Luận văn Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy mì ăn liền Gosaco

tích phần không khí so với dung tích ngăn (thỏa) Bể tách dầu mỡ được cấu tạo bằng bêtông cốt thép Mác 250, dày 0,2 m và được vệ sinh vớt dầu mỡ định kỳ mỗi ngày. Bảng 6.1: Tổng hợp tính toán bể tách dầu mỡ Thông số Ký hiệu Kết quả Ngăn thứ nhất Chiều dài (m) Chiều rộng (m) Chiều cao (m) L1 B1 H1 4 1,8 2,3 Ngăn thứ hai Chiều dài Chiều rộng (m) Chiều cao (m) L2 B2 H2 2 1,8 2,3 6.1.2 Song chắn rác thô 6.1.2.1 Nhiệm vụ Song chắn rác: tách các loại rác và các tạp chất thô có kích thước lớn ở trong nước thải trước khi đưa nước thải vào các công trình xử lý phía sau. Việc sử dụng song chắn rác sẽ tránh hiện tượng tắc nghẽn đường ống, mương dẫn và hư hỏng bơm do rác gây ra. 6.1.2.2 Tính toán Do đường ống đưa nước thải về khu xử lý có đường kính D = 400mm, diện tích mặt cắt ướt: A = Chọn độ đầy đường ống = 0,8 A = 0.1257 * 0,8 = 0,1 m2 Vận tốc dòng chảy lớn nhất vmax = Trong đó Qmax: Là lưu lượng nước thải lớn nhất giây, Qmax = 27,8 l/s = 0,0278 m3/s Chọn vận tốc dòng chảy lớn nhất qua song chắn rác: vmax = 0,3 m/s Diện tích mặt cắt ướt dòng chảy qua song chắn rác: A = Chọn A = 0.1 m2 Diện tích tổng cộng của song chắn rác ASCR = A + Athanh chắn = A + Với: A: Diện tích mặt cắt ướt chảy qua song chắn rác, m2 Athanh chắn: Diện tích thanh chắn, m2 Athanh chắn = s: Bề rộng thanh chắn, chọn s = 8 mm l: Khoảng cách giữa các thanh chắn, chọn l = 16 mm. ASCR = 0,1 + =0,2 m2 Chọn độ dốc đặt song chắn rác so với phương thẳng đứng là 30o. Diện tích thực của song chắn rác ÁSCR = Chọn kích thước song chắn rác: 600mm x 400 mm Bề rộng của song chắn rác : Bs = 600mm Chiều cao mực nước h1 = 400 cos 30o = 0,346 mm Do cần đảm bảo mức an toàn, chọn kích thước song chắn rác: 600 x 1000 x 30mm Chiều cao song chắn rác h = 1000 cos 30o = 866 mm Tính số khe của song chắn rác Ta có: n l + (n – 1) s = Bs Trong đó: n: Số khe hở của song chắn rác l: Khoảng cách giữa các thanh chắn, l = 16 mm s: Bề rộng thanh chắn, s = 8 mm Bs: Bề rộng song chắn rác, Bs = 600 mm Số khe hở: 16 n + (n – 1) 8 = 600 24 n = 608 n = 26 khe Tính lại khoảng cách giữa các thanh chắn: n l + (n – 1) s = Bs 26 l + 25 8 = 600 l = 15,4 mm Kiểm tra lại vận tốc dòng chảy Diện tích mặt cắt ướt: A + = Bs h1 A (1 + =0,6 0,346 A = Vận tốc dòng chảy qua song chắn rác: vmax = Vận tốc này nằm trong khoảng cho phép : vmax 0,6 m/s Tổn thất áp lực qua song chắn rác Ta có: hs = Trong đó vmax: Vận tốc dòng chảy lớn nhất qua song chắn rác, vmax = 0,20m/s K1 : Hệ số tính đến sự tăng tổn thất do vướng rác ở song chắn rác, K1 = 2 – 3 , chọn K1 = 3 : Hệ số sức cản cục bộ của song chắn rác, tính theo công thức: Với: : Hệ số phụ thuộc vào tiết diện ngang của song chắn rác với tiết diện hình chữ nhật, = 2.42 :Góc nghiên của song chắn rác so với hướng dòng chảy, = 60o Tổn thất áp lực ở song chắn rác: hs =0,85 = 5 mm Chiều dài phần mở rộng trước song chắn rác: L1 = Trong đó: Bs : Bề rộng song chắn, Bs =600mm Bm : Chiều rộng mương dẫn trước song chắn, chọn Bm = 400mm : Góc nghiên chỗ mở rộng, = 