Đồ án Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho khu công nghiệp công suất 18000 m3 /ngày đêm

c tinh trước khi qua bể cân bằng. Chiều cao cột áp bơm bằng chiều sâu hố thu gom cộng chiều cao bể cân bằng và tổn thất ñường ống chọn H = 15 m. ∼ 30 ∼ • Công suất bơm một bơm, theo [4, tr. 46] ta có: kwHgQN 13.19 8.0*1000 15*81.9*1000*104.0 1000 *** === η ρ Chọn N = 19 kw Trong ñó - Q: lưu lượng nước của một bơm, chọn 6 máy trong ñó có một máy dự phòng nên lưu lượng một máy là: Q = Qmax :5 = 0.52 : 5 = 0.104m3/s - H: cột áp của bơm, 15m H2O. - ρ : khối lượng riêng của nước thải, chọn ρ =1000 kg/m3. - g: gia tốc rơi tự do, g = 9.81 m/s2 - η : hiệu suất của bơm, lấy η = 0.8 (thường η = 0.72 ÷ 0.93) • Công suất thực của 1 máy bơm N’ = 1.2 *N = 1.2 * 19 = 22.8 kw + Ống dẫn nước sau máy bơm • Đường kính ống ra của từng máy bơm: mmm v QD 3003.0 5.1*14.3 104.0*4 * *4 ==== pi Trong ñó: Q: Lưu lượng 1 máy bơm. Q = 0.104 m3/s. v: Vận tốc ống dẫn: v = 0.8 ÷ 2 m/s
chọn v = 1.5m/s • Chọn 2 bơm ñi một ñường ống chung thì ñường kính ống tại ñoạn ống chung là mmm v QD 42042.0 5.1*14.3 2*104.0*4 * *4 ==== pi Chọn ống Inox φ 420 dày 3mm ∼ 31 ∼ Tóm tắt thông số thiết kế Stt Tên thông số Đơn vị Số lượng 1 Chiều dài (L) m 6 2 Chều rộng (B) m 6 3 Chiều sâu hố th gom (H) m 13.5 4 Máy bơm chìm cái 6 5 Công suất KW 22.8 3.3 Tính toán Song tách rác tinh (Lưới lược tinh) 3.3.1 Chức năng vị trí Tách rác có kích thước lớn 5mm trong nước thải trước khi qua bể cân bằng. Ngoài ra, song chắn rác tinh có thể giảm ñược 5% các chất ô nhiễm. 3.3.2 Tính toán Chọn 3 máy lược rác cơ khí kiểu lưới lọc ñĩa tròn hình trụ hai máy bơm dẫn nước vào một máy, vậy công suất một máy lược rác: 0.104*2 =0.208(m3/s). Thông số sàn ñặt máy lược rác tinh. Stt Tên thông số Đơn vị Số lượng 1 Chiều dài ñặt máy (L) m 3 2 Chều rộng ñặt máy (B) m 6 3.4 Bể ñiều hoà 3.4.1 Chức năng vị trí Nhiệm vụ ñiều hòa lưu lượng và nồng ñộ chất ô nhiễm khi có doanh nghiệp xả nước không ổn ñịnh, bể phải có ñủ dung tích ñể ñiều hòa lưu lượng, nồng ñộ ô nhiễm nhằm ñảm bảo cho các công trình sau hoạt ñộng ổn ñịnh. Trong bể ñối với bể ñiều hòa lưu lượng không nhất thiết phải có thiết bị khuấy trộn còn ñối với bể ñiều hòa nồng ñộ thì nhất thiết phải có thiết bị khuấy trộn và sục khí nhằm cân bằng nồng ñộ chất bẩn cho toàn thể tích bể và khoảng biên ñộ dao ñộng thấp hơn. Năng lượng ∼ 32 ∼ cần khuấy trộn 0.004 – 0.008 kW/m3 thể tích bể, lượng không khí cần 0.01 – 0.015m3/m3 dung tích bể. Để xác ñịnh dung tích của bể ñiều hòa, ta cần có các số liệu về ñộ biến thiên lưu lượng nước thải theo từng giờ trong ngày, lưu lượng trung bình của ngày, và biên ñộ sự thay ñổi nồng ñộ chất ô nhiễm. Ở ñây, do khu công nghiệp ñang trong giai ñoạn thiết kế và giải tỏa mặt bằng nên em chỉ tính thể tích của bể ñiều hòa một cách gần ñúng như sau: Lưu lượng nước thải trung bình Q = 18000 m3/ngày và trạm xử lý nước thải hoạt ñộng liên tục 24/24 giờ. 3.4.2 Tính toán Do