Đồ án Tính toán thiết kế trạm xử lý nước thải công ty TNHH thủy sản Simmy, công suất 200m3/ngày.đêm

8 m/s, chọn vo = 0,6 (m/s). Đường kính ống thu nước ra: Tiết diện ống thu thực tế: Dt = 0,051 + 16 × 0,051 = 0,867 (m), chọn Dt = 90mm (PVC) – Công Ty Cổ Phần Nhựa Bình Minh Kích thước máng thu: Chọn Bngăn = 5% L = 0,05× 6,8 = 0,340 (m), chọn Bngăn = 350 (mm) Chiều dài ngăn: lấy bằng chiều rộng bể: Lngăn = 2,6 (m) Độ dốc máng I = 1% Thiết bị gạt cặn Khoảng cách giữa các thanh: 2 (m) Tốc độ thanh gạt: 0,9 (m/ph) Thiết bị gạt dầu: Khoảng cách giữa các thanh: 1m Tốc độ thanh gạt: 0,6 (m/ph) Đầu ra bể tách dầu: Tính toán hiệu quả khử BOD5 và SS: Bảng 4.6. Giá trị của hằng số thực nghiệm a, b ở toC > 200C Chỉ tiêu a đơn vị (h) b Khử BOD5 Khử cặn SS 0,018 0,0075 0,02 0,014 Suy ra: Hiệu quả khử BOD5: Hiệu quả khử SS: Về nguyên tắc thì đây là bể lắng vách nghiêng kết hợp tách dầu ra khỏi nước thải. Với mục đích tăng hiệu quả lắng tại bể này ta kết hợp với vách nghiêng để giảm lượng SS đảm bảo vào bể aerotank bám dính SS ≤ 150 (mg/l). Ta ước tính SS giảm 60% tăng 10% so với bể lắng ngang bình thường. Theo phục lục 1, ta có thể ước tính. Bảng 4.7. Hiệu quả xử lý Chỉ tiêu SS (mg/l) BOD5 (mg/l) COD (mg/l) TN (mg/l) TP (mg/l) Hiệu suất 60% 25% 25% 10% 5% Bảng 4.8. Các thông số đầu ra Chỉ tiêu pH SS (mg/l) BOD (mg/l) COD (mg/l) TN (mg/l) TP (mg/l) Coliform MPN/100ml Chỉ số 6 - 8 256,2 2850 3195 138,15 61,75 93000.104 Bảng 4.9. Các thông số thiết kế Thông số Đơn vị Giá trị Thời gian lưu nước Sâu Rộng Dài Máng phân phối nước vào và ra Cao Dài Rộng Tải trọng máng Vận tốc vào máng Đường ống vào Đường kính ống thu Máng thu dầu nổi Cao Rộng Dài Đường kính ống thu Tốc độ thanh gạt cặn Khoảng cách giữa các thanh Tốc độ Tấm lắng lamella Chiều dài Chiều rộng Chiều cao Hố thu cặn: Chiều cao Đáy lớn Đáy bé Chiều dài Đường ống thu H m m m m m m m3/m dài. Ngày m/s mm mm m m m mm m m/phút m m m m m m m mm 4,5 2,65 2,6 6,8 0,35 2,6 0,35 96 0,0038 60 75 0,35 0,35 2,6 27 2 0,9 2 2,6 0,5 1,2 1,2 0,6 2,6 200 4.5. LƯỚI CHẮN RÁC TINH Mục đích : loại bỏ các hạt cặn có kích thước lớn như cát, sạn.. tránh gây hư hỏng bơm. Tính toán Các thông số thiết kế Qmax = 8,33 (m3/h) Vận tốc V = 0,6 m/s Bề rộng kênh B = 1 m Khoảng cách thanh = 1 mm Diện tích của lước chắn rác tinh Trong đó: Fc : tổng diện tích hữu ích Qmax :lưu lượng nước thải cực đại (m3/s) v: vận tốc nước thải chảy qua khe tấm chắn (thường lấy từ 0,8 ÷ 1,0 m/s). Chọn u = 0,8 m/s. (m2) Hàm lượng SS qua song chắn rác tinh giảm 15% Hiệu suất của lưới chắn rác tinh: loại bỏ 15% SS Suy ra lượng SS sau khi qua lưới: 261,544 – 261,544 × 0,15 = 222,31(mg/l) Dựa vào tính chất nước thải ta chọn SCR tinh: (SHINMAYWA) – Công Ty TNHH Nhật Anh. - Hiệu 60S21 - Khe hở SCR: s = 0,5 (mm) Bảng 4.10. Thông số SCR tinh: Model Kích thước SCR tinh (L x W mm) A B C D E 62S 900 × 600 600 648 654 704 150 F G H J K L M N P 640 172 1500 430 363 960 555 450 50 Q R S X Y Z Khối lượng (kg) 15 390 686 65A 125A 40A 105 Bố trí bơm Nước thải sau khi qua bể gạn dầu sẽ được