Đồ án Tính toán, thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy chế biến thủy hải sản công suất 1000 m3/ngày đêm

theo nguyên tắc sau : Nước thải sau bể lắng đợt 1 được đưa về thiết bị phân phối, theo chu kỳ tưới đều nước trên toàn bộ bề mặt bể lọc. Nước thải sau khi lọc chảy vào hệ thống thu nước và được dẫn ra khỏi bể. Oxy cấp cho bể chủ yếu qua hệ thống lỗ xung quanh thành bể. Vật liệu lọc của bể sinh học nhỏ giọt thường là các hạt cuội, đá … đường kính trung bình 20 – 30 mm. Tải trọng nước thải của bể thấp (0,5 – 1,5 m3/m3 vật liệu lọc /ngàyđêm). Chiều cao lớp vật liệu lọc là 1.5 – 2m. Hiệu quả xử lý nước thải theo tiêu chuẩn BOD đạt 90%. Dùng cho các trạm xử lý nước thải có công suất dưới 1000 m3/ngàyđêm. Bể lọc sinh học cao tải Bể lọc sinh học cao tải có cấu tạo và quản lý khác với bể lọc sinh học nhỏ giọt, nước thải tưới lên mặt bể nhờ hệ thống phân phối phản lực. Bể có tải trọng 10 – 20 m3 nước thải/1m2 bề mặt bể /ngàyđêm. Nếu trường hợp BOD của nước thải quá lớn người ta tiến hành pha loãng chúng bằng nước thải đã làm sạch. Bể được thiết kế cho các trạm xử lý dưới 5000 m3/ngàyđêm 3.3.2.2. Bể hiếu khí bùn hoạt tính – Bể Aerotank Là bể chứa hỗn hợp nước thải và bùn hoạt tính, khí được cấp liên tục vào bể để trộn đều và giữ cho bùn ở trạng thái lơ lửng trong nước thải và cấp đủ oxy cho vi sinh vật oxy hóa các chất hữu cơ có trong nước thải. Khi ở trong bể, các chất lơ lửng đóng vai trò là các hạt nhân để cho các vi khuẩn cư trú, sinh sản và phát triển dần lên thành các bông cặn gọi là bùn hoạt tính. Vi khuẩn và các vi sinh vật sống dùng chất nền (BOD) và chất dinh dưỡng (N, P) làm thức ăn để chuyển hoá chúng thành các chất trơ không hòa tan và thành các tế bào mới. Số lượng bùn hoạt tính sinh ra trong thời gian lưu lại trong bể Aerotank của lượng nước thải ban đầu đi vào trong bể không đủ làm giảm nhanh các chất hữu cơ do đó phải sử dụng lại một phần bùn hoạt tính đã lắng xuống đáy ở bể lắng đợt 2, bằng cách tuần hoàn bùn về bể Aerotank để đảm bảo nồng độ vi sinh vật trong bể. Phần bùn hoạt tính dư được đưa về bể nén bùn hoặc các công trình xử lý bùn cặn khác để xử lý. Bể Aerotank hoạt động phải có hệ thống cung cấp khí đầy đủ và liên tục. 3.3.2.3. Quá trình xử lý sinh học kỵ khí - Bể UASB 3.3.2.3.1. Quá trình xử lý sinh học kỵ khí Quá trình phân hủy kỵ khí là quá trình phân hủy sinh học các chất hữu cơ có trong nước thải trong điều kiện không có oxy để tạo ra sản phẩm cuối cùng là khí CH4 và CO2 (trường hợp nước thải không chứa NO3- và SO42-). Cơ chế của quá trình này đến nay vẫn chưa được biết đến một cách đầy đủ và chính xác nhưng cách chung, quá trình phân hủy có thể được chia ra các giai đoạn như sau: VẬT CHẤT HƯU CƠ PROTEINS HYDROCARBON LIPIDS ACID AMIN / ĐƯỜNG ACID BÉO ACETATE / H2 CH4 / CO2 Thủy phân Acid hóa Acetic hóa Methane hóa Vi khuẩn lipolytic, proteolytic và cellulytic Vi khuẩn lên men Vi khuẩn tạo khí H2 Vi khuẩn methane hóa GIAI ĐOẠN VẬT CHẤT LOẠI VI KHUẨN Hình 2: Sơ đồ chuyển hóa vật chất trong điều kiện kỵ khí Ở 3 giai đoạn đầu, COD của dung dịch hầu như không