Đồ án Tính toán – thiết kế trạm xử lý nước thải mủ cao su nhà máy Hào Hải huyện Trảng Bàng tỉnh Tây Ninh công suất 330m3/ngày.đêm

ớc thải từ màu vàng xám tới mầu nâu tối. Với đặc điểm như vậy màng sinh học có khả năng oxi hóa được tất cả các chất hữu cơ dễ phân hủy có trong nước thải. Nó hấp phụ, giữ lại các vi khuẩn cũng như các tạp chất hóa học. Nó oxi hóa các hợp chất hữu cơ có trong nước và nước được dần dần làm sạch. Xử lý sinh học trong điều kiện kỵ khí. Phân hủy kỵ khí là quá trình phân hủy chất hữu cơ thành chất khí CH4 và CO2 trong điều kiện không có oxi . Quá trình phân hủy kỵ khí các hợp chất hữu cơ thường xảy ra theo 3 giai đoạn chính sau : Giai đoạn lên men acid : Là quá trình thủy phân các hydrocacbon dễ phân hủy sinh hóa như : Lipit, Polysacarit, Protein, Nucleic thành Acid béo, Monosacarit, Amino acid . Các hợp chất được chuyển hóa này được vi khẩn xử dụng làm năng lượng và tổng hợp tế bào. Giai đoạn chấm dứt lên men acid : Vi khuẩn tiếp tục chuyển hóa hầu hết các sản phẩm sinh ra từ giai đoạn trước thành các hợp chất trung gian có khối lượng phân tử nhỏ như các chất HCOOH, CO2, N2, CH4, H2, ….. và pH môi trường cũng tăng lên. Quá trình lên men kiềm : Các sản phẩm trung gian chủ yếu là Cellulose, acid béo, các hợp chất chứa Nito tiếp tục bị phân hủy tạo thành CH4, CO2, N2, H2 …. và pH môi trường cũng tăng lên và chuyển sang dạng kiềm. Khi sử dụng phương pháp sinh học để xử lý nước thải cần lưu ý : Đối với quá trình hiếu khí : Cung cấp đủ oxi Độ pH từ 6,5 – 8,5 Nhiệt đọ nước thải 15 – 350c. Nồng độ SS khhong quá 150mg/l BOD : N : P = 150 : 5 : 1 Đối với quá trình kỵ khí. Không có oxi. pH = 6,6 – 7,6 Duy trì độ kiềm 1000 – 1500mg/l làm dung dich đệm để pH không hạ xuống 6,2 Acid béo bay hơi < 250 mg/l COD : N : P = 350 : 5 : 1 Một số công nghệ xử lý nước thải chế biến mủ cao su. Trên Thế Giới. Trong những năm gần đây ngành công nghiệp sơ chế cao su thiên nhiên phát triển rất mạnh, kéo theo đó là sự hoàn thiện và đa dạng về công nghệ xử lý nước thải cao su. Dưới đây là một số công nghệ của một số nước. Tại Malaysia : Bảng 3.1 : Một số công nghệ xử lý nước thải cao su tại Malaysia Số Nhà Máy COD (mg/l) Q (m3/ngày) Công nghệ xử lý Hoạt động Chi phí Đầu tư Vận hành 1 RRIXL pilot 4000 20 Bể kỵ khí, bùn hoạt tính, lắng, lọc cát Rất tốt Thấp Thấp 2 Hanwella 2000-4000 50 Mương oxi hóa, lắng, lọc cát Tốt Trung bình Thấp 3 Paduka 3000-6000 80 Bể kỵ khí, bùn hoạt tính, lắng, lọc cát Đang xây Thấp 4 ellakada 4000 50 Bể kỵ khí, RBC, lắng, lọc cát Trung bình Cao 5 Kiriporuwa 4000 50 Bể kỵ khí, bùn hoạt tính, lắng, lọc cát Tốt Trung bình Thấp 6 Eheliyogoda 2000-4000 20 Bể kỵ khí, hồ hiếu khí, lắng, lọc cát Kém Cao Thấp 7 Pusella 3000-6000 80 Bể kỵ khí, bùn hoạt tính, lắng, lọc cát Tốt Trung bình Thấp 8 Kayaga 2000-4000 20 Hồ kỵ khí, cánh đồng tưới Kém Rất tốt Rất thấp Tại thái Lan : Tại Thái Lan công nghệ xử lý phổ biến là : Nước thải được trung hòa bằng vôi sau đó keo tụ bằng phèn sắt hoặc nhôm với nồng độ 200mg/l. Kế tiếp là xử lý kị khí ( 5 – 10 ngày) sau đó là xử lý