Đồ án Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải dệt nhuộm công suất 500m3/ngày đêm

Nước thải sau xử lý đạt tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5945:1995, nguồn xả loại B Giá thành xử lý 1m3 nước thải: 1500 - 2000đ/m3 Ưu điểm của CN/TB - Các thiết bị được chế tạo bằng thép nên có thể tháo ráp dễ dàng khi cần di dời- Mặt trong thiết bị được phủ epoxy chống ăn mòn, tăng thời gian sử dụng - Hệ thống được điều khiển tự động, tránh cho công nhân có thể tiếp xúc trực tiếp với nước thải độc hại - Diện tích chiếm dụng mặt bằng giảm 50% so với bể xây bằng xi măng - Thời gian thi công ngắn 2.5.2 Công nghệ xử lý nước thải dệt nhuộm trên thế giới 2.5.2.1 Công nghệ xử lý nước thải dệt nhuộm sợi bông ở Hà Lan Trong hệ thống có công đoạn xử lý hóa lý trước công đoạn xử lý sinh học. Với các thông số như: Nước thải có lưu lượng 3.000 - 4.000 m3/h; COD = 400 - 1.000 mg/l; BOD5 = 200 - 400 mg/l. Nước sau xử lý BOD5 < 50 mg/l, COD < 100 mg/l. 6 Hình 2.1: Sơ đồ nguyên lý hệ thống xử lý nước thải của công ty Stork Aqua (Hà Lan) 1. Sàng chắn rác; 2. Bể điều hòa; 3. Bể keo tụ; 4. thiết bị lắng bùn; 5. Bể sinh học; 6. Thiết bị xử lý bùn 2.5.2.2 Công nghệ xử lý nước thải dệt nhuộm ở Greven (CHLB Đức) Nước thải ở đây có chứa 15-20% nước thải dệt nhuộm. Công suất của hệ thống là 6.000 - 7.000 m3/ngày, trong đó có 1100 - 1300m3/ngày nước thải dệt nhuộm. Sơ đồ này theo nguyên lý kết hợp xử lý hóa lý và sinh học nhiều bậc, sau lắng 2 là một hồ nhân tạo (có thể là một hồ chứa lớn). Phần bùn lấy ra từ các bể lắng không đưa tuần hoàn sử dụng lại mà đưa vào xử lý kị khí, rồi lọc ép và đưa đi chôn lấp. Nước thải sau bể điều hòa cần điều chỉnh về pH tới 9.5 bằng vôi sữa. Phèn sắt Ca(OH)2 Nước thải 1 Nước thải 2 Bể điều hòa Keo tụ Lắng Xử lý sinh học nhiều bậc Lắng Hồ nhân tạo Nguồn tiếp nhận Xừ lý bùn yếm khí Lọc ép Bùn Phèn sắt Hình 3.2:Sơ đồ hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt lần nước thải dệt nhuộm (nước thải dệt nhuộm chiếm 15 đến 20%) ở Greven – CHLB Đức ). được đưa vào làm keo tụ là 170 g/m3. Ưu điểm: Lượng bùn tạo ra nhỏ (1m3 nước thải tạo ra 0.6 kg bùn khô tuyệt đối). Kết hợp vừa xử lý nước thải sinh hoạt vừa xử lý nước thải dệt nhuộm. CHƯƠNG 3 ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN XỬ LÝ NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM VÀ TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ CÔNG SUẤT 500M3/NG.Đ 3.1 CƠ SỞ LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ 3.1.1 Việc lựa chọn sơ đồ công nghệ dựa vào các yếu tố cơ bản sau: Công suất trạm xử lý. Thành phần và đặc tính của nước thải. Tiêu chuẩn xả nước thải vào các nguồn tiếp nhận tương ứng. Phương pháp sử dụng cặn. Khả năng tận dụng các công trình có sẵn. Điều kiện mặt nằng và đặc điểm địa chất thủy văn khu vực xây dựng. Khả năng đáp ứng thiết bị cho hệ thống xử lý. Chi phí đầu