Đồ án Tính toán thiết kế trạm xử lý nước thải khu công nghiệp An Tây công suất 18000 m3/ngày đêm

lượng các nguyên tố dinh dưỡng cần thiết nằm trong giới hạn cho phép BODtoàn phần : N : P = 100 : 5 : 1 hay COD : N : P = 150 : 5 : 1, nhiệt độ nước thải t = 6 – 37o C; topt = 25 – 37o C, nồng độ bùn hoạt tính từ 125 – 300 ( ml/lit) sau 5 phút lắng. Phần bùn dư được bơm qua bể nén bùn sau đó chạy máy ép bùn. Nồng độ oxi cung cấp cho vi sinh vật phát triển tại bể SBR sao cho lượng oxi sau ngăn lắng không nhỏ hơn 2 mg/l. Tại ngăn lắng nước được lắng nhờ quá trình trọng lực lắng các bông bùn hoạt tính và kéo theo các chất rắn trong nước. Sau khi nước thải qua ngăn lắng tự chảy qua bể khử trùng tại đây được châm clo sao cho sau thời giam tiếp xúc 30 phút lượng clo còn lại trong nước 0,3 mg/l. nhằm đảm bảo tiêu diệt các vi sinh vật có hại cho con người trước khi thải ra môi trường. Caùc phöông aùn xöû lyù phaàn lôùn ñeàu nhö nhau, ngoaïi tröø coâng ñoaïn xöû lyù sinh hoïc coù theå duøng beå Aerotank hoaëc beå SBR. Töø sô ñoà treân ta thaáy beå SBR coù hieäu quaû xöû lyù trieät ñeå bôn beå Aerotank, ngoaøi ra ta coù theå so saùnh hai phöông aùn döïa treân moät soá yeáu tố sau: Baûng 2.3: So saùnh beå Aerotank vaø beå SBR. Phöông aùn 1 (Beå Aerotank) Phöông aùn 2 (SBR) ①　Söû duïng phöông phaùp xöû lyù baèng vi sinh ②　Quaûn lyù ñôn giaûn ③　Deã khoáng cheá caùc thoâng soá vaän haønh ④　Caàn coù thôøi gian nuoâi caáy vi sinh vaät ⑤　Caáu taïo ñôn giaûn ⑥　Aùp duïng phöông phaùp laøm thoaùng liên tục. ⑦　Phaûi coù cheá ñoä hoaøn löu buøn veà beå Aerotank ⑧　Hieäu quaû xöû lyù nitô, photpho keùm hôn beå SBR vì khoâng coù quaù trình khöû nitra khoâng coù quaù trình tuyø nguy ray ra. ①　Söû duïng phöông phaùp xöû lyù baèng vi sinh ②　Quaûn lyù phöùc tạp ③　Khoù khoáng cheá caùc thoâng soá vaän haønh ④　Caàn coù thôøi gian nuoâi caáy vi sinh vaät ⑤　Caáu taïo phöùc tạp ⑥　Aùp duïng phöông phaùp laøm thoaùng gián đoạn. ⑦　Khoâng caàn cheá ñoä hoaøn löu buøn maø chôø khi buøn dö thì bôm phaàn dö thaûi boû. ⑧　Hieäu quaû xöû lyù trieät ñeå hôn beå Aerotank, coù khaû naêng khöû nito, photpho sinh hoaù trieät ñeå . Nhưng cả hai phương án đều có thể áp dụng được nên ta cần tính toán chi tiết và giá dựa vào nhiều tiêu chí rồi đưa ra quyết định phương án nào thi công. CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN CHI TIẾT CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ I. Tính toán chi tiết các công trình đơn vị theo phương án 1 ①　Lưu lượng nước thải đầu vào Q= 18000m3/ngđ = 750 m3/h = 0.21 m3/s. ②　Lưu lượng nước thải giờ lớn nhất Trong đó: - : Lưu lượng nước thải trung bình giờ - kh: Hệ số vượt tải theo giờ lớn nhất (kh = 1.5 – 3.5), chọn kh = 2.5. Tính toán Song chắn rác thô Chức năng và vị trí Song chắn rác có nhiệm vụ tách các loại rác thải từ KCN rơi vãi vào hệ thống cống thu gom chảy về nhà máy xử lý như như cây, lá, cành, bịch bóng … Các loại rác thải này chúng gây hại cho máy bơm và ảnh hưởng tới các công trình xử lý nước thải sau. - SCR có thể chia ra các nhóm sau: SCR thô có kích thước từ 30 – 200 mm, SCR trung