Đồ án Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải công nghiệp sản xuất giấy - bột giấy, công suất 7000m3/ngày đêm

CÁC THÔNG SỐ THIẾT KẾ VÀ SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ Xử lý nước một nhà máy giấy chuyên sản xuất giấy và bột giấy với lưu lượng nước thải trung bình ngày đêm từ công đoạn xeo giấy là 5000m3/ngày đêm, từ công đoạn sản xuất bột giấy là 2000m3/ngày đêm. Nồng độ chất ô nhiễm đặc trưng trong từng dòng thải, yêu cầu về chất lượng nước thải xả vào nguồn tiếp nhận đạt loại B. Yêu cầu tính toán thiết kế về mặt công nghệ đối với hệ thống xử lý nước thải cho nhà máy này với những số liệu như sau: I. CÁC THÔNG SỐ THIẾT KẾ Thành phần và tính chất nước thải công đoạn sản xuất bột giấy Thông số Đầu vào Mức độ xử lý PH 5.86 – 6.4 6.0 – 8.5 BOD5 tổng (mg/l) 833 ≤ 50 COD (mg/l) 3724 SS (mg/l) 935 ≤ 100 Độ màu (Pt-Co) 3040 N-Kjeldahl (mg/l) 0.553 ≤ 35 Tổng P (mg/l) 2.34 ≤ 4 Thành phần và tình chất nước thải công đoạn xeo giấy Thông số Đầu vào Mức độ xử lý PH 6.3 – 7.2 6.0 – 8.5 BOD5 tổng (mg/l) 671 ≤ 50 COD (mg/l) 1489 ≤ 100 SS (mg/l) 653 ≤ 100 Độ màu (Pt-Co) 450 N- NH3 9mg/l) 1.15 ≤ 35 P- PO43- (mg/l) 1.21 ≤ 4 II. CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ XỬ LÝ NƯỚC Xác định các lưu lượng tính toán: Lưu lượng trung bình ngày đêm : Qngày =7000 m3/ngày Lưu lượng giờ trung bình Qh = 291.7 m3/h Lưu lượng giờ lớn nhất Qhmax = 466.7m3/h Lưu lượng giây lớn nhất qs = 0.129 m3/s Trạm xử lý viêc liên tục 3 ca (24/24h). SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ: Ghi chú: : Đường nước thải : Đường bùn cặn : Đường cấp khí : Đường cát tử bể lắng cát SCR Bể điều hòa Bể phản ứng Bể keo tụ Lắng đứng Lọc Biofor Bể hiếu khí Bể oxi hóa bậc cao Chất xúc tác Khử trùng Lọc áp lực Nguồn tiếp nhận Trộn hóa chất Nước thải vào Máy phát ozone Máy nén khí Clo Phương án 1: Thuyết minh sơ đồ: Nước thải sau sản xuất được đưa qua song chắn rác giữ lại các tạp chất thô sau đó nước tiếp tục được đưa sang bể điều hòa nhằm điều hòa lưu luợng và nồng độ, nước thải đưa qua bể phản ứng ( có trộn hóa chất) để hình thành bông cặn sau đó đưa nước sang bể lắng 1 và tiếp tục đưa sang bể lọc biofor (kỵ khí- quá trình vi sinh dính bám) nhằm làm giảm lương BOD, không gây qúa tải trong bể hiếu khí, tại bể hiếu khí có hệ thống thổi khí cung cấp oxi cho bê để hiệu quả của quá trình xảy ra hoàn toàn, nước tiếp tục qua bể oxi hóa bậc cao bằng ozone đến thiết bị chất xúc tác (máy phát ozone) đến bể lọc áp lực sau đó khử trùng bằng clo và nước được xả ra nguồn tiếp nhân. Ưu điểm: - Qua nhiều công đoạn lọc và khử trùng bằng ozone nên nguồn nươc đảm bảo chất lượng. - Bể phản ứng có lớp cặn lơ lửng có hiệu quả cao, cấu tạo đơn giản, không cần máy móc cơ khí, không tốn chiều cao xây dựng. - Chiếm một diện tích khá nhỏ trong xây dựng bởi số lượng công trình ít Nhược điểm: - Bể phản ứng có lớp cặn lơ lửng thường khởi động chậm, lớp cặn lơ lửng được hình thành và làm việc có hiệu quả chỉ sau 3-4 tuần. - Bể lắng đứng không đáp ứng được công suất lớn trong xử lý - Chi phí vận hành cao. Nguồn tiếp nhận ( Loại B)  Phương án 