Khóa luận Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho nhà máy đông dược - Công ty cổ phần dược phẩm quận 3 công suất 140 m3/ngđ

n hủy các chất hữu cơ trong nước thải bằng bùn hoạt tính hiếu khí ở trạng thái lơ lửng và sục khí liên tục. Nước thải từ bể sinh học hiếu khí sẽ được dẫn qua bể lắng đợt 2. Tại bể lắng đợt 2 bùn sẽ được lắng và bùn của bể lắng đợt 2 sẽ được dẫn vào bể nén bùn và 1 phần sẽ được tuần hoàn lại bể hiếu khí. Bùn từ bể lắng đợt 1 và bể lắng đợt 2 được đưa về bể nén bùn. Bùn lỏng từ bể nén bùn nếu ít sẽ được đưa vào máy ép bùn, nếu nhiều sẽ bơm vào các sân phơi bùn. Lượng bùn này cũng được kiểm nghiệm và xử lý như bùn trong bể ép bùn. Nước được khử trùng bằng NaOCl và đưa ra nguồn tiếp nhận. Kết luận: Dựa vào ưu nhược điểm và hiệu suất xử lý của 2 phương án (xem phụ lục 1), ta có thể thấy cả 2 phương án đều có hiệu quả xử lý đạt yêu cầu tuy nhiên phương án 1 có thể được chọn làm công nghệ xử lý cho nhà máy do phù hợp với lưu lượng xả thải và diện tích nhỏ của nhà máy. Tuy nhiên để chọn được công nghệ xử lý phù hợp, chúng ta còn phải so sánh chi phí xử lý và vận hành trong thời gian hoạt động của từng phương án để chọn ra được công nghệ xử lý phù hợp nhất. Chương 4 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC PHƯƠNG ÁN XỬ LÝ NƯỚC THẢI Các thông số thiết kế ban đầu Lưu lượng : Q = 140 m3/ngđ = 5,83 m3/h Qmax = 35 m3/h 4.1 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ PHƯƠNG ÁN 1 4.1.1 Hố thu nước thải – B01 Lưu lượng thiết kế: Qmax = 35 m3/h Chọn thời gian lưu nước HRT = 30 phút = 0,5 h Thể tích hố thu: W = Q x HRT = 35 x 0,5 = 17,5 (m3) Chọn kích thước hố thu nước: L x B x H = 3,5 x 2,5 x 2 Do cốt ống đầu vào hố thu từ đường ống dẫn nước thải là - 0,8m nên chiều sâu hố thu sẽ tính từ đáy của nước ống dẫn nước thải vào hố thu. Do vậy chiều sâu của hố thu là: H = 0,8 + 2 = 2,8 (m), lấy 3 m → kích thước hố thu thực tế là: Dài x Rộng x Sâu = 3,5m x 2,5m x 3m Dùng 2 máy bơm (1 hoạt động, 1 máy dự phòng) để bơm nước lên thiết bị lọc rác tinh rồi tự chảy xuống bể điều hòa. Loại bơm sử dụng là Ebara model BEST 4MA; P = 1.1 kwh; h = 17.4 – 4.6; Q = 200 – 630 lít/phút; Ø = 49mm. Bảng 4.1 Các thông số thiết kế của hố thu nước thải Thông số Đơn vị Giá trị Lưu lượng thiết kế m3/giờ 35 Thời gian lưu nước phút 30 Chiều dài m 3,5 Chiều rộng m 2,5 Chiều cao lớp nước m 2 Chiều sâu cốt ống dẫn nước tới bể m 1 Chiều sâu xây dựng m 3 4.1.2 Thiết bị lọc rác tinh – B02 Nhiệm vụ của thiết bị lọc rác tinh là tách các chất thải có kích thước lớn hơn 2mm. Công suất lớn nhất là 35 m3/giờ. Kích thước kỹ thuật: Dài x Rộng x Cao = 0,5m x 0,5m x 0,75m. Vật liệu thiết kế thiết bị lọc rác tinh là thép không rỉ: inox SUS 304. Phương thức vận hành: khi nước được bơm từ hố thu lên bể điều hòa thiết bị lọc rác tinh sẽ hoạt động, những thời gian khác được nghỉ. 4.1.3 Bể điều hòa – B03 Nhiệm vụ Bể điều hòa có nhiệm vụ điều hòa lưu lượng dòng chảy cũng như một phần dao động nồng độ của nước thải giúp giảm kích thước công trình xử lý, tiết kiệm