do nước thải chưa có nên ta lấy thời gian lưu nước dựa vào các KCN có quy mô tương tự chọn t = 8 h. Thể tích bể ñiều hoà. 3max 150008*1875* mtQV hdh === Trong ñó: max hQ : Lưu lượng nước thải trung bình theo giờ lớn nhất, m3/h t: Thời gian lưu nước, ta chọn t = 8h • Chọn bể hình tròn cấu tạo bể bằng bê tông cốt thép có ñường kính D = 40m ⇒ Chiều sâu hữu ích bể m D Vh dh 13 4 40 15000 4 22 =× == pipi Chiều cao an toàn hs = 0.5m Chiều cao tổng cộng của bể Hdh = h + hs = 13.5 m + Bể sử dụng 4 bơm (trong ñó một bơm dự phòng) • Lưu lượng 1 bơm Q = Qtb giơ: 3 = 750 : 3 = 250 m3/h = 0.07 m3/s + Công suất bơm, theo [4, tr. 46] ta có ∼ 33 ∼ kwHgQN 52.8 8.0*1000 10*81.9*1000*07.0 1000 *** === η ρ Chọn N = 9 kw =12 Hp Trong ñó - Q: Lưu lượng của 1 bơm, 0.07 m3/s - H: Cột áp của bơm, 10m H2O. - ρ : Khối lượng riêng của nước thải, chọn ρ =1000 kg/m3. - g: Gia tốc rơi tự do, g = 9.81 m/s2 - η : Hiệu suất của bơm, lấy η = 0.8 (thường η = 0.72 ÷ 0.93) + Công suất thực của máy bơm N’ = 1.2 * N = 1.2 *9 = 10.8 Kw = 14.4 Hp + Ống dẫn nước sau máy bơm Vận tốc ống dẫn: v = 0.8 ÷ 2 m/s
chọn v = 2m/s Đường kính ống ra của từng máy bơm: mmm v QD 21021.0 3600*2*14.3 250*4 3600** *4 ==== pi Chọn D = 210 mm Với: Q là lưu lượng 1 máy bơm Q = 250 m3/h. + Chọn 2 bơm ñi một ñường ống chung thì ñường kính tại ñoạn ống chung là mmm v QD 297297.0 3600*2*14.3 2*250*4 3600** *4 ==== pi Chọn ống Inox φ 300 mm dày 3mm dẫn sang bể keo tự tạo bông. 3.4.3 Chọn thiết bị khuấy trộn bể ñiều hoà. Khuaáy troän beå ñieàu hoøa baèng heä thoáng thoåi khí nhằm không cho các chất lắng xuống ñáy bể, ñảm bảo không cho quá trình khị khí sảy ra trong bể. Lượng không khí cần thiết cho một m3 nước thải là 0,01 ñến 0,015m3/1 m3 nước thải trong 1 phút chọn 0,01 (Nguồn: [3, tr. 42]). Chọn thiết bị Ejector và thổi khí bề mặt là thiết bị xáo trộn cho bể cân bằng. ∼ 34 ∼ Lượng khí nén cần thiết cho bể Vkhí = 0.01* Vdh = 0.01*22500 = 225 m3 không khí/phút. Vậy oxi cung cấp là 47 m3 (oxi chiếm 20,9% về thể tích), tương ñương kgmo 14.6732*1000*4.22 1000*47 2 == Vậy theo bảng 5.5 ta có công suất máy Ejetor và máy airlift là P = 1,3*67.14 = 87.282 (kw), (Nguồn [1, tr. 148]). Chọn một máy thổi khí bề mặt kiểu bơm airlift ñặt chân phao nổi [1, tr. 150] ñặt chính giữa và 4 máy Ejector ñặt phân ñều dưới ñáy quanh bể. Với công suất một máy: Pmáy = P/5 = 17.5 kw Thông số bể ñiều hòa STT Tên, thông số kỹ thuật Đơn vị Số lượng 1 Đường kính bể (D) m 40 3 Chiều sâu bể (H) m 13.5 4 Máy Ejetor 17.5 KW Bộ 4 5 Máy thổi khí kiểu airlift 17.5 KW Bộ 1 6 Máy bơm nước thải chìm 10.8 KW, cột áp 10m H2O cái 4 3.5 Bể keo tụ tạo bông 3.5.1 Chức năng vị trí Bể keo tụ tạo bông có nhiệm vụ hòa trộn chất keo tụ vào nước thải theo thời gian nhất ñịnh nhằm ñảm bảo bông cặn lớn tối ưu trước khi sang bể lắng nhằm tăng hiệu quả bể lắng khi nồng ñộ chất ô nhiễm vượt quá khả năng xử lý bể vi sinh hiếu khí tiếp theo. ∼ 35 ∼ Choïn beå troän, beå taïo boâng baèng cô khí. Beå