thay đổi, nó chỉ giảm trong giai đoạn methane hóa. Sinh khối mới được tạo thành liên tục trong tất cả các giai đoạn. Trong một hệ thống vận hành tốt, các giai đoạn này diễn ra đồng thời và không có sự tích lũy quá mức các sản phẩm trung gian. Nếu có một sự thay đổi bất ngờ nào đó xảy ra, các giai đoạn có thể mất cân bằng. Pha methane hóa rất nhạy cảm với sự thay đổi của pH hay nồng độ acid béo cao. Do đó, khi vận hành hệ thống, cần chú ý phòng ngừa những thay đổi bất ngờ, cả pH lẫn sự quá tải. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình phân hủy kỵ khí Để duy trì sự ổn định của quá trình xử lý kỵ khí, phải duy trì được trạng thái cân bằng động của quá trình theo 4 pha đã nêu trên. Muốn vậy trong bể xử lý phải đảm bảo các yếu tố sau: Nhiệt độ: khoảng 30÷350C. Nhiệt độ tối ưu cho quá trình này là 350C. pH: pH tối ưu cho quá trình dao động trong phạm vi rất hẹp, từ 6.5 đến 7.5. Sự sai lệch khỏi khoảng này đều không tốt cho pha methane hóa. Chất dinh dưỡng: Cần đủ chất dinh dưỡng theo tỷ lệ COD:N:P = (400÷1000):7:1 để vi sinh vật phát triển tốt, nếu thiếu thì bổ sung thêm. Trong nước thải sinh hoạt thường có chứa các chất dinh dưỡng này nên khi kết hợp xử lý nước thải sản xuất và nước thải sinh hoạt thì không cần bổ sung thêm các nguyên tố dinh dưỡng. Độ kiềm: Độ kiềm tối ưu cần duy trì trong bể là 1500÷3000 mg CaCO3/l để tạo khả năng đệm tốt cho dung dịch, ngăn cản sự giảm pH dưới mức trung tính. Muối (Na+, K+, Ca2+): Pha methane hóa và acid hóa lipid đều bị ức chế khi độ mặn vượt quá 0,2 M NaCl. Sự thủy phân protein trong cá cũng bị ức chế ở mức 20 g/l NaCl. Lipid: Đây là các hợp chất rất khó bị phân hủy bởi vi sinh vật. Nó tạo màng trên VSV làm giảm sự hấp thụ các chất vào bên trong. Ngoài ra còn kéo bùn nổi lên bề mặt, giảm hiệu quả của quá trình chuyển đổi methane. Kim loại nặng: Một số kim loại nặng (Cu, Ni, Zn…) rất độc, đặc biệt là khi chúng tồn tại ở dạng hòa tan. Trong hệ thống xử lý kỵ khí, kim loại nặng thường được loại bỏ nhờ kết tủa cùng với carbonate và sulfide. Ngoài ra cần đảm bảo không chứa các hóa chất độc, không có hàm lượng quá mức các hợp chất hữu cơ khác. Bể UASB Nước thải được đưa trực tiếp vào dưới đáy bể và được phân phối đồng đều ở đó, sau đó chảy ngược lên xuyên qua lớp bùn sinh học hạt nhỏ (bông bùn) và các chất bẩn hữu cơ được tiêu thụ ở đó. Các bọt khí mêtan và cacbonic nổi lên trên được thu bằng các chụp khí để dẩn ra khỏi bể. Nước thải tiếp theo đó sẽ diễn ra sự phân tách 2 pha lỏng và rắn. Pha lỏng được dẩn ra khỏi bể, còn pha rắn thì hoàn lưu lại lớp bông bùn. Sự tạo thành và duy trì các hạt bùn là vô cùng quan trọng khi vận hành bể UASB. Bể sinh học theo mẻ SBR (Sequence Batch Reactor) Hệ thống xử lý sinh học từng mẻ bao gồm đưa nước thải vào bể phản ứng và tạo các điều kiện cần thiết như môi trường thiếu khí (không có oxy, chỉ có NO3-), kị khí (không có oxy), hiếu khí (có oxi, NO3- ) để cho vi sinh tăng sinh khối, hấp thụ và tiêu hóa các chất thải hữu cơ trong nước thải. Chất thải hữu cơ (C,N,P) từ dạng hòa tan sẽ chuyển hóa vào sinh khối vi sinh và khi