Nghiên cứu mô hình phục vụ tính toán – Thiết kế hệ thống xử lý nước thải công ty TNHH nước giải khát delta – Long An

,043 0,025 Từ các số liệu tính toán trên ta dựng biểu đồ hiệu quả lắng theo thời gian lắng và vận tốc chảy tràn tương ứng với thời gian lắng. Bảng 18: Hiệu quả lắng theo thời gian lắng. ti ( phút) 17,8 31,7 46,8 78,9 R (%) 37,8565 54,574 65,569 78,296 Hình 4: Đồ thị biểu diễn hiệu quả lắng theo thời gian lắng. Bảng 19: Vận tốc chảy tràn tương ứng với theo hiệu quả lắng. Vo ( m/phút) 0,112 0,063 0,043 0,025 R (%) 37,8565 54,574 65,569 78,296 Hình 5: Đồ thị biểu diễn hiệu quả lắng theo tốc độ chảy tràn. Hình 6: Đồ thị hiệu quả lắng theo thời gian và vận tốc chảy tràn. Chọn hiệu quả lắng là 62%, theo phương trình y = 27,256Ln(x) – 40,068 (R2 = 0.9981) à 0,62 = 0,273ln(t) -0,401 à ln (t) = 3,74 à t = 42 ( phút). Ta thấy để hiệu suất lắng đạt 62% thì thời gian cần thiết cho quá trình lắng là 42 phút. Do thời gian lắng tương quan với vận tốc chảy tràn nên để xác định vận tốc chảy tràn khi hiệu quả lắng đạt 62% ta vẽ đồ thị biểu diễn sự tương quan giữa vận tốc chảy tràn và thời gian lắng. Với thời gian lắng là 42 phút dựa vào phương trình y = -27,099ln(x)-20,795 ( R2 = 0.997 ). à 0,62 = - 0,271ln(vo) – 0,208 à ln(V0) = - 3,055 à V0 0,047(m/phút). Ta nhận thấy để hiệu quả lắng đạt 62% thì thời gian cần thiết cho quá trình lắng là 42 phút và vận tốc chảy tràn là 0,047 (m/phút). à Kết luận: Hiệu quả lắng: H = 62%. Thời gian cần thiết cho quá trình lắng: t = 42 ( phút ). Vận tốc chảy tràn: Vo = 0,047( m/phút ). Vậy ở mỗi độ sâu khác nhau có xu hướng tăng hiệu quả lắng theo thời gian khác nhau. Càng sâu thì hiệu quả lắng tăng chậm theo thời gian và đến một hiệu quả lắng nhất định thì không tăng dù thời gian lắng có thể kéo dài hơn. Càng xuống dưới đáy, vận tốc càng cao vì kích thước hạt tăng lên. Nhưng lực ma sát do nước chuyển động ngược chiều với hạt cũng tăng lên, tỷ lệ thuận với kích thước hạt cặn. Khi bông cặn lớn đến một kích thước nhất định, lực kéo đủ lớn để phá vỡ bông cặn làm cho kích thước của bông cặn không thể tăng được nữa. Từ thời điểm đó, vận tốc lắng không thay đổi và hiệu quả lắng không tăng mặc dù ta có thể tăng thời gian lắng lâu hơn. ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN XỬ LÝ Phương án 1 Sơ đồ công nghệ Hình 7: Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải công ty TNHH nước giải khát Delta-Long An phương án 1 Thuyết minh sơ đồ công nghệ Nước thải trong quá trình sản xuất của nhà máy sẽ được dẫn theo mương dẫn nước thải qua song chắn rác để loại bỏ rác thải có kích thước lớn tồn tại trong nuớc thải, sau đó nước thải được dẫn đến hố thu gom nước thải. Từ hố thu gom, bơm P1 bơm nước thải vào bể điều hòa để điều