Đồ án Tính toán cải tạo và mở rộng trạm xử lý nước thải nhà máy Vinamilk trường thọ Thủ Đức

loại các phương pháp xử lý nước thải theo đặc tính xử lý như : Xử lý cơ học, xử lý hóa học, xử lý sinh học.Tùy tính chất của từng loại nước thải mà trong qui trình xử lý, có thể kết hợp các phương pháp trên để đạt yêu cầu xử lý với hiệu quả cao. Phương pháp xử lý cơ học Gồm những quá trình mà khi nước thải đi qua quá trình đó sẽ không thay đổi tính chất hóa học và sinh học của nó. Xử lý cơ học nhằm nâng cao chất lượng và hiệu quả của các bước xử lý tiếp theo. Các phương pháp và thiết bị sử dụng trong xử lý cơ học :+ Song chắn rác : Giúp ngăn chặn các vật cứng, vật nổi đi vào máy bơm, vào các bể xử lý công đoạn sau.+ Bể lắng : giúp loại bỏ các cặn nặng gây cản trở cho các quá trình sinh học trong các bể xử lý sinh học.+Bể tuyển nổi và vớt bọt : giúp loại bỏ dầu mỡ và các chất hoạt động bề mặt gây cản trở cho các quá trình oxy hóa và khử mầu.+ Bể lọc : giúp loại bỏ cặn lơ lửng, làm nước trong trước khi xả vào nguồn tiếp nhận.+ Bể điều hòa : để pha loãng và đồng nhất nồng độ các chất trong nước thải cho phù hợp trước khi xử lý. Phương pháp hoá học Các phương pháp xử lý nước thải gồm có: Trung hoà, oxy hoá và khử. Tất cả các phương pháp này đều dùng tác nhân hoá học nên là phương pháp gây ô nhiễm thứ cấp. Người ta sử dụng phương pháp hoá học để khử các chất hoà tan và trong các hệ thống cấp nước khép kín. Đôi khi phương pháp này dùng để xử lý sơ bộ trước khi xử lý sinh học hay sau công đoạn này là phương pháp xử lý nước thải lần cuối để thải vào nguồn nước. Các phương pháp sử dụng trong xử lý hóa học :+ Phương pháp trung hòa : Dùng các tác nhân hóa học hay trộn lẫn nước thải để đưa PH về khoảng 6,5¸ 8,5 trước khi thải vào nguồn nước hoặc sử dụng cho công nghệ xử lý tiếp theo. + Phương pháp oxy hóa khử : Dùng các chất oxy hóa mạnh để chuyển các chất độc hại trong nước thải thành dạng ít độc hại hơn và tách ra khỏi nước. Phương pháp xử lý nước thải bằng biện pháp sinh học Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học dựa trên hoạt động sống của các vi sinh vật, chủ yếu là vi khuẩn dị dưỡng hoại sinh, có trong nước thải. Quá trình hoạt động của chúng cho kết quả là các chất hữu cơ gây nhiễm bẩn được khoáng hóa, trở thành những chất vô cơ, các chất khí đơn giản và nước. Vi sinh vật có trong nước thải sử dụng các hợp chất hữu cơ và một số chất khoáng làm nguồn dinh dưỡng và tạo ra năng lượng. Quá trình dinh dưỡng làm cho chúng sinh sản, phát triển tăng số lượng tế bào (tăng sinh khối), đồng thời làm sạch (có thể là gần như hoàn toàn) các chất hữu cơ hòa tan hoặc các hạt keo phân tán nhỏ. Do vậy, trong xử lý sinh học, người ta phải loại bỏ các tạp chất thô ra khỏi nước thải trong các công đoạn xử lý trước đó. Đối với các tạp chất vô cơ có trong nước thải thì phương pháp xử lý sinh học có thể khử các chất sunfit, muối amôn, nitrat… - các chất chưa bị oxy hóa hoàn toàn. Sản phẩm của các quá trình phân hủy này là khí CO2, nước, khí N2, ion sunfat… Điều kiện của nước thải có thể xử lý sinh học Để cho quá trình chuyển hoá vi sinh vật xảy ra được thì vi sinh vật phải tồn tại được trong môi trường xử lý. Muốn vậy thì được xử lý sinh học phải thoả mãn các điều kiện sau:+ Nước thải không có chất độc với vi sinh vật như các kim loại nặng, dẫn xuất phenol và cyanua, các chất thuộc loại thuốc trừ sâu và diệt cỏ hoặc nước thải không có hàm lượng axit hay kiềm quá cao, không được chứa dầu mỡ.