Đồ án Thiết kế trạm xử lý nước thải thành phố Rạch Giá 49.900 m3/ngày đêm

ng kính ống cấp nước chính = 100 mm (Quy phạm > 100 mm) (Diệu, 2008) Trên ống cấp nước chính chia thành nhiều ống nhánh. Các vòi cách nhau 0,4 m (Diệu, 2008) Đường kính các vòi d = 50 mm (Quy phạm 35 – 50 mm; Huệ, 2004) Đường ống cấp nước cách tường mỗi bên 100 mm Số vòi phun: (vòi) Lưu lượng nước lùa cát: (m3/s) V: vận tốc đẩy cát về máng thu v = 0,0065 m/s (Diệu, 2008) 4.3.4 Mương Thu Cát Dưới hệ thống thổi khí là mương thu cát. Góc nghiêng thành bên là 60o (Quy phạm góc nghiêng 60o. Lưu lượng cát a = 0,02 l/ng.ngđ = 0,00048 m3/người.h Số dân cư tính toán là Ntt = 259.500 người Thu cát liên tục sau 3 phút = 0,05 giờ Thể tích mương chứa cát: (m3) Diện tích hình thang mương thu cát: (m2) Chiều dài L = 5 m Chiều cao hm = 1 m Đáy bé: 1 m Đáy lớn: 1,46 m 4.3.5 Sân Phơi Cát Chiều cao bờ chắn H = 1 m (Quy phạm 1 – 2 m) Dân số tính toán Ntt = 259.500 người Lượng cát tính theo đầu người a = 0,02 l/người.ngđ Chiều cao lớp cát 4 m/năm (Quy phạm 4 – 5 năm; Triết, 2006) Diện tích hữu ích sân phơi: (m2) Chiều dài 12 m Chiều rộng 39,5 m Chia thành 4 ngăn, mỗi ngăn dài 12 m, rộng 10 m. Bố trí 4 đường ống thu nước rĩ từ cát có đường kính d1 = 100 mm dọc theo chiều dài sân phơi cát, độ dốc đường ống i = 0,003. Các đường ống cách thành chắn 3 m (mỗi ngăn lắp 2 ống). Trên ống có đục lỗ, đường kính lỗ d2 = 5 mm và phủ một lớp đá mỏng. Tường thành chắn dày 500 mm Ống dẫn cát từ bể lắng cát sang sân phơi cát có đường kính d3 = 200 mm Máng phân phối cát kích thước 200 mm 200 mm có độ dốc i = 0,01 Đáy của các ngăn có độ dốc i = 0,01 dốc về phía ống thu nước rỉ của cát. Bảng 4.5 Các thông số thiết kế Bể Lắng Cát Kích thước bể Hệ thống thổi khí Hệ thống phun tia Mương thu cát Qtb = 0,58 m3/s W = 5 m3/m2.h Đ.kính F = 100 mm a = 0,02 l/người.ngđ Thiết kế 2 bể Qkhí = 0,03 m3/s Số vòi là 24 Ntt = 259.500 người HRT = 3 phút Vgió = 0,24 m/s K.cách vòi 400 mm 3 phút thu cát một lần V = 52.2 m3 Dgió = 400 mm dvòi = 50 mm V = 6,228 m3 H = 2,5 m Lgió = 4500 mm V = 0,0065 m/s F = 1,25 m2 B = 3,75 m Cách tường 250 mm Q = 0,14 m3/s Đáy bé: 1 m L = 5,6 m Cách mực nước max 1,5 m Đáy bé: 1,46 m Độ dốc i = 0,2 Khoan lỗ dlỗ = 5 mm Góc nghiêng thành bên: 60o Khoảng cách các lỗ 250 mm Có 36 lỗ L = 5 m Bảng 4.6 Các thông số thiết kế Sân Phơi Cát Cơ sở tính toán Thông số thiết kế Kích thước sân phơi Kích thước 1 ngăn Ống thu nước rĩ từ rác Ntt = 259.500 người Chiều cao H = 1 m Chiều cao 1 m Có 4 đường ống a = 0,02 l/người.ngđ Chiều dài39,5 m Chiều dài 12 m d1 = 100 mm F = 473.6 m2 Chiều rộng 12 m Chiều rộng 10 m Cách thành chắn 3 m Chia thành 4 ngăn Độ dốc i = 0,01 Độ dốc i = 0,003 Chiều cao lớp cát là 4 m/năm Tường thành chắn dày 500 mm Bố trí 2 đường ống thu nước rĩ từ cát Khoan lỗ có đường kính lỗ là d2 = 5 mm 4.4 BỂ ĐIỀU HÒA Lưu lượng và chất lượng nước thải từ hệ thống cống thu gom chảy về nhà máy xử lý thường xuyên dao động theo các giờ trong ngày. Khi hệ số không điều hòa K 1,4, xây dựng bể điều hòa để các công