Đồ án Tính toán thiết kế trạm xử lý nước thải sinh hoạt của công ty TNHH VMC Hoàng Gia, công suất 205 m3/ngày đêm

định cặn - Khử trùng và sử dụng lại cặn cho các mục đích khác nhau Rác (gồm các tạp chất không tan kích thước lớn: cặn bã thực vật, giấy, giẻ lau…) được giữ lại ở song chắn rác có thể chở đến bãi rác (nếu lượng rác không lớn) hay nghiền rác và sau đó dẫn đến bể mêtan để tiếp tục xử lý. Cát từ bể lắng được dẫn đến sân phơi cát để làm ráo nước và chở đi sử dụng vào mục đích khác. Để giảm thể tích cặn và làm ráo nước có thể ứng dụng các công trình xử lý trong điều kiện tự nhiên như: sân phơi bùn, hồ chứa bùn, hoặc trong điều kiện nhân tạo: thiết bị lọc chân không, thiết bị lọc ép dây đai, thiết bị ly tâm cặn…). Độ ẩm của cặn sau xử lý đạt 55-75%. Máy ép băng tải: bùn được chuyển từ bể nén bùn sang máy ép để giảm tối đa lượng nước có trong bùn. Trong quá trình ép bùn ta cho vào một số polyme để kết dính bùn. Lọc chân không: Thiết bị lọc chân không là trụ quay đặt nằm ngang. Trụ quay đặt ngập trong thùng chứa cặn khoảng 1/3 đường kính. Khi trụ quay nhờ máy bơm chân không cặn bị ép vào vải bọc. Quay li tâm: Các bộ phận cơ bản là rôtơ hình côn và ống rỗng ruột. Rôtơ và ống quay cùng chiều nhưng với những tốc độ khác nhau. Dưới tác động của lực li tâm các phần rắn của cặn nặng đập vào tường của rôtơ và được dồn lăn đến khe hở, đổ ra thùng chứa bên ngoài. Lọc ép: Thiết bị lọc gồm một số tấm lọc và vải lọc căng ở giữa nhờ các trục lăn. Mỗi một tấm lọc gồm hai phần trên và dưới. Phần trên gồm vải lọc, tấm xốp và ngăn thu nước thấm. Phần dưới gồm ngăn chứa cặn. Giữa hai phần có màng đàn hồi không thấm nước. Để tiếp tục làm giảm thể tích cặn có thể thực hiện sấy bằng nhiệt với nhiều dạng khác nhau: thiết bị sấy dạng trống, dạng khí nén, băng tải … Sau khi sấy, độ ẩm còn 25-30% và cặn ở dạng hạt dễ dàng vận chuyển. Đối với trạm xử lý công suất nhỏ, việc xử lý cặn có thể tiến hành đơn giản hơn: nén sau đó làm ráo nước ở sân phơi cặn trên nền cát. Một số hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt đang áp dụng tại các công ty 2.4.1 Công ty TNHH liên doanh Chí Hùng, KP Mỹ Hiệp, TT Thái Hòa, huyện Tân Uyên, tĩnh Bình Dương. Thông số cơ bản Tổng lưu lượng nước thải: 1200m3/ngđ Lưu lượng trung bình giờ (24h): 50 m3/h Lưu lượng tối đa: 98 m3/2h Tính chất cơ bản của nước thải dầu vào pH = 6 - 9 SS = 67mg/l BOD5 = 450mg/l COD = 790mg/l Yêu cầu: nước thải đầu ra phải được xử lý đạt tiêu chuẩn loại B (QCVN 14-2008) Nước thải vào Nguồn tiếp nhận QCVN 14-2008, Cột B Nước tái sử dụng Hồ lắng Hồ chứa nước đã xử lý Bồn lọc cát bơm Hồ chứa bùn Hồ điều hòa Hồ xử lý hiếu khí Hồ xử lý kỵ khí Hồ chứa nước thải SCR Thiết bị khuấy trộn Hồ chứa nước hồi lưu Máy ép bùn Thải bỏ Hồi lưu bùn lắng Thiết bị sục khí Thiết bị sục khí Thiết bị sục khí Sơ đồ công nghệ Hình 2.3: Sơ đồ công nghệ hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt công ty TNHH liên doanh Chí Hùng Công nghệ chủ đạo: Công nghệ truyền thống xử lý sinh học với bùn hoạt tính sinh trưởng lơ lửng. Ưu điểm: - Công nghệ đơn giản, dễ vận hành. - Sử dụng