+ Trong nước thải, hàm lượng các chất hữu cơ dễ phân huỷ so với các chất hữu cơ chung phải đủ lớn, điều này thể hiện qua tỷ lệ giá trị hàm lượng BOD/COD 0,5.. Nguyên lý của quá trình oxi hoá sinh học- Cơ chế của quá trình : Quá trình oxi hoá sinh hoá các chất hữu cơ trong môi trường nước thải chính là quá trình phân huỷ các chất hữu cơ của các vi sinh vật.Quá trình này gồm 3 giai đoạn, diễn ra với tốc độ khác nhau nhưng có quan hệ chặt chẽ với nhau: + Giai đoạn khuyếch tán chất hữu cơ từ nước thải tới bề mặt các tế bào vi sinh vật. Tốc độ của giai đoạn này do quy luật khuyếch tán và trạng thái thuỷ động của môi trường quyết định. + Giai đoạn chuyển các chất hữu cơ đó qua màng bán thấm của tế bào do sự chênh lệch bên trong và bên ngoài của tế bào. + Giai đoạn chuyển hoá sinh hoá các chất trong tế bào vi sinh vật để tạo ra năng lượng, tổng hợp tế bào mới và có thể tạo ra các chất mới.Tác nhân sinh học trong quá trình xử lý- Vai trò chủ yếu trong quá trình xử lý sinh học là vi sinh vật. Hệ vi sinh vật trong nước nói chung và trong nước thải nói riêng rất đa dạng và phong phú, phụ thuộc vào bản chất của nước và nước thải cũng như các điều kiện về môi trường. Thường tron nước thải có chứa nhiều loài: vi khuẩn, nguyên sinh động vật, prôtza…Vi sinh vật tham gia vào quá trình xử lý nước thải được xử dụng chủ yếu dưới hai dạng: + Bùn Hoạt tính: Là huyền phù vi sinh vật trong nước thải dưới dạng bông màu nâu vàng có kích thước 3-5 m. Bông này khi tụ hợp lại vơi nhau thì dễ lắng. Bùn hoạt tính có cấu tạo gồm các vi sinh vật, vi khuẩn, các nguyên sinh động vật ,protoza… phát triển thành sinh khối nhày và chắc. Hoạt tính của vi sinh vật là kết quả của sự vận chuyển oxi vào bông sinh học. Trong điều kiện khuấy trộn và làm thoáng ở bể với bùn hoạt tính thông thường bông sinh học có một lớp phủ trên bề mặt được gọi bề mặt hiếu khí. Tính chất lắng và nén của bùn hoạt tính là hai chỉ tiêu chính để đánh giá sự thành công của phương pháp xử lý sinh học bằng bùn hoạt tính. Việc tạo bông liên quan chặt chẽ tới tốc độ phát triển của vi sinh vật và phụ thuộc vào bản chất của chất ô nhiễm, nồng độ oxi hoà tan và mức độ chảy rối. + Màng sinh học ( Màng sinh vật): Màng sinh học là một hệ thống vi sinh vật phát triển trên bề mặt các vật liẹu xốp, tạo thành màng dày 1¸3 mm. Màng sinh học cũng bao gồm các vi khuẩn, nấm, nguyên sinh động vật… Quá trình xảy ra ở màng sinh học thường được xem như quá trình hiếu khí nhưng thực chất là hệ thống vi sinh vật hiếu và yếm khí. Khi dòng nước thải chảy trên lớp màng sinh vật, các chất hữu cơ và oxi hoà tan khuyếch tán qua màng và ở đó diễn ra các quá trình trao đổi chất. Sản phẩm của quá trình trao đổi chất thải ra ngoài qua màng. Trong suốt quá trình, oxi hoà tan luôn được bổ sung từ không