Đồ án Tính toán thiết kế trạm xử lý nước thải công ty TNHH thực phẩm Hồng Thái

c Phẩm Hồng Thái GVHD: TS. Lê Đức Trung Trang 26 SVTH: Võ Thị Trang Chương 4 TÍNH TOÁN HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI 4.1. Song chắn rác 4.1.1. Nhiệm vụ Nước thải ñưa tới công trình làm sạch trước hết phải qua song chắn rác. Tại song chắn rác, các tạp vật thô có kích thước lớn ñược giữ lại. Các tạp vật này có thể gây ra sự cố trong quá trình vận hành hệ thống xử lý nước thải như làm tắc bơm ñường ống hoặc kênh dẫn. Ngoài ra, các hợp chất cơ học trong nước còn có tác hại khác như bào mòn ñường ống, thiết bị, làm tăng trở lực dòng chảy nên tăng tiêu hao năng lượng của bơm. Đây là bước quan trọng ñảm bảo an toàn và ñiều kiện thuận lợi cho cả hệ thống. 4.1.2.Tính toán Lưu lượng trung bình ngày: Qngàytb = 150 m3/ ngày Lưu lượng trung bình giờ: Qgiờtb = 6,25 m3/ giờ Lưu lượng trung bình giây: Qgiâytb = 1,74 lít/ giây Lưu lượng giờ lớn nhất: Qgiờmax = Qgiờtb.Kcb Trong ñó:
Kcb là hệ số không ñiều hòa chung của nước thải, lấy theo TCXD-51- 84; Kcb=3. Qgiờmax = 6,25 x 3 = 18,75 m3/ giờ − Song chắn rác ñược ñặt nghiêng một góc 60o so với mặt ñất. − Số khe hở của song chắn rác: o max max kx b.h.V Qn = Trong ñó:
Qmax : lưu lượng lớn nhất của dòng thải (m3/s). Qmax = 18,75 m3/h = 0,0052 m/s.
b : bề rộng khe hở giữa các song chắn rác (mm), từ 15 ÷ 25 mm. Chọn b = 16 mm
ko : hệ số tính ñến ñộ thu hẹp của dòng chảy khi sử dụng công cụ cào rác cơ giới, ko = 1,05. Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế trạm xử lý nước thải công ty TNHH Thực Phẩm Hồng Thái GVHD: TS. Lê Đức Trung Trang 27 SVTH: Võ Thị Trang
h : chiều sâu mực nước qua song chắn (m) thường lấy bằng chiều sâu mực nước trong mương dẫn. Chọn h = 0,1m.
Vmax : tốc ñộ chuyển ñộng của nước thải trước song chắn rác ứng với lưu lượng lớn nhất, từ 0,6 ÷ 1,0 m/s. Chọn Vmax = 0,9 m/s. n = 0,0052 1,05 0,016 0,1 0,6 × × × = 5,69 Chọn n = 6 khe. − Chiều rộng song chắn rác: Bs = S(n – 1) + b.n Trong ñó:
S: là bề rộng thanh ñan hình chữ nhật, chọn S = 8mm
(n-1) : số thanh ñan của song chắn rác Bs = 0,008(6 – 1) + 0,016 x 6 = 0,136 (m) Chọn Bs = 0,2 m. − Tổn thất áp lực qua song chắn rác: kx 2g V xh 2 max s ξ = Trong ñó:
Vmax = 0,6 m/s
g : gia tốc trọng trường (m/s2)
k : hệ số tính ñến sự tăng tổn thất do rác ñọng lại ở song chắn. k = 2 ÷ 3, chọn k = 3.