tư xây dựng, quản lý, vận hành và bảo trì. 3.1.2 Các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật khác Nước thải trước xử lý: pH = 8 - 10 BOD5 = 860 (mg/l) COD = 1430 (mg/l) SS = 560 (mg/l) Độ màu = 1000 (Pt – Co) Tổng N : 3,78 mg/l Tổng P : 1,54 mg/l Nước thải sau xử lý: Đạt tiêu chuẩn TCVN 5945 – 1995 (loại B): pH = 5,5 - 9 BOD5 < 50 (mg/l) COD < 100 (mg/l) SS < 100 (mg/l) Độ màu < 50 (Pt – Co) Tổng N : 60 mg/l Tổng P : 6 mg/l 3.1.3 Các phương án được đề xuất * Phương án 1 Chú thích: :nước :bùn Nước ép bùn Bùn dư Nước thải Song chắn rác Bể điều hòa Bể keo tụ Bể lắng I Bể aerotank Bể lắng II Nước sau xử lý Bùn tuần hoàn Bùn Bể lắng sơ bộ + vớt dầu ChỉnhpH Hóa chất Thiết bị lọc chậm Thiết bị xử lý bùn Thuyết minh qui trình công nghệ: Nước thải trước tiên theo cống thu gom, qua song chắn rác chảy vào bể lắng sơ bộ kết hợp vớt dầu trước khi chuyển sang bể điều hòa, tại đây sẽ cho thêm hóa chất để điều chỉnh pH. Sau khi tập trung tại bể điều hòa, nước thải được bơm lên bể keo tụ, tạo bông. Trên ống dẫn vào bể keo tụ có 02 đường hóa chất châm vào là dung dịch keo tụ và dung dịch trợ lắng để xảy ra quá trình keo tụ. Trong bể keo tụ có sử dụng một môtơ khuấy với tốc độ thích hợp để kích thích quá trình tạo bông. Các hạt bùn keo tụ tạo ra có tỷ trọng lớn lắng xuống đáy bể lắng 1 sẽ được lấy ra ngoài nhờ van xả đáy. Sau đó nước được tràn vào bể aerotank để xử lý sinh học các hợp chất hữu cơ. Nước thải sau bể aerotank được lắng tại bể lắng 2, một phần bùn hoạt tính được tuần hòan lại cho bể aerotank, phần còn lại đem xử lý. Nước thải tiếp tục đến thiết bị lọc chậm để xử lý các vi sinh vật còn lại trong nước. Sau bể lọc chậm nước được thải ra nguồn tiếp nhận. Ưu điểm: Qui trình công nghệ đơn giản, dễ vận hành Chi phí đầu tư, vận hành và bảo dưỡng thấp Nhược điểm Xử lý nước thải với công suất vừa và nhỏ Không xử lý triệt để các chất có trong nước thải dệt nhuộm * Phương án 2 Ozon H2O Nước sau rửa lọc Chỉnh pH Nước thải Bể điều hòa Bể keo tụ, tạo bông Lắng I Thiết bị lọc áp lực Tháp hấp phụ Bể chứa nước để sử dụng lại Nước thải vào nguồn tiếp nhận Xử lí bùn Hóa chất Xử lí rác Thiết bị oxy hóa Song chắn rác thô Lưới lọc mịn Thuyết minh qui trình công nghệ: Nước thải trước tiên theo cống thu gom, qua song chắn rác để giữ lại các lọai rác có kích thước lớn, qua lưới lọc mịn giữ lại các cặn nhỏ hơn, sau đó chảy vào bể điều hòa, tại đây sẽ cho thêm hóa chất để điều chỉnh pH. Sau khi tập trung tại bể điều hòa, nước thải được bơm lên bể keo tụ, tạo bông. Trên ống dẫn vào bể keo tụ có 02 đường hóa chất châm vào là dung dịch keo tụ và dung dịch trợ lắng. Trong bể keo tụ có sử dụng một môtơ khuấy với tốc độ thích hợp để kích thích quá trình tạo bông. Các hạt bùn keo tụ tạo ra có tỷ trọng lớn lắng xuống đáy bể lắng 1 sẽ được lấy ra ngoài nhờ van xả đáy. Nước thải tiếp tục tự chảy đến bể chứa để từ đó có