khí. Theo thời gian, màng sinh học đầy dần lên, sau một thời gian màng bung ra và được thay thế bằng một lớp màng khác. CHƯƠNG 4 : ĐỀ XUẤT VÀ TÍNH TOÁN NÂNG CẤP HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY SỮA VINAMILK TRƯỜNG THỌ Hiện trạng của hệ thống xử lý nước thải hiện tại: Hình 4.1. sơ đồ công nghệ xử lý nước thải hiện tại Thuyết minh sơ đồ công nghệ: Bể gom: Chức năng: thu gom nước thải từ hệ thống mương dẫn nước thải của nhà máy, tập trung nước thải để chuẩn bị bơm lên các bể xử lý chính trong dây chuyền. Bơm nước thải bể gom: Chức năng bơm nước thải từ bể gom qua máy tách rác vào bể điều hòa lưu lượng. bơm hoạt động do hệ thống VDS-SCADA điều khiển tự động các hoạt động ( tự động đổi bơm ,điều tiết tăng giảm bơm theo chế độ cài đặt của người điều hành,hiển thị trạng thái hoạt động của các bơm, Máy tách rác: Chức năng: tách các loại rác kích thướt > 2mm trước khi nước thải được đưa vào bể điều hòa lưu lượng. Thiết bị đo lưu lượng: Xác định lưu lượng thải để kiểm soát số bơm hoạt động Chế độ hoạt động: thiết bị đo lưu lượng bằng từ tính,hoạt động liên tục, có khả năng lưu trữ số liệu , các chỉ số lưu lượng sẽ được hiển thị trên máy tính trung tâm. Bể điều hòa Chức năng là điều hòa lưu lượng, nồng độ các chất ô nhiễm trước khi đưa nước thải qua bể Aerotank tránh trường hợp quá tải cục bộ. Bơm nước thải bể điều hòa: Chức năng: bơm nước thải qua điều chỉnh pH trước khi qua bể Aerotank. Chế độ hoạt động: 2 bơm hoạt động luân phiên có cả 2 chế độ điều khiển thủ công bằng tay cũng như tự động bằng máy tính. Bể Aerotank Chức năng: thông khí liên tục cho nước thải , khuấy trôn , tăng khả năng tiếp xúc giữa nước thải, bùn hoạt tính và oxy làm tăng khả năng oxy hóa cho nước thải. Chế độ hoạt động: không khí từ máy thổi khí theo ống dẫn đến các đầu phân phối khí ở đáy bể. Khí được cấp cho nước thải ở dạng bọt mịn, dòng bọt khí có tác dụng khuấy trộn dòng nước thải trong bể, oxy bọt khí đươc hấp thụ vào nước thải cho các vi sinh vật trong nước sử dụng oxy hóa chất thải. Bể lắng: Chức năng: tách bùn ra khỏi nước sau khi dã xử lý, một phần bùn sẽ được hồi lưu tại bể Aerotank, phần dư sẽ được thải bỏ qua bể chứa bùn sinh học Tại đây có hệ thống bơm bùn airlift hiện hữu hoạt động theo chế độ cài đặt hoặc thủ công. Bể chứa bùn: Chức năng là chứa lượng bùn dư, phân hủy 1 phần lượng bùn sinh học dư, giảm thiểu thể tích bùn cần thải bỏ. Hệ thống máy thổi khí: Chức năng là cung cấp khí cho hệ thông phân phối khí của bể Aerotank, bể điều hòa bể chứa bùn cũng như bể thu gom. Hoạt đông dưa trên cài đặt hoặc thủ công với 2 chế độ riêng biệt, 2 máy hoạt động song song hoặc luân phiên. Bơm định lượng hóa chất Chức năng là bơm hóa chất bổ sung cho dòng thải đầu vào, hoạt động dựa trên các tín hiệu từ bộ điều khiển PLC hoặc điều khiển bằng tay. Thiết bị pha trộn hóa chất: Pha trộn hóa chất bổ sung ở dạng lỏng nguyên chất, dạng hạt rắn thành dung dịch có nồng độ riêng biệt trước khi bổ sung vào dòng thải. Thiết bị này hoạt động dưới sự điều khiển hoàn toàn thủ công. Bơm bùn bể bùn: vận chuyển bùn từ bể bùn tới máy ép bùn, hoạt động bằng tay hoặc tự động. Máy