Luận văn Tính toán và thiết kế hệ thống xử lý nước thải công ty TNHH cerubo Việt Nam

(trên bề mặt bùn) và oxy hóa các chất hữu cơ có trong nước thải với sự có mặt của oxy. Quá trình xử lý nước thải bằng bùn hoạt tính bao gồm các bước Giai đoạn khuếch tán và chuyển chất từ dịch thể (nước thải) tới bề mặt các tế bào vi sinh vật. Hấp phụ: khuếch tán và hấp phụ các chất bẩn từ bề mặt ngoài các tế bào qua màng bán thấm. Quá trình chuyển hóa các chất đã được khuếch tán và hấp phụ ở trong tế bào vi sinh vật sinh ra năng lượng và tổng hợp các chất mới của tế bào. Các công trình bùn hoạt tính Trong điều kiện tự nhiên Cánh đồng lọc Hồ hiếu khí Trong điều kiện nhân tạo: Bể hiếu khí với bùn hoạt tính Mương oxy hóa Phương pháp lọc sinh học Là phương pháp dựa trên quá trình hoạt động của vi sinh vật ở màng sinh học, oxy hóa các chất bẩn hữu cơ có trong nước. Các màng sinh học là các vi sinh vật (chủ yếu là vi khuẩn) hiếu khí, kỵ khí, tùy nghi. Các vi khuẩn hiếu khí được taộ trung ở màng lớp ngoài của màng sinh học. Ở đây chúng phát triển và gắn với giá mang là các vật liệu lọc (được gọi là màng sinh trưởng gắn kết hay sinh trưởng bám dính). Các công trình lọc sinh học: Trong điều kiện tự nhiên: Cánh đồng tưới Cánh đồng lọc. Trong các công trình nhân tạo: Bể lọc sinh học nhỏ giọt. Bể lọc sinh học cao tải. Đĩa quay sinh học (RBC) 2.4.5.2 Phương pháp kỵ khí Quá trình này do một quần thể vi sinh vật (chủ yeếu là vi khuẩn) hoạt động không cần sự có mặt của oxy không khí, sản phẩm cuối cùng sinh ra là một hỗn hợp khí có CH4, CO2, N2, H2,… trong đó có tới 60% là CH4. Vì vậy quá trình này còn được gọi là lên men Metan và quần thể vi sinh vật được gọi là các vi sinh vật Metan. Quá trình lên men Metan gồm 3 giai đoạn: Pha phân hủy: Chuyển các chất hữu cơ thành hợp chất dễ tan trong nước. Pha chuyển hóa axit: các vi sinh vật tạo thành axit gồm cả vi sinh vật kỵ khí và vi sinh vật tùy nghi. Chúng chuyển hóa các sản phẩm phân hủy trung gian thành các axít hữu cơ bậc thấp, cùng các chất hữu cơ khác như axit hữu cơ, axit béo, rượu, axit amin, glyxerin, H2S, CO2, H2. Pha kiềm: Các vi sinh vật Metan đích thực mới hoạt động. Chúng là những vi sinh vật kỵ khí cực đoan, chuyển hóa các sản phẩm của pha axit thành CH4 và CO2. Các phản ứng của pha này chuyển pH của môi trường sang kiềm. 2.3 Một Số Công Nghệ Xử Lý NTSH Đã Được Áp Dụng . ( chưa xong ) Chương 3 TỔNG QUAN VỀ CÔNG TY CERUBO (chưa xong) 3.1 Vị Trí Địa Lý. 3.2 Tình Hình Phát Triển 3.3 Quy Mô + Sơ Đồ, Cơ Cấu Tổ Chức + Diện Tích, Số Công Nhân…. + Hệ Thống Nước Cấp, Nước Thải, Nước Mưa… Chương 4 TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI 4.1 Cơ Sở Lựa Chọn Công Nghệ Xử Lý 4.1.1 Tiêu Chuẩn Xử Lý. Nước thải sau khi được xử lý