lớp sinh khối vi sinh này lắng kết xuống sẽ còn lại nước trong đã tách chất ô nhiễm, chu kỳ xử lý trên lại tiếp tục cho một mẻ nước thải mới. PHẦN 4: LỰA CHỌN CÁC PHƯƠNG ÁN XỬ LÝ Để xử lý nước thải của nhà máy chế biến thủy hải sản nhóm đưa ra các phương án để xử lý. Máy ép bùn Song chắn rác Bể lắng cát Bể điều hòa Bể lắng đứng kết hợp đông tụ sinh học Bể Aerotank Bể lắng 2 Bể khử trùng Bể phân hủy bùn hiếu khí Nguồn tiếp nhận Đem san lấp mặt đường Đem chôn lấp Ống dẫn nước Ống dẫn bùn Ống dẫn nước tuần hoàn Ống thổi khí Bể chứa bùn Máy thổi khí Thải bỏ, làm phân bón Máy thổi khí Ống dẫn bùn tuần hoàn Sân phơi cát Hình 4.1: Sơ đồ công nghệ phương án 1 Nước thải Phương án 1. Thuyết minh quy trình công nghệ Nước thải qua song chắn rác được tách bỏ một phần rác có kích thước lớn, rác từ đây được thu đem làm thức ăn cho gia súc, chôn lấp. Nước thải chảy qua bể lắng cát để lắng bớt cát hạt cát có kích thước lớn. Nước thải được lấy qua máng thu và bơm lên bể điều hòa, có gắn hệ thống thổi khí để ổn định lưu lượng và nồng độ. Lượng cát lắng ở bể lắng cát được đưa qua sân phơi cát để làm khô cát sử dụng cho mục đích xây dựng hay san lấp đường. Trước khi đến công trình xử lý chính (bể Aeroten), nước được đưa đến bể lắng đứng kết hợp đông tụ sinh học để tiến hành làm thoáng sơ bộ giúp việc giảm một phần các hợp chất hữu cơ và lắng các thành phần lơ lửng. Nước thải có thành phần hữu cơ giảm đáng kể được đưa đến bể lắng II để lắng bùn (vi sinh vật). Bùn lắng ở bể lắng II được tuần hoàn lại bể aeroten và bể đông tụ sinh học. Nước sau lắng II thỏa điều kiện thải ra nguồn tiếp nhận. Bùn được ổn định tại bể sinh học hiếu khí, ở đây, một phần nước được tách khỏi bùn và được dẫn trở lại bể điều hòa. Trước khi đem bùn đi đổ bỏ, bùn được giảm ẩm đáng kể tại máy ép bùn . Ưu điểm Chiếm diện tích xây dựng nhỏ hơn bởi số lượng công trình ít (giảm bớt 1 công trình xử lý sinh học chính l bể kị khí, thêm vào đó xử lý sơ bộ tại bể lắng I trước Aeroten). Ít nhạy cảm với các hợp chất gây ức chế. Chi phí năng lượng cao hơn. Nhược điểm Xây dựng và quản lý phức tạp. Đòi hỏi người quản lý có chuyên môn cao. Chi phí vận hành cao vì cần nhiều máy thổi khí nên tốn nhiều năng lượng. Khử nitơ chưa triệt để. Dễ bị tắt nghẽn ở bể lọc sinh học. Phương án 2 Nước thải Đem chôn lấp Rửa cát, đem san lấp mặt đường Song chắn rác Sân phơi cát Máy thổi khí Bể lắng cát Bể điều hòa Bể chứa bùn Bể nén bùn Bể lắng 1 Sân phơi bùn Thải bỏ hoặc làm phân bón Bể UASB Bể lọc sinh học cao tải Bể lắng 2 Nguồn tiếp nhận Bể khử trùng Ống dẫn nước Ống dẫn bùn Ống dẫn nước tuần hoàn Ống dẫn khí Ống dẫn bùn tuần hoàn Hình 4.2: Sơ đồ công nghệ phương án 2 Thuyết minh quy trình công nghệ Nước thải qua song chắn rác được tách bỏ một phần rác có kích thước lớn, rác từ đây được thu đem chôn lấp, thải bỏ. Nước thải chảy qua bể lắng cát. Nước thải được lấy qua máng thu và bơm lên bể điều hòa, có gắn hệ thống thổi khí để ổn định lưu lượng và nồng độ. Sau đó, nước thải được bơm đến bể lắng 1, được sử dụng là bể lắng đứng để tách một phần chất hữu cơ dễ lắng. Bùn thu được