2: Nguồn tiếp nhận Nước thải qúa trình xeo giấy Nước thải quá trình sx giấy Song chắn rác Song chắn rác Lắng cát ngang Lắng cát ngang Sân phơi cát BỂ ĐIỀU HÒA Bể phản ứng Bể lắng I (ngang) Bể Arotank Bể lọc nhanh Khử trùng Bể lắng II ( ngang ) Bể nén bùn Máy ép bùn Thổi khí CL CL Máy thổi khí Tuần hoàn bùn Thu hồi bột Bể chứa bùn Nước tách bùn Clo Trộn hóa chất Thuyết minh sơ đồ: Nước thải từ 2 công đoạn xeo giấy và sản xuất giấy được đưa qua song chắn rác nhằm giữ lại những tạp chất thô sau đó được đưa qua lắng cát ngang lắng các tạp chất vô cơ đảm bảo cho các qúa trình xử lý sau, cát từ bể lắng được dẫn đến sân phơi cát để làm ráo nước và đem đi chôn lắp hoặc trãi đường; Nước tiếp tục đưa sang bể điều hòa nhằm ổn định lưu lượng và nồng độ, từ bể điều hòa nước được bơm trực tiếp sang bể phản ứng có trộn hóa chất để hình thành bông cặn và nâng PH của nước sau đó đưa nước sang bể lắng 1 loại bỏ các bông cặn sinh ra trong quá trình keo tụ. Ở đây ta thu hồi bột còn một phần bùn được đưa sang bể chứa bùn còn nước đưa sang bể arotank (quá trình bùn hoạt tính vi sinh vật lơ lửng) có quá trình thổi khí sau đó tiếp tục được đưa sang bể lắng 2 (lắng ly tâm) sau đó qua lọc nhanh và tiếp tục qua khử trùng (có thổi khí) bằng clo và xả ra nguồn tiếp nhận. Một phần bùn hoạt tính (sinh vật lơ lửng) từ bể lăng 2 được dẫn trở lại arotank để tiếp tục tham gia quá trình xử lý ( bùn hoạt tính tuần hoàn), phần còn lại (bùn hoạt tính dư) được dẫn đến bể chứ bùn rồi đến bể nén và ép bùn nhằm làm giảm độ ẩm và thể tich sau đó đem chôn lấp hoặc dung làm phân bón, nước tách bùn từ bể nén bun và công đoạn ép bùn sẽ được dẫn lại bể arotank để tiếp tục xử lý. Ưu điểm: - Hiệu quả xử lý cao - Bể phản ứng có lớp cặn lơ lửng có hiệu quả cao, cấu tạo đơn giản, không cần máy móc cơ khí - Sử dụng 2 bể lắng ngang thuận lợi cho quá trình quản lý và vệ sinh vào mùa mưa. Nhược điểm: - Phức tạp hóa dây chuyền công nghệ trong xử lý - Bể phản ứng có lớp cặn lơ lửng thường khởi động chậm, lớp cặn lơ lửng được hình thành và làm việc có hiệu quả chỉ sau 3-4 tuần. - Tốn nhiều chi phí xây dưng cũng như vận hành Phương án 3: CL Nước thải qúa trình xeo giấy Nước thải quá trình sx giấy Hố thu Song chắn rác Bể lắng cát BỂ ĐIỀU HÒA Bể trộn hóa chất Bể lắng I Bể Arotank Bể lắng II Khử trùng Nguồn tiếp nhận Sân phơi cát Bể chứa bùn Bể nén bùn Máy ép bùn CL Máy thổi khí Thổi khí Nước tách bùn Clo Tuần hoàn bùn Thu hồi bột Thuyết minh sơ đồ: Nước từ thải công đoạn sản xuất giấy được đưa qua hố thu nhằm điều chỉnh PH thích hợp và nước từ công đoạn xeo giấy được đưa qua song chắn rác nhằm giữ lại những tạp chất thô (chủ yếu là rác) có trong nước thải. Sau đó nước được đưa qua bể lắng cát lắng các tạp chất vô cơ đảm bảo cho các qúa trình xử lý sau, cát từ bể lắng được dẫn đến sân phơi cát để làm ráo nước và đem đi chôn lắp hoặc trãi đường; Nước tiếp tục đưa sang bể điều hòa nhằm ổn định lưu lượng và nồng độ, từ bể điều hòa nước được bơm trực tiếp sang bể trộn hóa chất (trộn phèn) nhằm keo tụ giảm lượng chất rắn lơ lửng sau đó đưa nước sang bể lắng 1 loại bỏ các cặn sinh ra