Luận văn Tính toán thiết kế trạm xử lý nước thải tập trung cho khu công nghiệp đất cuốc B huyện Tân Uyên – Bình Dương công suất 3000m3/ngày

OH/HCl Polymer HỐ THU GOM BỂ TÁCH VÁNG NỔI BỂ CÂN BẰNG BỂ NÂNG pH BỂ KEO TỤ BỂ TẠO BÔNG BỂ TRUNG HÒA BỂ LẮNG 1 BỂ AEROTANK BỂ LẮNG 2 BỂ KHỬ TRÙNG KÊNH BỂ PHÂN HỦY BÙN MÁY ÉP BÙN NaOH Hình 4.5: Sơ đồ công nghệ khu công nghiệp Lê Minh Xuân Ưu điểm: - Công nghệ đơn giản, dễ vận hành. Nhược điềm: - Không khử được Nitrit, nitrat thành nitơ tự do LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ CHO KHU CÔNG NGHIỆP ĐẤT CUỐC (KHU B) Nguyên tắc lựa chọn công nghệ xử lý: Công nghệ xử lý phải đảm bảo chất lượng nước sau xử lý đạt tiêu chuẩn xả thải vào nguồn thải - Công nghệ đảm bảo mức an toàn cao trong trường hợp có sự thay đổi lớn về lưu lượng và nồng độ chất ô nhiễm giữa mùa mưa và mùa khô. - Công nghệ xử lý phải đơn giản, dễ vận hành, có tính ổn định cao, vốn đầu tư kinh phí tối ưu. - Công nghệ xử lý phải mang tính hiện đại và có khả năng sử dụng trong một thời gian Ngoài ra cần chú ý đến một số yếu tố như: Lưu lượng, thành phần nước cần xử lý Tính chất nước thải sau xử lý vào nguồn Điều kiện hực tế vận hành, xây dựng hệ thống Điều kiện về kỹ thuật (xây dựng, lắp rắp, vận hành) Khả năng về vốn đầu tư. Dựa trên tính chất nước thải đã tính toán, khảo sát, ta thấy lượng BOD trong nước thải không cao (300 mg/l) và nồng độ một số chất nguy hại ít nên ta có thể sử dụng công nghệ sử lý sinh học bùn hoạt tính. Nước thải đầu vào của khu xử lý tập trung đã được các nhà máy xử lý sơ bộ đạt loại B, một số chỉ tiêu cho phép đạt trên mức loại B. Để đề phòng sự cố có thể xảy ra, ta thiết kế một hệ thống xử lý sơ bộ khi nguồn nước thải có kim loại nặng hoặc các độc tố gây ảnh hưởng đến bùn hoạt tính. Khu CN Đất Cuốc (Khu B) có vị trí thuận lợi cho việc xả thải sau khi xử lý nên việc xây dựng hệ thống xả thải ra suối Tân Lợi tương đối ít tốn kém. Tuy nhiên nước thải đầu ra của trạm xử lý tập trung phải đạt loại A nên yêu cầu xử lý tương đối cao nên chi phí cho 1 m3 nước thải cũng vì thế mà tăng cao hơn. Với những điều kiện và yêu cầu trên, người thực hiện đề ra 2 phương án cho việc thiết kế trạm xử lý Khu CN Đất Cuốc (Khu B). PHƯƠNG ÁN 1: Mô tả công nghệ: Nước thải từ các nhà máy và các xí nghiệp trong KCN được thu gom về bể gom nước thải. Trước khi vào bể gom nước thải được tách rác bằng song chắn rác để loại bỏ hết các rác lớn như: Cành cây, đá, giẻ có kích thước >10mm ra khỏi nước thải trước khi vào bể gom. Sau đó nước thải được hệ thống bơm bơm qua Máy tách rác tinh tự động loại trống quay để loại bỏ nốt các loại rác có kích thước >2,5mm ra trước khi vào hệ thống xử lý sinh học. Nước thải sau khi qua máy tách rác được cho vào bể tách dầu mỡ để loại bỏ dầu mỡ, ván nỗi và sau đó cho nước tự chảy sang bể điều hoà. Ở bể điều hoà nước thải được lắp hệ thống phân phối khí để ổn định về nồng độ và lưu lượng nước thải tránh hiện tượng sốc tải trọng không mong muốn trước khi vào các bước xử lý tiếp theo. Khí cung cấp cho bể điều hoà được lấy từ máy thổi khí. Xử lý hoá lý là quá trình cho các chất keo tụ và trợ keo tụ ra trộn lẫn với nước thải để tạo thành các bông keo tụ và kéo theo các chất ô nhiễm có trong nước thải xuống đáy bể và được tách ra ở dạng bùn hoá lý. Những chất có thể được loại bỏ ra khỏi nước thải trong quá trình xử lý hoá lý là: Xử lý COD, SS, Các hợp chất Kim loại nặng và các chất keo lơ lửng trong nước thải. Do COD, độ màu và hàm lượng các chất lơ lửng giảm, kéo theo nồng độ BOD5 cũng giảm theo ở bước xử lý này. Bể lắng sơ bộ được thiết kế đặc biệt có tác dụng tạo môi trường tĩnh cho bông keo lắng xuống. Với hệ thống tấm nghiêng trong ngăn lắng và đáy bể có độ dốc cao giúp bùn trượt về đáy bể và được bơm về bể chứa bùn. Còn nước trong sau khi tách bùn được cho qua bước xử lý sinh học hiếu khí tiếp theo. Tại bể xử lý sinh học hiếu khí nước thải được bổ sung chất dinh dưỡng nhằm tạo điều kiện tối ưu cho vi sinh vật hoạt động tốt. Điều chỉnh nồng độ pH cho phù hợp bằng hệ thống đồng hồ đo pH tự động để điều khiển các bơm định lượng bơm hoá chất nhằm đạt được nồng độ trên. Ngoài ra chúng ta cũng cần phải kiểm soát nồng độ oxy hoà tan trong bể bằng đồng hồ đo DO tự động. Do đó, chúng ta phải kiểm soát các thống số đó một cách tối ưu nhằm tạo điều kiện cho vi sinh vật hoạt động tốt nhất. Hệ thống xử lý sinh học hiếu khí là bước quan trọng nhất trong nhà máy xử lý nước thải nó có thể xử lý được các chất ô nhiễm như: COD, BOD, SS, hợp chất chứa Nitơ… Ở đây chúng ta sử dụng hệ thống hai bể sinh học hiếu khí chạy song song hoặc nối tiếp (trong trường hợp bình thường, nước thải có chứa các chất hữu cơ dễ phân hủy thì thực hiện quá trình vận hành song song. Trong trường hợp nước thải có độ màu cao, nồng độ hữu cơ cao và chứa nhiều hợp chất khó phân hủy thì thực hiện chế độ vận hành nối tiếp) có hệ thống cấp khí dưới đáy bể cung cấp oxy cho vi sinh vật phát triển. Bùn sinh học được lắng tại bể lắng thứ cấp và được hệ thống bơm Airlift bơm hồi lưu về bể sinh học hiếu khí để bổ sung lượng vi sinh bị thiếu hụt. Còn lượng bùn sinh học ở đáy bể lắng thứ cấp dư thừa được định kỳ bơm sang bể phân huỷ bùn. Nước thải sau bước xử lý sinh học hiếu khí thường là đạt tiêu chuẩn môi trường và chỉ cần cho qua bể khử trùng là đạt tiêu chuẩn thải ra môi trường theo QCVN 24-2009 cột A. Máy tách rác Bể tách cát, dầu mỡ Bể điều hòa Bể lắng sơ bộ Bể khuấy trộn 1 Bể khuấy trộn 2 Sinh học hiếu khí Bể lắng II Bể phân hủy bùn Nước thải đạt QCVN 24-2009 (Cột A) Bể khử trùng Máy ép bùn Bể thu gom Nước thải từ KCN vào Bể chứa bùn Bơm ĐL Bơm ĐL Bồn polime Bồn phèn Bồn axit Bồn kềm Bơm ĐL Bơm ĐL Bơm ĐL Bồn DD Bơm ĐL Bồn clo Hình 4.6 sơ đồ công nghệ phương án 1 cho khu công nghiệp Đất Cuốc B PHƯƠNG ÁN 2: Nguyên lý công nghệ Áp dụng quá trình xử lý sinh học kết hợp xử lý sinh học kỵ khí, sinh học hiếu khí bùn hoạt tính và quá trình xử lý tự nhiên bằng hồ sinh học trước khi thải ra môi trường tiếp nhận là các sông rạch, ngoài ra còn dự phòng thêm hệ thống xử lý hoá lý đề phòng khi có sự cố về chất lượng nước thải đầu vào. Mô tả công