hòa lưu lượng và nồng độ chất ô nhiễm. Bể làm việc theo nguyên tắc xáo trộn với hệ thống ống đục lỗ phân phối khí, nó có thể giúp cho quá trình phân hủy một số chất hữu cơ đơn giản một cách tốt hơn (giảm BOD). Từ bể điều hòa nước thải được dẫn đến bể lắng 1, tại đây xảy ra quá trình lắng, những chất có trọng lượng lớn hơn lực đẩy của nước sẽ lắng xuống đáy bể. Phần nước trong tiếp tục được dẫn đến bể phân hủy kị khí UASB, quá trình phân hủy các chất hữu cơ trong bể UASB được thực hiện nhờ các vi sinh vật kị khí. Sau khi phân hủy kị khí, nước thải theo máng dẫn sẽ tự chảy vào bể phản ứng hiếu khí có lớp bùn lơ lửng (Aerotank), quá trình phân hủy chất hữu cơ trong bể Aeroten được thực hiện nhờ các vi sinh vật hiếu khí. Sau đó, nước thải sẽ được dẫn đến bể lắng 2. Tại đây, bùn sinh học sẽ lắng xuống dưới còn nước trong ở trên được dẫn đến nguồn tiếp nhận. Bùn dư từ bể lắng 2 một phần sẽ được tuần hoàn trở lại bể Aerotank để bổ sung lượng sinh khối và một phần dư sẽ được dẫn đến bể chứa bùn. Bùn được sinh ra từ bể lắng đợt 1 và bùn dư từ bể UASB cũng được dẫn đến bể chứa bùn sau đó được dẫn đến sân phơi bùn. Nước sinh ra túnân phơi bùn sẽ được dẫn về bể điều hòa để được tiếp tục làm sạch. 2.5.2. Phương án 2 2.5.2.1.Sơ đồ công nghệ Hình: 8: Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải công ty TNHH nước giải khát Delta-Long An theo phương án 2 2.5.2.2.Thuyết minh sơ đồ công nghệ Nước thải trong quá trình sản xuất của nhà máy sẽ được dẫn theo mương dẫn nước thải qua song chắn rác để loại bỏ rác thải có kích thước lớn tồn tại trong nuớc thải, sau đó nước thải được dẫn đến hố thu gom nước thải. Từ hố thu gom, bơm P1 bơm nước thải vào bể điều hòa để điều hòa lưu lượng và nồng độ chất ô nhiễm. Bể làm việc theo nguyên tắc xáo trộn với hệ thống ống đục lỗ phân phối khí, nó có thể giúp cho quá trình phân hủy một số chất hữu cơ đơn giản một cách tốt hơn (giảm BOD). Từ bể điều hòa, nước thải được dẫn đến bể lắng 1, tại đây xảy ra quá trình lắng, những chất có trọng lượng lớn hơn lực đẩy của nước sẽ lắng xuống đáy bể. Phần nước trong tiếp tục được dẫn đến bể phân hủy kị khí UASB, quá trình phân hủy các chất hữu cơ trong bể UASB được thực hiện nhờ các vi sinh vật kị khí. Sau khi phân hủy kị khí, nước thải sẽ được dẫn đến bể lọc sinh học. Sau đó nước thải sẽ được dẫn đến bể lắng 2. Tại đây, bùn sinh học sẽ lắng xuống dưới còn nước trong ở trên được dẫn đến nguồn tiếp nhận. Bùn dư từ bể lắng 1, lắng 2, bể UASB sẽ được dẫn đến bể chứa bùn sau đó được dẫn đến sân phơi bùn. Nước sinh ra từ sân phơi bùn sẽ được dẫn về bể điều hòa để được tiếp tục làm sạch. CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHO CÔNG TY TNHH NƯỚC GIẢI KHÁT DELTA – LONG AN CÁC THÔNG SỐ THIẾT