Đề tài Thiết kế hệ thống xử lý nước thải sản xuất bia tại công ty TNHH Sabmiller Việt Nam - Khu công nghiệp Mỹ Phước II – H. Bến cát – Tỉnh Bình Dương, công suất 2400m3/ngày đêm

án 2 : Áp dụng cả 2 loại bể Aeroten và UASB và xử lý sinh học, chọn xử lý UASB trước vì : Hàm lượng BOD5 trong nước thải ban đầu cao, phù hợp với xử lý kị khí. Trong phân hủy kị khí phần lớn các chất hữu cơ được phân hủy thành các chất khí bởi vậy lượng bùn phát sinh nhỏ. Bùn phát sinh do phân hủy kị khí nhầy hơn, dễ dàng tách nước hơn so với bùn hiếu khí. Do nhược điểm của bể UASB nên ta sử dụng bể Aeroten để xử lý tiếp theo. Để xử lý triệt để lượng BOD và Nito tổng mà bể UASB không làm được. Do cơng đoạn xử lý bằng bể UASB đã giảm cơ bản hàm lượng chất hữu cơ nên cũng khắc phục được hạn chế của xử lý hiếu khí bằng bể Aeroten là lượng bùn phát sinh giảm đáng kể. Vì thế nước thải được xử lý triệt để hơn. Nhận xét : Xét về mặt kĩ thuật thì phương án 1 có cấu tạo đơn giản hơn, do đó việc thi công xây dựng và lắp đặt các thiết bị dễ dàng hơn so với phương án 2. Tuy nhiên xét về mặt hiệu quả xử lý, và chất lượng nước thải đầu ra thì phương án 2 vẫn là lựa chọn tốt nhất. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ. Các Thông Số Tính Toán. Các chỉ tiêu. BOD5 = 768mg/l. COD = 1280 mg/l Tổng chất rắn lơ lửng SS = 180mg/l Tổng N = 36 mg/l Tổng P = 15 mg/l Cliform = 10000 mg/l Lưu Lượng Tính Toán. Lưu lượng trung bình ngày đêm: Qtb = 2400 m3/ngày đêm Lưu lượng trung bình giờ: Lưu lượng trung bình giây: Luu lượng nước thải theo giờ lớn nhất. = * Kh Trong đó : Kh là hệ số vượt tải , (K=1.5 ÷ 3.5), Chọn K = 1.5 ( Giáo trình xử lý nước thải – Th.S Lâm Vĩnh Sơn) Vậy = 100*1.5 = 150 (m3/h) Tính toán song chắn rác: Nước thải dẫn vào hệ thống xử lý nước trước hết phải qua song chắn rác. Tại đây các thành phần rác có kích thước lớn như: vải vụn, vỏ đồ hộp, lá cây … được giữa lại. Nhờ đó tránh làm tắc nghẽn và bào mòn bơm, đường ống hoặc kênh dẫn. Đây là bước quan trọng nhằm đảm bảo an toàn và điều kiện làm việc thuận lợi cho cả hệ thống xử lý nước thải. Tính toán song chắn rác: Khoảng cách giữa các thanh b = 16mm ( 16 ÷ 25mm) Góc nghiêng α = 60o (60 – 90 0) Vận tốc trung bình qua các khe = 0.8 m/s Chiều rộng và chiều sâu mương dẫn B*H = 0.3*0.5 (m) Chiều dày song chắn = 8mm Số khe hở ở song chắn rác được tính: khe. Chọn số khe = 20 khe. Trong đó Kz = 1.05 - hệ số tính đến mức độ cản trở dòng chảy, cào rác bằng cơ giới. n: số khe hở h1 : chiều cao lớp nước trong mương. : lưu lượng giờ lớn nhất của nước thải V: tốc độ nước chảy qua song chắn rác (0.6 – 1 m/s); chọn v = 0.6 m/s Số thanh của song chắn rác. N’ = n-1 = 20-1= 19 thanh. b = 0,016 khoảng cách giữa các khe hở của song chắn. Bề chiều rộng mỗi song chắn rác là: Bs = S.(n1 -1) + b.n1 = 0,008.(20-1) + (0.016 * 20) = 0.472(m) Chọn Bs = 0.5m. Trong đó S: chiều dày thanh song chắn = 0,008m Tổn thất áp lực qua song chắn rác: Trong đó : Vmax : vận tốc nước thải trước song chắn rác với Qmax, chọn Vmax = 0.6m/s K: hệ số tính đến sự tổn thất áp lực do rác bám. Chọn k = 3 (k= 2-3 Giáo trình xử lý nước thải – Th.S Lâm Vĩnh Sơn). ξ : hệ số tổn thất áp lực cục bộ, xác định theo công thức: Với : α là góc nghiêng đặt SCR, chọn α = 600. β là hệ số phụ thuộc hình dạng thành đan, chọn β = 2.42 β= 0.92 β= 1.97 β= 1.67 β= 1.83 β= 2.42 Chiều dài phần mở rộng trước SCR. L1= , chọn l1 = 0.3m. Trong đó Bs : chiều rộng SCR. Bk: bề rộng mương dẫn, Bk = 0.3m Φ : góc nghiêng chỗ mở rộng , lấy Φ = 200 Chiều dài phần sau SCR. L2 = 0.5L1 = 0.5*0.3= 0.15m Chiều dài xây dựng mương đặt SCR. L = L1 + L2 + Ls = 0.3 +0.15 + 1.5 = 1.85m , chọn L = 2m Trong đó : Ls = Chiều dài phần mương đặt SCR, L = 1.5m. Chiều sâu xây dựng mương đặt SCR. H = hmax + hs + 0.5 = 0.231 + 0.05 + 0.5 = 0.78m Trong đó : hmax = hl : độ đầy ứng với chế độ Qmax = 0.231(m) hS : tổn thất áp lực qua SCR. 0.5 : khoảng cách giữa cột sàn nhà đặt SCR và mực nước cao nhất h1 hs h1 L1 Ls L2 Bs Bk Hình 5.3 . Chi tiết song chắn rác Bảng 5.3. Thống kê các thông số thiết kế SCR. Số thư tự Tên thông số Kí hiệu Kích thước Đơn vị 1 Kích thước thanh chắn. Bề rộng s 8 mm Khoảng cách giữa các thanh b 16 mm Số thanh n 19 thanh 2 Kích thước SCR Chiều dài L 2 m Chiều rộng Bs 0.5 m Chiều sâu h 0.78 m 3 Góc nghiêng của SCR α 60 Độ 4 Vận tốc trung bình qua các khe v 0.8 m/s 5 Kích thước của mương dẫn Chiều rộng B 0.3 m Chiều sâu H 0.5 m Chiều dài L 2 m Thiết bị lược rác tinh. Nhằm loại bỏ các chất rắn có kích thước nhỏ đi vào công trình, công ty lắp đặt một máy lược rác tinh ngay trên bể điều hòa với các thông số sau: Chọn máy cơ khí : khe 0.5mm. Lưu lượng qua thiết bị lược rác tinh : 170m3/h Công suất : 0.2kw. Nguồn điện sử dụng: 380V/3pha/50Hz. Hố thu nước thải. Thể tích hầm bơm tiếp nhận: Trong đó t là thời gian lưu nước ,chọn t = 0.7giờ. Chọn chiều sâu hữu ích h = 3m, chiều cao an toàn lấy bằng chiều sâu đáy ống cuối cùng hf = 0,5m. Vậy chiều sâu tổng cộng là: H = 3+ 0,5= 3.5m. Diện tích bề mặt hố thu gom: Chọn L x B = 6m x 5m Bảng 5.4.Thống kê tóm tắt thông số thiết kế hố thu gom. Số thư tự Tên thông số Kí hiệu Kích thước Đơn vị 1 Chiều dài L 6 m 2 Chiều rộng B 5 m 3 Chiều cao H 3.5 m 4 Thời gian lưu nước t 0.7 Giờ Bể Điều Hòa. Lưu lượng và chất lượng nước thải từ cống thu gom chảy về trạm xử lí nước thải, đặc biệt đối với dòng thải công nghiệp và dòng nước mứa thường xuyên dao động theo thời gian trong ngày. Khi hệ số không điều hòa k ≥ 1,4 thì nên xây dựng bể điều hòa để đảm bảo cho công trình xứ lí làm việc ổn định và đạt được giá trị kinh tế. Có hai loại bể điều hòa: bể điều hòa lưu lượng và chất lượng và bể điều hòa chất lượng. Mục đích xây dựng bể điều hòa: Giảm bớt sự dao động của hàm lượng các chất bẩn trong nước do quá trình sản xuất thải ra không đều. Giữ ổn định lưu lượng nước đi vào các công trình xử lý tiếp theo. Thể tích bể điều hòa: W = Qmax.giờ * t = 150 * 4 = 600( m3) Trong đó: Qmax.giờ: Lưu lượng giờ max của nước thải bằng 150 m3/h t: Thời gian lưu trung bình của nước thải trong bể điều hòa lấy bằng 4 giờ. ( t= 4-6h, Tính toán thiết kế các công trình – Lâm minh triết) Kích thước bể điều hòa. Chọn