nghệ: Đầu tiên, nước thải được cho qua song chắn rác kích thước để loại bỏ hết các rác có kích thước lớn như cành cây, túi nilon, giẻ…để bảo vệ các thiết bị bơm ở trong bể và tạo điều kiệt tốt cho các bước xử lý tiếp theo được tốt hơn. Sau đó nước thải dẫn vào bể gom và được bơm lên bể điều hoà bằng hệ thống bơm chìm đặt trong bể Gom. Rác thu được từ song chắn rác được định kỳ lấy ra và được đem đi chôn lấp. Trước khi vào bể điều hoà nước thải được đưa qua thiết bị lọc rác tinh dạng trống quay để tách tiếp rác có kích thước >2mm ra. Sau khi tách rác xong nước thải được đưa sang bể tách dầu mỡ để tách loại dầu mỡ có trong nước thải. Từ đó nước thải đưa vào bể điều hoà tại đây nước thải được điều hoà lưu lượng và nồng độ nhờ hệ thống phân phối khí được lắp đặt ở dưới đáy bể và được cung cấp khí bằng máy thổi khí. Nếu trường hợp nước thải trong Khu Công Nghiệp gặp sự cố tức là nước thải ra có hàm lượng các chất độc hại như: Kim loại nặng, thuốc trừ sâu, độ màu lớn thì sẽ được bơm lên hệ thống xử lý hoá lý. Nước thải được bơm lên đồng thời hoá chất cũng được bơm ra để keo tụ và lắng các chất lơ lửng, các chất keo và các chất độc hại có xuống đáy bể lắng và được tách ra nhờ bể lắng. Nước sau khi tách bùn được đưa vào bể điều chỉnh nồng độ pH và cung cấp chất dinh dưỡng để phù hợp cho quá trình xử lý sinh học phân huỷ và xử lý các chất ô nhiễm có trong nước thải rồi được đưa vào bể chứa trung gian. Từ bể chứa trung gian nước thải được bơm lên tháp lọc sinh học kỵ khí. Tháp lọc sinh học kỵ khí là công trình xử lý sinh học là sử dụng hệ vi sinh vật kỵ khí dính bám trên giá để xử lý nước thải. Ưu điểm của tháp lọc sinh học kỵ khí là có tải trọng hoạt động rất rộng và hệ vi sinh vật ít chịu tác động của một số điều kiện ngoại cảnh, do đó có khả năng xử lý ổn định, rất thích hợp để xử lý nước thải Khu Công Nghiệp. Hệ vi sinh vật được phát triển dính bám trên các tấm đệm được lắp đặt trong tháp. Nước thải sau khi qua xử lý tháp lọc kỵ khí được đưa sang bể trung gian. Một phần được tuần hoàn bơm lại tháp lọc sinh học kỵ khí để duy trì hàm lượng vi sinh vật hoạt động trong tháp, còn lại được đưa sang bể sinh học hiếu khí . Tại bể Sinh học hiếu khí nước thải được hệ vi sinh vật hiếu khí phân huỷ tiếp để xử lý triệt để các chất ô nhiễm còn lại trong nước thải. Vi sinh vật hiếu khí trong bể Sinh học hiếu khí được tạo môi trường tối ưu cho hoạt động bằng cách cấp oxy bằng hệ thống máy thổi khí có kiểm soát bằng đồng hồ đo nồng độ oxy hoà tan trong nước thải Nồng độ pH luôn được kiểm soát nằm trong giới hạn cho phép pH=6-8 để cho vi sinh vật hoạt động tốt. Nước sau khi được xử lý ở bể Sinh học hiếu khí được cho qua bể lắng thứ cấp. Ở đây bùn vi sinh được tách ra ở dưới bể và định kỳ được hồi lưu lại bể sinh học hiếu khí để duy trì và bổ sung nồng độ vi sinh vật trong bể. Lượng bùn dư ở đáy bể lắng được bơm sang bể phân hủy bùn và được bơm lên máy ép bùn để tách bớt nước trước khi thải bỏ, còn nước được tách ra được cho vào bể gom. Nước ra khỏi bể lắng được đưa ra hồ sinh học để xử