sinh học bằng mương oxi hóa ( 2-3 ngày) 75% nước thải sau đó được dẫn qua mương tưới tiêu. Việc xử lý nước thải bằng cánh đồng tưới cũng được áp dụng rộng rãi vi chi phí đầu tư thấp. Tại Srilanka : Hiện ở Srilanka có 150 nhà máy sơ chế cao su. Một số công nghệ được áp dụng rộng rãi như : Hệ thống các hồ sinh học là kỵ khí, tùy nghi, hiếu khí, mương Oxi hóa, RBC, và bùn hoạt tính. 3.1.3.2.Tại Viêt Nam : Bảng 3.2: Một số công nghệ xử lý nước thải cao su tại Việt Nam STT Nhaø maùy Nhoùm coâng ngheä 1 Cua Pari Beå gaïn muû – Beå ñieàu hoaø – Hoà kò khí – Hoà tuyø choïn – Hoà laéng. 2 Boá Laù Beå gaïn muû – Beå tuyeån noåi - Hoà kò khí – Hoà tuyø choïn – Hoà laéng. 3 Beán Suùc Beå gaïn muû – Beå tuyeån noåi - Hoà suïc khí – Hoà laéng. 4 Daàu Tieáng Beå gaïn muû – Beå tuyeån noåi - Hoà suïc khí – Hoà laéng. 5 Long Hoaø Beå gaïn muû – Hoà suïc khí – Hoà laéng. 6 Phuù Bình Hoà laéng caùt – Hoà kò khí – Hoà tuyø choïn – Hoà laéng. 7 Taân Bieân Beå gaïn muû – Beå tuyeån noåi - Hoà suïc khí. 8 Veân Veân Beå gaïn muû – Beå kò khí tieáp xuùc – Beå suïc khí – Beå laéng. 9 Beán Cuûi Beå gaïn muû – Hoà kò khí – Hoà tuyø choïn – Hoà laéng. 10 Haøng Goøn Hoà laéng caùt – Beå UASB – Hoà suïc khí – Hoà laéng. 11 Long Thaønh Beå gaïn muû – Hoà kò khí – Hoà tuyø choïn – Hoà laéng. 12 Caåm Myõ Beå gaïn muû – Beå ñieàu hoaø – Beå thoåi khí – Beå laéng. 13 Xaø Bang Beå gaïn muû – Hoà kò khí – Hoà suïc khí - Hoà tuyø choïn – Hoà laéng. 14 Hoaø Bình Beå gaïn muû – Beå ñieàu hoaø –Beå tuyeån noåi – Beå thoåi khí – Beå laéng taïm – Beå loïc sinh hoïc. Nguoàn: Vieän nghieân cöùu Cao su Vieät Nam Cơ sở thiết kế. 3.2.1. Khả năng phân hủy sinh học của nước thải cao su. Trong thành phần nước thải cao su đa số là các hợp chất hữu cơ bao gồm : Protein 2 -2,7% đường Glucose 1,5-2%. Cả 2 loại này đều phân hủy sinh học tốt. Các sản phẩm của quá trình lên men phần lớn là : acetate, propionate. Ngoài ra còn có một lượng Fomate và Butyrate nhưng rất nhỏ. Đường, Protein và Lipit chứa trong nước thải cao su được chuyển hóa thành CH4. Khả năng phân hủy sinh học của nước thải cao su là 95%. 3.2.2. Yêu cầu công nghệ. Yêu cầu công nghệ xử lý của nhà máy chế biến mủ cao su Hào Hải như sau : Nước thải sau xử lý phải đạt tiêu chuẩn đầu ra. Chi phí xử lý cho 1 tấn/ DRC cao su thấp. Chi phí đầu tư xây dựng và bảo trì thấp. Vận hành đơn giản. Có thể thay đổi tải trọng của các đơn vị công trình khi nhà máy tăng hoặc giảm sản xuất. Phù hợp với điều kiện tự nhiên, kinh tế, xã hội của nhà máy. Thành phần nước thải và yêu cầu xử lý. 3.3.1. Thành phần nước thải. Nguồn nước thải kết hợp mủ và nước thải sinh hoạt : pH : 5,5 BOD : 2400 mg/l COD : 3800 mg/l SS : 500 mg/l Tổng N : 320 mg/l Ammonia : 250 mg/l Tổng P : 40 mg/l ( Nguồn : Viện nghiên cứu tài nguyên môi trường và bảo hộ lao động) Yêu cầu xử lý. Chất lượng đầu ra được xử lý theo QCVN 01- 2008 BTNMT áp dụng cho ngành cao su và đạt tiêu chuẩn cột B. Bảng3.3. Thaønh phaàn, tính chaát nöôùc thaûi ñaàu vaøo vaø sau xöû lyù Thông số Đầu vào Sau Bể tiếp xúc QCVN 01-2008 BTMNT Cột