phải đạt loại A QCVN 14/ 2008. Bảng xxx : Tiêu chuẩn nước thải sau khi qua hệ thống xử lý (trích QCVN 14-2008- BTNMT) STT Thông số Đơn vị Giá trị (A) 1 pH - 5 - 9 2 BOD5 (20o C) mg/l 30 3 TSS mg/l 50 4 Tổng chất rắn hòa tan mg/l 5 Sunfua (tính theo H2S ) mg/l 1.0 6 Amoni (tính theo N ) mg/l 5 7 Nitrat (NO3- ) (tính theo N) mg/l 30 8 Dầu mỡ động vật, thực vật mg/l 10 9 Tổng các chất hoạt động bề mặt mg/l 5 10 Photphat (PO43- ) (tính theo P) mg/l 6 11 Tổng Colifroms MPV/100ml 3000 (nguồn: công ty TNHH Môi Trường Nông Lâm-năm 2010) 4.1.2 Tính Chất Nước Thải TT Thông số Đơn vị Giá trị 1 Nhiệt độ 0C 40 2 pH - 6.8 4 BOD5 (200C) mg/l 214 5 COD mg/l 325 6 Chất rắn lơ lửng (SS) mg/l 158 7 Tổng N mg/l 30 8 Tổng P mg/l 8 9 Dầu mỡ khoáng mg/l 10,4 10 Coliform mg/l 9200 ( nguồn : công ty TNHH Cerubo ) 4.1.3 Tính Toán Lưu Lượng Nhà máy hoạt động 2 ca/ ngày. Mỗi ca có 500 công nhân làm việc. Tiêu chuẩn cấp nước 45 l/người.ca. Lượng nước thải mỗi ngày là 40 m3 (bằng 90% lượng nước cấp) (tcxd 33). Nước thải từ căn tin với tiêu chuẩn thải nước là 26,5 l/xuất ăn. ngày.( trịnh xuân lai-trang 4) Với lượng nước thải là 13,25 m3/ngày. Tổng lưu lượng nước thải trung bình ngày đêm: Qtbngày= 40,5 + 13,25 =53,75 m3/ngđ » 54 m3/ngđ Lưu lượng trung bình giờ: Qhtb =Qngày/24 = 54/24 = 2,25(m3/h) Hệ số không điều hòa: Kmax= 3 [Nguồn tcxd 33], Lưu lượng giờ cao nhất: Qhmax =(354)/24= 6,75 m3/h Lưu lượng trung bình giây: Qmaxs (l/s) 4.1.4 Mức Độ Cần Thiết Xử Lí Nước Thải Mức độ cần thiết để xử lý nước thải theo SS : Trong đó : C – hàm lượng chất lơ lửng trong nước thải, C= 158 mg/l. m-hàm lượng chất lơ lửng trong nước thải sau xử lý cho phép xả vào nguồn, C=50 mg/l. Mức độ cần thiết để xử lý nước thải theo BOD5: Trong đó : L - Hàm lượng chất lơ lửng trong nước thải, L= 214 mg/l. Lt - hàm lượng chất lơ lửng trong nước thải sau xử lý cho phép xả vào nguồn, Lt =30 mg/l. Nhận xét : Hiệu suất xử lý của nước thải theo TSS và BOD cao nên cần kết hợp phương pháp xử lý cơ học và xử lý sinh học để đảm bảo đạt tiêu chuẩn. Một Số Yêu Cầu Khác Của Công Ty. - Hệ thống xử lý phải đạt hiệu quả tốt, đảm bảo nước đầu ra. - Hạn chế sự cố khi xử lý. 4.1.6 Nguồn Tiếp Nhận Nước Thải Sau Xử Lý. Nước thải sau xử lý sẽ được xả vào cống thoát nước đô thị, từ cống thoát nước này, nước sẽ được dẫn tiếp ra suối và vào sông Đồng Nai. Nước sông Đồng Nai là khu vực nước dung cho mục đích sinh hoạt, cung cấp nước cho thành phố Hồ Chí Minh và các tỉnh lân cận. 4.2 Lựa Chọn Công Nghệ Xử Lý. Việc lựa chọn công nghệ xử lý phụ thuộc vào các yếu tố sau : Tính chất và lưu lượng nước thải đầu vào. Nguồn tiếp nhận sau xử lý. Quy mô, công suất. Chi phí đầu tư ban đầu và chi phí quản lý vận hành. Điều kiện giới hạn về mặt bằng, diện