Đồ án Tính toán, thết kế hệ thống xử lý nước thải dệt nhuộm công ty Nhật Tân công suất 300m3/ngày.đêm

u hết các loại vi khuẩn này tồn tại trong nước thải không phải là vi trùng gây bệnh, nhưng cũng không loại trừ một số loài vi khuẩn có khả năng gây bệnh. Khi cho Chlorine vào nước, dưới tác dụng chảy rối do cấu tạo vách ngăn của bể và hóa chất Chlorine có tính oxi hóa mạnh sẽ khuếch tán xuyên qua vỏ tế bào vi sinh vật và gây phản ứng với men bên trong của tế bào vi sinh vật làm phá hoại quá trình trao đổi chất dẫn đến vi sinh vật bị tiêu diệt. Nước thải sau khi qua hệ thống xử lý đạt tiêu chuẩn nguồn xả: Cột B, QCVN 24:2009. Bể nén bùn Do hàm lượng nước chứa trong bùn tại bể lắng 1 và bể lắng 2 rất cao, do đó bùn cần phải đưa về bể nén bùn trước khi qua máy ép bùn và thải bỏ. Phần nước dư sau bể nén bùn có chất lượng nước thấp nên được đưa trở lại bể thu gom để tiếp tục xử lý. Máy ép bùn Máy ép bùn được sử dụng để ép ráo bùn trước khi được đơn vị thu gom đến thu gom thải bỏ đúng theo quy định. CHƯƠNG IV TÍNH TOÁN CHI TIẾT CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ CỦA HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI 4.1. Song chắn rác 4.1.1.Nhiệm vụ Đặt trước hố thu gom nước thải từ các đường ống nhằm loại bỏ các loại rác thô: cành cây, lá cây, giấy, ra cỏ, ... 4.1.2.Tính toán SCR có thể đặt vuông góc so với phương nằm ngang hoặc nghiêng 45o – 60o so với phương thẳng đứng. Thường được cấu tạo bằng thép. Khe hở 5 – 10 mm. - Kích thước mương đặt song chắn rác Vận tốc nước trong mương : chọn v = 0,5 m/s Chọn kích thước mương B x H = 0,5m x 0,5m Chiều cao lớp nước trong mương m B v Q h h 0139 , 0 5 , 0 5 , 0 3600 , 12,5 3600 max = ´ ´ = ´ ´ = -Kích thước song chắn rác Kích thước thanh: rộng x dày = b x d = 0,010m x 0,05m Kích thước khe hở giữa các thanh: w = 0,05 m Giả sử song chắn rác có n khe hở, m = n-1 thanh 15 1 50 500 ´ - + ´ = ) (n n n=7,9 Chọn số thanh m=8 Þ Số khe hở n=9 Khoảng cách giữa các khe có thể điều chỉnh ) ( w) ( 10 8 10 500 ´ + ´ = w=42 mm Tổng tiết diện các khe =( 600 – 10 x 8) x 14 = 5,9mm2 = 0,0059m2 A q V , 0025 , 0 3600 = = = 0,59 12,5 s m Vận tốc dòng chảy qua song chắn Tổn thất áp lực qua song chắn V: Vận tốc dòng chảy qua song chắn v:vận tốc nước thải trong mương Tổng lượng SS khi khi qua song chắn rác giảm 10% SScòn lại = 560*(1-0.1) = 504(mg/l) STT STT Tên thông số Đơn vị Số liệu thiết kế 1 Bề rộng khe mm 36,5 2 Số khe hở khe 8 3 Chiều rộng mương đặt song chắn rác m 0,5 4 Chiều rộng song chắn m 0.5 4.2. Bể tiếp nhận 4.2.1.Nhiệm vụ Nước thải từ nhà máy được thu qua hệ thống cống thoát nước.Sau khi qua song chắn rác nước thải chảy vào bể thu gom. Tùy theo lưu lượng nước thải hố thu gom có chiều sâu từ 5 – 10m, thời gian lưu nước từ 15 – 60 phút. Hố thu gom sau 1 định kỳ nhất định được vệ sinh. 4.2.2.Tính toán 3 max 6,25 60 30 , 12,5 m HRT Q V h b = ´ = ´ = Chọn thời gian lưu nước HRT=30 phút Chọn chiều sâu hữu