bơm đến SCR tinh Tồn thất của một co là: h’ = 0,5 (m) Ta có tất cả là 4 co: h1 = 4 × 0,5 = 2 (m) Tổn thất ma sát trong 1 đoạn là h” = 0,4 (m) Suy ra tổn thất của cả đường ống: h2 = 0,4 × 2,3 = 0,92(m) Tồn thất đường ống: h = 2,3 (m) Tổng tổn thất : H = 2 + 0,92 + 2,3 = 5,22 (m) Để đảm bảo an toàn: ta chọn H = 8 (m). Công suất bơm: Hệ số an toàn: f = 2 Suy ra: N = 2 × 0,283 = 576 (w) Đường kính ống: V = 1,5 (m/s) Suy ra: D = Chọn ống D = 60 (mm) (PVC) – Công Ty Cổ Phần Nhựa Bình Minh Chọn bơm ly tâm: - Công suất 600 (w) - Hiệu: PC 600E - Giá: 2.930.000 (VNĐ) 4.6. BỂ ĐIỀU HÒA Mục đích - Điều hòa lưu lượng và chất lượng. - Có thiết bị phân tán khí: mục đích để đảm bảo hòa tan và san đều nồng độ các chất bẫn trong toàn thể tích bể và không cho cặn lắng trong bể. Tính toán Bảng 4.11. Thông số đầu vào bể điều hòa Chỉ tiêu pH SS (mg/l) BOD (mg/l) COD (mg/l) TN (mg/l) TP (mg/l) Coliform MPN/100ml Chỉ số 6 - 8 217,77 2850 3195 138,15 61,75 93000.104 a. Kích thước bể : - Thể Tích bể điều hòa: V= Qmax× t Ta chọn thời gian lưu nước tại bể điều hòa t = 4 (h) Suy ra: V= 8,33 (m3/h) × 4 (h) = 33,2 (m3) - Chiều cao hữu ích của bể: h = 3 m - Chiều cao bảo vệ : hbv= 0,5 m Vậy chiều cao tổng cộng là: H = h + hbv = 3 + 0,5 = 3,5 (m) - Diện tích của bể: F = - Ta chọn kích thước bể: L × B × H = 5 × 3 × 3,5(m) Suy ra thể tích xây dựng: Vxd = 52,5 (m3) b. Hệ thống phân phối nước vào và ra: Xác định đường kính ống nước thải vào: Vận tốc nước thải vào là: V = 1(m/s) Lưu lượng nước thải vào: Qv = 8,33 (m3/h) Suy ra: D = Chọn D = 60 (mm) (chọn theo đường kính ống từ đầu ra của bể gạn dầu). (PVC) – Công Ty Cổ Phần Nhựa Bình Minh Xác định đường kính ống nước thải ra: Lưu lượng nước thải ra: Qra = 4,375 (m3/h) Vận tốc nước thải ra: chọn V = 1,5 (m/s). Suy ra: Dra = Chọn Dra = 49 (mm) (PVC) – Công Ty Cổ Phần Nhựa Bình Minh Xác định bơm nước thải ra: - Cột áp toàn phần của bơm: chọn H = 8,3 (m) Chọn hệ số an toàn f = 2 Suy ra: Hb = 8,3 × 2 = 16,6 (m) - Lưu lượng bơm: Q = 4,375 (m3/h) Công suất thực tế của máy bơm: Ntt = 2 N = 2 × 0,247 = 0, 494(kW ) = 0,83 (hp) Chọn bơm - Hiệu bơm: CRC50D - Công suất bơm: 0,75 (kw) c. Hệ thống cấp khí Để tránh hiện tượng lắng cặn và bốc mùi trong bể điều hòa cần cung cấp một lượng khí thường xuyên. Qkk = qkk × V = 0,013 (m3/m3.phút) × 52 (m3) = 0,676(m3/phút) = 40,56 (m3/h). Trong đó qkk – Lượng khí cần thiết để xáo trộn qkk = 0,01 ÷ 0,015 (m3/m3.phút), chọn qkk = 0,013(m3/m3 phút). V: thể tích bể điều hòa (m3).[1] d. Tính toán máy thổi khí Áp lực cần thiết của máy thổi khí tính theo mét cột nước: Áp lực của máy thổi khí, P được xác định theo công thức: Độ ngập của thiết bị phân tán khí trong nước, H = 3 m Tổn thất của hệ thống cung cấp khí h1 = 0,05 (m) Tổn thất trong đường ống dẫn khí : h2 = 0,4 (m) Tổn thất trong các co: h3 = 0,5 (m) Suy ra: tổng tổn thất Hs = H + h1 + h2 + h3 = 3 + 0,05 + 0,4 + 0,5 = 3,95 (m) Suy ra: Công suất máy thổi khí: N= .