KẾ Lưu lượng nước thải trung bình ngày: Qtb = 400 m3/ngày đêm Lưu lượng nước thải trung bình theo giờ: 17 m3/h Lưu lượng nước thải theo giờ lớn nhất: = 42,5 (m3/h) (Với Kh là hệ số vượt tải Kh = 1,5 ¸ 3,5, chọn Kh = 2,5). BOD5 = 1939 mg/l. COD = 2851 mg/l. SS = 1035 mg/l. TÍNH TOÁN CÔNG TRÌNH CHO PHƯỚNG ÁN 1 Song chắn rác Nhiệm vụ Song chắn rác để loại bỏ rác và các tạp chất thô lớn có khả năng gây tắc nghẽn bơm và đường ống. Nguyên lý hoạt động Nước thải sản xuất và nước thải sinh hoạt được dẫn theo mương dẫn nước thải qua song chắn rác. Đây là bước xử lý sơ bộ, đóng vai trò quan trọng đảm bảo an toàn và điều kiện làm việc thuận lợi cho cả hệ thống. Tính toán Sốâ khe : n = Trong đó : + Qhmax : lưu lượng nước thải theo giờ lớn nhất + b : khoảng cách giữa các khe, với SCR thô b = 16 - 50 mm Chọn b = 16mm + v : vận tốc nước qua khe, v = 0,8 – 1 m/s Chọn v= 0,8m/s + K : hệ số kể đến sự thu hẹp dòng chảy, Kz = 1,05 + h :chiều cao mực nước trong mương trước SCR h = vm : vận tốc nước chảy trong mương, v = 0,3 – 0,6 m/s chọn v = 0,6 m/s Bm : bề rộng mương, Bm = 0,2 m h = = 0,1 (m) ð n = = 9,68 khe Chọn n = 10 khe Bề rộng SCR : Bs = n.b + d (n-1) Trong đó : + d : bề dày SCR, d = 8 – 10 mm chọn d = 10 mm ð Bs = 10 x 16x10-3 + 9 x 10x10-3 = 0,25 (m) Chiều dài đoạn kênh mở rộng trước SCR ` l1 = Trong đó : + j : góc nghiêng chỗ mở rộng của buồng đặt SCR, j = 200 ð l1 = = 0,07(m) Chiều dài phần thu hẹp sau SCR l2 = 0,5l1 = 0,5 x 0,07 = 0,035 (m) Tổn thất áp lực qua SCR hs = Trong đó : + v : vận tốc nước qua SCR, v = 0,8 m/s + K : hệ số kể đến sự bám dính rác vào SCR , K = 2 – 3 Chọn k = 3 + e : hệ số tổn thất cục bộ phụ thuộc hình dạng song chắn e = b : hệ số phụ thuộc tiết diện ngang loại SC , chọn b = 2,42(XLNT Đô thị và Công nghiệp- TTTTCCT,Lâm Minh Triết) a : góc nghiêng đặt SCR so với mặt phẳng ngang, a = 600 - 900 Chọn a = 600 ð e = = 1,12 ð hs = = 0,11 (m) hs = 110 mm < 150 mm thoả điều kiện (XLNT Đô thị và Công nghiệp- TTTTCCT,Lâm Minh Triết) Chiều dài xây dựng của phần mương để đặt SCR L = l1 + l2 + ls Trong đó : + ls : chiều dài buồng đặt SCR Chọn ls = 1m ð L = 0,07 + 0,035 +1 = 1,105 (m) Chiều cao xây dựng của mương đặt SCR : H = h + hs + hbv = 0,1 + 0,11 + 0,5 = 0,71 (m) Chiều dài mỗi song : l = = 0,82(m) Độ dốc + Bán kính thuỷ lực : (m) Trong đó : + P : chu vi ướt (m) P = ( Bm + h ) x 2 = (0,2 + 0,1)x2 = 0,6(m) + w = = 0,02 (m2) ð R = = 0,03 (m) + Hệ số sêzi (C ) n : hệ số nhám, n = 0.013 y : hệ số phụ thuộc vào hệ số nhám, do R = 0.03 < 1 nên ta áp dụng công thức: y = 1.5n1/2 = 1.5(0.013)1/2 = 0.17 C= x Ry = x 0,030,17 = 42,38 ð i = = =0,007 10. Hàm lượng SS, BOD5 của nước thải sau khi qua SCR giảm 4% : SSr = 735 x (1 – 0,04) = 705,6 (mg/l) BOD5 = 1939x (1 – 0,04) = 1861,44(mg/l) Bảng 20 : Các thông số thiết kế song chắn rác STT Thông số thiết kế Kí hiệu Đơn vị Kích thước 1 Số khe hở n khe 10 2 Chiều rộng khe hở b mm 16 3 Chiều rộng song chắn rác Bs mm 250 4 Chiều dày thanh chắn rác d mm 10 5 Chiều dài đoạn mở rộng trước SCR l1 mm 70 6 Chiều dài đoạn thu hẹp sau SCR l2 mm 35 7 Chiều dài xây dựng của mương đặt SCR L mm 1105 8 Chiều cao xây dựng của mương đặt SCR H mm 710 Bể tập trung Nhiệm vụ Hố thu nước có nhiệm vụ tập trung toàn bộ nước thải sản xuất và nước thải sinh hoạt của nhà máy qua hệ thống ống dẫn, trước khi đến các công trình xử lý tiếp theo. Chức năng của hố thu gom nước thải là điều chỉnh giữa lưu lượng thải lớn nhất và bơm công tác. Nguyên lý hoạt động Nước thải trong quá trình sản xuất của nhà máy sẽ được dẫn theo mương dẫn nước thải tới hố thu gom nước thải. Nước thải sinh hoạt sau khi qua bể tự hoại cũng được dẫn tới hố thu gom nước thải. Tính toán Thể tích bể : V = Qhmax x t Trong đó : + t : thời gian lưu nước, t = 10 – 30 phút chọn t = 30p ð V = 42,5 x = 21,25 (m3) Chọn chiều cao hữu ích h = 2m, chiều cao an toàn h1 = 0,5 m Chiều cao bể : H = h + h1 = 2 + 0,5 = 2,5 (m) Diện tích bể : S = = 10,6 (m2) ð kích thước bể : dài x rộng = 4,5 x 2,5 (m) Thể tích xây dựng : Vxd = 4,5 x 2,5 x 2,5 = 28,125(m3) Công suất máy bơm nước thải : N = Trong đó : + r : khối lượng riêng của chất lỏng (kg/m3) nước : 1000 kg/m3 bùn : 1006 kg/m3 + h : hiệu suất bơm, h = 0,73 – 0,93 Chọn h = 0,8 + H1 = hc + hd + hf + H = 0,4 + 0,5 + 2,5 = 3,4 (m) hc, hd : tổn thất áp lực cục bộ và dọc đường của đường ống, hc + hd£ 0,4 m, chọn hc + hd = 0,4m hf : tổn thất áp lực qua thiết bị phân phối, hf £ 0,5 m chọn hf = 0,5 m ð N = = 0,49 (kW) Công suất thực tế của bơm : Ntt = 1,2xN = 1,2 x 0,49 = 0,59 (kW) Bảng 21 : Thông số thiết kế bể tập trung nước thải Thông số thiết kế Kí hiệu Đơn vị Kích thước Chiều dài L m 4,5 Chiều rộng B m 2,5 Chiều cao H m 2 Bể điều hoà Nhiệm vụ Nhiệm vụ của bể điều hoà là điều hoà lưu lượng và nồng độ của dòng thải, để duy trì dòng thải vào gần như không thay đổi cho các công đoạn sau, khắc phục những vấn đề vận hành do sự dao động liều lượng nước thải gây ra và nâng cao hiệu suất của các quá trình ở cuối dây chuyền xử lý. Hoạt động Từ hố thu nước thải sẽ được bơm vào bể điều hoà. Bể làm việc theo nguyên tắc xáo trộn với hệ thống ống đục lỗ phân phối khí, nó có thể giúp cho quá trình phân hủy một số chất hữu cơ đơn giản một cách tốt hơn (giảm BOD). Tại bể điều hòa đặt 2 bơm thổi khí hoạt động luân phiên nhau. Tính toán Tính thể tích bể Thể tích bể : V = Qhmax x t Trong đó : + t : thời gian lưu nước, t = 2 – 6giờ chọn t = 4h ð V = 42,5 x 4 = 170 (m3) Chọn chiều cao hữu ích của bể h = 5m, chiều cao bảo vệ hbv = 0,5m Chiều cao của bể : H = h + hbv = 5 + 0,5 = 5,5 (m) Diện tích bể : F = = 34 (m2) ð kích thước bể : L x B = 8,5 x 4 (m) Vậy : Thể tích thực của bể : Vtt = 8,5 x 4 x 5 = 170 (m3) Thể tích xây dựng : Vxd = 8,5 x 4 x 5,5 = 187 (m3) chọn mực nước thấp nhất (hmin) trong bể điều hoà để đảm bảo mực nước cho bơm hoạt động là 0,5m, mực nước cao nhất (hmax) đạt được bằng chiều cao bể là 5m. Lượng khí cần cấp Để tránh hiện tượng lắng cặn và ngăn chặn mùi trong bể điều hoà cần cung cấp một lượng khí thường xuyên, khuấy trộn bằng hệ thống thổi khí Lượng khí cần thiết : qk = R x V Trong đó : + R : tốc độ nén khí, R = 10 – 15 (l/m3.p) chọn R = 15 l/m3.p ð qk = 15 x 170 = 2550 (l/ph) = 0,043 (m3/s) Đường kính ống dẫn khí chính vào bể : Dc = Trong đó : + vk : vận tốc khí trong ống chính, v = 10 – 15 m/s chọn v = 10 m/s ð Dc = = 0,074 (m) ð chọn Dc = 75 mm Đặt ống nhánh dọc theo chiều rộng bể, vuông góc chiều dài bể, chiều dài ống nhánh bằng chiều rộng bể, khoảng cách giữa 2 ống nhánh là 0,7m Số ống nhánh : n = = 11,14 ð chọn n = 12 nhánh Đường kính ống nhánh : Dn = Trong đó : + vn : vận tốc khí đi trong ống nhánh, vn = 6 – 9 m/s chọn vn = 6 m/s ð Dn = = 0,027 (m) ð chọn Dn = 30mm Kiểm tra vận tốc khí đi trong ống chính và ống nhánh vk = = 9,74(m/s) vn = = 5,07 (m/s) Đối với thiết bị làm thoáng tạo bọt khí kích thước trung bình(ống khoan lỗ) đường kính lỗ trên ống nhánh dl = 2 – 5 mm, chọn dl = 4mm, và vận tốc khí ra khỏi lỗ vl = 5 – 20 m/s, chọn vl = 20m/s Tiết diện lỗ : f l = = 0,012x10-3 (m2) Tổng tiết diện lỗ trên ống nhánh : Fl = = 2,15x10-3(m2) Số lỗ trên ống nhánh : nl = = 179,17 chọn nl = 180 lỗ Số lỗ trên 1 ống nhánh : m = = 15 (lỗ Khoảng cách giữa các lỗ : K = = 0,26 (m) Hệ thống thổi khí Aùp lực cần thiết cho hệ thống ống khí nén : Hc = hc + hd + hf + h Trong đó : + hc, hd : tổn thất áp lực cục bộ và dọc đường, hc + hd £ 0,4 m chọn hc + hd = 0,4m + hf : tổn thất áp lực qua thiết bị phân phối, hf£ 0,5m Chọn hf = 0,5m + h : chiều cao hữu ích của bể ð Hc = 0,4 + 0,5 + 5 = 5,9 (m) Công suất máy nén khí : N = Trong đó : + qk : lưu lượng khí cần cung cấp + h : hiệu suất, h = 0,7 + p : áp lực khí nén p= = 1,57 (atm) ð N = = 2,9(kW) Hàm lượng chất bẩn còn lại trong nước thải sau khi qua bể điều hoà SS giảm 4% Ssr = 705,6 x (1 – 004) = 677,4 (mg/l) BOD5 sau khi thực hiện sục khí giảm 20% BOD5r = 1768,37 x ( 1- 0,2 ) = 1414,7 (mg/l) Bảng 22 : Các thông số thiết kế bể điều hoà STT Tên thông số Ký hiệu Đơn vị Số liệu 1 Thể tích của bể Wb m3 170 2 Chiều dài của bể L m 8,5 3 Chiều rộng của bể B m 4 4 Chiều sâu của bể H m 5 5 Đường kính ống chính Dc mm 75 6 Chiều dài ống chính Lc m 8,5 7 Đường kính ống nhánh Dn mm 30 8 Chiều dài ống nhánh Ln m 4 9 Số ống nhánh cần đặt N