tích. Phương án xử lý : Phương án 1: Công nghệ xử lý gồm các công trình đơn vị : Song Chắn Rác , Bể Điều Hòa, bể USBF , Bể Tiếp Xúc. Nước thải sinh hoạt của nhà máy sẽ được dẫn qua song chắn rác để giữ lại những tạp chất có kích thước lớn và vào hầm tiếp nhận. Từ đây nước thải sẽ được bơm vào bể điều hòa để khuấy trộn đều nước thải và giúp ổn định lưu lượng, làm cho hoạt động của các công trình sau hiệu quả hơn. Bể điều hòa được thiết kế với hệ thống phân phối khí dạng ống có đục lỗ lắp đặt ở đáy bể giúp cho việc xáo trộn nước được tốt hơn và tăng cường lượng oxy hòa tan trong nước thải. Hơn nữa, việc cung cấp oxy sẽ làm giảm bớt lượng BOD, COD trong nước thải. Nước thải từ bể điều hòa sẽ tiếp tục bơm vào bể USBF. Tại bể USBF sẽ thực hiện quá trình xử lý sinh học kết hợp lắng. Không khí sẽ được cấp vào vùng hiếu khí. Vi sinh trong bể USBF sẽ được bổ sung định kỳ từ bùn tuần hoàn ở ngăn lắng đồng thời dưỡng chất cũng được cung cấp vào để vi sinh vật sinh trưởng. Các vi sinh vật này sẽ phân hủy các chất hữu cơ thành sản phẩm cuối cùng là CO2 ,H20, CH4 và làm giảm nồng độ bẩn trong nước thải. Hiệu quả khử BOD ở bể USBF có thể đạt 85 90%. Cặn lắng ở ngăn lắng của bể USBF được xả ra mỗi ngày vào bể thu bùn và một phần cặn ở ngăn lắng trong bể USBF được bơm tuần hoàn lại bể USBF nhằm ổn định sinh khối cho quá trình xử lý sinh học. Định kỳ lượng bùn này được chở đi nơi khác xử lý. Nước thải được bơm sang bể tiếp xúc để khử trùng trước khi cho vào nguồn tiếp nhận. Lượng Clo sử dụng trong bể khử trùng là 3 g/m3 nước thải nhằm loại bỏ những vi khuẩn gây bệnh như E.Coli. Song chắn rác Hầm tiếp nhận USBF NGUỒN TIẾP NHẬN NƯỚC CLO Bể điều hòa MÁY NÉN KHÍ Bể chứa bùn Chôn lấp Bể tiếp xúc Phương án 2: công nghệ xử lý gồm các công trình đơn vị : song chắn rác, bể điều hòa, bể Aerotank, bể lắng 2, bể tiếp xúc. Nước thải sinh hoạt của nhà máy sẽ được dẫn qua song chắn rác để giữ lại những tạp chất có kích thước lớn và chảy vào hầm tiếp nhận. Từ đây nước thải sẽ được bơm vào bể điều hòa để khuấy trộn đều nước thải và giúp ổn định lưu lượng, làm cho hoạt động của các công trình sau hiệu quả hơn. Bể điều hòa được thiết kế với hệ thống phân phối khí dạng ống có đục lỗ lắp đặt ở đáy bể giúp cho việc xáo trộn nước được tốt hơn và tăng cường lượng oxy hòa tan trong nước thải. Hơn nữa, việc cung cấp oxy sẽ làm giảm bớt lượng BOD, COD trong nước thải. Nước thải từ bể điều hòa sẽ tiếp tục bơm vào bể Aerotank. Với chế độ khuấy trộn hoàn toàn (dưới áp lực của hệ thống phân phối khí dạng đĩa) và khả năng xử lý tốt các chất hữu cơ của bùn hoạt tính tuần hoàn, hầu hết các chất hữu cơ được phân hủy thành các bông bùn. Hỗn hợp nước – bùn từ bể Aerotank sẽ được đưa vào bể lắng đợt 2, bể này có nhiệm vụ lắng và tách bùn ra khỏi nước dưới tác dụng của trong lực. Bể lắng đợt 2 được thiết kế theo dạng bể lắng đứng với tiết diện tròn, nước thải sẽ được phân phối vào bể từ ống trung tâm và ra ngoài theo máng lắng đặt ở thành trong của bể. Bùn sau khi lắng, một phần sẽ được bơm tuần hoàn về bể Aerotank, phần còn lại sẽ được đưa vào bể tự hoại để chứa bùn và lưu ở đó trong 60 ngày và sau đó sẽ dùng xe bồn hút đem đi xử lý đúng nơi quy định. Nước sau khi qua bể lắng đợt 2 sẽ được đưa vào bể tiếp xúc để khử trùng trước khi cho vào nguồn tiếp nhận. Lượng Clo sử dụng trong bể khử trùng là 3 g/m3 nước thải nhằm loại bỏ những vi khuẩn gây bệnh như E.Coli. Song chắn rác Hầm tiếp nhận Aerotank NGUỒN TIẾP NHẬN NƯỚC CLO Bể điều hòa MÁY NÉN KHÍ Lắng ly tâm Bể chứa bùn Chôn lấp Bể tiếp xúc 4.3 Tính Toán Thuyết Kế Hệ Thống Xử Lý Nước Thải 4.3.1 Phương Án 1. 4.3.1.1 Song Chắn Rác Thô 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. Cấu Tạo Thiết bị chắn rác là các thanh đan sắp xếp kế tiếp nhau với khe hở từ 15 ÷ 20 mm. Các thanh có thể bằng thép, nhựa hoặc gỗ. Tiết diện các thanh này là hình chữ nhật, hình tròn hoặc elip. Thiết bị chắn rác thường đặt nghiêng theo dòng chảy một góc từ 50 ÷ 60˚. Vận tốc dòng chảy thường lấy từ: 0.8 ÷ 1 m/s để tránh lắng cát. Hàm lượng các chất ô nhiễm sau khi qua song chắn rác: Hàm lượng chất lơ lửng trong nước thải giảm 4%: Hàm lượng BOD trong nước thải giảm 5%: Máy bơm nước thải vào bể Aerotank Chọn 2 máy bơm hoạt động luân phiên. Lưu lượng mõi bơm Qstb = 0,00173 m3 /s Cột áp bơm H = 8 Công suất bơm Trong đó: Q: Lưu lượng nước thải, Q = 0,00173 m3/s H: Chiều cao cột áp, H = 8 m : Khối lượng riêng của nước (kg/m3) : Hiệu suất chung của bơm từ 0,72 – 0,93, chọn = 0,8 STT Thông số Đơn vị Giá trị 1 2 3 4 5 6 7 Thể tích bể Chiều cao bể Chiều dài ngăn thứ nhất Chiều rộng ngăn thứ nhất Chiều dài ngăn thứ hai và ba Chiều rộng ngăn thứ hai và ba Chiều cao lớp vật liệu lọc ở ngăn thứ ba m3 m m m m m m 60 2,5 3 4 3 2 1 4.3.2.3 Bể SBR Các thông số thiết kế bể SBR - công suất thiết kế : Q = 60 m3/ngđ. - BOD5 = 167,04 mg/l. - TSS = 107,14 Các thông số đầu ra : (loại A QCVN 14/ 2008) BOD5 £ 20 mg/l. TSS £ 50 mg/l Các thông số thiết kế : -nồng độ bùn hoạt tính ở đầu vào của bể X0 =0. - thời gian lưu bùn (tuổi của bùn ) c=10 – 30 ngày, chọn 10 ngày. (nguồn :) - tỷ số F/M = 0,05-0,3 ngày-1 - nồng độ bùn hoạt tính lơ lửng trong bể : X=2000 – 5000 mg/l, chọn X=3500 mg/l. - độ tro của cặn : Z= 0,3 mg/mg. - chỉ số thể tích bùn : SVI = 150 ml/g - BOD5 = 0,65COD - tỷ số MLVSS:MLSS= 0,68 - nhiệt độ nước thải : t= 25oC - nồng độ cặn lắng trung bình dưới đáy bể XS=10000mg/l. Chất lơ lửng trong nước thải đầu ra chứa 20mg/l cặn sinh học và 65% chất có khã năng phân hủy