hình daïng nhö hình hoäp chöõ nhaät ñöôïc chia laøm 2 buoàng, một bể keo tụ, 1 bể tạo bông, ñöôïc ngaên caùch baèng vaùch ngaên höùông doøng, trong moãi buoàng ñaët moät maùy khuaáy. Thời gian lưu nước trong mỗi ngăn là 15 phút. 3.5.2 Tính toán Dung tích một ngăn. W = 3225 60 18*750 * mtQhtb == Trong ñoù: Qhtb – Löu löôïng nöôùc thaûi trung bình giôø. t – Thôøi gian löu nöôùc trong beå 10 – 30 phút, choïn t = 18 phuùt. Kích thước 1 bể: L x B x H = 6.5 x 6.5 x 5.5 (m), vaø chieàu cao baûo veä: 0.5m Trong bể yêu cầu khuấy trộn với gradien vận tốc G từ 30 – 60 S-1 chọn G = 40 S-1 (Nguồn [1]-329) Năng lượng cần thiết của cánh khuấy. (Nguồn [1]-329) kwsNVGP 3.0)/(300001.0*5.187*40** 22 ==== µ Hiệu suất ñộng cơ 0,8 công suất ñộng cơ: 0.3/0.8= 0.375(kw) = 0.5Hp. Trong ñó: G – Radian, 40S-1 V – Thể tích bể keo tụ, 270,8m3 µ - Hệ số nhớt ñộng học của nước thải.chon bằng 0.001(N.s/m2). (Nguồn [5, tr. 92])  Vận tốc cánh khuấy 3 2 22 P D P PD PD v AC v vAC vFP × ×× =× ××× =×= ρρ Trong ñó: ∼ 36 ∼ vP : vận tốc tương ñối của nước so với vận tốc ñường kính cánh khuấy. vP = 0,75v = 0,75 x (2.pi .n.R) = 4,71 nR. ρ : trọng lượng thể tích của dung dịch ñược khuấy trộn. 30 /100020 mkgCt =⇒= ρ . v : vận tốc cánh khuấy. CD : hệ số sức cản của nước, phụ thuộc giữa chiều dài l và chiều rộng b của bản cánh quạt Khi l/b = 5, CD = 1.2 Khi l/b = 20, CD = 1.5 Khi l/b > 21, CD = 1.9 Dài / Rộng 2.15 15.0 75.0 =⇒== DCb l . A = 8 x f = 8 x 0.15 = 1.2 (m2). Đối với các bản cánh ở 2 vị trí R1 và R2 thì: 33333 3 2 3 121 2.1939)2.03.0(71.4 2 1000583.02.1 )( 2 nn vv ACPPP PPD ×=×+×× ×× =+× ×× =+= ρ P1, P2 : năng lượng khuấy do các bản cánh khuấy ở 2 bán kính R1, R2 tạo ra. 3 3,30 P n =⇒ )/(240/4 3.30 2.1939 3 phútvòngsvòngn === Nước từ bể phản ứng tạo bông ñược dẫn bằng ống chờ 0.6 x 0.6 m sang máng tràn của bể lắng, vận tốc nước qua ống 2 m/s. ∼ 37 ∼ Các thông số bể keo tụ tạo bông STT Tên, thông số kỹ thuật Đơn vị Số lượng 1 Dài (L) m 6.5 2 Rộng (B) m 6.5 3 Chiều cao m 5.65 4 Máy khuấy bể keo tụ 0.5 Hp, 240 vòng/phút cái 01 5 Máy khuấy bể tạo bông 0.5 Hp, 240 vòng/phút. cái 01 3.6 Bể lắng 1 (lắng ngang) 3.6.1 Chức năng vị trí Lắng các bông cặn sau khi keo tụ trong bể tạo bông, làm giảm nồng ñộ các chất ô nhiễm trước khi vào bể aerotank. Chọn bể lắng ngang cho công trình. 3.6.2 Tính toán Chọn 2 bể lắng kích thước một bể (Theo[7, ñiều 6.5.2]) ①?Diện tích bề mặt của bể lắng 2 0 180 2*50 18000 2* m U QF === Trong ñó: Q- Lưu lượng nước thải18000m3/ngñ. U0- Tải trọng bề mặt 31 ñến 50 chọn 50 m3/m2 ngày. (Nguồn: [3, tr. 45]) ①?Chiều rộng bể F = B . L = B .4B = 4 .B2 = 180 m2 ⇒ B = 6.7 m, chọn 6.5 m ①?Chiều dài L=4*B = 4*8 = 32 m ①?Kiểm tra tải trọng bề mặt ∼ 38 ∼ ngàymm F QU 230 /432*32*5.6 18000 2* === Nằm trong giới hạn cho phép: 31 – 50 (m3/m2 ngày) theo bảng 4.3. (Nguồn: [3, tr. 45]) ①?Thể tích bể phần hữu ích. Chọn chiều cao vùng lắng chọn h = 3.6 m Vậy: V= F*h = 6.5*32 * 3.6 = 748.8 m3 + Chiều cao xây dựng