích thước mắt lưới d = 0,25 mm; tải trọng 600 l/m2.phút; và hiệu quả xử lí SS sẽ là E = 25%. Diện tích bề mặt lưới yêu cầu: Chọn đường kính trống 0,9m; chiều dài trống 1,1m. Diện tích thực tế: Att = 3,14 x 0,9m x 1,1m = 3,11 m2. Tải trọng làm việc thực tế: Hàm lượng SS còn lại sau qua trống: C = (1 – 0,25) x 144 mg/l = 108 mg/l. Chọn máy thích hợp có: Kích thước khe 0,25 mm Đường kính tang trống 0,9 m Chiều dài trống 1,1 m 4.1.2.Bể thu gom: Chức năng : Bể thu gom: tập trung nước thải từ hệ thống cống được tiếp nhận và phân phối cho các công trình xử lý phía sau, nhằm bảo đảm lưu lượng tối thiểu cho bơm hoạt động, giảm diện tích đào sâu không hữu ích cho bể điều hòa khi không có bể thu gom. Thời gian lưu t = 60 phút ( t = 10 – 60 phút) Thể tích hố thu nước: V= Trong đó: t : Thời gian lưu, t = 60 phút [ Tính toán thiết kế xử lý nước thải đô thị và công nghiệp – Lâm Minh Triết] : Lưu lượng nước thải cực đại trong một giờ, = 41,65m3/h. Kích thước bể : Chọn chiều sâu hữu ích : h1 = 2.5 m Chiều cao bảo vệ: h2 = 0.3 m Chiều cao bể : H = h1+ h2 = 2.5 + 0.3= 2.8(m) Diện tích bể : S= m2 Bể gom được đặt âm hoàn toàn so với mặt đất hiện tại của nhà máy. Bể chia làm ba ngăn nhằm lắng sơ bộ các hạt cặn trước khi đến bể điều hoà. Kích thước mỗi ngăn: L x B x H =2,5 x 2 x 2,8 m. Bơm nước thải vào bể điều hòa : Chọn 2 bơm nước thải hoạt động luân phiên Lưu lượng mỗi bơm Q = 41,65 m3/h = 0,01 m3/s Cột áp bơm H = 8 m Công suất bơm : N = == 1 (kW) Trong đó: Q: Lưu lượng nước thải, Q = 0,01 m3/s H: Chiều cao cột áp, H = 8 m : Khối lượng riêng của nước (kg/m3) : Hiệu suất chung của bơm từ 0,72 – 0,93, chọn = 0,78 Công suất bơm thực: (lấy bằng 150% công suất tính toán) Nthực = N x 1.5 = 1.2 x 1 = 1.2 kW. Chọn bơm nước thải nhúng chìm loại 1,5 Hp. Chọn hai bơm bùn đặt tại hai ngăn đầu tiên để bơm bùn định kỳ. Công suất bơm bùn định kỳ là 0,5 Hp. Bảng 4.4: Thông số xây dựng bể thu gom Thông số Giá trị Thời gian lưu nước, t(phút) 60 Kích thước ngăn tiếp nhận Chiều dài, L(m) 1.5 Chiều rộng, B(m) 1.5 Chiều cao, H(m) 2.8 Bảng 4.5:Nồng độ ô nhiễm sau khi qua bể gom: Thông số Hiệu suất (%) Nồng độ đầu vào (mg/l) Nồng độ đầu ra (mg/l) COD 20 19426 15541 BOD5 25 12480 9360 SS 25 2752 2064 4.1.3.Bể điều hòa: Chức năng: Bể điều hòa có chức năng điều hòa lưu lượng và tải lượng ô nhiễmtrong nước thải. Mục đích của bể là kiểm soát hoặc giảm thiểu sự dao động về tính chất của nước thải, tạo điều kiện tối ưu cho quá trình và các quá trình xử lý sau. Thể tích bể điều hòa: W= Trong đó : : lưu lượng giờ cực đại của nước thải, = 41,65 m3/h t : thời gian lưu nước cho lưu lượng cực đại trong bể điều hoà , t = 4 – 8 giờ, chọn t = 8 giờ. [ Tính toán thiết kế xử lý nước thải đô thị và công nghiệp – Lâm Minh Triết] Kích thước xây dựng bể điều hòa: Chọn chiều cao làm việc là: h = 4m, hbv = 0.5m Tiết diện bề mặt của bể điều hòa: Chọn chiều dài bể L = 10m Chiều rộng B = 4m Bể