trong trường hợp nước thải có lưu lượng lớn. - Hệ thống được điều khiển hoàn toàn tự động, vận hành đơn giản, ít sửa chữa. Nhược điểm: - Diện tích xây dựng lớn. - Đòi hỏi nhiều năng lượng trong suốt quá trình hoạt động. - Không đề phòng được sự cố kim loại nặng, dễ gây chết bùn. - Hiệu quả xử lý Nitơ thấp nên hàm lượng vẫn còn vượt quá tiêu chuẩn cho phép. 2.4.2 Công ty Cổ Phần Chế Biến Hàng Xuất Khẩu Long An - Nhà máy Điều Long An Địa chỉ: số 81B, Quốc lộ 62, Phường 2, Thành phố Tân An, Tỉnh Long An. Thông số cơ bản Lưu lượng dòng thải thiết kế: 200m3/ngày.đêm. Lưu lượng trung bình giờ (24h): 8,4 m3/h Tính chất nước thải đầu vào pH = 6 – 8,5 COD = 600 – 750 mg/l BOD = 350 – 400 mg/l SS = 180 – 290 mg/l Yêu cầu: nước thải đầu ra phải được đạt tiêu chuẩn loại A (QCVN 14 – 2008) Nước thải Bể điều hòa kỵ khí Bể hiếu khí sinh học (AEROTANK) Bể lắng bùn vi sinh Bể trung gian Nước sau xử lý Bể chứa bùn sinh học Máy cấp khí nén Hóa chất khử trùng Thu khí sinh học Bể lọc áp lực Bể khử trùng Nước rửa lọc Tuần hoàn bùn Sơ đồ công nghệ Hình 2.4: Sơ đồ công nghệ hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt Công ty Cổ Phần Chế Biến Hàng Xuất Khẩu Long An - Nhà máy Điều Long An Công nghệ chủ đạo: Sử dụng công nghệ sinh học hiếu khí với bùn hoạt tính aerotank truyền thống. Ưu điểm: - Công nghệ đơn giản, dễ vận hành. - Khả năng xử lý nước thải có BOD cao. Nhược điểm: - Chi phí đầu tư ban đầu cao, tốn nhiều diện tích xây dựng. - Đòi hỏi nhiều năng lượng trong suốt quá trình hoạt động. - Hiệu quả xử lý nitơ thấp. 2.4.3 Công Ty Chế Biến Xuất Nhập Khẩu Nông Sản Thực Phẩm Đồng Nai - DONAFOODS Địa chỉ: Khu phố 2 - Phường Long Bình - Biên Hòa - Đồng Nai Lưu lượng nước thải thiết kế: 200m3/ngđ Tính chất nước thải đầu vào BOD5 = 410 mg/l COD = 800 mg/l SS = 200 mg/l pH = 5 - 9 Yêu cầu: nước thải đầu ra phải được xử lý đạt tiêu chuẩn loại A (QCVN 14 - 2008) Sơ đồ công nghệ Nước thải Q = 200 m3/ngày đêm Nguồn tiếp nhận (QCVN 14:2008/BTNMT, Cột A) Bể điều hòa Bể Anoxic Bể khử trùng Hóa chất Bể chứa bùn Máy Cột B Xử lý theo quy định Bể Aerotank Bể lắng đứng Bùn dư Bùn tuần hoàn Máy khuấy chìm Bể tách dầu Hố thu Máy thổi khí Nước tuần hoàn Hình 2.5: Sơ đồ công nghệ hệ thống xử lý nước thải Công Ty Chế Biến Xuất Nhập Khẩu Nông Sản Thực phẩm Đồng Nai– DONAFOODS Công nghệ chủ đạo: Sử dụng công nghệ bùn hoạt tính theo phương pháp thiếu khí và hiếu khí cổ điển. Ưu điểm: - Khả năng xử lý nước thải có BOD cao, khử Nitơ, tiết kiệm diện tích. Nhược điểm: - Đòi hỏi người vận hành phải có trình độ cao, vận hành phức tạp, chi phí xây dựng tốn kém. - Đòi hỏi nhiều năng lượng để cấp cho máy thổi khí trong suốt quá trình hoạt động. - Chi phí đầu tư xây dựng bể lọc than hoạt tính không hợp lý, tốn kém do phải thay than hoạt tính theo định kì, nước thải có thể không cần qua giai đoạn này mà vẫn đạt hiệu quả. 2.4.4 Doanh Nghiệp Tư Nhân Biển Cát Địa chỉ: 8 Nguyễn Đình Chiểu Phan Thiết Bình Thuận Công suất thiết kế: 250m3/ngày.