chiều sâu mực nước là Hdh = 6m. Diện tích của bể điều hoà: Chọn L x B = 12.5 * 8 (m) Chiều cao bảo vệ của bể chọn : Hbv = 0.5m Vậy Chiều cao xây dựng của bể điều hoà: Hxd = Hdh + Hbv = 6 + 0,5 = 6,5m Xây bể điều hoà hình chữ nhật có thể tích là : Trong phương án có sử dụng công trình xử lý kỵ khí ( bể UASB) đặt sau bể điều hòa. Do vậy trong bể điều hòa không sử dụng hệ thống phân phối khí mà sử dụng khuấy trộn cơ khí nhằm đảm bảo được chỉ tiêu đầu vào cho bể UASB. Tính toán cơ khí Dùng máy khuấy tuabin 6 cánh nghiêng 45 0 hướng xuống dưới để đưa nước từ trên xuống. Trong bể đặt 6 máy khuấy song song với hai bên thành bể. Đường kính cánh khuấy : chọn D = 0.6m ( D ≤ ½ chiều rộng bể ). Trong bể đặt ba tấm chắn để ngăn chuyển động xoáy của nước, chiều cao tấm chắn: 3m, chiều rộng 0.13m, bằng 1/10 đường kính bể. Máy khuấy đặt cách đáy một khoảng : h = 0.6m ( h= D đường kính cánh khuấy). Chiều rộng bản cánh khuấy : B= 1/5D = 0.12m. Chiều dài cánh khuấy : L = 1/4D = 0.15m. Năng lượng cần thiết để chúng chuyển động trong nước : P = K*ρ*n3*D5 = 1.65 * 0.001 * (1500*60)3 * 0.65 = 2 (kW) Trong đó P - năng lượng cần thiết (kW). ρ- khối lượng riêng của nước 0.001Kg/m3 D- đường kính cánh khuấy ( D= 0.6m) n = 1500 vg/phút, chọn kiểu tuabin có tốc độ quay trên trục n= 500- 1500 vòng/phút), cánh khuấy làm bẳng thép không gỉ. K = 1.65, hệ số sức cản của nước, phụ thuộc vào kiểu cánh khuấy, lấy theo số liệu của Rushton. Hiệu suất của động cơ η = 0.8, vậy công suất của động cơ P = 2:0.8= 2.5KW Chọn hai máy khuấy chìm cho công suất mỗi máy chọn P = 1.5kw. Ống dẫn nước vào bể 150mm. ống ra bể chọn đường kính ống D = 200mm Bảng 5.6. Các Thông Số Thiết Kế Bể Điều Hoà STT Tên thông số Đơn vị Số liệu dùng thiết kế 1 Chiều dài bể (L) (m) 12.5 2 Chiều rộng bể (Bs) (m) 8 3 Chiều cao bể (H) (m) 6.5 4 Thời gian lưu nước giờ 4 5 Thể tích xây dựng bể m3 600 5 Diện tích xây dựng m2 100 Bể UASB Chức năng Bể UASB là bể kị khí lớp bùn dòng chảy ngược. Nước thải được đưa vào bể từ đáy bể và được phân phối đều nhờ hệ thống phân phối. Trong điều kiện kị khí các chất hữu cơ có trong nước thải sẽ bị phân hủy thành các chất có khối lượng phân tử nhỏ hơn, hình thành các khí như CH4, CO2, tạo nên sự xáo trộn bên trong bể. Khí được tạo ra có khuynh hướng bám vào các hạt bùn, nổi lên trên và va chạm vào các tấm hướng dòng Các tấm này có nhiệm vụ tách bùn, khí, nước. Các hạt bùn đã được tách khí sẽ rơi xuống lại tầng bùn lơ lửng. Khí sinh học sẽ được thu bằng hệ thống thu khí, nước được thu và dẫn qua công trình tiếp theo. Tải trong hữu cơ thích hợp trên các thiết bị UASB xử lý nước thải công nghiệp khoảng từ 8 đến 15 kg COD/m3.ngày. Hiệu quả xử lý COD tương đối cao, trung bình vào khoảng 43 – 78% trong đa số các trường hợp. Điều này cho thấy rằng xử lý kỵ khí có khả năng ứng dụng rộng rãi để giảm thiểu các chất hữu cơ dễ phân huỷ sinh học trong nước thải công nghiệp của nhiều loại hình sản xuất. Bảng 5.7. Các thông số thiết kế cho bể UASB (Tải trọng thể tích hữu cơ của bể UASB bùn hạt và bùn bông ở các hàm lượng COD vào và tỷ lệ chất không tan khác nhau) Nồng độ nước thải, mgCOD/l Tỷ lệ COD không tan, % Tải trọng thể tích ở 30oC, kg COD/m3.ngày Bùn bông Bùn hạt (không khử SS) Bùn hạt khử SS ≤ 2000 10 ÷ 30 30 ÷ 60 2 ÷ 4 2 ÷ 4 8 ÷ 12 8 ÷ 14 2 ÷ 4 2 ÷ 4 2000 ÷ 6000 10 ÷ 30 30 ÷ 60 60 ÷ 100 3 ÷ 5 4 ÷ 8 4 ÷ 8 12 ÷ 18 12 ÷ 24 3 ÷ 5 2 ÷ 6 2 ÷ 6 6000 ÷ 9000 10 ÷ 30 30 ÷ 60 60 ÷ 100 4 ÷ 6 5 ÷ 7 6 ÷ 8 15 ÷ 20 15 ÷ 24 4 ÷ 6 3 ÷ 7 3 ÷ 8 9000 ÷ 18000 10 ÷ 30 5 ÷ 8 15 ÷ 24 4 ÷ 6 Bảng 5.8. Tải trọng thể tích hữu cơ của bể UASB bùn hạt có hàm lượng bùn trung bình 25kgVSS/m3 (phụ thuộc vào nhiệt độ vận hành, nước thải có VFA hòa tan, nước thải không có VFA và nước thải có cặn lơ lửng chiếm 30% tổng COD Nhiệt độ, oC Tải trọng thể tích hữu cơ (kg COD/m3.ngày) Nước thải VFA Nước thải không VFA Có 30% COD-SS 15 20 25 30 35 40 2 ÷ 4 4 ÷ 6 6 ÷ 12 10 ÷ 18 15 ÷ 24 20 ÷ 32 1.5 ÷ 3.0 2 ÷ 4 4 ÷ 8 8 ÷ 12 12 ÷ 18 15 ÷ 24 1.5 ÷ 2 2 ÷ 3 3 ÷ 6 6 ÷ 9 9 ÷ 14 ÷ 18 Thực nghiệm trên mô hình Pilot rút ra được kết quả sau Bùn nuôi cấy ban đầu lấy từ bùn của bể phân hủy kỵ khí từ quá trình xử lý nước thải sinh hoạt bể với hàm lượng 30KgSS/m3. Tỉ lệ MLVS/MLSS của bùn trong bể UASB = 0,75 Tải trọng bề mặt phần lắng L12 Ở tải trọng thể tích L=3 KgCOD/m.ngày, hiệu quả khử COD đạt 65% và BOD đạt 75% Lượng bùn phân hủy kỵ khí cho vào ban đầu có TS=5%, Y = 0,04gVSS/gCOD, k= 0,025ngay,=60 ngày Ñeå ñaït tieâu chuaån nöôùc thaûi ñaàu ra cuoái cuøng laø cột A – QCVN 24 về nước thải cong nghiệp , nöôùc thaûi sau beå UASB phaûi ñöôïc khoáng cheá sao cho COD ≤ 50 mg/l, ñaûm baûo seõ hoaït ñoäng toát ôû beå Aeroten sau ñoù. COD vaøo = 1280 (mg/l) BOD vaøo = 768 (mg/l) Hiệu quả xử lý cần thiết tính theo COD. E = *100% = 96% Lượng COD cần xử lý trong 1 ngày = 2400 * ( 1280 – 50) * 10-3 = 2952 kgCOD /ngày Tải trọng khử COD của bể. Tải trọng khử COD của bể lấy theo bảng (12 -1) (TS.Trịnh Xuân Lai – Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải, 2000), chọn a = 4 kgCOD/m3ngày ( a = 4÷10 kgCOD/ngày) Dung tích xử lý yếm khí cần thiết. Tốc độ đi lên trong bể chọn v = 0,6 m/h ( v = 0.6 – 0,9 m/h ) ( TS.Trịnh Xuân Lai– Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải, trang 193 ) Diện tích bể cần thiết: , chọn F = 168(m2) Chọn bể có chiều rộng 12 (m), chiều dài 14 (m). Chiều cao phần xử lý yếm khí Chọn H1 = 4.5 (m) Chiều cao xây dựng của bể UASB : H = 4.5 + 1.2 + 0.3 = 6(m) Trong đó: H1: Chiều cao phần thể tích xử lý yếm khí H2: Chiều cao vùng lắng ≥ 1, chọn H2 = 1.2m ( Trang 195- Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải – T.S Trịnh Xuân Lai) H3: Chiều cao bảo vệ chính là phần thu khí , chọn 0,3 (m) Trong bể thiết kế 1 ngăn lắng. Nước đi vào ngăn lắng sẽ được tách bằng các tấm chắn khí. Tấm chắn đặt nghiêng một góc α ( với α ≥ 550) Gọi Hlắng : chiều cao toàn bộ ngăn lắng Hlắng = 2 (m) Kiểm tra : ≥ 30% chiều cao bể thỏa yêu cầu.