A Cột B PH 5,5 7,5 6-9 6-9 BOD5 tổng, mg/L 2400 45 30 50 COD tổng , mg/L 3800 81 50 250 Cặn lơ lửng (SS), mg/L 500 66,8 50 100 Tổng Nitơ 320 42,8 15 60 Ammonia, mg/l 250 15,7 5 40 Tổng P 40 <6 <6 <6 Lựa chọn công nghệ. Kết quả phân tích nước thải tổng hợp của nhà máy cho thấy tỉ lệ BOD/COD là 0,61 nên công nghệ phù hợp là công nghệ xử lý cơ học vật lý kết hợp hiếu khí. Với nồng độ COD trong nước thải là 3800 mg/l nên công nghệ trên là phù hợp và mang lại kết quả và chi phí vận hành chấp nhận được. Mặt khác với diện tích mặt bằng của nhà máy là 6555m2 . Diện tích để xây dựng hệ thống là 1000m2 nên xây dựng hệ thống xử lý trên khu đất là phù hợp để tiết kiệm diện tích làm kho chứa và bãi đỗ xe. CHƯƠNG IV : TÍNH TOÁN CÁC PHƯƠNG ÁN. 4.1. Tính toán phương án I . 4.1.1. Sơ đồ công nghệ phương án I. NƯỚC THẢI BỂ GẠN MỦ BỂ ĐIỀU HÒA BỂ AEROTANK BỂ TIẾP XÚC NGUỒN XẢ SCR BỂ TUYỂN NỔI BỂ GOM SÂN PHƠI BÙN BỂ LẮNG 2 NaOH THÔI KHÍ THỔI KHÍ PAC THỔI KHÍ Ghi chú : Đường nước: Đường bùn : Đường hóa chất : Bùn tuần hoàn : Đường khí : Hình 2 : Sơ đồ công nghệ phương án I. 4.1.2. Thyết minh quy trình công nghệ phương án I Nước thải (nt) từ xưởng sản xuất theo hệ thống thoát nước riêng được dẫn đến bể gom. Từ đó nước thải được dẫn đến bể gạn mủ. Bể này có chức năng loại bỏ một phần các mủ cao su có trong nước thải nhằm tăng cường hiệu quả xử lí cho các công trình tiếp theo cũng như thu hồi mủ để tận dụng lại. Sau đó nước thải được bơm đến bể điều hòa, hóa chất (PAC và xút) được châm trực tiếp trên đường ống trước khi vào bể tuyển nổi. Quá trình tuyển nổi được sử dụng để tách các tạp chất rắn không hòa tan và huyền phù có tỉ trọng nhỏ hơn tỉ trọng của chất lỏng làm nền. quá trình tuyển nổi được thực hiện bằng cách sục khí vào nước thải. Các bọt khí mịn bám dính vào các hạt lơ lửng tạo nên lực đẩy nổi đủ lớn đưa hạt nổi lên bề mặt pha lỏng (nước thải). Trong quá trình tuyển nổi khí hòa tan, không khí hòa tan trong nước thải ở áp suất vài atmosphere (275 – 350 kpa) nhờ hệ thống máy nén khí và bồn tạo áp. Sau đó giảm áp xuống áp suất khí quyển. Khí hóa tan được tách ra khỏi nước thành những bọt mịn (kích thước khoảng 10 – 100 µm). Thời gian lưu nước ở bồn tạo áp từ 2-3 phút. Lượng khí cấp vào từ 2-3% lưu lượng nước thải. Lớp váng nổi hình thành trong bể tuyển nổi được gạt thường xuyên vào máng thu váng nổi và dẫn đến ngăn chứa váng nổi để sử dụng lại. Nước thải tiếp tục được dẫn đến bể Aerotank. Bể Aerotank vận hành trong điều kiện hiếu khí nhờ quá trình làm thoáng cơ học. Các hợp chất gây ô nhiễm như BOD, COD, và một phần Photpho và Amonia sẽ được loại bỏ trong nước thải thông qua quá trình bùn hoạt tính hiếu khí. Hỗn hợp bùn hoạt tính và nước thải gọi là dung dịch xáo trộn (mixed liquor). Hỗn hợp này được dẫn đến bể lắng 2 nhằm tách phần nước sạch và bùn sinh học. Phần nước trong sau lắng (QCVN 01-2008/BTNMT) được đưa sang bể tiếp xúc nhằm loại bỏ các vi sinh vật có hại. Nước thải sau xử lí này có thể dùng để dùng để tưới cho cây hoa màu trong khu vực xung quanh nhà máy hoặc cũng có thể tái sử