ép bùn: tách nước ra khỏi bùn, giảm độ ẩm của bùn, hoạt động tự động hoặc thủ công. Các thiết bị điều khiển: -Thiết bị đo mức: dùng đo mức nước thải trong bể gom, bể điều hòa, dữ liệu được truyền về máy tính ở phòng điều khiển trung tâm và máy tính sẽ điều khiển hoạt động của chúng qua bộ điều khiển PLC . PLC điều chỉnh hoạt động của bơm nước thải từ bể gom, bơm định lượng hóa chất, bơm tuần hoàn bùn. -Thiết bị đo pH: đo định lượng pH của nước thải trước khi vào bể Aerotank, máy tính trung tâm điều khiển hoạt động của bơm định lượng axit/kiềm thông qua bộ điều khiển PLC để điều chỉnh lương axit/kiềm cần bổ sung. -Thiết bị đo DO: đo nồng độ DO trước khi nước thải vào bể Aerotank truyền về máy tính trung tâm để xử lý điều chỉnh máy thổi khí điều tiết lương khí cần cung cấp. Ưu nhược điểm của hệ thống: Ưu điểm : vẫn đáp ứng được nhu cầu xử lý ở những giờ làm việc bình thường, lượng nước thải của nhà máy đều được xử lý trước khi thải ra môi trường bằng công nghệ vi sinh và đạt tiêu chuẩn loại A theo quy chuẩn Việt Nam (QCVN 24: 2009/BTNMT) Nhược điểm : tại những giờ cao điểm công suất không đủ để xử lý KÉM HIỆU QUẢ Đề xuất phương án nâng cấp: Với hiện trạng quá tải của các bể xử lý của hệ thống xử lý hiện tại viêc nâng cấp hệ thống là hết sức cần thiết. Để giải quyết vấn đề này nay tác giả đề xuất phương án mở rộng một số công trình để nâng công suất xử lý của nhà máy từ 900m3/ngđ lên 1500 m3/ngđ. Các công trình bao gồm: Bể Aerortank và Bể lắng. Thuyết minh sơ đồ công nghệ: Từ nhà máy nước thải theo ống tự chảy đi qua song chắn rác đến bể gom nước thải trước khi đi vào bể xử lý chính. Ở đây,các thành phần rác lớn sẽ được giữ lại ở đây còn nước thải theo bơm vào hệ thống xử lý chính cụ thể như sau. Hai bơm đặt chìm trong bể gom hoạt động luân phiên với thời gian hoạt động tính tối đa khoảng 85% thời gian còn lại nghỉ hoàn toàn. Với lượng nước thải đầu vào trong giai đoạn đầu ít, thời gian hoạt động của bơm trong ngày cũng được giảm xuống. Bơm nước thải bơm nước từ bể gom qua hệ thống tách rác tinh với kích thước khe hỡ tối thiểu 2.0mm. Thiết bị dạng trống quay, có thể vận hành tự động theo chế độ hoạt động của bơm nước thải hoặc vận hành bằng tay. Rác tách ra máy tách rác được thu gom vào xe chứa rác và thải bỏ. Sau khi rác mịn được tách riêng, nước thải chảy vào bể điều hoà, cũng là nơi được xem như một bước xử lý sơ bộ, thời gian lưu nước thải đủ để khử một phần BOD, COD và SS. Nước thải vào bể điều hoà sẽ được làm cân bằng các thay đổi lớn về lưu lượng, nồng độ các chất ô nhiễm và pH, bảo đảm cho công đoạn xử lý chính của HTXLNT hoạt động ổn định. Bước ổn định này rất quan trọng vì bảo đảm được hoạt động đồng nhất của từng thiết bị xử lý và không gây xáo trộn trong quá trình sinh học, là nguyên nhân có thể ảnh hưởng đến tốc độ sinh trưởng của vi sinh vật, và do đó ảnh hưởng lớn đến hiệu suất xử lý. Để tránh hiện tượng yếm khí nước thải gây mùi khó chịu và để khuấy trộn đều nước thải trong bể tránh xảy ra quá trình sa lắng chất rắn hữu cơ trong nước thải, toàn bộ nước thải bể điều hoà được khuấy trộn bằng hệ thống phân phối khí đặt chìm