Đồ án Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy chế biến tinh bột khoai mì công ty tnhh tấn thành, tỉnh tây ninh công suất 900m3/ngày đêm

á beå laéng caùt coù theå laéng ñöôïc caùc haït caùt coù ñöôøng kính ³ 0,2 mm thì taûi troïng beà maët Uo = 18,7 mm/s. Dieän tích maët nöôùc phaàn hình chöõ nhaät cuûa beå laéng caùt: (m2) Trong ñoù: Qmax : löu löôïng lôùn nhaát (m3/s) Uo : ñoä lôùn thuûy löïc cuûa haït (mm/s) k : heä soá kinh nghieäm tính ñeán aûnh höôûng cuûa doøng chaûy roái cuïc boä trong beå laøm caûn trôû toác ñoä laéng cuûa haït. Choïn k = 1,3 öùng vôùi Uo = 18,7 mm/s [1] (m2) Tæ soá giöõa chieàu daøi L vaø chieàu cao h1 h1 laø chieàu saâu coâng taùc cuûa beå, choïn lôùn hôn chieàu saâu doøng nöôùc trong keânh daãn nhöng khoâng quaù 1,2 m, thöôøng h1 = 0,5 ÷1,2 m. Choïn h1 = 0,5 m. Chieàu daøi beå L = 10,4.h1 = 10,4 x 0,5 = 5,2 (m) - Chieàu roäng beå (m) Ñaùy cöûa traøn coù ñoä cheânh vôùi ñaùy beå laéng caùt DP ñeå taïo ñoä cheânh aùp ñuû ñöa nöôùc ra khoûi beå laéng caùt vôùi vaän toác khoâng ñoåi Trong ñoù: K = - Döïa treân qui trình saûn xuaát cuûa nhaø maùy, löu löôïng nöôùc thaûi nhoû nhaát vaøo saùng sôùm vôùi heä soá thaûi nöôùc ít nhaát laø 0,35. Qmin = Qtb 0,35 = 315 m3/ng.ñ 0,08 (m) Keát quaû phaân tích löôïng caùt coù trong nöôùc thaûi laø 140 mg/l (140 g/m3). Khoái löôïng caùt coù trong nöôùc thaûi trong moät ngaøy ñeâm: 140(g/m3) x 900(m3) = 126 (kg/ng.ñ) Ñoä aåm caùt trong nöôùc thaûi töø 13 ÷ 65%. Choïn ñoä aåm caùt laø 40% thì löôïng caùt aåm laø: m = (kg/ngñ) Troïng löôïng rieâng cuûa caùt trong nöôùc thaûi khoaûng 1600 kg/m3. Theå tích caùt trong moät ngaøy ñeâm: Vcaùt = (m3) Choïn thôøi gian laáy caùt laø T = 1 ngaøy. Theå tích ngaên chöùa caùt ñöôïc tính theo coâng thöùc: Wc = 0,2 x 1 = 0,2 (m3) Chieàu cao lôùp caùt trong beå laéng caùt ngang trong moät ngaøy ñeâm h2 = = = 0,09 m . Choïn h2 = 0,1m Trong ñoù: Vc = Löôïng caùt sinh ra trung bình trong 1 ngaøy ñeâm t = chu kyø xaû caùt, t = 1 ngaøy Chieàu saâu toång coäng cuûa beå laéng caùt H = h1 + h2 + h3= 0,5 + 0,1 + 0,3 = 0,9 (m) h3 laø chieàu cao baûo veä Vaäy kích thöôùc cuûa laéng caùt ñöôïc xaây döïng nhö sau: STT Thoâng soá Ñôn vò Kích thöôùc 1 Chieàu daøi M 5,2 2 Chieàu roäng M 0,42 3 Chieàu cao toång M 0,9 4 Ñoä cheânh ñaùy M 0,1 Hình 4.6 : Caáu taïo beå laéng caùt. 4.3.3. Hoá thu gom 4.3.3.1. Nhieäm vuï Hoá thu gom nöôùc thaûi taäp trung nöôùc thaûi, thu gom trieät ñeå löôïng nöôùc thaûi cuûa nhaø maùy vaø ñaûm baûo löu löôïng toái thieåu cho bôm hoaït ñoäng an toaøn. Trong hoá thu gom, söû duïng hai bôm chìm hoaït ñoäng luaân phieân ñeå bôm nöôùc thaûi ñeán beå acid. 4.3.3.2. Tính toaùn Choïn thôøi gian löu nöôùc laø t = 15 phuùt. Theá tích hoá thu gom ñöôïc tính nhö sau: V = Qmax x t = 112,5 x = 28 (m3) Vaäy kích thöôùc cuûa hoá thu gom ñöôïc xaây döïng nhö sau: LBH = 432 - Chieàu cao baûo veä Hbv = 0,5 m Bôm nöôùc thaûi vaøo beå acid Löông löôïng bôm Q = 900 m3/ngaøy = 0,0104 m3/s Coät aùp bôm H = 8m - Coâng suaát bôm N = = = 1 (kW) h : hieäu suaát chung cuûa bôm töø 0,72 – 0,93 , choïn h = 0,8 Choïn