trong quá trình trộn hóa chất. Ở đây ta thu hồi bột còn một phần bùn được đưa sang bể chứa bùn còn nước đưa sang bể arotank (quá trình bùn hoạt tính vi sinh vật lơ lửng) có quá trình thổi khí sau đó tiếp tục được đưa sang bể lắng 2 (lắng ly tâm) qua khử trùng (có thổi khí) bằng clo và xả ra nguồn tiếp nhận. Một phần bùn hoạt tính (sinh vật lơ lửng) từ bể lăng 2 được dẫn trở lại arotank để tiếp tục tham gia quá trình xử lý ( bùn hoạt tính tuần hoàn), phần còn lại (bùn hoạt tính dư) được dẫn đến bể chứ bùn rồi đến bể nén và ép bùn nhằm làm giảm độ ẩm và thể tich sau đó đem chôn lấp hoặc dung làm phân bón, nước tách bùn từ bể nén bun và công đoạn ép bùn sẽ được dẫn lại bể arotank để tiếp tục xử lý. Ưu điểm: Giảm lượng hóa chất ngay ban đầu (nước được đưa vào hố thu để điều chỉnh PH). Dây chuyền công nghệ này không cần có bể phản ứng trước bể trộn hóa chất Hiệu quả xử lý đạt tiêu chuẩn loại B. Nhược điểm: Xây dựng và quản lý khá tốn kém Đòi hỏi người quản lý có chuyên môn cao. CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ CỦA PHƯƠNG ÁN 3 1. Bể trộn chất kiềm hóa Mục đích: Nâng PH của nước tạo điều kiện thuận lợi cho các công trình xử lý tiếp theo Tính toán: Lưu lượng 2000 m3/ngđ Dùng vôi để kiềm hóa nước, dạng vôi sử dụng là vôi sữa Lượng vôi cần dùng là : =28(60/57 – 1.5 +1 )100/80 = 19.2 mg/l : lượng phèn dùng để keo tụ e1: trọng lượng đương lượng của vôi e2: trọng lượng đương lượng của phèn nhôm Kt: độ kiềm nhỏ nhất của nguồn nước Thể tích bể pha chế V = ==0.25 m2 Q: lưu lượng giờ trung bình n: số giờ giữa hai lần pha vôi(n =8 h ) b: nồng độ vôi sữa ( b= 5% ) : khối lượng riêng của vôi sữa (1000 kg/m3 ) Lượng vôi cần thiết sử dụng m = Q. Pv =2000*19.2*10-3 = 38,4 kg/ ngđ Lượng vôi thực cần dùng M = m/c = 38,4 / 0.8 = 48 kg/ngđ Lượng vôi sữa 5 % Mdd = M/5% = 48/5 % = 960 kg/ngđ Thể tích vôi cần dùng Vdd = Mdd/=960/1000 = 0,96 m3/ngđ Chọn 2 bơm định lượng để bơm dung dịch vôi sữa đã pha vào bể trộn thủy lực, 1 bơm làm việc, một bơm nghỉ với lưu lượng 3.325 m3/ngđ Đường kính thiết bị pha trộn == 0.56 m Đường kính máy khuấy d = D /2 = 0.56/2 = 0.3 m Năng lượng cần thiết cho máy khuấy hoạt động = 2002 ..0.001.0.25 = 10 w G : gradiant vận tốc độ nhớt của nước ở 200c V: thể tích bể Chọn chiều cao của bể h = 0.8 m Chọn máy khuấy tuabin 4 cánh nghiêng 450, đường kính cánh khuấy 0.3 m 2. Hố thu nước của giai đoạn sản xuất bột giấy Nhiệm vụ: Thu nước từ nguồn thải và ổn định PH của nguồn nước giúp xử lý các công trình sau dạt hiệu quả tốt hơn Công suất: 2000 m3/ngày đêm Thời gian lưu 2 h Thể tích hố thu W = Q.t = 2000/24*2 = 166.67 (m3) Chọn chiều cao lưu nước là 5 m Tiết diện hố thu : f =W/h = 166.67/5 = 33.33 m2 Chọn chiều rộng hố thu là 5m Chiều dài hố thu là 6.67 m. Chọn chiều dài hố thu là 7 m Trong hố thu chọn 2 máy khuấy tuabin cánh nghiêng 450 Đường kính cánh khuấy 0,5 m Năng lượng cần cung cấp: = 2002*0.001.166.67= 6666.8 w = 6.6668Kw Công suất máy khuấy: 6.6668/80 = 0.083 kw 3. Song chắn rác Nhiệm vụ : Loại bỏ các chất thải rắn khô như nhánh cây, gỗ, nhựa, giấy,rễ cây Bảo vệ bơm, van, đường ống, cánh khuấy Thiết