đêm Yêu cầu: nước thải đầu ra phải được xử lý đạt tiêu chuẩn loại A (QCVN 14-2008) Sơ đồ công nghệ Nước thải Bể điều hòa Bể sinh học hiếu khí dạng mẻ (SBR) Bể trung gian Nước sau xử lý Bể chứa bùn sinh học Máy cấp khí nén Hóa chất khử trùng Máy cấp khí nén Bể lọc áp lực Bể khử trùng Nước rửa lọc Hình 2.6: Sơ đồ công nghệ hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt Doanh Nghiệp Tư Nhân Biển Cát Ưu điểm: - Khả năng xử lý nước thải có BOD cao, khử Nitơ, tiết kiệm diện tích. - Ít tốn diện tích xây dựng. Nhược điểm: - Vận hành phức tạp. - Người điều hành cần có kỹ năng: Theo dõi, kiểm tra các chỉ tiêu đầu ra thường xuyên. CHƯƠNG 3: PHÂN TÍCH LỰA CHỌN VÀ ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ PHÙ HỢP XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT CÔNG TY TNHH VMC HOÀNG GIA Cơ sở lựa chọn công nghệ Đề xuất công nghệ xử lý nước thải dựa vào: - Công suất trạm xử lý. - Chất lượng nước sau xử lý. - Thành phần, tính chất nước thải sinh hoạt. - Những quy định xả vào cống chung và vào nguồn nước. - Hiệu quả quá trình. - Diện tích đất sẵn có của công ty - Quy mô và xu hướng phát triển trong tương lai của công ty. - Yêu cầu về năng lượng, hóa chất, các thiết bị sẵn có trên thị trường. Thành phần tính chất nước thải tại công ty TNHH VMC Hoàng Gia Lưu lượng nước thải Hệ thống xử lý nước thải của Công ty TNHH VMC Hoàng Gia xây dựng với công suất Q = 205 m3/ngày.đêm. Nước thải sau khi qua hệ thống xử lý sẽ đạt QCVN 14: 2008/BTNMT, cột A và được thải ra nguồn tiếp nhận là hệ thống thoát nước chung của Cụm Công Nghiệp Thành phần và tính chất nước thải Thành phần và lưu lượng nước thải là hai thông số quan trọng nhất, đóng vai trò quyết định trong việc xác định công nghệ, tính toán thiết kế các công trình đơn vị, cũng như lựa chọn thiết bị Để có cơ sở để đánh giá chất lượng nước thải của Công ty TNHH VMC Hoàng Gia, ngày 10/11/2010, Viện Nghiên Cứu Công Nghệ Môi Trường & Bảo Hộ Lao Động, số 314 Trường Chinh, P.13, Q Tân Bình, Tp. HCM đã tiến hành lấy mẫu nước thải của Công ty tại vị trí đường ống xả thải ra nguồn tiếp nhận. Kết quả phân tích mẫu nước được thể hiện trong bảng 3.1. Bảng 3.1: Thành phần tính chất nước thải công ty TNHH VMC Hoàng Gia và yêu cầu sau khi xử lý STT Chỉ tiêu Đơn vị Giá trị đầu vào QCVN 14:2008/BTNMT (loại A) 01 pH 6,74 5 – 9 02 BOD5 (20oC) mg/l 215 30 03 COD mg/l 421 - 04 Chất rắn lơ lửng (SS) mg/l 36,7 50 05 Phosphat (PO3-4) (tính theo P) mg/l 11,7 6 06 Amoni (tính theo N) mg/l 32,5 5 07 Nitrat (NO3-) ( tính theo N) mg/l 12,5 30 08 Sulfua (tính theo H2S) mg/l 0.4 1,0 09 Dầu mỡ thực vật mg/l 1,25 10 10 Coliform MPN/100ml 2,2 x 105 3000 (Nguồn: Viện Nghiên Cứu Công Nghệ Môi Trường & Bảo Hộ Lao Động) Nhận xét: Bảng thành phần tính chất nước thải trước và sau xử lý cho thấy sau khi nước thải được xử lý sơ bộ tại hầm tự hoại đã cơ bản đạt chỉ tiêu nguồn tiếp nhận chỉ còn một số thông số như BOD, Phosphat, Amoni, Coliforms còn khá cao và cần tiếp tục xử lý đạt loại A - QCVN 14:2008/BTNMT trước khi xả vào nguồn tiếp nhận. Đề xuất quy trình công nghệ xử lý phù hợp Dựa trên việc phân tích lưu lượng, thành phần nước thải, yêu cầu mức độ xử lý, điều kiện kinh tế, kỹ thuật đề xuất 2 phương án xử lý nước thải cho công ty TNHH VMC Hoàng Gia như sau: Phương án 1 Nguồn tiếp nhận QCVN 14-2008, Cột A Bể điều hòa Bể SBR Hóa chất khử trùng Chôn lấp Bể khử trùng Sân phơi bùn Bùn dư Nước thải sinh hoạt 205 m3/ngày.