ξ : hệ số tổn thất cục bộ tại song chắn rác phụ thuộc vào tiết diện thanh song chắn ñược tính bởi: αβξ sin b S 3 4       =
β : hệ số phụ thuộc tiết diện ngang của thanh. Chọn thanh tiết diện hình chữ nhật, β = 2,42
α : góc nghiêng song chắn rác, α = 60o 0,83sin60 0,016 0,008,42x o 3 4 =      = 2ξ Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế trạm xử lý nước thải công ty TNHH Thực Phẩm Hồng Thái GVHD: TS. Lê Đức Trung Trang 28 SVTH: Võ Thị Trang ⇒ hs =0,83× 20,6 3 0,046 2 9,81 m× = × (mH2O) Chiều dài ñoạn kênh mở rộng trước song chắn: L1 = 2 s kB B tgϕ − = 0, 2 0,1 2 20otg − = 0,137 (m) Trong ñó:
φ : góc mở rộng của buồng ñặt song chắn rác. Chọn φ =20o
Bk : chiều rộng của mương dẫn nước thải vào. Chọn Bk = 0,1 m − Chiều dài ñoạn thu hẹp sau song chắn: L2 = 0,5.L1 = 0,5 x 0,137 = 0,0685 (m) − Chiều dài xây dựng mương ñặt song chắn rác: L = L1 + L2 + L3 = 0,137 + 0,0685 + 1 ≈ 1,2 (m)
L3 : chiều dài buồng ñặt song chắn rác B s h B k L1 L3 L2 Hình 4.1.Sơ ñồ lắp ñặt song chắn rác Hàm lượng chất lơ lửng (TSS), COD và BOD5 của nước thải sau khi ñi qua song chắn rác giảm 4%, còn lại: TSS = TSS × (100-4)% = 140× 96% = 134,4 (mg/l) BOD5 = BOD5 × (100-4)%= 265 × 96% = 254,4 (mg/l) COD = COD × (100-4)%= 385 × 96% = 369,6 (mg/l) Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế trạm xử lý nước thải công ty TNHH Thực Phẩm Hồng Thái GVHD: TS. Lê Đức Trung Trang 29 SVTH: Võ Thị Trang Bảng 4.1. Các thông số xây dựng mương ñặt song chắn rác STT Tên thông số Đơn vị Số liệu thiết kế 1 Bề rộng khe mm 16 2 Số khe hở khe 6 3 Chiều rộng mương dẫn nước vào m 0,1 4 Chiều rộng song chắn m 0,2 5 Chiều dài ñoạn kênh trước song chắn m 0,137 6 Chiều dài ñoạn thu hẹp sau song chắn m 0,0685 7 Chiều dài mương ñặt song chắn m 1,0 4.2.2. Bể thu gom 4.2.1. Nhiệm vụ Bể thu gom nước thải tập trung toàn bộ nước thải từ các phân xưởng sản xuất của công ty ñể ñảm bảo lưu lượng tối thiểu cho bơm hoạt ñộng an toàn. Trong bể thu gom, sử dụng hai bơm chìm hoạt ñộng luân phiên ñể bơm nước thải ñến bể tách dầu. 4.2.2. Tính toán Thời gian lưu nước trong bể thu gom tối thiểu là 15 ñến 20 phút. Chọn thời gian lưu nước là t = 20 phút. Thế tích bể thu gom ñược tính như sau: V = Qmax x t = 18,75 x 60 20 = 6,25 (m3) Vậy kích thước của bể thu gom ñược xây dựng như sau: Chiều dài L = 2,5 m Chiều rộng B = 1,5 m Chiều cao H = 2,0 m Chiều cao bảo vệ Hbv = 0,5 m Thể tích thực của bể V = 9,38 m3 Tính bơm Công suất của bơm η ρ n 1000. .g.H.Q N max= Trong ñó: Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế trạm xử lý nước thải công ty TNHH Thực Phẩm Hồng Thái GVHD: TS. Lê Đức Trung Trang 30 SVTH: Võ Thị Trang Qmax : lưu lượng nước thải lớn nhất trong ngày, Qmax= 18,75m3/h= 0,0052 m3/s Trở lực : ∆ P = H = h1 + h2 h1 : chiều cao cột nước trong bể, h1 = 2 m h2 : tổn thất cục bộ qua các chỗ nối, ñột mở, ñột thu, tổn thất qua lớp bùn, … lấy trong khoảng từ 2÷3 mH2O. ⇒ Trở lực H = 2 + 3 = 5 (mH2O) Chọn H = 7 mH2O Công suất của bơm: 0,450,0052 x 7 x 1000 x 9,81N 1000 x 0,8 = = (kW) Công suất thực của bơm lấy bằng 120% công suất tính toán: Ntt = 1,2 x 0,45 = 0,54 (kW) Chọn hai bơm hoạt ñộng luân phiên, công suất mỗi bơm là 1,0HP ñể bơm nước thải từ bể thu gom sang bể tách dầu. Bảng 4.2. Thông số thiết kế bể thu gom Thông số Đơn vị Kích thước Chiều dài m 2,5 Chiều rộng m 1,5 Chiều cao m 2,0 Chiều cao bảo vệ m 0,5 Thể tích thực m3 9,38 4.3. Bể lắng cát 4.3.1 Nhiệm vụ: Loại bỏ các tạp chất vô cơ không hòa tan như cát, sỏi, xỉ và các vật liệu rắn khác có vận tốc lắng hay trọng lượng riêng lớn. 4.3.2.Tính toán Chọn thời gian lưu nước trong bể lắng cát ngang t = 60s. Lưu lượng nước tính toán: Q = 0,0052 m3/s  Thể tích tổng cộng của bể lắng cát: Wb = Qstt*t = 0,0052*60 = 0,312 m3  Chiều dài bể lắng cát ngang ñược xác ñịnh theo công thức: Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế trạm xử lý nước thải công ty TNHH Thực Phẩm Hồng Thái GVHD: TS. Lê Đức Trung Trang 31 SVTH: Võ Thị Trang L = 0 1000 U vHK tt ××× = 7,18 3,025,07,11000 ××× = 6,82 m Trong ñó: K : hệ số phụ thuộc vào loại bể lắng cát và ñộ thô thủy lực của hạt cát U0.Với ñường kính hạt cát giữ lại trong bể d=0,2mmU0=18,7mm/s và K=1,7; Htt: ñộ sâu tính toán của bể lắng cát, Htt=0,25-1m (Điều 6.3.4.a-TCXD-51-84). Chọn Htt=0,25m; v : tốc ñộ của nước thải trong bể lắng cát ngang, v =0.25-0,4. Chọn v =0,3m/s (Bảng TK-2 –xử lý nước thải ñô thị và công nghiệp, tính toán thiết kế công trình-Lâm Minh Triết,Nguyễn Thanh Hùng, Nguyễn Phước Dân). U0: ñộ thô thủy lực của hạt cát, U0=18,7-24,2mm/s ứng với ñường kính của hạt cát d=0,20-0,25mm. Chọn U0=18,7mm/s.  Diện tích tiết diện ướt của bể lắng cát ngang ñược tính theo công thức: F = 2039,0 15,0 0058,0 m v Q == Trong ñó: v : tốc ñộ của nước thải trong bể lắng cát ngang. Chọn v =0,15m/s .  Chiều rộng bể lắng cát ngang ñược xác ñịnh theo công thức: B= 25,0 039,0 = ttH F = 0,16 m. Chọn B = 0,2 m Trong ñó: Htt: ñộ sâu tính toán của bể lắng cát, Htt=0,25-1m (Điều 6.3.4.a-TCXD-51-84), chọn Htt=0,25m. − Kết quả phân tích lượng cát có trong nước thải là 140 mg/l (140 g/m3). Khối lượng cát có trong nước thải trong một ngày ñêm: 140(g/m3) x 150(m3) = 21 (kg/ng.ñ) − Độ ẩm cát trong nước thải từ 13 ÷ 65%. Chọn ñộ ẩm cát là 40% thì lượng cát ẩm là: m = 21 52,5 0,4 = (kg/ngñ) Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế trạm xử lý nước thải công ty TNHH Thực Phẩm Hồng Thái GVHD: TS. Lê Đức Trung Trang 32 SVTH: Võ Thị Trang − Trọng lượng riêng của cát trong nước thải khoảng 1600 kg/m3. Thể tích cát trong một ngày ñêm: Vcát = 52,5 0,03 1600 = (m3) − Chọn thời gian lấy cát là T = 1 ngày. Thể tích ngăn chứa cát ñược tính theo công thức: Wc = 0,03 x 1 = 0,03 (m3) Chiều cao lớp cát trong bể lắng cát ngang trong một ngày ñêm h2 = BL tVc × × = 0,03 1 6,82 0, 2 × × = 0,02 m . Trong ñó:
Vc = Lượng cát sinh ra trung bình trong 1 ngày ñêm
