Đồ án Tính toán và thiết kế trạm xử lý nước thải chế biến cà phê Công ty Minh An với công suất 200m3/ngày đêm

hủy xảy ra khi nước thải tiếp xúc với bùn trong điều kiện sục khí liên tục. Việc sục khí nhằm đảm bảo các yêu cầu cung cấp đủ lượng oxi một cách liên tục và duy trì bùn hoạt tính ở trạng thái lơ lửng. Để thiết kế và vận hành hệ thống bùn hoạt tính hiếu khí một cách hiệu quả cần phải hiểu rõ vai trò quan trọng của quần thể vi sinh vật. Yêu cầu chung khi vận hành bùn hoạt tính hiếu khí là nước thải đưa vào hệ thống cần có hàm lượng SS không vượt quá 150mg/l, hàm lượng sản phẩm dầu mỏ không quá 25mg/l, pH =6.5 – 8.5, nhiệt độ 6oC < t < 37oC. Một số sơ đồ hệ thống bùn hoạt tính sinh trưởng lơ lửng được trình bày trong hình sau: Bể hoạt động gián đoạn SBR (Sequencing Batch Raector) Bể hoạt động gián đoạn là hệ thống xử lý nước thải với bùn hoạt tính theo kiểu làm đầy và xả cặn. Quá trình xảy ra trong bể SBR tương tự như trong bể bùn hoạt tính hoạt động liên tục chỉ có điều là tất cả xảy ra trong cùng 1 bể và được thực hiện lần lượt theo các bước: Bể bùn hoạt tính với vi sinh vật sinh trưởng dạng dính bám (Attached Growth Activated Sludge Reactor: Nguyên lý hoạt động của hệ thống này tương tự như trường hợp vi sinh vật sinh trưởng dạng lơ lững, chỉ khác là vi sinh vật dính bám trên vật liệu tiếp xúc đặt trong bể. Bể lọc sinh học nhỏ giọt (Trickling Filter): Bể lọc sinh học là một thiết bị phản ứng sinh học trong đó các vi sinh vật sinh trưởng cố định trên lớp vật liệu lọc. Bể lọc hiện đại bao gồm một lớp vật liệu dễ thấm nước, nước thải đi qua lớp vật liệu này sẽ thấm hoặc nhỏ giọt trên đó. Đĩa sinh học (Rotating Biological Contactor): Đĩa sinh học gồm hàng loạt đĩa tròn, phẳng, bằng polystyren hoặc polyvinyl clorua (PVC) lắp trên một trục. Các đĩa được đặt ngập trong nước và quay chậm. Trong quá trình vận hành, vi sinh vật sinh trưởng, phát triển trên bề mặt đĩa hình thành một lớp màng mỏng bám trên bề mặt đĩa. Khi đĩa quay, lớp màng sinh học sẽ tiếp xúc với chất hữu cơ trong nước thải và với khí quyển để hấp thụ oxi. Đĩa quay sẽ ảnh hưởng đến sự vận chuyển oxi và đảm bảo cho vi sinh vật tồn tại trong điều kiện hiếu khí. Hồ sinh học: Tùy theo nồng độ oxi hòa tan có trong hồ, hệ thống hồ sinh vật được phân loại thành: (1) – Hồ hiếu khí, (2) – Hồ hiếu khí tùy tiện, (3) – Hồ kỵ khí. Hồ hiếu khí: Hồ sinh học hiếu khí đơn giản nhất là các hồ bằng đất dùng để xử lý nước thải bằng quá trình tự nhiên dưới tác dụng của cả vi sinh vật. Hồ hiếu khí chứa vi sinh vật và tảo ở dạng lơ lửng, điều kiện hiếu khí chiếm ưu thế suốt độ sâu hồ. Hồ hiếu khí tùy tiện: Hồ ổn định chất lượng nước thải trong đó tồn tại cả 3 loại vi sinh vật hiếu khí, kỵ khí và hiếu khí tùy tiện được gọi là hồ hiếu khí tùy tiện. Trong hồ hiếu khí tùy tiện chia làm 3 vùng: (1) – vùng bề mặt nơi tảo và vi sinh vật tồn tại trong mối quan hệ cộng sinh, (2) – vùng đáy kỵ khí, ở đó chất rắn tích lũy được phân hủy dưới tác dụng của vi sinh vật ky khí, (3) – vùng trung gian, một phần hiếu khí, một phần kỵ khí, ở đó chất hữu cơ được phân hủy dưới tác dụng của vi sinh vật hiếu