sinh học. Thời gian hoạt động và kích thước bể : Thời gian sục khí : Với: , (nguồn: [7]) a: lưu lượng bùn hoạt tính ,g/l . : độ tro bùn hoạt tính, 0,2-0,3, chọn 0,3 So và S: nồng độ BOD vào và ra khỏi bể . KT: hệ số tính đến ảnh hưởng nhiệt độ đối với quy trình xử lý . T: nhiệt độ trung bình nước thải, oC Tổng thời gian của một chu kỳ hoạt động T = tF + tA + tS + tD + t1= 2 + 1,5 + 0,5 + 0,5 = 4,5h Với : Thời gian làm đầy : tF = 2h. Thời gian phản ứng : tA = 1,5h. Thời gian lắng: tS = 0,5h. Thời gian rút nước: tD = 0,5h. Thời gian pha chờ : t1 = 0, (nguồn: [15]) Chọn SBR gồm 2 đơn nguyên, khi đơn nguyên này làm đầy thì đơn nguyên kia đang phản ứng. Số chu kì của một đơn nguyên trong một n = » 5 (chu kì/ đơn nguyên.) tổng số chu kì làm đầy trong một ngày N = 2 x n = 2 x 5 = 10 (chu kì/ngày) Thể tích bể làm đầy trong một chu kì. VF = = 6 (m3) Hàm lượng chất lơ lửng trong thể tích bùn lắng Xs = == 6666,67 (mg/l) Xét sự cân bằng khối lượng VTxX = VSxXS à == = 0,525 Cần cung cấp thêm 20% chất lỏng phía trên để bùn k bị rút theo khi rút nước 0,525x1,2=0,63 à=1 – 0,63 =0,37 chọn = 0,3 Thể tích của bể SBR: VT = = = 20 m3 Chọn : - chiều cao của bể, H = 2,5 m - chiều cao bảo vệ bể , hbv = 0,3 m Chiều cao xây dựng bể Hxd = H + hbv = 2,5 + 0,3 = 2,8 m Diện tích của bể S == 8 m2 Vậy kích thước của bể SBR: L x B x H = 4m x 2m x 2,8m Thời gian lưu nước trong suốt quá trình: [10 – 50 h] Xác định hàm lượng BOD5 trong nước thải đầu ra : Tổng BOD5 ra = BOD5 hòa tan + BOD5 của cặn lơ lửng Hàm lượng chất lơ lửng có khã năng phân hủy sinh học ở đầu ra : 20 x 0,65 = 13 (mg/l) Hàm lượng BOD của chất lơ lửng có khã năng phân hủy sinh học ở đầu: 13 mg/l x 1,42 mg O2 tiêu thụ/mg tế bào bị oxy hóa = 18,46 mg/l Lượng BOD20 bị chuyển thành cặn tăng lên 1.42 lần, tức là 1mg BOD20 tiêu thụ 1.42 mgO2 (theo TS. Trịnh Xuân Lai) Hàm lượng BOD5 của chất lơ lửng đầu : = 18,46 x 0,68 = 12,6 (mg/l) Hàm lượng BOD5 hòa tan trong nước thải đầu ra : = - = 20 – 12,6=7,4 mg/l Hiệu quả xử lý: Hiệu quả làm sạch theo BOD5 hòa tan: . Tỷ số F/M: = = = 0,143 ngày-1 [0,05-0,3] ngày-1 Tải trọng thể tích của bể phản ứng: = 0,5 kgBOD5/m3.ngày Tính toán lượng bùn hoạt tính sinh ra mỗi ngày : Tốc độ tăng trưởng của bùn Lượng bùn hoạt tính sinh ra do khử BOD theo VSS trong một ngày: kg/ngày Ta chọn: Y=0,4 g VSS/g bBOD Kd.T = k20 x (T-20)= 0,12 g/g.ngày (1,04)25-20 = 0,0146 g/g.ngày Bảng XXX. hệ số động học bùn hoạt tính ở 20oC Hệ số Đơn vị Giới hạn Giá trị điển hình g VSS/g VSS.ngày 3-13,2 6 Ks g bCOD/m3 5-40 20 Y g VSS/g bCOD 0,3-0,5 0,4 kd g VSS/g VSS.ngày 0,06-0,2 0,12 fd Không thứ nguyên 0,08-,02 0,15 (Nguồn: [15]) Tổng lượng bùn sinh ra theo SS trong một ngày: kg/ngày Tổng lượng bùn dư cần xử lý mỗi ngày: Lượng bùn