bình có kích thước từ 5 – 25 mm, thường SCR đặt nghiêng góc 45o – 90o, chọn 60o so với mặt phẳng ngang để thuận lợi cho việc lấy rác. Vị trí đặt song chắn rác từ đường cống dẫn nước thải từ KCN về trạm xử lý nhằm loại lỏ các loại rác thô trước khi vào hố thu gom. Tính toán - Tiết diện song chắn rác hình chữ nhật có kích thước: s x l = 8 x 50 mm - Chọn vận tốc nước trong mương đặt SCR: v = 0,5 m/s + Mặt cắt nước trong mương: Chọn mương dẫn nước vào: H * B = 1.5 * 1 (m), với chiều cao bảo vệ 0,5(m). + Số lượng khe hở Chọn 22 khe ® có 20 thanh song chắn rác. Trong đó : h1 :Chiều sâu lớp nước trong mương, chọn h1= 1(m) vs : Tốc độ nước chảy trong mương, chọn vs = 0.5(m/s) ks : Hệ số tính đến hiện tược thu hẹp dòng chảy, chọn ks = 1.05 b  : Chiều rộng khe hở chọn b = 0,05 m h1 : Chiều sâu lớp nước trong mương là 1(m) (Nguồn: [2, tr. 412]) + Bề rộng buồng đặt song chắn rác Bs= s*(n-1)+(b*n) = 0.008*(22 -1)+(0.05*22)= 1.268(m) Trong đó : s : Là chiều dày thanh chắn rác, 0.008m. b  : Chiều rộng khe hở chọn b = 0,05 m n: Số khe hở: 22 khe ® chọn Bs = 1.3(m) + Tổn thất cột nước qua song chắn rác Trong đó: vmax: vận tốc nước thải trước song chắn ứng với Qmax, vmax = 0.5 (m/s) k: hệ số tính đến sự tăng tổn thất áp lực do rác bám, k = 2 – 3, chọn k = 2.5 x: hệ số tổn thất áp lực cục bộ, được xác định theo công thức: Với: a: góc nghiêng song chắn rác, chọn a = 60o b: hệ số phụ thuộc vào hình dạng thanh chắn, b = 2.42 (Nguồn: [1, tr. 62]) ® + Chiều dài phần mở rộng trước SCR Chọn L1 = 0.5 (m) Trong đó: Bs: Chiều rộng song chắn 1.3 (m) Bk: Bề rộng mương dẫn. Bk = 1 (m) j: Góc nghiêng chỗ mở rộng, thường lấy j = 200(Nguồn[1]-62) + Chiều dài phần mở rộng sau SCR + Chiều dài xây dựng mương đặt SCR Trong đó: Ls: chiều dài phần mương đặt SCR, chọn Ls = 1.5 (m) + Chiều sâu xây dựng mương đặt SCR Chọn H = 1.3(m) Trong đó: hmax = hl = 1(m): Độ đầy nước ứng với chế độ Qmax. hs: Tổn thất áp lực qua song chắn 0.2 (m) hbv =0,5: Khoảng cách giữa cốt sàn nhà đặt SCR và mực nước cao nhất Tóm tắt thông số thiết kế mương và song chắn rác Stt Tên thông số Đơn vị Số lượng 1 Chiều dài mương (L) m 1.5 2 Chều rộng mương (Bs) m 1.3 3 Chiều sâu mương (H) m 1.72 4 Số thanh song chắn Thanh 20 5 Số khe (n) Khe 22 6 Kích thước khe (b) m 0.05 7 Bề dày thanh (s) mm 0.008 Hầm tiếp nhận Chức năng và vị trí Là điểm thu gom nước thải từ cống chính của mạng lưới cống thu gom nước thải trong toàn KCN về hệ thống xử lý, tùy vào cốt cống thu gom nước thải như thế nào để đặt cốt đáy của hố thu gom. Vị trí hầm tiếp nhận được đặt sau song chắn rác thô, trước song chắn rác tinh và bể điều hòa. Tính toán Hầm tiếp nhận (Hố thu gom) Thời gian lưu nước t = 10 ÷ 30 phút, chọn t = 15 phút (Nguồn: [3]) + Thể tích bể thu gom: + Kích thước hố thu gom: L * B * H = 6 m * 6m * 14m Trong đó bảo vệ 1m + Bơm nước thải vào máy lược rác tinh trước khi qua bể cân bằng. Chiều cao cột áp bơm bằng chiều sâu hố thu gom cộng chiều cao bể cân bằng và tổn thất đường ống chọn H = 15 m. Công suất bơm một bơm, theo [4, tr. 46] ta có: Chọn N = 19 kw Trong đó Q: lưu lượng nước của một