chi phí đầu tư. Trong bể điều hòa có hệ thống sục khí vào nước thải, vừa làm thoáng sơ bộ giúp tăng hiệu quả xử lý của các công trình phía sau như bể keo tụ - tạo bông, bể xử lý sinh học nhằm tránh hiện tượng lắng cặn và gây mùi hôi khó chịu. Xác định kích thước bể điều hòa Thời gian lưu nước trong bể điều hòa t = 4 ÷ 12h. Chọn t = 8h Thể tích bể điều hòa (m3) trong đó : là lưu lượng trung bình giờ Lớp nước đệm trong bể điều hòa: Vđ = 10%VĐH = 10% 46,7= 4,67 (m3) Thể tích bể điều hòa: V = VĐH + Vđ = 46,7+ 4,67 = 51,37 (m3) Diện tích bề mặt bể điều hòa: (m2) Ta thiết kế bể điều hòa hình chữ nhật, với kích thước: Chiều cao hữu ích của bể là 4 m. Chiều cao xây dựng Hxd = H + 0,5 = 4,5 (m). Chiều dài bể là 4 m. Chiều rộng bể là 3,3 m. Lượng không khí cần cấp m3/h = 0,77 m3/phút (Trịnh Xuân Lai, 2009) trong đó: v : tốc độ cấp khí trong bể điều hòa, v = 0,01 – 0,015 m3/m3.phút, chọn qkk = 0,015 m3/m3.phút (Trịnh Xuân Lai, 2009); W: dung tích bể điều hòa. Để đảm bảo hòa tan và phân phối đều nồng độ chất bẩn trong bể, cặn không lắng và phân hủy kỵ khí thì trong bể trang bị hệ thống sục khí. Tính toán hệ thống thổi khí trong bể điều hòa: Chọn hệ thống cấp khí bằng nhựa PVC có đục lỗ, hệ thống gồm 1 ống chính, 4 ống nhánh với chiều dài mỗi ống là 3,3 m, đặt cách nhau 1 m. Đường kính ống dẫn khí chính vào bể điều hòa: Chọn vận tốc dòng khí trong ống là : , quy phạm 10 – 15 m/s , chọn Dc = 40 mm Đường kính ống nhánh dẫn khí vào bể điều hòa: , chọn Dn = 20 mm Đường kính các lỗ phân phối khí vào bể điều hòa: dlỗ = 2 – 5 mm. Chọn dlỗ = 5 mm. Vận tốc khí qua lỗ phân phối khí: Vlỗ = 15 – 20 m/s. Chọn Vlỗ = 15 m/s Lưu lượng khí qua 1 lỗ phân phối khí: m3/h Số lỗ trên 1 ống nhánh: lỗ Ống được đặt trên giá đỡ ở độ cao 5cm so với đáy. Tính toán máy thổi khí nén Áp lực cần thiết của máy thổi khí trong đó H1 : tổn thất trong hệ thống ống vận chuyển h1 = 0,4 (m) Hd : tổn thất qua lỗ phun không quá 0,5 m, chọn hđ = 0,5 (m) H : độ sâu ngập nước của vòi phun H = 4 (m) Công suất máy thổi khí trong đó: Pmay : công suất yêu cầu của máy nén khí, (Kw) G : trọng lượng không khí, kg/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 = (k = 1,395 đối với không khí) 29,7 : hệ số chuyển đổi : hiệu suất của máy, chọn e = 0,8 Vậy Chọn 1 máy thổi khí Tính toán đường ống dẫn nước vào bể điều hòa : Nước được bơm từ hố thu qua song chắn rác tinh vào bể điều hòa : , chọn D = 50 mm Trong đó : D : đường kính ống dẫn nước thải ; Q : lưu lượng nước thải, Q = 5,83 m3/h ; V : vận tốc nước chảy trong ống, chọn v = 0,8 m/s. Tính toán đường ống dẫn nước ra khỏi bể điều hòa : Nước từ bể điều hòa, cho tự chảy sang cụm bể keo tụ tạo bông, sử dụng van điều chỉnh lưu lượng để đảm bảo, khi mực nước trong bê điều hòa thay đổi thì lượng nước đi vào cụm bể keo tụ tạo bông vẫn giữ nguyên, không dao động. , chọn D = 50 mm Bảng 4.2 Các thông số thiết kế bể điều hòa Thông số Đơn vị Giá trị Thể tích hữu dụng bể điều hòa m3 51,37 Chiều cao thiết kế m 4 Chiều cao xây dựng m 4,5 Chiều rộng bể m 4 Chiều dài bể m 3,3 