dư cần xử lý (Gd) = tổng lượng bùn – lượng cặn trôi qua khỏi bể = 4,79 – 20 x 60 x 10-3 = 3,59 kg/ngày. Thể tích cặn chiếm chỗ sau 1 ngày: m3/ngày. Chiều cao cặn lắng trong bể : Thể tích bùn phải xả một bể (để lại 20%): Vb = 0,8 x hb x F =0,8 x 0,022 x 4 x2 =0,14m3 Xét tỷ số: < 40% Xác định lượng không khí cần thiết cho một đơn nguyên: Lượng không khí cần thiết cung cấp cho mỗi bể theo điều kiện chuẩn của phản ứng ở 20oC OCo = Q x (So- S) - 1,42 x Px = (60 m3/ngày) x (167,04 - 7,4)g/m3(1kg/103g) -1,42 x (3,35kg/ngày)/2 = 4,8 kg/ngày Thời gian thổi khí của một bể : tối thiểu một nữa thời gian làm đầy nên thổi khí +1,5h = 3 h Tổng thời gian thổi khí một ngày của một bể: 3 h x 4 = 12 h Tỷ lệ chuyển hóa oxy trung bình: = 0,66kg/h Lượng oxy thực tế : 0,66 kg/h x 2 = 1,3 kg/h Ta chọn : Hệ số chuyển hóa oxy là 9% Không khí có 23,2% trọng lượng O2 Khối lượng riêng không khí là 1,2 kg/m3 Lượng không khí cần cung cấp: Mkk == 51,88 m3/h Kiểm tra lượng không khí cần thiết cho xáo trộn hoàn toàn một bể: q = == 1,8L/m3.phút trị số nằm ngoài khoảng cho phép: q = 20-40L/m3phút vậy ta chọn = 30L/m3.phút lượng không khí cần thiết cho quá trình: Qk = 30l/m3phút20 m3= 600L/phút = 0,01m3/s Số lượng đĩa thổi khí cần lắp đặt trong bể SBR chọn đĩa phân phối khí dạng đĩa xốp đường kính 170 mm, diện tích bề mặt F = 0,02 m2 . lưu lượng riêng phân phối khí của đĩa thổi khí W = 150-200 l/ phút, chọn W = 150 N = = = 4 đĩa Vậy số đĩa thổi khí cần lắp đặt trong mỗi bể SBR là : 4 đĩa. Cách phân phối đĩa thổi khí trong bể : Khí từ đường ống dẫn chính phân phối ra 2 đường ống phụ (đặt dọc theo chiều dài bể ) để cung cấp cho mỗi bể SBR. Trên mỗi đường ống dẫn khí phụ lắt đặt 2 đầu ống thổi khí dạng đĩa cách nhau 2 m và cách thành bể 0,5 m. Khoảng cáh giữa 2 đường ống dẫn khí phụ đặt gần nhau là 1 m. Khoảng cách giữa 2 đường ống ngoài cùng đến thành bể là 0,5m. Tính tóa đường ống, bơm , khí , nước thải: Đường ống dẫn nước vào và ra khổi bể SBR: Vận tốc dòng trong ống có áp là v = 0,7–1,5 m/s, (nguồn:[8]). Chọn v=1,0 m/s. Đường kính ống dẫn nước : D ==0,029 (m). Vậy ống nước PVC có đường kính trong 30 mm Kiểm tra lại vận tốc trong ống: V=m/s à thỏa điều kiện. Tính toán bơm nước thải vào bể SBR: Lươu lượng mỗi bơm: Q=60 m3/ngày. Cột áp mỗi bơm : H = 10 m Công suất mỗi bơm : N = = = 0,08 kW. Đường ống dẫn bùn ra khỏi bể SBR: Thể tích bùn xả trong một ngày: VW= 0, 14 m3. Chọn xả bùn không liên tục, thời gian xả bùn cho mỗi chu kỳ là 5 phút . Lưu lượng bùn xả trong mỗi chu kỳ hoạt động: Chọn vận tốc bùn chảy trong ống v = 0,5m/s. Đường kính ống xả bùn : Chọn ống nhựa Inox loại đường kính trong 35mm Kiểm tra lại vận tốc bùn trong ống : Tính toán bơm bùn ra khỏi bể SBR. - lưu lượng bơm: QW=0,00052 