điều hòa được thiết kế LBH = 98m4.5m Lưu lượng không khí cần cung cấp cho bể điều hoà: Lkhí = ´ a Với a: Lưu lượng không khí cấp cho bể điều hoà , a = 3,74 m3 khí/ m3 nước thải. [ Tính toán thiết kế xử lý nước thải đô thị và công nghiệp – Lâm Minh Triết] Lkhí = 41,65´ 3,74 = 155,77m3/giờ =0,043m3/s Thiết bị phân phối khí: Ống dẫn khí: Đường kính ống chính D = Vận tốc khí đi trong ống vk= 10 m/s Qk = 0,043 m3/s Đường kính ống D = = = 0.074 m = 74 mm Chọn ống thép tráng kẽm dày 1,5 mm có đường kính trong & 74 mm. Kiểm tra : Vk= = = 10 m/s Đường kính ống nhánh D = Trên nguyên tắc phân phối lượng khí đều trong bể. Vậy số ống nhánh cần thiết là: 5 Lượng khí vào mỗi ống nhánh : q = Qk /10 = 0,043 / 10 = 0, 0043 m3/s Vận tốc khí đi trong ống nhánh vkn = 15 m/s Đường kính ống D = = = 0,019m Chọn ống thép tráng kẽm dày 1,5 mm có đường kính trong D = 19 mm. Kiểm tra: vkn = = = 15 m /s Ống nhánh được đặt dọc theo chiều dài bể. Mỗi ống nhánh cách nhau 2000 mm, hai ống nhánh giáp tường cách tường 1000 mm. Khoảng cách từ đáy bể đến thiết bị phân phối khí là 0,2 m. Đĩa phân phối khí: Số đĩa cần phân phối trong bể : (đĩa) Chọn số đĩa cần phân phối N = 16 đĩa. Số đĩa trong 1 nhánh ống : 2 đĩa Mỗi đĩa cách nhau 2000 mm, hai đĩa cách hai đầu ống 1500 mm. Bảng 4.6 Thông số ô nhiễm sau khi qua bể điều hoà. Thông số Hiệu suất (%) Nồng độ đầu vào (mg/l) Nồng độ đầu ra (mg/l) COD 5 15541 14764 BOD5 5 9360 8892 SS 5 2064 1961 Tổng N 0 209 209 Tổng P 0 10 10 Bảng 4.7 Thông số xây dựng bể điều hoà. Thông số Đơn vị Kích thước Chiều dài mm 10000 Chiều rộng mm 4000 Chiều cao mm 4500 4.1.4. Bể sinh học kỵ khí vật liệu đệm Nước thải trước khi chảy sang bể sinh học kỵ khí vật liệu đệm (UAF) phải đảm bảo hàm lượng dinh dưỡng cho vi sinh vật phát triển. Hàm lượng dinh dưỡng tối ưu khi vào bể UAF là COD : N : P = 350 : 5 : 1. (Theo Trịnh Xuân Lai, Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải) Trên thực tế tỷ số này là: COD : N : P = 6710 : 95 : 1. Như vậy, hàm lượng P còn thiếu nhiều so với nhu cầu của vi sinh. Tuy nhiên, nếu châm P theo đúng tỷ lệ tối ưu trước khi vào bể UAF thì các công trình đơn vị sau sẽ dư hàm lượng P. Mặt khác, sẽ làm nước thải sau xử lý sẽ thừa hàm lượng P theo tiêu chuẩn. Chọn hàm lượng P trước khi vào bể UAF là 10 mg/l. Hàm lượng cần thiết phải châm vào bể điều hoà: Pvào = 10 – 2,2 = 7,8 mg/l Khối lượng P cần châm vào bể trong một ngày: Lvào = Pvào x Q = 7,8 x 200 = 1560 g/ngày = 1,56 kg/ngày Chọn dd K2HPO4 châm vào trong bể. Vậy khối lượng K2HPO4 nguyên chất sử dụng mỗi ngày là 7,8 kg/ngày. Bơm định lượng: Lưu lượng dung dịch K2HPO4 5% cần thiết đưa vào nước trong 1 giờ: q= l/h = 0,0083 m3/h Chọn máy bơm định lượng kiểu màng thay đổi từ 0 – 2 (m3/h), áp lực đẩy H = 15m. Chức năng của bể sinh học kỵ khí vật liệu đệm UAF là thực hiện phân hủy các chất hữu cơ trong điều kiện kỵ khí thành các dạng khí sinh học và các sản phẩm hữu