maùy bôm coù coâng suaát : 1,5 (kW) Caùc thoâng soá thieát keá hoá thu gom STT Teân thoâng soá Ñôn vò Soá lieäu thieát keá 1 Chieàu roäng hoá thu M 3 2 Chieàu daøi hoá thu M 4 3 Chieàu saâu hoá thu M 2,5 4 Coâng suaát bôm kW 1,5 4.3.4. Maùy saøng raùc 4.3.4.1. Nhieäm vuï Maùy saøng raùc hay coøn goïi laø troáng quay duøng ñeå khöû caùc chaát lô löûng coù kích thöôùc nhoû hoaëc caùc saûn phaåm coù giaù trò, troáng quay coù kích thöôùc khe (loã) töø 0,5 ÷ 1,0 mm. Khi tang troáng quay, thöôøng vôùi vaän toác 0,1 ñeán 0,5 m/s, nöôùc thaûi ñöôïc loïc qua beà maët trong hay ngoaøi, tuøy thuoäc vaøo söï boá trí ñöôøng daãn nöôùc thaûi vaøo. 4.3.4.2. Tính toaùn Dieän tích höõu ích cuûa tang troáng Trong ñoù: Fc : toång dieän tích höõu ích (m2) Qmax : löu löôïng lôùn nhaát cuûa nöôùc thaûi (m3/s) u : vaän toác cuûa nöôùc thaûi chaûy qua khe taám chaén (thöôøng laáy töø 0,8 ÷ 1,0 m/s). Choïn u = 0,8 m/s. (m2) Choïn maùy loaïi GS6305 coù: - Kích thöôùc khe 1,0 mm - Ñöôøng kính tang troáng 630 mm - Chieàu daøi thieát bò 1000 mm - Moâtô 0,37 kW 4.3.5. Beå acid hoùa keát hôïp beå ñieàu hoøa 4.3.5.1. Nhieäm vuï Khöû CN coù trong nöôùc thaûi khoai mì vaø xöû lyù moät phaàn nöôùc thaûi. Taïi beå acid hoùa, COD giaûm töø 10 -30% vaø phaàn lôùn caùc chaát höõu cô phöùc taïp nhö protein, chaát beùo, ñöôøng chuyeån hoùa thaønh acid ñoàng thôøi haàu heát CN ñöôïc khöû trong beå acid hoùa Keát quaû thí nghieäm xöû lyù taïi phoøng thí nghieäm Khoa Moâi Tröôøng – ÑH Baùch Khoa Tp.HCM trình baøy trong hình 4.2 cho thaáy : ÔÛ ñieàu kieän töï nhieân ñeå CN coù theå töï phaân huûy caàn thôøi gian khaù daøi. Ñieån hình laø sau 5 – 7 ngaøy khoaûng 30% CN bò phaân huûy. Taïi beå acid hoùa haøm löôïng CN ñöôïc khöû nhanh hôn raát nhieàu, theo nguyeân cöùu Khoa Moâi Tröôøng – Tröôøng ÑH Baùch Khoa thì khi beå ñaït taûi troïng cao nhaát chæ caàn 2 ngaøy laø löôïng CN ôû 25mg/l bò khöû hoaøn toaøn vaø khoaûng 30% COD bò phaân huûy. Quaù trình khöû COD: Chaát höõu cô phöùc taïp chaát höõu cô ñôn giaûn H2S + CO2 + NH3 4.3.5.2. Tính toaùn Döïa vaøo khaû naêng phaân huûy cô chaát theo thôøi gian ta xaùc ñònh baäc phaûn öùng vaø haèng soá toác ñoä phaân huûy cô chaát. Baûng 4.4: Khaû naêng phaân huûy CN ôû beå acid T (ngaøy) CN (mg/l) 0,5 22 1,5 19 2,5 16 3,5 13 4,5 5,8 (Nguoàn: Khoa Moâi Tröôøng – ÑH Baùch Khoa) (1) Trong ñoù: C: Noàng ñoä chaát höõu cô, mg/l k: Haèng soá toác ñoä phaûn öùng a: Baäc phaûn öùng Laáy tích phaân phöông trình 1 ta ñöôïc: C = Co [ 1 + Co a-1 K t (a-1)]-1/a-1 (2) Ñaët x = Thay vaøo phöông trình (2) ta coù: Giaûi phöông trình: t = 1,5 ngaøy Trong thöïc teá, ôû giai ñoaïn vaän haønh, sau 2 tuaàn cho daàn nöôùc thaûi vaøo beå acid hoùa ñeå vi sinh vaät thích nghi vôùi moâi tröôøng. Khi beå ñaõ hoaït ñoäng oån ñònh thôøi gian löu cuûa beå laø t = 1,5 ngaøy. CNra = 5,8 mg/l. Vôùi thôøi gian löu nöôùc laø 1,5 ngaøy taïi beå acid nöôùc thaûi cuõng ñöôïc ñieàu hoøa veà löu löôïng vaø noàng ñoä. Theå tích beå acid hoùa: V = Qt = 9001,5 = 1350 (m3) Choïn chieàu cao beå H = 4m Dieän tích beå: F = = = 337,5 m2 Kích thöôùc beå: LBH=22154,5 (m3) Tính toaùn caùc oáng daãn nöôùc vaøo vaø ra khoûi beå aid - ñieàu hoaø: Nöôùc thaûi ñöôïc bôm töø hoá thu vaøo beå acid. Choïn vaän toác nöôùc vaøo beå laø 2m/s , ñöôøng kính oáng laø : 0,081m = 81mm Þ Söû duïng oáng Þ 90. Choïn vaän toác nöôùc ra khoûi beå ñieàu hoaø laø 2m/s Ñöôøng kính oáng ra laø : Dra = 81mm Choïn oáng coù ñöôøng kính Þ 90 Ñeå taêng hieäu quaû xöû lyù, trong beå laép ñaët moät caùnh khuaáy daøi 1,2m; coâng suaát motô 7,5kw. 4.3.6. Beå UASB 4.3.6.1. Nhieäm vuï Töø beå acid nöôùc thaûi ñöôïc bôm veà beå kò khí UASB. Nhieäm vuï cuûa quaù trình xöû lyù nöôùc thaûi qua beå UASB laø nhôø vaøo söï hoaït ñoäng phaân huûy cuûa caùc vi sinh vaät kò khí bieán ñoåi chaát höõu cô thaønh caùc daïng khí sinh hoïc. Chính caùc chaát höõu cô toàn taïi trong nöôùc thaûi laø caùc chaát dinh döôõng cho caùc vi sinh vaät. Söï phaùt trieån cuûa vi sinh vaät trong beå thöôøng qua ba giai ñoaïn: + Giai ñoaïn 1: Nhoùm vi sinh vaät töï nhieân coù trong nöôùc thaûi thuûy phaân caùc hôïp chaát höõu cô phöùc taïp thaønh caùc chaát höõu cô ñôn giaûn coù troïng löôïng nheï nhö Monosacarit, amino axit ñeå taïo ra nguoàn thöùc aên vaø naêng löôïng cho vi sinh hoaït ñoäng. + Giai ñoaïn 2 : Nhoùm vi khuaån taïo men axit bieán ñoåi caùc hôïp chaát höõu cô ñôn giaûn thaønh caùc axit höõu cô thöôøng laø axit acetic, nhoùm vi khuaån yeám khí taïo axit laø nhoùm vi khuaån axit focmo. + Giai ñoaïn 3 : Nhoùm vi khuaån taïo meâtan chuyeån hoùa hydro vaø axit acetic thaønh khí meâtan vaø cacbonic. Nhoùm vi khuaån naøy goïi laø Meâtan Focmo. Vai troø quan troïng cuûa nhoùm vi khaåun meâtan focmo laø tieâu thuï hydroâ vaø axit acetic, chuùng taêng tröôûng raát chaäm vaø quaù trình xöû lyù yeám khí chaát thaûi ñöôïc thöïc hieän khí khí meâtan vaø cacbonic thoaùt ra khoûi hoãn hôïp. Hieäu quaû xöû lyù phuï thuoäc vaøo caùc yeáu toá moâi tröôøng nhö nhieät ñoä, ñoä pH... Caùc yeáu toá sinh vaät nhö: soá löôïng vaø khaû naêng hoaït ñoäng phaân huûy cuûa quaàn theå vi sinh vaät coù trong beå. Hieäu quaû xöû lyù theo COD töø 60÷80%. 4.3.6.2. Tính toaùn Khi ñi qua caùc coâng trình xöû lyù tröôùc thì haøm löôïng COD giaûm töø 20 ÷ 40%. Choïn hieäu quaû xöû lyù cuûa caùc coâng trình phía tröôùc laø 30% thì haøm löôïng COD ñaàu vaøo cuûa beå UASB laø: CODv = 4400 (1 - 0,3) = 3080 (mgCOD/l) Trong beå UASB ñeå duy trì söï oån ñònh cuûa quaù trình xöû lyù yeám khí phaûi duy trì ñöôïc tình traïng caân baèng thì giaù trò pH cuûa hoãn hôïp nöôùc thaûi töø 6,6 ¸ 7,6 (phaûi duy trì ñoä kieàm ñuû khoaûng 1000 ¸ 1500 mg/l ñeå ngaên caûn pH xuoáng döôùi möùc 6,2) vaø phaûi coù tæ leä chaát dinh döôõng Nitô, Photpho theo COD laø COD : N : P = 350 : 5 : 1. Löôïng N, P caàn thieát phaûi cho vaøo nöôùc thaûi tröôùc khi vaøo beå UASB: Noàng ñoä N, P coù trong nöôùc thaûi khi phaân tích laø Ntoång = (60 – 70) mg/l, Ptoång = (5,5 – 10) mg/l. Nhö vaäy tröôùc khi nöôùc thaûi vaøo beå UASB ta coù theå khoâng theâm vaøo caùc chaát dinh döôõng N, P treân ñöôøng oáng. Ñeå taïo ñieàu kieän toát cho hoaït ñoäng phaân huûy caùc hôïp chaát höõu cô thaønh