m3/s. - chiều cao cột áp : H =10m. - công suất của bơm: Với : r: khối lượng riêng của bùn thải lấy bằng khối lượng riêng của bùn, r=1080kg/m3. h: hiệu suất hữu ích của bơm. Chọn h=0,8. Đường kính ống dẫn khí vào bể SBR: - đường ống chính : Đường kính ống dẫn khí chính (cung cấp cho 2 bể SBR) Dk = = =0,037 m. Với: vk: Vận tốc khí trong ống dẫn chính, vkhí=9m/s, Chọn ống dẫn khí chính là ống sắt tráng kẽm 40 mm - đường ống nhánh: Lượng không khí qua mỗi ống nhánh: qk = = 0,005 m3/s Đường kính ống nhánh dẫn khí: dk = = 0,026 m Với: vn: Vận tốc khí trong ống nhánh vn=9m/s, (nguồn:[8]). Chọn ống nhánh dẫn khí là ống nhựa STK, Đường kính 30 mm . - tính toán máy thổi khí: Áp lực cần thiết của hệ thống phân phối khí: Hk = hd + hc + hf + H = 0,4 + 0,4 + 0,5 + 2,5 = 3,8 m. Với : hd: tổn thất áp lực qua ma sát doc chiều dài ống; hd 0,4 m; chọn hd = 0,4 m hc: tổn thất cục bộ ; hc 0,4 m, chọn hc = 0,4 m hf: tổn thất qua thiết bị phân phối khí; hf 0,5 m, chọn hf = 0,5 m H: chiều sâu hữu ích của bể SBR, H = 2,5 m Công suất máy thổi khí: Pk = = = 0,45 kW. Với: e : hiệu suất máy thổi khí; e = 0,7 - 0,8. Chọn e = 0,8 Gk: trọng lượng dòng khí Gk = Qk x = 0,01 x 1,3 = 0,013 kg/s R : hằng số khí; R = 8,314 KJ/KmoloK (đối với không khí) T1: nhiệt độ không khí đầu vào à T1 = 25 + 273 = 298oK P1: áp suất tuyệt đối của không khí đầu vào à P1 = 1 atm P2: áp suất tuyệt đối của không khí đầu ra P2 = 1 + = 1 + = 1,375 atm n : hệ số n n = = (K = 1,395) = 0,283 4.2.1.4 Khử Trùng Nước Thải: Sau các giai đoạn xử lý cơ học, sinh học… song song với việc làm giảm nồng độ các chất gây ô nhiễm đạt tiêu chuẩn quy định thì số lượng vi trùng trong nước tải cũng giảm đáng kể đến 90 ÷ 95%. Tuy nhiên, lượng vi trùng vẫn còn cao và theo nguyên tắc bảo vệ vệ sinh nguồn nước là cần thực hiện giai đoạn khử trùng nước thải. Để thực hiện khử trùng nước thải có thể sử dụng các biện pháp như: clo hóa, ozon, khử trùng bằng tia cực tím… Công trình này sẽ dùng clo vì phương pháp này tương đối đơn giản, rẽ tiền và hiệu quả có thể chấp nhận được. Phản ứng thủy phân giữa clo và nước thải diễn ra như sau: Axit hypocloric (HOCl) rất yếu, dễ dàng phân hủy thành HCl và O nguyên tử: Hoặc có thể phân lý thành H+ và OCl- Cả HOCl, OCl- và O đều là các chất oxy hóa mạnh, có khả năng tiêu diệt vi trùng. Khử trùng nước thải bằng Clo: Lượng Clo hoạt tính cần để khử trùng: Trong đó: Q : lưu lượng tính toán nước thải a : liều lượng hoạt tính, lấy theo điều 6.20.3 TCXD 51 – 84, nước thải sau khi xử lý sinh học hoàn toàn có a = 3 g/m3 Lưu lượng Clo cần thiết để khử trùng: Tính toán bể tiếp xúc: Nước thải sau khi ra khỏi bể lắng sinh học sẻ được dẫn đấn bể tiếp xúc để khử trùng bằng Clo. Bể tiếp xúc được thiết kế có vách ngăn để tăng sự