thể bơm đến thiết bị lọc áp lực. Sau khi qua bể lọc áp lực, một phần nước thải được xả ra nguồn tiếp nhận, một phần được nước thải được oxy hóa bằng ozôn nhằm oxy hóa hoàn toàn các chất còn lại. Sau đó, nước được đưa qua tháp hấp phụ để tái sử dụng nước. Ưu điểm: Hiệu quả xử lý cao, loại bỏ được các chất độc có trong nước thải dệt nhuộm Đảm bảo nước đầu ra đạt tiêu chuẩn Diện tích cho công trình nhỏ, thiết bị di chuyển dễ dàng Có thể tái sử dụng nước Nhược điểm: Chi phí vận hành cao nên hiệu quả về kinh tế thấp Nhận xét Cả hai phương án trên đều không được lựa chọn vì trong phương án 1 tuy là dễ vận hành nhưng nó chỉ thích hợp cho những quy mô vừa và nhỏ, đồng thời hiệu quả xử lý lại không cao. Phương án 2 có hiệu quả xử lý cao nhưng vận hành rất tốn kém và khó khăn. Do đó, nhóm xin đề xuất phương án xử lý nước thải dệt nhuộm có kết hợp cả phương pháp hóa lý và phương pháp sinh học cụ thể như sau: * Phương án 3 H2SO4 Phèn Chú thích: Chất lỏng Khí Bùn Chlorine (Cl2) Bùn thải Máy nén bùn Bể nén bùn Xe chở rác đi xử lý Nguồn nước thải Bể tiếp xúc Bể lắng II Bể Aerotank Bể lắng I Bể phản ứng Bể điều hòa Lưới chắn rác Nước thải sau xử lý Bùn tuần hoàn Nước tách bùn Bể chứa hóa chất Bơm áp lực (cấp khí) 3.1.4 Chức năng nhiệm vụ từng công trình đơn vị: 1. Song chắn rác Loại bỏ các vật có kích thước lớn như: lá khô, cành cây nhỏ, mảnh vụn… Ngoài ra, trong nước thải dệt nhuộm chứa nhiều xơ sợi li ti nên sau song chắn rác ta cần bố trí lưới chắn mịn nhằm giữ các xơ sợi có trong nước thải. Nước qua song chắn có vận tốc khoảng 0.6 m/s. 2. Bể điều hòa Nhằm điều hòa lưu lượng và ổn định nồng độ cho công trình xử lý phía sau. Trong bể có thiết bị định lượng hóa chất nhằm ổn định pH về khoảng 6.5-8.5 cho quá trình xử lý. Bể điều hòa được cấp khí nhờ hệ thống đĩa sục khí đặt dưới đáy bể nhằm tạo dòng khuấy trộn và duy trì tình trạng hiếu khí trong bể. 3. Bể phản ứng Sử dụng để hòa trộn các chất với nước thải nhằm điều chỉnh độ kiềm của nước thải, tạo ra bông cặn lớn có trọng lượng đáng kể và dễ dàng lắng lại khi qua bể lắng I. Ở đây sử dụng phèn nhôm để tạo ra các bông cặn vì phèn nhôm hòa tan trong nước tốt, chi phí thấp. 4. Bể lắng I Giữ lại phần cặn lơ lững (SS) có trong nước thải, các bông cặn lớn được tạo ra từ bể phản ứng sẽ được lắng ở đây, bể lắng I sẽ làm giảm tải lượng chất rắn cho công trình xử lý sinh học phía sau. 5. Bể Aerotank Aerotank hay còn gọi là bể bùn hoạt tính với sinh trưởng lơ lửng. Trong đó quá trình phân hủy xảy ra khi nước thải tiếp xúc với bùn trong điều kiện sục khí liên tục. Các vi sinh vật dùng chất nền (BOD) và chất dinh dưỡng (N, P) làm thức ăn, chuyển hóa chúng thành chất trơ không tan và tạo ra tế bào mới. Quá trình chuyển hóa đó được thực hiện đan xen và nối tiếp nhau cho đến khi không còn thức ăn cho hệ vi sinh vật nữa. Nước thải sau khi xử lý sinh học hiếu khí được đưa