khí meâtan giaù trò pH trong beå xöû lyù phaûi thích hôïp: 6,8 – 7,5. Do ñoù tröôùc khi nöôùc thaûi vaøo beå UASB ta tieán haønh boå sung NaOH ñeå duy trì giaù trò pH = 7. Yeâu caàu nöôùc thaûi tröôùc khi vaøo coâng trình xöû lyù hieáu khí tieáp theo chæ tieâu COD caàn ñaït laø 700 mg/l. a. Kích thöôùc beå Hieäu suaát xöû lyù cuûa UASB: Löôïng COD caàn khöû trong 1 ngaøy: G = (3080 – 700)´900 (m3)´10-3 = 2142 kg COD/ngaøy Taûi troïng khöû COD: Choïn L = 9 kg COD/m3.ngaøy [1] Theå tích xöû lyù yeám khí caàn thieát: Toác ñoä nöôùc ñi leân trong beå: v = 0,6 ¸ 0,9 m/h ñeå ñaûm baûo buøn trong beå ñöôïc duy trì ôû traïng thaùi lô löûng. Choïn v = 0,8 m/h. Dieän tích beà maët beå: Vaäy kích thöôùc tieát dieän beå: L ´B = 8 m ´ 6 m Chieàu cao phaàn xöû lyù yeám khí: Choïn chieàu cao phaàn laéng H2 = 1,3 m (H2 > 1 m) Choïn chieàu cao baûo veä H3 = 0,3 m Þ Chieàu cao toång theå cuûa beå Hbeå Hbeå = H1 + H2 + H3 = 4,9 m + 1,3 m + 0,3 m = 6,5 m Trong beå thieát keá 2 ngaên laéng. Nöôùc ñi vaøo ngaên laéng seõ ñöôïc taùch baèng caùc taám chaén khí. Taám chaén khí ñaët nghieâng moät goùc (vôùi = 450÷ 600) Choïn = 500 Goïi Hlaéng: chieàu cao toaøn boä ngaên laéng. tg500 = Û Hlaéng = tg500 – H3 = 2,4 m – 0,3 m = 2,1 m Kieåm tra: ³ 30% > 30% (Thoûa yeâu caàu) Thôøi gian löu nöôùc trong ngaên laéng (tlaéng ³ 1h) tlaéng=== > 1 h (Thoûa yeâu caàu) Thôøi gian löu nöôùc trong beå (HRT = 4÷12 h) HRT = = (Thoûa yeâu caàu) b. Taám chaén khí vaø taám höôùng doøng Khoaûng caùch giöõa 2 taám chaén khí laø b Vaän toác nöôùc qua khe vaøo ngaên laéng (vqua khe = 9÷10 m/h) [1] Choïn vqua khe = 9 m/hTa coù: vqua khe = = =9 m/h ® b = 0,17 m = 170 mm Trong beå UASB, ta boá trí 4 taám höôùng doøng vaø 8 taám chaén khí, caùc taám naøy ñaët song song vôùi nhau vaø nghieâng so vôùi phöông ngang moät goùc 55o Taám chaén khí 1 Daøi = B = 6 m Roäng=b1 ===1,04 m ® Choïn roäng = 1040 mm Chieàu cao y = b1 x sin 50o = 797 (mm) Taám chaén khí 2 Ñoaïn xeáp mí cuûa 2 taám chaén khí laáy baèng 0,3 m. Daøi = B = 6 m Roäng = 0,3m + Vôùi h = 170sin(900 – 500) = 109,3 mm Roäng = b2 = 0,3m + =2,24 m ® Choïn roäng = 2240 mm Taám höôùng doøng: ñöôïc ñaët nghieâng so vôùi phöông ngang moät goùc vaø caùch taám chaén khí döôùi 170 mm. Hình 4.7 : Caáu taïo taám höôùng doøng. Khoaûng caùch töø ñænh tam giaùc cuûa taám höôùng doøng ñeán taám chaén 1: Ñoaïn nhoâ ra cuûa taám höôùng doøng naèm beân döôùi khe hôû töø 10¸20cm. Choïn moãi beân nhoâ ra 15cm. Chieàu roäng taám höôùng doøng: Chieàu daøi taám höôùng doøng: B = 6 m c. Tính maùng thu nöôùc Maùng beâ toâng Maùng thu nöôùc ñöôïc thieát keá theo nguyeân taéc maùng thu cuûa beå laéng, thieát keá 2 maùng thu nöôùc ñaët giöõa beå chaïy doïc theo chieàu daøi cuûa beå. Vaän toác nöôùc chaûy trong maùng: 0,6¸0,7 m/s [4] Choïn Vmaùng = 0,6 m/s Dieän tích maët caét öôùt cuûa moãi maùng: A == 0,0087 m2 Þ Choïn chieàu ngang maùng 400 mm chieàu cao maùng 200 mm. Maùng beâtoâng coát theùp daøy 65 mm, coù laép theâm maùng raêng cöa theùp taám khoâng gæ, ñöôïc ñaët doïc beå, giöõa caùc taám chaén khí. Maùng coù ñoä doác 