t = chu kỳ xả cát, t = 1 ngày Chiều cao xây dựng của bể lắng cát ngang Hxd = Httmax + hc + hbv = 0,25 + 0,02 + 0,3 = 0,57m h3 là chiều cao bảo vệ Bảng 4.3. Thông số thiết kế của bể lắng cát STT Thông số Đơn vị Kích thước 1 Chiều dài m 6,82 2 Chiều rộng m 0,2 3 Chiều cao tổng m 0,57 4 Độ chênh ñáy m 0,1 Hàm lượng chất lơ lửng (TSS), COD và BOD5 của nước thải sau khi ñi qua bể lắng cát giảm 5%, còn lại: TSS = TSS × (100-5)% = 134,4× 95% = 127,68 (mg/l) BOD5 = BOD5 × (100-5)%= 254,4 × 95% = 241,68(mg/l) COD = COD × (100-5)%= 369,6 × 95% = 351,12 (mg/l) 4.4. Bể tách dầu 4.4.1. Nhiệm vụ Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế trạm xử lý nước thải công ty TNHH Thực Phẩm Hồng Thái GVHD: TS. Lê Đức Trung Trang 33 SVTH: Võ Thị Trang Bể tách dầu mỡ dùng ñể tách và thu các loại dầu mỡ ñộng thực vật… có trong nước thải. Bể tách dầu mỡ thường có 2 ngăn: Ngăn thu cặn và ngăn thu mỡ. 4.4.2.Tính toán Theo tiêu chuẩn cấp thoát nước cho công trình Bể tách dầu mỡ thường có 2 ngăn Thời gian lưu trong bể tách dầu mỡ phải lớn hơn 1h, chọn t = 1,2h. Chiều sâu công tác ngăn thu mỡ từ 0,35 – 1.83m. Thể tích ngăn thứ nhất bằng hai phần ba thể tích toàn bể. Diện tích mặt thoáng tối thiểu của ngăn tách mỡ là 0,53 m2/m3 thể tích công tác. Khoảng cách từ mực nước ñến nắp thu dầu phải lớn hơn 230 mm. Khoảng không chứa không khí trong bể có dung tích tối thiểu bằng 12,5% dung tích bể tách dầu.  Thể tích công tác của bể tách dầu mỡ V = Qgiờmax × t = 18,75 × 1,2 = 22,5 m3  Ngăn thứ nhất V1 = 3 2 2 22,5 15 3 3 V m= × = Ngăn thứ nhất có kích thước
Chiều dài: L1 = 4,5m
Chiều rộng: B1 = 1,8 m
Chiều sâu công tác: h1 = 1,8m
Chiều sâu bảo vệ hBV = 0,5 m
Chiều sâu thực tế: H1 = h1 + hBV = 1,8 + 0,5 = 2,3m Kiểm tra ñiều kiện: Diện tích mặt thoáng: s = 2 31 1 1 1,8 4,5 0,54 0,53 / . 15 B L m m ngay V × × = = > Dung tích phần không khí so với dung tích ngăn: %5,12%74,21100100100 1111 11 1 >=×=× ×× ×× =× H h HBL hBL V V BVBVKK (thỏa)  Ngăn thứ hai Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế trạm xử lý nước thải công ty TNHH Thực Phẩm Hồng Thái GVHD: TS. Lê Đức Trung Trang 34 SVTH: Võ Thị Trang V2 = 3 1 1 15 5 3 3 V m= × = Ngăn thứ hai có kích thước:
Chiều dài: L2 = 1,8 m
Chiều rộng: B2 = 1,5 m
Chiều sâu công tác: h2 = 1,8m
Chiều sâu bảo vệ hBV = 0,5 m
Chiều sau thực tế: H2 = h2 + hBV = 1,8 + 0,5 = 2,3m Kiểm tra ñiều kiện:
Diện tích mặt thoáng s = 2 32 2 2 1,5 1,8 0,54 0,53 / . 5 B L m m ngay V × × = = >
Dung tích phần không khí so với dung tích ngăn %5,12%74,21100100100 2122 22 2 >=×=× ×× ×× =× H h HBL hBL V V BVBVKK (thỏa) Bể tách dầu mỡ ñược cấu tạo bằng bêtông cốt thép Mác 250, dày 0,2 m và ñược vệ sinh vớt dầu mỡ ñịnh kỳ mỗi ngày. Bảng 4.4. Tổng hợp tính toán bể tách dầu mỡ Thông số Ký hiệu Kết quả Ngăn thứ nhất
Chiều dài (m)
Chiều rộng (m)
Chiều cao (m) L1 B1 H1 4,5 1,8 2,3 Ngăn thứ hai
Chiều dài
Chiều rộng (m)
Chiều cao (m) L2 B2 H2 1,8 1,5 2,3 4.5. Bể ñiều hòa 4.5.1. Nhiệm vụ Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế trạm xử lý nước thải công ty TNHH Thực Phẩm Hồng Thái GVHD: TS. Lê Đức Trung Trang 35 SVTH: Võ Thị Trang Bể ñiều hòa: Điều hoà lưu lượng, nồng ñộ chất hữu cơ, tránh cặn lắng và làm thoáng sơ bộ. Qua ñó oxy hóa một phần chất hữu cơ, giảm kích thước các công trình ñơn vị phía sau và tăng khả năng làm việc hiệu quả. 4.5.2. Tính toán Để xác ñịnh kích thước bể ñiều hoà, ta cần các số liệu