Chiều cao chứa cặn hc = 0.5m Chiều cao bảo vệ hbv =0.4 m ⇒ Chiều cao tổng cộng bể lắng H = hc +hbv + h = 0.5 + 0.7 + 3.6 = 4.8 m + Máng phân phối nước. Chọn máng phân phối nước nằm ngang ñầu bể kết cấu BTCT số lượng 1 máng • Tiết diện ướt của máng phân phối nước Trong ñó: Q: Lưu lượng nước thải tính 0.21 (m3/s) V3: Vận tốc nước tự chảy trong máng V3 = 0.5 – 0.7 (m/s), chọn V3 = 0.6 (m/s), (Theo [7]) Chọn B*H = 0.6*0.6  Tải trọng máng tràn phân phối nước ñầu bể. )./(28 24*5.6*2 18000 24*5.6*2 3 hmmQLs === + Máng thu nước )(35.0 6.0 21.0 2 3 3 mV QF === ∼ 39 ∼ Chọn 1 máng thu nước nằm ngang ở cuối bể cách thành cuối bể 0.5 m có kết cấu bằng bê tông cốt thép có gắn răng cưa hai bên, nước chảy vào hai bên thành răng cưa của máng chảy vào máng sang bể aerotank nhờ ống inox. • Tiết diện ướt của máng thu nước Trong ñó: - Q: Lưu lượng nước thải tính 0.21 (m3/s) - V3: Vận tốc nước tự chảy trong máng, (Theo[7]), V3 = 0.5 – 0.7 (m/s), chọn V3 = 0.7 (m/s) Chọn giá trị hiệu dụng của máng 60% vậy diện tích tiết diện (mặt cắt ngang) của máng là 0.7 m2 Chọn B*H = 0.7*0.7m Diện tích mặt cắt ngang 0.49 m2 > 0.3 m2 thỏa mãn. + Chiều cao lớp nước trong máng hn= F3/0,7=0.3/0.7 =0.42m + Chiều dài máng thu nước Lmang = 6.5 m Tải trọng máng thu nước cuối bể. )/(7.7)./(28 24*5.6*2 18000 24*5.6*2 3 slhmmQLs ==== (Theo [7, ñiều 6.5.8] khoâng vöôït quaù 10 l/s) Máng vớt bọt nổi B x h = 0.5 x 0.5 (m) ①?Thời gian lưu nước trong vùng lắng hQ V t 9.1 750 2*6.3*32*5.6 === )(3.0 7.0 21.0 2 3 3 mV QF === ∼ 40 ∼ ①?Vận tốc giới hạn. Trong ñó VH : Vận tốc giới hạn trong vùng lắng (m/s) K : Hằng số phụ thuộc vào tính chất cặn, ñối với hạt có khả năng kết dính chọn k = 0,06 ρ : Tỉ trọng của hạt thường từ 1.2 – 1.6, chọn ρ = 1.25 g : Gia tốc trọng trường 9.81 m/s2 d : Đường kính hạt, chọn d =10-4 m f : Hệ số ma sát f = 0.02 - 0.03 chọn f = 0.025 (Nguồn [3]-48). ⇒ smf gdkVH /069.0025.0 .10*81.9*)125.1(*06.0*8)1(8 2 1 42 1 =      − =      − = −ρ + Vận tốc nước chảy trong vùng lắng. smsm hB QVn /069.0/0045.084600*2*6.3*5.6 18000 . <=== LÖÔÏNG BUØN SINH RA + Hieäu suaát laéng cuûa beå laéng ngang coù söï hoã trôï cuûa chaát keo tuï, haøm löôïng SS giaûm 65%, haøm löôïng BOD giaûm 50 – 65%, chọn 50% , hàm lượng COD giảm 60% theo (Nguồn [1, tr. 80]) + Haøm löôïng caùc chaát oâ nhieãm coøn laïi sau khi nöôùc qu a beå laén g 1 • Haøm löôïng SS coøn laïi trong doøng ra töø beå l aéng ñôït 1. )(5.73 100 65100 *210 100 65100 * lmgSSSS vaora = − = − = 2 1 )1(8       − = f gdkVH ρ ∼ 41 ∼ • Haøm löôïng BOD5 sau khi qua beå laéng ñôït 1. )(155 100 50100 *310 100 50100 *55 lmgBODBOD vao = − = − = • Haøm löôïng COD sau khi nöôùc qua beå laéng ñôït 1. )(4.264 100 60100 *661 100 60100 * lmgCODCODra = − = − = • Löôïng buøn sinh ra moãi ngaøy tính theo haøm lượng SS )(245718000*10*210*65.0** 3 ngaykgQSSEG vaoSSbun === − Trong ñoù: - ESS: Hieäu suaát khöû SS beå laéng ñôït 1 laø 65% - SSvaøo: Haøm löôïng SS ñaàu vaøo beå laéng