Thời gian lưu nước của bể giờ 8 Nước từ bể điều hòa, cho tự chảy sang cụm bể keo tụ tạo bông, sử dụng van điều chỉnh lưu lượng để đảm bảo, khi mực nước trong bê điều hòa thay đổi thì lượng nước đi vào cụm bể keo tụ tạo bông vẫn giữ nguyên, không dao động. 4.1.4 Cụm bể bể keo tụ – tạo bông – B04 Tính toán lượng phèn sử dụng và các thiết bị pha phèn: xem phụ lục 2 Tính toán bể keo tụ Bể keo tụ dùng năng lượng của cánh khuấy để tạo ra dòng chảy rối, tăng khả năng xáo trộn hóa chất với nước thải. Bể keo tụ được đặt trước bể tạo bông. Chọn thời gian khuấy trộn: t = 3 phút. (TCXDVN 51 – 2008). Cường độ khuấy trộn: G = 200 s-1 Thể tích cần thiết của bể keo tụ V = Q × t = 3 × 60 × = 0,29 (m3) Chọn chiều sâu bể keo tụ: H = 0,8m. Kích thước bể: Dài x Rộng x Cao = 0,8 m x 0,5 m x 0,8m. Chiều cao an toàn: 0,2 m. Chiều cao xây dựng: H = 0,8 + 0,2 = 1 (m). Nước và hóa chất được đi vào phía đáy bể, sau khi hòa trộn đều được sẽ được thu dung dịch ở trên mặt bể để đưa sang bể phản ứng. Chọn máy khuấy cánh phẳng. Năng lượng cần truyền vào nước: P = G2×V×µ= 2002 × 0,29 × 0,001 = 11,6 (J/s). Bảng 4.3 Thông số thiết kế bể keo tụ Thông số Đơn vị Giá trị Thời gian khuấy trộn phút 3 Cường độ khuấy trộn s-1 200 Thể tích bể m3 0,29 Chiều dài m 0,8 Chiều rộng m 0,5 Chiều cao xây dựng m 1 Năng lượng J/s 11,6 Tính toán bể tạo bông Thể tích bể: V = Q × t = 15× 60 × = 1,46(m3) trong đó: t : tời gian lưu nước trong bể; (Quy phạm 10 – 15 phút) (TCXDVN 51 – 2008); Qtbs : lưu lượng trung bình trạm xử lý. Chọn chiều cao bể: H = 1 m. Tiết diện bể: Kích thước bể: Dài x Rộng x Cao = 1,8 m x 0,8 m x 1m. Chọn chiều cao bảo vệ: 0,3 m. Chiều cao tổng cộng: 1,3 m. Thể tích thực của bể phản ứng: 1,8 x 0,8 x 1,3 = 1,87 (m3). Chọn máy khuấy gồm trục quay và trên trục lắp 2 cánh khuấy. Tổng diện tích bản cánh khuấy lấy = 15 % diện tích mặt cắt ngang của bể. Với: fn = h x rộng = 1,3 x 0,8 = 1,04 (m2) Diện tích 1 bản cánh khuấy: Chiều dài cánh khuấy lấy L = 0,4(m) và chiều rộng bản cánh lấy B = 0,2 (m). Chọn bán kính vòng khuấy: R1 = 0,2 (m), R2 = 0,2(m), tốc độ khuấy 15 vòng/phút. Tốc độ chuyển động của các bản khuấy so với nước : (m/s). Công suất thiết kế để quay cánh khuấy : N = = 51 x 1,2 x 0,16 (0,243 + 0,243) = 0,27 (w). C: hệ số trở lực của nước, phụ thuộc vào tỉ lệ giữa chiều dài l và chiều rộng b của bản cánh quạt. chọn C = 1,2 (Nguyễn Ngọc Dung 2005) Năng lượng tiêu hao cho việc khuấy trộn 1m3 nước : Z = . Tính toán ống dẫn nước thải ra khỏi bể keo tụ tạo bông Chọn vận tốc nước thải chảy trong ống là v = 0,3 (m/s) Lưu lượng nước thải : Qtb = 5,83 (m3/h) Đường kính ống là = 0,082 (m) Chọn ống nhựa uPVC có đường kính là = 80 (mm) Bảng 4.4 Thông số thiết kế bể tạo bông Thông số Đơn vị Giá trị Thời gian khuấy trộn phút 15 Tốc độ khuấy Vòng/phút 50 Thể tích bể m3 1,46 Chiều dài m 1,8 Chiều rộng m 0,8 Chiều cao xây dựng m 1,3 Thiết kế 2 cánh khuấy cánh 2 Chiều dài cánh khuấy m 0,4 Chiều rộng cánh khuấy m 0,2 Ống dẫn nước thải ra khỏi bể mm 80 Nước từ bể tạo bông sẽ tự chảy qua bể hoặc lắng đứng. 