trình xử lý làm việc với lưu lượng đều trong ngày sẽ kinh tế hơn. Tùy theo điều kiện đất đai, và chất lượng nước thải, khi mạng cống thu gom là mạng cống chung thường áp dụng bể điều hòa lưu lượng để tích trữ được lượng nước sau cơn mưa. Ở các mạng thu gom là hệ thống riêng và ở những nơi có chất lượng nước thải thay đổi thường áp dụng bể điều hòa cả lưu lượng và chất lượng. Ở khu vực dân cư (nước thải sinh hoạt) nước thải được thải ra với lưu lượng biến đổi theo giờ, mùa (mưa, nắng). Trong khi đó các hệ thống sinh học phải được cung cấp nước thải đều đặn về thể tích cũng như hàm lượng các chất cần xử lý 24/24 giờ. Do đó cần thiết phải có một bể điều hòa. Bể điều hòa có chức năng điều hòa lưu lượng nước thải và các chất cần xử lý để bảo đảm hiệu quả cho các quy trình xử lý sinh học về sau, nó chứa nước thải và các chất cần xử lý ở các giờ cao điểm, phân phối lại trong các giờ không hoặc ít sử dụng để cung cấp ở một lưu lượng nhất định 24/24 giờ cho các hệ thống sinh học phía sau. Các lợi ích của bể điều hòa: - Bể điều hòa làm tăng hiệu quả của hệ thống sinh học do nó hạn chế hiện tượng “shock” của hệ thống do hoạt động quá tải hoặc dưới tải về lưu lượng cũng như hàm lượng các chất hữu cơ, giảm được diện tích xây dựng các bể sinh học (do tính toán chính xác). Hơn nữa các chất ức chế quá trình xử lý sinh học sẽ được pha loãng hoặc trung hòa ở mức độ thích hợp cho các hoạt động của vi sinh vật. - Chất lượng của nước thải sau xử lý và việc cô đặc bùn ở đáy bể lắng đợt I được cải thiện do lưu lượng nạp các chất rắn ổn định. - Diện tích bề mặt cần cho hệ thống lọc nước thải giảm xuống và hiệu suất lọc được cải thiện. chu kỳ làm sạch bề mặt các thiết bị lọc cũng ổn định hơn. Lưu lượng nước thải sinh hoạt và chế độ xả thải của Quận được tổng hợp trong Bảng 4.7. Bảng 4.7 Lưu lượng nước thải sinh hoạt và chế độ xả thải của Quận Giờ Qvào (m3) Qra (m3) D (m3) SD (m3) 0-1 1027.01 2077.35 1050.34 1050.34 1-2 1027.01 2077.35 1050.34 2100.67 2-3 1027.06 2077.35 1050.29 3150.96 3-4 1027.30 2077.35 1050.05 4201.01 4-5 1027.63 2077.35 1049.72 5250.73 5-6 2452.27 2077.35 -374.92 4875.81 6-7 2570.41 2077.35 -493.06 4382.76 7-8 2565.20 2077.35 -487.85 3894.91 8-9 2591.87 2077.35 -514.52 3380.39 9-10 2594.48 2077.35 -517.13 2863.26 10-11 2589.52 2077.35 -512.17 2351.09 11-12 2546.82 2077.35 -469.47 1881.62 12-13 2562.07 2077.35 -484.72 1396.90 13-14 2542.67 2077.35 -465.32 931.58 14-15 2588.55 2077.35 -511.20 420.38 15-16 2592.18 2077.35 -514.83 -94.45 16-17 2589.43 2077.35 -512.08 -606.53 17-18 2572.45 2077.35 -495.10 -1101.63 18-19 2480.32 2077.35 -402.97 -1504.60 19-20 2480.32 2077.35 -402.97 -1907.56 20-21 2478.88 2077.35 -401.53 -2309.09 21-22 1869.81 2077.35 207.54 -2101.56 22-23 1027.75 2077.35 1049.60 -1051.96 23-24 1025.39 2077.35 1051.96 0.00 Thể tích bể điều hòa được tính như sau: (m3) Thể tích bể cần thiết là 7.200 m3. Thể tích nước đệm trong bể lấy bằng 20% thể tích bể điều hòa là : Vđ = 20% V = 1440 (m3) Tổng thể tích bể Vt = V + Vđ = 7.200 + 1.440 = 8.640 (m3) Để đảm bảo việc thổi khí được hiệu quả ta chọn chiều cao mực nước công tác: H = 6 m. Diện tích bề mặt bể: (m2) Chiều cao lớp nước đệm: (m) Chiều cao xây dựng bể: H = 6 + 0,5 = 6,5 (m) (0,5 m là chiều cao an toàn cho bể) Chiều dài bể: L = 45 m Chiều rộng bể: B = 32 m Thời gian lưu nước của bể: (ngđ) = 4,08 h Tính Toán Hệ Thống Phân Phối Khí (với các bọt khí có kích cỡ trung bình) Các bọt khí có kích cỡ trung bình. Thiết bị gồm các ống khoan lỗ có đường kính lỗ 5 mm phía dưới đáy ống, lỗ khoan thành 2 hàng phân phối so le ở nửa bên và có hướng tạo thành 45o so với phương thẳng đứng. Khoảng cách tâm lỗ bằng 10 lần đường kính lỗ. Các ống gắn với nhau thành hình xương cá. Chọn vận tốc khí đi trong ống nhánh là Vn = 15 m/s, vận tốc khí đi trong ống chính là Vc = 10 m/s. Lượng khí nén cần cho bể điều hòa: Q = R Vdh(tt) = 0,015 m3/m3.phút 8640 m3 = 129,6 m3/phút = 2,16m3/s Trong đó: R: tốc độ khí nén, R = 10 – 15 l/m3.phút, chọn R = 15 l/m3.phút= 0,015 m3/m3.phút Vdh(tt): thể tích thực tế của bể điều hoà Đường kính ống chính : D = 0,52 m = 520 mm Chọn 2 đường ống phân phối khí trong bể có chiều dài là 45 m à đường kính mỗi ống là Dống = 520 / 2 = 260 mm Vận tốc khí ra khỏi lỗ Vmin = 5 m/s và Vmax = 20 m/s. Dùng ống nhựa PVC ( Lai, 2000 ) Lưu lượng gió tối thiểu đi qua 1 lỗ là : qg = vmin x Sl = 0,1.10-3 m3/s. Tổng số lỗ: N = 21.600 lỗ Số lỗ trên 1 m chiều dài ống : n = 40 lỗ/m Chọn mỗi ống nhánh dài 12 m. Lưu lượng gió tối thiểu đi qua 12 m chiều dài ống nhánh là: Qg = 1240 x 0,1.10-3 = 0,048 m3/s.m Đường kính ống nhánh là: dn = 64.10-3 m = 64 mm. Số ống nhánh Nn = ống . Chọn 46 ống Mỗi đường ống phân phối khí có 23 ống nhánh. Khoảng cách mỗi ống nhánh là (45 - 230,064)/15 = 3m. (Đầu mút ống chính đặt cách tường 2 cm) Bảng 4.8 Các thông số thiết kế bể điều hòa STT Thông số Đơn vị Giá trị 1 Lưu lượng thiết kế m3/ngđ 49.900 2 Thể tích bể điều hòa m3 86400 3 Diện tích bề mặt bể m2 1440 4 Chiều cao lớp nước đệm m 1 5 Chiều cao thiết kế m 6,5 6 Chiều rộng bể m 32 7 Chiều dài bể m 45 8 Thời gian lưu nước của bể h 4,08 9 Lưu lượng gió tối thiểu đi qua 1 lỗ m3/s 0,1.10-3 10 Qmin,gió qua 1 m chiều dài ống nhánh m3/s.m 0,01 11 Lưu lượng gió cần thiết của máy bơm khí m3/s 2,16 12 Vận tốc khí trong ống nhánh m/s 15 13 Vận tốc khí trong ống chính m/s 10 14 Đường kính ống chính m 0,52 15 Chiều dài ống chính m 45 16 Số ống nhánh ống 46 17 Chiều dài 1 ống nhánh m 13,52 18 Đường kính 1 ống nhánh m 0,029 19 Số lỗ trên 1 m ống nhánh lỗ/m 40 20 Chiều dài 1 ống nhánh m 12 21 Đường kính 1 ống nhánh m 64 22 Số lỗ/m ống nhánh lỗ/m 40 4.5 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỂ LẮNG ĐỢT 1 Tính Toán Vùng Lắng Bể lắng lựa chọn: Bể lắng ngang Thông số thiết kế bể lắng : Q= 2079 m3/h. Ta chọn U0 = 0,5 mm/s (quy phạm U0 là 0,45mm/s ÷ 0,5 mm/s) Diện tích mặt bằng của bể : F = Chọn chiều rộng của bể B =10 m, chọn số bể N = 2. Chiều dài của bể : L = Tỉ số: L/B = 57,75/10 = 5,8 >5 Chọn chiều cao vùng lắng Hl = 3m (quy phạm 1,53,5m) TCXD: 33:1985. Vận tốc nước chảy trong bể : V0 = <16,3 mm/s Tính chuẩn số: Re = Bán kính thuỷ lực : R = Độ nhớt động học ở = 1,0110-6 m2/s, t0 = 200C Re = > 2000 (thỏa) <10-5 Không đảmn bảo điều kiện ổn định dòng. Để giảm trị số Re và tăng giá trị Fr ta giữ nguyên chiều rộng của bể nhưng đặt thêm một vách ngăn không chịu lực, chia chiều rộng làm 4 ngăn, mỗi ngăn b = 2,5m, vận tốc nước chảy không đổi. Bán kính thuỷ lực cho 1 ngăn b = 2,5 m R = = 0,88m Re = > 2000 (thoả) Fr = >10-5 (thoả) Xây dựng bể với kích thước chiều rộng B = 10 m, đặt một vách ngăn hướng dòng theo dọc bể tạo ra hai ngăn, chiều dài L = 50m. Trong mỗi bể đặt hai máy cào cặn chuyển động bằng dây xích. Vùng phân phối nước vào Hiệu quả lắng phụ thuộc rất nhiều vào kết quả làm việc của quá trình tạo bông cặn trong mương hay trong ống dẫn, nước từ bể tạo bông cặn sang bể lắng làm sao không phá vỡ bông cặn, không để bông cặn lắng xuống đáy mương, phân phối càng gần bể lắng càng tốt, vận tốc nước chảy trong muơng là 0,3 m/s tránh để xáo trộn bề mặt. Để đảm bảo nước vào đều hai bể lắng, mỗi bể đặt bốn cửa lấy nước từ mương dẫn nước chung vào. Cửa lấy nước đặt van bướm để điều chỉnh lưu lượng và tổn thất áp lực qua cửa thu chọn lớn hơn hoặc bằng 0,01 m. Để đảm bảo phân phối đều 8 cửa (4 bể lắng, mỗi bể 2 cửa phân phối) theo nguyên tắc phân phối trở lực lớn. Cửa thu ø = 600 mm. Vận tốc qua cửa thu : V= h Nếu chiều rộng mỗi ngăn b = 2,5, hàng lỗ cuối cùng nằm cao hơn mực cặn tính toán là 0,3m, (quy phạm 0,30,5m) thì diện tích công tác của vách ngăn phân phối vào bể đặt cách đầu bể là 1,5m (quy phạm 12m) sẽ là : Fn = b(Hl -0,3) = 2,5(3-0,3) = 6,75 m2 Lưu lượng tính toán qua mỗi ngăn của bể : qn = Diện tích cần thiết của các lỗ có vách ngăn phân phối vào: Quy phạm Vlo = 0,20,3 m/s, TCXD 33:1985 Lấy đường kính lỗ có vách ngăn phân phối thứ nhất d1 = 0,06m (quy phạm d = 0,050,15). Diện tích một lỗ flo = 0,00285. Tổng số lỗ vách ngăn phân phối : lỗ Tổng số lỗ ở ngăn phân phối bố trí thành 11 hàng dọc và 10 hàng ngang, tổng số lỗ đục là : 11 10 = 110 lỗ Khoảng cách giữa trục các lỗ theo hàng dọc : (3 – 0,3)/10 = 0,27 m Khoảng cách giữa các lỗ theo hàng ngang : 2,5/15 = 0,17 m Máng thu nước Chọn tải trọng thu nước bề mặt a = 2 l/s.m, (Quy phạm tải trọng yêu cầu 1,5 ÷ 3 l/s.m). Chiều dài mép máng: (m) Điều kiện: m (thỏa) Chiều dài máng thu: 290/2 = 145 (m) Chiều dài máng thu một bể: 145/4 = 36,3 (m) Khoảng cách các tâm máng: 1,6 m < 1,5 H = 1,5 3 = 4,5 (m) Số máng cần cho mỗi ngăn: 4,5/1,6 = 3 (máng) Chiều dài một máng: 36,3/3 = 12,1 (m) Vận tốc nước đi vào máng thu (m/s) < 6,5.10-4 (thỏa) Chọn tấm xẻ khe hình chữ V, góc đáy 90o để điều chỉnh cao độ mép máng. Lưu lượng nước qua một khe chữ V góc đáy 90o qo = 1,4.h5/2 Chiều cao mực nước chữ V qo = h = 0,038 m = 3,8 cm < 5cm đạt yêu cầu. Lưu lượng nước vào một máng (m3/s) Chọn tốc độ trong máng thu vm = 0,6 m/s (Dung, 2005) Tiết diện của máng thu m. Máng thu nước trong mỗi ngăn ta bố trí 3 máng thu nước, mép máng cách tường 0,25 m Chiều dài máng thu : 2/3 L = 2/3 50 = 33 m Tốc độ trong máng