( Theo giáo trình XLNT của Th.S Lâm Vĩnh Sơn). Thời gian lưu nước trong ngăn lắng ( tlắng ≥ 1h) tlắng = 1h ( Trang 195 – Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải – T.S Trịnh Xuân Lai) Vậy Lmặt thoáng = 8.33(m) Khoảng cách từ mí trên cùng của ngăn lắng đến thành bể là : m Kiểm tra Thời gian lưu nước trong bể. = 9.24 giờ Trong đó H1: Chiều cao phần thể tích xử lý yếm khí H2: Chiều cao vùng lắng ≥ 1, chọn H2 = 1.2m F : diện tích xây dựng bể UASB.(m2) Q: lưu lượng nước thải của nhà máy, 2400 m3/ngày Thỏa mãn yêu cầu T = 4÷10 h,( Theo giáo trình tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải – NXB Xây Dựng – T.S Trịnh Xuân Lai). Trong bể lắp một tấm hướng dòng. Với một tấm chắn hướng dòng lắp 4 tấm chắn khí, đặt theo hình chữ V, mỗi bên đặt 2 tấm, các tấm này đặt song song và nghiêng so với phương ngang 1 góc 500. Chọn khe hở các tấm chắn này bằng nhau. Tổng diện tích các khe hở chiếm 15-20% tổng diện tích bể. Chọn Fkhe = 0.15Fbể Trong ngăn có 4 khe hở, diện tích mỗi khe. Fkhe Khoảng cách bề rộng giữa các khe hở. l = Tấm chắn 1. Chiều dài l1 = L= 14 Chiều rộng b1. Tấm chăn 2. Chiều dài l2=L= 14m. Chiều rộng b2 H = 1580*sin(90 - 50) = 1015mm Độ dày tấm b2 chồng lên b chọn 400mm b2= 400+ Tấm hướng dòng được đặt nghiêng so với phương ngang 1 góc 500 và cách tấm chắn khí 1 là 1.04m Khoảng cách giữa các tấm chắn khí là L=4X. Với X= 1040mm * cos500 = 668.5mm Vậy L = 4*668.5 = 2674mm= 2.67m. Tấm hướng dòng có chức năng chặn bùn đi lên phần xử lý yếm khí lên phần lắng nên độ rộng đáy D giữa hai tấm hướng dòng phải lớn hơn L. Đoạn nhô ra của tấm hướng dòng nằm bên dưới khe hở từ 10-20cm, Chọn mỗi bên nhô ra 20cm. Vậy D = 2670 + 400 = 3070mm= 3.07m. Chiều rộng tấm hướng dòng = Thể tích làm việc của bể. Vlv = (H1 + H2) * F = 5.5*168=924(m2) Thể tích xây dựng. Vxd = H * F= 6 * 168 = 1008 (m3) Hệ thống phân phôi nước vào bể. Nước thải dẫn vào bể UASB qua 12 ống nhánh, chọn vận tốc dòng chảy trong ống nhánh là 1m/s ( Theo giáo trình tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải –NXB Xây Dựng – T.S trịnh Xuân Lai) Đường kính ống chính. D= = = 0.188m = 188mm, chọn D = 200mm. Kiểm tra lại vận tốc nước chảy trong ống. Vống = , gần bằng 1m/s ( thỏa yêu cầu). Đường kính ống nhánh . Chọn vận tốc nước chảy trong ống nhánh Vnhánh = 1.5m/s. Lưu lượng ống nhánh : Qnhánh = 2400/12= 200 (m3/s) Chọn 12 ống nhánh để phân phối nước vào bể . Các ống này đặt vuông góc với chiều dài bể. Mỗi ống cách nhau 1m, riêng 2 ống sát tường đặt cách tường 0.8m. d = = = 0.09(m)= 90mm chọn d = 100mm Kiểm tra lại vận tốc nước chảy trong ống nhánh. Vống = Chọn lỗ phân phối nước có đường kính dlỗ = 10mm. Hệ thống đầu phân phối nước vào bể UASB. Bể UASB thiết kế có tổng cộng 36 đầu phân phối nước. Kiểm tra diện tích trung bình của một đầu phân phối nước. an = Lỗ phân phối nước. Tổng cộng có 36 đầu phân phối nước trên 12 ống nhánh. Vậy một ống nhánh sẽ có 3 đầu phân phối nước. Tại một đầu phân phối nước bố trí 2 lỗ theo hai phái của đường ống. Lưu lượng qua lỗ phân phối : Qphân phối = Đường kính lỗ phân phối. Chọn lỗ phân phối khí có D = 20mm. Các ống phân phối nước đặt cách đáy 20cm. Tính lượng khí sinh ra. Lưu lượng khí sinh ra khi loại bỏ 1kg COD là 0.5m3 (Theo Design of Anaerobic Process the Treament of Industual and Minicipal Wastewater – Josep F.Manila) Vậy lưu lượng khí sinh ra tại bể trong 1 ngày. Qkk = 0.5 m3/kgCOD*G = 0.5*2952 = 1462.5 (m3/ngày) Trong đó thành phần khí CH4 chiếm 70% tổng lượng khí sinh ra QCH4 = 0.7 * 1462.5 = 1023.75 (m3/ngày) Đường kính ống thu khí. Vận tốc khí trong ống từ 10 – 15m/s. (Giáo trình XLNT – Th.S Lâm Vĩnh Sơn) Chọn vận tốc khí trong ống 10m/s. Lắp 2 ống dẫn khí 2 bên thành bể. Đường kính ống dẫn khí. D = , chọn D = 50mm Lượng bùn nuôi cấy ban đâu cho vào bể (TS =15%) Trong đó Css : hàm lượng bùn trong bể, kg/m3 Vr : thể tích ngăn phản ứng. TS : hàm lượng chất rắn trong bùn nuôi cấy ban đầu, T%. Lượng sinh khối sinh ra mỗi ngày. Thể tích khí mê tan sinh ra mỗi ngày. Trong đó: VCH4 : thể tích khí metan sinh ra ở điều kiện chuẩn (00C và 1atm) Q : lưu lượng bùn vào bể kị khí, m3/ng Px : sinh khối tế bào sinh ra mỗi ngày, gVS/ngày 350.84 : hệ số chuyển đổi lý thuyết lượng khí metan sản sinh từ 1kg.BODL chuyển hoàn toàn thành khí metan và CO2 lít CH4/kg BODL Với khối lượng khí lớn khí metan sinh ra hàng ngày công ty tận thu để chuyển đổi thành điện năng phục vụ cho một số sinh hoạt hàng ngày. Lượng bùn dư sinh ra mỗi ngày. Khối lượng chất rắn từ bùn dư. Lượng bùn sinh ra. Lượng bùn sinh ra khi loại bỏ 1kg COD là 0.05 – 0.1kgVSS/CODloại bỏ Gbùn = 0.05*G = 0.05*2925 = 146.25 (kgVSS/ngày) Theo quy phạm : 1m3 bùn tương đương 260kg VSS ( Theo giáo trình XLNT – Th.S Lâm Vĩnh Sơn) Thể tích bùn sinh ra trong một ngày: Vbùn = Chọn thời gian lưu bùn là 3 tháng. ( t= 35-100 ngày , Theo giáo trình XLNT – Th.S Lâm Vĩnh Sơn) Lượng bùn sinh trong 3 tháng M = 0.563 * 30* 3 = 50.63m3 Chiều cao bùn trong 3 tháng: Hbùn = Trong đó : M lượng bùn sinh ra trong ba tháng (m3). F : diện tích xây dựng của Bể(m3) Đường kính ống thu bùn. Chọn thời gian xả cặn là 120 phút.( Theo giáo trình XLNT – Th.S Lâm Vĩnh Sơn). Lượng cặn đi vào ống thu bùn trong 120 phút = /s Bố trí 5 ống thu bùn, các ống này vuông góc với chiều rộng bể, mỗi ống cách nhau 2.4m, 2 ống sát tường cách tường 1m. Vận tốc bùn trong ống chọn 0.5m/s. Diện tích ống xả cặn : Fbùn = Đường kính ống xả cặn. D= Chọn D = 60mm Số lỗ đục trên ống thu bùn. Chọn tốc độ bùn qua lỗ v = 0.5m/s. Chọn đường kính dlỗ = 30mm. Diện tích lỗ : flỗ = Tổng diện tích lỗ trên 1 ống xả cặn : Flỗ = = 0.0028 Số lỗ trên 1 ống xả cặn. Chọn số lỗ trên 1 ống là 6 lỗ. Vậy 5 ống sẽ có số lỗ 30 lỗ. Đường kính ống thu bùn trung tâm. Chọn vận tốc 0.3m/s Đường kính ống thu bùn : , chọn D = 170mm. Theo TCXD 51-84, đường kính ống thu bùn tối thiểu 200mm. Vậy chọn đường kính ống thu bùn 200mm. Máng thu nước. Máng thu nước đặt giữa bể chạy dọc theo chiều rộng bể. Máng tràn gồm nhiều răng cưa hình chữ V. Lưu lượng qua mỗi máng răng cưa hình chữ V tính như sau : Q = Trong đó : góc ở đỉnh tam giác , chọn = 900 gia tốc trọng trường. chiều cao cột nước trên đỉnh tam giác, Chọn H = 0.04m. : hệ số lưu lượng Trong đó : m3 δ sức căng mặt ngoài của nước = 70*10-3 R = v- độ nhớt động học của nước pas (ở 270) Cd = 0.71 Vậy Q = Số răng cưa trên máng : n = . chọn