về ñộ biến thiên lưu lượng của nước thải theo từng khoảng thời gian trong ngày, lưu lượng trung bình ngày. Ở ñây, do không có số liệu về ñộ biên thiên lưu lượng nước thải của nhà máy theo giờ nên ta chỉ có thể tính thể tích bể ñiều hoà một cách gần ñúng như sau:  Thể tích bể ñiều hoà V = 26,25 6 37,5TBhQ t m× = × = Trong ñó: QTBh: Lưu lượng trung bình giờ, Q = 6,25 m3/h t: Thời gian lưu nước trong bể ñiều hoà (4-8 giờ), Chọn t=6giờ  Kích thước xây dựng của bể ñiều hoà
Chọn chiều cao làm việc là : h = 3(m), chiều cao bảo vệ hbv = 0,5(m)
Diện tích ngang của bể ñiều hoà: F = 237,5 12,5( ) 3 V m h = =
Kích thước bể: dài x rộng = 4,5×3 (m2)
Thể tích xây dựng bể ñiều hoà Vdh(tt) = dài x rộng x cao = 4 × 3,5 × (3+ 0,5) = 47,25 (m3) > 37,5 (m3)  Tốc ñộ khuấy trộn bể ñiều hoà: Chọn khuấy trộn bể ñiều hoà bằng hệ thống thổi khí. Lượng khí nén cần cho thiết bị khuấy trộn: qkhí = R × Vdh(tt) = 0,9 khí m3/m3 bể.phút × 252m3 = 226,8m3/h. Trong ñó: R: Tốc ñộ khí nén, R = 10 – 15 l/m3.phút, chọn R = 15 l/m3.phút = 0.015 m3/m3.phút = 0,9 (m3 khí/m3 bể.h) Vdh(tt): Thể tích thực tế của bể ñiều hoà Bảng 4.5. Các thông số cho thiết bị khuếch tán khí Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế trạm xử lý nước thải công ty TNHH Thực Phẩm Hồng Thái GVHD: TS. Lê Đức Trung Trang 36 SVTH: Võ Thị Trang Loại khuếch tán khí Cách bố trí Lưu lượng khí (l/phút.cái) Hiệu suất chuyển hoá oxy Tiêu chuẩn ở ñộ sâu 4.6m, % Đĩa sứ - lưới Chụp sứ - lưới Bản sứ - lưới Ống plastic xốp cúng bố trí:
Dạng lưới
Hai phía theo chiều dài( dòng chảy xoắn hai bên)
Một phía theo chiều dài(dòng chảy xoắn một bên) Ống plastic xốp mềm bố trí:
Dạng lưới
Một phía theo chiều dài Ống khoan lỗ bố trí:
Dạng lưới
Một phía theo chiều dài 11 – 96 14 – 71 57 – 142 68 – 113 85 – 311 57 – 340 28 – 198 57 – 198 28 – 113 57 – 170 25 – 40 27 – 39 26 – 33 28 – 32 17 – 28 13 – 25 25 – 36 19 – 37 22 – 29 15 – 19 Chọn khuếch tán khí bằng ñĩa sứ bố trí dạng lưới. Vậy số ñĩa khuếch tán là: n = 3 3 33,75 / 3 / . kkq m h r m h dia = = 11,25 ñĩa Chọn n = 12 ñĩa Trong ñó r : Lưu lượng khí, chọn r = 50 l/phút. ñĩa = 3 m3/h Chọn ñường ống dẫn và cách bố trí  Lưu lượng khí cung cấp cho bể là: Qk = n × r = 12 × 3 = 36 ( m3/h) = 0,01 (m3/s) > qk Vậy: Lưu lượng khí cần cung cấp cho bể ñiều hòa = 0,01 (m3/s). Chọn 1 ống chính và 4 ống nhánh .Vận tốc khí trong ống vkk= 10 – 15 m/s ,có thể chọn vkk = 10 m/s.  Đường kính ống chính D= 4. kQ v pi × × = 4. 0,01 0,04 10 3,14 × = × (m). Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế trạm xử lý nước thải công ty TNHH Thực Phẩm Hồng Thái GVHD: TS. Lê Đức Trung Trang 37 SVTH: Võ Thị Trang Chọn ống sắt tráng kẽm có Φ 42  Đường kính ống nhánh d= k4 Q 4 0,01 0,02 4 10 3,146 v π × × = = × ×× × (m). Chọn ống sắt tráng kẽm có Φ 21  Tính toán các ống dẫn nước vào và ra khỏi bể ñiều hoà: Nước thải ñược bơm từ hố thu vào bể ñiều hoà, Vận tốc cho phép nước chảy trong ống v= 0,9 – 1.5 m/s,chọn vận tốc nước vào bể là 1 m/s, lưu lượng nước thải 6,25 m3/h, ñường kính ống vào là: D = 3600 4 ×× × v Q hTB pi = 4 6, 25 1 3600pi × × × = 