thu lấy V = 0,6 m/s ( quy phạm 0,6 – 0,8 m/s ) Tiết diện máng F = Chọn chiều rộng của máng 0,5 m Chiều sâu của máng H = = 0,20,2 Máng hình chữ V, 5 chữ V/1m, máng. Chiều cao chữ V = 5 cm > 3,8 cm . Đáy chữ V = 10cm. Khoảng cách giữa 2 đỉnh là 20cm Vùng xả cặn Việc xả cặn dự kiến tiến hành theo chu kì với thời gian giữa hai lần xả cặn T = 24 h, thể tích vùng chứa nén cặn của một bể lắng: Trong đó T: thời gian làm việc giữa hai lần xả cặn C: hàm lượng cặn còn lại trong nước sau khi lắng 10 ÷ 12 mg/l : nồng độ trung bình của cặn đã nén chặt theo bảng 3-3 (Nguyễn Ngọc Dung, 2005) Hàm lượng cặn trong nước đưa vào bể lắng : Cmax = Cn + KP + 0,25M + V Trong đó Cn: hàm lượng cặn nước nguồn (mg/l) P: lưu lượng phèn tính theo sản phẩm không ngậm nước (g/m3) K: hệ số phụ thuộc vào độ tinh khiết của phèn sử dụng, đối với phèn nhôm không sạch K= 1,0 M: độ màu của nước nguồn (thang độ màu pt-co) V: liều lượng vôi kiềm hoá nước nguồn (nếu có) mg/l Cmax = 150 + 145 + 0,2525+ 0 = 202 mg/l Diện tích mặt bằng bể lắng : Chiều cao trung bình của vùng chứa nén cặn : Hcặn = 0,3 m Chiều cao trung bình của bể lắng : Hb = H0 + Hcặn = 3 + 0,3 = 3,3 m Chiều cao xây dựng bể có kể chiều cao bảo vệ : Hxd = 3,3 + 0,5 = 3,8 m Tổng chiều dài bể lắng kể cả hai ngăn phân phối và thu nước : Lb = 57,75 + 21,5 = 60,75 m Thể tích một bể lắng : Wb = Lb Hb B = 60,75 3,3 10 = 2005 m3 Lượng nước tính bằng % mất đi khi xả cặn ở 1 bể là: Hệ thống xả cặn làm bằng máy đục lỗ ở hai bên và đặt dọc theo trục mỗi ngăn. Thời gian xả cặn quy định t = 810 phút lấy t = 8 phút, tốc độ nước chảy ở cuối máng không nhỏ hơn 1m/s Dung tích chứa cặn 1 ngăn : Lưu lượng cặn ở một ngăn : Diện tích của máng xả cặn , Vm = 1 m/s Kích thước máng a = 0,3 m, b=0,6 m. Tốc độ nước qua lỗ bằng 1 m/s. Chọn dlo = 30mm (quy phạm d > 25mm), vậy Flo = 0,00071m2 Tổng diện tích số lỗ trên máng xả cặn : Số lỗ một bên máng xả cặn : 100 lỗ Khoảng cách tâm các lỗ : Quy phạm l = 0,30,5 m Đường kính ống xả cặn với qn-c = 0,14 m3/s DC = 350mm ứng với Vc = 2,2m/s Các thông số thiết kế và xây dựng Bể lắng đợt 1 được trình bày trong Bảng 3.7 Bảng 4.9 Thông số thiết kế và vận hành của bể lắng ngang. STT Thông số thiết kế và vận hành Đơn vị Số lượng 01 Số bể lắng Bể 2 02 Chiều dài bể kể cả 2 ngăn phân phối và thu nước m 60,75 03 Chiều rộng bể m 10 04 Chiều cao bể m 3 05 Chiều cao vùng chứa cặn m 0,3 06 Chiều cao xây dựng m 0,5 07 Tổng chiều cao bể m 3,8 08 Chiều rộng 1 máng m 0,5 09 Chiều dài 1 máng m 33 10 Chiều sâu máng m 0,2 11 Khoảng cách tim máng m 4,5 12 Số ngăn một bể ngăn 4 13 Số cửa thu 1ngăn cửa 4 14 Đường kính ống xả cặn mm 350 15 Thời gian xả cặn phút 8 4.6 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỂ THỔI KHÍ Quá trình tính toán và các thông số thiết kế theo Metcalf & Eddy, 2004, Wastewater Engineering Treatment & Reuse (AEROTANK) Lựa chọn bể theo kiểu xáo trộn hoàn toàn. Đặt tính nước thải đi vào bể Aerotank được trình bày trong Bảng 3.8 Bảng 4.10 Thành phần nước thải đi vào bể Aerotank Thành phần Nồng độ (g/m3) BOD 140 