tại đây là dạng bùn tươi, được bơm về bể chứa bùn. Nước được tiếp tục đưa qua bể UASB, sau công trình này nước được đưa qua bể lọc sinh học cao tải. Nước thu được cho chảy qua bể lắng đợt 2, sau đó khử trùng bằng clo trước khi đưa ra ra nguồn tiếp nhận. Bùn dư được thu tại bể chưa bùn, đem nén bùn để giảm độ ẩm, rồi đưa qua sân phơi bùn để tiếp tục làm giảm bớt lượng nước. Bùn sau khi xử lý được đem chôn lấp hoặc sử dụng để bón cho cây trồng. Nước từ bể nén bùn được tuần hoàn về bể điều hòa để tiếp tục tham gia quá trình xử lý. Ưu điểm Vận hành tương đối đơn giản. Phù hợp cho các loại nước thải có hàm lượng COD từ thấp đến cao. Xử Nồng độ cặn khô từ 15%-25%. Khuyết điểm Không phù hợp với nước thải có SS cao. Dễ bị bít kín ở bể lọc sinh học cao tải. Phải sử dụng nơi có nhiều đất thường là vùng nông thôn, thị trấn. Có sử dụng polymer châm vào để tăng khả năng tách nước. Hoạt động phụ thuộc vào điều kiện thời tiết và khí hậu. Cần có lao động thủ công để xúc bùn khô từ sân phơi bùn lên xe tải. Thời gian làm khô bùn dài. Nước thải Phân bón Máy thổi khí Ống dẫn nước Ống dẫn bùn Ống dẫn bùn tuần hoàn Ống dẫn nước tuần hoàn Song chắn rác Bể lắng cát Bể điều hòa Bể lắng 1 Bể UASB Bể aerotank Bể lắng 2 Bể khử trùng Bể nén bùn Nguồn tiếp nhận Đem san lấp mặt đường Đem chôn lấp Ống dẫn khí Sân phơi cát Hinh 4.3: Sơ đồ công nghệ phương án 3 Bơm clo Máy ép bùn 4.3. Phương án 3 Thuyết minh quy trình công nghệ Nước qua song chắn rác được đưa đến bể UASB tương tự như ở phương án 2. Nước sau khi qua công trình này tiếp tục được xử lý hiếu khí tại aerotank, rồi chảy tràn qua bể lắng đợt 2. Bùn thu được từ bể lắng đợt 2 là bùn hoạt tính, một phần được bơm tuần hoàn lại bể aerotank, phần còn lại được bơm qua bể chưa bùn tiếp tục xử lý. Nước được khử trùng bằng Clo, đạt TCVN 5945- 2005 cột B trước khi thải ra nguồn tiếp nhận. Bùn thải ra ở bể lắng 1, bể UASB, bể lắng 2 sẽ được bơm qua bể nén bùn để tách ẩm, giúp giảm tải lượng đáng kể. Lượng bùn sau đó được đưa qua máy ép bùn để có thể tách nước tới mức tối đa, lượng bùn sau khi ép có thể sử dụng bón cho cây trồng hoặc đem chôn lấp. Nước ép thu từ bể nén bùn, máy ép bùn được tuần hoàn lại bể điều hòa để tiếp tục xử lý. Ưu điểm Thường được sử dụng, do nó phù hợp với điều kiện khí hậu ở các nước nhiệt đới. Vận hành tương đối đơn giản. Phù hợp cho các loại nước thải có hàm lượng COD từ thấp đến cao. Những năm gần đây UASB được ứng dụng rộng rãi hơn các công nghệ khác do nguyên lý quá trình được xem là thuận tiện và đơn giản nhất, những hạn chế trong quá trình vận hành UASB có thể dễ dàng khắc phục bằng các phương pháp xử lý sơ bộ. Tính kinh tế cũng là một ưu điểm của UASB. Chi phí đầu tư thấp Nồng độ cặn khô từ 20%-30% Không sử dụng hóa chất Khuyết điểm Rất nhạy cảm với các hợp chất gây ức chế. Thời gian vận hành khởi động dài (3 – 4 tháng). Trong một số trường hợp cần xử lý thứ cấp để giảm sự sinh mùi. Thời gian làm khô bùn dài. Hoạt động không phụ thuộc vào điều kiện môi trường và thời tiết. Tuy nhiên những mặt hạn chế này dễ khắc phục. Xử lý sơ bộ tốt sẽ đảm bảo được