dạng ống. Khí được lấy từ máy thổi khí, chế độ sục khí được khống chế tự động. Từ bể điều hòa, bơm hoá chất sẽ hoạt động hay không hoạt động tuỳ thuộc vào giá trị hiển thị của pH sensor. Nếu giá trị pH cao hơn giá trị cài đặt hệ thống bơm định lượng acid sẽ hoạt động, nếu giá trị pH thấp dưới giá trị cài đặt hệ thống bơm định lượng xút sẽ không hoạt động nhằm giảm chi phí vận hành do lượng hoá chất sử dụng. Nước thải sau đó được bơm lên bể Aerotank, trước khi vào bể aerotank, nước thải sẽ tiếp tục bổ sung chất dinh dưỡng (NPK). Bể aeroten được cung cấp khí dạng mịn bởi hệ thống ống phân phối khí dưới đáy bể và máy thổi khí, đảm bảo oxy hoá hiệu quả các chất hữu cơ, không gây mùi khó chịu và không gây mất mỹ quan. Lưu lượng vận hành của máy thổi khí được điều khiển thông qua giá trị đo được từ thiết bị đo DO tự động Tại bể aeroten, các chất ô nhiễm còn lại sau xử lý sơ bộ tại bể điều hòa sẽ được tiếp tục xử lý đạt đến tiêu chuẩn cho phép. Nước thải đã được xử lý trong bể aerotank còn lẫn bùn sinh học sẽ được dẫn chảy qua bể lắng, tại đây bùn – nước được phân ly. Nước sau khi được phân ly bùn tràn theo máng tràn ra ngoài chảy theo ống vào bể Khử trùng. Tại bể khử trùng, NaClO sẽ tự động bơm vào hoà trộn với nước thải để khử hết lượng coliform đạt đến tiêu chuẩn cho phép cột B với Kf = 0.9, Kq = 1, TCVN 5945 – 2005 trước khi thải vào nguồn tiếp nhận. Bùn lắng từ bể lắng được hệ thống bơm bùn ly tâm bổ sung và hệ thống bơm bùn airlift hiện hữu tự động bơm hồi lưu về bể aerotank để bù đắp lại sự thiếu hụt bùn hoạt tính. Phần bùn dư còn lại được bơm sang bể chứa bùn sinh học. Tại bể chứa bùn có bố trí hệ thống phân phối khí để phân huỷ một phần bùn hiếu khí, nhằm giảm thể tích và khối lượng bùn cần thải bỏ. Nước trong tách ra khỏi bùn từ bể bùn được dẫn bể điều gom, nhập vào dòng thải. Bùn sau làm đặc được định kỳ bơm bằng bơm bùn đến máy ép bùn ly tâm. Sử dụng máy ép bùn ly tâm có bổ sung polymer để tăng khả năng ép khô của bùn. Sản phẩm bùn khô sau ép bằng máy ép bùn được đưa đi thải bỏ theo hợp đồng với công ty môi trường đô thị địa phương hoặc được tận dụng để trồng cây xanh, còn nước thải được dùng để cọ rửa nhà xưởng. Các quá trình khác: Máy thổi khí: Máy thổi khí hoạt động theo các thông số DO đo được trong bể aeroten. Máy thổi khí còn được tự động hoạt động luân phiên. Pha trộn hoá chất: Quá trình này được chuẩn bị trước khi vận hành hệ thống. Bao gồm kho chứa và bảo quản hoá chất, thiết bị pha trộn hoá chất, bồn chứa. Đây là công đoạn pha chế dung dịch hoá chất cấp cho bơm định lượng bơm vào hệ thống xử lý. Trong quá trình vận hành hệ thống liên tục thì dung dịch hoá chất luôn được kiểm tra và bổ sung thêm. Nước sạch cho máy tách rác tự động và các hệ thống pha trộn hoá chất được lấy từ đường nước của Nhà máy Sữa Trường Thọ. Đầu tư thêm thiết bị xử lý : + bơm MTK04 bổ sung 1 cái: bơm đặt khô, lưu lượng: 30 m3/h ,cột áp: 6m H2O +đồng hồ đo lưu lượng 1 cái: Công suất: 65m3/h bao gồm sensor + transmitter, đường kính DN150 +thiết bị đo mức2 cái: Loại siêu âm khoảng đo: 0 - 7m +van bổ sung 10 cái + máy đo PH,DO thay mới 4 cái: Đầu sensor đo pH tự động đồng bộ với transmitter hiện hữu tại trạm XLNT. +bổ sung bơm bùn và bồn tự mồi: Loại bơm đặt khô ,lưu lượng 30 m3/h ,cột áp 6m H2O.