đêm Nước tách từ bể nén và sân phơi bùn Bể trung gian Bể lọc áp lực Hạng mục hiện hữu Hố thu nước thải Giỏ chắn rác Bơm Bơm Bơm Bơm Bể chứa và nén bùn Bơm Máy thổi khí Hố thu nước thải Hình 3.1 Sơ đồ quy trình công nghệ phương án 1 Phương án 2 Nguồn tiếp nhận QCVN 14-2008, Cột A Bể điều hòa Aerotank Hóa chất khử trùng ĐỊNH KỲ HÚT BÙN Bể chứa và nén bùn Bùn dư Nước thải sinh hoạt 205 m3/ngày.đêm Hố thu nước thải Giỏ chắn rác Bể khử trùng Nước tách bùn Bể lắng 2 Bơm Bơm Máy thổi khí Bơm Bơm Hạng mục hiện hữu Hình 3.2: Sơ đồ quy trình công nghệ phương án 2 So sánh 2 phương án xử lý Bảng 3.2: So sánh 2 phương án xử lý Phương án Phương án 1 (Bể SBR) Phương án 2 (Bể Aerotank) Ưu điểm - Quá trình xử lý đơn giản, ổn định không bị ảnh hưởng nhiều khi lưu lượng thay đổi đột ngột. - Không cần hệ thống bùn tuần hoàn. - Không cần bể lắng II. - Giảm diện tích đất xây dựng và chi phí đầu tư. - Có khả năng khử được các hợp chất chứa N, P. - Bể Aerotank phù hợp sử dụng trong trường hợp nước thải có lưu lượng bất kì. - Hệ thống được điều khiển hoàn toàn tự động, vận hành đơn giản, ít sửa chữa. - Dễ khống chế các thông số vận hành - Hiệu quả xử lý BOD, COD khá cao Nhược điểm - Công nghệ sinh học - bể SBR đòi hỏi sự ổn định tính chất nước thải trước xử lý. - Người vận hành phải có kinh ngiệm và thường xuyên theo dõi chặt chẽ các giai đoạn XLNT của bể SBR. - Lượng bùn sinh ra nhiều - Khả năng xử lý N, P không cao Nhận xét: Sau khi so sánh ưu, nhược điểm 2 công nghệ xử lý thấy rằng: Phương án 1 có nhiều ưu điểm phù hợp với yêu cầu thiết kế cho trạm xử lý nước thải công ty TNHH VMC Hoàng Gia về quy mô, kinh tế, quản lý, vận hành. Chính vì vậy chọn phương án 1 để tính toán thiết kế cho trạm xử lý nước thải công ty TNHH VMC Hoàng Gia công suất 205m3/ngày.đêm. Thuyết minh quy trình công nghệ lựa chọn ( Phương Án 1 ) Nước thải từ hầm tự hoại của nhà vệ sinh tự chảy về hố thu của trạm xử lý nước thải theo đường ống chính. Nước thải trước khi đi vào hố thu đi qua giỏ chắn rác để loại bỏ những loại rác thô để bảo vệ bơm trong hố thu. Nước thải từ hố thu được luân phiên bơm bằng 2 bơm chìm vào bể điều hòa. Bể điều hòa có nhiệm vụ điều hòa lưu lượng và hàm lượng chất thải trong nước thải đi vào trạm xử lý, Bể điều hoà được lắp đặt hệ thống sục khí để khuấy trôn và giảm một phần BOD. Nước thải từ bể điều hòa được bơm qua bể Sequencing Batch Reactor (SBR) bằng 2 bơm chìm. Trong bể SBR (Sequencing Batch Reactor) ta bố trí hệ thống phân phối khí trên khắp diện tích bể. Bể hoạt động gồm 5 pha thực hiện nối tiếp nhau: pha làm đầy (Fill), pha phản ứng (React), pha lắng (Settle), pha tháo nước sạch (Decant), pha chờ (Idle). Thải bỏ bùn không nằm trong các hoạt động của bể SBR vì không có thời gian định cho quá trình thải bỏ. Bùn thường được thải bỏ trong pha lắng hoặc pha chờ. Khối lượng bùn và tầng số thải bùn được quy định dựa vào