ích h= 2,5m, chiều cao an toàn hs = 0,5m Kích thước bể L x B = 2,5m x 1m Tổng chiều cao hầm tiếp nhận H = 3 m Đặt hai bơm nhúng chìm (1 bơm hoạt động, 1 bơm dự phòng) Đặc tính bơm: Q = 12,5m3/h, H = 10m Lắp 2 công tắc phao nổi. Công suất máy bơm : : hiệu suất máy bơm ; chọn = 0,85 Hp kW N 3/4 4 , 0 3600 85 , 0 1000 10 81 , 9 1000 12,5 » = ´ ´ ´ ´ ´ = Công suất thực của máy bơm N’ = 1,2N = 1,2 x 3/4 =0,9 Hp Chọn bơm có công suất: 1Hp STT Tên thông số Đơn vị Số liệu thiết kế 1 Chiều rộng hầm tiếp nhận m 1 2 Chiều dài hầm tiếp nhận m 2,5 3 Chiều sâu hầm tiếp nhận m 3 4 Công suất bơm Hp 1s 4.3 Bể điều hòa 4.3.1 Chức năng Lưu lượng và chất lượng nước thải từ hệ thống thu gom chảy về nhà máy xử lý thường xuyên dao động theo giờ và theo ngày, do đó bể điều hòa có tác dụng duy trì dòng chảy gần như không đổi, khắc phục những vấn đề vận hành do dự dao động lưu lượng nước thải gây ra và nâng cao hiệu suất của các quá trình ở cuối dây chuyền xử lý. Thu gom và điều hòa lưu lượng và thành phần các chất ô nhiễm như: BOD5, COD, SS, pH… Đồng thời máy nén khí cung cấp Oxy vào nước thải nhằm tránh sinh mùi thối tại đây và làm giảm khoảng 20 – 30% hàm lượng COD, BOD có trong nước thải. 4.3.2 Tính toán Kích thước bể Thể tích bể điều hòa V = Qtbh*t = 12,5* 6 = 75 (m3) Với t là thời gian lưu nước trong bể điều hòa, chọn t = 6h Thể tích thực tế bể điều hòa = K* Bể điều hòa tính toán Với K là hệ số an toàn = 1,2 Vtt = 75 * 1,2 = 90(m3) Chọn Vtt = 90 m3 Chọn chiều cao hữu ích của bể hc = 3m ) ( 30 3 90 2 m h V F c tt = = = Diện tích bể Chọn F = 30 m2 Kích thước bể L*B = 7,5*4(m). Chọn mực nước thấp nhất của bể điều hòa để cho bơm hoạt động là 0,5m. Thể tích nước bể phải chứa là V = 0,5*50 + 75 = 100 (m3) 3,3 50 100 max F V H tt » = = = 3,5 m Mực nước cao nhất của bể là Chọn chiều cao an toàn là 0,5 m Chiều cao của bể là H = 3,5 + 0,5 = 4 (m) Chọn H = 4 m Thể tích xây dựng bể điều hòa Vxd = H * F = 4 * 30 = 120 (m3) Đường kính ống dẫn nước vào bể Trong đó ) ( 6 , 79 7 , 0 * * 3600 * 24 300 * 4 * * 3600 * 24 * 4 0 mm v Q D ngd tb = = = p p v0 : Vận tốc nước chảy trong ống do chênh lệch cao độ, v0 = 0,3 – 0,9 m/s, chọn v0 = 0,7 m/s Chọn ống nhựa PVC dẫn nước vào bể điều hòa Ф 90 mm Công suất bơm nước thải Công suất bơm KW H g Q N 43 , 0 8 , 0 * 1000 10 * 81 , 9 * 00347 , 0 * 1000 * 1000 * * * = = = h r Trong đó Q : Lưu lượng nước thải trung bình Q = Qtbs = 3,47*10-3 m3/s H : Chiều cao cột áp H = 10m ç : Hiệu suất máy bơm ç = 80% Công suất thực máy bơm lấy bằng 120% công suất tính toán Nthực = 1,2*N = 1,2 * 0,43 = 0,516KW = 3/4 Hp Cần 2 bơm có công suất 1 Hp hoạt động thay phiên nhau để bơm nước thải sang tháp giải nhiệt. Tính toán hệ thống cấp khí cho bể điều hòa Lượng khí cần cung cấp cho bể điều hòa Qkk = q * V * 60 Trong đó q : Lượng khí cần cung cấp cho 1 m3 dung tích vể trong 1 phút, q = 1-0,015 m3khí/ m3bể.phút, chọn q = 0,01 m3khí/ m3bể.phút (Nguồn: Trịnh Xuân