bơm, chọn 6 máy trong đó có một máy dự phòng nên lưu lượng một máy là: Q = Qmax :5 = 0.52 : 5 = 0.104m3/s H: cột áp của bơm, 15m H2O. : khối lượng riêng của nước thải, chọn =1000 kg/m3. g: gia tốc rơi tự do, g = 9.81 m/s2 : hiệu suất của bơm, lấy = 0.8 (thường = 0.72 ÷ 0.93) Công suất thực của 1 máy bơm N’ = 1.2 *N = 1.2 * 19 = 22.8 kw + Ống dẫn nước sau máy bơm Đường kính ống ra của từng máy bơm: Trong đó: Q: Lưu lượng 1 máy bơm. Q = 0.104 m3/s. v: Vận tốc ống dẫn: v = 0.8 ÷ 2 m/s " chọn v = 1.5m/s Chọn 2 bơm đi một đường ống chung thì đường kính ống tại đoạn ống chung là Chọn ống Inox f 420 dày 3mm Tóm tắt thông số thiết kế Stt Tên thông số Đơn vị Số lượng 1 Chiều dài (L) m 6 2 Chều rộng (B) m 6 3 Chiều sâu hố th gom (H) m 13.5 4 Máy bơm chìm cái 6 5 Công suất KW 22.8 Tính toán Song tách rác tinh (Lưới lược tinh) Chức năng vị trí Tách rác có kích thước lớn 5mm trong nước thải trước khi qua bể cân bằng. Ngoài ra, song chắn rác tinh có thể giảm được 5% các chất ô nhiễm. Tính toán Chọn 3 máy lược rác cơ khí kiểu lưới lọc đĩa tròn hình trụ hai máy bơm dẫn nước vào một máy, vậy công suất một máy lược rác: 0.104*2 =0.208(m3/s). Thông số sàn đặt máy lược rác tinh. Stt Tên thông số Đơn vị Số lượng 1 Chiều dài đặt máy (L) m 3 2 Chều rộng đặt máy (B) m 6 Bể điều hoà Chức năng vị trí Nhiệm vụ điều hòa lưu lượng và nồng độ chất ô nhiễm khi có doanh nghiệp xả nước không ổn định, bể phải có đủ dung tích để điều hòa lưu lượng, nồng độ ô nhiễm nhằm đảm bảo cho các công trình sau hoạt động ổn định. Trong bể đối với bể điều hòa lưu lượng không nhất thiết phải có thiết bị khuấy trộn còn đối với bể điều hòa nồng độ thì nhất thiết phải có thiết bị khuấy trộn và sục khí nhằm cân bằng nồng độ chất bẩn cho toàn thể tích bể và khoảng biên độ dao động thấp hơn. Năng lượng cần khuấy trộn 0.004 – 0.008 kW/m3 thể tích bể, lượng không khí cần 0.01 – 0.015m3/m3 dung tích bể. Để xác định dung tích của bể điều hòa, ta cần có các số liệu về độ biến thiên lưu lượng nước thải theo từng giờ trong ngày, lưu lượng trung bình của ngày, và biên độ sự thay đổi nồng độ chất ô nhiễm. Ở đây, do khu công nghiệp đang trong giai đoạn thiết kế và giải tỏa mặt bằng nên em chỉ tính thể tích của bể điều hòa một cách gần đúng như sau: Lưu lượng nước thải trung bình Q = 18000 m3/ngày và trạm xử lý nước thải hoạt động liên tục 24/24 giờ. Tính toán Do do nước thải chưa có nên ta lấy thời gian lưu nước dựa vào các KCN có quy mô tương tự chọn t = 8 h. Thể tích bể điều hoà. Trong đó: : Lưu lượng nước thải trung bình theo giờ lớn nhất, m3/h t: Thời gian lưu nước, ta chọn t = 8h Chọn bể hình tròn cấu tạo bể bằng bê tông cốt thép có đường kính D = 40m Þ Chiều sâu hữu ích bể Chiều cao an toàn hs = 0.5m Chiều cao tổng cộng của bể Hdh = h + hs = 13.5 m + Bể sử dụng 4 bơm (trong đó một bơm dự phòng) Lưu lượng 1 bơm Q = Qtb giơ: 3 = 750 : 3 = 250 m3/h = 0.07 m3/s + Công suất bơm, theo [4, tr. 46] ta có Chọn N = 9 kw =12 Hp Trong đó Q: Lưu lượng của 1 bơm, 0.07 m3/s H: Cột áp của bơm, 10m H2O. : Khối lượng riêng của nước thải, chọn =1000 kg/m3. g: Gia tốc rơi tự do, g = 9.81 m/s2 : Hiệu suất của bơm, lấy = 0.8 (thường = 0.72 ÷ 0.93) + Công suất thực của máy bơm N’ = 1.2 * N = 1.2 *9 = 10.8 Kw = 14.4 Hp + Ống dẫn nước sau máy bơm Vận tốc ống dẫn: v = 0.8 ÷ 2 m/s " chọn v = 2m/s Đường kính ống ra của từng máy bơm: Chọn D = 210 mm Với: Q là lưu lượng 1 máy bơm Q = 250 m3/h. + Chọn 2 bơm đi một đường ống chung thì đường kính tại đoạn ống chung là Chọn ống Inox f 300 mm dày 3mm dẫn sang bể keo tự tạo bông. Chọn thiết bị khuấy trộn bể điều hoà. Khuaáy troän beå ñieàu hoøa baèng heä thoáng thoåi khí nhằm không cho các chất lắng xuống đáy bể, đảm bảo không cho quá trình khị khí sảy ra trong bể. Lượng không khí cần thiết cho một m3 nước thải là 0,01 đến 0,015m3/1 m3 nước thải trong 1 phút chọn 0,01 (Nguồn: [3, tr. 42]). Chọn thiết bị Ejector và thổi khí bề mặt là thiết bị xáo trộn cho bể cân bằng. Lượng khí nén cần thiết cho bể Vkhí = 0.01* Vdh = 0.01*22500 = 225 m3 không khí/phút. Vậy oxi cung cấp là 47 m3 (oxi chiếm 20,9% về thể tích), tương đương Vậy theo bảng 5.5 ta có công suất máy Ejetor và máy airlift là P = 1,3*67.14 = 87.282 (kw), (Nguồn [1, tr. 148]). Chọn một máy thổi khí bề mặt kiểu bơm airlift đặt chân phao nổi [1, tr. 150] đặt chính giữa và 4 máy Ejector đặt phân đều dưới đáy quanh bể. Với công suất một máy: Pmáy = P/5 = 17.5 kw Thông số bể điều hòa STT Tên, thông số kỹ thuật Đơn vị Số lượng 1 Đường kính bể (D) m 40 3 Chiều sâu bể (H) m 13.5 4 Máy Ejetor 17.5 KW Bộ 4 5 Máy thổi khí kiểu airlift 17.5 KW Bộ 1 6 Máy bơm nước thải chìm 10.8 KW, cột áp 10m H2O cái 4 Bể keo tụ tạo bông Chức năng vị trí Bể keo tụ tạo bông có nhiệm vụ hòa trộn chất keo tụ vào nước thải theo thời gian nhất định nhằm đảm bảo bông cặn lớn tối ưu trước khi sang bể lắng nhằm tăng hiệu quả bể lắng khi nồng độ chất ô nhiễm vượt quá khả năng xử lý bể vi sinh hiếu khí tiếp theo. Choïn beå troän, beå taïo boâng baèng cô khí. Beå hình daïng nhö hình hoäp chöõ nhaät ñöôïc chia laøm 2 buoàng, một bể keo tụ, 1 bể tạo bông, ñöôïc ngaên caùch baèng vaùch ngaên höùông doøng, trong moãi buoàng ñaët moät maùy khuaáy. Thời gian lưu nước trong mỗi ngăn là 15 phút. Tính toán Dung tích một ngăn. W = Trong ñoù: Qhtb – Löu löôïng nöôùc thaûi trung bình giôø. t – Thôøi gian löu nöôùc trong beå 10 – 30 phút, choïn t = 18 phuùt. Kích thước 1 bể: L x B x H = 6.5 x 6.5 x 5.5 (m), vaø chieàu cao baûo veä: 0.5m Trong bể yêu cầu khuấy trộn với gradien vận tốc G từ 30 – 60 S-1 chọn G = 40 S-1 (Nguồn [1]-329) Năng lượng cần thiết của cánh khuấy. (Nguồn [1]-329) Hiệu suất động cơ 0,8 công suất động cơ: 0.3/0.8= 0.375(kw) = 0.5Hp. Trong đó: G – Radian, 40S-1 V – Thể tích bể keo tụ, 270,8m3 m - Hệ số nhớt động học của nước thải.chon bằng 0.001(N.s/m2). (Nguồn [5, tr. 92]) Vận tốc cánh khuấy Trong đó: vP : vận tốc tương đối của nước so với vận tốc đường kính cánh khuấy. vP = 0,75v = 0,75 x (2..n.R) = 4,71 nR. : trọng lượng thể tích của dung dịch được khuấy trộn. . v : vận tốc cánh khuấy. CD : hệ số sức cản của nước, phụ thuộc giữa chiều dài l và chiều rộng b của bản cánh quạt Khi l/b = 5, CD = 1.2 Khi l/b = 20, CD = 1.5 