kế: Qtb = 7000 m3/ngđ =0,081 m3/s Hệ số không điều hòa k = 1 Chiều sâu lớp nước h = 0.4 m Khoảng cách giữa các thanh 0.016 m Đường kính thanh 0.008 m Chọn = 600 Song chắn rác làm giảm tiết diện dòng chảy nên phải mở rộng về hai phía một góc 20 0 để tránh hiện chảy rối Số khe hở song chắn rác N== = 22 khe Q: lưu lượng giây lớn nhất K: hệ số tính đến hiện tượng thu hẹp của dòng chảy b : khoảng cách giữa các song chắn rác (b= 0.016m) v :vận tốc dòng chảy qua song chắn rác (v = 0.6 m/s) h: chiều sâu ngập nước của song chắn rác (h = 0.4m ) Chiều rộng song chắn rác: Bs = S(n+1) + bn = 0.008*23 +0.016*22 = 0.536 m Chọn Bs = 0.5 m Kiểm tra lại vận tốc v = = 0.405 m/s (> 0.4 m/s) Chọn chiều rộng mương B = 0.4 m Chiều dài phần mở rộng trước song chắn rác L1 =Bs -B= = 0.2 m Chiều dài ngăn thu hẹp sau song chắn rác L2 = L1/2 = 0.1 m Chiều dài xây dựng của mương đặt song chắn rác L = L1 + L2 + lS = 0.2 + 0.1 + 1.2 = 1.5 m Ls: là chiều dài phần mương đặt song chắn rác (chọn 1.2 m) Tổn thất áp lực qua song chắn rác: Hl =.K K = 2 -3 = = 0.615 Hl == 0.03 m Chiều cao song chắn rác H= h +Hl + hf = 0.4 + 0.03 + 0.3 = 0.73 m 0.4 m 0.008 m 0.016 m 4 Bể lắng cát Mục đích: Loại bỏ các hạt cặn có khối lượng lớn, đường kính hạt 0,2 mm để đảm bảo cho bơm và các công trình phía sau hoạt động tốt Nguyên lý hoạt động: Nước sau khi qua song chắn rác được phân phối đều vào bể lắng cát. Tại đây các hạt cặn lớn sẽ được lắng xuống. Nước thu được cuối bể lắng cát sẽ được đưa sang bể điều hòa. Lượng cặn cát thu được ở bể lắng cát sẽ được đưa đưa vào sân phơi cát và đem đi chôn lấp Q = 7000 m3/ ngày đ Thời gian lưu nước ở bể lắng cát: 60 - 90 giây. Chọn t = 60 s Thể tích của bể W = = 0.081*60 = 4.86 m3 Diện tích mặt cắt ngang của bể Fn = = 0.081/0.2 = 0.405 m2 V: vận tốc nước chảy trong bể lắng cát. V = 0.2 – 0.3 m/s Chiều rộng bể lắng cát B = Fn/h =0.402/0.7 = 0.578 m. Chọn B = 0.6 m h: chiều sâu làm việc của bể lắng (0.7m) Chiều dài bể l ===11.6 m Lượng cát sinh ra mỗi ngày Wc === 1.05 m3 Chiều cao lớp cát Hc = = = 0.087 m Chiều cao xây dựng bể lắng cát Hc = h + hc + h bv = 0.7 +0.087 +0.4 =1.187 m h : chiều cao làm việc của bể lắng cát hc :chiều cao của lớp cát hbv: chiều cao bảo vệ của bể lắng cát 5. Sân phơi cát Nhiệm vụ : Làm giảm độ ẩm của cát để dễ dàng vận chuyển cát đi chôn lấp. Nước từ sân phơi cát được đưa về bể điều hòa Chọn chu kỳ lấy cát đem đi chôn lấp là 120 ngày Lương cát được phơi tại sân là 120 *1.05= 126 m3 Chọn chiều cao của lớp cát trong sân phơi là 0.7 m Diện tích hữu ích của sân là F = 126/0.7 = 180 m2 Chọn chiều rộng sân phơi cát là 10 m, chiều dài là 18 m Lượng nước sinh ra trong một ngày là: 1.05*10% = 0.105 m3 Bố trí ống thu nước bằng ống nhựa PVC, Đường kính ống là 23 mm. Vận tốc nước chảy trong ống là 0.003 m/s 6. Bể điều hòa Nhiệm vụ: Điều hòa lưu lượng và nồng độ nước thải Nguyên lý làm việc: Nước từ các bể lắng tự chảy vào bể điều hòa. Trong bể điều hòa sẽ lấp đặt một hệ thống ống cung cấp khí làm xáo trộn dòng nước. Nhờ vậy mà nước sẽ điều hòa về nồng độ. Sau đó nước sẽ được đưa qua bể trộn thủy lực Tính toán: Thể tích