dụng lại cho công đoạn luyện cán mủ và tẩy rửa, vệ sinh nhà máy. Bùn sau khi lắng có hàm lượng MLSS = 8.000 mg/l một phần tuần hoàn về bể Aerotank nhằm duy trình hàm lượng MLSS khoảng 2500 – 3500mg/l và phần bùn dư còn lại được đưa đến sân phơi bùn để tách nước. Nước được tách từ sân phơi bùn được dẫn trở lại hầm bơm, còn bùn từ sân phơi được tận dụng làm phân bón cho cao su. 4.1.3. Tính toán các công trình đơn vị. 4.1.3.1. Song chaén raùc a. Chöùc naêng Song chaén raùc coù nhieäm vuï taùch caùc loaïi raùc vaø taïp chaát thoâ coù kích thöôùc lôùn trong nöôùc thaûi tröôùc khi ñöa nöôùc thaûi vaøo caùc coâng trình xöû lyù phía sau. Vieäc söû duïng song chaén raùc trong caùc coâng trình xöû lyù nöôùc thaûi traùnh ñöôïc caùc hieän töôïng taéc ngheõn ñöôøng oáng, möông daãn vaø gaây hoûng hoùc bôm. b. Tính toaùn Löu löôïng nöôùc thaûi trung bình Qngñtb= 330m3/ngñ Qtbh= 13.75m3/h Löu löôïng nöôùc thaûi theo giôø lôùn nhaát Qmaxh = Qtbh*Kh =13.75*2.5=34.4 m3/h Qmaxs = 0.096 m3/s Vôùi Kh laø heä soá vöôït taûi (K=1,5-2,5), choïn K=2.5 Soá khe hôû cuûa song chaén raùc Chọn bề rộng song chắn rác : Bs : 0.5m Số khe hở trong song chắn rác là : Bs = s*(n-1) + b*n Trong đó : s : bề dầy của thanh song chắn rác chọn s = 8mm b : kích thước giữa các khe hở chọn b = 16mm n : số khe hở. s.n + b.n = Bs + s 0.008n + 0.016n = 0.5 + 0.008 n = 20.8 Chọn số khe hở là 21 khe suy ra số song chắn là 20 song. Tổn thất áp lực qua song chắn rác hc = Trong đó : k: Hệ số tính đến sự tăng tổn thất do vướng mắc rác ở song chắn ; k1 = [13]; chọn k1 = 3 g: Gia tốc trọng trường; g = 9,81 m/s2 : hệ số sức cản cục bộ của song chắn rác phụ thuộc vào thanh chắn = Trong đó : : Hệ số phụ thuộc tiết diện ngang của thanh chắn, vì thanh chắn có tiết diện chữ nhật ( = 2,42) : Góc nghiêng của thanh chắn so với hướng dòng chảy, = 60o = = 0,83 hc = = 0,03 m * Chiều dài đoạn mương mở rộng phía trước SCR L1 = = = 0,3 (m) Trong đó : bk : Bề rộng của mương dẫn , chọn bk=0,3 m : góc nghiêng chỗ mở rộng. Thường lấy = 200 * Chiều dài phần mở rộng sau SCR L2 = = = 0,15 (m) * Chiều dài xây dựng mương dẫn để lắp đặt song chắn rác L = L1 + L2 + Ls Trong đó : Ls: Chiều dài phần mương đặt song chắn rác ; Ls = 1,5 m L = 0,3 + 0,15 + 1,5 = 1,95 (m) * Chiều sâu của mương đặt song chắn rác H = hc + hbv + h Trong đó : hbv : Khoảng cách giữa cốt sàn nhà đặt song chắn rác & mực nước cao nhất, h = 0,5 m H = 0,03 + 0,5 + 0,1 = 0,63(m) Keát quaû tính toaùn song chắn rác. Thông số Đơn vị Kích thước Chiều dài mương (L) m 1,95 Bề rộng song chắn rác (Bs) m 0,5 Chiều cao mương (Hm) m 0,63 Số khe hở giữa các thanh khe 21 Bề dày song chắn rác mm 8 4.1.3.2. Bể Gom Kích thước bể: Trong đó: t : thời gian lưu nước trong bể tiếp nhận, t=15 phút=0,25h : lưu lượng lớn nhất theo h Chọn độ sâu lưu nước Hh.