Điện năng tiêu thụ: 1,7kw/380V/3pha/50hz ,bao gồm các phụ kiện kèm theo: dây điện theo tiêu chuẩn. + acid , xút và P2O5 + máy thổi khí: Root Lưu lượng: 16 m3/phút ,cột áp: 7m H2O . Điện năng tiêu thụ: 30kw/380V/3pha/50hz .Vận tốc: 800 - 900 vòng/phút ,phụ kiện vật tư kết nối đầy đủ. + màng phân phối khí bể Aerotank : Màng Urenthan + Hệ thống phân phối khí bể Aeroten: Loại 84P, màng Urethan + Đồng hồ đo lưu lượng DN: Công suất: 65m3/h, bao gồm sensor + transmitter, đường kính DN150. CHƯƠNG5: TÍNH TOÁN CHI PHÍ phần tính toán xây dựng: song chắn rác: Chọn loại song chắn có chiều dày 10 mm tiết diện hình chữ nhật, vận tốc dòng chảy qua song chắn Vs=0,7 m/s. chọn loại song chắn cố định đặt nghiêng so với phương ngang 1 góc 60° thuận lợi cho việc loại bỏ rác và việc cọ rửa. Các thông số của mương nước dẫn tới song chắn: + lưu lượng q=1500 m3/ngđ + độ dốc i=0,008, độ đầy h=0,1 m +chiều ngang 0,17m + vân tốc V=Vmax =0,7 m/s Số khe hở của song chắn: q=1500 m3/ngđ =0,01736(m3/s) Vs: vận tốc nước qua song chắn chọn là 0,8 m/s h: độ sâu nước ở chân song chắn chọn bằng độ đầy h=0,1 m b: khoảng cách giưã các thanh đan: chọn bằng 16mm=0,016m k: hệ số tính đến thu hẹp dòng chảy: chọn bằng 1,05 = 15,6 chọn 16 khe hở chiều rộng song chắn: Bs= S(n+1)+bn S: chiều dày thanh đan chọn bằng 10mm =0,001m (n-1)= thanh đan =16-1=15 thanh Bs= 0,001.15 +0,016×10 =0,075 m bể gom: Lưu lượng nước vào hố thu q =1500 m3/ngđ = 0,01736 m3/s Thời gian lưu 10 phút Thể tích bể: L=3334mm = 3,334 m H= 3592 mm = 3,592 m L×B×H= V=10,42 ==> B = 10,42/(3,334×3,592) = 0,870 m bể điều hòa lưu lượng: Để xác định chính xác thể tích bể điều hòa chúng ta có thể sử dụng phương pháp đồ thị trên cở sở thực nghiệm và mối quan hệ thể tích tích lũy của lưu lượng thải đi vào theo thời gian. Tuy nhiên trong thực tế khi hệ số tắt dòng dao động kn ≥ 5 thì thể tích bể điều hòa được tính bằng công thức: Vd = Q × t (m3) Vd: thể tích bể điều hòa m3 Q: lưu lượng vào bể Q= 1500 m3/ngđ = 62,5 m3/h t: thời gian lưu nước trong bể chọn là 1,5 h Vd = 62,5 × 1,5 = 93,75 m3 Chiều sâu của bể là h= 2,8 m( sâu 2,5 dự phòng 0,3) Diện tích mặt bằng của bể: F=Vd/h = 93,75/2,8=33,48 m2 chọn F= 36 m2 Thiết kế mặt bằng bể có hình chữ nhật : Chọn chiều rộng B=3,5 m è dài L= Vì bể điều hòa ở đây chỉ làm nhiệm vụ điều hòa lưu lượng là chủ yếu và kết hợp cả lắng cặn nên không dùng thiết bị khuấy trộn. Hàm lượng BOD5 của nước thải sau khi qua bể điều hòa giảm 5% còn lại BOD5=BOD5×(100-5)%= 500 × 95% =475 mg/l. Cấp khí cho bể điều hòa : Lượng khí cần thiết Lk =Qh × a = 62,5 ×3,74 =233,75 m3 a:lượng khí cấp cho bể điều hòa .bể Aerotank : Thông số đầu vào Q=1500 m3/ngđ COD=1200 mg/l BOD5=475mg/l SS=300mg/l pH=6,5-8 t=20°C Thông số đầu ra của dòng thải theo tiêu chuẩn loại A theo quy chuẩn Việt Nam (QCVN24: 2009/BTNMT) COD=50 mg/l BOD5=30 mg/l SS=50 mg/l Tổng N =15 mg/l Tổng P=4 mg/l Lượng dầu mỡ = 10 mg/l Điều kiện duy trì để bể Aerotank hoạt động hiệu quả là pH = 6,5 – 8 , t = 20-30°C