ñôït 1 (kg/ngaøy) - Q: Löu löôïng nöôùc thaûi (m3/ngaøy) • Theå tích buøn sinh ra moãi ngaøy )(7125.30 80 2457 3 ngàym C GV bunbun === Trong ñoù: - C: Haøm löôïng chaát raén trong buøn ôû khoaûng 40 – 120 g/l = 40 – 120 kg/m3, choïn C = 80 kg/m3. • Theå tích chöùa caën ngaøy ñeâm. B * Hbun *L*n =6.5 * 2*1.5 * 2 = 39 m3 thoûa maõn Hoá gom caën ñaàu beå coù kích thöôùc B *l*h*n = 6.5*2*1.5*2 (m). • Thôøi gian giöõa 2 laàn xaû caën )(2.10)5.73210(*750 34000*7125.30 )(* * max h CCQ fVT h tb bùn = − = − = Trong ñoù: - Cm ax : Haøm löôïng SS vaøo beå laéng ñôït 1 laø 210 mg/l) ∼ 42 ∼ - C : Haøm löôïng SS sau khi laéng ñôït 1 laø 73.5 (mg/l) - f : Heä soá choïn theo baûng 3.3 - [8, tr. 78]. Choïn f = 34000 g/m3 • Thôøi gian xaû caën: Choïn thôøi gian xaû caën laø 60 phuùt ⇒ Choïn maùy bôm buøn coâng suaát 30m3/h Thoâng soá beå laéng STT Tên, thông số kỹ thuật Đơn vị Số lượng 1 Chiều dài m 32 2 Chiều rộng m 6.5 3 Chiều cao m 4.5 3 Tải trọng máng phân phối nước, máng tràn, máng răng cưa. (m3/m.h) 28 4 Tải trọng máng thu nước, máng răng cưa. (m3/m.h) 28 5 Cần gạt bùn inox 304 Bộ 01 6 Bơm bùn Q30m3/h,10mH2O cái 02 7 Máng thu bọt inox 304 cái 01 3.7 Bể sinh học hiếu khí (aerotank) 3.7.1 Chức năng vị trí Nhằm xử lý chất ô nhiễm hữu cơ có thể phân hủy sinh học ñược có trong nước thải nhờ quá trình sinh trưởng và phát triển của vi sinh vật hiếu khí. Trong ñiều kiện hiếu khí các vi khuẩn hiếu khí tiêu thụ các chất hưu cơ: Một mặt do nhu cầu năng lượng ñể tồn tại và phát triển (phân chia tế bào tổng hợp chất sống) và hô hấp nội bào (oxi hóa nội bào); Mặt khác, tạo một lượng cơ thể sống và chất trơ dư thừa (bùn dư). ∼ 43 ∼ Hai mặt này luôn luôn tồn tại, mặt thứ 2 không bao giờ hoàn chỉnh vì nó tương ứng với thời gian lưu của bùn và luôn luôn tạo ra cơ thể sống mới, mà càng sinh ra cơ thể mới thì càng tiêu tốn oxi. Lấy ví dụ về sự phân hủy gluco. Lúc ñầu nhờ sự hỗ trợ của nito có thể ñồng hóa gluco thành protein tế bào (C5H7NO2), tiếp theo protein này phân giải nội bào ñể cung cấp năng lượng cho cơ thể sống. Có thể viết hai phản ứng này theo sơ ñồ sau: Tổng hợp 6C6H12O6 + 4NH3 + 16O2 → 4C5H7O2 +16CO2 +28 H2O Hô hấp hoặc ôxi hóa nội bào: 4C5H7NO2 + 20O2 → 20CO2 + 4NH3 +8H2O Vị trí: ñược ñặt trước lắng 2, sau lắng 1. 3.7.2 Tính toán • Các thông số ñầu vào - Công suất 18000 m3/ngñ - COD = 661 mg/l - BOD5 = 310 mg/l - SS = 150 mg/l - Tỷ lệ f = BOD5/COD = 310/661 = 0.5 - Nhiệt ñộ nước thải t = 25oC • Yêu cầu ñối với nước xả ra nguồn (sau bể lắng 2) theo tiêu chuẩn QCVN 24:2009 (cột A) - BOD5 = 20mg/l - COD = 50mg/l - SS = 50mg/l có 65% là cặn hữu cơ. Dựa vào: (Nguồn: [2]) Ta chọn các thông số thiết kế bể aerotank như sau: ∼ 44 ∼ Các thông số thiết kế bể Aerotank Nồng ñộ bùn hoạt tính trong bể X = 3000mg/l Độ tro của cặn – nồng ñộ cặn lắng ở bể lắng 2, cũng là nồng ñộ cặn tuần hoàn 10000 mg/l z = 0.3 Thời gian lưu bùn θc = 10 ngày (θc = 5 – 15 ngày) Chế ñộ thuỷ lực của bể Khuấy trộn hoàn chỉnh Giá trị của các thông số ñộng học Y = 0.5, Kd = 0,05/ngày Độ tro của cặn hữu cơ lơ lửng ra khỏi bể lắng 0.3 (70% lượng cặn bay hơi) Lượng bùn hoạt tính trong nước thải ñầu vào Xo = 0 BOD5:N:P 100:5:1 Tổng nồng ñộ muối 500 mg/l ①?