lý tự nhiên trước khi thải ra suối Tân Lợi. Hố thu gom Lưới chắn tinh Bể điều hòa Bể điều chỉnh hóa chất Bể keo tụ/tạo bông Bể lắng I Tháp lọc sinh học Bể chứa trung gian Bể nén bùn Máy ép bùn Nguồn tiếp nhận Song chắn thô Nước thải chưa xử lý NaOH, H2SO4 Bể sinh học hiếu khí May thoi khi Bể lắng 2 Bể kiểm tra Hồ sinh học Không đạt Bùn thải bỏ May thoi khi Hình 4.7 sơ đồ công nghệ phương án 2 cho khu công nghiệp Đất Cuốc B Nhận xét : Phương án 1: Ưu điểm: - Đáp ứng được những biến đổi lớn của nước thải đầu vào, chất lượng nước thải ổn định và đạt hiệu quả xử lý cao. Xử lý độ màu độ mùi rất tốt. - Công nghệ đơn giản dễ vận hành, hệ thống được thiết kế tự động hóa hoàn toàn. - Chi phí đầu tư giảm . - Tiết kiệm diện tích xây dựng. Nhược điểm: - Chi phí vận hành cao hơn các NMXLNT thông thường (trong trường hợp nước thải có độ màu cao). Phương án 2: Ưu điểm: - Biện pháp tháp lọc sinh học có tính ổn định cao, có thể xử lý nước thải có nồng độ hữu cơ cao - Có hệ thống hóa lý dự phòng nhằm ngăn ngừa ảnh hưởng của các chất độc hại trong nước thải như hóa chất, dệt nhuộm, cơ khí tới quá trình xử lý sinh học . - Quá trình sinh học hiếu khí sau cùng nhằm phân hủy và oxy hóa hết các chất ô nhiễm trong nước thải đạt tiêu chuan trước khi xả ra môi trường. Nhược điểm: - Chi phi đầu tư nhà máy xử lý nước thải lớn do mức độ phức tạp của công nghệ - Tốn nhiều diện tích xây dựng - Vận hành và kiểm soát các thông số khó khăn => 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 khu công nghiệp Đất Cuốc về quy mô, kinh tế, quản lý, vận hành. Chính vì vậy chọn phương án 1 để tính toán thiết kế choán và thiết kế cho Trạm Xử Lý Nước Thải Của Khu Công Nghiệp Đất Cuốc (Khu B) CHƯƠNG 5 TÍNH TOÁN CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ Tính toán lưu lượng nước thải: Lưu lượng thiết kế Qtkế = 3000m3/ngđ Lưu lượng ngày lớn nhất Qngàymax = Kch x Qtkế = 1,375 x 3000 = 4125 m3/ngđ Lưu lượng thiết kế QngàyTB = 3000m3/ngđ = 125 m3/h=0,034m3/s BỂ THU GOM [2] Thể tích hữu ích của ngăn tiếp nhận: Vb = Qhmax .t Với : t là thời gian lưu nước trong hầm bơm, t = 10¸30phút Chọn t = 30 phút Theo TCXD 51-84, ứng với Qmax = 3000 m3/ngđ ta có Kch = 1,375 Lưu lượng giờ lớn nhất Qhmax = = 172 m3/h Þ Vb = 172 m3/h x 30 ph h/ph = 86 m3 Kích thước bể thu gom Chọn chiều sâu hữu ích h = 5m Chiều cao bảo vệ hbv = 0,5 m Þ BxL = = = 17,2m2 Chọn B = 3,5 m, L = 5 m Vậy thể tích bể thu gom là: V = 3,5 x 5x 5,5= 96,25 m3 Ta chia bể thu gom làm hai ngăn Ngăn tách rác có kích thước BxLxH = 1,5 x 5 x 5,5 Ngăn bơm tiếp nhận có kích thước BxLxH = 2 x 5 x 5,5 Tần suất hoạt động bơm: Z= = 1,1h * BƠM NƯỚC THẢI BỂ THU GOM Tính bơm Chọn 4 bơm nhúng chìm, trong đó có 3 bơm hoạt động và 1 bơm dự phòng. Lưu lượng mỗi bơm Cột áp bơm H=12m Chọn 4 bơm 3 bơm hoạt động 1 bơm dự phòng Chọn bơm: Model: AP100.150.115 Công suất bơm: 3,7 kW Hiệu suất bơm: 0,81 5.2 SONG CHẮN RÁC Bảng 5.1: Thông số tính toán cho song chắn rác làm sạch bằng thủ công [3] Thông số tính toán Song chắn làm sạch bằng thủ công Kích thước song chắn Bề rộng (mm) Bề dày (mm) Khe hở giữa các thanh (mm) Độ dốc theo phương đứng Tốc độ dòng chảy trong mương (m/s) Tổn thất áp lực cho phép (mmH2O) 4,9 ¸ 14,7 24,5 ¸ 38,1 25,4 ¸ 50,8 30 ¸ 45° 0,3 ¸ 0,6 150 Chọn bề rộng song chắn B = 1,5 m Chọn kích thước song chắn như sau: Bề rộng song chắn: b = 0,01 m Bề dày song chắn: d = 0,03 m Khoảng cách giữa các song chắn: w = 0,025 m Bề rộng của song chắn được tính theo công thức: Bs = bn + w (n+1) Þ n = = 42,1 Chọn n = 42 khe Số khe hở của song chắn: n = Þ h1 = Trong đó: K: hệ số tính đến mức độ cản trở của dòng chảy do hệ thống cào rác K=1,05 h1 = độ đầy của nước trong kênh tương ứng với Qhmax n: số khe của song chắn, n= 42 w: khoảng cách giữa 2 song chắn, w=0,025 m vSC: vận tốc nước qua song chắn, vSC = 0,9 m/s Þ h1 = = 0,05 m Tổn thất áp lực của song chắn rác: hS = trong đó: vSC: vận tốc qua song chắn ứng với Qmax, vSC = 0,9 m/s g: gia tốc trọng trừơng, g = 9,81 m/s2 v: vận tốc trước song chắn, m/s Độ đầy trong kênh h1 = Þ v = = 0,63 m/s Þ hS = = 0,03 m < 150 mm Þ thoả mãn Chiều cao xây dựng mương của song chắn rác H = h1 + hS + ht Trong đó: h1: độ đầy của nước thải ứng với Qhmax, h1 = 0,19m hS: tổn thất áp lực qua song chắn, hS = 0,05 m ht: chiều cao phía trên mặt nước của song chắn, ht = 0,31 m H = 0,19 + 0,03+ 0,31 = 0,53 m Như vậy chiều cao của song chắn: HSC = = 1,1 m Vậy ta có thông số thiết kế song chắn là: Bảng 5.2: Thông số song chắn rác làm sạch bằng thủ công Thông số thiết kế Đơn vị Kích thước Chiều rộng song chắn Chiều cao song chắn Số thanh của song chắn Khe hở giữa hai thanh Bề rộng của thanh Bề dày thanh Góc nghiêng đặt song chắn so với phương thẳng đứng m m thanh m m m độ 1,5 1,1 28 0,025 0,01 0,03 60 Hàm lượng chất lơ lững sau khi qua song chắn giảm 4%, còn lại: Ctc = Ctc ( 100 -4)% = 300 ( 100 – 4)% = 288 mg/l Nước thải trước khi vào bể tách dầu mỡ thì được qua máy tách rác tự động có công suất 3000m3/ngày sau đó tự chảy sang bể điều hòa. 5.3 BỂ ĐIỀU HÒA Nhiệm vụ Điều hoà lưu lượng và nồng độ chất hữu cơ, tránh cặn lắng và làm thoáng sơ bộ qua đó oxy hoá một phần các chất bẩn hữu cơ. Thời gian lưu nước của bể điều hòa chọn là t = 6h Thể tích hữu ích của bể điều hòa được tính như sau: Vđh = QhTB. t = 125 x 6 = 750m3 Chọn chiều cao hữu ích của bể điều hoà h = 5m Chiều cao bảo vệ của bể điều hoà là hbv = 0,5 m Þ Chiều cao xây dựng của bể điều hòa là: H = h + hbv = 5 + 0,5 = 5,5 m F = B x L = = 150 m3 Chọn B = 7,5m , L = 20 m Thể tích xây dựng bể điều hòa: B xLxH = 7,5x 20 x 5,5 = 825 m3 Ngăn tách dầu mỡ có kích thước B x L x H = 2,5x 7,5 x 3,2 Ngăn bể điều hòa có kích thước B x L x H = 7,5 x20 x5,5 Tính toán hệ thống cấp khí cho bể điều hòa: Lượng không khí cần thiết: Lkhí = QhTB x a Với : QhTB : lưu lượng nước thải trung bình giờ, Qhmax = 125 m3/h a : lưu lượng không khí cấp cho bể điều hòa, a = 3,74 m3khí/m3nước thải Þ Lkhí = 125 x 3,74 = 467,5 m3/h Bảng 5.3: Các dạng khuấy trộn ở bể điều hoà DẠNG KHẤY TRỘN GIÁ TRỊ ĐƠN VỊ Khuấy trộn cở khí 4 – 8 W/m3 thể tích bể Tốc độ khí nén 10 - 15 L/m3.phút(m3 thể tích bể) (nguồn: sách xử lý nước thải đô thị và công nghiệp của tác giả Lâm Minh Triết, Nguyễn Phước Dân, Nguyễn Thanh Hùng trang 418 ) Giả sử khuấy trộn bể điều hoà bằng hệ thống thổi khí. Lượng khí nén cần thiết cho khuấy trộn : = 9000l/phút Trong đó: R: Tốc độ khí nén. Chọn R=12 L/m3.phut= 0,012 m3/phút n = = 36 ống Trong đó: r: Lưu lượng khí, chọn r = 250 (l/phút) (r =85 – 311 l/phút) chọn hệ thống ống dẫn khí d = 90mm Chọn đường ống dẫn Với lưu lượng khí qkk = 9 (m3/phút) = 0,15 (m3/s) và vận tốc khí trong ống vkk= 10 – 15 (m/s) có thể chọn đường kính ống chính D = 120mm. Tính lại vận tốc khí trong ống chính: vc = = 13,26 (m/s) => thoả mãn vkk= 10 – 15 (m/s) Loại khuyến tán khí Lưu lượng khí (l/phút) Cái Hiệu suất chuyển hóa O2 tiêu chuẩn (%) Đỉa sứ- lưới Chụp sứ – lưới Bản sứ - lưới Ong plastic xốp cứng bố trí + Dạng lưới + Hai phía theo chiều dài + Một phía theo chiều dài Ong plastic xốp mềm bố trí + Dạng lưới + Một phía theo chiều dài Ong khoan lỗ bố trí + Dạng lưới + Một phía theo chiều dài - Khuyếch tán không xốp + Hai phía theo chiều dài + Một phía theo chiều dài 11 – 96 14 – 71 57 – 142 68 – 113 85 – 311 57 – 340 28 – 198 57 – 198 28 – 113 57 – 170 93 – 283 283 – 990 25 – 40 27 – 39 26 – 33 28 – 32 17 – 28 13 – 25 26 – 36 19 -37 22 – 29 15 – 19 12 – 23 9 – 12 (nguồn: sách xử lý nước thải đô thị và công nghiệp của tác giả Lâm Minh Triết, Nguyễn Phước Dân, Nguyễn Thanh Hùng trang 419) Chọn hệ thống cấp khí bằng ống Inox, bao gồm 3 ống đặt dọc theo chiều dài bể (20 m), các ống cách nhau 6,6 m, trên mỗi ống nhánh ta bố trí 6 ống phân phối khí EDI đặt đối xứng (mua ống phân phối khí EDI sẵn có trên thị trường).Số cánh khí được phân bố điều trong bể để đảm bảo cung cấp đủ lượng khí cho bể. Chọn hệ thống phân phối khí ở bể điều hoà dạng ống Model: EDI –84P Đường kính DN ống 91mm Lưu lượng: 4-6m3/h Hiệu suất chuyển hoá oxy: 65% Khung/ màng: EPDM Năng lực xử lý : 0,236m2 Mật độ khí (%): 3-15 Chiều dài ống : 1m Bảng 5.4 : Đường kính theo vận tốc khí trong ống Đường kính, mm Vận tốc, m/s 25 – 75 (1 -3”) 100 – 250 (4 – 10”) 300 – 610 (12 – 24”) 760 – 1500 (30 – 60”) 6 – 9 9 – 15 14 – 20 19 - 33 Nguồn [2] Hàm lượng BOD5 qua bể điều hoà giảm 15% BOD5 = 300(1 – 15%) = 255mg/l COD = 600 (1 – 15%) = 510 mg/l 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, (m) hc : Tổn thất áp lực cục bộ, hc thường không vượt quá 0,4m hf : Tổn thất qua thiết bị phân phối , hf không vượt quá 0,5m H : Chiều cao hữu ích của bể điều hoà, H = 4 m Do đó áp lực cần thiết là: Htt = 0,4 + 0,5 + 5 = 5,9 (m) => Tổng tổn thất là 5,9 (m) cột nước Áp lực không khí sẽ là: P = Công suất máy thổi khí tính theo công thức sau: N = = = 8,364 (Kw) = 11,3 (Hp) Trong đó: qkk : Lưu lượng không khí, (m3/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 k = 2. Chọn 2 máy thổi khí công suất 12 Hp (2 máy hoạt động luân phiên) Tính toán các ống dẫn nước ra khỏi bể điều hoà Nước thải được bơm sang bể keo tụ nhờ một bơm chìm, lưu lượng nước thải 104,16 m3/h, với vận tốc nước chảy trong ống là v = 2m/s, đường kính ống