sBOD 132 COD 240 rbCOD 80 TSS 70 VSS 60 NH4-N 30 P 10 bCOD/BOD 1,6 Độ kiềm 140 BOD sau xử lý < 30 mg/l COD sau xử lý < 100 mg/l Vì điều kiện khí hậu ở khu vực nên chọn vận hành hệ thống ở 20 0C. Thông Số Thiết Kế COD có khả năng phân hủy sinh học bCOD bCOD = 1,6 BOD = 1,6140 = 224 g/m3 COD không có khả năng phân hủy sinh học nbCOD nbCOD = COD – bCOD = 240– 224 = 16 g/m3 COD hòa tan ở dòng ra, phần không có khả năng phân hủy sinh học sCOD = sCOD – 1,6 sBOD = 132 – 1,670 = 20 g/m3 Chất rắn bay hơi không có khả năng phân hủy sinh học nbVSS nbVSS = (1- bpCOD/pCOD)VSS à nbVSS = (1 – 0,67) 60 = 20 g/m3 Phần chất trơ iTSS iTSS = TSS – VSS = 70 – 60 = 10 g/m3 Quá Trình Tính Toán Thiết Kế Tốc độ tăng trưởng đặt biệt cho vi khuẩn nitrachoa Trong đó: = 0,75 gm/mg. ngđ = 0,74 g NH4-N/m3 = 0,08 mgVSS/mgVSS.ngđ N : nồng độ NH4-N đầu ra 0,5 g/m3 DO = 2 mg/l K0 : hệ số cản trở Oxy , K0 = 0,5 g/m3 àmg/mg.ngđ SRT theo lý thuyết SRT LT = ngày SRT thiết kế: Giả định FS = TKNpeak/TKNave = 1,5 à SRT thiết kế = FSSRTLT =1,56,25 = 9,4 ngày Lượng sinh khối sinh ra Trong đó Q : lưu lượng thiết kế, Q = 49900 m3/ng Y : hệ số thu hoạch ( mg bùn/mg BOD5 bị tiêu thụ), Y = 0,4 gVSS/g bCOD S0 : nồng độ BOD5 trong nước thải vào bể aerotank (mg/l), S0 = 224 g bCOD/ l S : nồng độ BOD5 của nước thải ra khỏi bể aerotank (mg/l) Yn = 0,12 gVSS/g NH4 NOx = 0,8 30 = 24 g/m3 (NOx = 80% tổng N (TKN)) Xác định nồng độ BOD5 của nước thải ra khỏi bể aerotank: Trong đó: Ks = 20 g/l g/g.ng : hệ số phân hủy nộ bào (ngày-1), g/g.ng à g bCOD/m3 Như vậy, lượng sinh khối sinh ra PX,VSS = 1269 + 214,7 + 82 = 1565,7 kg VSS/ng Lượng N chuyển hóa thành nitrate: NOx = TKN – Ne – 0,12 PX,bio/Q = 35 – 0,5 – 0,12 1565,7103 /49900 =34,5 g/m3 = 35 – 0,5 – 3,77 = 30,7 g/m3 Nồng độ và khối lượng VSS và TSS trong bể thổi khí Mass = Px (SRT) Nồng độ VSS và TSS trong bể thổi khí Xác định và kg/ng kg/ng (Hệ số chuyển đổi K = VSS/TSS là 0,85) Khối lượng MLVSS Kg Khối lượng MLSS Kg Thể tích bể thổi khí m3 Trong đó: XTSS : Nồng độ chất rắn lơ lửng dễ bay hơi trong hỗn hợp bùn hợp bùn hoạt tính ( MLVSS ), XTSS = 3000 mg/l Chọn 4 bể thổi khí, thể tích mỗi bể : = 2615,5 m3 Chọn H = 4,5 , chiều cao xây dựng là 5 m, trong đó chiều cao an toàn là 0,5 Diện tích mỗi bể F = Chiều rộng của mỗi bể là B = 21 m, dài L = 25 m Thời gian lưu nước Xác định MLVSS Hệ số VSS = à MLVSS = 0,83000 = 2400 g/m3 Tỉ số F/M : g/g.ng = 0,36 kg/kg.ng Tải trọng BOD : Tải trọng thể tích BOD =kg/m3.ng Hiệu suất dựa trên TSS kg/ng Lượng bCOD bị khử = Q(S0 – S) = 49900(224 – 0,78) 1/103= 11.139 kg/ng Như vậy: Hiệu suất dựa trên VSS : VSS/TSS = 0,80 = =0,24mg VSS/ MG bCOD = =0,38 mg VSS/ mg BOD Tính lương bùn dư thải ra mỗi ngày (Triết và cộng sự, 2006) Hệ số sản lượng Yobs = Bùn sinh ra mỗi ngày theo VSS Px,VSS = Tổng lượng bùn sinh ra theo TSS Px,TSS = Bùn dư cần xử lý mỗi ngày = tổng lượng bùn – hàm lượng TSS trôi ra khỏi bể lắng 2 2359 – 49900 45 1/1000 = 113,5 kgTSS/ngay Bùn dư có khả năng phân hủy sinh học cần xử lý Mbun = 113,5 0,85 = 96,5 kgVSS/ngd