Lai, Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải, năm 2004). V : Thể tích thực tế của bể điều hòa Qkk = 0,01*90*60 = 54 (m3/h) = 0,015 (m3/s) Thiết bị phân phối khí trong bể điều hòa là các ống ngang đục lỗ, bao gồm 4 đường ống với chiều dài mỗi đường ống là 4m, đặt dọc theo chiều dài bể, đường ống đặt cách tường 1 m, các ống đặt cách nhau 1m. Đường kính ống phân phối khí chính Trong đó ) ( 42 10 * * 3600 54 * 4 * * 3600 * 4 mm v Q D k kk = = = p p Vk : Vận tốc khí trong ống dẫn chính, vk = 10 m/s Chọn ống dẫn khí Ф 60 mm vào bể điều hòa là ống thép. Lượng khí qua mỗi ống nhánh ) / ( 5 , 13 4 54 4 3 h m Q q kk khí = = = Đường kính ống nhánh dẫn khí Trong đó vkhí : Vận tốc khí trong ống nhánh, vkhí = 10 – 15 m/s, chọn vkhí = 12 m/s ) ( 20 12 * * 3600 5 , 13 * 4 mm d = = p Chọn ống nhánh bằng thép, có đường kính Ф 27mm ) . / ( 1,7 8 * 4 54 * 4 3 mdài h m L Q q kk = = = Cường độ sục khí trên 1m chiều dài ống Lưu lượng khí qua 1 lỗ Trong đó vlỗ : Vận tốc khí qua lỗ, vlỗ = 5 – 20 m/s (TCXD – 51 – 84), chọn vlỗ = 15m/s. dlỗ : Đường kính lỗ, dlỗ = 2 – 5 mm, chọn dlỗ = 4 mm 678 , 0 q lô 9 , 19 5 , 13 = = = q N khí Số lỗ trên 1 ống (lỗ) Chọn N = 20 lỗ/ống Khi được phân phối đến các ống nhánh thông qua ống dẫn khí chính làm bằng sắt tráng kẽm, đặt trên thành bể dọc theo chiều rộng bể điều hòa. Ống dẫn khí được đặt trên giá đỡ ở độ cao 8cm so với đáy. Tính toán máy thổi khí Áp lực cần thiết của hệ thống phân phối khí Hk = hd + hc + hf + H Trong đó hd : Tổn thất áp lực do ma sát dọc theo chiều dài ống dẫn, hd # 0,4 m, chọn hd = 0,3 m. hc : Tổn thất cục bộ, hc # 0,4 m, chọn hc = 0,2 m. hf : Tổn thất qua thiết bị phân phối khí, hf # 0,5 m, chọn hf = 0,5 m. H : Chiều sâu hữu ích của bể điều hòa, H = 3,5m. Hk = hd + hc + hf + H = 0,3 + 0,2 + 0,5 + 3,5 = 4,5 m. ) ( 1,44 33 , 10 4,5 33 , 010 33 , 10 33 , 10 atm H P k m m = = = + + Áp lực máy thổi khí tính theo Atmosphere Năng suất yêu cầu Qkk = 54 (m3/h) = 0,015 (m3/s) Công suất máy thổi khí Trong đó Qk: lưu lượng không khí. P: Áp lực máy thổi khí. n: Hiệu suất máy thổi khí. chọn n=0,8. Tại bể điều hòa đặt 2 máy thổi khí 1 Hp hoạt động luân phiên nhau. Hiệu quả xử lý nước thải qua bể điều hòa Nồng độ cặn lơ lửng giảm 4%, còn lại 504 – (504*4%) = 483,84 (mg/l) Nồng độ BOD5 giảm 5%, còn lại 860 – (860*5%) = 814 (mg/l) Nồng độ COD giảm 5%, còn lại 1430 – (1430*5%) = 1357 (mg/l) Kết quả tính toán STT Tên thông số Đơn vị Số liệu 1 Chiều dài (L) m 7,5 2 Chiều rộng (B) m 4 3 Chiều cao tổng cộng (H) m 4 4 Lưu lượng không khí sục vào bể (Qkk) m3/h 54 5 Cường độ sục khí (q) m3/h.mdài 1,7 6 Đường kính ống sục khí chính (D) mm Kw 102 102 0,85 n ( ) ( ) Kw Q P N k 0,75 71 , 0 015 , 0 1 44 , 1 34400 1 34400 29 , 0 29 , 0 » = ´ ´ - = ´ ´ - = 60 7 Đường kính ống sục khí nhánh (d) Mm 27 8 Đường kính lỗ sục khí (d) mm 4 9 Mực nước cao nhất (h) m 3,5 10 Mực nước thấp nhất (hmin) m 0,5 11 Khoảng cách giữa các lỗ mm 473 4.4 Bể phản ứng 4.4.1 Chức năng Là nơi diễn ra quá trính keo tụ, tạo điều kiện thuận lợi để các chất keo tụ tiếp xúc với cặn bẩn làm tăng khối lượng riêng các hạt cặn bẩn, đồng thời trong bể có thiết bị khuấy trộn nhằm tăng cường hiệu quả của quá trình. Bể có tác dụng bổ trợ tốt hơn cho các công trình xử lý tiếp theo đặc biệt là bể lắng 1 và bể Aerotank. 