khí tùy tiện. Độ sâu của hồ hiếu khí tùy tiện giới hạn trong khoảng 1,2 – 2,4 m (4 - 8ft) và thời gian lưu nước có thể kéo dài trong khoảng 5 -30 ngày. Hồ kỵ khí: Hồ kỵ khí được sử dụng để xử lý nước thải có nồng độ chất hữu cơ và hàm lượng cặn cao. Độ sâu hồ kỵ khí phải lớn hơn 4m (8ft) và có thể đạt đến 9,1 m với thời gian lưu nước dao động trong khoảng 20 - 50 ngày. Quá trình ổn định nước thải trong hồ xảy ra dưới tác dụng kết hợp của quá trình chuyển hóa chất hữu cơ thành quá trình kết tủa và quá trình chuyển hóa chất hữu cơ thành C02, CH4, các khí khác, các axit hữu cơ và tế bào mới, hiệu suất chuyển hóa BOD có thể đạt đến 70 – 85%. 3.3 Công trình xử lý nước thải trong thực tế Sơ đồ công nghệ hệ thống xử lý nước thải cà phê của công ty Thapson - Quảng Trị Bể gom kết hợp lắng Bể nâng pH Nước thải cà phê Hồ phân hủy Hầm Biogas Hồ sinh học Nguồn tiếp nhận NaOH Ưu và nhược điểm Ưu điểm: Hệ thống xử lý áp dụng công nghệ xử lý vi sinh là chủ yếu, tiết kiệm điện năng, hóa chất. Sử dụng hồ sinh học có khả năng loại bỏ các chất dinh dưỡng, không tốn hóa chất khử trùng. Nhược điểm: Nước thải chế biến cà phê có thành phần chất ô nhiễm rất cao, công nghệ này chỉ áp dụng cho các trạm xử lý có công suất nhỏ. Phương pháp sinh học không thể loại bỏ độ màu của nước thải cà phê. Diện tích cho hệ thống xử lý yêu cầu rất lớn. Vì nước thải chế biến cà phê còn mới ở Việt Nam nên các công trình thực tế tham khảo vì còn hạn chế. Việc tính toán thiết kế dựa trên tài liệu và tham khảo ý kiến của các chuyên gia. CHƯƠNG 4 ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ XỬ LÝ CHO CÔNG TY MINH AN VÀ TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ 4.1 Sự cần thiết của việc xử lý nước thải Nước thải chế biến cà phê tươi và khô có hàm lượng chất ô nhiễm vượt mức tiêu chuẩn cho phép rất nhiều lần. Đây là ngành công nghiệp có tải trọng ô nhiễm rất cao, nước thải chế biến cà phê lại rất khó xử lý. Nhưng hiện nay, Công ty vẫn chưa có trạm xử lý nước thải (TXLNT), nên việc tính toán thiết kế TXLNT là rất cần thiết, phải đảm bảo tiêu chuẩn xả thải, đảm bảo tiêu chuẩn môi trường khi xả ra nguồn tiếp nhận. Vì thế,xử lý nước thải là việc cấp bách và rất cần thiết. 4.2 Đặc tính của nước thải 4.2.1 Công suất của trạm xử lý Lưu lượng trung bình của hệ thống Q ngàyTB = 200 m3/ngày.đêm Trong đó, nguồn nước thải phát sinh chủ yếu từ 2 công đoạn chính: công đoạn rửa thô, xay cà phê và công đoạn đánh nhớt, rửa sạch. Lưu lượng nước thải ở công đoạn rửa thô, xay cà phê: Q 1TB = 80 m3/ngày.đêm Lưu lượng nước thải ở công đoạn đánh nhớt, rửa sạch Q 2TB = 120 m3/ngày. đêm Trạm xử lý hoạt động 24h/ngày. Lưu lượng trung bình giờ: Q hTB = = = 8,3m3/h Vậy: Công suất thiết kế cho hệ thống xử lý nước thải chế biến cà phê của Công ty Minh An là 200m3/ngày. đêm. Bảng 4.1: Các thông số tính toán đầu vào Stt Thông số Đơn vị Trị số 1 QTB m3/ngày 100 2 pH 4 – 5 3 COD mg/l 17.260 4 BOD5 mg/l 11.450 5 SS mg/l 2.655 6 Tổng Nito mg/l 209 7 Tổng Phospho mg/l 10 8 Độ màu pT – Co 1950 (Nguồn: Công ty Minh An, tháng 7 năm 2011) Nước thải của nhà máy có độ biến thiên về lưu lượng rất lớn. Vì thời gian thu mua chủ yếu vào buổi chiều để tránh hư hỏng quả tươi, nhà máy phải tiến hành sản xuất vào ban đêm (thời gian ngâm enzyme có thể diễn ra vào ban ngày). 