①? Xác ñịnh hiệu quả xử lý • Lượng cặn hữu cơ trong nước ra khỏi bể lắng 2: b = 0.65*50 = 32.5mg/l • Lượng cặn hữu cơ tính theo COD: c = 1.42*b*(1-z) =1.42*32.5*(1- 0.3)= 32.305mg/l. • Lượng BOD5 có trong cặn ra khỏi bể lắng 2: d = f*c = 0.59*32.305 = 19 mg/l. • Lượng BOD5 hoà tan ra khỏi bể lắng 2: S = BOD5 cho phép – d = 20 – 19 = 1 mg/l. • Hiệu quả xử lý tính theo COD: %3.97100* 661 )305.3250(661100*)( =−−=−−= vào COD ra COD vào COD C cCCE • Hiệu quả xử lý tính theo BOD5 hoà tan: %6.99100* 310 1310100* 5 5 = − = − = vào BOD vào BOD C SC E ∼ 45 ∼ • Hiệu quả xử lý tính theo BOD5 toàn bộ: %5.93 310 20310100* 5 55 = − = − = vào BOD ra BOD vào BOD C CC E ①?Thể tích bể Aerotank )(6180)10*05.01(*3000 )1310(*10*5.0*18000 )*1( )( 3 m KX SSQYV cd oc = + − = + − = θ θ ①?Thời gian lưu nước trong bể )16.8)(34.0 18000 6180 hngñQ V ====θ • Tốc ñộ tăng trưởng của bùn hoạt tính 333.0 05.0*101 5.0 *1 = + = + = dc b K YY θ • Lượng bùn hoạt tính sinh ra trong 1 ngày ngñkg SSQYP obx /1852 10*)1310(*18000*333.0)(** 3 = −=−= − • Tổng cặn lơ lửng sinh ra theo ñộ tro của cặn z = 0.3 )/(2646 3.01 15.1852 1 ngñkg z PP xxl = − = − = • Lượng cặn dư hàng ngày phải xả ñi tính theo SS kg/ngñ. )/(228610*20*18000264610** 33 ngñkgSSQPP raxlxa =−=−= −− Trong ñó: - SSra: Nồng ñộ BOD ñầu ra theo yêu cầu, SSra = 20 (mg/l) • Tính lưu lượng bùn sinh ra tính theo nồng ñộ bùn hoạt tính tối ña trong bể aHrotank cT crr xa X XQXVQ θ θ * ** − = Trong ñó: ∼ 46 ∼ - V: thể tích làm việc của bể, V = 6180 (m3) - Qra = Qvao = 18000 (m3/ngñ) (xem lượng nước theo bùn là không ñáng kể) - X: Nồng ñộ bùn hoạt tính trong bể Aerotank, X = 3000mg/l (cặn bay hơi) - θc: Thời gian lưu bùn (tuổi của bùn), θc = 10 (ngày) - XT: Nồng ñộ bùn hoạt tính lấy từ ñáy bể lắng ñể tuần hoàn lại bể Aerotank, (cặn không tro, XT = (1-z)*10000 = 0.7*10000 = 7000(mg/l) - Xra: Nồng ñộ bùn hoạt tính trong nước ñã lắng, Xra = (1-z) * b = 0.7*32.5 = 22.75(mg/l) Vậy: )/(206 10*7000 10*75.22*180003000*6180 3 sinh ngñmQ ra = − = • Thời gian tích luỹ cặn (tuần hoàn lại toàn bộ) không xả cặn ban ñầu )(10 15.1852 3000*6180* ngñ P XVT x === Nhưng thực tế, thời gian tích luỹ cặn (tuần hoàn cặn lại toàn bộ) sẽ dài khoảng 30 – 40 ngñ, vì khi nồng ñộ bùn không ñủ trong bể thì hiệu quả xử lý trong thời gian này sẽ thấp và lượng bùn sinh ra sẽ ít và tăng dần cho ñến khi bùn ổn ñịnh. Để nồng ñộ bùn trong bể luôn luôn giữ ở giá trị 3000 mg/l, ta có: QX0 + QrXu = (Q + Qr)X QX0 + QrXu = QX + QrX Qr(Xu – X) = Q (X – X0) ∼ 47 ∼ X: Noàng ñoä VSS ôû beå Aerotank, X = 3000 mg/l Xu: Noàng ñoä VSS trong buøn tuaàn hoaøn, Xu = 8000 mg/l X0: Haøm löôïng buøn hoaït tính ôû ñaàu vaøo. Giaù trò X0 thöôøng raát nhoû so vôùi X vaø Xu neân coù theå boû qua choïn