qua bể lắng II. 6. Bể lắng II Bùn sinh ra từ bể Aerotank và các chất lơ lửng sẽ được lắng ở bể lắng II, nước thải sau lắng được dẫn vào bể tiếp xúc. Lượng bùn sinh ra từ bể lắng II sẽ được xả vào bể chứa bùn. 7. Bể nén bùn Cặn tươi từ bể lắng I và bùn hoạt tính từ bể lắng II có độ ẩm tương đối cao (99 – 99,2% đối với bùn hoạt tính và 92 – 96% đối với cặn tươi), bể nén bùn có nhiệm vụ làm giảm độ ẩm của bùn, sau đó bùn được đem đi xử lý. 8. Máy ép bùn Sau khi bùn qua bể nén bùn nó sẽ tiếp tục được chuyển vào máy ép bùn, tại đây thực hiện quá trình làm ráo phần lớn nước trong bùn sau khi đã qua bể thu bùn. Nồng độ cặn sau khi làm khô trên máy đạt từ 15% – 25%. 9. Bể tiếp xúc( khử trùng bằng clorin) Khử trùng nước bằng clo nhằm tiêu diệt vi sinh trước khi đưa nước đã qua xử lý ra hệ thống thoát nước chung, lượng vi khuẩn giảm khoảng 99%. Hóa chất dùng để khử trùng là nước Clo. 3.1.5 Thuyết minh quy trình công nghệ Nước thải thu gom đến song chắn rác sẽ được loại bỏ những tạp chất khô (vải, nilong...), sau đó nước thải tự chảy qua bể điều hòa và nhờ quá trình khuấy trộn kết hợp với thổi khí sơ bộ, nước thải được điều hòa về lưu lượng cùng với nồng độ các chất ô nhiễm như: BOD, COD, SS,... Ở ngay trên bể điều hòa ta dùng bơm định lượng bơm dung dịch H2SO4 để điều chỉnh pH về trung tính, thuận lợi cho các công trình xử lý sau. Tiếp theo nước thải từ bể điều hòa được bơm chìm lên bể phản ứng có khuấy trộn để thực hiện quá trình keo tụ các hạt cặn lơ lửng sau đó được bơm qua bể lắng I để loại bỏ các loại cặn thô, nặng có thể gây trở ngại cho các công đoạn xử lý sau. Nước thải từ bể lắng I tự chảy tràn qua bể Aerotank có xáo trộn.Tại bể Aerotank quá trình sinh học hiếu khí xảy ra và được duy trì nhờ không khí cấp khí từ máy thổi khí, các vi sinh vật hiếu khí (trên bùn hoạt tính) sẽ phân hủy các chất hữu cơ còn lại trong nước thải thành các chất vô cơ ở dạng đơn giản. Hiệu xuất xử lý của Aerotank đạt khoảng 90 – 95%. Tiếp đến nước thải được dẫn sang bể lắng II và diễn ra lắng cặn hoạt tính, bùn sẽ lắng xuống đáy bể, nước thải phía trên được chảy tràn qua bể tiếp xúc khử trùng bằng dung dịch Clo, nhằm tiêu diệt vi khuẩn trước khi thải ra nguồn tiếp nhận. Bùn từ bể lắng II một phần sẽ được tuần hoàn về bể Aerotank nhằm duy trì lượng vi sinh vật có trong bể. Một phần cùng với lượng bùn sinh ra từ bể lắng I sẽ được chuyển vào bể chứa bùn để tách nước, trong giai đoạn này polymer được châm vào nhằm tăng hiệu quả tách nước ra khỏi bùn. Nước tách bùn sẽ được tuần hoàn trở lại bể điều hòa. Lượng bùn từ bể chứa bùn sẽ được chuyển sang máy nén bùn sau đó sẽ được chở đi chôn lấp. Ưu điểm: Kết hợp được cả phương pháp hóa lý và sinh học. Hiệu quả xử lý cao. Ít tốn diện tích thích hợp với công suất thải của nhà máy. Quy trình công nghệ đơn giản, dễ vận hành. Nhược điểm Nước thải ra chỉ đạt tiêu chuẩn loại B. Chi phí