1% ñeå nöôùc chaûy deã daøng veà phaàn cuoái maùng. Taïi ñaây coù ñaët oáng thu nöôùc Þ 90 baèng theùp ñeå daãn nöôùc sang beå Aerotank. Maùng raêng cöa: Maùng traøn goàm nhieàu raêng cöa hình chöõ V. Chieàu cao moät raêng cöa: 60 mm Daøi ñoaïn vaùt ñænh raêng cöa: 40 mm Chieàu cao caû thanh: 260 mm Khe dòch chænh: Caùch nhau 450 mm Beà boäng khe: 12 mm Chieàu cao: 150 mm Sô ñoà taám raêng cöa thu nöôùc ñöôïc trình baøy treân hình 4.7 Hình 4.8 : Sô ñoà taám raêng cöa thu nöôùc. d. Tính löôïng khí sinh ra vaø oáng thu khí Löôïng khí sinh ra - Löôïng khí sinh ra trong beå = 0,5 m3/kgCODloaïi boû [8] Qkhí = 0,5 m3/ kg CODloaïi boû ´ 2142 kg CODloaïi boû /ngaøy = 1071 m3/ ngaøy = 44,625 m3/ h = 0,0124 m3/s - Löông khí methane sinh ra = 0,35 m3/kgCODloaïi boû QCH4 = 0,35 m3 CH4/ kg CODloaïi boû ´ 2142 kg CODloaïi boû /ngaøy = 749,7 m3/ ngaøy Tính oáng thu khí Choïn vaän toác khí trong oáng vkhí = 10 m/s. Ñöôøng kính oáng daãn khí : Dkhí = 0,039 m = 39 mm Choïn ñöôøng kính oáng khí Æ49(Ftrong=40) Kieåm tra vaän toác khí: Vkhí = = = 9,87 m/s e. Tính löôïng buøn sinh ra vaø oáng xaû buøn Löôïng buøn sinh ra Löôïng buøn sinh ra trong beå baèng 0,05 ÷ 0,1 gVSS/gCODloaïi boû . [8] Khoái löôïng buøn sinh ra trong moät ngaøy Mbuøn = 0,05 kg VSS / kg COD loaïi boû ´ 2142 kg CODloaïi boû /ngaøy = 107,1 kg VSS / ngaøy Theo saùch “Anaerobic Sewage Treatment” (Adrianus C.van Haandel and Gatze Lettinga, trang 91). Moät m3 buøn töông ñöông 260 kgVSS - Theå tích cuûa buøn sinh ra trong moät ngaøy : Vbuøn = = 0,41m3/ngaøy - Löôïng buøn sinh ra trong moät thaùng = 0,41 H 30 = 12,3 m3/thaùng - Chieàu cao cuûa buøn trong moät thaùng : hbuøn = = 0,29 m OÁng xaû buøn Choïn thôøi gian xaû buøn 1 - 3 thaùng moät laàn Theå tích buøn sinh ra trong 3 thaùng Vbuøn = 12,3 (m3/thaùng) H 3 (thaùng) = 36,9 m3 Choïn thôøi gian xaû buøn laø 3 giôø. Löu löôïng buøn xaû ra: Qbuøn = = 12,3 m3/h Buøn xaû ra nhôø aùp löïc thuûy tónh thoâng qua 2 oáng inox þ76, ñaët caùch ñaùy 1,5 m, ñoä doác 2% f. Laáy maãu Ñeå kieåm tra söï hoaït ñoäng beân trong beå, doïc theo chieàu cao beå ta ñaët caùc van laáy maãu. Vôùi caùc maãu thu ñöôïc ôû cuøng moät van, ta coù theå öôùc ñoaùn löôïng buøn ôû ñoä cao ñaët van ñoù. Döïa vaøo keát quaû ño ñaïc vaø quan saùt maøu saéc buøn, töø ñoù maø coù söï ñieàu chænh thích hôïp. Trong ñieàu kieän oån ñònh, taûi troïng cuûa buøn gaàn nhö khoâng ñoåi, do ñoù maät ñoä buøn taêng leân ñeàu ñaën. Vieäc laáy maãu ñöôïc thöïc hieän ñeàu ñaën haøng ngaøy. Khi môû van, caàn ñieàu chænh sao cho buøn ra töø töø ñeå ñaûm baûo thu ñöôïc buøn gaàn gioáng trong beå vì neáu môû lôùn quaù thì nöôùc seõ thoaùt ra nhieàu hôn. Theå tích maãu thöôøng laáy 500÷1000 ml. Beå cao 6,5m, do ñoù doïc theo chieàu cao beå ñaët 6 van laáy maãu, caùc van ñaët caùch nhau 0,75m. Van döôùi cuøng ñaët caùch ñaùy 1,2 m. Choïn oáng vaø van laáy maãu baèng nhöïa PVC cöùng Æ27(Ftrong=20). g. Heä thoáng phaân phoái nöôùc trong beå Theo [8], vôùi loaïi buøn daïng haït, taûi troïng > 4 kg COD /m3.ngaøy thì soá ñieåm phaân phoái nöôùc trong beå caàn thoûa » 2 m2/ ñaàu