môi trường sinh trưởng thuận lợi cho vi sinh vật kỵ khí. Nếu cấy vi khuẩn tạo acid và vi khuẩn tạo methane trước (phân trâu bò tươi) với nồng độ thích hợp và vận hành với chế độ thủy lực £1/2 công suất thiết kế thì thời gian khởi động có thể rút ngắn xuống từ 2-3 tuần. Kết luận Tóm lại qua ba phương án xử lý nước thải chế biến thủy hải sản nhóm đã quyết định chọn phương án 3 để tiến hành tính toán và thiết kế hệ thống xử lý. Lý do mà nhóm chọn phương án 3. Phù hợp với điều kiện khí hậu ở Việt Nam. Vận hành tương đối đơn giản. Không xử dụng nhiều hóa chất trong quá trình vận hành. Chi phí vận hành thấp. Không phải bị tắt nghẽn hệ thống xử lý như 2 phương án, và phương án 1. Bên cạnh đó không phải tốn chi phí cho việc mua các loại vật liệu lọc. PHẦN 5: TÍNH TOÁN- THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI THỦY HẢI SẢN CÔNG XUẤT 1000M3/NGÀYĐÊM THEO SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ CỦA PHƯƠNG ÁN 3 Một số thông số đầu vào Lưu lượng trung bình ngày đêm Lưu lưong theo h Lưu lượng theo s ,: Hệ số không điều hòa giờ lớn nhất, nhỏ nhất 5.1. Song chắn rác Nhiệm vụ của song chắn rác Song chắn rác giữ lại các tạp chất có kích thước lớn như: xương cá, các loại vỏ ngêu, tôm, cua... Lượng rác thải được tách ra ở song chắn rác sẽ được đưa đi làm thức ăn cho gia súc hoặc có thể đem đi chôn lấp. Đây là công trình đầu tiên trong thành phần của trạm xử lý nươc thải. Nội dung tính toán SCR Kích thước mương đặt song chắn Tính toán SCR Chọn vận tốc qua song chắn rác là Khoảng cách giữa hai thanh chắn là b = 0.02m Độ dày lớp nước trong mương là Độ dày của mối thanh chắn: d = 0.005m Tính toán số khe của song chắn rác: khe Với k = 1.05 là hệ số tính hiện tượng thu hẹp dòng chảy Chọn số khe song chắn rác là 14 khe, số thanh chắn rác là 15 thanh. Bề rộng tổng cộng của song chắn rác Kiểm tra vận tốc dòng chảy trước song chắn rác để khắc phục khả năng đọng cặn. Tổn thất áp lực qua song chắn rác: 350 mm Chiều cao tổng cộng của song chắn rác 5.2. Bể lắng cát Nhiệm vụ của bể lắng cát Bể lắng cát có chỉ nhiệm vụ lắng cát, không lắng các tạp chất hữu cơ. Cát lấy ra đem đi rửa, qua sân phơi cát rồi đem đổ bỏ, hoặc sử dụng san lấp mặt đường. Nội dung tính toán gồm Thể tích của bể lắng cát Lượng cát lắng trong một ngày đêm Chọn thời gian lưu của bể lắng cát ngang: t = 30s Chọn vận tốc nước trong bể lắng ngang: = 0.2 (m/s) Thể tích tổng cộng của bể lắng cát ngang Diện tích mặt cắt ngang của bể lắng cát Chiều rộng của bể lắng cát ngang Với H = 0.25 m là chiều cao công tác của bể lắng cát ngang. Chia bể lắng cát thành 2 đơn nguyên n = 2 Chiều dài của bể lắng ngang Chọn chiều cao bảo vệ của bể lắng cát: 0.25 m Vậy kích thước của bể lắng cát: L x B x H = 3 x 0.4 x 0.5 m. Lượng cát trung bình sau mỗi ngày đêm Với q: lượng cát trong 1000m nước thải, q=0.15mcát/ngaydem Chiều cao lớp cát trong bể lắng cát ngang trong ngày đêm Với t là chu kì xả cát, t=2 ngày đêm. Tính diện tích sân phơi cát Nhiệm vụ của sân phơi cát Rửa cặn bám trong quá trình lắng cát, gây mùi trong cát. Đồng thời làm khô cát đem tận dụng