0,047m ⇒Chọn ống nhựa PVC có ñường kính Φ 60mm Kiểm tra lại vận tốc 2 4 4 6,25 1,25 3600 0,042 3600 TB hQv Dpi pi × × = = = × × × × (thỏa ñiều kiện)  Áp lực và công suất của hệ thống nén khí: Áp lực cần thiết cho hệ thống nén khí xác ñịnh theo công thức: Htc = (hd + hc) + hf + H Trong ñó: hd: Tổn thất áp lực do ma sát dọc theo chiều dài trên ñường ống dẫn hc: Tổn thất áp lực cục bộ, m hf: Tổn thất qua thiết bị phân phối, m H: Chiều cao hữu ích của bể ñiều hoà, H = 4 m Tổng tổn thất hd và hc thường không vượt quá 0.4m, tổn thất hf không vượt quá 0.5m, do ñó áp lực cần thiết là: Htc = 0.4 + 0.5 + 4 = 4.9 m  Áp lực không khí sẽ là: P = atH ct 474.1 33.10 9.433.10 33.10 33.10 = + = +  Công suất máy thổi khí tính theo công thức sau: Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế trạm xử lý nước thải công ty TNHH Thực Phẩm Hồng Thái GVHD: TS. Lê Đức Trung Trang 38 SVTH: Võ Thị Trang N = 0.29 0.2934400 ( 1) 34400 (1.474 1) 2 0.0093 0,93 102 102 0.8 kkP k q kw n × − × × × − × × = = × × Chọn N = 1 Kw Trong ñó: qkk: Lưu lượng không khí, qkk = 0.0093m3/s n: Hiệu suất máy thổi khí, n = 0.7 – 0.9, chọn n = 0.8 k: Hệ số an toàn khi sử dụng trong thiết kế thực tế, chọn n = 2. Bảng 4.6 Tổng hợp tính toán bể ñiều hòa Thông số Giá trị Thời gian lưu nước của bể ñiều hoà, t(h) 6 Chiều dài, L(m) 4 Chiều rộng, B(m) 3,5 Kích thước bể ñiều hoà Chiều cao, H(m) 3,5 Số ñĩa khuyếch tán khí, n(ñĩa) 12 Đường kính ống dẫn khí chính, D(mm) 42 Đường kính ống nhánh dẫn khí, dn(mm) 21 Đường kính ống dẫn nước vào , ra khỏi bể (mm) 60 Công suất máy nén khí, N(kw) 1 Hàm lượng BOD5 ,COD, SS của nước thải sau khi ñi qua bể ñiều hòa còn lại: BOD5 = BOD5 × (100-5)%= 241,68 × 95% = 230 (mg/l) COD = COD × (100-5)%= 351,12 × 95% = 333,56 (mg/l SS = SS × (100-35)%= 127,68 × 65% = 83 (mg/l) 4.6. Bể sinh học tiếp xúc hiếu khí 4.6.1. Nhiệm vụ Loại bỏ các hợp chất hữu cơ hoà tan có khả năng phân huỷ sinh học nhờ quá trình xử lý bằng bùn hoạt tính và quá trình sinh trưởng bám dính của các vi sinh vật trên lớp vật liệu giá thể. 4.6.2. Tính toán 1. Xác ñịnh kích thước bể Khối tích vật liệu làm giá thể ñược tính Thông số thiết kế: Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế trạm xử lý nước thải công ty TNHH Thực Phẩm Hồng Thái GVHD: TS. Lê Đức Trung Trang 39 SVTH: Võ Thị Trang - Tải lượng thực tế: 0,3 ÷ 0,4 kgCOD/kgMLVSS.ngày ñêm. Chọn F M = 0,4 kgCOD kgMLVSS .ngày ñêm - Khối lượng riêng của MLVSS: 1,1.103kg/m3 - Tỉ số MLVSS MLSS = 0,65 ÷ 0,85. Chọn MLVSS MLSS = 0,65 - Độ dày lớp màng sinh khối: δ = 0,1.10-3 ÷ 1.10-3m, chọn δ = 0,1.10-3m - Vật liệu tiếp xúc có diện tích bề mặt: 50 m2/m3 - BOD COD = 0,5-0,6. Chọn BOD COD = 0,5 - Tải trọng N-NO3- = 1,3 ÷ 1,8 kg/m3.ngày ñêm - Nước thải sau xử lý có: BOD ≤ 50mg/l⇔COD ≤ 100mg/l Nước thải sau khi qua bể ñiều hòa, hàm lượng COD giảm còn 333,56 Vậy lượng COD tối thiểu cần xử lý trong bể sinh học hiếu khí là: 333,56 – 100 = 233,56 mg/l tương ñương 35,034 kgCOD/ngày ñêm Sinh khối MLVSS cần thiết tối thiểu ñể phân hủy lượng COD nói trên 35,034( 0,3( / kgCOD /ngaøy ñeâm) .ngaøyñeâm)kgCOD