20o L1= Chọn L1 = 0,3 m Chiều dài phần mở rộng sau song chắn: L2 = Chiều dài xây dựng của phần mương lắp đặt song chắn rác: L = L1 + L2 + Ls = 0,3 + 0,15 + 1,2 = 1,65 m Với Ls : Chiều dài phần đặt song chắn rác, Ls = 1,2m Chiều cao xây dựng: H = h + hs = 866 + 24 = 890 mm = 0.89m Bảng 6.2: Tổng hợp tính toán song chắn rác thô Thông số Giá trị Bề rộng song chắn, Bs(mm) 600 Chiều cao song chắn, h(mm) 1000 Góc nghiêng song chắn so với phương thẳng đứng 30o Số khe của song chắn rác, n 26 Khoảng cách giữa các thanh chắn, l(mm) 15,4 Vận tốc chảy qua song chắn, v(m/s) 0,2 Tổn thất áp lực chảy qua song chắn, hs(mm) 5 Chiều dài mương lắp đặt song chắn, L(m) 1,65 6.1.3 Bể thu gom 6.1.3.1 Nhiệm vụ Bể thu gom: tập trung nước thải từ hệ thống cống được tiếp nhận và phân phối cho các công trình xử lý phía sau, nhằm bảo đảm lưu lượng tối thiểu cho bơm hoạt động, giảm diện tích đào sâu không hữu ích cho bể điều hòa khi không có bể thu gom. 6.1.3.2 Tính toán: Lưu lượng nước thải Qmaxh = 100(m3/h). Chọn thời gian lưu nước, t = 10-30 phút ( Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp/ trang 396). Chọn t = 10phút Thể tích hố gom Kích thước bể Chọn chiều sâu hữu ích : h1 = 3,5 m Chiều cao bảo vệ: h2 = 0,5 m Chiều cao bể : H = h1+ h2 = 3,5+0,5= 4(m) Diện tích bể Thể tích xây dựng bể gom = dài x rộng x cao = 2,5 x 2,5 x 4 Chọn máy bơm từ bể thu gom lên bể điều hòa Choïn 2 maùy bôm nhuùng chìm hoaït ñoäng luaân phieân Lưu lượng mỗi máy bơm, chọn Q = 100 m3/h Cột áp hầm bơm là 9m và tổn thất đường ống là 1m. Vậy chiều cao cột áp là: H = 9+1 =10m Công suất cột bơm N = == 1,42 (kW) Trong đó: Q: Lưu lượng nước thải, Q = 0,01157 m3/s H: Chiều cao cột áp, H = 10 m : Khối lượng riêng của nước (kg/m3) : Hiệu suất chung của bơm từ 0,72 – 0,93, chọn = 0,8 Công suất bơm thực: (lấy bằng 120% công suất tính toán) Nthực = N x 1,2 = 1,42 x 1,2 = 1,7 kW = 2,3 Hp Bảng 6.3: Tổng hợp tính toán bể thu gom Thông số Giá trị Thời gian lưu nước, t(phút) 10 Kích thước ngăn tiếp nhận Chiều dài, L(m) 2,5 Chiều rộng, B(m) 2.5 Chiều cao, H(m) 4 6.1.4 Song chắn rác tinh Vì mức độ chất rắn lơ lửng ở dòng vào có thể vượt quá 40mg/l nên quy trình phải thiết kế để dòng nước thải chảy qua một lưới lọc tinh để loại bỏ các hạt có kích thước nhỏ hơn 1mm nhằm bảo vệ thiết bị trước khi đưa vào bể điều hoà bể điều hoà. Chọn loại lưới cố định và đường kính mắt lưới là 1 mm 6.1.5 Bể điều hòa 6.1.5.1 Nhiệm vụ Bể điều hòa: Điều hoà lưu lượng, nồng độ chất hữu cơ, tránh cặn lắng và làm thoáng sơ bộ. Qua đó oxy hóa một phần chất hữu cơ, giảm kích thước các công trình đơn vị phía sau và tăng khả năng làm việc hiệu quả. 6.1.5.2 Tính toán Để xác định kích thước bể điều hoà, ta cần các số liệu về độ biến thiên lưu lượng của nước thải theo từng khoảng thời gian trong ngày, lưu lượng trung bình ngày. Ở đây, do không có số liệu về độ biên thiên lưu lượng nước thải của nhà máy theo giờ nên ta chỉ có thể tính thể tích bể điều hoà một cách gần đúng như sau: Thể tích bể điều hoà V = Trong đó: QTBh: Lưu lượng trung bình giờ, Q = 42 m3/h t: Thời gian