ích=1,5m độ sâu xây dựng H=1,5+0,5=2m Chọn chiều rộng bể B = 2m Chiều dài bể Chọn L=3 m Diện tích mặt thoáng của bể Thể tích thực của bể V= Đường kính ống dẫn nước đến bể điều hòa Chọn d=100mm Trong đó: v : là vận tốc nước trong ống, chọn v=1,5m/s Công suất bơm nước thải: Công suất bơm N= Trong đó : - Q – lưu lượng nước thải trung bình Q = Qtb = 3,82*10-3 m3/s - H – chiều cao cột áp H = 10m . - = 80% - hiệu suất máy bơm . Công suất thực máy bơm lấy bằng 120% công suất tính toán . Nthực = 1,2*N = 1,2*0,47 = 0,57 KW = 0,78 Hp Cần 2 bơm có công suất 1Hp hoạt động thay phiên nhau để bơm nước thải sang bể gạn mủ. Kết quả tính toán bể Gom Tên thông số Kí hiệu Đơn vị Số lượng Chiều cao xây dựng H m 2 Chiều dài bể L m 3 Bề rộng bể B m 2 Đường kính ống dẫn nước ra khỏi bể d mm 100 Beå gaïn muû. Thông số đầu vào Thông số đầu ra Qvào : 330m3 Qra : 330m3 BODvào : 2400mg/l BODra : 2280mg/l ( E = 5% ) CODvào : 3800mg/l CODra : 3610mg/l ( E = 5% ) SSvào : 500mg/l SSra : 475 mg/l ( E = 5% ) Thể tích của bể : Choïn thôøi gian löu nöôùc trong beå gaïn muû laø: 6h. Choïn chieàu saâu höõu ích (Hh) cuûa beå gaïn muû laø: 3m Choïn chieàu cao baûo veä laø hbv= 0.5m Chieàu saâu xaây döïng H =hh + hbv = 3 + 0.5=3.5m Dieän tích cuûa beå gaïn muû laø: S laø dieän tích maët thoaùng. Choïn L = 8m B = 3,5m Chia beå gaïn muû thaønh 4 ngaên. ( L x B x H) = 2 x 3,5 x 3,5m. Choïn chieàu cao baûo veä (Hbv) laø 0,5m Ñoä daày cuûa vaùch ngaên giöõa caùc ngaên laø 0,2m. Chieàu daøi xaây döïng cuûa beå gaïn muû laø: L = 8 + 0,2*5= 90 (m). Chieàu roäng xaây döïng cuûa beå gaïn muû laø: B = 3,5 + 3 x 0,2 = 4,1(m). Dieän tích xaây döïng beå gaïn muû: L * B = 9 * 4,1 = 36,9 (m2) Đường kính ống dẫn nước vào , dẫn nước giữa các ngaên với nhau : Q = QTB/36OO = 13,75/3600 = 0,038 m3/s Chọn vận tốc nước trong ống v = 0,8 m/s d = Ta chọn d = 250 mm Kết quả tính toán bể Gạn Mủ STT Teân thoâng soá Ñôn vò Soá löôïng 1 Thôøi gian löu nöôùc (t) h 6 2 Dieän tích (S) m2 36,9 3 Chieàu cao (H) m 3.5 4 Chieàu daøi (L) m 9 5 Chieàu roäng (B) m 4,1 4.1.3.4. Beå ñieàu hoøa. Thông số đầu vào Thông số đầu ra Qvào : 330m3 Qra : 330m3 BODvào : 2280mg/l BODra : 2166mg/l ( E = 5% ) CODvào : 3610mg/l CODra : 3430mg/l ( E = 5% ) SSvào : 475mg/l SSra : 451,2mg/l ( E = 5% ) Tổng Nitơ : 320 mg/l Tổng Nitơ : 304mg/l ( E = 5% ) Thể tích bể điều hoà V = =13,75*4 = 55 (m3) - Thời gian lưu nước trong bể điều hoà, chọn t = 4 (h) - Chiều cao hữu ích của bể, h = 2,5 (m) - Chiều cao bảo vệ bể, hbv = 0,5 (m) Chiều cao xây dựng bể H = h + hbv = 2,5 + 0,5 = 3 (m) Chọn bể hình chữ nhật , chiều sâu của bể 3m (h = 3 m) Diện tích bể F = = = 22 (m2) Chọn L x B = 6m x 4m Thể tích xây dựng của bể là Vxd = H x S = 3 x 24 = 72 (m3 ) Chọn thể tích là 72 (m3 ) Đường kính ống dẫn nước vào bể D = Trong đó : vo: Vận tốc nước chảy trong ống do chênh lệch cao độ, vo = [0,30,9m/s]; chọn vo = 0,7 m/s. D = = 83,4 (mm) Chọn ống nhựa uPVC dẫn nước vào bể điều hoà 100 mm. Công suất bơm nước thải: Công suất bơm N= Trong đó : - Q – lưu lượng nước thải trung bình Q = Qtb = 3,82*10-3 m3/s - H – chiều cao cột áp H = 10m . - = 80% - hiệu suất máy bơm . Công suất thực máy bơm lấy bằng 120% công suất tính toán . Nthực = 1,2*N = 1,2*0,47 = 0,57 KW = 0,78 Hp Cần 2 bơm có công suất 1Hp hoạt động thay phiên nhau để bơm nước thải sang bể tuyển nổi. Tính toán hệ thống cấp khí cho bể điều hoà Lượng khí cần cung cấp cho bể điều hoà : Qkk = R * V Trong đó : R : Tốc độ khí nén R = 15-20 lít/m3.phút; Chọn R = 18 litkhí/m3bể.phút = 0.018 m3/m3.phút ( Tính toán thiết kế các công trình xử lí nước thải – Trịnh Xuân Lai-2004) à Qkk = 0.018*55= 1(m3/m3bể.phut) Chọn đĩa phân phối khí bố trí theo dạng lưới có lưu lượng r =50 l/phut.cái số đĩa phân phối khí n = Chọn hệ thống dẫn khí bằng thép không rỉ . hệ thống gồm 3 nhánh , các ống nhánh đặt song song với chiều dài bể và cách đáy 30 cm vuông góc chiều rộng bể. khoảng cách các ống ngoài cùng với thành bể là 0,6m, Đường kính ống phân phối khí chính D = Trong đó : - vK: Vận tốc khí trong ống dẫn chính, vK = 10 m/s D = = 0.046m= 46 (mm) Chọn ống dẫn khí 50 mm vào bể điều hoà là ống thép. Lượng khí qua mỗi ống nhánh qkhí = Qkk/3 = 1/3 = 0,33 (m3/phut) Đường kính ống nhánh dẫn khí d = Trong đó : vkhí : Vận tốc khí trong ống nhánh vkhí = 1015 m/s, chọn vkhí = 10 m/s d = = 0.025 m = 25 (mm) Chọn ống nhánh bằng thép , có đường kính = 27 mm Số lượng đĩa phân phối khí trên mỗi ống nhanh là 7 cái đĩa Tính toán máy thổi khí Chọn Q = 2m3/phut cột áp H=3,5m Áp lực máy thổi khí tính theo Atmotphe Pm = = = 0,0345 atm Công suất máy thổi khí Pmáy = Trong đó : - Pmáy : Công suất yêu cầu của máy nén khí , KW - G: Trọng lượng của dòng không khí , kg/s G = Qkk *rkhí = 0.99* 1,2 = 0,12 kg/s Qkk=2m3/phut= 0.034m3/s - R : hằng số khí , R = 8,314 KJ/K.mol 0K - T1: Nhiệt độ tuyệt đối của không khí đầu vào T1= 273 + 25 = 298 0K - P1: áp suất tuyệt đối của không khí đầu vào P1= 1 atm - P2: áp suất tuyệt đối của không khí đầu ra P2=Pm+11,05 atm à n= = 0,283 ( K = 1,395 đối với không khí ) - 29,7 : hệ số chuyển đổi - e: Hieäu suaát cuûa maùy , choïn e= 0,8 à Pmáy = =1,02 KW 1,1 Hp Tại bể điều hoà đặt 2 máy thổi khí 1,2 Hp hoạt động luân phiên nhau. Kết quả tính toán bể Điều Hòa STT Tên thông số Đơn vị Số liệu 1 Chiều dài (L) m 6 2 Chiều rộng (B) m 4 3 Chiều cao tổng cộng (H) m 3 6 Đường kính ống khí chính (D) mm 50 7 Đường kính ống khí nhánh (d) mm 27 8 Đường kính ống dẫn nước mm 100 9 Số ống nhánh cái 3 10 Số đĩa mỗi ống nhánh cái 7 Bể tuyển nổi. Thông số đầu vào Thông số đầu ra Qvào : 330m3 Qra : 330m3 BODvào : 2166mg/l BODra : 1473mg/l ( E = 32% ) CODvào : 3430mg/l CODra : 1755mg/l ( E = 50% ) SSvào : 451,2mg/l SSra : 112,8mg/l ( E = 75% ) Tính toán kích thước bể tuyển nổi. Bảng 3.4 . Thông số thiết kế cho bể tuyển nổi thổi khí. Thông Số Giá Trị Trong Khoảng Đặc trưng Áp suất kN/m2 Tỉ số khí : rắn Chiều cao lớp nước (m) Tải trọng bề mặt m3.m2.h Thời gian lưu nước ( phút) - Bể tuyển nổi - Cột áp lực Mức độ tuần hoàn (%) 170 – 475 0,03 -0,05 1 – 3 2 – 10 20 – 60 0,5 – 3 5 - 120 270 – 340 0,01 – 0,2 (Nguồn : Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp – Lâm Minh Triết) Lưu lượng nước tuần hoàn : Trong đó : - Tỉ số khí / rắn , ml khí/ml rắn, trong khoảng 0,03- 0,05 ( Xử lý nước thải đô thị – tính toán thiết kế công trình – Lâm Minh Triết ) chọn = 0,04 f : Phần khí hòa tan ở áp suất P ,chọn : f = 0,8 Ck : Độ hòa tan của khí ml/l lấy theo bảng T0 (C) 0 10 20 30 Ck ( ml/l ) 29,2 22,8 18,7 15,7 Ttbo = 25 oc khi đó Ck = 17,2 (ml/l ) CC : Hàm lượng chất rắn lơ lửng, CC = SS = 451,2 mg/l Áp suất trong bình áp lực, atm, được xác định bằng : = ( Hệ SI ) P : Áp suất (kPa) trong khoảng 270- 340 chọn p = 304,05 (kPa) Khi đó : P = = 4mg/l R : lưu lượng tuần hoàn, m3/ngày. Từ công thức trên suy ra : R == 121 m3/ngày Phần trăm nước tái sử dụng : 121/330x100% = 36,7% Tổng lưu lượng nước vào bể ; QT = Q + R = 330 + 121 = 451 ( m3/ngày ) = 18,8 ( m3/h ) Diện tích bề mặt tuyển nổi : A = QT/a = 18,8/4 = 4,7m2 Với a : Tải trọng bề mặt bể tuyển nổi, a = 2-10 ( m3/m2.h ) ( Lâm Minh Triết ) Chọn a = 4 ( m3/m2.h ) Chọn bể tuyển nổi hình tròn : Chiều cao phần tuyển nổi h = 1,6m Chiều cao phần lắng bùn h= 1,1m Chiều cao của chân h = 0,3m Chiều cao phần đưa nước vào : 1m Đường kính buồng tuyển nổi : DK : = = 2,2m Với Uk : Vận tốc của nước trong buồng tuyển nổi chọn = 10,8m/h Đường kính vùng tuyển nổi kết hợp với vùng lắng : Dtn = = = 3,15m( Công nghệ xử lý nước thải – Trần Văn Nhân ) Với U0 vận tốc nước trong vùng lắng chọn 4,7m/h Đường kính máng thu nước : Dm = 1,2 x Dtn = 1,2 x 3,15 = 3,78m Chiều dài máng thu nước : Lm = x Dm = 3,14 x 3,78 = 11,8 m Tải trọng thu nước trên 1m dài của máng : a = = 38,2 m3/m.ng Chọn máng có chiều cao 0,2m, chiều rộng : 0,2m Thể tích vùng tuyển nổi : W = h.F = Thời gian lưu nước của vùng tuyển nổi T= W/Qt = 17,9/18,8 = 0,95h = 57 phút Thời gian lưu nước thuộc khoảng 20 – 60 phút Tính toán thiết kế công trình – Lâm Minh Triết) Lượng chất lơ lửng được thu mỗi ngày : Mss = 451mg/ lít x 0,75 x 18,8 = 6,4kg/h = 153kg/ngày Giả sử bùn tươi có hàm lượng chất rắn TS = 3,4% VS = 75% và khối lượng riêng là S = 1,0072kg/l Dung dịch bùn tươi cần xử lý mỗi ngày : Qv = = 4,5m3/ngày * Tính bình áp lực Thời gian lưu trong bình áp lực : 0,5- 3 phút ( Tính toán thiết kế công trình – Lâm Minh Triết ) Chọn tp = 2 phút Thể tích bình áp lực : Vp = R.tp = = 0,17m3 Choïn chieàu cao bình aùp löïc : Hlv = 1m Choïn chieàu cao baûo veä : Hbv = 0,3m Ñöôøng kính bình aùp löïc : D = = =0,46m Löu löôïng khí cung caáp : A/S = 0,04 A = 0,04xS S : löôïng caën taùch ra trong 1 phuùt, gam S = Cc x Qt = 451,2 x 18,8/60 = 141,4 (g/phuùt) Löu löôïng khí cung caáp : A = 0,04 x 141,4 = 5,6 (l/phuùt) Tính bôm nöôùc tuaàn hoaøn vaøo beå tuyeån noåi Löu löôïng tuaàn hoaøn : R = 5,04( m3/h) Choïn vaän toác trong oáng v = 1.5m/s Đöôøng kính oáng laø : D = = 0,035m = 35mm Choïn oáng theùp khoâng gæ coù ñöôøng kính 42 mm Áp duïng phöông trình Bernuli cho maët caét nöôùc ôû đầu ra beå tuyeån noåi vaø maët caét nöôùc tuaàn hoaøn vaøo beå tuyeån noåi Hb + z1 + = Z2 + Trong đó ; Z1,Z2 : Cao độ hình học điểm lấy nước đầu ra bể tuyển nổi và điểm lấy nước tuần hoàn P1,P2 : áp suất thủy động P1 =0, P2 = 4atm = 304,5Kpa V1, V2 : Vận tốc nước trong ống V1 = V2 : Trọng lượng riêng = p.g : Tổng tổn that áp lực Hb : ( Z1 – Z2 ) + Re = Nên nay là chế độ chảy rối. Trong đó : v : vận tốc nước chảy trong ống v = 1,5m/s