cơ khác . Lượng COD cần khử mỗi ngày : G = 400(m3 )x(14764 – 3691)x10-3 = 4429 kgCOD/ngày. Tải trọng khử COD của bể , chọn a = 3,6 kgCOD/m3.ngày[ Tính toán thiết kế xử lý nước thải đô thị và công nghiệp – Lâm Minh Triết] Thể tích hiệu dụng bể kỵ khí cần thiết : V= Tổng chiều cao của bể : H = H1 + H2 + H3 + H4 H1 : Chiều cao phần xử lý kỵ khí có vật liệu đệm.Chọn H1 = 3 m. H2 : Chiều cao phần đáy, chiều cao này phải lớn hơn 1m để đảm bảo nước không bị xáo trộn trước khi vào vùng có vật liệu đệm. Chọn H2 = 1,5 m H3 : Chiều cao phần nước sau khi ra khỏi vùng xử lý kỵ khí vật liệu đệm. Chọn H3 = 1 m. H4 : Chiều cao dự trữ. Chọn H4 = 0,5 m Tổng chiều cao bể : H = 3 + 1,5 + 1 + 0,5 = 6 m. Kích thước hiệu dụng của bể L x B x H = 20 x 10 x 5,5 m Kiểm tra thời gian lưu nước : T= Tính toán máng, ống phân phối nước và máng thu nước vào bể UAF: Máng phân phối nước: Vì bể có kích thước lớn nên đặt 2 máng phân phối nước dọc theo chiều rộng bể. Kích thước máng B x L x H = 0,8 x 10 x 0,3 m. Khoảng cách giữa hai máng là 4,8 m. Khoảng cách từ máng đến tường là 4,1m. Ống phân phối nước: Vận tốc nước chảy trong đường ống dao động từ 0.8 – 2m/s. ð Chọn Vống = 1,0 m/s. Đường ống chính là: Chọn ống chính là nhựa PVC đường kính D = 80 mm. Kiểm tra lại vận tốc nước chảy trong ống chính : Vong= Diện tích trung bình cho một đầu phân phối : (Chọn 36 đầu phân phối) m2/đầu Vận tốc nước trong ống nhánh dao động từ 1,5 ÷ 2,5 m/s.  Chọn Vnhánh = 2m/s. Đường kính ống nhánh : VNhánh = Chọn ống nhánh là loại ống PVC có đường kính ngoài ¯ = 30mm (dày 1,5mm). Kiểm tra lại vận tốc nước trong ống nhánh : Vnhánh = Máng thu nước: Máng thu nước đặt dọc theo máng phân phối nước và áp sát tường, dọc theo chiều rộng bể. Kích thước một máng: Vmáng = 0,2 x 10 x 0,2 = 0,4 m3 Tổng chiều dài máng răng cưa : L = 10 x 6 = 60 (m) Máng răng cưa được neo chặt vào thành phía trong bể nhằm điều hòa dòng chảy vào máng thu. Chọn tấm răng cưa hình chữ V được làm bằng thép không rỉ có góc ở đáy = 90o, chiều cao H= 250mm, chiều dài Lmang= 60 m, chiều cao hình chữ V là h=75mm, khoảng cách giữa hai đỉnh là 150 mm, chiều dài đáy chữ v là 100mm. Số răng cưa máng: Lmang= n x 250+ (n+1) x 100 = 60000 mm Vậy n = 171 Hình 4.1: mô hình máng răng cưa Bơm nước thải từ bể điều hoà vào bể UAF : Lưu lượng bơm = 400m3/ngày = 0,0046m3/s Áp dụng phương trình Bernoulli cho hai mặt cắt : Hay : Z2 – Z1 = 0 – 2,5 = -2,5 m Tính Trong đó: P2 : áp suất ở đầu ống đẩy, N/m2 P2 = PMặt thoáng + rgH = 1,1.105(N/m2) + 1000.9,81.6,2 = 170822 N/m2 P1 : áp suất ở đầu ống hút, N/m2 P1 = 1 kg/cm2 = 105 N/m2 = Tính Trong đó: phụ thuộc vào Reynolds: d : đường kính ống, d = 60 mm = 0,06m m (270C) = 0,8545 Cp = 0,8545.10-3 Pa.s Re=> 104 => dòng chảy rối => a1 = a2 =1 V1 = 0, V2 = 1,5 m/s => = Tính Theo công thức Blasius : = + : Tổng trở lực cục bộ trong ống hút. = 1 + 2 + 33 Trong đó : 1 = 0,5 – hệ số trở lực khi vào ống hút 