ống 12 10 K/c giữa các ống nhánh L m 0,7 11 Đường kính lỗ phân phối dl mm 4 12 Khoảng cách giữa các lỗ ll m 0,26 13 Số lỗ trên ống m lỗ 15 Bể lắng 1 Nhiệm vụ Nhiệm vụ của bể lắng 1 là loại bỏ các tạp chất lơ lửng còn lại trong nước thải sau khi đã qua các công trình xử lý trước đó. Ở đây, các chất lơ lửng có tỷ trọng lớn hơn tỷ trọng của nước sẽ lắng xuống đáy. Tính toán Theo mô hình thực nghiệm ta có : hiệu quả lắng : 62% thời gian lưu nước : to = 42p tốc độ chảy tràn : vo = 0,047m/p ð thời gian lưu nước thiết kế : t = 2to = 2 x 42 = 84p ð tốc độ chảy tràn thiết kế : v = = 0,027(m/p) = 38,76 (m3/m2.ngày) Tính diện tích Diện tích tiết diện ướt của ống trung tâm : f = Trong đó: + vtt: vận tốc chuyển động của nước thải trong buồng phân phối trung tâm, vtt£ 30mm/s Chọn vtt = 30mm/s ð f = = 0.39 (m2) Diện tích tiết diện ướt của bể lắng : F = Trong đó : + vbl : vận tốc chuyển động của nước thải trong bể lắng, v = 31 – 50 (m3/m2.ngày), v = 38,76 (m3/m2.ngày) ð F = = 10,32 (m2) Tổng tiết diện ướt của bể : Fb = f + F = 10,32 + 0,39 = 10,71 (m2) Đường kính bể lắng : Db = = = 3,69 (m) Đường kính ống trung tâm : Dtt = = = 0,7 (m) Đường kính phần loe ống trung tâm : Dl = 1,35Dtt = 1,35 x 0,7 = 0,945 (m) Kiểm tra vận tốc bể lắng : F1 = = = 10,69 (m2) vbl = = 37,42 (m3/m2.ngày) = 0,43x10-3 (m/s) Chiều cao vùng lắng : h0 = vbl x t = 0,43 x10-3 x 84 x 60 = 2,18 (m) Chiều cao phần hình nón của bể lắng : hn = Trong đó : + Db : đk bể + dn : đk phần đáy nhỏ hình chóp cụt Chọn dn = 0,6 m + a : góc tạo bởi đáy bể và mặt ngang, không nhỏ hơn 500 Chọn a = 500 ð hn = = 1,3(m) Chiều cao bể : H = h0 + hn + hbv = 2,18 + 1,3 + 0,5 = 3,98 (m) Đường kính tấm chắn dòng : d = 1,3Dl = 1,3 x 0,945 = 1,23 (m) Chiều dài tấm chắn dòng : L = Trong đó : + vk : vận tốc chảy qua khe hở giữa miệng loe ống trung tâm và bề mặt tấm chắn, vk £ 20mm/s chọn vk = 20mm/s ð L = = 0,16 (m) Tính máng thu nước : Máng thu đặt theo chu vi vành trong bể, đường kính ngoài của máng chính là đường kính trong của bể, nước chảy vào máng thu được chảy theo 2 phía về ống thu nước trước khi chảy sang bể khác. Chọn đườmg kính máng = 0,8 đường kính bể Đường kính máng : Dm = 0,8Db = 0,8 x 3,69 = 2,95 (m) Chiều rộng máng thu : rm = = 0,37 (m) Chọn chiều cao máng thu : hm = 0,4m Diện tích mặt cắt ngang của máng : Fm = rm x hm = 0,37 x 0,4 = 0,15 (m2) Chiều dài máng : Lm = p x Dm = p x 2,95 = 9,26 (m) Tải trọng thu nước trên 1m chiều dài : a = = 43,2 (m3/m.ngđ) Đường kính ống dẫn nước thải : Dnt= Trong đó : + v : vận tốc nước chảy trong ống, v = 0,8m/s ð Dnt = = 0,14 (m) Tính lượng bùn sinh ra : Hàm lượng SS, BOD5 còn lại : SS giảm 62%, SS ra khỏi bể lắng 1 : SSr = 677,4 x(1-0,62) = 257,4 (mg/l) BOD5 giảm 31%, BOD5 ra khỏi bể lắng 