trải mặt đường. Chiều dài của sân phơi cát: L = 3 m Chọn thời gian phơi cát = chu kỳ xả cát, t = 2 ngày đêm Thể tích cát trên sân: W = 0.3 m3 Tính chiều rộng sân phơi cát: Diên tích sân phơi cát: B x L = 0.4m x 3m 5.3. Bể điều hòa. Nhiệm vụ của bể điều hòa Giảm bớt sự dao động của hàm lượng các chất bẩn trong nước do quá trình sản xuất thải ra không đều. Tiết kiệm hóa chất để trung hòa nước thải. Giữ ổn định lưu lượng nước đi vào các công trình xử lý tiếp theo. Hàm lượng BOD, COD, SS sau bể điều hòa đạt BOD = 95% x 1050 = 998 mg/l COD = 95% x 1500 = 1425 mg/l SS = 85% x 270 = 230 mg/l Xác định thể tích bể điều hòa Thể tích tích lũy Thể tích tích lũy dòng vào của giờ thứ i được xác định: Trong đó Vv(I-1): thể tích tích lũy dòng vào của giờ trước đó (m3) Qv(i): lưu lượng nước thải của giờ đang xét (m3/h) Thể tích tích lũy bơm đi của giờ thứ i Trong đó: Vb(I-1): thể tích tích lũy bơm của giờ trước đó (m3) Qb(i): lưu lượng bơm của giờ đang xét (m3/h) Thể tích bể điều hòa Dựa vào các công thức tính như trên ta có thể lập bảng thể tích tích lũy cho mỗi giờ trong ngày như bảng sau. Giờ Q(m3/h) Thể tích tích lũy vào bể (m3) Thể tích tích lũy bơm đi (m3) Hiệu số thể tích 1 22 22 41.6 19.6 2 20 42 83.4 41.4 3 15 57 124.8 67.8 4 15 72 166.5 94.5 5 15 87 208 121 6 17 104 249.7 145.7 7 35 139 291.2 152.2 (max) 8 70.8 209.8 332.9 123.1 9 70 279.8 374.4 94.6 10 69.2 349 416.1 67.1 11 65 414 457.6 43.6 12 38 452 499.3 47.3 13 35 487 540.8 53.8 14 35 522 582.5 60.5 15 39 562 624 62 16 79 641 665.6 24.6 17 54 695 702.3 7.3 18 54 742 748.8 6.8 19 45 787 790.6 3.6 20 44 831 832 1 21 49 880 873.8 -6.2 22 48 928 956.8 28.8 23 42 970 956.7 -13.3 (min) 24 30 1000 1000 0 Bảng 5.1: Thể tích tích lũy theo giờ Thể tích lý thuyết bể điều hòa bằng hiệu đại số giá trị dương lớn nhất và giá trị âm nhỏ nhất của cột hiệu số thể tích tích lũy 152.2 – (- 13.3) = 165.5 (m3) Thể tích thực tế của bể điều hòa Vậy thể tích thực của bể điều hòa là: 198.6 m3 Dựa vào số liệu bảng thể tích tích lũy theo giờ, ta vẽ được biểu đồ tích lũy theo giờ Biểu đồ 5.1: Biểu đồ tích lũy Chọn bể có hình dạng tròn: Chiều cao lớp nước lớn nhất hmax = 4m Chiều cao bảo vệ hbv = 0.5m Vậy chiều cao tổng cộng: H = hmax + hbv = 4 + 0.5 = 4.5(m) Đường kính bể: Vậy kích thước bể điều hòa: D x H = 7.95m x 4.5m Tính toán bơm dùng trong bể điều hòa Tại bể điều hòa có đặt bơm nhúng chìm để bơm nước thải qua bể lắng 1, do đó ta phải tính công suất của bơm đặt tại đây. Cột áp toàn phần của bơm: H = 4.5m + 0.3m = 4.8m Lưu lượng bơm: Q = 1000 m3/ngày.đêm Công suất của máy bơm: Công suất thực tế của máy bơm: Xác định hiệu quả khử BOD5 của bể điều hòa Dựa vào kết quả phân tích biểu đồ hoặc bảng, ta xác định được thời điểm bể cạn nhất là lúc 7 giờ. Thời điểm tính toán bắt đầu từ lúc 8 giờ. Thể tích nước trong bể điều hòa ở giờ đang xét thứ I được xác định theo công thức sau: Trong đó: V(i): thể tích nước trong bể điều hòa ở giờ đang xét (m3) V(I-1): thể tích nước trong bể điều hòa ở giờ trước đó (m3) Vin(i): thể tích nước đi vào bể điều hòa ở giờ đang xét (m3) Vout(i): thể