số răng cưa 62 răng. Hai bên máng thu nước mỗi bên máng có 31 răng. Chiều rộng máng chọn b=0.3m. Nước chảy trong với vận tốc v = 0.24m/s, độ dốc máng i= 0.05 Thời gian trung bình lưu nước trong máng t = Thể tích máng thu V = Q * t = Chiều cao máng thu nước: h = Tổng chiều cao máng thu nước : Hmáng = 0.193+0.04=0.233, chọn Hmáng=0.25m( do có thêm chiều cao dự trữ máng răng cưa) Chiều cao máng thu nước cuối bể : 0.25 +0.05*14=0.95m. Chọn hiệu quả khử COD sau khi qua bể UASB = 80% (theo: cơ quan bảo vệ môi trường Hoa Kỳ (EPA),1988), bảng (1 – 11) Lâm Minh Triết – Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp, trang29) Hàm lượng COD trong nước thải ra khỏi bể UASB là COD (mg/l) = CODvào (1 – e) = 1280 * (1-0.8 ) = 256 (mg/l) Chọn hiệu quả khử BOD sau khi qua bể UASB = 65% (theo: cơ quan bảo vệ môi trường Hoa Kỳ (EPA),1988), bảng (1 – 11) Lâm Minh Triết – Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp, trang29) Hàm lượng BOD5 trong nước thải ra khỏi bể UASB là BOD5 (mg/l) = BOD5 vào * (1- e) = 768 * (1-0.65) = 268 (mg/l) Bảng 5.9 : Các thông số thiết kế bể UASB STT Tên thông số Đơn vị Số liệu thiết kế 1 Chiều dài bể m 14 2 Chiều rộng bể m 12 3 Chiều cao bể m 6 4 Thể tích của bể m3 1008 5 Hiệu quả khử COD % 80 6 Hiệu quả khử BOD % 70 7 Nito mg/l 40 8 SS mg/l 180 Không thấy DO đầu vào? Và raBỂ TRUNG GIAN. Bể chứa trung gian được thiết kế để chứa nước thải và điều chỉnh lưu lượng và nồng độ trước khi vào bể aerotank. Tính toán kích thước bể Chọn thời gian lưu nước là 30 phút. Bể xây nửa chìm nửa nổi. Thể tích bể trung gian V = Qtb, h x t = 100 x 0,5 = 50 (m3) Chọn kích thước bể H x B x L Chiều cao H = 4 (m); Chiều rộng B = 2.5 (m); Chiều dài L = 5 (m); Chiều cao bảo vệ hbv = 0,5 (m). Chiều cao xây dựng Hxd = 4 + 0,5 = 4,5 (m). Thể tích thực của bể V = 4,5 x 2.5 x 5 = 56.25 (m3) Bể đơn thuần là chứa nước thải nên ta chọn vật liệu xây dựng là bê tông cốt thép dày 200mm, bên trong có phủ lớp composit bảo vệ chống ăn mòn. Tính bơm từ bể trung gian lên bể AẺOTANK Tính toán ống dẫn nước ra khỏi bể trung gian Nước thải được bơm sang bể trung gian nhờ một bơm chìm, lưu lượng nước thải 100 m3/h, với vận tốc nước chảy trong ống là v = 2m/s, đường kính ống ra: Dr = = 0.133 (m) Chọn ống nhựa uPVC có đường kính = 150mm. Nước thải được thiết kế tự chảy sang bể AEROTANK. Bảng.5.10. Tóm tắt thông số thiết kế bể trung gian. STT Tên thông số Kí hiệu Kích thước Đơn vị 1 Chiều cao xây dựng H 4 m 2 Chiều dài bể L 5 m 3 Chiều rộng bể B 2.5 m 4 ống dẫn nước thải ra bể D 150 mm BỂ AEROTANK Nước thải sau khi xử lý ở bể UASB được dẫn tiếp đến bể Aeroten. Tại đây, các chất hữu cơ chưa được phân hủy hoàn toàn nhờ quá trình phân hủy kị khí tiếp tục được các vi sinh vật trong bể Aeroten phân hủy hiếu khí. Các thông số tính toán bể Aeroten: Lưu lượng trung bình của nước thải :Q = 2400m3/ng.đêm Hàm lượng BOD5 đầu vào là: 230mg/l Hàm lượng COD đầu vào là 256mg/l Nhiệt độ nước thải đầu vào t = 250 Đầu ra : Nước thải sau xử lý đạt QCVN 24 – 2008 . Cặn hữu cơ, a = 75% Độ tro z = 0.3 ( Theo tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải – T.S Trịnh Xuân Lai). Lượng bùn hoạt tính trong nước thải ở đầu vào bể, X0 = 0 Nồng độ bùn hoạt tính, X= 2500 ÷ 4000g/m3 , chọn X= 3000g/m3 Lượng bùn hoạt tính tuần hoàn lè hệ thống cặn lắng ở đáy bể lắng 2, XT = 8000(g/m3) Chế đệ xáo trộn hoàn toàn. Thời gian lưu bùn trong công trình, =10 ngày. Hệ số phân hủy nội bào, Kd = 0.06 ngày-1 Hệ số sản lượng bùn Y = 0.4 Xác định hiệu quả xử lý. Hiệu quả xử lý theo BOD5 E = Hiệu quả xử lý theo COD. E = Thể tích bề Aerotank: V = =3 Chọn thể tích bể V= 714 m3/ 2 bể. Vậy thể tích mỗi bể là 357 m3 Chọn chiều cao bể . H = Hi + Hbv = 4 + 0.5=4.5m Trong đó : Hi chiều cao hữu ích, chọn H = 4(m) Hbv chiều cao bảo vệ, Hbv = 0.5m Diện tích bề mặt một bể: = 89.25(m2) , chọn F = 90m2 Vậy L x B = 15 x 6 (m) Thể tích thực của bể. Vt = D * B * H = 15*6*4.5= 405 (m3). Thời gian lưu nước lại trong bể , chọn Tốc độ tăng trưởng của bùn: yb = = 0.375 Lượng bùn hoạt tính sinh ra do khử BOD5 /đ Tổng lượng cặn sinh ra trong một ngày. P1x = Lượng cặn dư xả ra hàng ngày. Với : Pra = SSra * Q = 30*10-3 *2400 = 72(kg/ngày) Suy ra : Pxả = 306 – 72 = 234 (kg/ngày) . Lưu Lượng bùn xả. Qw = (m3/ngày) Trong đó: V: thể tích bể= 714m3 Qv = Qr = 2400 m3/ngày X= 3000mg/l = 10 ngày. XR = Nồng độ VSS ra khỏi bể lắng. Xra = SSra * a =30*0.75 =22.5(mg/l) XT = nồng độ bùn hoạt tính trong dòng tuần hoàn ( cặn không tro) XT = (1-0.3) * 8000 = 5600mg/l. Hệ số tuần hoàn bùn. Qc,Xc,S Q,S0,X0 Q+Qr,X1 Qr,Xr Qw,Xr Bể AEROTANK Aeroten Hình. Sơ đồ làm việc của bể AEROTANK Bể lắng Phương trình cân bằng sinh khối: QX0 + QtXt = (Q + Qr)X Trong đó: QrXr = (Q + Qr)X1 Q : Lưu lượng nước thải vào bể, Q = 2400 m3/ngày. Qt : lượng lượng bùn tuần hoàn, m3/ngày. X : nồng độ VSS trong bể, X = 3000mg/l X0 : Nồng độ VSS trong nước thải dẫn vào bể, X0 = 0 Xt : Nồng độ VSS trong bùn tuần hoàn, Xt = 8000mg/l Chia hai vế của phương trình này cho Q và đặt tỉ số Qr/Q = α là tỉ số tuần hoàn bùn. Với α là hệ số tuần hoàn bùn: Vậy lưu lượng bùn tuần hoàn được tính: Qt = α × Q = 0.6 × 2400m3/ngay = 1440 m3/ngay. Kiểm tra lại thể tích LBOD và tỉ số F/M Tải trọng thể tích: 0.9 kgBOD/ Giá trị này nằm trong khoảng cho phép (LBOD = 0,8 – 1,9) ( Theo tài liệu thoát nước của PGS.TS. Hoàng Huệ). Tỉ số F/M = = = 0.308 (mgBOD5/mg bùn.ngày) Trong đó : thời gian lưu nước trong bể, = 0.29 (ngày) Tỷ số này nằm trong khoảng cho phép F/M = 0.2 ÷ 0.6 Tính lượng oxy cần thiết. OCO =px= kg Lượng oxy cần thiết trong Thực tế: OCt = OCO + OCt = 734.4 + kgO2/ngay Trong đó:anh lượng oxy bão hòa trong nước 9,08g/l C: lượng oxy duy trì trong bể 3 mg/ngay α: 0.6-0.9, chọn α = 0.8 Px: lượng bùn hoạt tính sinh ra trong 1 ngày. Lượng không khí cần thiết Qkhí = OCt /OU * fa Trong đó : fa : hệ số an toàn fa = 1.52, Chọn 1.5 (Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải– T.S Trịnh Xuân Lai) OU : công suất hòa tan oxy vào nước thải của thiết bị phân phối tính theo gam oxy cho 1m3 không khí. Với Ou : phụ thuộc vào hệ thống phân phối khí. Chọn hệ thống phân phối khí bọt khí nhỏ và mịn. ( Tra