Xo=0 mg/l. 60 30008000 3000 ,= − = − = XX X u α Löu löôïng buøn tuaàn hoaøn: ngaymQQ bunr /6.1232066,0 3=×=×= α Kieåm tra taûi troïng theå tích LBOD. )9,18,0(9,0 6180 1031018000 30 −∈= ×× = × = − r BOD V SQL Tỷ số F/M 3,0 3000 24 18.8 3100 = × = × = X S M F θ ∈ (0,2 –0,6) Kiểm tra giá trị của tốc ñộ sử dụng chất nền (BOD5) của 1g bùn hoạt tính trong 1h )../(6.12 18.8 1 * 10*3000 13101 * 53 0 hgrambùnlitmgBOD X SS = − = − = −θ ρ • Tính lượng khí cần thiết ①?Lượng oxy cần thiết trong ñiều kiện chuẩn 1000 )(75.4 *42.1 1000 )( 00 0 NNPf SSQOC x − +− − = Trong ñó: - Q = 18000 m3/ngñ - S0 = 310 mg/l - S = 1 mg/l ∼ 48 ∼ - N0: Tổng hàm lượng nito ñầu vào, N0 = 2.1 (mg/l) - N: Tổng hàm lương nito ñầu ra, N = 15 (mg/l) - Px = 1852 (kg/ngñ) - f = BOD/COD = 0.5 Vì giá trị nito ñầu vào nhỏ nên ta chỉ tính lượng ôxi cần thiết theo BOD Vậy: )/(84941852*42.1 5.0*1000 )1310(*18000 20 ngñkgOOC =− − = • Lượng oxy trong ñiều kiện thực tế cần α 1 * 024.1 1 * )20(0 − − = T dsd s t CC COCOC Trong ñó: - Csd: Lượng oxy bão hoà trong nước, Cs = 9.08 mg/l - Cd: Lượng oxy cần duy trì trong bể, C = 2 – 3 mg/l, chọn C = 2 mg/l - α: Hệ số ñiều chỉnh lượng oxy khoách vào nước thải từ 0.6 – 0.94, chọn α = 0.7 - T: Nhiệt ñộ nước thải, T = 25oC Vậy: )/(13822 7.0 1 * 024.1 1 * 208.9 08.9 *8494 2)2025( ngñkgOOCt = − = − )/(576 24 13822 24 2 hkgOOCOC tttrungbinh === )/(864576*5.1*5.1 2max hkgOOCOC ttrungbinht === )/(461576*8.0*8.0 2min hkgOOCOC ttrungbinht === ①?Lượng không khí cần thiết a t k fOU OCQ *= Trong ñó: ∼ 49 ∼ - fa: Hệ số an toàn, fa = 1.5 – 2, chọn fa = 1.5 (Nguồn: [3]) - OU: Công suất hoà tan oxy vào nước thải của thiết bị phân phối tính theo gam oxy cho 1m3 không khí hOOU u *= Với:  Ou: Phụ thuộc hệ thống phân phối khí. Chọn hệ thống phân phối bọt khí nhỏ và mịn Ou = 7( gO2/m3.m) (tra bảng 7-1 sách tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải – Trịnh Xuân Lai).  h : Độ ngập nước của thiết bị phân phối khí, chọn h=4.5m Nên: OU = Ou * h = 7*4.5 = 31.5 (gO2/m3) )/(6581905.1* 10*5.31 13822 3 3 ngñmQk ==⇒ − =27424 m3/h ①?Áp lực không khí là )(484.1 33.10 533.10 12.10 33.10 atm H p ct =+= + = Trong ñó: Hct: Chiều sâu ngập nước ①?Công suất máy nén khí )(7.366 85.0*102 62.7*)1484.1(*34400 *102 *)1(*34400 29.029.0 kw n qPN k =−=−= Chọn N = 367(kw)=498 Hp chọn 6 máy mỗi máy có công suất 100 Hp trong ñó có một máy dự phòng. Trong ñó: - qk : Lưu lượng không khí )/(62.7 86400 658190 86400 3 sm Qq kk === n : Hiệu suất máy nén, chọn n = 0.85 • Bố trí hệ thống sục khí ∼ 50 ∼ Chọn hệ thống sục khí gồm 2 ống chính chạy dọc trên hành lang bể, các ống nhánh ñặt ngang ñáy bể có các van khí trên mỗi nhánh Chọn dạng ñĩa xốp, ñường kính 200mm, diện tích bề mặt F=0.03m2, cường ñộ khí v = 187.5l/phút.ñĩa = 3.125 (l/s)Số ñĩa phân phối trong bể là: )(2438 10*125.3 62.7 3 diav qN k === − Số lượng ñĩa là 2438 cái, chia ñều trên diện tích bể sau chọn số ống nhánh dẫn khí ra ñĩa. ①?