Khi l/b > 21, CD = 1.9 Dài / Rộng . A = 8 x f = 8 x 0.15 = 1.2 (m2). Đối với các bản cánh ở 2 vị trí R1 và R2 thì: P1, P2 : năng lượng khuấy do các bản cánh khuấy ở 2 bán kính R1, R2 tạo ra. Nước từ bể phản ứng tạo bông được dẫn bằng ống chờ 0.6 x 0.6 m sang máng tràn của bể lắng, vận tốc nước qua ống 2 m/s. Các thông số bể keo tụ tạo bông STT Tên, thông số kỹ thuật Đơn vị Số lượng 1 Dài (L) m 6.5 2 Rộng (B) m 6.5 3 Chiều cao m 5.65 4 Máy khuấy bể keo tụ 0.5 Hp, 240 vòng/phút cái 01 5 Máy khuấy bể tạo bông 0.5 Hp, 240 vòng/phút. cái 01 Bể lắng 1 (lắng ngang) Chức năng vị trí Lắng các bông cặn sau khi keo tụ trong bể tạo bông, làm giảm nồng độ các chất ô nhiễm trước khi vào bể aerotank. Chọn bể lắng ngang cho công trình. Tính toán Chọn 2 bể lắng kích thước một bể (Theo[7, điều 6.5.2]) ①　Diện tích bề mặt của bể lắng Trong đó: Q- Lưu lượng nước thải18000m3/ngđ. U0- Tải trọng bề mặt 31 đến 50 chọn 50 m3/m2 ngày. (Nguồn: [3, tr. 45]) ②　Chiều rộng bể F = B . L = B .4B = 4 .B2 = 180 m2 Þ B = 6.7 m, chọn 6.5 m ③　Chiều dài L=4*B = 4*8 = 32 m ④　Kiểm tra tải trọng bề mặt Nằm trong giới hạn cho phép: 31 – 50 (m3/m2 ngày) theo bảng 4.3. (Nguồn: [3, tr. 45]) ⑤　Thể tích bể phần hữu ích. Chọn chiều cao vùng lắng chọn h = 3.6 m Vậy: V= F*h = 6.5*32 * 3.6 = 748.8 m3 + Chiều cao xây dựng Chiều cao chứa cặn hc = 0.5m Chiều cao bảo vệ hbv =0.4 m Þ Chiều cao tổng cộng bể lắng H = hc +hbv + h = 0.5 + 0.7 + 3.6 = 4.8 m + Máng phân phối nước. Chọn máng phân phối nước nằm ngang đầu bể kết cấu BTCT số lượng 1 máng Tiết diện ướt của máng phân phối nước Trong đó: Q: Lưu lượng nước thải tính 0.21 (m3/s) V3: Vận tốc nước tự chảy trong máng V3 = 0.5 – 0.7 (m/s), chọn V3 = 0.6 (m/s), (Theo [7]) Chọn B*H = 0.6*0.6 　Tải trọng máng tràn phân phối nước đầu bể. + Máng thu nước Chọn 1 máng thu nước nằm ngang ở cuối bể cách thành cuối bể 0.5 m có kết cấu bằng bê tông cốt thép có gắn răng cưa hai bên, nước chảy vào hai bên thành răng cưa của máng chảy vào máng sang bể aerotank nhờ ống inox. Tiết diện ướt của máng thu nước Trong đó: Q: Lưu lượng nước thải tính 0.21 (m3/s) V3: Vận tốc nước tự chảy trong máng, (Theo[7]), V3 = 0.5 – 0.7 (m/s), chọn V3 = 0.7 (m/s) Chọn giá trị hiệu dụng của máng 60% vậy diện tích tiết diện (mặt cắt ngang) của máng là 0.7 m2 Chọn B*H = 0.7*0.7m Diện tích mặt cắt ngang 0.49 m2 > 0.3 m2 thỏa mãn. + Chiều cao lớp nước trong máng hn= F3/0,7=0.3/0.7 =0.42m + Chiều dài máng thu nước Lmang = 6.5 m Tải trọng máng thu nước cuối bể. (Theo [7, điều 6.5.8] khoâng vöôït quaù 10 l/s) Máng vớt bọt nổi B x h = 0.5 x 0.5 (m) ⑥　Thời gian lưu nước trong vùng lắng ⑦　Vận tốc giới hạn. Trong đó VH : Vận tốc giới hạn trong vùng lắng (m/s) K : Hằng số phụ thuộc vào tính chất cặn, đối với hạt có khả năng kết dính chọn k = 0,06 r : Tỉ trọng của hạt thường từ 1.2 – 1.6, chọn r = 1.25 g : Gia tốc trọng trường 9.81 m/s2 d : Đường kính hạt, chọn d =10-4 m f : Hệ số ma sát f = 0.02 - 0.03 chọn f = 0.025 (Nguồn [3]-48). Þ + Vận tốc nước chảy trong vùng lắng. LÖÔÏNG BUØN SINH RA + Hieäu suaát laéng cuûa beå laéng ngang coù söï hoã trôï cuûa chaát