[2] Hệ số an toàn: f = 2 Suy ra: N = 2 × 0,661 =1,32 (kw) = 1,8 (HP) (1HP = 0,736 kw) Chọn máy thổi khí: - N = 1,5 (kw) - Loại ARS 50 Thiết bị phân phối khí: Chọn thiết bị khuếch tán khí dạng đĩa xốp ,đường kính 170mm,cường độ thổi khí 72l/phút đĩa = 0,072 (m3/phút) Độ sâu ngập nước của đĩa phân phối khí lấy bằng chiều sâu hữu ích của bể H = 3 m đặt sát đáy bể Suy ra: Số đĩa cần phân phối trong bể :(đĩa), chọn 10 đĩa (Trong các hệ thống cấp khí áp lực thấp khi vận tốc không khí ra khỏi lỗ từ 5 –10 m/s lấy bằng 0,015 – 0,05m cột nước.[11]) Chọn Vk = 6 (m/s) Đường kính ống dẫn khí: Chọn D = 60 mm Từ ống chính ta phân thành 5 ống nhánh cung cấp khí cho bể, mỗi nhánh đặt 2 đầu đĩa phân phối khí Lưu lượng khí qua mỗi ống nhánh : Đường kính ống nhánh : chọn d = 27 (mm) Ống dẫn khí bằng nhựa PVC, D = 27 (mm) Vận tốc khí trong ống chính Vchính = 8 (m/s) Vận tốc khí trong ống nhánh Vnhánh = 6 (m/s) Bảng 4.12. Các thông số thiết kế Thông số Giá trị Thể tích 52,5 (m3) Chiều cao 3,5 (m) Diện tích 15 (m2) Chiều dài 5 (m) Chiều rộng 3 (m) Bơm 1 (Hp) Đường kính ống chính (1 ống) 60 (mm) Đường kính ống nhánh ( 3 ống ) 27 (mm) Công suất máy nén khí 1,8 (kw) Bảng 4.13. Hiệu quả xử lý khi qua bể điều hòa: Thông số SS (mg/l) BOD5 (mg/l) COD (mg/l) TN (mg/l) TP (mg/l) Hiệu suất 0% 30% 30% 20% 5% Bảng 4.14. Thông số đầu ra bể điều hòa Chỉ tiêu pH SS (mg/l) BOD (mg/l) COD (mg/l) TN (mg/l) TP (mg/l) Coliform MPN/100ml Chỉ số 6 – 8,5 217,77 1995 2236,5 110,52 58,66 93000.104 4.7. BỂ UASB Mục đích: Giảm nồng độ BOD và COD trước khi vào bể aerotank Tính toán Bảng 4.15. Thông số đầu vào bể UASB Chỉ tiêu pH SS (mg/l) BOD (mg/l) COD (mg/l) TN (mg/l) TP (mg/l) Coliform MPN/100ml Chỉ số 6 - 8 217,77 1995 2236,5 110,52 58,66 93000.104 Các thông số thiết kế Bùn nuôi cấy ban đầu lấy từ bùn của bể phân hủy kỵ khí từ quá trình xử lý nước thải sinh hoạt cho vào bể với hàm lượng 30 (kgSS/m3) Tỷ lệ MLSS:MLVSS của bùn trong bể UASB = 0,75 Tải trọng bề mặt phần lắng 12 (m3/m2.ngày) Ở tải trọng thể tích L0 = 8 (kg COD/m3.ngày), Hiệu quả này khử COD (75 - 80%) Lượng bùn phân hủy kỵ khí cho vào ban đầu có TS = 5% Y = 0,05(gVSS/gCOD), kd = 0,025 (ngày-1), θc = 60 (ngày). A. Tính toán kích thước bể Chọn hiệu suất của bể là E = 75% Suy ra: COD đầu ra là: Lượng COD cần khử trong ngày: G = Q × (CODvào – CODra) = 105 × (2236,5 – 559,125 ) = 176,12(kgCOD/ngày) Thể tích bể gồm 2 phần chính: + Phần thể tích mà các hạt cặn lơ lửng sau khi tách khí đi vào (còn gọi là thể tích phần lắng). + Phần thể tích mà ở đó diễn ra quá trình phân hủy chất hữu cơ hay thể tích phần xử lý kị khí. Bảng 4.16 : Số liệu kỹ thuật từ kết quả vận hành bể UASB và bể lọc yếm khí Nguồn nước thải Hàm lượng COD đầu vào (mg/l) Thời gian lưu nước trong bể (h) Tải trọng COD (kg/COD/m3ngày) Hiệu quả khử COD (%) Nước thải sinh hoạt 500 – 800 4 - 10 4 - 10 70 - 75 Nhà máy rượu, men rượu 20.000 5-10 14-15 60 Chế biến bột khoai tây 4500 - 7000 5 - 10 8 - 9 75 - 80 Chế biến sữa 3000 - 3400 5 - 10 12 80 Nhà máy hóa chất hữu cơ tổng hợp 18000 5 - 10 7 - 9 90 Chế biến rau và hoa quả 8300 5 - 10 18 55 Giấy các loại 7700 5 - 10 12 80 Chế biến hải sản 2300 - 3000 5 - 10 8 - 10 75 - 80 Chọn tải trọng: L = 8 (kg/COD/m3ngày) Thể tích phần xử lý kỵ khí , chọn V = 25 (m3) Nước thải được bơm vào bể với tốc độ nước dâng trong bể khoảng vd = 0,6 – 0,9 (m/h), nhằm giữ cho lớp bùn hoạt tính ở trạng thái lơ lửng. Chọn Vd = 0,65 (m/h) Diện tích bể cần thiết là: Bể hình chữ nhật, chiều dài mỗi cạnh Chọn chiều dài bể: L = 3,5 ( m) Chiều rộng bể: B = 2 (m) Diện tích bể cần xây dựng: Fb = 3,5 × 2 = 7 (m2) Chiều cao phần xử lý kị khí Chọn chiều cao phần xử lý kị khí: H1 = 4(m) Chiều cao vùng lắng chọn H2 = 1,5 (m) (với H2 ≥ 1 (m) Chiều cao an toàn khoảng 0,3 – 0,5 m, chọn H3 = 0,5 m Tổng chiều cao của bể là: H = H1 + H2 + H3 = 4 + 1,5 + 0,5 = 6 (m) Thể tích xây dựng: Vxd = 6 × 7 = 42 (m3) Thể tích công tác của bể: Vct = Hct × Fb = (4 + 1,5) ×7 = 38,5 (m3) Thời gian lưu nước: t = , chọn t = 8,5 (h) Bảng 4.17 : Tóm tắt về kết quả tính bể UASB Thông số Kí hiệu Đơn vị Giá trị Số lượng Bể 1 Chiều cao bể H m 6 Cạnh bể L × B m 3,5 × 2 Thể tích phần xây dựng Vxd m3 38,5 B.Tính chi tiết bể UASB Nước thải trước khi vào ngăn lắng sẽ được tách khí bằng các tấm chắn khí. Các tấm chắn này được đặt nghiêng một góc so với phương ngang một góc lớn hơn 550. Chọn góc nghiêng 550. Ta thiết kế bể 1 ngăn lắng Vì chiều dài của bể là 3 (m), ta đặt 2 tấm hướng dòng và 4 tấm chắn khí đặt dọc theo chiều rộng của bể. Nước khi vào ngăn lắng sẽ được tách khí bằng các tấm chắn khí đặt nghiêng so với phương ngang một góc 45-600. Chọn 550 Xác định chiều cao phần lắng: Suy ra: Hnglang = 2,85 - H3 = 2,85 - 0,5 = 2,35 (m) Chọn Hng lắng = 2400 (mm) Suy ra chiều cao của bể là: H = 4 + 2,4 + 0,5 = 7 (m) Kiểm tra: (thỏa mãn yêu cầu) Xác định bề rộng khe hở: Tống diện tích các bể này chiếm 15% - 20% diện tích bể [8] Chọn Fkhe = 0,15Fbể = 0,15 × 7 = 1,05 (m2) Trong bể ta bố trí 4 tấm chắn khí và 2 tấm hướng dòng, các tấm này đặt song song với nhau và nghiên một góc 550. Như vậy có 4 khe, các khe giữa các tấm này được chọn bằng nhau. Diện tích mỗi khe: Chiều dài khe bằng chiều rộng của bể và bằng 2 (m) Chiều rộng khe: Thời gian lưu nước trong ngăn lắng phải lớn hơn 1 (thỏa mãn) Tính các tấm chắn khí và tấm hướng dòng Khoảng cách của 2 tấm chắn khí: bkhe = 130 (mm) + Tấm chắn khí 1: Chiều dài: L1 = B = 2m Chiều rộng: w1 = + Tấm chắn khí 2: Chiều dài: L2 = B = 2m Chiều rộng: w2 = Ta có: h = bkhe ×sin550 = 150 × sin550 = 123 (mm) Suy ra: w2 = + Tấm hướng dòng : Tấm hướng dòng được đặt nghiêng 1 góc 450 và cách tấm chắn khí 75mm Chiều dài: L3 = B = 2m Khoảng cách từ đỉnh tam giác đến tấm chắn khí 1: L = Đoạn nhô ra của tấm hướng dòng bên dưới khe hở từ 10 -20 cm. Chọn mỗi bên nhô ra 20cm D = 2 × L + 2 × 150 = 2 × 183,85 + 2 × 130 = 627,7 mm Chiều rộng tấm hướng dòng: Tính lượng khí sinh ra và ống thu khí + Lượng khí sinh ra: Thể tích khí metan sinh ra mỗi ngày: Lượng khí sinh ra trong bể = 0,5 (m3/kgCODloaịbỏ ) (Metcalf & Eddy – Waste water engineering Treating, Diposal, Reuse, MccGraw-Hill, Third edition, 1991). Qkhí = 0,5 (m3/kgCOD loại bỏ) × 269,34 (kgCOD loại bỏ /ngày) = 134,67 (m3/ngày) = 5,61 (m3/h) = 1,56 (l/s) Trong đó lượng khí metan sinh ra chiếm 70 ÷ 80% Chọn metan sinh ra chiếm 70%. Lượng khí methane sinh ra : = 0,5 × 0,7 = 0,35 (m3 /kgCOD loại bỏ) QCH4 = 0,35 (m3/kgCOD loại bỏ) × 269,34 (kgCOD loại bỏ /ngày) = 94,3 (m3/ngày) + Tính ống thu khí: Khí đi trong ống với vận tốc: Vkhí = 10(m/s) Đường kính ống dẫn khí: Chọn ống thu khí bằng ionx: Φ21 – Công Ty Cổ Phần Kim Khí Vật Liệu Xây Dựng. Tính lượng bùn sinh ra và ống thu bùn: + Lượng bùn sinh ra: Lượng bùn sinh ra trong bể bằng 0,05 ÷ 0,1 (kg VSS/kgCODloại bỏ) Chọn Y = 0,05 (kg VSS/kgCODloại bỏ) Lượng sinh khối sinh ra mỗi ngày: Ta có: 1 m3 bùn tương đương 260 (kgVSS) Thể tích của bùn sinh ra trong một ngày Lượng bùn sinh ta trong ngày là: 0,0135 (m3) Lượng bùn sinh ra trong một tháng: 0,0135 × 30 = 0,405(m3/tháng) Chiều cao bùn trong một tháng là: + Ống thu bùn Chọn thời gian xả bùn là: 12 tháng/lần Thể tích bùn sinh ra trong 12 tháng: Vbùn = 0,405 × 12 = 4,86 (m3) Chọn thời gian xả bùn là: 15 (phút). Lưu lượng bùn xả: Qxả bùn = (m3/phút) Chọn vận tốc bùn chảy trong ống là: vbùn = 0,3 (m/s) Đường kính ống thu bùn là: Chọn D = 200 (m) (PVC) – Công Ty Cổ Phần Nhựa Bình Minh Bùn xả nhờ áp lực thủy tĩnh thông qua 2 ống inox: Φ200, đặt cách đáy bể: 200 (mm) Tính toán công suất bơm bùn: Lấy mẫu Để kiểm tra sự hoạt động bên trong bể ,dọc theo chiều cao bể ta đặt các van lấy mẫu Với các mẫu thu được ở cùng 1 van ,ta có thể ước đoán lượng bùn ở độ cao đặt van đó. Dựa vào kết quả đo đạt và quan sát màu sắc bùn, từ đó mà có sự điều chỉnh thích hợp. Trong điều kiện ổn định, tải trọng của bùn gần như không đổi , do đó mật độ bùn tăng lên đều đặn .Việc lấy mẫu được thực hiện đều đặn hằng ngày. Khi mở van , cần điều chỉnh sao cho bùn ra từ từ để đảm bảo thu được bùn gần giống trong bể vì nếu mở van lớn quá thì nước sẽ thoát ra nhiều hơn. Thể tích mẫu thường lấy 500/1000 m3 . Chọn ống và van lấy mẫu bằng nhựa PVC cứng Ф27 - Công Ty Cổ Phần Nhựa Bình Minh. Lượng bùn nuôi cấy ban đầu cho vào bể (TS = 5%) (tấn) Trong đó: Css: hàm lượng bùn trong bể, kg/m3 Vr: thể tích ngăn phản ứng: 25,56 (m3) TS: hàm lượng chất rắn trong bùn nuôi cấy ban đầu, % Hệ thống phân phối nước và máng thu nước Với loại bùn bông, tải trọng lớn hơn 4 (kgCOD/m3.ngày) thì số điểm phân phối nước trong bể cần bố trí theo diện tích của bể khoảng từ 2 ÷ 5 (m2/đầu phân phối). Chọn diện tích phân phối là 2 (m2/ đầu). Số đầu phân phối cần: n = (đầu) , chọn 8 (đầu) Nước từ bể điều hòa được bơm vào bể UASB theo đường ống chính, phân phối đều ra 4 ống nhành nhờ hệ thống van và đồng hồ đo lưu lượng đặt trên từng ống. Mỗi nhánh có 2 đầu phân phối. Ống phân phối đặt cách đáy bể 0,5m. + Chọn hệ thống phân phối là ống Vận tốc nước trong ống chính (ống đẩy của bơm): Vchính = 1,5 ÷ 2,5 (m/s) Chọn Vchính = 2 (m/s). Đường kính ống chính: Chọn D = 49mm. (PVC) – Công Ty Cổ Phần Nhựa Bình Minh Vận tốc nước chảy trong ống nhánh 2÷ 3 (m/s), chọn Vnhánh = 2 (m/s) Lưu lượng nước trong mỗi nhánh: Đường kính ống nhánh: Chọn đường