1 : BOD5r = 1414,7x(1-0,31) = 976,143 (mg/l) Lượng bùn sinh ra mỗi ngày : G = RSS x SSv x Q = 0,62 x 257,4 x10-3 x 400 = 63,84 (kg/ngđ) Lưu lượng bùn : Qb = Trong đó : + TS = 5%. + Khối lượng riêng của bùn tươi : . ð Qb = = 1212,46 (l/ngày) = 1,12 (m3/ngày) Thể tích bùn sinh ra mỗi ngày : V= Trong đó : + C : hàm lượng chất rắn trong bùn, C = 40 -120 mg/l chọnC=80mg/l ð V = = 798.000 (l) = 798 (m3) Thể tích chứa cặn : Wc = = 2,42 (m3) Thời gian làm việc giữa 2 lần xả cặn : T = Trong đó : + f : nồng độ trung bình cặn đã nén (g/m3), theo bảng 3.3 – Xử lý nước thải – Nguyễn Ngọc Dung, f = 30.000(g/m3) ð T = = 8,3 (giờ) Lượng nước dùng cho việc xả cặn tính bằng % lượng nước xử lý : P = x 100 Trong đó : + Kp : hệ số pha loãng, Kp = 1,15 – 1,2 Chọn kp = 1,2 ð P = x 100 = 2,06% Bảng 23 : Các thông số thiết kế bể lắng 1 STT Thông số thiết kế Kí hiệu Đơn vị KT 1 Đường kính bể D mm 3690 2 Chiều cao bể H mm 3980 3 Đường kính ống trung tâm dt mm 700 4 Đường kính phần loe ống trung tâm dl mm 945 5 Đường kính tấm chắn dtc mm 1230 6 Chiều cao phần hình nón hc mm 1300 7 Khoảng cách từ miệng loe đến tấm chắn - mm 300 8 Chiều dài máng thu nước Lm mm 9260 9 Chiều cao máng hm mm 400 10 Chiều rộng máng rm mm 370 11 Thời gian lắng t giờ 1,4 Bể UASB Nhiệm vụ Phân hủy các chất hữu cơ hoà tan và một số chất vô cơ như H2S, các chất sunfit, ammoniac, nitơ nhờ các vi sinh vật kị khí tồn tại trong lớp bùn hoạt tính. Nguyên lý hoạt động Nước thải theo ống dẫn vào hệ thống phân phối đảm bảo phân phối đều nước trên diện tích đáy bể. Nước thải đi từ dưới lên. Hỗn hợp bùn yếm khí trong bể hấp phụ chất hữu cơ hòa tan trong nước thải, phân hủy và chuyển hoá chúng thành khí. Bọt khí sinh ra bám vào hạt bùn cặn nổi lên trên làm xáo trộn và gây ra dòng tuần hoàn cục bộ trong lớp cặn lơ lửng, khi cặn nổi lên trên va vào tấm chắn hạt cặn bị vỡ, khí thoát lên trên, cặn rơi xuống dưới. Hỗn hợp bùn nước được tách hết khí, khí được thu hồi bằng phễu. Hỗn hợp bùn và nước tiếp tục được dẫn tới ngăn lắng, bùn lắng xuống dưới đáy, một phần được tuần hoàn lại ngăn phản ứng yếm khí một phần bùn dư được dẫn đến bể nén hùn. Nước trong dâng lên trên được thu vào máng theo ống dẫn sang bể lắng 2. Tính toán Các thông số thiết kế : Bùn nuôi cấy ban đầu trong bể có hàm lượng : X = 30 kgSS/m3 Tỉ lệ MLVSS : MLSS của bùn trong bể là 0,75 Tải trọng khử COD : a = 5kgCOD/m3.ngày Lượng bùb phân huỷ kỵ khí cho vào ban đầu có TS = 5% Thời gian lưu bùn : qc = 60 ngày Các thông số động học : + Hệ số sản lượng bùn : Y = 0,04 kgVSS/kgCOD + hệ số phân huỷ nội bào : Kd = 0,025/ngày Yêu cầu xử lý đầu ra đối với bể UASB trước khi tiến hành sinh học hiếu khí là COD £ 500 mg/l Tính bể : Hiệu quả xử lý COD theo yêu cầu : E = = 72,08% Lượng