bể W = =7000*4/24 = 1166.7 m3 t thời gian lưu nước ở bể điều hòa ( t = 4 – 8 h) Chọn bể điều hòa 20 X 12 X 5 m Thể tích thực của bể 1200 m3 Lượng không khí cần cấp cho bể Lkhí ==7000*3.74/24 =1090 m3/giờ a: lưu lượng khí cung cấp trong 1 giờ (m3/h) Chọn a = 3.74 m3/h Chọn hệ thống phân phối khí là các đĩa thổi khí Các đĩa đặt cách nhau 1 m theo chiều rộng và chiều dài Số đĩa thổi khí là 19*11 = 209 đĩa Lưu lượng khí qua mỗi đĩa thổi khí là: 1090/209 = 5.2 m3/h 7. Bể trộn phèn Mục đích : Hòa tan lượng phèn tính toán cần thiết trước khi đua lượng phèn này vào bể trôn thủy lực. Phèn được đưa vào bể trộn phèn. Dưới tác dụng của cánh khuấy phèn sẽ tan đều trong nước .Dung dịch phèn này sẽ được đưa vào bể trộn thủy lực bằng bơm định lượng Tính toán Ta có thể chọn phèn nhôm hay phèn sắt nhưng để đạt hiêu suất cao ta nên sử dụng hỗn hợp phèn nhôm và phèn sắt theo tỷ lệ 1 :1( FeCl3: Al2(SO4)3 =1:1) Hàm lượng cặn của nước nguồn (mg/l) Liều lượng phèn nhôm Al2(SO4)3 không chứa nước (mg/l) Đến 100 101-200 201-400 401-600 601-800 801 -1000 1001 -1400 25-35 30-45 40-60 45-70 55-80 60-90 65-105 Dựa vào hàm lượng cặn trong nước ta chọn lượng phèn cần dùng là 60 mg/l Liều lượng phèn sắt cần sử dụng là M =7000*103*30*10-6 = 210 kg/ngđ Lượng phèn nhôm cần sử dụng là 210 kg/ngđ Lượng dung dịch phèn nhôm 10% cần dùng là Mdd10% = M/C% = 210/10% =2100 kg/ ngđ C: nồng độ dung dịch phèn (c= 10 – 15 %) Lượng phèn nhôm dùng trong một ngày Qphèn = Mdd10%/ =2100/1000 = 2,1 m3/ngày = 87,5 l/giờ Lưu lượng phèn sắt cần thiết là 87.5 l/ giờ Lượng nước cần thiết để pha phèn (2100 - 210)*2/1000 = 3.8 m3/ngđ Dùng bơm định lượng một hoạt động, một dự phòng lưu lương là : 87.5*2 =175 l/h Thể tích bể trộn phèn: V = Q.T = 3.8*8/24 = 1.3m3 T: thời gian lưu Chọn chiều cao bể trộn phèn gấp 1,5 lần đường kính Đường kính bể: D ===1.1 m H = 1.5 D =1.65 m Dùng máy khuấy trộn cơ khí để hòa tan lượng phèn trên Đường kính cánh khuấy d = D/2 = 0.55m Năng lượng cho cánh khuấy hoạt động: =2002*0.001.1.3 = 52 w Trong đó: G là gradiant vận tốc (chọn G =200 S-1) :độ nhớt của nước ở 200 c V: thể tích bể Chọn máy khuấy tuabin cánh nghiêng 450, đường kính cánh khuấy 0,55 m. Đặt máy khuấy sao cho khoảng cách từ cánh khuấy đến đáy là 0.55 m Công suất máy khuấy N = = 52/0.8 = 65 w : công suất hữu ích của máy (chọn 80 %) 8. Bể trộn thủy lực Mục đích: trộn đều dung dịch chất keo tụ với nước thải Nguyên lý hoạt động: nước từ bể điều hòa được bơm vào bể trộn thủy lực. Dung dịch hóa chất keo tụ được bơm vào bằng bơm định lượng. Dưới tác dụng của cánh khuấy nước thải và hóa chất được trộn đều với nhau. Cuối bể trộn thủy lực có hệ thống thu và phân phối nước sang bể lắng 1 Tính toán: Chọn thời gian khuấy trộn là 60 s G = 1000 S-1 Thể tích bể: V = = 4.86 m3 Chọn bể hình vuông 1.3 X 1.3 X 3 m Thể tích thực của bể là 5.07 m3 Dùng máy khuấy tuabin 4 cánh nghiêng 450, đường kính cánh khuấy d = B/2 =0.65 m Máy khuấy đặt cách đáy một khoảng bằng đường kính cánh khuấy Năng lượng cần truyền cho máy khuấy hoạt động là P = 10002 * 0.001 *4.86 = 4860 w = 4.6 Kw Công suất của động cơ: 4860/0.8 = 