4.2.2 Tiêu chuẩn nước thải sau khi xử lý Nước thải khi xử lý đạt tiêu chuẩn thải theo QCVN 24:2009/BTNMT, mức B Bảng 4.2 Giá trị giới hạn các hệ thống và nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải công nghiệp theo Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia QCVN 24:2009/BTNMT STT Thông số Đơn vị Giá trị giới hạn A B pH - 6 - 9 5,5 – 9 BOD5 (20oC) mg/l 30 50 COD mg/l 50 100 Chất rắn lơ lửng mg/l 50 100 Tổng Nito mg/l 15 30 Tổng Photpho mg/l 4 6 (Nguồn: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia QCVN 24:2009/BTNMT) 4.3 Các yêu cầu thiết kế khác Nhà máy nằm trên diện tích lớn, xung quanh có trồng cây xanh, bố trí đất cho hệ thống xử lý nước thải có thể làm bằng bê tông cốt thép. Kết cấu đất trong khu vực bền vững nên có thể thiết kế hệ thống âm dưới đất, nổi hoặc nửa âm nửa nổi. Nhà máy có đội ngũ kỹ sư điện công nghiệp có thể nắm bắt được nguyên lý và vận hành hệ thống tốt nên có thể thiết kế hệ thống hoạt động dựa trên nguyên tắc tự động. Tuy nhiên, việc đầu tư kinh phí để xây dựng và lắp đặt hệ thống xử lý nước thải còn nhiều hạn chế, cần phải xem xét kinh phí đầu tư. Lựa chọn phương pháp xử lý có suất đầu tư hợp lý. Chi phí vận hành hệ thống nó ảnh hưởng đến chi phí sản xuất Þ tăng giá thành sản phẩm Þ cần xem xét chi phí vận hành hệ thống. Niên hạn của một hệ thống xử lý cũng là yếu tố quan trọng hàng đầu. Chọn phương án có niên hạn sử dụng thiết bị từ 15 – 20 năm. Các thiết bị: bơm, máy thổi khí, bơm định lượng, motor khuấy, .. có tuổi thọ cao, chi phí bảo hành, bảo trì thấp. 4.4 Đề xuất phương án xử lý 4.4.1 Cơ sở đưa ra phương án xử lý: Dựa vào lưu lượng thành phần và tính chất của nước thải Dựa vào tính chất của nguồn tiếp nhận, tiêu chuẩn xả thải theo quy định Dựa vào tính kinh tế của công trình: suất đầu tư, chi phí vận hành, chi phí bảo trì và bảo dưỡng Dựa vào diện tích sử dụng cho công trình Dựa vào điều kiện tự nhiên và xã hội trong khu vực dự án Dựa vào niên hạn sử dụng, tuổi thọ của các thiết bị Dựa vào các công trình thực tế đã có đối với các nguồn nước thải có tính chất tương tự 4.4.2 Phương án được đề xuất Trong nước thải sản xuất cà phê tươi có rất nhiều vỏ cà phê từ công đoạn xay vỏ, làm tăng hàm lượng SS và các chất hữu cơ, làm ảnh hưởng đến công đoạn xử lý phía sau, cần có thiết bị lược rác tinh để loại bỏ các chất cặn bả có kích thước tương đối nhỏ này. Nước thải chế biến cà phê của nhà máy có lưu lượng không ổn định. Do đó, cần thiết kế bể điều hòa nhằm giảm bớt đồng độ các chất ô nhiễm. Ngoài ra, bể điều hòa còn có tác dụng ổn định lưu lượng và nồng độ của nước thải trong một chu kỳ. Nước thải sau bể điều hòa có tỉ lệ BOD/COD = 11.450/17.560 = 0,65 >0.6: nên sử dụng phương pháp xử lý bằng sinh học. Vì hàm lượng BOD, COD rất cao và có những chất khó phân hủy nên phải áp dụng kết hợp cả phương pháp xử lý sinh học kỵ khí và hiếu khí. Bảng 4.3 Hiệu quả xử lý của các công trình tiêu biểu CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ HIỆU QUẢ XỬ LÝ (%) BOD COD SS PTOT N - Orga NH3 – N Xử lý sơ bộ Bể lắng cát 0 -5 0 -5 0 – 10 0 0 0 Xử lý bậc 1 (lắng cặn) Với hóa chất 30 – 40 30 – 40 50 – 65 10 – 20 10 – 20 0 Xử lý bậc 2 Bùn hoạt tính 80 – 95 80 – 85 80 – 90 10 – 25 15 – 50 8 – 15 Bể lọc sinh học nhỏ giọt 65 – 80 60 – 80 60 – 85 8 – 12 15 – 50 8 – 15 Bể lọc sinh học cao tải 65 – 85 65 – 85 65 – 85 8 – 12 15 – 50 8 – 15 Bể bùn hoạt tính từng mẻ 80 – 85 80 – 85 80 – 85 10 – 25 15 – 50 8 – 15 (Nguồn: Waste water Engineering – Treatment, Disposal and Reuse, 3 rd edition, Metcalf & Eddy, Inc., 1993) Bảng 4.4: Hiệu quả của một số quá trình kỵ khí trong xử lý nước thải công nghiệp QUÁ TRÌNH CODIN HTR (h) L kgCOD/m3.ngày) E (%) Quá trình kỵ khí tiếp xúc 1.500 – 5.000 2 - 10 0,48 – 2,40 75 – 90 UASB 5.000 – 15.000 4 -12 4,00 – 12,01 75 – 85 FB 10.000 – 20.000 24 – 48 0,96 – 4,80 75 – 85 EB 5.000 – 10.000 5 – 10 4,80 – 9,60 80 – 85 (Nguồn: Metcalf & Eddy, Wastewater Engineering, 1991) Vì nước thải chế biến cà phê tươi có màu, các phương pháp xử lý sinh học không triệt để nên cần phải áp dụng phương pháp hóa lý để loại bỏ độ màu trong nước, đồng thời đảm bảo nước đạt tiêu chuẩn sử dụng theo QCVN 24/2009 – BTNMT. Từ các đặc điểm và tính chất của nước thải như trên, em xin đề xuất 2 phương án xử lý nước thải chế biến cà phê tươi như sau: Bể gom Bể sinh học hiếu khí (Aerotank) Bể nén bùn Bể điều hòa Máy thổi khí Nước tách bùn Bể lọc sinh học kỵ khí (UAF 2 cấp) Cụm keo tụ, tạo bông Bể lắng bùn hóa lý Chỉnh pH dd PAC Polymer Nước thải cà phê Song chắn rác Bể lắng bậc 2 Bể khử trùng Nguồn tiếp nhận dd Ca(ClO)2 Bùn tuần hoàn Hình 4.1: Sơ đồ công nghệ hệ thống xử lý nước thải cà phê (Phương án 1) Bể lắng bậc 2 Thải bỏ hoặc làm phân bón Sân phơi bùn Nguồn tiếp nhận dd Ca (ClO)2 Bể khử trùng Bể nén bùn Cụm keo tụ tạo bông Bùn hoạt tính Chỉnh pH PAC Polymer Bể gom Bể điều hòa Bể khử trùng Máy thồi khí dd Ca(ClO)2 Nước tách bùn Bể sinh học hiếu khí (Aerotank) Bể lắng bậc 2 Bể sinh học kỵ khí (UASB) Máy thổi khí Bể lắng bùn hóa lý Chỉnh pH Nước thải cà phê Song chắn rác Nguồn tiếp nhận Hình 4.2: Sơ đồ công nghệ hệ thống xử lý nước thải cà phê ( Phương án 2) Lựa chọn phương án Bảng 4.5 So sánh hai phương án xứ lý đã đề xuất ƯU VÀ NHƯỢC ĐIỂM PHƯƠNG ÁN 1 PHƯƠNG ÁN 2 Ưu điểm Tính kỹ thuật Tỷ số BOD/COD = 11.450/17.260 = 0,65: thích hợp lựa chọn phương án sinh học Ít bị sốc tải cho các quá trình sinh học Thích hợp cho quá trình xử lý kỵ khí, có thể ngưng vận hành hệ thống một thời gian vì cà phê được sản xuất theo mùa SS, độ màu giảm đáng kể Bể UAF (bể lọc sinh học kỵ khí vật liệu đệm với dòng hướng lên), có khả năng chịu tải lớn Bể UASB khó vận hành với thời tiết vùng Tây Nguyên Tính kinh tế Tận dụng bùn sinh học làm phân bón Tiết kiệm diện tích xây dựng vì chất ô nhiễm vào các bể sinh học không cao Bể kỵ khí ít tốn năng lượng (điện năng) Bể kỵ khí ít tốn năng lượng (điện năng) Tận dụng khí metan cho mục đích sấy Tận dụng khí metan cho mục đích sấy Tính môi trường Lượng khí thải sinh ra ít Lượng khí thải sinh ra nhiều Nhược điểm Tính kỹ thuật Bùn sinh ra chủ yếu là bùn hóa lý Dễ bị sốc tải nếu không ổn định về nồng độ Yêu cầu công nhân vận hành hệ thống có trình độ cao, am hiểu các phương pháp xử lý sinh học: nguyên nhân và cách khắc phục các sự cố, các nguyên lý vận hành Yêu cầu công nhân vận hành hệ thống có trình độ cao, am hiểu các phương pháp xử lý sinh học: nguyên nhân và cách khắc phục các sự cố, các nguyên lý vận hành bể Tính kinh tế Tốn hóa chất vận hành nhiều Phải chôn lấp và thải bỏ bùn hóa lý một cách an toàn. Chi phí đầu tư ban đầu ước tính cao. Với những ưu và nhược điểm trên, chọn phương án 1 cho hệ thống xử lý nước thải nhà máy chế biến của Công ty Minh An. 4.6 Thuyết minh sơ đồ công nghệ Nước thải từ các phân xưởng của nhà máy theo hệ thống thoát nước tới bể thu gom, do nước thải chế biến cà phê chứa nhiều vỏ cà phê, cành, lá cây,… cần phải qua thiết bị lược rác thô để loại bỏ rác có kích thước lớn nhằm mục đích không làm tắc nghẽn đường ống, bơm và các công trình xử lý phía sau. Rác thải được nhân viên thu gom để làm phân compost hoặc được dùng để chôn lấp chung với chất thải rắn trong nhà máy. Tại bể thu gom bố trí 2 bơm chìm hoạt động luân phiên nhau, bơm sang bể điều hòa nhằm ổn định lưu lượng và nồng độ nước thải giúp ổn định các công trình phía sau. Mặc khác, trong bể điều hòa được lắp đặt hệ thống phân phối khí giúp oxi hóa một phần các chất hữu cơ có trong nước thải và tránh quá trình lên men yếm khí gây mùi hôi. Sau khi qua bể điều hòa, nước thải được bơm lên bể keo tụ, hóa chất dùng để trung hòa là NaOH và H2S04 châm vào với liều lượng nhất định, giá trị pH điều chỉnh từ 6,5 – 7,5 dung dịch keo tụ là Al2(S04)3 (phèn nhôm) và chất trợ keo tụ Polymer được châm vào với liều lượng nhất định bằng bơm định lượng với tốc độ 100 vòng/phút, đảm bảo hóa chất được tiếp xúc hoàn toàn với nước thải. Theo máng răng cưa nước thải tiếp tục chảy qua ngăn tạo bông, tốc độ khuấy trộn trong bể tạo bông là 15 vòng/ phút, đảm bảo các bông cặn không bị vỡ ra mà kết thành khối lớn. Nước thải theo hệ thống máng răng cưa tiếp tục chảy qua bể lắng hóa lý, tại đây các bông cặn hoặc rắn lơ lửng lắng xuống đáy và được máy gạt bùn gom xuống hố thu và bơm sang bể nén bùn. Từ bể lắng nước thải được 2 bơm chìm (hoạt động luân phiên nhau), bơm qua bể lọc sinh học kỵ khí có vật liệu đệm (UAF), xử lý trong điều kiện không có Oxy, nhằm làm giảm các chất hữu cơ trong nước thải và giảm lượng N, P do VSV sử dụng để xây dựng tế bào. Vật liệu đệm sử dụng trong bể là các tấm PVC dạng tấm được kết thành khối có diện tích tiếp xúc khoảng 200m2/m3 Bể lọc sinh học kỵ khí có ưu điểm là chịu tải trọng cao, tránh bị sốc tải cho quá trình vận hành. Hiệu quả xử lý của bể khoảng 60 - 65% làm nhiệm vụ chính là giảm tải trọng ô nhiễm cho các công trình xử lý phía sau và phân hủy các chất khó phân hủy. Đồng thời bể vẫn khởi động lại tốt sau thời gian nghỉ (hết mùa vụ). Sau bể sinh học kỵ khí nước thải vẫn còn chứa hàm lượng các chất hữu cơ nên được dẫn qua bể sinh học hiếu khí Aerotank. Đây là công trình xử lý bùn hoạt tính, bể sẽ phát huy hết ưu thế và khả năng xử lý khi các công trình trước hoạt động hiệu quả. Trong bể sinh học hiếu khí Aerotank vi sinh vật tăng trưởng trong môi trường lơ lửng, quá trình phân hủy các chất hữu cơ xảy ra khi vi sinh vật tiếp xúc với nước thải trong điều kiện có đủ oxi. Đĩa phân phối khí được sử dụng để đảm bảo oxi được cấp liên tục vì đĩa tạo ra các bọt khí mịn tiếp xúc với nước thải. Đồng thời duy trì bùn hoạt tính luôn ở trạng thái lơ lững. Để loại bỏ các chất ô nhiễm trong nước thải sử dụng các chủng vi sinh trong quá trình bùn hoạt tính gồm: Pseudomonas, Flavobacterium, Comamonas, Bacillus, Archromobacter, Alacingenes, Sphaerotilus, Zoogloea. Archromobacter, Alacingenes, Flavobacterium. Pseudomonas là vi khuẩn dị dưỡng, chúng rất quan trọng trong việc phân hủy các chất hữu cơ thành dạng bông bùn hoạt tính. Phương trình phân hủy các chất hữu cơ của vi sinh hiếu khí: VSV + C5H7NO2 (chất hữu cơ) + 5O2 Þ 5CO2 + 2H2O + NH3 + VSV mới Hỗn hợp nước thải và bùn hoạt tính (dung dịch xáo trộn) được dẫn qua bể lắng 2. Hỗn hợp đi vào ống lắng trung tâm, theo dòng nước đi xuống, theo tấm hướng dòng đi ngược trở lên. Dưới tác dụng của trọng lực, các bông bùn sẽ rơi xuống, phần nước trong máng răng cưa đi ra ngoài và đến bể khử trùng. Một phần bùn hoạt tính được tuần hoàn lại bể lắng hóa lý để đảm bảo mật độ vi sinh vật, phần còn lại được bơm về bể nén bùn. Sau khi qua bể lắng, nước thải qua bể khử trùng trước khi ra nguồn tiếp nhận nhằm mục đích tiêu diệt các vi khuẩn, đảm bảo chất lượng nước đầu ra đạt tiêu chuẩn xả thải. Trong bể khử trùng có xây các vách ngăn nhằm tạo sự tiếp xúc tốt giữa nước và chất khử trùng, nâng cao hiệu quả xử lý của bể. Nước thải sau khi khử trùng được dẫn vào hệ thống thoát nước chung của khu vực. 4.7 Nhận xét về công nghệ xử lý 4.7.1 Ưu điểm Hệ thống hoạt động đảm bảo nước sau khi xử lý đảm bảo tiêu chuẩn thải theo quy định Hệ thống không bị sốc tải nhờ có bể điều hòa và bể sinh học kỵ khí phía đầu dây chuyền xử lý Hệ thống vẫn có thể vận hành lại sau khi hết mùa vụ nhờ bể sinh học kỵ khí ở đầu hệ thống Hệ thống hoạt động trên nguyên tắc hoàn toàn tự động trên nguyên tắc của phao. Khi mực nước lên cao bơm tự động hoạt động, khi mực nước xuống thấp bơm sẽ ngưng hoạt động Công nghệ xử lý dễ vận hành, quản lý Tốn ít năng lượng Loại bỏ được độ màu trong nước thải cà phê 4.7.3 Nhược điểm Hệ thống lọc có thể bịt tắc nghẽn do vậy cần phải vệ sinh định kỳ Giá thành vật liệu lọc cao CHƯƠNG 5 TÍNH TOÁN CHI TIẾT CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ 5.1 Song chắn rác 5.1.1 Nhiệm vụ: Song chắn rác được dùng để giữ rác và các tạp chất rắn có kích thước lớn trong nước thải. Các tạp chất này nếu không được loại bỏ sẽ gây tắc nghẽn đường ống, hư hỏng bơm và làm ảnh hưởng đến các công trình phía sau. 5.1.2 Tính toán Lưu lượng nước thải trung bình Qtbng.đ = 200m3/ng.