lưu nước trong bể điều hoà (4-8 giờ), Chọn t=6giờ Kích thước xây dựng của bể điều hoà Chọn chiều cao làm việc là : h = 4(m), chiều cao bảo vệ hbv = 0,5(m) Diện tích ngang của bể điều hoà: F = Kích thước bể: dài x rộng = 8 8 (m2) Thể tích xây dựng bể điều hoà Vdh(tt) = dài x rộng x cao = 8 8 (4+ 0,5) = 288 (m3) > 252 (m3) Tốc độ khuấy trộn bể điều hoà: Chọn khuấy trộn bể điều hoà bằng hệ thống thổi khí. Lượng khí nén cần cho thiết bị khuấy trộn: qkhí = R Vdh(tt) = 0,9 khí m3/m3 bể.phút 252m3 = 226,8m3/h. Trong đó: R: Tốc độ khí nén, R = 10 – 15 l/m3.phút, chọn R = 15 l/m3.phút = 0.015 m3/m3.phút = 0,9 (m3 khí/m3 bể.h) Vdh(tt): Thể tích thực tế của bể điều hoà Bảng 6.4 : Các thông số cho thiết bị khuếch tán khí Loại khuếch tán khíCách bố trí Lưu lượng khí(l/phút.cái) Hiệu suất chuyển hoá oxyTiêu chuẩn ở độ sâu 4.6m, % Đĩa sứ - lưới Chụp sứ - lưới Bản sứ - lưới Ống plastic xốp cúng bố trí: Dạng lưới Hai phía theo chiều dài( dòng chảy xoắn hai bên) Một phía theo chiều dài(dòng chảy xoắn một bên) Ống plastic xốp mềm bố trí: Dạng lưới Một phía theo chiều dài Ống khoan lỗ bố trí: Dạng lưới Một phía theo chiều dài 11 – 96 14 – 71 57 – 142 68 – 11385 – 31157 – 340 28 – 19857 – 198 28 – 11357 – 170 25 – 40 27 – 39 26 – 33 28 – 3217 – 2813 – 25 25 – 3619 – 37 22 – 2915 – 19 Chọn khuếch tán khí bằng đĩa sứ bố trí dạng lưới. Vậy số đĩa khuếch tán là: n = = 21 đĩa Chọn n = 24 đĩa Trong đó r : Lưu lượng khí, chọn r = 180 l/phút. đĩa = 10,8 m3/h Chọn đường ống dẫn và cách bố trí Lưu lượng khí cung cấp cho bể là: Qk = n r = 24 10,8 = 259,2 ( m3/h) = 0,072 (m3/s) > qk Vậy: Lưu lượng khí cần cung cấp cho bể điều hòa = 0,072 (m3/s). Chọn 1 ống chính và 6 ống nhánh .Vận tốc khí trong ống vkk= 10 – 15 m/s ,có thể chọn vkk = 15 m/s. Đường kính ống chính D== (m). Chọn ống sắt tráng kẽm có 90 Đường kính ống nhánh d= (m). Chọn ống sắt tráng kẽm có 34 Tính toán các ống dẫn nước vào và ra khỏi bể điều hoà: Nước thải được bơm từ hố thu vào bể điều hoà, Vận tốc cho phép nước chảy trong ống v= 0,9 – 1.5 m/s,chọn vận tốc nước vào bể là 1,5 m/s, lưu lượng nước thải 42 m3/h, đường kính ống vào là: D = = = 0,1m Chọn ống nhựa PVC có đường kính 114mm Kiểm tra lại vận tốc (thỏa điều kiện) Áp lực và công suất của hệ thống nén khí: Áp lực cần thiết cho hệ thống nén khí xác định theo công thức: Htc = (hd + hc) + hf + H Trong đó: hd: Tổn thất áp lực do ma sát dọc theo chiều dài trên đường ống dẫn hc: Tổn thất áp lực cục bộ, m hf: Tổn thất qua thiết bị phân phối, m H: Chiều cao hữu ích của bể điều hoà, H = 4 m Tổng tổn thất hd và hc thường không vượt quá 0.4m, tổn thất hf không vượt quá 0.5m, do đó áp lực cần thiết là: Htc = 0.4 + 0.5 + 4 = 4.9 m Áp lực không khí sẽ là: P = Công suất máy thổi khí tính theo công thức sau: N = Trong đó: qkk: Lưu lượng không khí, qkk = 0.02m3/s n: Hiệu suất máy thổi khí, n = 0.7 – 0.9, chọn n = 0.8 k: Hệ số an toàn khi sử dụng trong thiết kế thực tế, chọn n = 2. Bơm nước thải: Chọn hai máy bơm để bơm nước thải từ bể điều hòa sang bể tuyển nổi. Một hoạt động một dự phòng. N = == 1,42 (kW) Trong