4.4.2 Tính toán ) ( 25 6, 30 60 * 24 300 * 3 * m t Q V = = = Thể tích bể Chọn thời gian lưu từ 30 – 60 phút, chọn t = 30 phút Để quá trình tạo bông xảy ra được tốt và gradient giảm từ đầu bể đến cuối bể. Chia làm 3 bể mỗi bể có thể tích V1 = V/3 = 2,08 m3 Chọn bể hình vuông B*L*H = 1,4m*1,4m*1,2m Chọn loại cánh khuấy là cánh guồng gồm 1 trục quay và 4 bản cách đặt đối xứng nhau. Cánh guồng cách 2 mép tường một khoảng = (1,2 – 0,8)/2 = 0,20 (m) Đường kính cánh guồng D = Chiều rộng bể - 0,20*2 = 1,4 – 0.4 = 1,0 m Đường kính cánh cách mặt nước và đáy 0,3 m. Chiều dài cánh guồng d = H – 0,2 = 1,2 – 0,2 = 1,0 m Kích thước bản cánh Chọn chiều rộng bản 0,1 m Chọn chiều dài bản 0,8 m Diện tích bản cánh khuấy f = 0,8*0,1 = 0,08 m2 Tổng diện tích 4 bản Fc = 4*f = 4*0,08 = 0,32 m2 Tiết diện ngang của bể phản ứng Fu = 1,6*1,4 = 2,24 m2 Tỷ lệ diện tích cánh khuấy: Bán kính bản cánh khuấy: R1 = D/2 = 1,1/2 = 0,55 m R2 = 0,55 – 0,25 = 0,3 m Buồng phản ứng 1 Chọn số vòng quay cánh n = 8v/ph Năng lượng cần thiết cho bể N = 51 * C * f * v3 Trong đó f : Tổng diện tích của bản cánh khuấy (m2) v : Tốc độ chuyển động tương đối của cánh khuấy so với mặt nước (m/s) C : Hệ số sức cản của nước, phụ thuộc vào tỷ lệ chiều dài l và chiều rộng b của bản cánh quạt: Khi l/b = 5 , C = 1,2 Khi l/b = 20 , C = 1,5 Khi l/b = 21 , C = 1,9 Tỷ số chiều dài và chiều rộng = 0,8/0,1 = 8 # C = 1,3 Diện tích bản cánh khuấy đối xứng f = 2*0,08 = 0,16 m2 Vận tốc tương đối của cánh khuấy so với nước v = 0,75 * (2 * ð * R * n/60) Do có 2 bản cánh khuấy ứng với 2 bán kính R1 và R2, nên v1 = 0,75 * (2*ð*0,50*8/60) = 0,314 m/s v2 = 0,75 * (2*ð*0,2*8/60) = 0,125 m/s Năng lượng cần thiết cho bể N = 51 * C * f * v3 # N = 51*C*f*(v13 + v23) N = 51 * 1,3 * 0,16 * (0,3143 + 0,1253) = 0,35 W Năng lượng tiêu hao cho việc khuấy trộn 1m3 nước W = N/V = 0,35/2 = 0,175 W ) ( 4 , 44 0089 , 0 175 , 0 10 10 1 * * s W G - = = = m Gradien vận tốc: ì : Độ nhớt động lực của nước ở 250C, ì = 0,0089 kgm3/s Buồng phản ứng 2 Chọn số vỏng quay cánh khuấy n = 6 v/ph Vận tốc tương đối của cánh khuấy so với nước v = 0,75 * (2* ð* R* n/60) Do có 2 bản cánh khuấy ứng với 2 bán kính R1 và R2, nên v1 = 0,75* (2* ð* 0,50* 6/60) = 0,2355 m/s v2 = 0,75* (2* ð* 0,2* 6/60) = 0,0942 m/s Năng lượng cần thiết cho bể N = 51* C* f* (v13 + v23) N = 51* 1,3* 0,16* (0,23553 + 0,09423) = 0,15 W Năng lượng tiêu hao cho việc khuấy trộn 1 m3 nước W = N/V = 0,15/2 = 0,075 W ) ( 28 0089 , 0 075 , 0 10 10 1 * * s W G - = = = m Gradien vận tốc: Buồng phản ứng 3 Chọn số vỏng quay cánh khuấy n = 5 v/ph Vận tốc tương đối của cánh khuấy