kính ống nhánh Φ21 - PVC - Công Ty Cổ Phần Nhựa Bình Minh. + Đầu phân phối nước: Lưu lượng qua mỗi đầu Qqua đầu = Vận tốc nước qua mỗi đầu phân phối: chọn V = 1,5 (m/s) Đường kính mỗi đầu: Dđầu = Chọn Dđầu = 21(mm) - (PVC) – Công Ty Cổ Phần Nhựa Bình Minh + Tính máng thu nước : Chọn máng thu nước được làm bằng thép không rỉ. Máng thu nước được thiết kế theo nguyên tắc máng thu của bể lắng, thiết kế 1 máng thu nước đặt giữa bể chạy dọc theo chiều dài của bể. Vận tốc nước chảy trong máng: 0,1-0,4(m/s) Chọn Vmáng= 0,15 (m/s) Diện tích mặt cắt ướt của mỗi máng: Độ đầy của bể lấy bằng 0,7 chiều cao cao của máng Bề rộng của máng bằng 2 lần chiều cao của máng: b = 2h Sướt = 0,7h × 2h = 1,4h2 = 0,076 Suy ra: h = 0,076 (m) = 7,6 (cm), chọn h = 8 (cm),chọn h = 100 (mm) Bề rộng của máng: b = 2 × 8= 16(cm), chọn b = 200 (mm) Máng được làm bằng thép không rỉ có độ dày là 5mm Chọn độ dốc máng thu 2% Máng răng cưa cũng được làm bằng thép không rỉ, máng xẻ khe chữ V, góc đáy 900. Chiếu cao hình chữ V là: 5cm, đáy chữ V là: 10cm, mỗi mét dài có 5 khe chữ V, khoảng cách giữa các đỉnh là 20cm. Chiều cao máng răng cưa là 25cm bao gồm cả chiều cao bắt vít. Tính toán ống nước thải Đường kính ống dẫn nước thải : Nước tự chảy qua bể bùn hoạt tính Chọn v = 0,6 (m/s) Chọn ống có đường kính Ф = 75 mm - (PVC) – Công Ty Cổ Phần Nhựa Bình Minh Bảng 4.18. Hiệu quả xử lý ở bể UASB Thông số SS (mg/l) BOD5 (mg/l) COD (mg/l) TN (mg/l) TP (mg/l) Coliform Hiệu suất% 45% 75% 75% 15% 50% 75% Bảng 4.19. Thông số đầu ra bể UASB: Chỉ tiêu pH SS (mg/l) BOD (mg/l) COD (mg/l) TN (mg/l) TP (mg/l) Coliform MPN/100ml Chỉ số 6-8 119,78 498,75 559,125 93,942 29,3 2325.105 4.8. BỂ BÙN HOẠT TÍNH CÓ VẬT LIỆU BÁM DÍNH . Mục đích: Loại bỏ chất hữu cơ và tổng N khỏi nước thải Tính toán Bảng 4.20. Thông số đầu vào của bể Chỉ tiêu pH SS (mg/l) BOD (mg/l) COD (mg/l) TN (mg/l) TP (mg/l) Coliform MPN/100ml Chỉ số 6-8 119,78 498,75 559,125 93,942 29,3 2325.105 Các điều kiện để tính toán quá trình bùn hoạt tính xáo trộn hoàn toàn : + Hàm lượng bùn tuần hoàn Cu = 7000mgSS/l + Hàm lượng bùn hoạt tính trong bể aerotank : MLSS = 3000mg/l + Nước thải sau lắng II chứa 50 (mg/l) cặn sinh học ; 65% cặn dễ phân hủy sinh học + BOD5 : BOD20 = 0,68 + BOD5 sau khi lắng II còn lại 50 (mg/l) + Dựa vào tỷ số BOD5 : N :P = 100 : 5 :1 và thành phần N, P của nước thải Giả sử theo kết quả thực nghiệm tìm được các thông số động học như sau: Ks = 60(mg/l). Y = 0,5 (mgVSS/ mgBOD5); kd = 0,06(1/ngày).[3] Tổng BOD5 = BOD5 hòa tan + BOD5 của cạn lơ lửng Xác định BOD5 của cặn lơ lửng ở đầu ra: Phần có khả năng phân hủy sinh học của chất rắn sinh học ở đầu ra : 50 × 0,65 = 32,5 (mg/l) BODL của chất rắn có khả năng phân hủy sinh học ở đầu ra là : 32,5 × 1,42 = 46,15 (mg/l) Thông số 1,42 mg O2 tiêu thụ / mg tế bào bị oxy hóa được xác định theo phương trình dưới đây : C5H7O2N + 5O2 ® 5CO2 + 2H2O + NH3 + Năng lượng 113 mg/L 160 mg/L 1 mg/L 1,42 mg/L BOD5 của chất rắn lơ lửng đầu ra là : 46,15 × 0,68 = 31,382 (mg/l) BOD5 hòa tan trong nước ở đầu ra : BOD5ht = 50 - 31,382 = 18,6 (mg/l) Hiệu quả xử lý tính theo BOD5 hòa tan: Hiệu quả xử lí tính theo tổng cộng: Xác định thể tích bể tính theo TN Các thông số tham khảo: Bảng 4.21 : Các thông số động học của quá trình nitrat hóa trong môi trường bùn hoạt tính lơ lững ở nhiệt độ 200C. [1] Hệ số Đơn vị đo Giá trị Khoảng dao động Giá trị đặc trưng µmax Ngày-1 0,4 -2 0,9 KN NH4+-N, mg/l 0,2 - 3 0,5 YN mg BHT/mgNH4+ 0,1 - 3 0,16 KdN Ngày-1 0,03 – 0,06 0,04 Xác định tốc độ tăng trưởng riêng của vi khuẩn trong điều kiện vận hành bể ổn định: Nhiệt độ thấp nhất vào mùa đông: T = 180C µN max = 0,45 (ngày-1) ở 150C N0 = 105,678 (mg/l); KN = 100,051T-1,158 = 100,051 × 18 – 1,158 = 0,575 DO = 2 (mg/l); KO2 = 1,3 (mg/l), pH = 7,2 (ngày-1) Xác định tốc độ sử dụng NH4+ của vi khuẩn nitrat hóa ρN theo yêu cầu đầu vào 91,868(mg/l), đầu ra 15 (mg/l). Áp dụng công thức: K = KN = 0,575 (mg/l) N = 15 (mg/l) ρN = (mg NH4/mg bùn N ngày). Xác định thời gian lưu bùn θCN tối thiểu cho quá trình oxy hóa hiếu khí theo công thức: KdN (180C) = KdN (200C) × 1,0418-20 = 0,04 × 0,924 = 0,036 (ngày-1) Suy ra: θCN = 3,2 (ngày) Xác định thời gian lưu tế bào thiết kế với hệ số an toàn là 2 và hệ số dao động là 1,5 θc = 3,2 × 1,5 × 2 = 9,6 (ngày) Tính thời gian lưu tế bào của hệ (hiếu khí + thiếu khí) Giả thiết là thể tích bể thiếu khí chiếm 15% của thể tích phản ứng F = θs = F × θc = 1,12 × 9,6 = 10,75 (ngày) Hằng số động học vi sinh dị dưỡng tại 200C Ys = 0,5 (gSKHH/gBOD5) ks = 5 (ngày-1), ks (T) = ks(200C).1,09T – 20 = 5 × 1,0918 – 20 = 4,2 (ngày-1) kp,s = 0,06 (ngày-1), kp,s (T) = kp,s (200C) .1,04T – 20 = 0,06 × 1,0418-20 = 0,055 (ngày-1) Ks = 60 (mg/l); Ks(T) = Ks (200C).1,09T – 20 = 60 × 1,0918-20 = 50,5 (mg/l). [4] Xác định nồng độ BOD tan sau khi xử lý Tính nồng độ amoni sau xử lý với giả thiết là toàn bộ TKN đầu vào đều có khả năng được oxy hóa thành nitrat: Tính nồng độ amoni do vi sinh (dị dưỡng) tiêu thụ để tổng hợp tế bào, giả thiết là hàm lượng nitơ trong tế bào chiếm 12%. ==23,17(mg/l) Xe: nồng độ vi sinh sau khi lắng (50 mg/l). Nồng độ vi sinh hữu hiệu chiếm 75% của tổng Nồng độ amoniac cần oxy hóa thành nitrat NO = 93,942 – 23,17 - 0,21 = 70,562 (mg/l) Tính thể tích bể xử lý hiếu khí đáp ứng oxy hóa thành amoniac Xác định thành phần hoạt tính của vi khuẩn Nitrat hóa trong bùn hoạt tính Xn = fn × X fN = XN = 0,0436 × 3000 = 130,8 (mg/l) Xác định vị trí đặt giá thể Xác định dung tích vùng annoxic của bể khử NO3-. Áp dụng công thức: Trong đó: X: Nồng độ bùn hoạt tính của giai đoạn khử BOD. ΡN2: Tốc độ khử NO3- tính bằng mg cho 1 ng bùn hoạt tính trong một đơn vị thời gian ở nhiệt độ T0C. ρN2T = ρN2200C × 1,09(T – 20) × (1 – DO) (ngày-1) Trong đó: ρN2200C: Tốc độ khử NO3- ở nhiệt độ 200C = 0,10 (mg NO3-/mg bùn hoạt tính ngày. T: Nhiệt độ nước thải oC DO: Hàm lượng oxy hòa tan trong bể (mg/l) Đầu vào NO3- : 70,562 (mg/l) Đầu ra NO3- : 20 (mg/l) Tốc độ khử NO3- ở nhiệt độ 180C áp dụng công thức: Do đó: Lưu lượng: Q = 4,375(m3/h) Suy ra: Vtk = 4,375 × 6 = 26,25 ( m3) Tổng thể tích