4.1.5 Tính toán thiết kế bể lắng đứng – B05 Bể lắng đứng Bể keo tụ tạo bông ống dẫn nước vào ống xả bùn Hình 4.1 Qui trình làm việc bể lắng đứng Lựa chọn thiết kế bể lắng đứng theo TCXDVN 51 : 2008 : với trạm xử lý có công suất dưới 20000m3/ngđ nên chọn kế bể lắng đứng. Nhiệm vụ của bể lắng đứng là lắng các tạp chất lơ lửng có sẵn trong nước thải. Ưu điểm: thuận tiện trong việc xả cặn, ít diện tích xây dựng Nhược điểm: chiều cao xây dựng lớn, làm giá thành xây dựng bể tăng Diện tích tiết diện ướt của bể lắng đứng (m2) (Triết, 2003) trong đó: V: tốc dộ chuyển động của nước thải trong bể lắng đứng V = 0,0285 (m/phút) = 0,000475 (m/s) v: Tốc độ chuyển động của nước thải trong bể lắng đứng, v = 0,5 mm/s (TCXD 51 :2008). Diện tích tiết diện ướt của ống trung tâm F2 = (m2) (Triết, 2003) trong đó: Vtt : tốc dộ chuyển động của nước thải trong ống trung tâm lấy không lớn hơn 30mm/s (điều 8.5.11 TCVN7957 – 2008) Chọn Vtt = 20 (mm/s) = 0,02 (m/s) Diện tích tổng cộng của bể lắng F = F1 + F2 = 3,41 + 0,081 = 3,491 (m2) ≈3,5 m2 (Triết, 2003) Đường kính của bể lắng = 2,2 (m) Đường kính của ống trung tâm = 0,32 (m) Đường kính buồng phân phối trung tâm Ta chọn d = 0,25D (buồng phân phối có đường kính d = 0,25 – 0,3 đường kính bể, Lai 2009) m Diện tích buồng phân phối trung tâm m2 Chiều cao tính toán của vùng lắng trong bể lắng đứng htt = V × t = 0,000475 ×1,5 ×3600 = 2,7 (m) (Triết, 2003) Trong đó : t : thời gian lắng, chọn thời gian lắng t= 1,5h ( qui phạm 1,5 – 2,5 h) V: tốc dộ chuyển động của nước thải trong bể lắng đứng, V = 0,0285 (m/phút) = 0,000475 (m/s) Chiều cao phần hình nón của bể lắng đứng được xác định (chiều cao phần chứa bùn) = 1 (m) (Triết, 2003) trong đó : Hn : chiều cao phần hình nón của bể lắng đứng H2 : chiều cao lớp trung hòa (m) H3 : chiều cao giả định của lớp cặn lắng trong bể D : đường kính trong bể bể lắng đứng, D = 2,2 (m) Dn : đường kính đáy nhỏ của hình nón cụt , lấy dn = 0,5 (m) α : góc ngang của đáy bể lắng so với phương ngang, α không nhỏ hơn 500, chọn α = 500 Chiều cao của ống trung tâm lấy bằng chiều cao tính toán của vùng lắng và bằng 2,7 (m) Đường kính phần loe của ống trung tâm lấy bằng chiều cao của phần ống loe và bằng 1,35 đường kính buồng phân phối trung tâm : D1 = h1 = 1,35 × 0,55 = 0,74(m), chọn D1 = 0,7 m Đường kính tấm chắn lấy bằng 1,3 đường kính miệng loe và bằng : Dc = 1,3 × D1 = 1,3 × 0,7 = 0,9 (m) Góc nghiêng giữa bề mặt tấm chắn so với mặt phẳng ngang lấy bằng 170 Chiều cao tổng cộng của bể lắng đứng sẽ là : H = htt + hn + hbv = htt + (h2 + h3) + hbv = 2,7 + 1 + 0,3 = 4m. trong đó Hbv : khoảng cách từ mặt nước đến thành bể, hbv = 0,3 (m) Để thu nước đã lắng dùng hệ thống máng vòng chảy tràn xung quanh thành bể. Thiết kế máng thu nước đặt theo chu vi vành trong của bể , đường kính ngoài của máng chính là đường kính trong của bể. Kiểm tra thời gian lưu nước của bể lắng Thể tích bể lắng Thời gian lưu nước (thỏa) ; Qui phạm (1,5 – 2,5 h) Thể tích thực bể lắng Tính toán máng thu nước sau lắng Chọn chiều rộng thu nước bm = 