keo tuï, haøm löôïng SS giaûm 65%, haøm löôïng BOD giaûm 50 – 65%, chọn 50% , hàm lượng COD giảm 60% theo (Nguồn [1, tr. 80]) + Haøm löôïng caùc chaát oâ nhieãm coøn laïi sau khi nöôùc qua beå laéng 1 Haøm löôïng SS coøn laïi trong doøng ra töø beå laéng ñôït 1. Haøm löôïng BOD5 sau khi qua beå laéng ñôït 1. Haøm löôïng COD sau khi nöôùc qua beå laéng ñôït 1. Löôïng buøn sinh ra moãi ngaøy tính theo haøm lượng SS Trong ñoù: ESS: Hieäu suaát khöû SS beå laéng ñôït 1 laø 65% SSvaøo: Haøm löôïng SS ñaàu vaøo beå laéng ñôït 1 (kg/ngaøy) Q: Löu löôïng nöôùc thaûi (m3/ngaøy) Theå tích buøn sinh ra moãi ngaøy Trong ñoù: C: Haøm löôïng chaát raén trong buøn ôû khoaûng 40 – 120 g/l = 40 – 120 kg/m3, choïn C = 80 kg/m3. Theå tích chöùa caën ngaøy ñeâm. B * Hbun *L*n =6.5 * 2*1.5 * 2 = 39 m3 thoûa maõn Hoá gom caën ñaàu beå coù kích thöôùc B *l*h*n = 6.5*2*1.5*2 (m). Thôøi gian giöõa 2 laàn xaû caën Trong ñoù: Cmax : Haøm löôïng SS vaøo beå laéng ñôït 1 laø 210 mg/l) C : Haøm löôïng SS sau khi laéng ñôït 1 laø 73.5 (mg/l) f : Heä soá choïn theo baûng 3.3 - [8, tr. 78]. Choïn f = 34000 g/m3 Thôøi gian xaû caën: Choïn thôøi gian xaû caën laø 60 phuùt Þ Choïn maùy bôm buøn coâng suaát 30m3/h Thoâng soá beå laéng STT Tên, thông số kỹ thuật Đơn vị Số lượng 1 Chiều dài m 32 2 Chiều rộng m 6.5 3 Chiều cao m 4.5 3 Tải trọng máng phân phối nước, máng tràn, máng răng cưa. (m3/m.h) 28 4 Tải trọng máng thu nước, máng răng cưa. (m3/m.h) 28 5 Cần gạt bùn inox 304 Bộ 01 6 Bơm bùn Q30m3/h,10mH2O cái 02 7 Máng thu bọt inox 304 cái 01 Bể sinh học hiếu khí (aerotank) Chức năng vị trí Nhằm xử lý chất ô nhiễm hữu cơ có thể phân hủy sinh học được có trong nước thải nhờ quá trình sinh trưởng và phát triển của vi sinh vật hiếu khí. Trong điều kiện hiếu khí các vi khuẩn hiếu khí tiêu thụ các chất hưu cơ: Một mặt do nhu cầu năng lượng để tồn tại và phát triển (phân chia tế bào tổng hợp chất sống) và hô hấp nội bào (oxi hóa nội bào); Mặt khác, tạo một lượng cơ thể sống và chất trơ dư thừa (bùn dư). Hai mặt này luôn luôn tồn tại, mặt thứ 2 không bao giờ hoàn chỉnh vì nó tương ứng với thời gian lưu của bùn và luôn luôn tạo ra cơ thể sống mới, mà càng sinh ra cơ thể mới thì càng tiêu tốn oxi. Lấy ví dụ về sự phân hủy gluco. Lúc đầu nhờ sự hỗ trợ của nito có thể đồng hóa gluco thành protein tế bào (C5H7NO2), tiếp theo protein này phân giải nội bào để cung cấp năng lượng cho cơ thể sống. Có thể viết hai phản ứng này theo sơ đồ sau: Tổng hợp 6C6H12O6 + 4NH3 + 16O2 → 4C5H7O2 +16CO2 +28 H2O Hô hấp hoặc ôxi hóa nội bào: 4C5H7NO2 + 20O2 → 20CO2 + 4NH3 +8H2O Vị trí: được đặt trước lắng 2, sau lắng 1. Tính toán Các thông số đầu vào Công suất 18000 m3/ngđ COD = 661 mg/l BOD5 = 310 mg/l SS = 150 mg/l Tỷ lệ f = BOD5/COD = 310/661 = 0.5 Nhiệt độ nước thải t = 25oC Yêu cầu đối với nước xả ra nguồn (sau bể lắng 2) theo tiêu chuẩn QCVN 24:2009 (cột A) BOD5 = 20mg/l COD = 50mg/l SS = 50mg/l có 65% là cặn hữu cơ. Dựa vào: (Nguồn: [2]) Ta chọn các thông số thiết kế bể aerotank như sau: Các thông số thiết kế bể Aerotank Nồng độ bùn hoạt tính trong bể X = 