bảng 7-1 sách tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải – T.S Trịnh Xuân Lai ). Bảng 5.11. Công suất hòa tan oxy vào nước của thiết bị phân phối bọt nhỏ giọt và mịn Điều kiện thí nghiệm Điều kiện tối ưu Điều kiện trung bình Ou = grO2/m3.m Ou = grO2/m3.m Nước sạch T=200C 12 10 Nước thải T=200C, 8.5 7 Chọn Ou = grO2/m3.m Chọn chiều cao độ ngập nước h = 2.8 m Ou = 7*2.8 = 19.6(gO2/m3) Vậy Qkhí = 3/ ngày = 0.926 (m3/s) Tính áp lực máy nén. Áp lực cần thiết cho hệ thống ống nén. Hd = hd + hc + hf + H Trong đó : hd : tổn thất áp lực do ma sát dọc đường ống (m). hd : tổn thất áp lực cục bộ(m). Tổng tổn thất hd và hc không được vượt quá 0.4m. hf : tổn thất qua thiết bị phân phối(m), tổn thất hf không vượt quá 0.5m. H : chiều sâu hữu ích, H = 4m. Vậy áp lực cần thiết sẽ là Hd = 0.4 + 0.5 + 4 = 4.9 m Áp lực không khí . P = Công suất máy nén khí. Công suất máy khí nén cần thiết cho bể AEROTANK ( Theo giáo trình xử lý nước thải của PGS.TS Hoàng Huệ, trang 112) được xác định như sau: N = Trong đó : q – lưu lượng không khí cần cung cấp (m3/s), chọn hệ số an toàn khi sử dụng thiết kế trong thực tế là 2. Vậy q = 2*0.926 =0.185 (m3/s). - hiệu suất máy bơm = 0.7 Vậy công suất máy nén khí . N = = 10.5 (kw) Chọn loại máy bơm thổi khí có N = 11kw. Một máy công tác còn một máy dự phòng. Bố trí hệ thống sục khí. Chọn hệ thống cấp khí cho bể là phân phối dạng xương cá. Vận tốc cấp khí trong ống 10 ÷ 15m/s, chọn v=10m/s ( Theo giáo trình tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải - T.S Trịnh Xuân Lai) Đường kính ống chính tại bơm thổi khí. D = = = 0.28 (m) , chọn D = 300 (mm) Để phân phối khí đều vào hai bể, ta chia đường ống chính làm hai đường. D = = = 0.24 (m) , chọn D = 250 (mm) Số đĩa phân phối khí. Chọn dạng đĩa xốp, đường kính 170mm, diện tích bề mặt F=0.02 (m2), Cường độ khí 200l/ phút = 3.3 (l/s) n = = = 280 (đĩa). Số lượng đĩa là 280 cái, chia làm 14 hàng, mỗi hàng 20 đĩa phân bố cách sàn bể 0.2m và mỗi tâm đĩa cách nhau 1m, vận tốc khí trong ống nhánh v = 10 m/s Đường kính ống nhánh Dn = = = 0.07(m) =70(mm), chọn Dn = 70 (mm) Đường kính ống dẫn bùn tuần hoàn. Db = = =0.15m, chọn Db = 150mm. Bảng 5.12. Tóm tắt thông số thiết kế bể Aeroten Số thứ tự Tên thông số Kí hiệu Kích thước Đơn vị 1 Chiều cao xây dựng bể H 4.5 m 3 Chiều rộng bể B 6 m 4 Chiều dài bể L 15 m 5 Thời gian lưu nước trong bể 7 Giờ 6 Đường kính ống chính D 300 mm 7 Đường kính ống nhánh Dn 70 mm 8 Số đĩa phân phối khí n 280 Đĩa 9 Hiệu xuất xử lý theo BOD5 E 88.8 % 10 Hiệu xuất xử lý theo COD E 80.5 % BỂ LẮNG . Bể lắng làm nhiệm vụ lắng hỗn hợp nước – bùn từ bể Aeroten dẫn đến và bùn lắng ở đây được gọi là bùn hoạt tính. Chọn bể lắng II có dạng hình tròn trên mặt bằng, nước thải vào từ tâm và thu nước theo chu vi bể. Bảng 5.5:Các thông số cơ bản thiết kế cho bể lắng. Thông số Giá trị Trong khoảng Đặc trưng Thời gian lưu nước, giờ Tải trọng bề mặt, m3/m2.ngày - Lưu lượng trung bình - Lưu lượng cao điểm Tải trọng máng tràn, m3/m.ngày Ống trung tâm: - Đường kính - Chiều cao Chiều sâu H của bể lắng, m Đường kính D của bể lắng, m Độ dốc đáy bể, mm/m Tốc độ thanh gạt bùn, vòng/phút 1,5 ¸ 2,5 31 ¸ 50 81 ¸ 122 124 ¸ 490 15 ¸ 20% D 55 ¸ 65% H 3,0 ¸ 4,6 62 ¸ 167 0,02 ¸ 0,05 2,0 40 89 248 12 - 45 4,2 3,7 12 ¸ 45 83 0,03 (Nguồn: Bảng 4 – 3; 4 – 4, Tính toán thiết kế các công trình XLNT, TS. Trịnh Xuân Lai) Diện tích mặt thoáng của bể lắng ly tâm trên mặt bằng được tính theo công thức: A = Trong đó: Q : Lưu lượng giờ trung bình, (m3/h). LA : Tải trọng bề mặt, (m3/m2.ngày) Đường kính bể lắng: D = = = 9,2 (m) Đường kính ống trung tâm: d = 20% x D = 20% x 9,2 = 1.84 (m) Chọn chiều sâu hữu ích của bể lắng H = 3,5(m), chiều cao lớp bùn lắng hbl = 0,5(m), chiều cao hố thu bùn ht = 0,3(m), chiều cao lớp trung hoà hth = 0,2(m), chiều cao bảo vệ hbv = 0,3(m). Vậy chiều cao tổng cộng của bể lắng đợt II là Htc = H + hbl + ht + hth + hbv = 3,5 + 0,5 + 0,3 + 0,2 + 0,3 = 4,8 (m) Chiều cao ống trung tâm h = 60% x H = 60% x 3,5 = 2,1 (m) Kiểm tra thời gian lưu nước của bể lắng Thể tích bể lắng: W = Thời gian lưu nước: t = thoả mãn (Nguồn [3]) Thể tích thực của bể: Wt = Máng thu nước Vận tốc nước chảy trong máng: chọn v = 0,6 (m/s). Diện tích mặt cắt ướt của máng A = = 46296 (mm2) (cao x rộng) = ( 150mm x 200mm)/máng Để đảm bảo không quá tải trong máng chọn kích thước máng: cao x rộng = (300mm x 300mm). Máng bê tông cốt thép dày 100mm, có lắp thêm máng răng cưa thép tấm không gỉ. Máng răng cưa Đường kính máng răng cưa được tính theo công thức Drc = D – (0,3 + 0,1 + 0,003) x 2 = 9,2 – 2 x 0,403 = 8,4 (m) Trong đó D : Đường kính trong bể lắng II, (m) 0,3 : Bề rộng máng tràn = 300 (mm) = 0,3 (m) 0,1 : Bề rộng thành bê tông = 100 (mm) = 0,1 (m). 0,003 : Tấm đệm giữa máng răng cưa và máng bê tông = 3mm Máng răng cưa được thiết kế có 4 khe/m dài, khe tạo góc 90o Như vậy tổng số khe dọc theo máng bê tông là : 8,4 x x 4 = 105.504 (khe) Chọn 108 khe. Lưu lượng nước chảy qua mỗi khe: Qkhe = Mặt khác ta lại có: Qkhe = Trong đó: Cd : Hệ số lưu lượng, Cd = 0,6 g : Gia tốc trọng trường (m/s2). : Góc của khía chữ V, H : Mực nước qua khe (m) Giải phương trình trên ta được: 5/2 x lnH = ln(1,83.10-4) => lnH = -3,442 => H = e-3,442 = 0,032 H = 0,032 (m) = 32 (mm) < 50 (mm) chiều sâu của khe đạt yêu cầu Tải trọng thu nước trên 1m dài thành tràn: q = = < 248 (m3/m.ngày) (Tải trọng máng tràn) Lượng bùn sinh ra mỗi ngày( theo tính toán thiết kế Lâm Minh Triết) Giả sử hiệu suất xử lý cặn lơ lửng đạt 50% ở tải trọng 3409.1 (m3/ngày) Lượng bùn tươi sinh ra mỗi ngày Giả sử bùn tươi của nước thải nhà máy bia có hàm lượng cặn 5% (tức là có độ ẩm 95%). Tỉ số VSS:TSS = 0,75 và khối lượng riêng bùn tươi là 1,053kg/lít. Vậy lưu lượng bùn tươi cần phải xử lý là Lượng bùn tươi cần phải xử lý là. Tải trọng bùn sinh ra Qb = = = 3409.1 (m3/ngày) C0 – nồng độ bùn hoạt tính trong bể Aeroten, C0 = X/β (β~0.8) C0 = = 3750 (g/m3) Bùn dư từ quá trình sinh học được đưa về bể nén bùn. Tính toán ống phân phối nước. Chọn ống dẫn nước vào bể : Dv = 250mm Tính toán ống dẫn nước thải ra khỏi bể lắng Chọn vận tốc nước thải chảy trong ống v = 1 (m/s) (v ≤ 