2 = 0,5 – hệ số trở lực van một chiều 3 = 0,11 – hệ số trở lực khúc cong 900 => = 0,5 + 0,5 + 3.0,11 = 1,33 : tổng hệ số trở lực cục bộ trong ống đẩy Trên đường ống đẩy có 5 khúc cong 900, 1 van một chiều = 1 + 52 + 13 Trong đó 1 = 1 – hệ số trở lực khi ra khỏi ống đẩy 2 = 0,11 – hệ số trở lực khúc cong 900 3 = 0,5 – hệ số từ lực của van một chiều (khi Re > 3.105) => = 1 + 5.0,11 + 1.0,5 = 2,05 => = 1,33 + 2,05 = 3,38 H = -2,5 + 7,22 + 0,12 + 1,93 = 6.77m (Chọn H = 7 m) Công suất : N = = N= Chọn công suất bơm : 0,5Hp. Đặt hai bơm hoạt động tuần hoàn nhằm tăng tuổi thọ cho bơm. 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 ( Lượng khí methane sinh ra = 0,35 m3/kgCODloại bỏ QCH4 = 0.35 ( Tính ống thu khí Vận tốc khí trong ống từ 10 15 m/s. Chọn vkhí = 10 m/s. Đường kính ống dẫn khí : D khí = Chọn Dkhí = 49 mm Bảng 4.8: Thông số ô nhiễm sau khi qua bể UAF Thông số Hiệu suất (%) Nồng độ đầu vào (mg/l) Nồng độ đầu ra (mg/l) COD 75 14764 3691 BOD5 75 8892 2223 SS 40 1961 1177 N 45 209 115 P 10 10 9 Bảng 4.9: Thông số xây dựng bể UAF Thông số Đơn vị Kích thước Chiều dài mm 8000 Chiều rộng mm 10000 Chiều cao mm 3000 Bảng 4.10: Thông số ô nhiễm sau khi qua bể UAF Thông số Hiệu suất (%) Nồng độ đầu vào (mg/l) Nồng độ đầu ra (mg/l) COD 80 3691 738 BOD5 75 2223 556 SS 40 1177 706 N 45 115 63,3 P 10 9 8,1 4.1.5. Tính toán bể sinh học hiếu khí Aerotank: Tính thể tích của bể: Bảng 4.11: Thông số ô nhiễm sau khi qua bể lắng bùn sinh học. Thông số Đơn vị Giá trị Thời gian lưu bùn, qc Tỉ số F/M Tải trọng thể tích Nồng độ MLSS, X Tỉ số thể tích bể/lưu lượng giờ,V/Q Tỉ số tuần hoàn bùn hoạt tính, Qth/Q Ngày Kg/kg.ngày kgBOD5/m3ngày mg/l giờ 5 ¸ 15 0,2 ¸ 0,6 0,8 ¸ 1,92 2500 ¸ 4000 3 ¸ 5 0,25 ¸ 1,0 Lượng bùn hoạt tính trong nước thải đầu vào Aerotank : X0 = 0 mg/l Lượng bùn hoạt tính trong Aerotank : X = 3000 mg/l Độ tro của bùn hoạt tính : z = 0,3 Hệ số chuyển đổi , f = BOD5 : COD = 556 : 738 = 0,75 Tỉ số MLVSS ( hàm lượng chất rắn lơ lửng) : MLVSS = 0,7 ( mg/l ) Hệ số năng suất sử dụng chất nền cực đại : Y = 0,6 Hệ số phân hủy nội bào : Kd = 0,06 ngày -1 Thời gian lưu của tế bào trong hệ thống qc = 10 ngày. Tài liệu tham khảo??? Các thông số thực nghiệm này là một khoảng số liệu, không phải chỉ có mộ số liệu như này, ứng với mỗi loại nước thải mới chọn một thông số phù hợp ( Nguồn: Theo Trịnh Xuân Lai, Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải) Áp dụng công thức : V bể= = Lấy chiều sâu bể là 4,2 m, diện tích mặt bằng của bể là 250 : 2 = 125 m2 . Kích thước của bể : D x R x ( C + chiều cao dự phòng ) = 12 x10 x (4,2 + 0,3) m Thời gian lưu t== 15 giờ Lượng bùn sinh ra trong một ngày ( Qbùn ) Tốc độ tăng trưởng của bùn Áp dụng công thức : Yb = = = 0,375 Vậy lượng bùn hoạt tính sinh ra mỗi ngày do khử BOD5 (MLVSS) Qbùn = Yb . Q ( BOD5V - BOD5R ).10-3 = 0,375.400.(556 – 56).10-3 = 75 kg/ngày Tổng lượng bùn sinh ra (theo SS ) : = 0,7 à MLSS = Lượng cặn bùn xả bỏ hàng ngày : Qc = 107,14 – ( Q x SSR x 10-3 ) = 53,57 – ( 200 x 141 x 10-3 ) = 25,37 kg/ngày,đêm. Lượng bùn xả ra từ đáy bể lắng theo đường tuần hoàn ( Qxả ) Nồng độ bùn lấy từ bể lắng bùn sinh học tuần hoàn với nồng độ cặn tuần hoàn chọn là 10000 g/m3 XT = 0,7 . 10000 = 7000 g/m3 Nồng độ bùn hoạt tính trong nước đã lắng XR = 0,7 . 7 = 4,9 g/m3 Qv = Qr , coi như lượng nước theo bùn không đáng kể Lượng bùn xả ra từ đáy bể lắng 2 theo đường tuần hoàn bùn ; Qxả= Khối lượng bùn xả: 10,44 (m3/ngày). 10000 (g/m3 ) = 104,40 kg/ngày Lượng bùn tuần hoàn ( QT ) Hình 4.2 : mô hình bơm bùn tuần hoàn từ lắng bùn sinh học sang Aerotank Q, Qt, Qx, Qr : Lưu lượng nước đầu vào, lưu lượng bùn tuần hoàn, lưu lượng bùn xả và lưu lượng nước đầu ra, m3/ngày. X, Xt, Xr : Nồng độ chất rắn bay hơi trong bể Aerotank, nồng độ bùn tuần hoàn và nồng độ bùn sau khi qua bể lắng sinh học, mg/L. Cân bằng vật chất cho Aerotank Để giữ nồng độ bùn trong bể luôn là X = 3000 mg/l QT . XT + Q . Xo = ( Q + QT ) x X Mà Xo << 1 , xem như Q . Xo = 0 Suy ra QT = Hệ số tuần hoàn : a = = Thời gian tích lũy cặn, T T= Kiểm tra các thông số Tốc độ sử dụng chất nền của 1 gam bùn hoạt tính = = = 0,025 mgBOD5/ (mg bùn .h) = 25 mgBOD5/ (g bùn .h) = 0,6 mgBOD5/ ( mg bùn .ngày) Tỉ số F/M F/M = = = 0,027 (mg chất nền /mg bùn .h) = 27 (mg chất nền /g bùn .h) = 0,65 (mg chất nền /mg bùn .ngày) Giá trị tính toán trên thỏa vì giá trị đặc trưng của F/M là 0,2 – 1 mg chất nền /mg bùn .ngày. Tải trọng thể tích của bể : L = = = 0,89 kg BOD5 / m3 .ngày. Giá trị tính toán trên thỏa vì giá trị đặc trưng của tải trọng thể tích bể là 0,8 – 1,9 kg BOD5 / m3 .ngày. Tính toán thiết bị phụ Lượng oxi theo lý thuyết cần cho quá trình xử lí sinh học ( lượng oxi làm sạch BOD) Áp dụng công thức : OCo = - 1,42 Px OCo = - 1,42. 37,5 OCo= = 160(kg O2 / ngày) Trong đó: Px: Lượng bùn hoạt tính sinh ra trong 1 ngày Qbùn = Px = 75 kg/ ngày f: Hệ số chuyển đổi f = 0,75 Lượng oxi thực tế ở nhiệt độ nước thải Áp dụng công thức : OCt = OCo Trong đó: Cd : Lấy nồng độ oxi cần duy trì trong bể là 2 mg/l . a : Hệ số điều chỉnh lượng oxi ngấm vào nước thải , a = 0,8 Cs20 : Nồng độ oxi bão hoà trong nước sạch ở 20oC : Cs20 = 9,17 mg/l CSH : Nồng độ oxi bão hoà trong nước sạch ở 28oC : CSH = 7,02 mg/l b: Hệ số điều chỉnh lực căng bề mặt theo hàm lượng muối đối với nước thải b =1 OCt = 160 = 302.2kg/ ngày Tính lượng không khí cần thiết : Chọn thiết bị ống phối khí. Hệ số giảm năng suất hòa tan oxi là a = 0,7 , chọn điều kiện trung bình . Chọn công suất hòa tan oxi vào nước của thiết bị bọt khí mịn Ou = 7 g oxi /m3.m Với h: Chiều sâu ngập nước, h = 3,8 m Công suất hòa tan của thiết bị OU = Ou . h = 7 . 3,8 = 26,6 g oxi/m3 Lượng không khí cần Qk Qk = = Với f: hệ số an toàn f = 2 Thời gian thổi khí. Khi không có số liệu thực nghiệm thì tính theo công thức sau : t = = = 5,1 giờ Với r: Tốc độ oxi