đ Qtbh = 8,3m3/h= 2,3*10-3 m3/s Lưu lượng lớn nhất giờ Qmaxh = Qtbh*Kh =8,3 *2,5 = 20,75 m3/h Với Kh là hệ số vượt tải (K=1,5 - 3,5) theo TCXD51 - 84, chọn K=2,5 Bảng 5.1 Giới thiệu hệ số không điều hòa phụ thuộc vào lưu lượng nước thải theo tiêu chuẩn ngành mạng lưới bên ngoài vào công trình TCVN 51- 84 Lưu lượng nước thải trung bình (l/s) 5 15 30 50 100 200 300 500 800 1250 Hê số không điều hòa K 3 2.5 2 1.8 1.3 1.4 1.35 1.25 1.2 1.15 (Nguồn: sách “Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải” – Trịnh Xuân Lai - NXB Xây Dựng) 5.1.2.1 Số khe hở của song chắn trác n = ( Trang 113, sách Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp - Lâm Minh Triết ) Trong đó: n: Số khe hở của song chắn rác v: Vận tốc nước chảy qua song chắn rác v = 0,8 – 1 m/s, chọn v – 1m/s b: Chiều rộng khe hở giữa các thanh chắn b = 16 -25 mm, chọn b = 20 mm = 0,02m k: Hệ số tính đến mức độ cản trở của dòng chảy do hệ thống cào rác, K = 1,05 S: Diện tích của song chắn rác H: Chiều cao mục nước = chiều cao mực nước trong mương dẫn Hm: Chiều cao xây dựng mương dẫn, chọn Hm = 0,5 m Diện tích song chắn rác S = (m2/s) Chiều cao mực nước H = Trong đó: Bk: Bề rộng của mương dẫn, chọn Bk = 0,25 m N = = 16 khe Chọn n = 16 khe Lấy 2 thành làm thanh n = 16 – 1 = 15 (thanh) Bề rộng thiết kế song chắn rác m Chọn Bs = 0,2 m. Trong đó: là bề dày song chắn rác, m (chọn 10 mm) N là số khe Bs là chiều rộng khe hở, m. Chiều dài đoạn kênh mở rộng trước song chắn m Trong đó: Bk là bề rộng mương, m (chọn Bk = 0,05) j là góc mở rộng, j = 200 Chiều dài đoạn thu hẹp sau SCR L2 = l1*0,5 = 0,5*0,2 = 0,1 m Tổn thất áp lực qua SCR Trong đó: v là vận tốc dòng chảy trước SCR, v = 0,6 m/s k là hệ số tính đến sự tăng tổn thất áp lực do rác bám, k = 3 là hệ số tổn thất áp lực cục bộ Với: a là góc nghiên đặt SCR so mặt phẳng ngang ( chọn a = 600) b là hệ số phụ thuộc thanh đan, b = 2,42 d là chiều dày SCR, m B là khoảng cách giữa các thanh, m Vậy ta tính được Chiều cao xây dựng SCR. H = h1 + hs + hbv Trong đó: h1 là chiều cao của mương dẫn nước thải, chọn h1 = 0,1 hs là tổn thất áp lực của SCR, hs = 0,29m hbv là chiều cao bảo vệ, hbv = 0,3 m Vậy H = 0,1 + 0,29 + 0,3 = 0,69 m ~ 0,7 m Chiều dài mỗi thanh m. Chiều dài xây dựng đặt SCR L = l1 + l2 + ls = 0,2 + 0,1 + 0,8 = 1,1 m Trong ñoù : l1 là chiều dài ngăn mở rộng trước song chắn rác, m. l2 là chiều dài đoạn thu hẹp sau SCR, m ls là chiều dài buồng đặt song chắn rác, m Bảng 5.2: Tóm tắc số liệu thiết kế SCR tóm tắc như sau: Stt Tên thông số ( ký hiệu ) Đơn vị Số liệu 1 Chiều dài mương ( L) m 1,1 2 Bề rộng mương (Bs) m 0,2 3 Chiều cao mương ( H) m 0,7 4 Số khe khe 15 5 Chiều rộng khe ( b ) mm 5 6 Chiều dài song chắn rác () mm 15 Bảng 5.3: Tóm tắc thông số ô nhiễm nước thải sau khi qua song chắn rác STT Tên thông số Hiệu suất (%) Nồng độ đầu vào (mg/l) Nồng độ đầu ra (mg/l) BOD5 4 11.452 10.994 SS 4 2.752 2.642 5.2 Bể thu gom 5.2.1.Nhiệm vụ Nước thải từ nhà máy được thu qua hệ thống thoát nước và dẫn về bể thu gom. Bể thu gom thường được xây có nhiều sâu sao cho đủ độ dốc để nước từ các phân xưởng sản xuất tự chảy về, tránh bị ứ đọng nước. Hố thu gom được xây nổi trên mặt đất khoảng 0,4 -0,5 m để tránh nước mưa và cặn bẩn đi vào. Hố thu gom thường được xây kín và có nắp thăm. 5.2.2 Tính toán 5.2.2.1 Tính kích thước bể Chọn thời gian lưu t = 60 phút Thể tích hữu ích của bể Trong đó: Qhmax – Lưu lượng xả thải lớn nhất trong 1 giờ, m3/h VG – Thể tích của bể thu gom, m3 Chọn chiều cao hữu ích hhi = 2,2m, chiều cao an toàn hat = 1,3m (cao độ ống thu nước dẫn về bể - 1,0m khoảng nổi trên mặt đất + 0,3, chiều cao dự phòng +0,5). Kích thước bể: B x L x H = 3,0m x 4,0m x 5,0m Dung tích của bể thu gom: V= 3,0 x 4,0 x 2,2 = 26,4 m3 (> 20,75m3 thỏa điều kiện) Bể được xây dựng bằng BTCT dày 250mm, M200. 