BOD5:N:P= 100:5:1 Nồng độ bùn hoạt tính trong bể X=3500mg/l (cặn bay hơi) Độ tro của cặn z=0,3 Nồng độ cặn lắng ở đáy bể lắng (cặn tuần hoàn)=1000mg/l Thời gian lưu bùn qc=10 ngày , trong cặn lơ lửng có 65% là cặn hữu cơ Sử dụng chế độ thủy lực khuấy trộn hoàn chỉnh Thông số động học Y=0,4 , Kd=0,06 ngày-1 Chọn hiệu suất xử lý BOD5 là 90% BOD5 ra = 475×(1-0,9) =47,5mg/l Phương trình cân bằng vật chất BOD5 =BOD5 hòa tan trong nước đầu ra +BOD5 chất lơ lửng trong nước đầu ra SS ra = 50 mg/l (chọn 60% cặn có thể phân hủy sinh học) BOD5 chứa trong cặn lơ lửng đầu ra =0,6 ×50= 30 mg/l Lượng oxy cần thiết = 30 ×1,42(mgOxy/mh tế bào)=21,127 mg/l BOD5 :BOD20 =0,86 BOD5 của chất rắn lơ lửng đầu ra = 21,127×0,86=18,17 mg/l 47,5 = BOD5 ht + 18,17 è BOD5 ht = 29,33 mg/l Hiệu quả xử lý theo BOD5 : Eht= ==93,8% Hiệu quả xử lý tổng cộng: Etc = ×100= 90% Thể tích bể Aerotank : W = =477,503 m3 Thời gian lưu của bể : Kích thướt bể Aerotank: Chọn chiều cao hữu ích h=3,5m chiều cao bảo vệ Hbv =0,3m Chiều cao tổng cộng là H= 3,8 m Chọn chiều rộng của bể là B= 5 m Chiều dài L của bể sẽ là L== Vậy ta chọn bể có 2 ngăn kích thướt LBH=12,5 Hệ số sản lượng quan sát ; Yobs= Lượng bùn dư thải ra mỗi ngày: Pvss=Yobs - 475-29,33)=167,126 kgvss/ng Tổng lượng bùn sinh ra mỗi ngày theo SS Pss= kgss/ng Lượng cặn dư hằng ngày phải xả đi : P xả=Pss)=163,9 Bùn dư được dẫn đến bể nén bùn từ đường ống dẫn bùn tuần hoàn Qra=Q và hàm lượng vss trong bùn đầu ra chiếm 80% hàm lượng chất lơ lửng SS khi đó lưu lượng bùn dư thải bỏ tính theo công thức: Xra = 0,8mg/l Qb =3,611 m3/ngđ Xth chọn là 8000mg/l Tỉ số tuần hoàn bùn = Lưu lượng bùn tuần hoàn: Qth= Q .m3/ng = 48,78 m3/h Lưu lượng khí cấp cho bể Aerotank +khối lượng BODL trong quá trình sinh học bùn hoạt tính: Nhu cầu oxy cho quá trình: MOxy= MBODL-1,42.Pvss = 938,1 – 1,42 Lượng không khí yêu cầu theo lý thuyết (giả sử oxy trong không khí chiếm 23,1% tỷ trọng, trọng lượng riêng của không khí ở 20C là 0,0118 kN/m3 =1,18 kg/m3 Mlt = Giả sử hiệu quả chuyển khí của thiết bị thổi khí là 15% hệ số sử dụng an toàn sử dụng trong thiết kế là 2 Hiệu quả = Lượng khí cần cho quá trình khuấy trộn hoàn toàn là: q=Mlt / E.W=2583,2/(0,15)=25,045 (l/m3.ph) trị số nằm trong khoảng cho phép q=20 (l/m3.ph) Lượng khí thiết kế để chọn máy nén khí: Q= 4 Tải trọng thể tích : BODvao . Q.10-3 /W =475/477,503= 1,492 kgBOD5/m3.ng Giá trị nằm trong khoảng cho phép khi thiết kế bể (0,8 -1,92 kgBOD5/m3.ng) Tính toán đường ống dẫn bùn: D== Vb vận tốc bùn trong ống chọn là 0,5 m/s (Qth= Q .m3/ng = 48,78 m3/h) Chọn D=190 mm bể lắng: Đây là công trình đóng vai trò mắc xích kết thúc công đoạn xử lý cơ học trước khi đi vào xử lý sinh học cho nước thải. Sử dụng bể lắng ngang mặt bằng hình chữ nhật với tỷ lệ giữa chiều rộng và chiều dài không nhỏ hơn 1:4 và chiều sâu của bể không lớn hơn 4m. Nhiệm vụ của bể lắng ngang là loại bỏ chất lơ lửng có trong nước thải Diện tích mặt thoáng bể lắng: F=Q/=1500/30=50 m2 Q:lưu lượng thải vào bể lắng. µ: tải trọng bề mặt chọn là 30 m3/m2.ngđ Chọn chiều dài bể lắng là L= 6m Chiều cao xây dựng: Hxd = H + hth + hb + hbv + hc=1,75+0,3+0,4+0,3+0,32875=3,079(m). Trong đó: hth : chiều cao trung hòa, hth = 0,3 (m). hb : chiều cao lớp bùn trong bể lắng, hb = 0,4 (m). hbv : chiều cao bảo vệ tính từ mực nước cao nhất đến thành bể, hbv = 0,3(m). Chiều cao phần chóp đáy bể có độ dốc 1 : 12 về tâm: Chiều cao lớp nước trong, H = 1,75 (m) èchiều rộng B=F/LxH=50/(6 x 3,079)=2,706 m Chiều cao ống trung tâm: h = 60%x Hxd = 60% x 3,07875 = 1,84725 (m). Tải trọng thủy lực: Vận tốc đi lên của dòng nước trong bể: Tính toán máng thu nước: Máng thu nước được đặt ở vòng tròn xung quanh bể, có đường kính bằng 0,9 đường kính bể. Dm = 0,9xD = 0,9 x 7,89 = 7,101 m, chọn = 7m Chiều cao máng thu nước, chọn = 0,35(m). Chiều dài máng thu nước đặt theo chu vi bể: L = p x Dm = 3,14 x 7 = 21,98 m Tải trọng nước thu trên bề mặt máng tràn: Hình 5.1 Cấu tạo máng tràn Tính toán lượng bùn trong bể: Tải trọng bùn: Thể tích phần chứa bùn: Nồng độ bùn trong bể: Trong đó: Ct : nồng độ bùn hoạt tính tuần hoàn, Ct = 10000 (g/m3). CL : nồng độ bùn hoạt tính theo thời gian lắng, CL = 1/2Ct = 5000 (g/m3). Lượng bùn chứa trong bể: Giả sử rằng bùn tươi có hàm lượng cặn bằng 5% ( độ ẩm là 95%) và thì: Qtuoi = Gb/0,05xρbx 1000 =150/(0,05x1,053)x 1000= 2,85 m3/ng Kiểm tra thời gian lưu nước trong bể: Dung tích bể lắng: Thời gian lưu nước: Thời gian lưu bùn: Tính toán đường ống dẫn nước thải: chọn ống dẫn nước đến công trình phía sau làm bằng thép hoặc gang thường có đường kính 150mm, vận tốc chảy trong ống là : 0,318 ; 1000i = 1,54 ứng với lưu lượng trung bình Q = 66l/s ( tra theo sách Các bảng tính toán thủy lực của Nguyễn Thị Hồng). Chọn bơm bùn: Bơm bùn dùng để bơm bùn dư đến sân phơi bùn. Chọn 2 bơm hoạt động luân phiên nhau. Cột áp bơm, 10mH2O. Lưu lượng mỗi bơm, Qb = 19(m3/ngày). Một ngày bơm 3h. Công suất bơm: Công suất thực của bơm: N. = 0,25.1,75 = 0,44 (kW) = Chọn công suất bơm là 0,6 (Hp). Bơm bùn tuần hoàn: Bơm bùn trở lại bể Aerotank. Chọn 2 bơm hoạt động luân phiên nhau, cột áp bơm 10mH2O. Lưu lượng bùn tuần hoàn, Qth = 1170 (m3/ngày). Thời gian làm việc là 24h/ngày. Công suất bơm: Công suất thực của bơm: N. = 1.91.1,75 = 3.34 (kW) = Chọn công suất bơm là 5(Hp) Bể khử trùng: Nhiệm vụ của bể khử trùng là phân bố đều hàm lượng Clo vào nước thải nhằm tạo điều kiện tiếp xúc giữa các hợp chất có khả năng oxy hóa rất mạnh này với nước thải. Chất này thể loại bỏ những vi trùng virus … trước khi xả nước thải vào nguồn tiếp nhận. Thời gian tiếp xúc thường vào khoảng 14 – 45 phút, chọn t = 30 phút. Dạng bể tính toán là bể khử trùng dạng bể lắng ngang nhưng không có thiết bị gạt cặn. Dung tích hữu ích của bể: Diện tích mặt thoáng của bể: Chiều sâu lớp nước trong trong bể chọn H = 2 (m). Chiều dài tổng cộng của bể: Chiều rộng của bể: Đáy bể khử trùng có độ dốc I = 0,02% để gom các chất cặn về hố thu ở đầu mỗi ngăn. Nguồn nước thải sau khi đã đi qua bể khử trùng thì được thải ra sông, hồ thải ra nguồn tiếp nhận. Tính toán lượng hóa chất dùng để khử trùng: Lượng Clo hoạt tính cần thiết để khử trùng nước thải được tính theo công thức: Trong đó: Q là lưu lượng tính toán. Qhmax = 62.5 (m3/h) ; Qhtb = 30 (m3/h) a : liều