6070 w Số vòng quay của máy khuấy: = 2.2 vòng/s =132 vòng/phút : khối lượng riêng của nước K: hệ số sức cản của nước(đối với máy khuấy tuabin K = 1.08) 9. Bể lắng 1 Nhiệm vụ: Loại bỏ các bông cặn sinh ra trong quá trình keo tụ Loại bể lắng sử dụng là bể lắng ngang thu hồi nước ở cuối Nguyên lý hoạt động: Nước từ bể trộn được dẫn qua buồng phân phối đầu bể lắng sau đó đi qua các lỗ trên vách ngăn và chảy qua vùng lắng, tại đây các bông cặn tiếp tục được hình thành và lắng xuống đáy bể lắng .Nước sau khi đi từ đầu bể đến cuối bể sẽ qua các lỗ thu trên ống thu nước bề mặt và các máng thu nước cuối dẫn vào mương thu nước và phân phối nước đi vào bể aerotank. Cặn lắng sẽ được định kì xả ra ngoài bằng áp lực thủy tĩnh qua giàn ống thu xả cặn. Chọn tốc độ lắng là 98% tra bảng ta có u0 = 0.53mm/s =1.9 m/h Diện tích mặt bằng của bể F = Q/u0 =0.081*3600/1.9 = 153.5 m2 Q: lưu lượng giây lớn nhất Chọn bề rộng bể B = 7 m Chiều dài bể L = 22 m Chọn h = 3 m Xây dựng hai đơn nguyên kề nhau, lưu lượng đươc phân phối đều vào hai bể Vận tốc dòng nước chảy trong bể == 0.0019 m/s =1.9 mm/s < 16.6 mm/s (vận tốc làm xói cặn) Re = Bán kính thủy lực R ===1.6 m Độ nhớt động học 1.01.10-6 ở t =200c Re == 18217.8 Fr ===8.1*10-6 <10-5 Chọn thời gian lưu nước t = 2 h Vùng phân phối nước vào: việc phân phối nước vào có ảnh hưởng rất lớn đến việc lắng các bông cặn, ta phải đảm bảo vận tốc nước vào để không làm phá vỡ bông cặn , không để lắng các bông cặn ở mương dẫn.Vận tốc nước trong mương nên đảm bảo v = 0.3 mm /s Ta đặt máng thu dọc theo chiều dài bể. Trên tường bố trí các lỗ phân phối nước. Chọn đường kính lỗ là 0.4 m, số lỗ là 17 Vận tốc nước qua các lỗ là = 0.04 m/s Cách các lỗ lớn 0.5 m đặt các tấm chắn khoan lỗ nhỏ đường kính 120 mm để phân phối nước đều bể Vận tốc nước qua các lỗ nhỏ theo qui đinh là 0.2 -0.3 m/s (chọn 0,23 m/s) Tổng diện tích lỗ cần thiết là 0.35 m2 Số lỗ cần thiết là : = 31 lỗ Vùng thu nước : đặt ở cuối bể lắng Lưu lượng nước ở máng thu bằng 1.3 lưu lượng xử lý Qtt =1.3 Q =1.3*7000/24 = 379.17 m3/h Tổng chiều dài máng thu là: L =m Tổng chiều dài máng của một bể là 5.1 m Bể lắng chia thành 2 ngăn mỗi ngăn có máng thu riêng nên chiều dài mỗi máng là 2.55 m Tính lượng cặn sinh ra Qua song chắn rác lượng cặn còn lại là 95%*864,5 =821 mg/l Qua lắng cát lượng cặn còn lại là 85%*821 =697,85 mg/l Theo quy định lượng cặn qua khỏi bể lắng 1 là 8 – 10 mg/l Vậy khối lượng cặn thu được là 7000(697,85 -12) = 4,8 tấn Thể tích cặn thu được là V = m/= 4,8/1/3 =3.7 m3 Vậy thể tích ngăn thu cặn cần xây dựng là 4 m3 10. Bể Aerotank Nhiệm vụ: Phân hủy các hợp chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học nhờ vi sinh vật hiếu khí, để giảm tải lượng ô nhiễm đến mức đạt yêu cầu. Mục đích chủ yếu của quá trình này là dựa vào hoạt động sống và sinh sản của vi sinh vật để ổn định chất hữu cơ làm keo tụ các hạt cặn lơ lửng không lắng được Sau thời gian lưu nước trong bể, nước thải được dẫn vào bể lắng. Tại bể lắng, một phần bùn sẽ được đưa trở lại bể aerotank, phần còn lại sẽ đưa qua bể tiêu bùn, khối lượng bùn tuần hoàn và không khí cần