đầu tư ban đầu cao. 3.2 TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ 3.2.1 Xác định mức độ cần thiết xử lý chất thải Mức độ cần thiết xử lý theo chất rắn lơ lửng C0 : Hàm lượng chất lơ lửng trong hỗn hợp nước thải vào, C0 = 560 mg/l. Cra : Hàm lượng chất lơ lửng của nước thải sau xử lý, Cra = 60 mg/l. Mức độ cần thiết xử lý theo BOD5 BOD5 : Hàm lượng BOD5 trong hỗn hợp nước thải vào, BOD5 = 860 mg/l BOD5 : Hàm lượng BOD5 trong nước thải sau xử lý, BOD5-ra = 100 mg/l Mức độ cần thiết xử lý theo COD Từ các kết quả tính toán trên ta nhận thấy nước thải của nhà máy dệt nhuộm này có mức độ cần thiết để xử lý rất cao tính theo BOD, COD do đó ta phải xử lý bằng biện pháp sinh học. 3.2.2 Lưới chắn rác a. Chức năng Lưới chắn rác có nhiệm vụ tách các vật thô như giẻ, rác, vỏ đồ hộp, các mẩu đá, gỗ và các vật khác trước khi đưa vào các công trình xử lý phía sau. Lưới chắn rác có thể đặt cố định hoặc di động, lưới chắn rác giúp tránh các hiện tượng tắc nghẽn đường ống, mương dẫn và gây tắt nghẽn bơm. b. Tính toán Các thông số thiết kế cho lưới chắn rác được thể hiện trong bảng bên dưới. Chọn lưới cố định dạng lõm có kích thước mắt lưới d = 0,35mm tương ứng với tải trọng LA = 700l/phut.m2, đạt hiệu quả xử lý cặn lơ lửng E = 15%. Các thông số thiết kế lưới chắn rác (hình nêm). Thông số Lưới cố định Lưới quay Hiệu quả khử cặn lơ lửng, %. 5 - 25 5 – 25 Tải trọng, L/m2.phút. 400 – 1200 600 – 4600 Kích thước mắt lưới, mm. 0,2 – 1,2 0,25 – 1,5 Tổn thất áp lực, m. 1,2 – 2,1 0,8 – 1,4 Công suất motor, Hp - 0,5 – 3 Chiều dài trống quay, m. - 1,2 – 3,7 Đường kính trống. - 0,9 – 1,5 Lưu lượng nước thải trung bình Qngđtb = 500 m3/ngđ Qhtb = 20,8 m3/h = 5,79*10-3 m3/s Giả sử lưới chắn rác được chọn theo thiết kế định hình có kích thước lưới B* L = 0,3* 0,7 m. Diện tích bề mặt lưới yêu cầu. Số lưới chắn rác Tải trọng làm việc thực tế Tổng lượng SS sau khi qua song chắn rác giảm 20% SS còn lại = 560*(1 – 0,2) = 450 (mg/l) 3.2.3 Bể điều hòa a. 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. b. Tính toán Kích thước bể Thể tích bể điều hòa V = Qtbh*t = 20,8* 5 = 104 (m3) Với t là thời gian lưu nước trong bể điều hòa, chọn t = 3h Thể tích thực tế bể điều hòa = K* Bể điều hòa tính toán Với K là hệ số an toàn = 1,2 → Vtt = 104 * 1,2 = 124,8 (m3) Chọn Vtt = 125 m3 Chọn chiều cao hữu ích của bể hc = 3m Diện tích bể Chọn F = 45 m2 → Kích thước bể L*B = 15*3 (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*45 + 104 = 126,5 (m2) → Mực nước cao nhất của bể là Chọn chiều cao an toàn là 0,5 m → Chiều cao của bể là H = 2,77 + 0,5 = 3,27 (m) → Chọn H = 3,5 m Thể tích xây dựng bể điều hòa Vxd = H * F = 3,5 * 45 = 157,5 (m3) Đường kính ống dẫn nước vào bể Trong đó 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 Φ 110 mm Công suất bơm nước thải Công suất bơm Trong đó Q : Lưu lượng nước thải trung bình Q = Qtbs = 5,79*10-3 m3/s H : Chiều cao cột áp H = 10m η : Hiệu suất máy bơm η = 80% Công suất thực máy bơm lấy bằng 120% công suất tính toán Nthực = 1,2*N = 1,2 * 0,71 = 0,85KW = 1,2 Hp Cần 2 bơm có công suất 1,5 Hp hoạt động thay phiên nhau để bơm nước thải sang bể trung hòa (bể phản ứng). 