Bể thổi khí có sự cân bằng sinh khối trong bể Lắng II Q, So, Xo Qr, Xr Qe, S Qw, Xr Q + Qr, Xvss Xác định tỉ lệ tuần hoàn dựa trên phương trình cân bằng sinh khối QX0 + QrXr = ( Q + Qr )XTSS Trong đó X0 : Hàm lượng cặn lơ lửng vào (mg/l) Q : Lưu lượng vào (m3/ngày) Qr : Lưu lượng bùn tuần hoàn (m3/ngày) Xr : Hàm lượng SS của lớp bùn lắng hoặc bùn tuần hoàn (mg/l), Xr= 8000 g/m3 XTSS : Hàm lượng bùn hoạt tính trong bể aerotank (mgMLTSS/l), XTSS = 3000 g/m3 Giả sử X0 = 0, Qr = * Q Chia hai vế của phương trình trên cho Q ta được = = hệ số tuần hoàn Lưu lượng bùn tuần hoàn Qr = Q = 0,6 49900 = 29940 m3/ng = 1247,5 m3/h Lượng khí cần thiết cho quá trình bùn hoạt tính biết hiệu xuất của thiết bị là 20%, hệ số an toàn f = 2 Nhu cầu oxy sử dụng = 49900( 224 – 0,78)1/103 – 1,42 1565,7 + 4,3349900241/103 = 11139 – 2223,3 + 5150 = 14.066 kg/ ng = 586,1 kg/h. Giả sử không khí có 23,2 % trọng lượng O2 và khối lượng riêng không khí là 1,2 kg/m3. (Triết và cộng sự, 2006) Lượng không khí cần cho quá trình theo lý thuyết Mkk = Kiểm tra lưu lượng khí cần thiết cho xáo trộn ( 20 – 40 l/m3 .p ) Trong đó, E là hiệu suất chuyển hóa oxy của thiết bị khuếch tán khí, E = 10 % Vậy lưu lượng khí cấp cho quá trình đủ cho nhu cầu xáo trộn. Lưu lượng cần thiết cho máy thổi khí Qkk = Có 4 bể, mỗi bể có 2 máy bơm với Qb = 88 m3/p Vận tốc của ống dẩn khí chính V = 10m/s ( 10 – 15 m/s, Lai 2000 ) Diện tích tiết diện của ống gió chính Chọn ống bằng nhưạ chịu được thay đổi của nhiệt và áp xuất Đường kính ống dẫn chính Theo chiều dài của bể các ống nhánh thổi khí đặt cách nhau 0,5 m, chọn ống nhánh có D = 100 mm, tổng số ống nhánh trên một dãy là: n = ống Lượng khí qua ống nhánh q = Trên các ống nhánh đặt các đĩa thổi khí có d = 0,3 m, khoảng cách các tâm đĩa là 0,5 m, chọn kích thướt lỗ phân phối 0,1 mm ( thường < 0,1 mm, Lai, 2005 ) Ống nhánh đặt cách tường 0,5 m, chiều dài của mỗi ống nhánh : Ln = 16 – 0,5 = 15 m Số đĩa trên ống nhánh : đĩa Lưu lượng khí qua một đĩa : qkd = Xác định độ kiềm cần thêm vào để duy trì pH(7) Độ kiềm thêm vào để duy trì pH(7) = độ kiềm đầu vào – độ kiềm sử dụng + độ kiềm thêm vào Trong đó: Độ kiềm đầu vào : 140 gCaCO3/m3 Độ kiềm sử dụng : 7,1424 = 171,36 g/m3( lượng N chuyển hóa thành nitrate 24 g/m3; 7,14 là hệ số giữa CaCO3/ NH4-N) Độ kiềm cần để duy trì pH trung tính 80 g CaCO3/m3 Ta có: 80 = 140 – 171,36 + độ kiềm thêm vào àđộ kiềm cần thêm vào: 80 – 140 + 171,36 = 111,36 g CaCO3/m3 Khối lượng kiềm cần : 111,36 49900 1/1000 = 5557 kg CaCO3/ng Sử dụng dd NaHCO3 để hiệu chỉnh pH, khối lượng NaHCO3 cần là : NaHCO3 = kg NaHCO3/ng Trong đó: Đương lượng của CaCO3 = 50 Đương lượng của NaHCO3 = 84 Dự đoán BOD đầu ra Giả định sBODe = 3 g/m3 TSS = 10 g/m3 àBOD = 3 + = 18 g/m3 Các thông số thiết kế và xây dựng bể aerotank được trình bày trong Bảng 3.9 Bảng 4.11 Các thông số thiết kế bể Aerotank STT Thông số Đơn vị Giá trị 01 Lưu lượng nước thải m3/ngđ 49900 02 Số lượng bể thổi khí đơn nguyên 4 03 SRT ngày 9,4 04 Tải trọng BOD kg /m3 ngđ 0,28 05 F/M g/g.ngđ 