hiệu quả xử lý mong muốn. Do quá trình sục khí và lắng diễn ra trong cùng một bể nên không có bùn chết trong quá trình phản ứng và không cần phải tuần hoàn bùn để duy trì nồng độ bùn trong bể phản ứng. Bùn được xả hút định kỳ về bể chứa nén bùn để giảm lượng ẩm có trong bùn đến mức cho phép trước khi bơm lên sân phơi bùn. Còn phần nước trong được thu bằng một thiết bị đặt biệt dùng cho bể SBR chảy về bể chứa trung gian. Từ bể chứa trung gian được bơm lên bể lọc áp lực để tách các cặn lơ lửng còn lại trong nước thải rồi từ đây được dẫn sang bể tiếp xúc, tiếp xúc vơi clorine trong một thời gian nhất định sau khi thải ra bể khử trùng, nước thải đã đạt tiêu chuẩn đối với nguồn thải loại A theo QCVN 14 – 2008 và có thể xả ra nguồn tiếp nhận. CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN CÔNG TRÌNH XỬ LÝ Mục tiêu Tính toán thông số dòng vật chất, kích thước công trình. Gía trị lưu lượng dùng để thiết kế: Hệ số không điều hòa của nhà máy là: Kmax = 2,5, Kmin = 0,4 QTB = 205 m3/ngày = 205 m3/24h = 8,54 m3/h Qmax = 2.5QTB = 2,5 x 205 m3/ngày = 512,5 m3/24h = 21,35 m3/h Qmin = 0.4QTB = 0,4 x 205 m3/ngày = 82 m3/24h = 3,42 m3/h Bảng 4.1 Các thông số lưu lượng dùng trong thiết kế. Thông số Ký hiệu, đơn vị Giá trị Lưu lượng giờ trung bình QTB (m3/h) 8,54 Lưu lượng giờ lớn nhất Qh,max (m3/h) 21,35 Lưu lượng giờ nhỏ nhất Qh,min (m3/h) 3,42 Tính toán Giỏ chắn rác: Giỏ chắn rác gữi lại các tạp chất có kích thước lớn hơn 5mm. Do công suất nhỏ và lượng rác không nhiều, chọn giỏ chắn rác thủ công dạng giỏ chứa. Khung gia công bằng V3 inox 304, lưới bao bằng inox 304 lỗ 3 – 5 ly. Rác thu gom được hợp đồng với công ty môi trường đô thị thu gom và xử lý. Bảng 4.2 Các thông số chọn giỏ chắn rác Thông số Làm sạch thủ công Kích thước giỏ chắn rác: Rộng, mm Di, mm Cao, mm Kích thước lỗ, mm 300 300 500 3-5 Hầm bơm tiếp nhận Nhiệm vụ: Hầm tiếp nhận nước thải là nơi tập trung toàn bộ nước thải từ các hầm tự hoại của công ty để đảm bảo lưu lượng tối thiểu cho bơm nước về bể điều hịa hoạt động an toàn. Tính toán: Hầm bơm đã được công ty TNHH VCM Hoàng Gia xây sẵn và trang bị hai bơm chìm để bơm vào cống thoát nước chung của khu vực. Kích thước thực tế của hầm bơm: Dài x Rộng x Cao = 3,5 x 1,8 x 3m Thể tích thực của bể: V = 18,9 m3 Theo lý thuyết thể tích hầm bơm được tính: V = Qh,max .t Trong đó: V Thể tích hầm bơm, V = 18,9 m3 Qh,max : lưu lượng lớn nhất trong một giờ t: thời gian lưu nước của hầm bơm Với thời gian lưu nước ở hầm bơm t = 53 phút hoàn toàn thỏa mãn quy phạm 10 – 30 phút. Chọn hầm tiếp nhận này làm hầm bơm bơm nước vào bể điều hòa. Tại hầm tiếp nhận công ty TNHH VMC Hoàng Gia đã trang bị hai bơm chìm để bơm nước thải vào mạng lưới thoát nước chung của khu vực. Công suất của mỗi bơm N=1 Hp, cột áp H=8m, lưu lượng 12,5m3/h, hãng sản xuất HCP Đài Loan. Ống chuyển nước từ hầm tiếp nhận về bể điều hòa là ống nhựa uPVC Æ90mm. Do đó ta chọn hai bơm này để bơm nước vào bể điều hòa. Bảng 4.3 Các thông số thiết kế và kích thước hầm bơm tiếp nhận STT Thông số Đơn vị Giá trị 1 Lưu lượng giờ lớn nhất, Q m3/h 21,35 2 Thời