so với nước v = 0,75 * (2* ð* R* n/60) Do có 2 bản cánh khuấy ứng với 2 bán kính R1 và R2, nên v1 = 0,75* (2* ð* 0,50* 5/60) = 0,1963 m/s v2 = 0,75* (2* ð* 0,2* 5/60) = 0,0785 m/s Năng lượng cần thiết cho bể N = 51* C* f* (v13 + v23) N = 51* 1,3* 0,16* (0,19633 + 0,07853) = 0,085 W Năng lượng tiêu hao cho việc khuấy trộn 1 m3 nước W = N/V = 0,085/2 = 0,043 W ) ( 86 , 20 0089 , 0 043 , 0 10 10 1 * * s W G - = = = m Gradien vận tốc: Nước từ bể phản ứng tự chảy qua bể lắng I do chênh lệch mực nước. Kết quả kiểm toán STT Thông số Đơn vị Số liệu 1 Chiều dài (L) m 1,4 2 Chiều rộng (B) m 1,4 3 Chiều cao (H) m 1,2 4 Sồ bể - 3 5 Đường kính cánh guồng (D) m 1 6 Bán kính cánh guồng R1 m 0,5 7 Bán kính cánh guồng R2 m 0,2 4.5 Bể lắng I 4.5.1 Chức năng Khi nước thải chảy liên tục vào bể lắng 1 thì dưới tác dụng của trọng lực các hạt phân tán nhỏ, các chất lơ lửng sẽ bị lắng xuống đáy bể và được tháo ra ngoài. 4.5.2 Tính toán Chọn bể lắng đợt 1 có dạng tròn, nước thải vào từ tâm và thu nước theo chu vi (bể lắng ly râm). Bảng 1.4: Các thông số thiết kế đặc trưng cho bể lắng ly tâm Thông số Giá trị Trong khoảng Đặc trưng 1. Thời gian lưu nước (h) 2. Tải trọng bề mặt (m3/m2.ngày) Lưu lượng trung bình Lưu lượng cao điểm 3. Ống trung tâm: Đường kính Chiều cao 4. Chiều sâu H của bể lắng (m) 5. Đường kính D của bể lắng (m) 6. Độ dốc đáy (mm/m) 7. Tốc độ thanh gạt bùn (v/ph) 1,5 – 2,5 32 – 48 32 – 48 80 – 120 (15 – 20%)D (55 – 65%)H 3 – 4,6 3 – 60 62 – 167 0,02 – 0,05 2 40 3,7 12 - 45 83 0,03 Nguồn: Lâm Minh Triết, Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp tính toán thiết kế công trình, trang 482, Năm 2004. Diện tích bề mặt lắng LA : Tải trọng bề mặt (m3/m2.ngày) ( ) m L Q A A tb ng 2 7,5 40 300 = = = Chọn : LA = 40 (m3/m2.ngày) ) ( 09 , 3 14 , 3 7,5 * 4 * 4 m A D = = = p Đường kính bể lắng: Chọn D = 3,5 m Đường kính ống trung tâm: d = 20%D = 0,7 (m) Chiều cao tổng cộng của bể lắng đợt I Htc = H + hn + hth + h` = 3 + 1,55 + 0,15 + 0,5 = 5,2 (m) Lấy Htc= 5,3m Chiều cao phần hình nón 1,55 45 2 3,5 2 0 * * tg tg d D h n n = ÷ ÷ ÷ ø ö ç ç ç è æ = ÷ ÷ ø ö ç ç è æ = - a 0,4 - m Chọn á = 450 Chọn: Chiều cao bể lắng : H = 3 m Chiều cao phần hình nón : hn = 1,55 m Chiều cao lớp trung hòa : hth = 0,15 m Chiều cao bảo vệ : hbv = 0,5 m Chiều cao ống trung tâm Htt = 60%H = 0,6* 3 = 1,8 (m) Đường kính phần loe ống trung tâm Dloe = 1,35* d = 1,35* 0,7 = 0,945 (m) Đường kính tấm ngăn: dh = 1,3* Dloe = 1,3* 0,945 = 1,23 (m) Khoảng cách từ mép ngoài của miệng loe đến mép ngoài cùng của bề mặt tấm ngăn theo mặt phẳng qua trục. Trong đó vk = 0,02 m/s: Tốc độ dòng nước chảy qua khe hở giữa miệng loe ống trung tâm và bề mặt tấm hắt. dn : Đường kính đáy nhỏ của hình chóp cụt, chọn dn = 0,4 m ( ) ( ) m L 057 , 0 3600 24 0,4 3,5 * 02 , 0 300 * 4 * * = = + p + Kiểm tra lại thời gian lưu nước trong bể lắng ( ) ( ) ( ) m H d D W 3 2 2 2 2 27,7 3 7 , 0 3,5 4 14 , 3 4 * * * * = - = - = p Thể