tích nước bơm ra khỏi bể điều hòa ở giờ đang xét (m3) Ta tính được thể tích nước trong bể điều hòa vào lúc 8 giờ: Thể tích nước trong bể điều hòa vào lúc 9 giờ: Giả sử khối nước trong bể điều hòa được xáo trộn hoàn toàn. Vậy hàm lượng BOD5 trung bình bơm ra khỏi bể có thể tính theo biểu thức sau: Trong đó: Sout(i): hàm lượng BOD5 trung bình của dòng ra ở giờ đang xét (mg/l) Sin(i): hàm lượng BOD5 trung bình của dòng vào ở giờ đang xét (mg/l) V(i-1): thể tích nước trong bể điều hòa ở giờ trước đó (m3) Vin(i): thể tích nước đi vào bể điều hòa ở giờ đang xét (m3) Vậy ta tính được hàm lượng BOD5 trung bình của dòng ra vào lúc 8 giờ: Hàm lượng BOD5 trung bình của dòng ra vào lúc 9 giờ: Giờ trong ngày Q(m3/h) Thể tích nước trong bể (m3) BOD vào (mg/l) BOD trung bình ra khỏi bể (mg/l) Tải lượng BOD trước điều hòa(kgBOD5) Tải lượng BOD sau điều hòa(kgBOD5/h) 8 70.8 29.2 1500 1500 106.2 (max) 62.4 (max) 9 70 57.6 1310 1366 91.7 56.8 10 69.2 85.2 1250 1277 86.5 53.1 11 65 108.6 1220 1237 79.3 51.4 12 38 103 1030 1170 39.1 48.6 13 35 96.4 790 969 27.6 40.3 14 35 89.8 770 785 26.9 32.6 15 39 87.2 855 795 33.3 33.1 16 79 124.6 1350 1090 86.1 45.3 17 54 137 1310 1338 70.7 55.6 18 54 149.4 1230 1287 66.4 55.5 19 45 152.8 790 1128 35.5 46.9 20 44 155.2 870 807 38.3 33.5 21 49 162.6 1150 937 56.3 38.9 22 48 169 1250 1172 60 48.7 23 42 169.4 990 1198 41.6 49.8 24 30 157.8 695 945 20.8 39.3 1 22 138.2 695 695 15.3 28.9 (min) 2 20 116.6 792 707 15.8 29.4 3 15 90 890 803 13.5 (min) 33.4 4 15 63.4 910 892 13.6 37.1 5 15 36.8 1060 938 15.9 39.1 6 17 12.2 1220 1110 20.7 46.2 7 35 0 1330 1301 46.5 54.1 Trung bình 41.6 1050 1060 46.1 44.2 Bảng 5.2: Hàm lượng BOD5 trung bình và tải lượng BOD5 trước và sau bể điều hòa Tỉ số Trước điều hòa Sau điều hòa Lmax : Ltb 106.2 : 46.1 = 2.3 62.4 : 44.2 = 1.4 Lmin : Ltb 13.5 : 46.1 = 0.3 28.9 : 44.2 = 0.65 Lmax : Lmin 106.2 : 13.5 = 7.8 62.4 : 28.9 = 2.2 Bảng 5.3: Hệ số không điều hòa về tải trọng BOD5 Các dạng xáo trộn trong bể điều hòa Dạng khuấy trộn Giá trị Đơn vị Khuấy trộn cơ khí 4-8 W/m3thể tích bể Tốc độ khí nén 10-15 Lit/m3thể tích bể.phút Bảng 5.4: Các dạng xáo trộn trong bể điều hòa Chọn khuấy trộn bể điều hòa bằng hệ thống thổi khí. Chọn: tốc độ khí nén R=13lit/m3phút=0.013m3/m3phút Lưu lượng khí nén cần cho khuấy trộn Tính toán máy nén khí cho bể điều hòa Áp lực cần thiết cho hệ thống ống khí nén Hd = hd + hc + hf + H Trong đó: hd, hc: tổn thất áp lực do ma sát dọc theo chiều dài trên đường ống dẫn và tổn thất cục bộ tại các điểm uốn, khúc quanh. hd + hc £ 0.4m hf: tổn thất qua hệ thống phân phối khí hf £ 0.5m H: độ ngập sâu của ống phân phối khí, lấy bằng chiều cao hữu ích của bể điều hòa H = 4m Vậy áp lực cần thiết Hd = 0.4m + 0.5m + 4m = 4.9m Áp lực của máy nén khí Theo công thức 152 –giáo trình Xử lý nước thải của Hoàng Huệ ta có công suất của máy nén khí: Công suất tính toán của máy nén khí Tính toán đường kính ống dẫn Chọn loại khuếch tán khí là ống màng khoan lỗ dạng lưới có lưu lượng khí q= 92 l/m3phut. Số ống khuyếch tán khí Chọn tốc độ dòng khí trong ống dẫn chính