gian lưu nước, t phút 53 3 Thể tích thực hầm bơm, Vb m3 18,9 4 Chiều sâu hữu ích, h m 2 5 Kích thước hầm bơm Chiều dài, L m 3,5 Chiều rộng, B m 1,8 Chiều sâu tổng cộng, H m 3 Bể điều hòa Nhiệm vụ Do tính chất nước thải thay đổi theo từng ca và không ổn định. Vì vậy cần thiết xây dựng bể điều hòa để điều hòa về lưu lượng và nồng độ nước thải. Đồng thời khi làm thoáng nhờ cấp khí ôxy vào nước thải sẽ tránh sinh mùi hôi thối tại đây và làm giảm khoảng 20 -30% hàm lượng COD, BOD có trong nước thải. Việc sử dụng bể điều hòa trong quá trình xử lý mang lại một số thuận lợi sau: Ổn định lưu lượng và nồng độ các chất đi vào công trình xử lý sinh học. Tăng cường hiệu quả xử lý nước thải của công trình xử lý sinh học phía sau, như giảm thiểu hoặc loại bỏ hiện tượng gây sốc do tăng tải trọng đột ngột, pha loãng các chất gây ức chế cho quá trình xử lý sinh học, ổn định pH của nước thải mà không cần tiêu tốn nhiều hóa chất. Giúp cho nước thải cấp vào các bể sinh học được liên tục trong giai đoạn các phân xưởng không xả nước. Tính toán Kích thước bể: Thời gian lưu nước trong bể điều hòa 4 – 8h, Chọn t = 6h Thể tích bể điều hòa Chọn bể hình khối chữ nhật, chiều cao làm việc h = 4m, chiều cao bảo vệ hbv=1m Chiều cao xây dựng Diện tích mặt bằng bể Kích thước bể điều hòa: L x B x H = 4m x 3,5m x 5m Vật liệu xây dựng Chọn vật liệu xây dựng bể điều hòa là bê tông cốt thép M250, thành dày 200mm, bản đáy dày 300 mm, sắt Nhật đan thành hai lớp, @200 phi 14, chống thấm sika bên trong 2 lớp, bên ngoài quét bentum. Thông số và kích thước bể thể hiện trong bảng 4.4. Bảng 4.4 Thông số và kích thước bể điều hoà STT Thông số Đơn vị Giá trị 1 Thời gian lưu nước, t H 6 2 Thể tích thực của bể, V m3 70 3 Chiều cao làm việc, h M 4 4 Chiều cao bảo vệ, hbv M 1 5 Chiều cao xây dựng, H M 5 6 Bề rộng của bể, B M 3,5 7 Chiều dài bể, L M 4 Dạng khuấy trộn, tính thiết bị xáo trộn bể điều hòa: Bảng 4.5 Các dạng khuấy trộn ở bể điều hòa Dạng khuấy trộn Giá trị Đơn vị Khuấy trộn cơ khí 4 – 8 W/m3 thể tích bể Khí nén, tốc độ khí nén 10 – 15 L/m3.ph (m3 thể tích bể) Do nhiệt độ của nước thải ở khoảng 200C – 250C trong khi nhiệt độ của khí từ máy thổi khí cao hơn nhiều (khoảng 400C) nên khi cấp khí vào bể điều hòa vừa h òa trộn các dòng nước vừa nâng nhiệt độ của nước thải (vì yêu cầu của nước thải khi vào các công trình sinh học là phải có nhiệt độ từ 28 ÷ 35oC để thích hợp cho các phản ứng sinh học). Vậy chọn khuấy trộn bể điều hòa bằng hệ thống thổi khí Lượng khí nén cần thiết cho khuấy trộn Với R: Tốc độ khí nén, R = 10 – 15L/m3.ph, chọn R = 14L/m3.ph Vtt: Thể tích thực tế của bể, Vtt = 70m3 Chọn đĩa phân phối khí bố trí theo chu vi thành có lưu lượng khí 120l/ph. Số đĩa phân phối khí cần thiết cho khuấy trộn cái, chọn 9 cái Chọn đĩa phân phối khí tinh loại EPDM, đĩa mịn 9”, đường kính 270mm Theo chiều dài bể đặt 3 đĩa, đĩa cách thành bể 0,67m, các đĩa cách nhau: Theo chiều rộng bể đặt 3 đĩa, đĩa cách thành bể 0,55m, các đĩa cách nhau: Tính toán ống dẫn khí nén: Đường ống chính: qKK lưu lượng không khí cần thiết, qKK=924l/ph = 0,0154m3/s Vkhi vận tốc