kg MLVSS = 116,78 (kgMLVSS) Tương ñương với khối tích MLVSS: 3 3 116,78( 1,1.10 ( / ) kgMLVSS) kg m = 106,16.10-3(m3MLVSS) Vậy khối tích toàn bộ màng sinh học 3 3 3 106,16.10 ( 0,6( / ) kgMLVSS) m MLVSS m MLSS − = 176,93.10-3(m3MLSS) Khối tích vật lệu cần thiết: 3 3 3 2 3 176,93.10 ( 0,1.10 ( )50( / ) MLSS)m m m m − − = 35,386m3 Vậy khối tích vật liệu chọn ñể bố trí trong bể sinh học tiếp xác là:36 m3 Tính toán thể tích bể sinh học hiếu khí Thể tích vật liệu trong bể sinh học tiếp xúc chiếm 50 ÷ 60% thể tích bể sinh học tiếp xúc, chọn bằng 50% Thể tích bể hiếu khí sinh học tiếp xúc ñược tính theo công thức sau Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế trạm xử lý nước thải công ty TNHH Thực Phẩm Hồng Thái GVHD: TS. Lê Đức Trung Trang 40 SVTH: Võ Thị Trang Vbể sinh học = 100 50 Vvật liệu = 100 .36 50 = 72m3 Vậy kích thước của bể sinh học tiếp xúc ñược chọn như sau: D x R x C = 6m x 4m x3,5m, trong ñó chiều cao lớp vật liệu ñệm tiếp xúc là Hlv = 1,5m; chiều cao trên lớp vật liệu ñệm là 0,75m; chiều cao phần ñáy là 0,75m; chiều cao bảo vệ là 0,5m. 2. Thời gian lưu nước θ = 72 150 V Q = = 0,48 ngày = 11,5 (giờ) 3. Tính lưu lượng bùn dư thải bỏ mỗi ngày - Tốc ñộ tăng trưởng của bùn tính theo công thức 0,6 1 1 0,06 10b d c YY K θ = = + + × = 0,375 - Lưu lượng bùn hoạt tính sinh ra do khử BOD5 Px = Q× ( oS S− ) x Yb = 150 × ( 230 58− )x 0,375x10-3 = 9,68 (kg/ngày.ñêm) - Tổng lượng cặn sinh ra trong một ngày 1 9,68 13,83 1 1 0,3 x x PP z = = = − − (kg/ngày) - Lượng cặn dư xả ra hàng ngày Pxả = P1x - Pra Với: Pra = SSra x Q = 50.10-3 x 150 = 7,5 (kg/ngày) → Pxả = 13,83 – 7,5 = 6,33 (kg/ngày) Lưu lượng bùn xả (nồng ñộ bùn hoạt tính trong nước thải ra khỏi bể lắng) Qxả = ( )47 3000 150 37,5 105600 10 ra ra c T c VX Q X X θ θ × − × × − = × = 1,51 (m3/ngày) Trong ñó: XT: Nồng ñộ bùn hoạt tính trong dòng tuần hoàn, XT = (1- 0,3) x 8000 = 5600 (mg/l) Xra: Nồng ñộ VSS ra khỏi bể lắng Xra = SSra x a = 50 x 0,75 = 37,5 (mg/l) Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế trạm xử lý nước thải công ty TNHH Thực Phẩm Hồng Thái GVHD: TS. Lê Đức Trung Trang 41 SVTH: Võ Thị Trang 4. Hệ số bùn tuần hoàn Phương trình cân bằng vật chất ñối với bể sinh học tiếp xúc (Q + Qt) X = QXo + QtXt Trong ñó: Q: lưu lượng nước thải vào bể, Q = 150 m3/ngày Qt : lưu lượng bùn hoạt tính tuần hoàn, m3/ngày X0: nồng ñộ VSS trong nước thải dẫn vào bể, Xo = 0 ; X: nồng ñộ VSS ở bể, X=3000 mg/l ; Xt : nồng ñộ VSS trong bùn tuần hoàn, Xt=8000 mg/l Chia 2 vế của phương trình trên cho Q và ñặt tỉ số Qt/Q = α (α ñược gọi là tỉ số tuần hoàn), ta ñược: α Xt=X+α X Hay α = 3000 0,6 8000 3000t X X X = = − − Lưu lượng bùn tuần hoàn α = t Q Q Suy ra Qt = α Q = 0,6 x 150 = 90 (m3/ngày) Kiểm tra chỉ tiêu làm việc của bể sinh học tiếp xúc Q, S0 Bể sinh học tiếp xúc Qe, S, Xe Bể lắng II Qr, Xr, S Qw, Xr Hình 4.2. Sơ ñồ làm việc của bể sinh học tiếp xúc Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế trạm xử lý nước thải công ty TNHH Thực Phẩm Hồng Thái GVHD: TS. Lê Đức Trung Trang 42 SVTH: Võ Thị Trang - Tải trọng thể tích 