0,36 06 HRT giờ 5,03 07 PX,VSS kg/ngđ 1533,5 08 Nồng độ TSS duy trì trong bể g /m3 3000 09 Thể tích bể m3 10462 10 Chiều cao bể m 5 11 Chiều cao xây dựng m 5,5 12 Chiều dài m 25 14 Chiều rộng m 21 18 Oxy tiêu thụ kg/ng 14066 19 Lưu lượng không khí m3/ng 27717,3 20 Đường kính ống thổi khí chính m 0,44 21 Đường kính ống thổi khí nhánh m 0,1 22 Đường kính đĩa thổi khí m 0,3 23 Số ống nhánh ống 39 24 Số đĩa thổi khí đĩa/ống nhánh 30 25 Hệ số tuần hoàn bùn 0,6 26 Khối lượng bùn phát sinh kg VSS/ngđ 1282,7 27 Khối lượng bùn tuần hoàn m3/h 1247,5 28 Khối lượng NaHCO3 cần duy trì pH Kg/ng 5658,24 29 Dự đoán BOD đầu ra g/m3 18 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỂ ANOXIC Bể lựa chọn Preanoxic Thông số thiết kế dựa trên cơ sở tính toán từ bể aerotank. Đặt tính nước thải đi vào bể Anoxic được trình bày trong Bảng 3.10 Bảng 4.12 Thành phần nước thải đi vào bể Anoxic Thông số Đơn vị Giá trị BOD g/m3 140 bCOD g/m3 224 rbCOD g/m3 80 NOx g/m3 24 TP g/m3 10 Độ kiềm g CaCO3 140 Nhiệt độ 0C 20 MLSS g/m3 3000 MLVSS g/m3 2670 SRT h 9,4 Thể tích bể m3 7648 Tốc độ bùn hoạt tính tuần hoàn (RAS) 0,6 Nồng độ N trong RAS g/m3 6 Nồng độ sinh khối hoạt tính Ta có S0 – S = S0 à g/m3 Tốc độ IR Nồng độ N-NO3 trong bể thổi khí = Ne = 6 g/m3 Lưu lượng đến bể anoxic = IR Q + RQ = 2,449900 + 0,649900 = 149700m3/ngđ NOx cung cấp = 1497006 = 898200 g/ngđ Thể tích bể khi thời gian lưu là 1 h ng m3 Chọn 4 bể, chiều cao mỗi bể 3,6 m, diện tích 1 bể : 2295,4/(43,6) = 159,4 m2 Chiều dài bể 22,8m Chiều rộng bể 7m Tỉ số F/Mb g/g.ng Hệ số rb COD = = 36 % SDNR ở 20 0C = 0,25 g/g.ng Kiểm tra lượng NOx bị khử: NOr = Vnox. SDNR. Xb = 2295,40,261888 = 1126766g/ng Như vậy, tỉ lệ lưu lượng = à thời gian lưu nước là 1 h được chấp nhận Tốc độ quá trình nitrachoa đặc biệt SDNR dựa trên MVSS = 0,26 1888/3000 = 0,16 g/g.ng Nhu cầu oxy sử dụng trong bể earotank = 49900( 224 – 0,78)1/103 – 1,42 1565,7 + 4,3349900241/103 = 11138,6– 2223,3 + 5185,6 = 141001kg/ ng = 587,5 kg/h. Oxy được cung cấp từ quá trình khử nitric Oxy sinh ra = =2569 kg/ng = 107 kg/h Nhu cầu oxy đòi hỏi thực trong bể aerotank : 587,5 – 107 = 480,5 kg/h Xác định độ kiềm cần thêm vào để duy trì pH(7) Độ kiềm thêm vào để duy trì pH(7) = độ kiềm đầu vào – độ kiềm sử dụng + độ kiềm sinh ra Trong đó: Độ kiềm đầu vào : 140 gCaCO3/m3 Độ kiềm sử dụng : 7,1424 = 171,36 g/m3 Độ kiềm sinh ra : 3,57(24 – 6) = 64,26 g/m3 Độ kiềm cần để duy trì pH trung tính 80 g CaCO3/m3 àđộ kiềm cần thêm vào: 80 – 140 + 171,36 – 64,26 = 47,1 g CaCO3/m3 Khối lượng kiềm cần : 47,1 49900 1/1000 = 2350,3 kg CaCO3/ng Sử dụng dd NaHCO3 để hiệu chỉnh pH, khối lượng NaHCO3 cần là : NaHCO3 = kg NaHCO3/ng Trong đó: Đương lượng của CaCO3 = 50 Đương lượng của NaHCO3 = 84 Các thông số thiết kế và xây dựng bể anoxic được trình bày trong Bảng 3.11 Bảng 4.13Các thông số thiết kế bể Anoxic STT Thông số Đơn vị Giá trị 01 Lưu lượng nước thải m3/ngđ 49900 02 Số lượng bể đơn nguyên 4 03 SRT ngày 9,4 04 F/M g/g.ngđ 1,64 05 HRT giờ 1,1 06 Nống độ sinh khối hoạt tính Xb kg/ngđ