2m/s) Lưu lượng nước thải: Q = 100 (m3/ngày). Đường kính ống là: D = = 0,188 (m) = 188 (mm) Chọn ống nhựa uPVC có đường kính = 200mm Tính toán đường ống dẫn bùn Lưu lượng nước thải: Q = 5.8 (m3/ngày). Bơm bùn hoạt động 4 (giờ/ngày) Đường kính ống là: D == 0.029 (m) Chọn ống nhựa uPVC có đường kính = 50 mm Chọn bơm bùn tươi từ bể lắng tới bể nén bùn Lưu lượng bùn thải: Q = 11 (m3/ngày) = 6,7.10-5 (m3/s). Công suất bơm N = = 0,0082 (Kw) . Trong đó: h : Hiệu suất chung của bơm từ 0,72 – 0,93, chọn h= 0,8 : Khối lượng riêng của nước (kg/m3) Chọn bơm bùn được thiết kế 1 bơm có công suất 0,15 Kw. Thiết bị cào bùn bể lắng Loại cầu trung tâm. Hoạt động với vận tốc chậm, gom bùn lắng ở đáy bể về hố gom bùn. Từ đây, bùn được bơm hút đi. Chế độ vận hành 24/24. Bảng 5.6: Tổng hợp tính toán bể lắng Thông số Kí hiệu Đơn vị Giá trị Đường kính bể lắng D m 9.2 Chiều cao xây dựng bể lắng Hxd m 4.8 Đường kính ống trung tâm d m 1.9 Chiều cao ống trung tâm h m 2.1 Tổng số khe máng răng cưa n m 108 Kích thước máng Đường kính máng răng cưa Drc m 8.4 Chiều rộng máng thu nước B m 0.3 Đường kính ống dẫn nước ra D m 200 Thể tích bể lắng Wt M3 305.3 Tính toán bể tiếp xúc, khử trùng . Nhiệm vụ của bể tiếp xúc là thực hiện quá trình tiếp xúc giữa clo và nước sau khi đã qua máng trộn kiểu lựợn. Nhằm khử trùng các vi sinh vật gây bệnh còn lại trong nước, việc khử trùng nước thải, có thể sử dụng các biện pháp như clo hóa, ôzon hóa, khử trùng bằng tia hồng ngoại UV. Việc khử trùng bằng clo tương đối đơn giản, rẻ tiền và hiệu quả chấp nhận được nên được sử dụng ở nhiều công trình xử lí. Chọn thời gian tiếp xúc giữa clo và nước thải là 30 phút tính cả thời gian nước thải chảy từ bể tiếp xúc đến miệng xả vào nguồn nước. Tính lượng Clo cần thiết để khử trùng nước thải Sử dụng Clorua để khử trùng. Liều lượng Clo hoạt tính cần thiết để khử trùng nước thải: a = 3g/m3 (đối với nước thải sau xử lý sinh học hoàn toàn) . (Theo xử lý nước thải đô thị và công nghiệp, tính toán thiết kế các công trình – Lâm Minh triết) Ya = = = 0.45 (kg/h) Trong đó : Qhmax : Lưu lượng nước thải lớn nhất theo giờ, m3/h a : liều lượng Clo hoạt tính , g/m3, lấy theo điều 6.20.3. –TCXD-51-84 nước thải khi xử lý sinh học hoàn toàn, a=3) vậy lượng Clo dùng cho một ngày là : 0.45*24 = 10.8 kg/ngày = 324kg/tháng. Lượng chất dinh dưỡng bổ sung vào nước thải Vì hàm lượng các nguyên tố dinh dưỡng như N, P… có trong nước thải rất ít do đó cần phải bổng sung thêm bằng các muối có chứa N, P như (NH4) 2SO4, KH2PO4 để giúp cho các vi sinh vật hoạt động và phát triển tốt. Lượng chất dinh dưỡng cho vào sao cho BOD5: N: P = 100: 5: 1 Do BOD5 của nước thải khi vào bể sinh học là 230mg/l và hàm lượng N là 7.5 mg/l và P là 2.3 mg/l nên lượng N, P cần bổ sung là: Lượng N cần bổ sung là: (230*- 7.5 = 4(mg/l) Lượng P cần bổ sung là: (230*- 2.3 = 9.2 (mg/l) Khối lượng N, P cần bổ sung trong 1 ngày: Đối với N: 4 *10 – 3*1000= 4 (kg/ngày) Đối với P: 9.2 *10 – 3*1000=9.2 (kg/ngày) Vậy Khối lượng N, P cần bổ sung trong 1 ngày: Dung tích bình clo : V = Chọn thùng 250 lít. Trong đó : P là trọng lượng riêng của clo. Tính toán máng trộn. Để xáo trộn nước thải với Clo, chọn máng trộn vách ngăn có lỗ để tính toán thiết kế. Thời gian xáo trộn trong vòng 1-2 phút. Máng gồm 3 ngăn với các lỗ có d = 20-100 (mm) ( xử lý nước thải đô thị và công nghiệp, tính toán thiết kế các công trình – Lâm Minh Triết). Chọn d = 30mm. Chọn chiều rộng máng B= 0.5m. Khoảng cách giữa các vách ngăn : l = 1.5*B = 1.5*0.5= 0.75 m Chiều dài tổng cộng của máng trộn với 2 vách ngăn có lỗ. L = (3*l) + (2*= 3 *0.75 + 2*0.2 = 2.65 m Chọn thời gian xáo trộn là 2 phút . Thời gian nước lưu lại trong máng trộn được tính bằng công thức. Chiều cao lớp nước trước vách ngăn thứ nhất. H1 = =0.3 m Số lỗ trong mỗi ngăn Trong đó Qmax : lưu lượng nước thải lớn nhất. D : đường kính lỗ, do =80mm. V: tốc độ chuyển động của nước qua lỗ, v= 1.2m/s Khoảng cách giữa tâm các lỗ theo chiều ngang lấy bằng 2d = 2*0.08=0.16m Khoảng cách từ tâm lỗ của hàng ngang dưới cùng đến đáy máng trộn lấy d=0.08m Số lỗ theo hàng đứng Hl = 2d*(nd-1)+d Vậy nd = = 5.5, chọn nd =6 lỗ. Chiều cao lớp nước trong vách ngăn thứ hai. H2 = H1 + h= 0.3 +0.13= 8 lỗ Trong đó h: Tổn thất áp lực qua các lỗ của vách ngăn thứ 2. h= = trong đó v: vận tốc chuyển động của nước qua lỗ, chọn v = 1m/s. hệ số lưu lượng = 0.62 ( Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp, tính toán thiết kế công trình – Lâm Minh Triết) Thể tích của bể. V = Q * t Trong đó: Q – lưu lượng nước thải theo giờ, m3/h, 150 m3/h t – thời gian lưu nước trong bể, chọn t = 30 phút = 0.5 giờ Vậy V = 150*0.5 = 75 (m3) Chọn đường kính ống dẫn nước thải vào bể : D = 150mm Kích thước của bể Chọn chiều cao của bể h = 2.5 m, chiều cao bảo vệ hbv = 0.3 m, vậy chiều cao xây dựng của bể là : H = 3 m Diện tích mặt bằng bể : F = = = 25 (m2) Chọn L x B = 7 x 3.6 m Vách ngăn Chiều dài vách ngăn bằng 2/3 chiều rộng của bể Bv = = = 2.4 (m) Chọn 4 vách ngăn trong bể. Vậy khoảng cách giữa các vách ngăn là : l = = = 1.4 (m) Bảng 5.14. Tóm tắt kích thước bể khử trùng Stt Tên thông số Kí hiệu Kích thước Đơn vị 1 Chiều dài bể L 7 m 2 Chiều rộng bể B 3.6 m 3 Chiều cao tổng cộng bể H 3 m 4 Chiều dài vách ngăn lv 2.4 m 5 Khoảng cách giữa các vách ngăn l 1.4 m 6 Số vách ngăn cái 4 Vách Bể chứa bùn Chức năng: Sau khi bùn thải từ bể lắng II sẽ được dẫn về bể nén bùn. Bể nén bùn có nhiệm vụ chứa bùn và làm cô đặc cặn nhằm giảm độ ẩm của bùn bằng cách lắng cơ học để đạt độ ẩm thích hợp. Tính toán bể chứa bùn: Theo tính toán thiết kế các công trình – Lâm Minh Triết . Bể nén bùn có nhiệm vụ làm nhiệm vụ giảm độ ẩm của bùn hoạt tính ở bể lắng từ 99.2% đến 95%. Chọn kiểu bể ly tâm có hệ thống gạt cặn. Bùn từ bể lắng đợt 1 được tái sử dụng nên không cần phải xử lý. Lượng cặn lơ lửng đầu vào trong một ngày : Mb = 2.176(kg/m3) * 2400m3/ngày = 5222.4(kg/ngày đêm) Lượng cặn từ bể lắng và bể UASB . Mb = 229.5 kgVSS/ngày + 146.25 kgVSS/ngày = 375.75 kgVSS/ngày Vậy tổng lượng cặn là : 5222.4 + 229.5 + 146.25 = 5598.15 kgVSS/ngày Hàm lượng cặn trong 1m3 nước thải P = 2.28(kg/m3). Trong đó P : hàm lượng bùn = 2.28(kg/m3). Q : lưu lượng nước thải. 24 : thời gian vận hành. C : nồng độ bùn ở độ ẩm 70%C = 7000g/m3 Diện tích bể nén bùn đứng . Trong đó : L = tải lượng bể nén bùn 24 -30m3/m2 ( Tr 164- giáo trình xử lý nước thải – Lâm Vĩnh Sơn) Diện tích ống trung tâm. Trong đó : V2 = vận tốc chuyển động của bùn trong ống trung tâm chọn 30mm/s ( V2 = 28-30mm/s – giáo trình XLNT – Lâm Vĩnh Sơn) Diện tích tổng cộng của bể nén bùn . F = F1 + F2 = 26 + 0.3 = 26.3 m2. Chọn diện tích bể nén bùn : F = 26.5m. đường kính của bể nén bùn đứng. Chọn D = 6m. đường kính ống trung tâm của bể nén bùn đứng. Đường kính phần lọc của ống trung tâm. dL= 1.35 * d = 0.81m Đường kính tấm chắn. dc = 1.3 * dL = 1.3 * 0.81 = 1.053 m Chiều cao phần lắng của bể nén bùn:. h1 = V1 * t * 3600 = 0.0001* 6* 3600 = 2.16 m Trong Đó V1 : vận tốc lắng trong bể nén bùn = 0.0001m/s. t: thời gian nén bùn, chọn t= 5h ( bảng 3-12 , trang 154- tính toán các công trình – Lâm Minh Triết) Chiều cao phần nón với góc nghiêng 450, đường kính bể 6m, đường kính đáy là 0.4m . vậy h2 Vậy chiều cao lớp bùn đã nén. Hb = h2 - h3 – hTH Trong đó h3 : khoảng cách từ đáy ống loe đến tấm chắn 0.25 -0.3m. Chọn 0.3m. hTH : chiều cao lớp nước trung hòa, 0.3 m. vậy Hb = 2.8 - 0.3 – 0.3 = 2.2m Chiều cao bể nén bùn : Hxd = h1 + h2 + 0.25 = 2.16 + 2.8 +0.25 = 5.2m Chọn đường kính ống dẫn bùn vào bể: D = F 150 Chọn đường kính ống dẫn nước sau lắng trở lại bể bơm: d = F 100 Tốc độ quay của hệ thống thanh gạt bùn là 0.75÷4/h. ( khi dùng bơm bùn: 1/h) Độ nghiêng ở đáy bể nén bùn tính từ thành bể đến hố thu bùn dùng khi hệ thống thanh gạt, i=0.01. Bùn đã nén được xả định kỳ dưới áp lực thủy tỉnh 0.5÷1m Nước sau khi tách bùn tự chảy trở lại hầm bơm để tiếp tục xử lý một lần nữa. Bảng 5.15. Thống kê thông số thiết kế bể nén bùn. Stt Tên thông số Kí hiệu Kích thước Đơn vị 1 Chiều dài bể L 5.3 m 2 Chiều rộng bể B 5 m 3 Chiều cao tổng cộng bể H 5.2 m 4 Đường kính bể D 6 m 5 Đường kính ống trung tâm dtt 0.6 m 6 Đường kính tấm chắn dtc 1.1 m Tính toán máy ép bùn lọc ep dây đai. Thiết bị lọc ép dây đai là thiết bị dùng để khử nước ra khỏi bùn vận hành bằng cách cho bùn liên tục vào thiết bị. Thiết bị này thường được chế tạo với bề rộng dây đai từ 0,5 – 3,5m. Tải trọng bùn từ 90 – 680kg/m.h. Khối lượng bùn cần ép từ bể UASB và bể lắng . M = 146.25 + 229.5 = 375.75 kgSS/ m3 Nồng độ bùn sau khi nén: 2% Nồng độ bùn sau khi ép: 18% Khối lượng bùn sau khi ép Số giờ hoạt động của thiết bị: 8h Tải trọng bùn tính trên 1m chiều rộng băng ép chọn bằng 90kh/m.h Chiều rộng băng ép Chọn một thiết bị ép dây đai, bề rộng dây đai 1m. CHƯƠNG 6 – TÍNH TOÁN KINH TẾ CHO DỰ ÁN. Tính toán vốn đầu tư. Vốn đầu tư xây dựng Hệ thống xử lý nước thải là một công trình xây dựng bằng bê tông cốt thép (BTCT) nên có thể ước tính theo sức chứa của công tình. Giá thành xây dựng dùng đề tính tốn sơ bộ là 2.000.000 (VNĐ/m3 xây dựng bằng BTCT). Bảng 6.1. Tính tốn giá thành xây dựng STT Tên công trình Vật liệu Đơn vị tính Số lượng Thể Tích Đơn giá (triệu VNĐ/ đơn vị) Thành tiền (triệu VNĐ) 1 Song chắn rác Inox 1x1 cái 1 3.000.000 3.000.000 2 Máy lược rác tinh Cơ khí cái 1 170 50.000.000 50.000.000 3 Ngăn tiếp nhận BTCT m3 1 105 2.000.000 210.000.000 4 Bể điều hòa BTCT m3 1 600 2.000.000 7.200.000.000 5 Bể UASB BTCT m3 1 1008 2.000.000 2.016.000.000 6 Bể trung gian BTCT m3 1 18 2.000.000 36.000.000 7 Bể AEROTANK BTCT m3 2 714 2.000.000 1.428.000.000 8 Bể lắng BTCT m3 1 80 2.000.000 160.000.000 9 Bể chứa bùn BTCT m3 1 31.2 2.000.000 62,4.000.000 10 Bể khử trùng BTCT m3 1 75 2.000.000 150.000.000 11 Máy ép bùn Cơ khí 1 145.000.000 145.000.000 Tổng chi phí xây dựng 11.460.000.000 Vốn đầu tư trang thiết bị Bảng 6.2. Vốn đầu tư trang thiết bị Stt Tên Thiết Bị Số Lượng (Cái) Đơn Giá (VND) Thành Tiền (VND) 1 Máy Thổi Khí 3 20.100.000 60.300.000 2 Bơm Nước Thải 3 13.986.000 41.958.000 3 Bơm Nước Thải Đầu Vào Bể UASB 2 16.800.000 33.600.000 4 Bơm Tuần Hoàn 2 4.289.000 8.578.000 5 Bơm Bùn Dư 2 4.289.000 8.578.000 6 Bơm Nén Bùn 2 4.289.000 8.578.000 7 Bơm Nước Rửa Máy Ép 1 9.450.000 9.450.000 8 Thiết Bị Trộn Tĩnh Bể UASB 1 5.000.000 5.000.000 9 Máy Khuấy Chìm Bể Cân Bằng 2 20.000.000 40.000.000 10 Thiết Bị Gạt Bùn Bể Nén Bùn 1 15.000.000 15.000.000 11 Thiết Bị Đo Lưu Lượng Dòng Vào Bể UASB 1 5.000.000 5.000.000 12 Thiết Bị Đo Mực Nước Trạm Bơm 1 5.000.000 5.000.000 13 Thiết Bị Đo Mực Nước Bể Cân Bằng 1 5.000.000 5.000.000 14 Bơm Định Lượng 4 3.980.000 15.920.000 15 Thiết Bị Pha Chế Polymer 1 3.000.000 3.000.000 16 Hệ Thống Điện Điều Khiển Tự Động 3 10.000.000 30.000.000 Tổng cộng 609.644.300 Tổng chi phí đầu tư cho hệ thống MĐT = Mxd + MTB MĐT = 11.460.000.000 + 609.644.300 = 12.249.644.300 triệu VNĐ Chi phí khấu hao: Phần đầu tư xây dựng tính khấu hao trong 20 năm: Mxdkh = Mxd : 20 = 11.460.000.000 : 20 = 573.000.000 triệu/ năm Phần đầu tư cho thiết bị tính khấu hao trong 10 năm: Mtbkhtb = Mtb : 10 = 609.644.300 : 10 = 60.964.430 triệu/ năm Tổng chi phí khấu hao: Mkh = Mxdkh + Mtbkhtb Mkh = 573.000.000 + 60.964.430 = 633.964.430 (triệu VNĐ / năm) Chi phí vận hành Hóa chất: Hóa chất dùng để khử trùng nước là Clo Khối lượng Clo sử dụng trong một giờ: 1000 g/giờ = 1 kg/ giờ 24 kg/ ngày =8760 kg/năm Q: Lưu lượng nước thải trung bình trong một giờ , Q = 100( m3/h) a: hàm lượng Clo: a = 3 g/m3 P: Hàm lượng Clo hoạt tính, %, trong Clorua vôi, thường lấy bằng 30% có tính đến tổ thất trong bảo quản. Giá thành 1kg Clo 4.000 VNĐ, số tiền sử dụng Clo trong một năm. 8760 * 4.000 = 35.040.000 triệu VNĐ. Hóa chất H2SO4 dùng điều chỉnh pH: (Theo: Xử Lý Nước Thải Đô Thị Và Công Nghiệp Tính Tốn Và Thiết Kế Công Trình - Lâm Minh Triết) Lưu lượng thiết kế: Q = 100 m3/h. pHvào max = 10,8 pHtrung hòa = 7 K = 0,000005 mol/l Khối lượng phân tử H2SO4 = 98 g/mol. Nồng độ dunug dịch H2SO4 = 98% Khối lượng riêng của dung dịch = 1,84 Liều lượng châm vào = (l/h). Lượng axít dùng trong 1 ngày = 0.6258 (l/ngày) = 225.288 (l/năm). Giá thành 1 lít axít H2SO4 = 28.000 (VNĐ). Vậy số tiền sử dụng axít trong 1 năm là. 255.288 * 28.000 = 6.308.000 triệu VNĐ. Hóa chất NaOH dùng điều chỉnh pH: (Theo: Xử Lý Nước Thải Đô Thị Và Công