0,25m, chiều cao tổng cộng máng thu hm = 0,2m Đường kính máng thu Dmáng = 80% đường kính bể = 80% 2,2 = 1,76 m Chiều dài máng thu nước L = π × Dmáng = π × 1,76 = 5,5 (m) Tải trọng thu nước trên 1m chiều dài máng = 25,5 (m3/mdài.ngđ) < 124 (m3/mdài.ngđ) (thỏa) Máng răng cưa Ta có đường kính Lmáng = 5,5 m, thiết kế 5khe/m chiều dài, khe tạo góc 900 Như vậy tổng số khe dọc theo máng bê tông là 5,5 × 5 = 27 khe Chọn tấm xẻ khe hình chữ V với góc ở đáy 900. Máng răng cưa có khe điều chỉnh cao độ cho máng. Chiều cao chữ V là 40mm, khoảng cách giữa hai chữ V = 120mm, chiều rộng một chữ V là 80mm, chọn chiều cao tổng cộng của máng răng cưa: , mỗi m dài có 5 khe chữ V. Máng răng cưa được bắt dính với máng thu nước bê tông bằng bulông qua các khe dịch chuyển Bulông được bắt cách mép dưới máng răng cưa 50 mm và cách đáy máng là 50 mm. 120 mm 80 mm 200 mm Hình 4.2 Máng tràn răng cưa thu nước sau lắng. Lưu lượng nước chảy qua mỗi khe (m3/s) Hiệu quả xử lý : hiệu quả lắng đạt 64% (thực nghiệm) Hàm lượng SS còn lại trong dòng ra : SSra = 180 × (100% - 64%) = 65 (mg/l) Hàm lượng BOD còn lại trong dòng ra BODra = 665 × (100% - 20%) = 532 (mg/l) Hàm lượng COD còn lại trong dòng ra CODra = 1140 × (100% - 20%) = 912 (mg/l) Lượng bùn sinh ra mỗi ngày M = 64% × SSvào × Q = 0,64 × 180 × 140 = 16,13 (kg/ngđ) Giả sử bùn tươi có độ ẩm 95% Khối lượng riêng bùn là 1053 kg/m3 Tỉ số MLVSS = 0,75 Lượng bùn cần xử lý là = 0,31 (m3/ngđ) Lượng bùn có khả năng phân hủy sinh học Mtươi = 0,75 × 16,13 = 12,1 (kg/ngày) Tính toán ống dẫn nước thải ra khỏi bể lắng I Chọn vận tốc nước thải chảy trong ống là v = 1 (m/s) (v ≤ 2m/s) Lưu lượng nước thải : Qtb = 5,83 (m3/h) Đường kính ống là = 0,045 (m) Chọn ống nhựa uPVC có đường kính là = 45 (mm) Tính toán ống dẫn bùn ra khỏi bể lắng I Lưu lượng bùn thải Q = 0,31 (m3/ngđ) Để bơm bùn ra khỏi bể ta dùng bơm bùn Ebara model DwO 150M; P = 1.1 kWh; h = 9.5 – 5.1; Q = 100-550 lít/phút; Ø = 45 mm. Lấy đường kính ống dẫn bùn bằng đường kính máy bơm bùn Ø = 45 mm. Chọn bơm bùn tươi từ bể lắng đứng tới bể nén bùn Lưu lượng bùn thải Q = 0,31 (m3/ngđ) = 3,6 × 10-6 (m3/s) Công suất bơm = 0,00044 kW trong đó : hiệu suất chung của bơm từ 0,72 ÷ 0,93 chọn 0,8 : khối lượng riêng của nước (kg/m3) Bơm bùn thiết kế 1 bơm, chọn bơm bùn có công suất là 0,15HP Thiết bị cào bùn bể lắng Loại cầu trung tâm. Hoạt động cới vận tốc chậm, gom bù lắng ở đáy bể về hố gom bùn. Từ đây bùn được bơm hút đi. Thanh gạt bùn Chiều dài L = 90% × D = 90% × 2,08 = 1,87 m Năng lượng cần truyền vào nước P = G2 ×µ = 302 × 9,36 × 0,00105 = 8,85 (J/s) = 8,85 Kw trong đó G : cường độ khuấy, G = 30 s-1 V : thể tích của bể, V = 2,08 m3 : độ nhớt động lực của bùn, (N.s/m2) Xác định số vòng quay của thanh gạt bùn (vòng/s) = 0,43 (vòng/phút) Bảng 4.5 Tổng hợp thông số tính toán bể lắng đứng Thông số Đơn vị Giá trị Diện tích bể lắng m2 3,5 Đường kính bể lắng m 2,2 Đường kính ống trung tâm m 0,32 Đường kính buồng phân phối trung tâm m 0,55 Đường kính ống loe m 0,7 Đường kính tấm chắn m 0,9 Chiều cao vùng