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*125*60 = 75 (m3/h) = 0,021 (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 14m, đặt dọc theo chiều dài bể, đường ống đặt cách tường 1 m. Đường kính ống phân phối khí chính Trong đó Vk : Vận tốc khí trong ống dẫn chính, vk = 10 m/s → Chọn ống dẫn khí Φ = 90 mm vào bể điều hòa là ống thép. Lượng khí qua mỗi ống nhánh 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 Chọn ống nhánh bằng thép, có đường kính Φ = 30mm 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 → Số lỗ trên 1 ống (lỗ) Chọn N = 30 lỗ/ống Số lỗ trên 1 m ống nhánh (lỗ/m) Chọn n = 2 lỗ 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 ≤ 0,2 m, chọn hf = 0,5 m. H : Chiều sâu hữu ích của bể điều hòa, H = 3,5 m. → Hk = hd + hc + hf + H = 0,3 + 0,2 + 0,5 + 3,5 = 4,5 m. Áp lực máy thổi khí tính theo Atmosphere Năng suất yêu cầu Qkk = 75 (m3/h) = 0,021 (m3/s) Công suất máy thổi khí Trong đó Pmáy : Công suất yêu cầu của máy nén khí, KW. G : Trọng lượng của dòng không khí, kg/s. G = Qkk * ρkhí = 0, 021*1,3 = 0,0273 kg/s. R : Hằng số khí, R = 8,314 KJ/K.mol0K. T1 : Nhiệt độ tuyệt đối của không khí đầu vào T1 = 273 + 25 = 2980K. P1 : Áp suất tuyệt đối của không khí đầu vào P1 = 1 atm. P2 : Áp suất tuyệt đối của không khí đầu ra P2 = Pm + 1 = 1,05 atm. → (K = 1,395 đối với không khí). 29,7 : Hệ số chuyển đổi e : Hiệu suất của máy, chọn e = 0,8 Công suất thực của bơm bằng 1,2 công suất tính toán → Nt = 1,2*N = 0,168 (KW) ≈ 0,24 (Hp) → Tại bể điều hòa đặt 2 máy thổi khí 0,5 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 450 – (450*4%) = 432 (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 15 2 Chiều rộng (B) m 3 3 Chiều cao tổng cộng (H) m 3,5 4 Lưu lượng không khí sục vào bể (Qkk) m3/h 75 5 Cường độ sục khí (q) m3/h.mdài 1,34 6 Đường kính ống sục khí chính (D) mm 90 7 Đường kính ống sục khí nhánh (d) mm 30 8 Đường kính lỗ sục khí (d) mm 4 9 Mực nước cao nhất (h) m 2,77 10 Mực nước thấp nhất (hmin) m 0,5 11 Khoảng cách giữa các lỗ mm 50 3.2.4 Bể phản ứng a. 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. b. Tính toán 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 = 3,5 m3 Chọn bể hình vuông B*L*H = 1,6m*1,6m*1,4m Chọn loại cánh khuấy là cánh guồng gồm 1 trục quay và 4 bản cách đặt đối xứng nhau. Trong bể đặt bốn tấm chắn ngăn chuyển động xoáy của nước, chiều cao tấm chắn 1,4m, chiều rộng 0,16m (1/10 chiều dài bể). Cánh guồng cách 2 mép tường một khoảng = (1,4 – 0,9)/2 = 0,25 (m) Đường kính cánh guồng D = Chiều rộng bể - 0,25*2 = 1,6 – 0.5 = 1,1 m Đường kính cánh