cung cấp phụ thuộc vào lưu lượng nước và nồng độ các chất ô nhiễm vào bể Nguyên tắc hoạt động: Nước từ bể lắng đợt I chảy vào bể aerotank. Trong bể, các chất lơ lửng đóng vai trò là các hạt nhân để cho vi khuẩn cư trú, sinh sản và phát triển dần lên thành các bông cặn gọi là bùn hoạt tính. Vi khuẩn sử dụng các chất hữu cơ trong nước thải làm thức ăn. Vì vậy, sau khi qua aerotank, nước thải sẽ xử lý gần như triệt để các hợp chất hữu cơ. Quá trình làm sạch các chất bẩn có trong nước thải trong bể aerotank diễn ra theo hai dòng chảy hỗn hợp của nước thải và lượng bùn tuần hoàn 113,64 m3/giờ . 10.1 Các thông số thiết kế Lưu lượng nước thải Q =7000 m3/ngđ Hàm lượng BOD5 đầu vào 493mg/l BOD 5 đầu ra 50mg/l Cặn lơ lửng đầu ra SS = 60 mg/l (gồm 65% là cặn lơ lửng có thể phân hủy sinh học) Nước thải khi vào bể aerotank có hàm lượng chất rắn lơ lửng dễ bay hơi ( nồng độ VSV ban đầu) X0 = 0 Tỉ số giữa chất rắn lơ lửng dễ hơi (MLVSS) với lượng chất rắn lơ lửng (MLSS) có trong nước thải là 0.7 (MLVSS/MLSS = 0.7), với độ trơ của bùn hoạt tính là Z =0.3 Nồng độ bùn hoạt tính ( tính theo chất rắn lơ lửng) 10000mg/l Nồng độ bùn hoạt tính hay chất rắn lơ lửng bay hơi (MLVSS) duy trì trong bể là X = 3200 mg/l Thời gian lưu của tế bào trong hệ thống là = 10 ngày Hệ số chuyển đổi giữa BOD 5 và BOD 20 là f = 0.068 Hệ số phân hủy nội bào kd = 0.072/ngày Hệ số sản lượng tối đa Y = 0.5 Loại và chức năng bể: bể Aerotank khuấy trộn hoàn chỉnh 10.2. Tính kích thước bể Aerotank Nồng độ BOD5 hòa tan trong nước thải ở đầu ra của hệ thống tính theo công thức: BOD5 ra = BOD5 hòa tan đi vào bể + BOD5 chứa trong lượng cặn lơ lửng ở đầu ra Lượng cặn có thể phân hủy sinh học: 0.65 * 60 = 39 mg/l BODl của cặn lơ lửng dể phân hủy sinh học sau bể lắng II: 39 mg/l * ( 1.42 mg O2 tiêu thụ/mg tế bào) = 55 mg/l BOD 5 của cặn lơ lửng của cặn lơ lửng sau lắng II: BOD 5 = BOD l * 0.68 = 55 * 0.68 = 37 mg/l BOD 5 hòa tan của nước thải sau lắng II: 50 = S + 37 " S = 13 mg/l Hiệu quả xử lí tính theo BOD5 hòa tan Hiệu quả xử lí của toàn bộ sơ đồ Thể tích bể aerotank Trong đó: V: thể tích bể aerotank m3 Q: lưu lượng nước đầu vào, Q = 7000m3/ngđ Y: hệ số sản lượng cực đại, Y = 0.5 S0: BOD 5 của nước thải vào bể, S0 = 493 mg/l S: nồng độ BOD 5 sau lắng II Thời gian lưu nước trong bể Chọn chiều cao hữu ích của bể là 5m Chọn chiều cao bảo vệ của bể 0.5m " h = hhi + hbv = 5 + 0.5 = 5.5m Chia bể làm 2 ngăn, thể tích mỗi ngăn L * b * h = 28 * 10 * 5.5 Lượng bùn phải xả ra trong một ngày Qx: lưu lượng bùn phải xả ra trong một ngày (m3/ngày) Qr: lưu lượng nước đầu ra của hệ thống (m3/ngày) Qr = Q = 7000m3/ngày (coi lượng nước theo bùn là không đáng kể) Xr: nồng độ chất rắn bay hơi ở đầu ra của hệ thống, Xr = 0.7*SSra = 0.7 * 60 = 42 mg/l Xth: nồng độ chất rắn bay hơi có trong bùn hoạt tính tuần hoàn Xth = 0.7 * 10000 = 7000 mg/l 10.3. Tính Hệ Số Tuần Hoàn Bùn α Từ phương trình cân bằng vật chất viết cho bể lắng II, ta có: X(Q + Qth) = Xth(Qth + Qx) Qth: lưu lượng bùn tuần hoàn 10.4. Tính toán lượng oxy cần cung cấp cho bể dựa trên BOD20 Hệ số tạo cặn từ BOD5 Lượng bùn sinh ra