phaân phoái. Soá ñaàu phaân phoái caàn: =24 ñaàu ® Choïn 24 ñaàu phaân phoái. Nöôùc töø beå acid ñöôïc bôm qua beå UASB theo ñöôøng oáng chính, phaân phoái ñeàu ra 4 oáng nhaùnh nhôø heä thoáng van vaø ñoàng hoà ño löu löôïng ñaët treân töøng oáng. Vaän toác nöôùc trong oáng chính (laø oáng ñaåy cuûa bôm): Vchính=1,5÷2,5 m/s Choïn Vchính= 2 m/s ® Ñöôøng kính oáng chính: Dchính ===0,081 m = 81 mm Þ Söû duïng oáng inox Þ 90(Ftrong=80) laøm oáng chính. Kieåm tra vaän toác nöôùc trong oáng chính: Vchính ====2,07 m/s Vaän toác nöôùc trong oáng nhaùnh: Vnhaùnh=1 ÷ 3 m/s Choïn Vnhaùnh= 2 m/s Löu löôïng nöôùc trong moãi oáng nhaùnh: Qnhaùnh ==9,375 m3/h ® Ñöôøng kính oáng nhaùnh: Dnhaùnh ===0,040 m = 40 mm Þ Söû duïng oáng inox Þ49 (Ftrong=40) ñeå daãn nöôùc phaân phoái trong beå UASB. Kieåm tra vaän toác nöôùc trong oáng nhaùnh: Vnhaùnh ==== 2,07 m/s h. Bôm Löu löôïng caàn bôm Q = 37,5 m3/h. Coät aùp cuûa bôm: H = (m H2O) DZ: khoaûng caùch töø maët nöôùc beå Acid ñeán maët nöôùc beå UASB. åh: toång toån thaát cuûa bôm, bao goàm toån thaát cuïc boä, toån thaát doïc ñöôøng oáng, toån thaát qua lôùp buøn lô löûng trong beå UASB. Moät caùch gaàn ñuùng, choïn DZ = 4 m H2O åh = 7 m H2O Þ H = 4 + 7 = 11 m H2O Coâng suaát yeâu caàu treân truïc bôm: N=== 1,4 kW Vaäy choïn bôm ly taâm coâng suaát 1,5 kW (2 HP) 4.3.7. Beå Aerotank 4.3.7.1. Nhieäm vuï Taïi beå AEROTANK, caùc chaát höõu cô coøn laïi seõ ñöôïc tieáp tuïc phaân huûy bôûi caùc vi sinh vaät hieáu khí. Trong ñieàu kieän hieáu khí, phaûn öùng oxy hoùa coù theå bieåu dieãn nhö sau: CxHyOzN + (x + - - )O2 VSV xCO2 + H2O + NO3 + DH CxHyOzN + O2 + NH3 VSV C5H7NO2 + H2O + CO2 + DH C5H7NO2 + 5 O2 VSV CO2 + NH3 + 2H2O + DH NH3 + O2 VSV HNO2 + O2 HNO3 CxHyOzN laø ñaëc tröng cho chaát thaûi höõu cô, C5H7NO2 laø coâng thöùc caáu taïo cuûa teá baøo vi sinh. Caùc vi sinh vaät tham gia phaân huûy toàn taïi döôùi daïng buøn hoaït tính. Neáu quaù trình oxy hoùa keùo daøi thì sau khi söû duïng heát nhöõng chaát höõu cô saün coù laø quaù trình oxy hoùa caùc teá baøo vi sinh. Quaù trình oxy hoùa trong beå AEROTANK xaûy ra qua 3 giai ñoaïn: + Giai ñoaïn 1: Toác ñoä oxy hoùa xaùc ñònh baèng toác ñoä tieâu thuï oxy. + Giai ñoaïn 2: Buøn hoaït tính khoâi phuïc khaû naêng oxy hoùa, ñoàng thôøi oxy hoùa tieáp nhöõng chaát höõu cô coøn laïi. ÔÛ giai ñoaïn naøy, toác ñoä oxy hoùa cuõng xaùc ñònh baèng toác ñoä tieâu thuï oxy nhöng nhoû hôn giai ñoaïn 1 (toác ñoä oxy hoùa giai ñoaïn 2 baèn 1/3 toác ñoä oxy hoùa giai ñoaïn 1). + Giai ñoaïn 3: giai ñoaïn nitroâ hoùa caùc amon. Xaûy ra sau moät khoaûng thôøi gian daøi, toác ñoä oxy hoùa caàm chöøng. Buøn hoaït tính laø loaïi buøn xoáp coù chöùa nhieàu vi sinh vaät coù khaû naêng oxy hoùa vaø khoaùng hoùa caùc chaát höõu cô coù trong nöôùc thaûi. Ñeå giöõ cho buøn hoaït tính ôû traïng thaùi lô löûng vaø ñaûm baûo oxy duøng cho caùc quaù trình oxy hoùa caùc chaát höõu cô thì phaûi luoân luoân duy trì vieäc cung caáp khí. Soá löôïng quaån theå vi sinh vaät trong buøn hoaït tính phuï thuoäc vaøo nhieàu yeáu toá nhö thaønh phaàn chaát thaûi, haøm