Đường kính ống chính dẫn khí )(568)(568.0 2*15*14.3 62.7*4 2** *4 mmm V qD k ==== pi Chọn D = 570 mm Với V là vận tốc khí trong ống chính , V = 10 – 15 (m/s), chọn V = 15m/s Chọn kích thước bể chọn hai bể thông nhau cuối bể này là ñầu bể kia: L * B * H = 20 *40 *4.5m. ①?Đường kính ống nhánh dẫn khí chọn 1m một ống nhánh số ống nhánh là 79 ống, chiều dài mỗi ống 20m. )(90)(09.0 79*15*14.3 62.7*4 2** *4 mmm V qD k ==== pi Thông số bể aerotank STT Tên, thông số kỹ thuật Đơn vị Số lượng 1 Số bể Bể 02 2 Chiều dài m 40 3 Chiều rộng m 20 4 Thời gian lưu nước h 8.16 5 Số ñĩa phân phối khí Cái 2438 6 Áp lực máy nén khí atm 1.484 7 Công suất máy nén khí 100 HP Cái 06 ∼ 51 ∼ 8 Đường kính ống dẫn khí chính inox 304 mm 570 9 Đường kính ống dẫn khí nhánh inox 304 mm 90 3.8 Bể lắng 2 (Lắng ñứng hình trụ vuông) 3.8.1 Chức năng vị trí Bể lắng ñợt 2 có nhiệm vụ chắn giữ các bông bùn hoạt tính ñã xử lý ở bể aerotank và các thành phần không hòa tan chưa ñược giữ lại ở bể lắng 1 và ñược thu gom về bể nén bùn nhờ 2 bơm bùn, là một công trình ñơn vị trong dây chuyền xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học. Nồng ñộ bùn và nước trong bể aerotank thường lớn hơn 1000 mg/l. Với nồng ñộ này các bông cặn tiếp xúc với nhau tạo thành các ñám bông cặn và lắng xuống ñáy bể trong quá trình xử lý, tốc ñộ lắng của các bông cặn này phụ thuộc vào nồng ñộ và tính chất của cặn. Trong bể lắng 2 chúng ta có thể tăng hiệu quả lắng, giảm thời gian lắng bằng cách cho thêm polymer hữu cơ hỗ trợ thêm. Löïa choïn beå laéng ñôït 2 laø beå laéng ñöùng daïng hình truï troøn, cấu tạo bằng bê tông cốt thép. 3.8.2 Tính toán Chọn 4 bể. Với tải trọng bề mặt thích hợp cho loại bùn hoạt tính là 20m3/m2.ngày và tải trọng chất rắn là 5.0 kg/m2.h (Theo [7, ñiều 652]: số bể lắng lần 2 không ít hơn 3). Kích thước một bể là: ①?Diện tích bề mặt lắng theo tải trọng bề mặt là: )(225 4*20 18000 2 m L QA A L === Trong ñó: Q: Lưu lượng trung bình ngày, Q = 18000 m3/ngày LA: Tải trọng bề mặt, LA = 20m3/m2 Vận tốc dâng nước vùng lắng ∼ 52 ∼ )/(231.0)/(10*31.2 4*3600*24*225 18000 4 smmsm A QU L ==== − Với vận toác nöôùc trong vuøng laéng ñöùng, Theo [7, Ñieàu 6.5.6]: V ≤ 0.5 (mm/s), choïn V1 = 0.5 (mm/s). ①?Diện tích bề mặt bể lắng tính theo tải trọng chất rắn là : )(150 3*2*1000*5 3750*)450750(*)( 2 m L MLSSQQA S T S = + = + = Trong ñó: Ls: Tải trọng chất rắn, Ls = 5 kg/m2.h MLSS = MLVSS/0.8 = 3000/0.8 = 3750 (g/m3) QT: Thể tích bùn tuần hoàn 10800 m3/ngñ= 450m3/h Q: Lưu lượng nước thải 750m3/h • Do As < AL, vậy diện tích 1 bể lắng là AL = 225 (m2) ①?Đường kính bể lắng )(9.16225* 14.3 4 * 4 1 mAD s === pi chọn 17 m ①?Đường kính ống trung tâm )(4.317*2.0%20 1 mDd === Diện tích tiết diện ống trung tâm )(9 4 4.3*14.3 4 * 2 22 m dAtt === pi ①?Máng thu nước. Tiết diện ướt của máng thu. Trong ñó: V3: Vận tốc nước chảy trong máng, theo TCVN 51-84, V3 = 0.5 – 0.7 (m/s), chọn V3 = 0.5 (m/s) Chọn máng thu nước bằng kết cấu bê tông, có tiết diện: Bm*Hm = 350mm*35