đó Q: Lưu lượng nước thải, Q = 0,01157 m3/s H: Chiều cao cột áp, H = 10 m : Khối lượng riêng của nước (kg/m3) : Hiệu suất chung của bơm từ 0,72 – 0,93, chọn = 0,8 Công suất bơm thực: (lấy bằng 120% công suất tính toán) Nthực = N x 1,2 = 1,42 x 1,2 = 1,7 kW = 2,3 Hp Bảng 6.5 Tổng hợp tính toán bể điều hòa Thông số Giá trị Thời gian lưu nước của bể điều hoà, t(h) 6 Kích thước bể điều hoà Chiều dài, L(m) 8 Chiều rộng, B(m) 8 Chiều cao, H(m) 4.5 Số đĩa khuyếch tán khí, n(đĩa) 24 Đường kính ống dẫn khí chính, D(mm) 90 Đường kính ống nhánh dẫn khí, dn(mm) 34 Đường kính ống dẫn nước vào , ra khỏi bể (mm) 114 Công suất máy nén khí, N(kw) 2 6.1.6 Bể tuyển nổi 6.1.6.1 Nhiệm vụ Bể tuyển nổi được sử dụng để tách các dầu mỡ, váng nổi và các chất lơ lững. Quá trình tuyển nổi thường được thực hiện bằng áp lực, hỗn hợp khí nước có áp lực lớn được đưa vào bể, các hạt khí tách ra thành các bọt khí nhỏ. Các bọt khí đó sẽ kết dính với các hạt và khi lực nổi của tập hợp các bong bóng khí và hạt đủ lớn sẽ cùng nhau nổi lên bề mặt do tỷ trọng của bọt khí và cặn bám lên đó nhỏ hơn tỉ trọng của nước rất nhiều. Bể có tác dụng khử một phần chất hoạt động bề mặt và cặn lơ lững. 6.1.6.2 Tính toán Tuyển nổi áp lực điều chỉnh được lượng không khí, chế độ công tác của trạm ổn định, độ hoà tan của không khí trong nước thải tăng khi áp suất tăng. Tuy phải tốn chi phí cho thùng áp lực nhưng hiệu suất tuyển nổi cao và ổn định. So với tuyển nổi chân không thì việc xây dựng và vận hành bể tuyển nổi đơn giản hơn nhiều. Vậy chọn bể tuyển nổi áp lực cho quy trình. Bảng 6.6: Thông số tính toán bể tuyển nổi Thông số Giá trị Trong khoảng Đặc trưng Áp suất, KN/m2 Tỉ số khí: rắn, ml/mg Chiều cao lớp nước, m Tải trọng bề mặt, m3/m2.ngày Thời gian lưu nước, phút Bể tuyển nổi Cột áp lực Nhiệt độ nước thải, 0C Lượng khí hoà tan,ml/l 170-475 0,03-0,05 1-3 20-325 20-60 0,5-3 30 15,7 270-340 0,01-0,02 Thông số thiết kế cho bể tuyển nổi áp lực (Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp- Tính toán thiết kế công trình- Lâm Minh Triết) Hàm lượng cặn lơ lững đi vào bể tuyển nổi SS = 202 (1-0,3)=141,4(mg/l) Hàm lượng BOD đi vào bể tuyển nổi BOD = 486 (1-0,1)= 437,4(mg/l) Hàm lượng BOD sau khi đi qua song chắn rác, bể điều hoà giảm 15%, COD tương ứng giảm tối thiểu 7%. Vậy hàm lượng COD đi vào bể tuyển nổi: COD = 830 (1-0,07)= 771,9(mg/l) Lượng nước tuần hoàn đưa vào bình áp lực Trong đó A/S: Tỉ số chất khí/ chất rắn, ml khí /mg chất rắn. A/S = 0,015(mg/l) f: Phần khí hoà tan ở áp suất P, thông thường f=0,5 P: Áp suất trong bình áp lực, atm. Được xác định bởi P=Hệ SI) P: Áp suất, kPa Chọn p = 300KN/m2 = 300kPa. Sa: Nồng độ chất rắn trong nước thải, mg/l. Sa =600mg/l 1,3: Trọng lượng tính theo mg của một ml không khí 1: Hằng số tính đến hệ thống làm việc ở điều kiện khí quyển sa :Độ hoà tan của khí, ml/l. sa = 15,7(ml/l) Q : Lưu lượng nước thải, m3/h. Q = 42m3/h R : Lưu lượng nước tuần hoàn, m3/h. Thay số vào ta được 0,015 = Phần trăm nước tái sử dụng 6.1.6.3 Kích thước bể: Tổng lưu lượng vào bể tuyển nổi Qt = Q + R = 42 + 