ra: Dr = = 0,135 (m) Chọn ống nhựa uPVC có đường kính =150mm. Máy thổi khí Công suất máy thổi khí tính theo quá trình nén đoạn nhiệt: (kW) (Nguồn [2]) Trong đó: W : khối lượng không khí mà hệ thống cung cấp trong 1 giây (kg/s) W = Q x r Với: Q: Lưu lượng không khí Q = 9 m3/ph = 0,15 m3/s r: khối lượng riêng của không khí, r = 1,2 kg/m3 Þ W = 0,15 m3/s x 1,2 kg/m3 = 0,18 kg/s R : hằng số khí lý tưởng, R = 8,314 KJ/KmoloK T1 : nhiệt độ tuyệt đối của không khí đầu vào, T1 = 273 + 25= 298K p1 : áp suất tuyệt đối của không khí đầu vào, p1 = 1 atm p2 : áp suất tuyệt đối của không khí đầu ra: p2 = pm + 1 = = atm Với: pm : áp lực của máy thổi khí tính theo atmotphe, (atm) Hd : áp lực cần thiết cho hệ thống thổi khí : Hd = (hd + hc) + hf + H = 0,4 + 0,5 + 4,9 = 5,8 m - hd, hc : tổn thất áp lực do ma sát dọc theo chiều dài trên đường ống dẫn và tổn thất cục bộ tại các điểm uốn, khúc quanh, (m). Tổng tổn thất do hd và hc không quá 0,4m. - hf : tổn thất qua các lỗ phân phối, không vượt quá 0,5m - H : độ ngập sâu của ống sục khí. H = 4,9 m. n = = 0,283 (K = 1,395 đối với không khí) 29,7 : hệ số chuyển đổi. e : hiệu suất của máy thổi khí , chọn e = 0,8 Vậy công suất của máy thổi khí là: 7,86 (kW) = 5,86 (HP) Sử dụng 3 máy thổi khí công suất 10 kW, 2 máy hoạt động liên tục, 1 máy dự phòng Chọn máy nén khí Loại : BLW 65-1 Số lượng: 3 cái (2 hoạt động, 1 dự phòng) Lưu lượng: 217m3/h. Công suất: 10 KW Số vòng quay motor: 2900 RPM Tính toán đường ống dẫn nước vào bể điều hoà: Nước được bơm từ bể thu gom sang bể điều hoà : (Nguồn [2]) Chọn Ø 250mm Trong đó: Q : Lưu lượng nước thải, Q=0,034m3/s. D : Đường kính ống dẫn nước thải. v : Vận tốc nước chảy trong ống,m/s. Tính toán đường ống dẫn nước từ bể điều hoà sang bể khuấy : Nước được bơm từ bể điều hoà sang bể khuấy Chọn þ150mm Lưu lượng nước qua bơm: 62,5m3/h Cột áp bơm H=5m Chọn bơm Model AP80.80 Vortex.20V.Ex Công suất bơm 3,7 kW Hiệu suất bơm 0.76 Số lượng 3 bơm , 2 hoạt động và 1 dự phòng BỂ PHẢN ỨNG Thông số thiết kế bể trộn nhanh trong xử lý nước thải - Thời gian lưu nước t = 5 – 20 s Gradient vận tốc G = 250 – 1500 s-1 Chọn t = 10 s G = 520 s-1 Thể tích bể trộn : V = QhTB x t = 125 x 10/60 = 20,8 m3 Bể trộn hình vuông với tỉ lệ H:B = 1,5:1 Chọn chiều cao bể trộn là H = 4,3 m F = B x L = = 4,8 m2 Þ B = 2L = 2,4 m Tính lại thể tích bể: V = B x L x H = 2 x 2,4 x 4,3 = 20,64 m3 Tính công suất cánh khuấy Dùng máy khuấy hướng lên trên để đưa nước từ dưới lên trên. Năng lượng truyền vào nước: P = G2Vm Trong đó: G: Giadient vận tốc, G = 520 s-1 V: Thể tích bể, V = 20,64 m3 m : Độ nhớt động lực học của nước, ứng với t=25°C, m = 0,9.10-3 Ns/m2 Þ P = 5202 x 20,64 x 0,9.10-3 = 5023 J/s = 5,023 kW Hiệu suất động cơ h = 0,8 Þ Công suất động cơ là: 5,023 : 0,8 = 6,5 kW = 8,7 Hp Dựa vào catalogue về cánh khuấy phụ lục 5 chọn máy APM – 500 Hoá chất dùng cho quá trình keo tụ Ta sử dụng phèn sắt làm chất keo tụ vì một số ưu điểm sau: Tác dụng tốt ở nhiệt độ thấp Độ bền lớn và kích thước bông keo có khoảng giới hạn của thành phần muối Giá thành