3000mg/l Độ tro của cặn – nồng độ cặn lắng ở bể lắng 2, cũng là nồng độ cặn tuần hoàn 10000 mg/l z = 0.3 Thời gian lưu bùn qc = 10 ngày (qc = 5 – 15 ngày) Chế độ thuỷ lực của bể Khuấy trộn hoàn chỉnh Giá trị của các thông số động học Y = 0.5, Kd = 0,05/ngày Độ tro của cặn hữu cơ lơ lửng ra khỏi bể lắng 0.3 (70% lượng cặn bay hơi) Lượng bùn hoạt tính trong nước thải đầu vào Xo = 0 BOD5:N:P 100:5:1 Tổng nồng độ muối 500 mg/l ①　Xác định hiệu quả xử lý Lượng cặn hữu cơ trong nước ra khỏi bể lắng 2: b = 0.65*50 = 32.5mg/l Lượng cặn hữu cơ tính theo COD: c = 1.42*b*(1-z) =1.42*32.5*(1- 0.3)= 32.305mg/l. Lượng BOD5 có trong cặn ra khỏi bể lắng 2: d = f*c = 0.59*32.305 = 19 mg/l. Lượng BOD5 hoà tan ra khỏi bể lắng 2: S = BOD5 cho phép – d = 20 – 19 = 1 mg/l. Hiệu quả xử lý tính theo COD: Hiệu quả xử lý tính theo BOD5 hoà tan: Hiệu quả xử lý tính theo BOD5 toàn bộ: ②　Thể tích bể Aerotank ③　Thời gian lưu nước trong bể Tốc độ tăng trưởng của bùn hoạt tính Lượng bùn hoạt tính sinh ra trong 1 ngày Tổng cặn lơ lửng sinh ra theo độ tro của cặn z = 0.3 Lượng cặn dư hàng ngày phải xả đi tính theo SS kg/ngđ. Trong đó: SSra: Nồng độ BOD đầu ra theo yêu cầu, SSra = 20 (mg/l) Tính lưu lượng bùn sinh ra tính theo nồng độ bùn hoạt tính tối đa trong bể aerotank Trong đó: V: thể tích làm việc của bể, V = 6180 (m3) Qra = Qvao = 18000 (m3/ngđ) (xem lượng nước theo bùn là không đáng kể) X: Nồng độ bùn hoạt tính trong bể Aerotank, X = 3000mg/l (cặn bay hơi) qc: Thời gian lưu bùn (tuổi của bùn), qc = 10 (ngày) XT: Nồng độ bùn hoạt tính lấy từ đáy bể lắng để tuần hoàn lại bể Aerotank, (cặn không tro, XT = (1-z)*10000 = 0.7*10000 = 7000(mg/l) Xra: Nồng độ bùn hoạt tính trong nước đã lắng, Xra = (1-z) * b = 0.7*32.5 = 22.75(mg/l) Vậy: 　Thời gian tích luỹ cặn (tuần hoàn lại toàn bộ) không xả cặn ban đầu Nhưng thực tế, thời gian tích luỹ cặn (tuần hoàn cặn lại toàn bộ) sẽ dài khoảng 30 – 40 ngđ, vì khi nồng độ bùn không đủ trong bể thì hiệu quả xử lý trong thời gian này sẽ thấp và lượng bùn sinh ra sẽ ít và tăng dần cho đến khi bùn ổn định. Để nồng độ bùn trong bể luôn luôn giữ ở giá trị 3000 mg/l, ta có: QX0 + QrXu = (Q + Qr)X QX0 + QrXu = QX + QrX Qr(Xu – X) = Q (X – X0) X: Noàng ñoä VSS ôû beå Aerotank, X = 3000 mg/l Xu: Noàng ñoä VSS trong buøn tuaàn hoaøn, Xu = 8000 mg/l X0: Haøm löôïng buøn hoaït tính ôû ñaàu vaøo. Giaù trò X0 thöôøng raát nhoû so vôùi X vaø Xu neân coù theå boû qua choïn Xo=0 mg/l. Löu löôïng buøn tuaàn hoaøn: Kieåm tra taûi troïng theå tích LBOD. Tỷ số F/M Î (0,2 –0,6) Kiểm tra giá trị của tốc độ sử dụng chất nền (BOD5) của 1g bùn hoạt tính trong 1h Tính lượng khí cần thiết ①　Lượng oxy cần thiết trong điều kiện chuẩn Trong đó: Q = 18000 m3/ngđ S0 = 310 mg/l S = 1 mg/l N0: Tổng hàm lượng nito đầu vào, N0 = 2.1 (mg/l) N: Tổng hàm lương nito đầu ra, N = 15 (mg/l) Px = 1852 (kg/ngđ) f = BOD/COD = 0.5 Vì giá trị nito đầu vào nhỏ nên ta chỉ tính lượng ôxi cần thiết theo BOD Vậy: Lượng oxy trong điều kiện thực tế cần Trong đó: Csd: Lượng oxy bão hoà trong nước, Cs = 9.08 mg/l Cd: Lượng oxy cần duy trì trong bể, C = 2 – 