hiếu khí + thiếu khí = 54,43 + 26,25 = 80,68 (m3) Chọn chiều cao của bể: H = 4 (m) Suy ra: Fhk = 13,6 (m2), Fth = 6,56(m2) Chọn chiều rộng bể B = 3 (m) Suy ra: Lhk = 4,53 (m), L tk = 2,2 (m) Suy ra tổng chiều dài bể: L = 6,73 (m). Chọn L = 6,8(m) Cách bố trí: Bể bùn hoạt tính chia làm 3 phần ( chỉnh lại chiều dài của hình vẽ) Như vậy: - Thể tích ngăn hiếu khí 1: V1 = 2,8 × 3× 4 = 33,6 (m3) Thời gian lưu nước trong ngăn này là: t1 = 8,5 (h) - Thể tích ngăn thiếu khí: V2 = 2 × 3 × 4 = 24 (m3) Thời gian lưu trong ngăn thiếu khí: t2 = 4,5 (h) - Thể tích ngăn hiếu khí 2: V3 = 2 × 3 × 4 = 24 (m3) Thời gian lưu trong ngăn hiếu khí: t3 = 4,5 (h) - Tính thể tích vật liệu bám dính đặt ngập trong bể Để tăng hiệu quả xử lý nitrat, tại khu vực thiếu khí ta đặt vật liệu bám dính Giả sử thể tích vật liệu chiếm 50% bể Suy ra thể tích ngăn thiếu khí: Vtk còn = 0,5 × 26,25 = 13,125 (m3) Thời gian lưu nước trong bể hiếu khí bám dính: T = Thời gian lưu nước trong bể là: 15 (h) Tính lưu lượng bùn dư thải ra mỗi ngày : Hệ số sản lượng quan sát : Lượng bùn dư sinh ra mỗi ngày Mbùn = Yobs × Qx ( BODvào – BODra ) + SS × Qx = 0,333 ×105 × ( 498,75 – 3,65 ) + × (119,78 – 60) × 105 = 23,59 (kg/ngày) Giả sử hàm lượng bùn hoạt tính lắng ở đáy bể lắng có hàm lượng chất rắn 0,8% và khối lượng riêng là 1,008 (kg/lít). Vậy lượng bùn dư cần xử lý: Xác định tỷ số bùn tuần hoàn : S Hình 4.3. Sơ đồ tỷ số bùn tuần hoàn Phương trình cân bằng vật chất Ta có pt cân bằng vật chất trong bể aerotank : Q.Xo + Qr.Xth = ( Q + Qr ) X Với Q : Lưu lượng nước thải Qth : Lưu lượng bùn hoạt tính tuần hoàn Xo : Nồng độ VSS ở bể aerotank X = 3000 mg/l Xth : Nồng độ VSS trong bùn tuần hoàn Giả sử Xo = 0 thì pt có dạng : Qth.Xth = ( Q + Qth )X Chia 2 vế pt cho Q Đặt α = ( α : tỷ số bùn tuần hoàn ) Lưu lượng bùn tuần hoàn :Qth = 0,75×105 = 78,75 (m3/ngày ) Kiểm tra tải trọng thể tích LBOD và tỉ số F/M) Tải trọng thể tích : Tính lượng khí cần thiết cho quá trình bùn hoạt tính : Theo lý thuyết, lượng oxy cần thiết cho quá trình xử lý nước thải bằng sinh học gồm lượng oxy cần để làm sạch BOD, oxy hóa amoni NH4+ thành NO3-, khử NO3- OC0: Lượng oxy cần thiết theo điều kiện tiêu chuẩn của phản ứng ở 200C. Q: Lưu lượng nước thải cần xử lý (m3/ngày).Q = 105 (m3/ng đ) S0: Nồng độ BOD5 đầu vào (g/m3): S0 = 498,75 (mg/l) S: Nồng độ BOD5 đầu ra (g/m3): S = 3,65 (mg/l) f: Hệ số chuyển đổi từ BOD5 sang COD hay BOD20: f = BOD5/COD, thường f = 0,45 – 0,68. chọn f = 0,68 Px: Phần tế bào dư xả ra ngoài theo bùn dư = YbQ(S0 – S).10-3 (kg/ngày). Px = 0,333 × 105 (498,75 – 3,65).10-3 = 17,31 (kg/ngày) 1,42: Hệ số chuyển đổi từ tế bào sang COD N0: Tổng hàm lượng ni tơ đầu vào (TKN) (g/m 3): N0 = 93,942 (mg/l) N: Tổng hàm lượng ni tơ đầu ra (g/m3): N = 0,21 (mg/l) 4,57: Hệ số sử dụng oxy kho oxy hóa NH4+ thành NO3-. Lượng oxy cần thiết trong điều kiện thực tế: OCttrung bình = Trong đó: β: Hệ số điều chỉnh lực căng bề mặt theo hàm lượng muối, đối với nước thải thường lấy β = 1. Csh: Nồng độ oxy bão hòa trong nước sạch ứng với nhiệt độ (T0