tíchphầnlắng Thời gian lưu nước ) ( 5 , 1 ) ( 2,2 5 , 12 27,7 h h Q W t tb h > = = = Tải trọng máng tràn ÷ ø ö ç è æ ÷ ø ö ç è æ = = = < ng m m ng m m D Q L tb ng S . / 500 . / 8 , 39 4 * 14 , 3 300 * 3 3 p ) ( 9 , 42 5 , 5 4 3,5 * 14 , 3 4 * 3 2 2 * * H D V tc bê bê = = = p Thể tích tổng cộng của bể m Chọn Vbể = 43 (m3) Tính toán máng thu nước Chọn Bề rộng máng: bm = 0,25 m Chiều sâu: hm = 0,3 m Đường kính trong máng thu Dmt = D - 2*0,25 = 3(m) Đường kính ngoài máng răng cưa Dm = Dmt – 2*br = 3 -2* 0,1 = 2,8(m) Chiều dài máng thu đặt theo chu vi bể Lm = ð*Dmt = 3,14* 3,5 = 10,99 (m) Tải trọng thu nước trên bề mặt máng ÷ ø ö ç è æ = = = ng m m L Q U m tb ng m . / 3 , 27 56 , 12 300 3 Tính máng răng cưa Drc = D = 3,5 (m) Chiều dài máng răng cưa lm = ð* Dmt = 3,14* 2,8 = 8,79 (m) Chọn Số khe: 4 khe/1m dài, khe tạo góc 900 Bề rộng răng cưa: brăng = 100 mm Bề rộng khe: bk = 150 mm Chiều sâu khe: hk = bk/2 = 150/2 = 75 (mm) Chiều cao tổng cộng của máng răng cưa: htc = 200 mm Tổng số khe: n = 4lm = 4* 8,79 = 35,1(khe) = Chọn n = 36 khe Lưu lượng nước chảy qua một khe ÷ ø ö ç è æ = = = ng khe m n Q q tb ng k . / 8,33 36 300 3 ÷ ø ö ç è æ = = = ng m m l Q L m tb ng m . / 1 , 34 8,79 300 3 Tải trọng thu nước trên 1 máng tràn Chiều sâu ngập nước của khe Trong đó Cd : Hệ số chảy tràn, Chọn Cd = 0,6 ) ( 75 , 0 ) ( 022 , 0 24 * 3600 * 45 * 81 , 9 * 2 * 6 , 0 * 15 8 8,33 2 * * 2 * * 15 8 0 5 2 5 2 m m tg tg g C q h d k ng < ÷ ÷ ÷ ÷ ø ö ç ç ç ç è æ ÷ ÷ ÷ ÷ ÷ ø ö ç ç ç ç ç è æ ÷ ø ö ç è æ = = = q è : Góc răng cưa (è = 900) Đường kính ống dẫn nước từ bể lắng ra ngoài Chọn vận tốc nước trong ống dẫn v = 0,8 m/s (Theo điều 2.6.2 TCVN-51-84). ) ( 73 24 * 3600 * 8 , 0 * 14 , 3 300 * 4 * * 4 mm v Q D tb ng = = = p Đường kính ống dẫn nước Vậy chọn ống PVC có Ф 90 mm Tính toán hệ thống thu xả cặn Thể tích phần lắng ( ) ( ) ( ) m H d D W 3 2 2 2 27,7 3 7 , 0 3,5 4 14 , 3 4 * * * * = - = - = p 2 Lượng cặn cần xả là 60% trong thời gian 30 phút Vậy lượng cặn cần xả = 27,7 * 0,6/(60*30) = 0,0092 (m3/s). Chọn vận tốc xả cặn là v = 1 m/s. Đường kính ống xả cặn là ) ( 4 , 108 1 * 14 , 3 0092 , 0 * 4 * * 4 mm v W D can = = = p Chọn đường kính ống dẫn bùn Ø = 120 mm Hiệu quả xử lý cặn 80% và tải trọng 40m3/m2.ngày. Lượng bùn tươi sinh ra mỗi ngày Mtươi = 483,84gSS/m3* 300m3/ngày* (0,8)/1000g/kg = 116,1 kgSS/ngày Lượng bùn tươi có khả năng phân hủy sinh học Mtươi (VSS) = 116,1 kg/ngày* 0,75 = 87,1 kg/ngày Trong đó : tỷ số VSS/SS = 0,75 Quá trình nén bùn trọng lực xảy ran gay tại phần đáy của bể lắng I. Bùn dư từ bể lắng I được đưa vào bể nén bùn. Xác định hiệu quả xử lý BOD5, COD và SS Ở bể lắng I hiệu quả lắng cặn SS từ 70 – 90%, với hiệu quả xử lý 80% và BOD5 từ 25 – 50% với hiệu quả xử lý 30%, hiệu quả khử màu đạt 92%. Cặn lơ lửng SS sau bể lắng I SS = 483,84* (1 – 0,8) = 96,77 (mg/l) BOD5 còn lại sau bể lắng I BOD5 = 814* (1 – 0,3) = 570 (mg/l) COD còn lại sau bể lắng I COD = 1357* (1 – 0,3) = 950 (mg/l) Độ màu của nước thải sau bể lắng I Độ màu = 1000* (1 – 0,92) = 80 (Pt – Co). Kết quả tính toán STT Thông số Đơn vị Số liệu 1 Đường kính m 3,5 2 Chiều cao cột nước m 4,8 3 Chiều cao tổng m 5,3 4 Chiều cao phần chóp đáy 45% m 1,55 5 Thể tích thực của bể m3 43 6 Thời gian lưu nước (t) h 2,2 7 Đường kính trong máng thu nước (Dmáng) m 3 8 Đường kính ngoài máng răng cưa (Drăng cưa) m 2,8 9 Đường kính ống dẫn nước ra bể (Ddẫn nước) mm 90 10 Đường kính ống dẫn bùn ra bể (Dbùn) mm 120 4.6 Bể Aerotank 4.6.1 Chức năng Là thiết bị chủ yếu để xử lý COD, BOD trong dòng thải bằng hoạt động của các vi sinh vật hiếu khí. Ngoài ra, nó còn có tác dụng giảm một số tác nhân ô nhiễm khác trong dòng thải như TS, các muối SO42-, NO3-... Bể Aeroten có quá trình cấp khí nhằm cung cấp lượng oxy cần thiết cho quá trình hoạt động của các vi sinh vật, đồng thời ngăn ngừa việc lắng bùn trong bể - tránh xảy ra sự phân hủy yếm khí gây ảnh hưởng đến quá trình. Sản phẩm phân hủy sinh học là khí CO2, H2O và bùn hoạt hóa (sinh khối). 4.6.2 Tính toán Số liệu tính toán Hàm lượng BOD5 của nước thải dẫn vào Aerotank, S0 = 570 mg/l. Tỷ lệ BOD5/COD = 570/950=0,6 Hàm lượng chất lơ lửng trong nước thải dẫn vào Aerotank SS = 96,77 mg/l Hàm lượng BOD5 trong nước thải cần đạt sau xử lý S = 50 mg/l Lưu lượng trung bình của nước thải trong 1 ngày đêm Qtbng = 500 m3/ngd Hàm lượng chất lơ lửng cần đạt sau xử lý 50 mg/l, trong đó là chất rắn dễ phân hủy sinh học. Nhiệt độ nước thải, t = 250C Chất lơ lửng trong chất thải đầu ra là chất rắn sinh học chứa 80% chất dễ bay hơi (Z = 20%) % cặn hữu cơ là a = 75% (chất có khả năng phân hủy sinh học). Thông số lựa chọn (Trịnh Xuân Lai, Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải, Bảng 6-1, Trang 91, Năm 2000) Thời gian lưu bùn, èc = 3 – 15 ngày Tỷ số F/M = 0,2 – 0,6 kgBOD5/kgVSS.ngày Tỷ số BOD5/BODl = 0,68 Tải trọng thể tích, Ls = 0,32 – 0,64 kgBOD/m3.ngày Nồng độ bùn sau khi hòa trộn X = 2500 – 4000 mg/l Hệ số hô hấp nội bào, Kd = 0,06 – 0,15 ngày-1 Tỷ số tuần hoàn bùn hoạt tính, Qth/Q = 0,25 – 1 Tỷ số BOD5/COD, F = 0,6 Hệ số sản lượng bùn, Y = 0,4 – 0,8 mgVSS/mgBOD5 Xác định hàm lượng BOD5 hòa tan trong nước thải ở đầu ra Tổng BOD5 ra = BOD5 hòa tan + BOD5 của cặn lơ lửng Nồng độ BOD5 của nước thải đầu ra: BOD5ra # 50 mg/k Hàm lượng chất lơ lửng có khả năng phân hủy sinh học ở đầu ra B = 50* 0,75 = 37,5 mg/l COD của chất lơ lửng có khả năng phân hủy sinh học ở đầu ra c = 37,5 mg/l* 1,42 (mgO2 tiêu thụ/mg tế bào oxy hóa)* (1 – 0,2) = 42,6 mg/l BOD5 của chất lơ lửng ở đầu ra d = 42,6* 0,68 = 29,97(mg/l) BOD5 hòa tan trong nước thải đầu ra e = BOD5 cho phép – d = 50 - 28,97 = 21,03 (mg/l) Hiệu quả xử lý Hiệu quả xử lý tính theo BOD5 Tính toán kích thước bể Aerotank Thể tích bể Aerotank Trong đó Q : Lưu lượng trung bình ngày. Y : Hệ số sản lượng bùn, chọn Y = 0,6 mgVSS/mgBOD5 : Thời gian lưu bùn, Chọn = 3 ngày X : Nồng độ chất lơ lửng dễ bay hơi trong bùn hoạt tính, chọn X = 2500 mg/l Xb : Nồng độ bùn hoạt tính tuần hoàn, chọn Xb = 8000 mg/l Kd : Hệ số phân hủy nội bào, Kd = 0,06 ngày-1 S0 : Nồng độ BOD5 của nước thải dẫn vào bể aerotank, S0 = 570 mg/l ( ) ( ) ( ) m V 3 49 , 104 3 * 06 , 0 1 * 2500 03 , 21 570 * 3 * 6 , 0 * 300 = = + - S : Nồng độ BOD5 hòa tan của nước thải ra bể aerotank, S = 21,03 mg/l Chọn V = 105 m3 Trong đó chọn Chiều cao hữu ích của bể Aerotank, H = 4 m Chiều cao bảo vệ bể Aerotank, hbv = 0,5 m Chiều cao xây dựng của bể Aerotank Hxd = H + hbv = 4 + 0,5 = 4,5 (m) ( ) m H V S 2 26 4 105 = = = Diện tích mặt bằng của bể Aerotank Chọn Aerotank gồm 1 đơn nguyên với kích thước L* B* H = 7* 4 * 4,5 (m) Thời gian lưu nước trong bể Aerotank ( ) h Q V tb h 4 , 8 5 , 12 105 = = = q Tính toán lượng bùn tuần hoàn Thông thường người vận hành hệ thống tuần hoàn bùn sẽ lấy khoảng 40 – 70% tổng lượng bùn hoạt tính sinh ra, ngoài ra chúng ta cũng có thể tính theo công thức: Lấy =68% Chh : Nồng độ bùn hoạt tính trong hỗn hợp nước – bùn chảy từ aerotank đến bể lắng II, Chh = 2000 – 3000 mg/l, lấy Chh = 2400 mg/l. Cll : Nồng độ chất lơ lửng trong nước thải chảy vào aerotank, Cll = 96,77 mg/l. Cth : Nồng độ bùn hoạt tính tuần hoàn, Cth = 5000 – 6000 mg/l, lấy Cth = 5800 mg/l. Lưu lượng trung bình của hỗn hợp bùn hoạt tính tuần hoàn: ng m h m Q P Q h tb th / 204 / 8,5 100 5 , 12 * 68 100 * 3 3 . = = = = 68 , 0 300 204 = = = Q Q th a Vậy, ta có Tính toán lượng bùn sinh ra Tốc độ tăng trưởng của bùn tính theo công thức: Lượng bùn hoạt tính sinh ra trong 1 ngày ) / ( 61,76 ) ( 61760 ) 03 , 21 570 ( * 300 * 375 . 0 ) ( * * 0 ngày kg g S S Q Y P b x = = - = - = / 88 7 . 0 1 ngày kg Z P P x xl = = - = 61,76 Tổng cặn lơ lửng sinh ra theo độ tro của cặn Z = 0.3 Lượng cặn dư hằng ngày phải xả đi ) / ( 73 10 * 50 * 300 88 10 * 50 * 3 3 ngày kg Q P P xl xã = - = - = - - Tính lưu lượng xã bùn Qxã theo công thức: (Giáo trình tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải – Trịnh Xuân Lai) Suy ra: ) / ( 28 , 3 10 * 5600 10 * 25 , 26 * 300 2500 * 168 * * * * 3 ngày m X X Q X V Q c T xã xã r xã = - = - = q q Trong đó: V: thể tích = 168 (m3) Qr = Qv = 300 (m3/ngày) X = 2500 (mg/l) XT = 0.7 *8000 = 5600 (mg/l) Xr = 37.5 * 0.7 = 26,25 (0.7 là tỉ lệ lượng cặn bay hơi trong tổng số cặn hữu cơ, cặn không tro) Thời gian tích lúy cặn (tuần hoàn toàn bộ) không xã cặn ban đầu ) ( 6 , 13 76 , 61 8000 * 100 * ngày P X V T x = = = Thực tế sẽ dài hơn 3 – 4 lần vì nồng độ bùn chưa đủ trong hiệu quả xử lý ở thời gian đầu sẽ thấp và lượng bùn sinh ra ít hơn Px Sau khi hệ thống hoạt động ổn định thì lượng bùn hữu cơ xã ra hằng ngày B = Qxã * 8000 g/m3 = 5,16 * 8000 = 26,25 = 26,25 (kg/ngày) Trong đó cặn bay hơi B’ = 0.7 * 26,25 = 18,375 (kg/ngày) Lượng cặn bay hơi trong nước đã xử lý ra khỏi bể Qr * Xr B’’ = 300 * 26,25 * 10-3 = 7,875 (kg/ngày) Tổng cặn hữu cơ sinh ra B’ + B’’ = 18,375 + 8,875 = 26,25 (kg/ngày)