20,02 = 62,02(m3/h) Diện tích bề mặt bể tuyển nổi Trong đó: a: Tải trọng bề mặt bể tuyển nổi, a = 3-10(m3/m2.giờ) ( Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp- Tính toán thiết kế các công trình- Lâm Minh Triết). Chọn a =3 (m3/m2.giờ). Thời gian lưu nước trong bể tuyển nổi, t=20-60(phút). Chọn t = 30(phút) Thể tích bể tuyển nổi Vb = Qt x t = 62,02 31,01(m3) Chiều cao bể tuyển nổi ht = Chiều cao tổng cộng của bể tuyển nổi Hb = ht + hbv = 1,5 + 0,3 = 1,8(m3) Trong đó ht- Chiều cao phần tuyển nổi, ht = 1,5(m) hbv- Chiều cao bảo vệ, hbv = 0,3(m) Chọn Chiều dài bể tuyển nổi: L = 5,5(m) Chiều rộng bể tuyển nổi: B = 3,2(m) Thể tích xây dựng bể tuyển nổi VXD = L B Hb = 5,5 3,2 1,8 = 31,68(m3) 6.1.6.4 Bình áp lực Thể tích cột áp lực Chọn thời gian lưu nước trong bình áp lực, tp = 2(phút) Thể tích bình áp lực Vp = R tp = Chọn chiều cao cột áp lực H= 1 (m) Chọn chiều cao bảo vệ: hbv =0,3(m) Đường kính bồn áp lực D = 0,92(m) Thể tích xây dựng của bình áp lực Vxd = Lưu lượng khí cung cấp Trong đó S: Lượng cặn tách ra trong một phút S = Sa Q = è Tính bề dày thân bình áp lực Vật liệu bình: thép CT3 Tốc độ gỉ: 0,06mm/năm Môi trường làm việc lỏng (nước): Áp suất làm việc: Pk = 3,85(atm) = 300kPa Chiều cao nước trong bình H=1(m) Bề dày thân áp lực Trong đó: Dt: Đường kính trong bình áp lực, Dt = 0,36m Hệ số tràn, P:Áp suất tính toán trong thiết bị P = Pk + Pn Pn : Là áp suất thuỷ tĩnh Pn = Ứng suất của thép Hệ số hiệu chỉnh : nk = 2,6 nc = 1,5 Lấy giá trị nhỏ nhất trong 2 kết quả vừa nhận được để tính toán C = C1 + C2 +C3 = 1 + 0 +0,22 = 1,22(mm) C1: Hệ số ăn mòn hoá học, C1 = 1mm C2: Hệ số ăn mòn cơ học, C2 = 0 C3: Hệ số bổ sung do dung sai, C3 = 0,22mm Vì nên áp dụng công thức tính bề dày thân S = Chọn S = 5mm Kiểm tra áp suất tính toán P0 = 1,5P +Pn = 1,5309,81103 + 9,81103 = 474,53103(N/m2) Kiểm tra ứng suất thử Tính bề dày đáy (elip) của bình áp lực S = hb: Chiều cao phần lồi của đáy, hb = 0,25Dt = 0,25360 = 90(mm) k: Hệ số không thứ nguyên, k = 1 Vì 447,7>50 nên áp dụng công thức tính bề dày S = Vì S – C =0,42< 10mm tăng lên 2mm cho giá trị C Vậy chiều dày đáy và nắp thiết bị S = 0,42 + 1,22 + 2 = 3,64(mm) Chọn S = 5mm Kiểm tra ứng suất thử Lượng cặn tươi thu được từ bể tuyển nổi Lượng chất lơ lững và chất hoạt động bề mặt sinh ra mỗi ngày Mcặn = SSvào Q 0,5 = 141,1 10000,510-3 = 70,55 (kg/ngày) Trong đó: SSvào: Hàm lượng SS khi đi vào bể tuyển nổi (mg/l) Q: Lưu lượng nước thải, Q = 1000 m3/ngày Cặn tươi từ bể tuyển nổi có đặc điểm: Độ ẩm 95% nên hàm lượng cặn ( hay SS) là 5% Khối lượng riêng 1,053kg/l Lượng cặn tươi cần phải xử lý trong ngày tính theo SS Trong 1m3 cặn tươi 0,05m3 cặn (SS)(0,95m3 còn lại là nước) ? 