löôïng caùc chaát thaûi, löôïng oxy hoøa tan, cheá ñoä thuûy ñoäng hoïc cuûa beå. Soá löôïng vi khuaån trong buøn hoaït tính dao ñoäng trong khoaûng 108 ¸ 1012 khuaån laïc/mg MLSS. Phaàn lôùn, chuùng thuoäc caùc chuûng sau: Pseudomonas, Achromobacteria, Alkaligches, Bacillus, Bacterium, Micrococcus, Flavobacterium. Trong buøn hoaït tính luoân coù maët cuûa caùc vi khuaån nitrit : Nitrosomonas vaø nitrobacter. Vi khuaån nitrat Sphacrotilus vaø cladothric. Hieäu quaû xöû lyù cuûa beå AEROTANK ñaït töø 75 ¸ 95% vaø phuï thuoäc vaøo caùc yeáu toá nhö nhieät ñoä, pH, noàng ñoä oxy, löôïng buøn... Nöôùc thaûi sau khi qua beå AEROTANK caùc chaát höõu cô deã phaân huûy sinh hoïc bò loaïi hoaøn toaøn. 4.3.7.2. Tính toaùn: Caùc thoâng soá thieát keá Löu löôïng nöôùc thaûi Q= 900m3/ngaøy Haøm löôïng BOD5 ôû ñaàu vaøo = 560 mg/L Haøm löôïng COD ôû ñaàu vaøo = 700 mg/L Nhieät ñoä duy trì trong beå 200C Nöôùc thaûi khi vaøo beå Aerotank coù haøm löôïng chaát raén lô löûng bay hôi ( noàng ñoä vi sinh vaät ban ñaàu) X0 = 0 Tyû soá giöõa löôïng chaát raén lô löûng bay hôi (MLVSS) vôùi löôïng chaát raén lô löûng (MLSS) coù trong nöôùc thaûi laø 0,7 = 0,7 ( ñoä tro cuûa buøn hoaït tính Z = 0,3) Noàng ñoä buøn hoaït tính tuaàn hoaøn (MLSS = 10.000mg/l) Xr = 7.000 mg/L Noàng ñoä chaát raén lô löûng bay hôi hay buøn hoaït tính (MLVSS) ñöôïc duy trì trong beå Aerotank laø : X = 3.500 mg/L Thôøi gian löu buøn trong heä thoáng, qc = 10 ngaøy Heä soá chuyeån ñoåi giöõa BOD5 vaø BOD20 ( BOD hoaøn toaøn) laø 0,68 Heä soá phaân huyû noäi baøo, kd = 0,06 ngaøy-1 Heä soá saûn löôïng toái ña ( tyû soá giöõa teá baøo ñöôïc taïo thaønh vôùi löôïng chaát neàn ñöôïc tieâu thuï ), Y = 0,5 Kg VSS/Kg BOD5 Loaïi vaø chöùc naêng beå : Beå Aerotank khuaáy troän hoaøn chænh . Öu ñieåm: khoâng xaûy ra hieän töôïng quaù taûi cuïc boä ôû baát cöù phaàn naøo cuûa beå. Tính toaùn beå Aerotank a. Tính hieäu quaû xöû lyù Xaùc ñònh noàng ñoä BOD5 hoaø tan trong nöôùc thaûi ôû ñaàu ra Sô ñoà laøm vieäc cuûa heä thoáng: Beå laéng Beå Aerotank Qe, S, Xe Q, S0, Xo Qr, Xr, S Qö,Xr Trong ñoù: Q , Qr, Qw , Qe : löu löôïng nöôùc ñaàu vaøo , löu löôïng buøn tuaàn hoaøn , löu löôïng buøn xaõ vaø löu löôïng nöôùc ñaàu ra , m3/ngaøy S0 , S : noàng ñoä chaát neàn (tính theo BOD5) ôû ñaàu vaøo vaø noàng ñoä chaát neàn sau khi qua beå Aerotank vaø beå laéng , mg/L X , Xr , Xc : noàng ñoä chaát raén bay hôi trong beå Aerotank , noàng ñoä buøn tuaàn hoaøn vaø noàng ñoä buøn sau khi qua beå laéng II , mg/L - Phöông trình caân baèng vaät chaát: BOD5 ôû ñaàu ra = BOD5 hoaø tan ñi ra töø beå Aerotank + BOD5 chöùa trong löôïng caën lô löûng ôû ñaàu ra Trong ñoù : BOD5 ôû ñaàu ra : 30 mg/L BOD5 hoøaø tan ñi ra töø beå Aerotank laø S, mg/L Caën lô löûng ôû ñaàu ra SSra = 30 mg/L goàm coù 65% laø caën coù theå phaân huyû sinh hoïc. BOD5 chöùa trong caën lô löûng ôû ñaàu ra ñöôïc xaùc ñònh nhö sau : Löôïng caën coù theå phaân huyû sinh hoïc coù trong caën lô löûng ôû ñaàu ra: 0,65 ´ 30 = 19,5 mg/L Löôïng oxy caàn cung caáp ñeå oxy hoaù heát löôïng caën coù theå phaân huyû sinh hoïc