3 mg/l, chọn C = 2 mg/l a: Hệ số điều chỉnh lượng oxy khoách vào nước thải từ 0.6 – 0.94, chọn a = 0.7 T: Nhiệt độ nước thải, T = 25oC Vậy: ②　Lượng không khí cần thiết Trong đó: fa: Hệ số an toàn, fa = 1.5 – 2, chọn fa = 1.5 (Nguồn: [3]) OU: Công suất hoà tan oxy vào nước thải của thiết bị phân phối tính theo gam oxy cho 1m3 không khí Với: Ou: Phụ thuộc hệ thống phân phối khí. Chọn hệ thống phân phối bọt khí nhỏ và mịn Ou = 7( gO2/m3.m) (tra bảng 7-1 sách tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải – Trịnh Xuân Lai). h : Độ ngập nước của thiết bị phân phối khí, chọn h=4.5m Nên: OU = Ou * h = 7*4.5 = 31.5 (gO2/m3) =27424 m3/h ③　Áp lực không khí là Trong đó: Hct: Chiều sâu ngập nước ④　Công suất máy nén khí Chọn N = 367(kw)=498 Hp chọn 6 máy mỗi máy có công suất 100 Hp trong đó có một máy dự phòng. Trong đó: qk : Lưu lượng không khí n : Hiệu suất máy nén, chọn n = 0.85 Bố trí hệ thống sục khí Chọn hệ thống sục khí gồm 2 ống chính chạy dọc trên hành lang bể, các ống nhánh đặt ngang đáy bể có các van khí trên mỗi nhánh Chọn dạng đĩa xốp, đường kính 200mm, diện tích bề mặt F=0.03m2, cường độ khí v = 187.5l/phút.đĩa = 3.125 (l/s). Số đĩa phân phối trong bể là: Số lượng đĩa là 2438 cái, chia đều trên diện tích bể sau chọn số ống nhánh dẫn khí ra đĩa. ⑤　Đường kính ống chính dẫn khí Chọn D = 570 mm Với V là vận tốc khí trong ống chính , V = 10 – 15 (m/s), chọn V = 15m/s Chọn kích thước bể chọn hai bể thông nhau cuối bể này là đầu bể kia: L * B * H = 20 *40 *4.5m. ⑥　Đường kính ống nhánh dẫn khí chọn 1m một ống nhánh số ống nhánh là 79 ống, chiều dài mỗi ống 20m. Thông số bể aerotank STT Tên, thông số kỹ thuật Đơn vị Số lượng 1 Số bể Bể 02 2 Chiều dài m 40 3 Chiều rộng m 20 4 Thời gian lưu nước h 8.16 5 Số đĩa phân phối khí Cái 2438 6 Áp lực máy nén khí atm 1.484 7 Công suất máy nén khí 100 HP Cái 06 8 Đường kính ống dẫn khí chính inox 304 mm 570 9 Đường kính ống dẫn khí nhánh inox 304 mm 90 Bể lắng 2 (Lắng đứng hình trụ vuông) Chức năng vị trí Bể lắng đợt 2 có nhiệm vụ chắn giữ các bông bùn hoạt tính đã xử lý ở bể aerotank và các thành phần không hòa tan chưa được giữ lại ở bể lắng 1 và được thu gom về bể nén bùn nhờ 2 bơm bùn, là một công trình đơn vị trong dây chuyền xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học. Nồng độ bùn và nước trong bể aerotank thường lớn hơn 1000 mg/l. Với nồng độ này các bông cặn tiếp xúc với nhau tạo thành các đám bông cặn và lắng xuống đáy bể trong quá trình xử lý, tốc độ lắng của các bông cặn này phụ thuộc vào nồng độ và tính chất của cặn. Trong bể lắng 2 chúng ta có thể tăng hiệu quả lắng, giảm thời gian lắng bằng cách cho thêm polymer hữu cơ hỗ trợ thêm. Löïa choïn beå laéng ñôït 2 laø beå laéng ñöùng daïng hình truï troøn, cấu tạo bằng bê tông cốt thép. Tính toán Chọn 4 bể. Với tải trọng bề mặt thích hợp cho loại bùn hoạt tính là 20m3/m2.ngày và tải trọng chất rắn là 5.0 kg/m2.h (Theo [7, điều 652]: số bể lắng lần 2 không ít hơn 3). Kích thước một bể là: ①　Diện tích bề mặt lắng theo tải trọng bề mặt là: Trong đó: Q: Lưu lượng trung bình ngày, Q = 18000 m3