5.2.2.2 Tính bơm nước thải Trong bể thu gom đặt 02 bơm nhúng chìm (hoạt động luân phiên nhau). Đặc tính bơm: Q = 22m3/h, H = 8 m Nguyên tắc điều khiển bơm: tại mực nước 3,0m, cả 2 bơm hoạt động. Điều khiển bằng phao mức nước. Công suất máy bơm: : hiệu suất máy bơm; chọn = 0,75 N = Công suất thực của máy bơm N’ = 2 x N = 2,0 x 0,6 = 1,2 Kw Vậy ta chọn 02 bơm nước thải nhúng chìm có công suất: N = 1,5Kw, Q = 25m3/h, H = 8m, Model: CN80 của hãng Shinmaywa, Nhật. Bảng 5.4 Tóm tắc thông số của bể thu gom STT Tên thông số Đơn vị Thông số thiết kế Kích thước DxRxC m 3,0x4,0x5,0 Bơm nước thải nhúng chìm Cái 02 Công suất Kw 1,5 Lưu lượng m3/h 25 Chiều cao cột áp m 8 Bảng 5.5 Tóm tắc thông số ô nhiễm của nước thải sau khi qua bể thu gom STT Tên thông số Hiệu suất Nồng độ đầu vào(mg/l) Nồng độ đầu ra (mg/l) COD 0 17.560 17.560 BOD5 0 10.994 10.994 SS 10 2.642 2.378 5.3 Thiết bị lược rác băng tải 5.3.1 Nhiệm vụ Thiết bị lược rác băng tải được đặt tại đầu vào của bể điều hòa nhằm loại bỏ rác có kích thước nhỏ và lớn 5.3.2 Tính toán Song chắn rác được đặt nghiêng 45o – 60o so với phương thẳng đứng. Chọn máy lọc rác tinh của hãng Shinmaywa, công suất 0,5kw, lưu lượng 25m3/h. 5.4 Bể điều hòa 5.4.1 Nhiệm vụ Nước thải của nhà máy thường xuyên dao động. Bể điều hòa có nhiệm vụ điều hòa lưu lượng và nồng độ nước thải, giảm kích thước và chi phí các công trình phía sau. 5.4.2 Tính toán 5.4.2.1 Tính toán kích thước bể điều hòa Chọn thời gian lưu nước t = 4h Thể tích bể điều hòa Chọn chiều sâu công tác của bể: H = 3,7m.Chiều cao dự phòng: hs = 0,3m. Chiều cao tổng cộng bể điều hòa Hdh = H + hs = 4 m. Chọn bể hình chữ nhật có kích thước: L x B x H = 6,0 x 4,0 x 4,0 = 96,0m3 Kiểm tra thể tích hữu ích: V = L x B x H = 6,0 x 4,0 x 3,7= 88,8 m3 (>Vđh = 83m3, thỏa điều kiện) Bể được xây dựng bằng BTCT dày 200mm, M250. 5.4.2.2.Tính toán hệ thống cấp khí của bể điều hòa Giả sử khuấy trộn bể điều hòa bằng hệ thống thổi khí. Lượng khí cần thiết cho xáo trộn: = 1,78m3/phút =1.780 lít/phút = 106,8m3/h Trong đó: R – Lượng khí cần thiết R = 0,02 m3/phút Vdh – Thể tích của bể điều hòa, m3 Chọn đĩa phân phối khí của hãng SSI – USA, công suất r = 160 lít/phút.đĩa Vậy số đĩa phân phối khí là: = 11 cái Chọn 12 (cái) đĩa phân phối khí (4x3) 5.4.2.3 Tính toán đường ống dẫn khí vào bể điều hòa Đường ống dẫn khí chính: Vận tốc khí trong đoạn ống: v = 10 – 15m/s ( Trang 119, Giáo trình “Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải – Trịnh Xuân Lai – NXB Xây Dựng”). Chọn v= 12m/s. Đường kính ống chính: D = = 0,056m = 56mm Chọn loại ống tráng kẽm Æ60. Đường ống dẫn khí nhánh phân phối trong bể: Từ ống chính, dựa vào lưu lượng khí cung cấp của đĩa thổi khí ta lắp thành 8 ống nhánh Lưu lượng khí trong ống nhánh: qống nhánh = m3/h