lắng m 2,7 Chiều cao phần hình nón của bể lắng m 1 Chiều cao ống trung tâm m 2,7 Chiều cao tổng cộng bể lắng m 4 Đường kính máng thu nước m 1,76 Chiều dài máng thu nước m 5,5 Tổng số khe thu nước khe 27 Chiều cao khe chữ V mm 40 Chiều dài thanh gạt bùn m 1,87 Chiều rộng máng thu m 0,25 Chiều cao máng thu m 0,2 Ống dẫn nước ra khỏi bể lắng mm 45 Ống dẫn bùn ra khỏi bể lắng mm 45 4.1.6 Tính toán Bể trung gian – B06 Tính tương tự bể điều hòa ta có thông số bể trung gian Bảng 4.6 Các thông số thiết kế bể trung gian STT Thông số Đơn vị Giá trị 1 Thể tích hữu dụng bể trung gian m3 46,7 2 Chiều cao thiết kế m 4 3 Chiều cao xây dựng m 4,5 4 Chiều rộng bể m 4 5 Chiều dài bể m 3 6 Thời gian lưu nước của bể giờ 8 7 Đường kính ống dẫn khí chính mm 40 8 Đường kính ống dẫn khí nhánh mm 20 9 Số ống nhánh ống 3 10 Số ống dẫn khí chính ống 1 11 Số lỗ trên 1 ống nhánh lỗ 11 Lưu lượng nước bơm từ bể trung gian qua bể SBR = 46,7 (m3/30 phút) = 93,4 (m3/h). Sử dụng 3 bơm (2 hoạt động, 1 dự phòng) để bơm nước thải từ bể trung gian qua bể SBR. Loại bơm sử dụng là Ebara model BEST 3MA; P = 0,74 kwh; h = 13,6 – 3,2m; Q = 20 – 280 lít/phút; Ø = 49mm. 4.1.7 Tính toán bể SBR – B07 Điều kiện thiết kế và giả thiết - Số bể SBR = 1; - Lưu lượng Q = 140 m3/ngđ; - BOD5 vào = 532 (mgO2/L); - CODvào = 912 (mgO2/L); - Thời gian hoạt động của 1 mẻ xử lý: tf : thời gian làm đầy nước vào bể, tf = 0,5h. ta : thời gian sục khí, khuấy trộn, ta = 6h. ts : thời gian lắng, ts = 1h. td : thời gian rút nước ra khỏi bề, td = 0,5h. - Độ sâu rút nước = 70% = VF; - SVI = 150 (ml/g); - Thời gian lưu bùn SRT = 20 ngày (quy phạm 10 – 30 ngày); - Tỷ số BOD5 /BODht (COD) = 0,6 (BOD5 /BODht (COD) = 0,45 – 0,68, Lai, 2009); - Sử dụng các thông số động học trong bảng 3.4 và 3.5 (Trần Thị Mỹ Diệu, 2007): µm = 6 gVSS/gVSS.ngđ; Y = 0,4 gVSS/g bCOD; ks = 20 g bCOD/m3 kdn = 0,08 gVSS/gVSS.ngđ; kd = 0,12 gVSS/gVSS.ngđ; µmn = 0,75 gVSS/gVSS.ngđ; Ko = 0,5 g/m3.; XMLSS = 3500 mg/l. Xác định các thông số cần thiết cho quá trình thiết kế Xác định bCOD bCOD = S0 = 1,6 x BOD = 1,6 x 532 = 851 (g/m3) Xác định nồng độ nbCOD nbCOD = COD - bCOD5 = 864 – 806 = 58 (g/m3) Xác định nồng độ BOD5 của nước thải đầu vào và đầu ra của bể SBR BOD5 vào = 532 (mg/l) Giả sử hệ thống bể thổi khí xử lý hiệu quả đạt 90%: BOD5 ra = 0,1 532 = 53,2 (mg/l) Xác định nồng độ BOD5 của chất lơ lửng trong nước thải đầu ra Giả sử hàm lượng cặn lơ lửng sau xử lý là 20 mg/l trong đó 60% hàm lượng cặn lơ lửng có khả năng phân hủy sinh học. Phần có khả năng phân hủy sinh học của chất rắn sinh học ở đầu ra là: 0,6 20 = 12 (mg/l) BOD hoàn toàn của chất rắn có khả năng phân hủy sinh học ở đầu ra là: 0,6 20 1,42 (mgO2 tiêu thụ/mg tế bào bị oxy hóa) = 17,04 (mg/l) BOD5 của chất rắn lơ lửng ở đầu ra là: 0,68 17,04 = 11,6 (mg/l) BOD5 hòa tan trong nước ở đầu ra xác định như sau BOD5 ht ra = 53,2 – 11,6 = 41,3 (mg/l) Xác định thể tích bể SBR Thời gian hoạt động của 1 mẻ xử lý T = tf + ta + ts + td = 0,5 + 6 + 1 + 0,5 = 8 (giờ/mẻ) Số mẻ xử lý bể SBR thực hiện được