rẻ Tuy nhiên phèn sắt có nhược điểm là tạo thành các phức hòa tan nhuộm màu qua phản ứng của các cation sắt với một số chất hữu cơ. Có các muối sắt như sau: Fe(SO4)3.2H2O , Fe(SO4)3.H2O , FeSO4.7H2O VÀ FeCl3 dùng làm chất keo tụ. Ta chọn FeCl3 làm chất keo tụ cho khu xử lý. Việc tạo thành bông keo diễn ra theo phản ứng sau: FeCl3 + 3H2O ® Fe(OH)3¯ + 3HCl Trong điều kiện môi trường kiềm: 2FeCl3 + 3Ca(HCO3)2 ® 2Fe(OH)3¯ + 3CaCl2 + 6CO2 2FeCl3 + 3Ca(OH)2 ® 2Fe(OH)3¯ + 3CaCl2 Bảng 5.5 : Liều lượng chất keo tụ ứng với các liều lượng khác nhau của các tạp chất nước thải [1] Nồng độ tạp chất trong nước thải (mg/l) Liều lượng chất keo tụ nguyên chất (mg/l) Từ 1 đến 100 101 – 200 201 – 400 401 – 600 601 – 800 801 – 1000 1001 – 1400 1401 – 1800 1801 – 2200 2201 -2500 25 – 35 30 – 45 40 – 60 45 – 70 55 – 80 60 – 90 65 – 105 75 – 115 80 – 125 90 -130 Nồng độ tạp chất trong nước thải là: 288 mg/l Liều lượng chất keo tụ khan cần là: C = 44,4 mg/l Hàm lượng chất keo tụ cần trong 1 ngày là: M = Q x C = 3000 m3/ngày x 44,4 g/m3 x 10-3kg/g = 133,3 kg/ngày Nồng độ FeCl3 sử dụng 46% = 460 kg/m3 Dung dịch cung cấp = = 0,29 m3/ngày = 12 l/h Thời gian lưu dung dịch phèn : t = 10 ngày Thể tích bồn yêu cầu: V = 0,29 m3/ngày x 10 ngày = 2,9 m3 Chọn loại bồn có thể tích V = 3 m3 5.5 BỂ LẮNG 1 Nhiệm vụ Tách các chất bẩn không hoà tan ra khỏi nước thải. Tính toán Bảng 5.6 : Các thông số thiết kế bể lắng 1[1] TT Thông số thiết kế Khoảng giá trị Giá trị đặc trưng A Bể lắng đợt 1 theo sau là xử lý bậc II Thời gian lưu nước (giờ) Tải trọng bề mặt(m3/m2.ngđ) -Ứng với lưu lượng trung bình -Ứng với lưu lượng giờ lớn nhất Tải trọng máng tràn (m3/m.ng.đ) 1,5 ÷ 2,5 32,6 ÷ 48,8 81,4 ÷ 122,0 124 ÷ 496 2 102,0 248 B Kích thước bể lắng ly tâm Chiều cao(m) Đường kính(m) Độ dốc đáy bể(mm/m) Tốc độ thanh gạt bùn (vòng/phut) 2,4 ÷ 4,5 3,0 ÷ 60,0 62,5 ÷ 166,7 0,02 ÷ 0,05 3,6 12,0 ÷45,0 83,33 0,03 Diện tích mặt thoáng của bể lắng trên mặt bằng ứng với lưu lượng trung bình tính theo công thức: Trong đó: : Lưu lượng trung bình ngày, =3000m3/ngay, L1: Tải trọng bề mặt ứng với lưu lượng trung bình ngày, L1=35m3/m2,ngày, Diện tích mặt thoáng của bể lắng trên mặt bằng ứng với lưu lượng lớn nhất tính theo công thức: Trong đó: : Lưu lượng lớn nhất ngày, =4125 m3/ngày L1 : Tải trọng bề mặt ứng với lưu lượng lớn nhất ngày, L1=85m3/m2,ngày So sánh F1 và F2, chọn F1= 85,7 m2, Đường kính của bể lắng được xác định theo công thức: Kiểm tra lại máng tràn theo công thức < 496m3/m2,ngay So sánh với giá trị tải trọng máng tràn ở bảng ta thấy giá trị tính toán đạt yêu cầu Ta chia bể lắng ra làm hai đơn nguyên vì đường kính bể lắng lớn Dbe = m Ta chọn bể lắng đứng vuông Fbể = 5,22 x 5,22 = 27,24m2 Xác định chiều cao : Chọn chiều cao công tác của bể lắng : H1 = 3,2m Chiều cao bảo vệ, tính từ mặt nước đến thành bể : H2 = 0,3 m Chiều cao lớp bê tông bảo vệ đáy bể H 4 = 0,5m Chiều cao phần chóp cục đáy bể có độ dốc góc 600 Hố gom cặn dưới đáy bể có dạng hình vuông chọn tiết diện F = 0,8x0,8 = 0,64 m2 H5= 2,21m - Trong bể lắng có thiết k