dòng khí 15m/s Vậy chọn ống dẫn khí chính phân phối vào bể điều hòa là ống inox SUS30442mm Đường ống nhánh qKK lưu lượng không khí trong ống nhánh, qkk= 924L/ph/5 = 184,8L/ph = 0,00308 m3/s vKhí vận tốc không khí trong ống chọn 6m/s Vậy chọn ống dẫn khí nhánh vào bể điều hòa bằng inox SUS304 27mm. Tính toán bơm nước thải vào bể SBR. Lưu lượng bơm: Q= 25,625m3 vậy lưu lượng mỗi bơm 25,625 m3/3h = 8,542 m3/h = 205m3/ngày Cột áp bơm: H = 10 m Công suất bơm: N = = = 0,274 kW. Chọn loại bơm nhúng chìm đặt tại bể điều hòa có lưu lượng Qb = 8,542m3/h. Cột áp H =10 m, công suất N = 0,5 Hp, hãng sản xuất Tsurumi – Nhật. Đường ống dẫn nước vào bể SBR: Vận tốc dòng chảy trong ống có áp là v = 0,7 – 1,5 m/s. Chọn v=1,0 m/s. Đường kính ống dẫn nước: D ==0,055 (m). Kiểm tra lại vận tốc nước trong ống: V=m/s > v=1m/s à thõa điều kiện. Vậy chọn ống nước sang bể SBR là ống nhựa uPVC có 60mm. Vật liệu xây dựng Chọn vật liệu xây dựng bể điều hòa là BTCT M250, thành dày 200mm, bản đáy dày 300 mm, sắt Nhật đan thành hai lớp, @200 phi 14, chống thấm sika bên trong 2 lớp, bên ngoài quét bentum. Bể SBR Các thông số đầu vào của bể SBR: - Công suất thiết kế: Q=205m3/ngđ. - BOD5 = 215 mg/l. - COD = 420 mg/l Các thông số đầu ra: (Theo tiêu QCVN 14 – 2008, cột A) - BOD5 £ 30 mg/l - COD £ - mg/l Các thông số thiết kế: - Nồng độ bùn hoạt tính ở đầu vào của bể X0 =0. - Thời gian lưu bùn (tuổi của bùn) c=10 – 30 ngày, chọn 10 ngày - Tỷ số F/M = 0,05-0,2 ngày-1 - Nồng độ bùn hoạt tính lơ lửng trong bể: X=2000 – 5000 mg/l, chọn X=3500 mg/l. - Độ tro của cặn: Z = 0,3 mg/mg. - Chỉ số thể tích bùn: SVI = 150 ml/g - BOD5 = 0,65COD - Tỷ số MLVSS: MLSS= 0,68 - Nhiệt độ nước thải: t= 25oC - Nồng độ cặn lắng trung bình dưới đáy bể XS=10000mg/l. - Chất lơ lửng trong nước thải đầu ra chứa 20mg/l cặn sinh học và 65% chất có khả năng phân hủy sinh học. Xác định kích thước bể SBR: Tổng thời gian của một chu kì hoạt động T = tF + tA + tS + tD + t1= 3 + 2 + 0,5 + 0,5 = 6h Với: Thời gian làm đầy: tF = 3h. Thời gian phản ứng: tA = 2h. Thời gian lắng: tS = 0,5h. Thời gian rút nước: tD = 0,5h. Thời gian pha chờ: t1 = 0, Chọn SBR gồm 2 đơn nguyên, khi đơn nguyên này đang làm đầy thì đơn nguyên khác đang phản ứng. Số chu kì hoạt động của 1 đơn nguyên trong 1 ngày n = = 4 (chu kì/đơn nguyên.ngày) Tổng số chu kì làm đầy trong 1 ngày N = 2xn = 2x4 = 8 (chu kì/ngày) Thể tích bể làm đầy trong 1chu kì VF = = 25,625 (m3) Hàm lượng chất rắn lơ lửng trong thể tích bùn lắng Xs = = = 6666,67 (mg/l) Xét sự cân bằng khối lượng VTxX =VSxXS à = = = 0,525 Cần cung cấp thêm 20% chất lỏng phía trên để bùn không bị rút ra theo khi rút nước 0,525x 1,2=0,63 à = 1 – 0,63 = 0,37 chọn = 0,3 Thể tích của bể SBR: VT = = = 85,42 m3 Chọn: Chiều cao của bể, H = 4,6 m Chiều cao bảo vệ bể, hbv = 0,4 m Chiều cao xây dựng bể Hxd = H + hbv = 4,6 + 0,5 = 5 m Diện tích của bể: S = =18,56 m2 Vậy kích thước bể SBR: L x B x H = 6m x 3m x 5m Thời gian lưu nước trong suốt quá trình: 10 – 50 h Xác định hàm lượng BOD5 hoà tan trong nước thải ở đầu ra: Tổng BOD5 ra = BOD5 hoà tan + BOD5 của cặn lơ lửng