trong ngày : (mẻ/ngđ) Thể tích nước vào bể SBR của 1 mẻ xử lý: = 46,7 (m3/mẻ) Phương trình cân bằng khối lượng dựa vào chất rắn chứa trong bể. Khối lượng chất rắn khi đầy bể = Khối lượng chất rắn lắng VT.X = VS.XS trong đó : VT : tổng thể tích của bể, m3; X : nồng độ MLSS khi đầy bể. g/m3; VS : thể tích phần lắng sau khi rút nước, m3; XS : nồng độ MLSS trong thể tích lắng, g/m3. Vậy thể tích bể SBR là VT = (m3) Chọn chiều cao bể là 5m ð chiều sâu rút nước = 5 x 70% = 3,5 (m) Chọn chiều cao bảo vệ = 0,5m ð Kích thước bể SBR = Dài x Rộng x Cao = 4m x 3,4m x 5,5m. Tính toán lượng bùn sinh ra mỗi ngày Lượng bùn dư thải bỏ mỗi ngày: (mgVSS/mg BOD5) Lượng sinh khối gia tăng mỗi ngày tính theo MLVSS (kg/ngày) Trong đó: La: BOD5 trong nước ở đầu vào Lc: BOD5 hòa tan trong nước ở đầu ra Lượng tăng sinh khối tổng cộng tính theo MLSS (kg/ngày) Lượng bùn dư thải bỏ mỗi ngày = Lượng tăng sinh khối tổng cộng tính theo MLVSS – Hàm lượng chất lơ lửng còn lại trong dòng ra = 10,1 – ( 140 x 20 x 10-3) = 7,3 (kg/ngày) Xác định lượng bùn thải Giả sử bùn dư được xả bỏ từ đường ống dẫn bùn tuần hoàn. Qra = Q và hàm lượng VSS trong bùn ở đầu ra chiếm 80% hàm lượng SS. Lượng bùn dư thải bỏ: (m3/ngđ) V: Thể tích bể. V = 155,7 m3; X: Nồng độ VSS trong hỗn hợp bùn hoạt tính. X = 3500 mg/l; Xra: Nồng độ VSS ra trong hỗn hợp bùn hoạt tính. Xra = 0,7 20 = 14 mg/l; Q: Lưu lượng trung bình ngày (m3/ngđ); Qra: Lưu lượng nước thải ra khỏi bể lắng. Qra = Q; SRT: Thời gian lưu bùn. SRT= 20 ngày. Kiểm tra tỷ số F/M và tải trọng hữu cơ Tỷ số F/M (mgBOD/mg bùn.ngày) (Quy phạm 0,2 –1; Lai, 2008) Tải trọng thể tích (kgBOD/m3.ngày) (Quy phạm 0,8 – 1,9; Lai, 2008) Lượng oxy cần cung cấp cho bể Khối lượng BOD hoàn toàn cần xử lý mỗi ngày: (kg/ngày) Q: Lưu lượng. Q = 140 m3/ngđ So: BOD đưa vào bể thổi khí. So = 532 mg/l S: BOD ra khỏi bể thổi khí. S = 41,3 mg/l f: tỷ số chuyển đổi từ BOD5 sang COD. f = 0,6. Lượng oxy yêu cầu: = 114,5 – ( 1,427,3) = 104 (kg/ngày) Px: Bùn dư sinh ra hằng ngày. Px = 7,3 kg/ngày. 1,42: Hệ số chuyển đổi từ tế bào sang COD Giả sử hiệu quả vận chuyển của thiết bị thổi khí: 8%, hệ số an toàn: 2 (giả sử không khí cấp chứa 23,2 % O2 theo trọng lượng). Khối lượng riêng của không khí ở 250C: 1,18 kg/m3. Lượng không khí yêu cầu: = 380 (m3/ngđ) Lượng không khí yêu cầu với hiệu quả 8%: = 4750 (m3/ngày) = 3,3 (m3/phút) Lượng không khí thiết kế cho máy nén khí: Qk = 3,3 2 = 6,6 m3/phút = 0,11 (m3/s) = 9504 (m3/ ngđ) Bố trí hệ thống cấp khí Hệ thống phân phối khí có kích thước bọt mịn, dàn ống gồm 1 ống chính và các ống nhánh đặt vuông góc với ống chính. Chiều dài ống chính bằng chiều dài bể thổi khí 4 m, chiều dài ống nhánh bằng chiều rộng bể thổi khí 3,4 m. Trên các ống nhánh đặt các đĩa phân phối khí tạo kích thước bọt từ 1 – 4 mm. Chọn hệ thống cấp khí cho bể gồm 1 ống chính và 5 ống nhánh với chiều dài mỗi ống là 3,2 m, ống nhánh đặt cách nhau 0,8 m. Đường kính ống dẫn khí chính: Chọn vận tốc dòng khí trong ống là : , quy phạm 10 – 15 m/s m, chọn D = 110 mm Đường kính ống nhánh dẫn khí : m, chọn D = 50 mm Chọn dạng đĩa xốp, đường kính 250 mm, cường độ khí 260l/phút.