0 300 150 0,9 50 1000a S QL V × = = = × (kg BOD5/m3ngày) La = 0,8237 nằm trong giới hạn cho phép ñối với bể sinh học tiếp xúc xáo trộn hoàn toàn: La = 0,8 – 0,9 kg BOD5/m3ngày (Theo tài liệu Thoát nước của PGS,TS Hoàng Văn Huệ) Tính lượng oxy cần thiết Lượng oxy cần thiết trong ñiều kiện chuẩn xPf SSQOC 42,110)( 3 0 0 − − = − = 3150(230 58)10 1,42 9,68 0,55 − − − × ≈ 33,16 (kg/ngày) Trong ñó: f: Là hằng số chuyển ñổi từ BOD5 sang BOD20, 5 20 0,55BOD BOD = 1,42: Là hệ số chuyển ñổi từ tế bào sang COD Px: Lưu lượng bùn hoạt tính sinh ra trong 1 ngày, Px = 9,68 kg/ngày - Lượng oxy cần thiết trong ñiều kiện thực tế 0 ( 20) 1 1( ) 1,024 S t T S COC OC C C α− = × × × − = (25 20) 9,08 1 133,16 ( ) 53,96 9,08 2 1.024 0,7− × × × = − (kg/ngày) Trong ñó: CS: Nồng ñộ oxy bão hòa ở trong nước ở 200C, CS = 9,08 (mg/l) C: Nồng ñộ oxy hoà tan cần duy trì trong bể, C = 1,5 – 2 (mg/l) (Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải – Trịnh Xuân Lai. Chọn C = 2 (mg/l) T = 25oC: Nhiệt ñộ nước thải. :α Hệ số ñiều chỉnh lượng oxy thâm nhập vào nước thải do ảnh hưởng của hàm lượng cặn, chất hoạt ñộng bề mặt, loại thiết bị làm thoáng, hình dáng và kích thước bể, có giá trị từ 0,6 ñến 0,94., chọn 0,7α = - Lượng không khí cần thiết Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế trạm xử lý nước thải công ty TNHH Thực Phẩm Hồng Thái GVHD: TS. Lê Đức Trung Trang 43 SVTH: Võ Thị Trang Qkk= 3 .10 ( / ) t a OC f OU kg g− × Trong ñó: fa: hệ số an toàn, fa = 1,5-2, chọn fa = 1,5 (Tính toán các công trình xử lý nước thải – Trịnh Xuân Lai) OU: Công suất hòa tan oxy vào nước thải của thiết bị phân phối tính theo gam oxy cho 1 m3 không khí. OU = Ou . h Với Ou: Phụ thuộc hệ thống phân phối khí. Chọn hệ thống phân phối bọt khí nhỏ và mịn, (tra bảng 7-1 sách Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải – Trịnh Xuân Lai). Bảng. Công suất hòa tan oxy vào nước của thiết bị phân phối bọt khí nhỏ và mịn Điều kiện tối ưu Điều kiện trung bình Điều kiện thí nghiệm Ou = grO2/m3.m OugrO2/m3.m Nước sạch T=20oC 12 10 Nước thải T=20oC, α = 0,8 8,5 7 → Ou = 7 (grO2/m3.m) h: ñộ ngập nước của thiết bị phân phối khí, chọn h = 2,8(m) → OU = 7 ×2,8 = 19,6 grO2/m3 → Qkk 3 53,96 2 5.506,12 19,6 10− = × = × (m3/ngày) Tính áp lực máy nén Áp lực cần thiết cho hệ thống ống nén khí ñược xác ñịnh theo công thức: Hd = hd + hc + hf + H Trong ñó: hd: Tổn thất áp lực do ma sát dọc theo chiều dài trên ñường ống dẫn hc: tổn thất cục bộ (m) Tổng tổn thất hd và hc không vượt quá 0.4m hf : Tổn thất qua các ñĩa phân phối (m), giá trị này không vượt quá 0.5m H: Chiều sâu hữu ích của bể , H = 3m Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế trạm xử lý nước thải công ty TNHH Thực Phẩm Hồng Thái GVHD: TS. Lê Đức Trung Trang 44 SVTH: Võ Thị Trang Do ñó áp lực cần thiết sẽ là: Hd = 0,4 + 0,5 + 3 = 3,9 (m) - Áp lực không khí là p = 10,33 10,33 3,9 1,38 10,33 10,33 dH+ + = = (atm) - Công suất máy nén khí 0,29 0,2934400( 1) 34400(1,38 1) 0,05 2, 2 102 102 0,75 kp qN KW η − × − × = = = × × Trong ñó: qk : Lưu lượng không khí, qk = 5.506,12 0