xáo trộn của nước thải với Clo. Thể tích bể tiếp xúc: Trong đó: t : thời gian lưu nước, chọn t = 30 phút Diện tích mặt bằng của bể tiếp xúc: Trong đó: H : chiều cao lớp nước trong bể, chọn H = 1m Chọn bể có kích thước: Thiết kế bể có 5 vách ngăn, khoảng cách mỗi vách ngăn là 0.3m, chiều dài mỗi vách ngăn là 0.5m Bảng 4.8: Các thông số thiết kế bể tiếp xúc. STT Thông số Đơn vị Giá trị 1 2 3 4 5 Thể tích bể Chiều cao bể Chiều dài bể Chiều rộng bể Thời gian lưu nước m3 m m m phút 1.25 1 1.8 0.7 30 4.3.2 Phương Án 2. 4.3.2.1 Song Chắn Rác 4.3.2.2 Bể Điều Hòa 4.3.2.3 Bể Aerotank Các thông số thiết kế Lưu lượng nước thải Q = 60 (m3/ngày) Lượng BOD5 đầu vào: La = 208,8 mg/l. Tỷ số:BOD5/ COD=0,6 Nhiệt độ nước thải:t= 250C Hàm lượng COD đầu vào 347,76 (mg/l) Hàm lượng chất lơ lững đầu vào C = 107.14 mg/l. Nước thải sau xử lý đạt tiêu chuẩn loại A: Hàm lượng BOD5 đầu ra: S = 20 mg/l Cặn lơ lững đầu ra 18 (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, đối với nước thải sinh hoạt X = 3500 mg/l Thời gian lưu bùn trong bể Aerotank θc = 5 ÷15 ngày, chọn θc = 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, lấy Kd = 0.06 ngày-1 đối với nước thải sinh hoạt. Hệ số sản lượng tối đa ( tỷ số giữa lượng tế bào được tạo thành với lượng cơ chất bị tiêu thụ) đối với nước thải đô thị: Y = 0.4 ÷ 0.8 mgVSS/mgBOD5. chọn 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 Phần có khả năng phân hủy sinh học của chất rắn sinh học ở đầu ra là: Lượng BOD20 bị chuyển thành cặn tăng lên 1.42 lần, tức là 1mg BOD20 tiêu thụ 1.42 mgO2 (theo TS. Trịnh Xuân Lai) 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 = 60 m3/ngày qc: Thời gian lưu bùn, qc = 10 ngày Y: Hệ số tải lượng bùn, Y = 0,6 mg VSS/mg BOD5 La: Hàm lượng BOD5 của nước thải đầu vào, La = 208,8 mg/l Lt: Hàm lượng BOD5 của nước thải đầu ra, Lt = 8,7 mg/l X: Nồng độ VSS trong hỗn hợp bùn, X = 3500 mg VSS/l Kd: Hệ số phân hủy nội bào, kd = 0,06 ngày -1 Chọn Chiều cao hữu ích của bể từ 2-3 m. Chọn h = 2,5 m Chiều cao bảo vệ: 0,5m Chiều cao tổng cộng của bể : 2,5 + 0,5 = 3 m Diện tích bề mặt bể Aerotank Chọn kích thước bể : dài x rộng = 2,5m x 2 m. Thể tích thực của bể Aeroten là V = L BH =2,5 2 3 = 15 (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, X= 3500 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 = 60( 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: = 0,8 x 18 = 14,4 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 = 60m3/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 = 3500 mg/l Xr: Nồng độ VSS trong bùn tuần hoàn: Xr=8000mg/l Khi đó phương trình cân bằng vật chất có dạng: QrXr= (Q+Qr)X Thời gian lưu nước t = ngày) = 0,21 x 24 » 5(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