Hàm lượng chất lơ lửng có khả năng phân hủy sinh học ở đầu ra: 25,625 x 0,65 = 16,65 (mg/l) Hàm lượng BOD của chất lơ lửng có khả năng phân hủy sinh học ở đầu ra: 16,65 mg/l x 1,42 mg O2tiêu thụ/mg tế bào bị oxi hoá = 23,65 mg/l Hàm lượng BOD5 của chất lơ lửng ở đầu ra: = 23,68 x 0,68 = 16,08 (mg/l) Hàm lượng BOD5 hoà tan trong nước thải ở đầu ra: = - = 30 – 16,08 =13,92 mg/l Hiệu quả xử lý: Hiệu quả làm sạch theo BOD5 hòa tan: . Tỉ số F/M: = = = 0,147 ngày-1 [0,05-0,2] ngày-1 Tải trọng thể tích của bể phản ứng: = 0,52 kgBOD5/m3.ngày Tính toán lượng bùn sản sinh ra mỗi ngày. Tốc độ tăng trưởng của bùn: Lượng bùn hoạt tính sinh ra do khử BOD5 theo VSS trong 1 ngày: kg/ngày Ta chọn: Y=0,4 g VSS/g bBOD Kd.T = k20 x (T-20) = 0,12 g/g.ngày (1,04)25-20 = 0,0146 g/g.ngày Bảng 4.6 Hệ số động học bùn hoạt tính ở 20oC. Hệ số Đơn vị Giới hạn Giá trị điển hình g VSS/g VSS.ngày 3-13,2 6 Ks g bCOD/m3 5-40 20 Y g VSS/g bCOD 0,3-0,5 0,4 kd g VSS/g VSS.ngày 0,06-0,2 0,12 fd Không thứ nguyên 0,08-,02 0,15 Tổng lượng bùn sinh ra theo SS trong 1 ngày: kg/ngày Tổng lượng bùn dư cần xử lýmỗi ngày: Lượng bùn dư cần xử ly(Gd) = tổng lượng bùn – lượng cặn trôi ra khỏi bể = 20,61 – 20x205x10-3 = 16,51 kg/ngày. Thể tích cặn chiếm chỗ sau 1 ngày: m3/ngày. Chiều cao cặn lắng trong bể: Thể tích bùn phải xả một bể (để lại 20%): Vb = 0,8hb F =0,80,04536 = 0,648m3 Vậy lượng bùn phải bơm bỏ ở hai bể SBR mỗi ngày là: Vtcb = 0,648x2 = 1,296 m3/ngày Xác định lượng không khí cần thiết cho một đơn nguyên: Lượng oxi cần thiết cung cấp cho mỗi bể theo điều kiện cần để làm sạch BOD, oxy hóa amoni NH+4 thành NO3-, khử NO3- . OCo = Q(So-S) - 1,42xPx + 4,57Q(N0 – N) = (102,5m3/ngày)(215-13,92)g/m3(1kg/103g)-1,42x(14,427kg/ngày)/2 + 4,57 x 102,5 (32,5 – 2) g/m3 (1kg/103g) = 24,65 kg/ngày Thời gian thổi khí của một bể: tối thiểu một nửa thời gian làm đầy nên thổi khí +2h = 3,5 h Tổng thời gian sục khí một ngày của một bể: 3,5hx4 = 14h Tỷ lệ chuyển hoá oxi trung bình: = 1,76kg/h Lượng oxi thực tế: 1,76 kg/h x2 = 3,52 kg/h Ta chọn: Hiệu suất chuyển hoá oxi là 9% Không khí có 23,2% trọng lượng O2 Khối lượng riêng không khí là 1,2 kg/m3 Lượng không khí cần cấp: Mkk == 140,48 m3/h Kiểm tra lượng không khí cần thiết cho xáo trộn hoàn toàn một bể: q = == 1,142L/m3.phút Trị số này nằm ngoài khoảng cho phép: q = 20-40 L/m3phút Vậy ta chọn q = 25L/m3.phút Lượng không khí cần thiết cho quá trình: Mkk = 25l/m3phút85,42m3= 2135,5L/phút = 0,0356m3/s Số lượng đĩa thổi khí cần lắp đặt trong bể SBR N = = = 17,79 đĩa Vậy số đĩa thổi khí cần lắp đặt trong mỗi bể SBR là: 18 đĩa. Cách phân phối đĩa thổi khí trong bể Khí từ máy thổi khí được dẫn qua ống chính đi vào bề SBR (đặt dọc theo chiều dài bể). Mỗi đường ống dẫn vào mỗi bể SBR được chia làm 3 đường ống phụ cấp 1 bổ trí dọc theo thành bể xuống đáy bể phân phối khí cho các đĩa đặt tại đáy mỗi bể SBR. Theo tiêu chuẩn các đầu răng của đĩa thổi khí là răng phi 27 nên chọn ống nhánh cấp 2 là ống phi 27 để dẫn khí vào các đĩa. Tại mỗi bể SBR dọc theo chiều dài bố trí 6 đĩa, mỗi đĩa cách nhau 1m và cách thành bể 0,5m. Khoảng