do khử BOD5 Lượng oxy cần thiết cung cấp cho bể theo ĐKTC Lượng oxy thực tế cần cung cấp cho bể Cs:nồng độ bão hòa của Oxy trong nước ở nhiệt độ làm việc 30oC , Cs = 9.08mg/l CL: lượng Oxy hòa tan cần duy trì trong bể, CL = 2mg/l Thể tích không khí theo yêu cầu Kiểm tra tỉ số F/M và tài trọng thể tích bề mặt của bể , F/M € (0.2 " 0.6)/ngày Tài trọng thể tích bề mặt của bể Ta dùng hệ thống thổi khí từ thiết bị làm thoáng bề mặt Tốc độ cung cấp O2 của thiết bị là 1.4 kg O2/h.Hp Năng lượng tổng cộng để cung cấp oxy cho bể là Hiệu suất của thiết bị 95% Ta chọn 3 máy thổi khí có công suất 75Hp, 2 hoạt động, 1 dự phòng Lượng không khí cần thiết trong một ngày là 18107 m3/ngđ = 0.21 m3/l = 210 l/s "Qkhí cung cấp trong một bể là 105l/s Qkhí = 105l/s = 6300l/phút Chọn thiết bị khuyếch tán khí là đĩa sứ-lưới với lưu lượng 26l khí/phút Số lượng đĩa thổi khí cái Phân phối những đĩa này thành những hình vuông khắp bể, theo chiều dài ta sẽ đặt 27 đĩa, chiều rộng 9 đĩa, khoảng cách giữa các đĩa là 1m Chọn vận tốc trong ống chính dẫn khí là 9m/s Đường kính ống dẫn chính = 120mm Chọn ống chính có = 120mm Lưu lượng khí trong một ống nhánh Chọn vận tốc khí trong ống nhánh là 6m/s Tiết diện ống chính dẫn khí Đường kính ống nhánh Chọn ống nhánh có = 30mm Hệ thống phân phối khí trong bể, 1ống chính dẫn khí đặt giữa bể theo chiều ngang bể Bể được xây dựng bằng bê tông cốt thép có kích thước 28m x 10m x 5,5m. Nước tự chảy sang bể lắng mà không dùng bơm. Bể được bố trí hệ thống sục khí gồm 3 máy thổi khí có công suất 75Hp,1 ống chính dẫn khí f 120mm, 9 ống nhánh f = 30mm với 242 đĩa sứ - lưới phân phối khắp bể. STT Thông Số Kích Thứơc Đơn Vị 1 Chiều Dài 28 M 2 Chiều Rộng 10 m 3 Chiều cao 5.5 m 4 Thời Gian Lưu Bùn 10.5 h 5 Ống chính dẫn khí 28 m 6 Ống nhánh dẫn khí 10 m 7 Đĩa sứ-lưới thổi khí 242 cái 8 Lưu lượng bùn xả 97.52 m3/ngđ 9 Lượng bùn tuần hoàn 5715m3 m3/ngđ 11. Bể Lắng Đợt II Nhiệm vụ: Lắng trong nước ở phần trên, loại bỏ lớp cặn lơ lửng từ bể Aerotank Nước thải sau khi qua bể aerotank, sẽ tự chảy về bể lắng, lượng cặn được thu dứơi đáy bể Nguyên Lý Hoạt Động Nước cần xử lý vào ống trung tâm của bể, rồi được phân phối vào vùng lắng. Trong vùng lắng nước chuyển động chậm dần từ tâm bể ra ngoài và từ trên xuống dưới. Ơ đây, cặn được lắng xuống đáy, nước trong thì được thu vào máng vòng và theo đường ống sang bể khử trùng Bùn hoạt tính Nước vào Nước Ra Diện tích bề mặt bể lắng Ls: tải trọng chất rắn kgSS/m2.ngày, chọn Ls = 4kg/m2 Đường kính bể lắng II Đường kính ống trung tâm d = 20%D =20%*28 = 5.6m Chọn chiều sâu hữu ích của bể hhi = 3m Chiều cao lớp bùn lắng hb = 1m Chiều cao bảo vệ hbv = 0.5m Chiều cao tổng cộng của bể lắng h = hhi + hb + hbv = 3 + 1 + 0.5 = 4.5m Chiều cao ống trung tâm h = 60%hhi = 60%*3 = 1.8m Tính toán máng thu nước Máng thu nước đặt ở vòng tròn có đường kính bằng 0.8 đường kính bể Dmáng = 0.8 * 28 = 22.4m Chiều dài máng thu Lmáng = 3.14d = 3.14 * 22.4 = 70.336m Kiểm tra thời gian lưu nước trong bể lắng Thể tích phần lắng Thời gian lưu nước Thể tích phần chứa bùn Thời gian lưu giữ bùn trong bể Tải trọng máng trà