laø : 19,5 ´ 1,42 (mgO2/mg teá baøo) = 27,69 mg/L . Löôïng oxy caàn cung caáp naøy chính laø giaù trò BOD20 cuûa phaûn öùng . Quaù trình tính toaùn döïa theo phöông trình phaûn öùng: C5H7O2N + 5O2 ® 5CO2 + 2H2O + NH3 + Naêng löôïng 113 mg/L 160 mg/L 1 mg/L 1,42 mg/L -> 1 mg teá baøo caàn 1,42 mg oxy Chuyeån ñoåi töø giaù trò BOD20 sang BOD5 BOD5 = BOD20 ´ 0,68 = 27,69 ´ 0,68 = 18,83 mg/L Vaäy : 30 (mg/L) = S + 18,83 (mg/L) Þ S = 11,17 mg/L - Tính hieäu quaû xöû lyù tính theo BOD5 hoaø tan: E = ´ 100 = 100 = 98% - Hieäu quaû xöû lyù BOD5 cuûa toaøn boä sô ñoà E0 = ´ 100 = 94,6% b. Tính theå tích cuûa beå - Theå tích beå Aerotank V = Trong ñoù : V: Theå tích beå Aerotank , m3 Q: Löu löôïng nöôùc ñaàu vaøo Q = 900 m3/ngaøy Y: Heä soá saûn löôïng cöïc ñaïi Y= 0,5 S0 – S = 560 – 11,17 = 548,83 mg/L X: Noàng ñoä chaát raén bay hôi ñöôïc duy trì trong beå Aerotank , X= 3.500 mg/L kd: Heä soá phaân huyû noäi baøo, kd = 0,06 ngaøy-1 qc: Thôøi gian löu buøn trong heä thoáng, qc = 10 ngaøy V = = 441 m3 Kích thöôùc beå Aerotank Theå tích beå Vb = 441 m3 Chieàu saâu chöùa nöôùc cuûa beå h = 4 m Dieän tích beå F = = 110 m2 Chieàu daøi beå L = 14 m Chieàu roäng beå B = 8m Chieàu cao baûo veä hdt = 0,5m Chieàu cao toång coäng cuûa beå H = h+ hdt = 4 + 0,5 = 4,5m Vaäy beå Aerotank coù kích thöôùc nhö sau: L ´ B ´ H = 14 ´ 8 ´4,5 (m3) c. Thôøi gian löu Thôøi gian löu nöôùc trong beå q = = = 0,49 ngaøy » 11,76 giôø d. Löôïng buøn phaûi xaû ra moãi ngaøy - Tính heä soá taïo buøn töø BOD5 Yobs = = = 0,3125 Trong ñoù: Y : heä soá saûn löôïng, Y= 0,5 kg VSS/ kg BOD5 kd: heä soá phaân huyû noäi baøo, kd= 0,06 ngaøy-1 c: thôøi gian löu buøn, c = 10 ngaøy. - Löôïng buøn hoaït tính sinh ra do khöû BOD5 (tính theo MLVSS) Px(VSS)= Yobs ´ Q ´ (S0 – S)= 0,3125900 ´ 548,83 ´ 10-3= 154,36 kgVSS/ngaøy - Toång caën lô löûng sinh ra trong 1 ngaøy = 0,7 Þ MLSS = Pxl (SS) = = = 220,5 kgSS/ngaøy - Löôïng caën dö haèng ngaøy phaûi xaû ñi Pxaû = Pxl – Q ´ SSra´ 10-3 = 220,5 kgSS/ngaøy - 900 m3/ngaøy ´ 30 g/m3 ´ 10-3 kg/g = 193,5 kg/ngaøy - Tính löôïng buøn xaû ra haèng ngaøy (Qw) töø ñaùy beå laéng theo ñöôøng tuaàn hoaøn buøn qc = Þ Qw = Trong ñoù X: Noàng ñoä chaát raén bay hôi trong beå Aerotank X = 3.500 mg/L · qc : Thôøi gian löu buøn qc = 10 ngaøy Qe : Löu löôïng nöôùc ñöa ra ngoaøi töø beå laéng ñôït II ( löôïng nöôùc thaûi ra khoûi heä thoáng). Xem nhö löôïng nöôùc thaát thoaùt do tuaàn hoaøn buøn laø khoâng ñaùng keå neân Qe = Q = 900 m3/ngaøy Xe: Noàng ñoä chaát raén bay hôi ôû ñaàu ra cuûa heä thoáng Xe=0,7´ SSra = 0,7 ´ 30 = 21 mg/L Þ Qw = = 18,95 m3/ngaøy e. Tính heä soá tuaàn hoaøn (a) töø phöông trình caân baèng vaät chaát Töø phöông trình caân baèng vaät chaát : X(Q+Qr) = XrQr + XrQW Suy ra Qr ===862,1 m3/ngaøy Trong ñoù: Q: Löu löôïng nöôùc thaûi, Q = 900 m3/ngaøy X: Noàng ñoä VSS trong beå Aeroten, X = 3.500 Qr : Löu löôïng buøn hoaït tính tuaàn hoaøn X0 : Noàng ñoä VSS trong nöôùc thaûi daãn vaøo beå Aeroten, X = 0 Xr : Noàng ñoä VSS trong buøn tuaàn hoaøn, Xr = 7.000 mg/L Vaäy: a = = = 0,95 f. Kieåm tra tyû soá F/M vaø taûi tr