COD cần xử lý trong ngày : G = Qngtb x (CODv - CODr)= 400 x (1432,5 - 400)x10-3 = 413 (kg/ngày) Dung tích xử lý yếm khí cần thiết : V = = = 82,6 (m3) Diện tích bể : F = Trong đó : + v : vận tốc nước đi lên trong bể (m/h), v = 0,6 – 0,9 (m/h) Chọn v = 0,8 (m/h) ð F = = 21,25 (m2) ð kích thước bể : L x B = 5,5 x 4 (m) Chiều cao vùng xử lý yếm khí : hxl = = = 3,39 (m) Kiểm tra : + Thể tích : V = 5,5 x 4 x 3,89 = 85,58 (m3) + Tải trọng khử COD : a = = = 4,83 (kg/m3.ngày) Vẫn nằm trong khoảng a = 3 – 5 (kg/m3.ngày) Chiều cao tổng cộng của bể : H = hxl+ hl+ hbv Trong đó : + hxl: chiều cao vùng xử lý yếm khí + hbv : chiều cao bảo vệ, chọn hbv = 0,5 (m) + hl : chiều cao vùng lắng bùn được tính : Khối lượng rắn vào bể trong 1 ngày : Gr = SS x Q x Pk Với : + Pk : tỷ trọng cặn khô, Pk = 1,28 + SS = 320,9 (mg/l) ð Gr = 320,9x10-3 x 400 x 1,28 = 164,3 (kg/ngày) Thể tích vùng lắng : Vl = Với : + S : tỷ trọng cặn lắng, S = 1,02 + C : nồng độ cặn, C = 5 – 10%, chọn C = 10% ð Vl = = 67,12 (m3) Chiều cao vùng lắng : hl = = = 3,1 (m) ð H = 3,39 + 3,1 + 0,3 = 6,79 (m) Chiều cao làm việc của bể : Hlv = 3,39 + 3,1 = 6,49 (m) Thể tích bể : V = 5,5 x 4 x 6,49 = 142,78 (m3) Thời gian lưu nước trong bể : t = = 8,4 (giờ) Với thời gian lưu nước trong bể t= 8,4 (h) nằm trong giới hạn cho phép Tải trọng bề mặt : g = = 18,18 (m3/m2.ngày) Lượng bùn nuôi cấy ban đầu cho vào bể : Trong đó : + Css : nồng độ bùn trong bể (kg/m3) + TS : Hàm lượng chất rắn trong bùn nuôi cấy ban đầu TS = 5%. + V : thể tích vùng xử lý yếm khí (m3) ð Ms = = 52.800 (kg) = 52,8 (tấn) Lượng sinh khối hình thành mỗi ngày : Px = Trong đó : + Y : hệ số ssản lượng bùn + Kd : hệ số phân huỷ nội bào + qc : thời gian lưu bùn ð Px = = 6,61 (kg/ngày) Lượng bùn dư bơm ra mỗi ngày : Qw = Trong đó : + 0,75 : tỉ lệ MLVSS : MLSS + Css : nồng độ bùn nuôi cấy ban đầu trong bể, Css = X = 30 (kgSS/m3) ð Qw = = 0,29 (m3/ngày) Lượng chất rắn từ bùn dư : Pr = Qw x Css = 0,29 x 30 = 8,7 (kgSS/ngày) Lượng khí (CH4 + Co2) sinh ra mỗi ngày : Vk = 350,84 x [(CODv - CODr)x Qng – 1,42 x Px] Trong đó : + Vk : thể tích khí sinh ra ở điều kiện tiêu chuẩn (00c, 1atm)(l/ngày) + 350,84 : hệ số chuyển đổi lý thuyết 1kg COD chuyển hoàn toàn thành CH4 và CO2 (l khí/kgCOD) + Px : lượng sinh khối sinh ra mỗi ngày (kg/ngày) ð Vk = 350,84 x [(1432,5 - 400)x10-3x400 – 1,42x6,61] = 141.603,87 (l/ngày) = 141,604 (m3/ngày) Trong đó CH4 chiếm 70% thể tích. Thể tích khí CH4 sinh ra mỗi ngày: VCH4 = 70% x Vk = 0,7 x 141,604 = 99,122 (m3/ngày) Tính toán tấm hướng dòng, tấm chắn khí và máng thu nước trong bể UASB Nước trước khi đi vào ngăn lắng ở đỉnh bể sẽ được tách khí bằng các tấm cách khí đặt nghiêng so với phương ngang một góc 45 ÷ 60o. Tổng chiều cao của to