là 8m/s. Vậy ta có Ống chính có đường kính trong Chọn loại ống nhựa HDPE của nhựa Bình Minh dngoài = 80mm, bề dày 2.3 mm Chọn tốc độ dòng khí các ống dẫn nhánh là 8m/s. Vậy ta có Ống nhánh có đường kính trong Chọn loại ống nhựa HDPE của nhựa Bình Minh dngoài = 20mm, bề dày 2.3 mm Trên các ống nhánh có đục lỗ đường kính dlỗ = 5mm. Chọn vận tốc thoát ra mỗi lỗ là 10m/s. Lưu lượng khí thoát ra khỏi 1 lỗ Số lỗ trên mỗi ống nhánh là: Số lỗ trên mỗi nhánh là 8 (lỗ) 5.4. Bể lắng 1 Nhiệm vụ bể lắng 1 Loại bỏ các tạp chất lơ lửng còn lại trong nước thải qua bể điều hòa. Ở đây các chất lơ lửng có tỷ trọng lớn hơn tỷ trọn của nước sẽ lắng xuống đáy. Hàm lượng chất lơ lửng sau khi qua bể lắng đợt 1 cần đạt ≤150 mg/l. Hàm lượng sau khi ra khỏi bể lắng 1 phải đạt: BOD = 80% x 998 = 789.4 mg/l COD = 80% x 1425 = 1140 mg/lSS = 60% x 230 = 138 mg/l ≤ 150 mg/l Chọn bể lắng đợt 1 dạng tròn, nước thải đi vào từ ống trung tâm, thu nước theo chu vi bể. Thông số Giá trị Dãy Đặc trưng Thời gian lưu nước (giờ) 1.5-2.5 2 Tải trọng bề mặt (m3/m2ngay) 32-48 Lưu lượng trung bình 32-48 Lưu lượng cao điểm 80-120 Tải trọng máng tràn (m3/m.ngay) 125-500 Ống trung tâm Đường kính Chiều cao Chiều sâu bể lắng (m) H=3-4.8 4 Đường kính bể lắng (m) D=3-6 5.64 Độ dốc đáy (mm/m) 62-167 83 Tốc độ thanh gạt bùn (vòng/phút) 0.02-0.05 0.03 Bảng 5.5: Các thông số thiết kế đặc trưng cho bể lắng ly tâm Giả sử tải trọng bề mặt thích hợp cho loại cặn tươi này là 40 m3/m2.ngày Diện tích bề mặt bể lắng là Đường kính bể lắng Đường kính ống trung tâm Chọn chiều sâu hữu ích của bề lắng H=4m Chiều cao lớp bùn lắng hb = 0.7m Chiều cao an toàn h=0.5m Vậy chiều cao tổng cộng của bể lắng đợt 1 Htc= H+h+ hb = 4m+ 0.5m+0.7m = 5.2m Chiều cao ống trung tâm Vậy kích thước bể lắng 1: D x H=5.64m x 5.2m Kiểm tra lại thời gian lưu nước của bể lắng Thể tích phần lắng Thời gian lưu nước Tải trọng máng tràn <500m3/ngày Tính toán lượng bùn sinh ra Giả sử hiệu suất xử lý cặn lơ lửng đạt 40% ở tải trọng 35 Lượng bùn tươi sinh ra mỗi ngày Giả sử bùn tươi của nước thải thủy sản có hàm lượng cặn 5% (tức là có độ ẩm 95%). Tỉ số VSS:TSS=0.75 và khối lượng riêng bùn tươi là 1.053kg/lít. Vậy lưu lượng bùn tươi cần phải xử lý là Lượng bùn tươi có khả năng phân hủy sinh học Tính toán máng tràn. Chiều dài máng tràn L=0.85 x D=0.85 x 5.64 = 4.8 m Tải trọng trên một mép dài máng tràn Chọn tấm xẻ khe hình chữ V, góc đáy 90o để điều chỉnh độ cao mép máng. Chiều cao hình chữ V l 5 cm, đáy chữ V là 10 cm, mỗi m dài có 5 khe chữ V, khoảng cách giữa các đỉnh là 20 cm. Chiều cao mực nước h trong khe chữ V qo= = 1,4 h5/2 Phù hợp tiêu chuẩn cho phép ≤50 mm 5.5. Bể UASB Nhiệm vụ của bể UASB Làm giảm đáng kể hàm lượng COD, BOD trong nước thải bằng cách sử dụng lớp cặn lơ lửng (có chứa rất nhiều vi sinh vật yếm khí) trong dịch lên men nhờ hẹ thống nước thải chảy từ phía dưới lên. Đồng thời làm tiền đề cho quá trình xử lý hiếu khí trong bể aerotank tiếp theo. Hàm lượng các chất sau khi qua khỏi bể UASB đạt: BOD = 25% x 789.4 = 197 mg/l COD = 35% x 1140 = 399 mg/l SS = 138 mg/l Nồng độ nước thả