D : dường kính ống d = 42mm P : khối lượng riêng của nước p = 1000 kg/m3 : độ nhớt của nước ở 250c = 0,8937.10-3 Hệ số ma sát : = 0,1. Trong đó e la độ nhám tuyệt đối e = 0,2mm (QTTB tập 10 ) Tổng số ma sát cục bộ = 0,5+1+0,5+5,1+0,25+0,25 = 8 = 0,5 hệ số trở lực khi vào ống hút = 1 hệ số trở lực khi ra ống hút. = 0,5 hệ số trở lực van 1 chiều. = hệ số trở lực khuyển cong 900 = 0,25 hệ số đột mở ở bồn áp lực. = hệ số đột thu ở van áp lực. ( Phụ Lục 13 QTTB tap 10) Tổng tổn thất : m Áp lực của bơm : Hb = (Z2 – Z1) + Hb = 0 + (mH20) Chọn Hb = 35 (mH20) Công suất bơm ly tâm : N = Trong đó : Q : Năng suất của bơm Q = R/3600 = 18,8/3600 = 5,2x10-3(m3/s) Hb : cột áp của bơm Hb = 35m p : 1000kg/m3 = 80% hiệu suất bơm N = = 0,5kW Tính bơm nước thải từ bể điều hòa vào bể tuyển nổi Lưu lượng nước thải 330m3/ngày = 3,3.10-3 Áp dụng phương trình Bernuli cho mặt cắt nước ở bể trộn và mặt cắt nước ở bể tuyển nổi Ta có cột áp của bơm : Hb : ( mH2O ) Trong đó : = 4 mH2O = 4 mH2O Hb = 4+4= 8 mH2O Công suất bơm : N = = 0,32(KW) Chọn công suất bơm : 0,5 (KW) Tính máy nén khí : Chon máy nén khí ly tâm 2 cấp Năng suất của máy nén khí : Q = 5 l/phút = 0,3 m3/h Áp suất đầu : P1 = 105N/m2 Áp suất cuối : P2 = 3,165.105 N/m2 Công nén của máy nén cấp 2 : L= Z.R.T1.L Trong đó : Z = Số cấp nén 2 T1 : Nhiệt độ tuyệt đối của không khí đầu vào. T1 = 273 + 25 = 2980K R = 8310/29 = 286,6 (j/kgoK) K : chỉ số đoạn nhiệt, k = CP/Cv = 1,4 ( đối với không khí ) P1 : áp suất tuyệt đối ban đầu 9,81 x 10-4 (Pa) P2 : áp suất cuối của quá trình nén ; 304,5.103 L = 2x286,6x298(J/kg) Công suất lý thuyết của máy nén khí : NLT = (KW) Trong đó : G : năng suất của máy nén G = 0,3m3/h x 1,3 kg/m3 = 0,39 L : công nén 1 kg không khí từ P1 đến P2 Công suất thực tế của máy nén đoạn nhiệt : NTT : : hiệu suất đoạn nhiệt : 0,8-0,9 Công suất của động cơ điện : Ndc =  : Hệ số dự trữ công suất 1,1-1,15  : hiệu suất của động cơ điện : 0,9 Tính áp lực của máy nén khí : H = Hd + Hc + Hf + Trong đó : Hd : Tổn thất áp lực do ma sát dọc theo chiều dài ống dẫn Hd = 0,4m Hc : tổn thất cục bộ Hc : 0,4m Hf : Tổn thất qua đầu phân phối khí Hf = 0,5m P1= 0 P2 = 304,5KN/m2 H = 0,4 + 0,4 + 0,5 + Chọn 2 máy nén 1 máy hoạt động 1 máy dự phòng có công suất 0,02Hp, cột áp .H = 35m. Kết quả tính toán bể Tuyển Nổi Thông số Kích thước Chiều cao phần tuyển nổi 1,6m Chiều cao phần lắng 1,1m Chiều cao chân 0,3m Đường kính buồng tuyển nổi 2,2m Đường kính vùng lắng 3,15m Đường kính máng thu nước 3,78m Bể Aerotank. Bể Aerotank có nhiệm vụ loại bỏ các chất ô nhiễm hữu cơ trong điều kiện hiếu khí. Thông số đầu vào Thông số đầu ra Qvào : 330m3 Qra : 330m3 BODvào : 1473mg/l BODra : 176,7mg/l ( E = 88% ) CODvào : 1755mg/l CODra : 351mg/l ( E = 80% ) SSvào : 112,8mg/l SSra : Tổng Nitơ : 304 mg/l Tổng Nitơ : 76mg/l ( E = 75% ) (Dựa vào sách xử lý nước thải đô thị và công nghiệp - tính toán thiết kế công trình – Lâm Minh Triết, Nguyễn Thanh Hùng, Nguyễn Phước Dân/ 2001) Ta choïn caùc thoâng soá thieát keá beå Aerotank nhö sau: Baûng 3.5. Caùc thoâng soá tính toaùn