đĩa = 4,3 l/s Số đĩa phân phối trong bể là: (đĩa) Số đĩa trên mỗi ống nhánh : (đĩa) Đĩa đặt cách sàn 50 mm và mỗi tâm đĩa cách nhau 0,6 m. Kiểm tra lại vận tốc khí Vận tốc khí trong ống chính (m/s) quy phạm trong khoảng (10 – 15 m/s) Vận tốc khí trong ống nhánh (m/s) quy phạm trong khoảng (10 – 15 m/s) Tính toán máy thổi khí nén Áp lực cần thiết của máy thổi khí trong đó H1 : tổn thất trong hệ thống ống vận chuyển h1 = 0,4 (m) Hd : tổn thất qua đĩa phun không quá 0,5 m, chọn hđ = 0,5 (m) H : độ sâu ngập nước của vòi phun H = 5 (m) Công suất máy thổi khí trong đó: Pmay : công suất yêu cầu của máy nén khí, (Kw) G : trọng lượng không khí, kg/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 = (k = 1,395 đối với không khí) 29,7 : hệ số chuyển đổi : hiệu suất của máy, chọn e = 0,8 Vậy Chọn 2 máy thổi khí, 1máy làm việc luân phiên còn 1 máy dự phòng Tính toán đường kính ống dẫn nước thải ra khỏi bể SBR, vào bể khử trùng Dùng bơm bơm nước đã xử lý từ bể SBR sang bể khử trùng Chọn vận tốc nước thải trong ống v = 1 m/s (vận tốc nước chảy trong ống v = 1 – 2m/s) Ta có thời gian xả nước từ bể SBR là 30 phút, thể tích phần hút nước là 46,7 m3 Đường kính ống dẫn nước thải, chọn ống dẫn nước thải là nhựa uPVC (m), chọn D = 180 mm Bảng 4.7 Tổng hợp thông số tính toán bể SBR Thông số Đơn vị Giá trị Thời gian lưu nước h 8 Chiều dài bể m 4 Chiều rộng bể m 3,4 Chiều cao hữu ích m 5 Chiều cao xây dựng m 5,5 Đường kính ống dẫn khí chính mm 110 Đường kính ống dẫn khí nhánh mm 50 Số ống nhánh ống 5 Khoảng cách đặt ống nhánh m 0,8 Khoảng cách giữa các đĩa trên ống nhánh m 0,6 Tổng số đĩa đĩa 25 Số đĩa trên mỗi ống nhánh đĩa 5 Thể tích bể SBR m3 66,7 Đường kính dẫn nước ra khỏi bể mm 180 4.1.8 Tính toán bể khử trùng – B08 Tính toán bể khử trùng Lưu lượng thiết kế: Q = 46,7 (m3/0,5h) = 93,4 (m3/h) Thời gian lưu nước: t = 30 phút = 0,5h (điều 8.28.5, TCVN 7957 – 2008) Thể tích hữu ích của bể tiếp xúc: W = Q t = 93,4 0,5 = 46,7 (m3) Chọn chiều cao công tác là H = 1,5m, chiều cao bảo vệ là Hbv = 0,3m. → chiều cao xây dựng là 1,8m. Diện tích bề mặt bể (m2) Chiều dài bể L = 10,4m ; chiều rộng bể B = 3 m. Chọn bể tiếp xúc gồm 4 ngăn, diện tích mỗi ngăn là: (m2) Kích thước mỗi ngăn L’ x B = 2,6m x 3m. Đường ống dẫn nước ra khỏi bể Chọn vận tốc nước thải chảy trong ống: v = 1 m/s Đường kính ống dẫn (m) = 180 (mm) Tính toán lượng hóa chất sử dụng Liều lượng Clo sử dụng cho 1 m3 nước thải = 8 (g/m3). Lượng Clo sử dụng 1 ngày = 140 x 8 x 10-3 = 1,12 (kg/ngđ) Nồng độ dung dịch NaOCl sử dụng là 10%. Lượng NaOCl 10% châm vào bể = 11,2 (l/ngđ) Bảng 4.8 Thông số thiết kể bể khử trùng Thông số Đơn vị Kích thước Thời gian lưu nước giờ 0,5 Chiều cao công tác của bể m 1,5 Chiều cao bảo vệ m 0,3 Chiều cao xây dựng m 1,8 Chiều dài bể m 10,4 Chiều rộng bể m 3 Số ngăn bể khử trùng ngăn 4 Chiều dài 1 ngăn m 3 Chiều rộng 1 ngăn m 2,6 Đường kính ống dẫn nước ra khỏi bể mm 180 Lượng NaOCl sử dụng l/ngđ 11,2 4.1