cách mặt nước và đáy 0,3 m. Chiều dài cánh guồng d = H – 0,3 = 1,4 – 0,3 = 1,1 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 * π * R * n/60) Do có 2 bản cánh khuấy ứng với 2 bán kính R1 và R2, nên v1 = 0,75 * (2*π*0,55*8/60) = 0,3454 m/s v1 = 0,75 * (2*π*0,3*8/60) = 0,1884 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 * (0,34543 + 0,18843) = 0,5 W Năng lượng tiêu hao cho việc khuấy trộn 1m3 nước W = N/V = 0,5/3,5 = 0,143 W Gradien vận tốc: μ : Độ nhớt động lực của nước ở 250C, μ = 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* π* R* n/60) Do có 2 bản cánh khuấy ứng với 2 bán kính R1 và R2, nên v1 = 0,75* (2* π* 0,55* 6/60) = 0,259 m/s v2 = 0,75* (2* π* 0,3* 6/60) = 0,1413 m/s Năng lượng cần thiết cho bể N = 51* C* f* (v13 + v23) N = 51* 1,3* 0,16* (0,2593 + 0,14133) = 0,21 W Năng lượng tiêu hao cho việc khuấy trộn 1 m3 nước W = N/V = 0,21/3,5 = 0,06 W 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* π* R* n/60) Do có 2 bản cánh khuấy ứng với 2 bán kính R1 và R2, nên v1 = 0,75* (2* π* 0,55* 5/60) = 0,216 m/s v2 = 0,75* (2* π* 0,3* 5/60) = 0,118 m/s Năng lượng cần thiết cho bể N = 51* C* f* (v13 + v23) N = 51* 1,3* 0,16* (0,2163 + 0,1183) = 0,124 W Năng lượng tiêu hao cho việc khuấy trộn 1 m3 nước W = N/V = 0,124/3,5 = 0,035 W 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 1,6 2 Chiều rộng (B) m 1,6 3 Chiều cao (H) m 1,4 4 Sồ bể - 3 5 Đường kính cánh guồng (D) m 1,1 6 Bán kính cánh guồng R1 m 0,55 7 Bán kính cánh guồng R2 m 0,3 3.2.5 Bể lắng I a. 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. b. 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) Chọn : LA = 40 (m3/m2.ngày) → Đường kính bể lắng: Chọn D = 4 m Đường kính ống trung tâm: d = 15%D = 0,6 (m) Chiều cao tổng cộng của bể lắng đợt I Htc = H + hn + hth + h` = 3 + 1,8 + 0,15 + 0,3 = 5,25 (m) Chiều cao phần hình nón Chọn α = 450 → Chọn: Chiều cao bể lắng : H = 3 m Chiều cao phần hình nón : hn = 1,8 m Chiều cao lớp trung hòa : hth = 0,15 m Chiều cao bảo vệ : hbv = 0,3 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* 0,8 = 1,08 (m) Đường kính tấm ngăn: dh = 1,3* d = 1,3* 0,8 = 1,04 (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 → Kiểm tra lại thời gian lưu nước trong bể lắng Thể tích phần lắng Thời gian lưu nước Tải trọng máng tràn Thể tích tổng cộng của bể Chọn Vbể = 70 (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*b = 4 + 2* 0,2 = 4,4 (m) Với b : Bề dáy thành bể , b = 0,2 (Treo TCXD-51-84) Đường kính ngoài máng thu Dm = Dmt + bm = 4,4 + 0,25 = 4,65 (m) Chiều dài máng thu đặt theo chu vi bể Lm = π*Dmt = 3,14* 4,4 = 13,816 (m) Tải trọng thu nước trên bề mặt máng Tính máng răng cưa Drc = D = 4 (m) Chiều dài máng răng cưa lm = π* Drc = 3,14* 4 = 12,56 (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* 12,56 = 50,24 (khe) = Chọn n = 51 khe Lưu lượng nước chảy qua một khe