0,067ngày) Tổng lưu lượng cặn tươi cần phải xử lý trong ngày với hệ số an toàn 1,5 là Qw = Tính bơm nước tuần hoàn vào bể tuyển nổi Lưu lượng R = 20,02 m3/h Chọn vận tốc nước trong ống v = 1,5m/s Đường kính ống tuần hoàn D = Chọn ống PVC có đường kính danh nghĩa độ dày = 60 1,5mm Kiểm tra lại vận tốc trong ống v = Áp dụng phương trình Bernoulli cho mặt cắt nước tuần hoàn đầu ra (ký hiệu là 1) và mặt cắt nước tuần hoàn vào(ký hiệu là 2) bể tuyển nổi Hb + Z1 + Trong đó: Z2 – Z1 = -1,5m P1 = 0 P2 = 3,85atm = 300kPa v1 = v2 Chọn chiều dài tổng đường ống là l = 10m Re = Hệ số ma sát (với là độ nhám tuyêt đối) Tổng hệ số ma sát cục bộ Trong đó: Hệ số trở lực khi vào ống hút Hệ số trở lực khi ra ống đẩy Hệ số trở lực van 1chiều Hệ số trở lực khuỷu cong 900, 5khuỷu Hệ số đột mở ở bồn áp lực Hệ số đột thu ở bồn áp lực H20 Công suất bơm ly tâm N = Trong đó: -Hiệu suất bơm Công suất bơm thực với hệ số an toàn 1,2 Nt = 2,2 1,2 = 2,7 kW = 3,7 Hp Chọn 2 bơm có công suất 4 Hp hoạt động luân phiên Phân phối nước tuần hoàn vào bể tuyển nổi Vận tốc nước đi lên trong vùng tuyển nổi là v = 6m/h (Theo Thoát nước,Tập 2). Phân phối nước tuần hoàn vào bể tuyển nổi bằng hệ thống ống đục lỗ, vận tốc nước ra khỏi lỗ là v = 1m/s. Đường kính lỗ 10mm. Lưu lượng qua mỗi lỗ: q = giờ) Số vị trí phân phối nước vào bể n = lỗ Chọn n = 70 lỗ. Từ ống chính chia làm 7 ống nhánh, trên mỗi ống nhánh đục 10 lỗ. Ống nhánh là ống PVC đường kính danh nghĩa độ dày = Hiệu quả xử lý ở bể tuyển nổi Sau tuyển nổi hàm lượng SS giảm 50%, COD giảm 30% và BOD giảm 5% Hàm lượng SS sau tuyển nổi SS = 141,1(1-0,5) = 70,55(mg/l) Hàm lượng COD sau tuyển nổi COD = 771,9 (1-0,3)= 540,33(mg/l) Hàm lượng BOD sau tuyển nổi BOD = 437,4 (1-0,05) = 415,53(mg/l) Tính đường kính ống và bơm dẫn nước thải sang bể AEROTEN Đường kính danh nghĩa độ dày = 761,8mm Chọn bơm Lưu lượng Q = 42m3/h Cột áp bơm, H = 8-10 mH20. Cột áp của bơm phải lớn hơn tổng (khoảng cách từ mặt nước bể tuyển nổi đến mặt nước bể AEROTEN, tổn thất cục bộ, tổn thất dọc đường ống). Do phân phối nước vào từng điểm nên đường kính ống phân phối nhỏ, tổng chiều dài đường ống lớn, nhiều nút, tổn thất cục bộ lớn.Nên chọn H = 10m Công suất của bơm N = Trong đó: Q: Lưu lượng nước thải, Q = 42 m3/h H: Chiều cao cột áp, chọn H = 8 mH20 : Hiệu suất của bơm từ 0,72 – 0,93. Chọn Công suất bơm thực: (lấy bằng 120% công suất tính toán) Nthực = N x 1,2 = 1,43 x 1,2 = 1,7 kW = 2,3 Hp Chọn 2 bơm công suất 2,3Hp hoạt động luân phiên Thiết kế máng thu nước ra khỏi bể Máng thu váng nổi Máng thu Bố trí máng thu váng nổi dọc theo chiều rộng bể Chiều dài máng thu váng nổi L’ = B = 3,2m Lưu lượng vào máng: Qm = Qw = 2,01m3/ngày Tải trọng máng tràn Ld =ngày Máng thu nước tiết diện hình chữ nhật : chiều cao r, chiều rộng d với d = 2r Độ dốc máng i=1/200 Ta có Qm = Trong đó : : Diện tích mặt cắt ướt : Chu vi ướt R: Bán kính thuỷ lực với n là độ nhám của lòng máng, Chọn n = 0,014 Thế vào ta được: Qm = 2x(1/2) Chọn kích thước máng : r = 100mm,d=2r =2100=200mm Răng cưa Máng răng cưa hình chữ V góc 900 đặt xung quanh máng thu nước. Chiều cao hình chữ V là 5cm, đáy chữ V là 10cm. Mỗi mét dài có 5 khe chữ V, khoảng cách giữa các đỉnh là 20cm. Chọn chiều cao mực nước h trong khe chữ V q0 = Rút ra h = 2 cm < 5cm (đạt yêu cầu) Máng thu nước Máng thu Chiều dài máng thu Lm = 0,8 Lưu lượng vào máng thu nước Qm = Q + R = 62,24(m3/h) Tính tương tự ta tìm được r = 0,054 m = 54 mm. Chọn: Chiều cao máng thu nước r = 100mm Chiều rộng máng thu nước d = 200mm Răng cưa Tương tự máng răng cưa thu váng nổi Đường kính ống thu váng nổi Lưu lượng Q = 42m3/h Chọn ống xả 60 1,5mm Bảng 6.7: Tổng hợp tính toán bể tuyển nổi Thông số Giá trị Thời gian lưu nước, t(phút) 30 Kích thước bể tuyển nổi Chiều dài, L(m) 5,5 Chiều rộng, B(m) 3,2 Chiều cao, H(m) 1,8 6.1.7 Bể aeroten 6.1.7.1 Nhiệm vụ Loại bỏ các hợp chất hữu cơ hoà tan có khả năng phân huỷ sinh học nhờ quá trình vi sinh vật lơ lửng hiếu khí 6.1.7.2 Tính toán Các thông số thiết kế Lưu lượng nước thải Q = 1000 (m3/ngày) Lượng BOD5 đầu vào: S0= 437,4 (mg/l) Tỷ số:BOD5/ COD=0,57 Nhiệt độ nước thải:t= 300C Hàm lượng COD đầu vào 771,9 (mg/l) Hàm lượng chất lơ lững đầu vào 141,1mg/l Nước thải sau xử lý đạt tiêu chuẩn loại B: Hàm lượng BOD5 đầu ra: S = 40 mg/l Cặn lơ lững đầu ra 30 (mg/l) , gồm có 65% là cặn dễ phân huỷ sinh học Lượng bùn hoạt tính trong nước thải đầu vào: X0 = 0 Tỷ số giữa lượng chất rắn lơ lững bay hơi ( MLVSS) với lượng chất rắn lơ lững trong nước thải( MLSS) là , Tức độ tro của bùn hoạt tính Z=0,3 Tỉ số chuyển đổi: BOD5 = 0,68 x BOD20 Nồng độ bùn hoạt tính tuần hoàn ( tính theo cặn lơ lững) là 10.000 (mg/l) Nồng độ chất rắn lơ lững bay hơi hay nồng độ bùn hoạt tính (MLVSS) được duy trì trong bể Aerotank là X=3000(mg/l) Thời gian lưu bùn trong bể Aerotank là SRT = 10 ngày Nước thải đầu vào đã điều chỉnh đủ chất dinh dưỡng và pH thích hợp điều kiện xử lý sinh học Chế độ thuỷ lực khuấy trộn hoàn chỉnh Giá trị các thông số động học Hệ số phân huỷ nội bào Kd = 0,05 ngày-1 Hệ số sản lượng tối đa ( tỷ số giữa lượng tế bào được tạo thành với lượng cơ chất bị tiêu thụ) Y = 0,6 () Loại và chức năng bể: Bể Aerotank khuấy trộn hoàn chỉnh Q, S0 Bể Aeroten Qe, S, Xe Bể lắng II Qr, Xr, S Qw, Xr Hình 6.1 : Sơ đồ làm việc của bể Aerotank Tính nồng độ BOD trong nước thải sau xử lý sinh học Lượng cặn hữu cơ trong nước ra khỏi bể lắng II 19,5 ( mg/l) C5H7NO2 + 5O2 năng lượng 5 1g Vậy: 1 mg tế bào bị oxy hoá cần tiêu thụ 1,42mg oxy. Để oxy hoá toàn bộ lượng cặn có khả năng phân huỷ sinh học ở dòng ra cần lượng oxy: Lượng BOD5 có trong cặn ra khỏi bể lắng Lượng BOD5 hoà tan ra khỏi bể lắng II bằng tổng BOD5 cho phép ở đầu ra trừ đi lượng BOD5 có trong cặn lơ lững : Hiệu quả xử lý Hiệu quả xử lý tính theo BOD5 hoà tan: Hiệu quả xử lý tính theo BOD5 tổng cộng: Etc = Kích thước bể Aerotank Thể tích bể Aerotank: Trong đó: Q: Lưu lượng tính toán, Q = 1000 m3/ngày SRT: Thời gian lưu bùn, SRT = 10 ngày Y: Hệ số tải lượng bùn, Y = 0,5 mg VSS/mg BOD5 S0: Hàm lượng BOD5 của nước thải đầu vào, S0 = 437,4 mg/l S: Hàm lượng BOD5 của nước thải đầu ra, S = 21,2 mg/l X: Nồng độ VSS trong hỗn hợp bùn, X = 3000 mg VSS/l kd: Hệ số phân hủy nội bào, kd = 0,06 ngày -1 Chọn Chiều cao hữu ích của bể từ 3,0 – 4,5m. Chọn h = 4m Chiều cao bảo vệ: 0,5m Chiều cao tổng cộng của bể : 4 + 0,5 = 4,5 m Diện tích bề mặt bể Aerotank Chọn kích thước bể : dài x rộng = 13m x 9m. Thể tích thực của bể Aeroten là V = L BH =13 9 4,5 = 526,5(m3) Thể tích bùn xả hàng ngày Từ công thức (m3/ngày) Trong đó: SRT: Thời gian lưu bùn ( ngày) V: Thể tích của bể Aerotank, m3 X: Nồng độ bùn hoạt tính trong bể Aerotank, mg/l : Lưu lượng bùn thải bỏ, m3/ngày : Lưu lượng nước thải sau xử lý ( nước ra khỏi lắng II), coi như thất thoát nước theo bùn là không đáng kể = Q = 1000( m3/ngày) : Nồng độ bùn hoạt tính trong nước đã xử lý, mg/l Sinh khối của bùn hoạt tính được tính bằng khối lượng chất lơ lững bay hơi trong tổng hàm lượng bùn nên: = 0,7 x 30 = 21 mg/l Xr: Nồng độ bùn hoạt tính ở đáy bể lắng II cũng chính là nồng độ bùn hoạt tính tuần hoàn, tính theo VSS: = Lượng bùn thải bỏ hàng ngày Hệ số tạo bùn từ BOD5: Lượng bùn sinh ra mỗi ngày do khử BOD5 ( Tính theo VSS) (kg/ ngày) Lượng tăng sinh khối tổng cộng mỗi ngày tính theo MLSS: ( kg/ngày) Với: MLSS= Lượng bùn thải bỏ mỗi ngày là lượng cặn sinh khối tổng cộng mỗi ngày tính theo MLSS trừ đi hàm lượng chất rắn lơ lững còn lại trong dòng ra khỏi bể lắng II và bằng (kg/ngày) Hệ số tuần hoàn Xác định tỷ số tuần hoàn bằng cách viết phương trình cân bằng vật chất đối với bể Aerotank: Phương trình cân bằng vật chất cho bể Aerotank: QX0 + QrXr = (Q +Qr)X Trong đó: Q : Lưu lượng nước thải, Q = 1000m3/ngày Qr: Lưu lượng bùn hoạt tính tuần hoàn X0: Nồng độ VSS trong nước thải dẫn vào Aerotank, mg/l Giá trị X0 thường rất nhỏ so với X và Xr, do đó trong phương trình cân bằng vật chất ở trên có thể bỏ qua đại lượng QX0 X: Nồng độ VSS trong bể Aeroten, X = 3000 mg/l Xr: Nồng độ VSS trong bùn tuần hoàn: Xr=7000mg/l Khi đó phương trình cân bằng vật chất có dạng: QrXr= (Q+Qr)X Thời gian lưu nước t = ngày) = 0,4 x 24 = 9,6(giờ) Kiểm tra tỷ số F/M và tải trọng hữu cơ: Tỷ lệ BOD5 có trong nước thải và bùn hoạt tính: (g BOD5/gVSS) Giá trị này nằm trong khoảng cho phép thiết kế bể khuấy trộn hoàn chỉnh là 0,21-1(g BOD5/g bùn hoạt tính).(Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải- Trịnh Xuân Lai) Tải trọng thể tích: (kg BOD5/m3ngày) Giá trị này nằm trong khoảng cho phép thiết kế bể khuấy trộn hoàn chỉnh là 0,8- 1,9 (kg BOD5/m3.ngày) (Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải- Trịnh Xuân Lai) Lượng không khí cấp cho bể Aerotank Lượng oxy cần thiết cho quá trình khử các họp chất chứa Cacbon( CBOD) = (kg/ngày) Trong đó: Q: Lưu lượng nước thải, Q = 1000m3/ngày S0: Hàm lượng BOD5 của nước thải đầu vào, S0 = 437,4 mg/l S: Hàm lượng BOD5 của nước thải đầu ra, S = 21,2 mg/l f: là hệ số chuyển đổi từ BOD5 sang COD Px: Phần tế bào dư xả ra theo bùn dư, Px = 157,96 kg/ngày Thiếu oxy sẽ cản trở quá trình phát triển của VSV, làm cho các VS dạng sợi phát triển làm giảm khả năng lắng cũng như chất lượng của bùn hoạt tính. Do đó, nồng độ oxy duy trì ở mức 1,5 4 mg/l ( giá trị thường dùng là 2 mg/l) trong bể Aerotank. Nếu DO 4 mg/l thì không những không làm tăng hiệu quả xử lý của bể mà còn tăng đáng kể giá thành của việc sục khí Lượng oxy cần thiết để duy trì lượng DO = 2 mg/l, trong điều kiện nhiệt độ 200C trong bể Aerotank: = (kg/ngày) Trong đó: CS20: Nồng độ oxy bão hoà ở trong nước ở 200C, CS20 = 9,08 (mg/l) Cd: Nồng độ