Nghiệp Tính Tốn Và Thiết Kế Công Trình - Lâm Minh Triết) Lưu lượng thiết kế: Q = 100 m3/h. pHvào min = 5,2 pHtrung hòa = 7 K = 0,00001 mol/l Khối lượng phân tử NaOH = 40 g/mol. Nồng độ dunug dịch H2SO4 = 20% Khối lượng riêng của dung dịch = 1,53 Liều lượng châm vào = (l/h). Lượng NaOH dùng trong 1 ngày = 3.144(l/ngày) = 1147.56 (l/năm). Giá thành 1 lít NaOH = 40.000 (VNĐ). Vậy số tiền sử dụng NaOH trong 1 năm là. 1147.56 * 40.000 = 45.906.000 triệu VNĐ Tổng chi phí hóa chất dùng trong 1 năm là: 35.000.000 + 6.038.000 + 45.906.000 = 86.944.000 triệu VNĐ Điện Với số lượng bơm như trên, cộng với nhu cầu thấp sáng và hoạt động sinh họat của nhân viên vận hành trạm, ước tính điện năng tiêu thụ hàng ngày khoảng 200 KWh. Giá điện cho sản xuất 1.200 KWh. Vậy chi phí điện cho một năm P = 200 * 365 * 1200 = 87.600.000 triệu VNĐ Lương công nhân: Với một hệ thống xử lý nước thải như vậy cần phải có một kỹ sư và một công nhân vận hành với mức lương như sau: Kỹ sư: 4.000.000 triệu VNĐ/tháng Công nhân: 2.000.000 triệu VNĐ/ tháng Số tiền phải trả trong một năm S = 12 * (4 + 2) = 72.000.000 triệu VNĐ Chi phí bảo dưỡng định kỳ Quá trình vận hành nhà máy không thể không tính đến chi phí bảo dưỡng định kỳ, có thể ước tính chi phí bảo dưỡng 15 triệu VNĐ /năm. Tổng chi phí vận hành trong năm: Mvh = 86.944+ 87.600 + 72 + 15 = 174.631triệu VNĐ Tổng chi phí cho hệ thống xử lý nước thải hoạt động trong 1 năm: M1 = Mvh + Mkh1 = 633.964 +174.631= 808.595.000 (triệu VNĐ / năm) Chi phí xử lý 1m3 nước thải. T1 = 2.215 đồng/m3 nước thải CHƯƠNG 7. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN. Trong quá trình tiến hành thực hiện đồ án tốt nghiệp “Thiết kế hệ thống xử lý nước thải tại Công TNHH Sabmiller Việt Nam – KCN Mỹ Phước II – H. Bến Cát – Bình Dương” em có một số nhận xét sau: Về điều kiện tự nhiên. Nhà máy sản xuất của Công TNHH Sabmiller Việt Nam nằm trong khu công nghiệp Mỹ Phước II – H. Bến Cát – Bình Dương nên rất thuận lợi về giao thông và trao đổi nguyên liệu với các công ty khác. Mặt khác: Nhà máy bia có nhu cầu sử dụng nước rất nhiều nên đây cũng chính là điểm rất quan trọng và cần thiết. Về nguồn nhân lực tham gia hoạt động sản xuất. Công ty nằm gần khu dân cư nên nguồn lao động tại địa phương rất dồi dào, với sự hình thành và hoạt động của công ty giúp giải quyết được việc làm khá nhiều cho người dân trong khu vực. Công ty TNHH Sabmiler Việt Nam được thành lập năm 2006 với 100% vốn đầu tư nước ngoài và nổi tiếng với nhãn hiệu bia Zorock. Công nghệ sản xuất hiện đại và tiên tiến nhất hiện nay trong lĩnh vực lên men bia. Đặc biệt công ty rất quan tâm đến vấn đề sản xuất sạch hơn để tiết kiệm năng lượng và chi phí sản xuất, do vậy nước thải ra không ô nhiễm nghiêm trọng so với các công nghệ cũ hiện nay đặc biệt là chỉ tiêu SS, BOD5, COD… Hệ thống xử lý nước thải tập trung của Công ty hiện tại được đầu tư khá tốt và hiện đại, có hệ thống phòng Lab phân tích các chỉ tiêu hàng ngày, nước thải sau xử lý được tái sử dụng để tưới cấy, nuôi cá… Mặt bằng của Công ty là khá rộng rất thuận lợi trong sản xuất và xây dựng hệ thống xử lý nước thải Từ những vấn đề hiện nay của Công ty, luận văn đã tiến hành khảo sát, thu thập tất cả các số liệu tại Công ty và tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho Công ty. Qua tính toán thiết kế nhận thấy nước thải của Công ty TNHH Sabmiller Việt Nam có thể xử lý đạt yêu cầu với hệ thống xử lý nước thải mà luận văn đã đề xuất. KIẾN NGHỊ Để công trình đi vào vận hành thuận lợi không có vấn đề chúng ta cần phải lưu ý một số vấn đề trong khâu vận hành và bảo trì như sau : Bể điều hòa có nhiệm vụ là điều hòa lưu lượng và nồng độ, ổn định pH do đó cần cung cấp đầy đủ ôxy cho bể, đảm bảo việc khuấy trộn hóa chất với nước thải , nhằm giúp ổn định cho các công trình xử lý sau. Cần điều chỉnh pH về mức trung hòa trước khi đưa nước vào các công trình sinh học. Đảm bảo cung cấp đầy đủ oxy cho các bể hiếu khí đặc biệt là bể AEROTANK Cần thường xuyên theo dõi các công trình sinh học để có thể khắc phục ngay khi có sự cố sảy ra vì quá trình nuôi cấy vi sinh vật mất thời gian. Sau khi khảo sát thực tế tình hình môi trường tại Công ty TNHH Sabmiller Việt Nam, luận văn có một số kiến nghị và đóng góp cho việc bảo vệ môi trường của Công ty và khu vực xung quanh như sau: Cần tăng cường nhân viên quản lý môi trường có năng lực nhằm đảm bảo cho việc quản lý và bảo vệ môi trường cho Công ty tốt hơn. Cần phải thường xuyên có những lớp học bồi dưỡng kiến thức về môi trường và bảo vệ môi trường cho tất cả công nhân làm việc trong Công ty. Và vì thời gian làm đề tài có hạn, nên luận văn chỉ trên cơ sở tham khảo và xây dựng được hai phương án xử lý nước thải sản xuất bia mà không đi vào nghiên cứu mô hình. Do đó, nếu sau này có điều kiện luận văn sẽ tiến hành nghiên cứu mô hình của bể Aerotank . TÀI LIỆU THAM KHẢO Giáo Trình Xử Lý Nước Thải – Th.S Lâm Vĩnh Sơn, Khoa môi trường -Trường ĐH Kỹ Thuật Công Nghệ TP.HCM Hoàng Huệ- Xử Lý Nước Thải- NXB Xây dựng, Hà Nội 1996 Lâm Minh Triết, Nguyễn Thanh Hùng, Nguyễn Phước Dân- Xử Lý Nước Thải Đô Thị Và Công Nghiệp- Tính Toán Thiết Kế Các Công Trình- Viện Tài Nguyên Môi Trường, TPHCM Nguyễn Văn Phước- Quá Trình và Thiết Bị Trong Công Nghiệp Hoá Học-Tập13- Kỹ Thuật Xử Lý Chất Thải Công Nghiệp, Trường Đại Học Bách Khoa Thành Phố Hồ Chí Minh PGS. TS Lương Đức Phẩm- Công Nghệ Xử Lý Nước Thải Bằng Biện Pháp Sinh Học-Nhà xuất bản giáo dục PGS.TS. Hoàng Văn Huệ- Thoát Nước- Tập 2-NXB Khoa học và Kỹ Thuật, Hà Nội 2002 Sổ tay Quá Trình Và Thiết Bị Công Nghệ Hoá Chất- Tập II- NXB Khoa học và Kỹ Thuật, Hà Nội 1999. Sổ tay xử lý nước- Tập 1,2- NXB Xây dựng TCXD 51-84- NXB Đại Học Quốc Gia, TPHCM ThS.Nguyễn Đình Tuấn, KS. Nguyễn Khắc Thanh- Nghiên Cứu Đề Tài Xử Lý Nước Thải, Khí Thải Một Số Cơ Sở Công Nghiệp Trọng Điểm Ở TP. Hồ Chí Minh. Trần Hiếu Nhuệ- Xử Lý Nước Thải- NXB Xây dựng, Hà Nội 1996.J Trần Văn Nhân, Ngô Thị Nga- Giáo Trình Công Nghệ Xử Lý Nước Thải- NXB Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội 1999 Trịnh Xuân Lai- Cấp Nước- Tập 2- NXB Khoa học và Kỹ Thuật, Hà Nội 2002 Trịnh Xuân Lai- Tính Toán Thiết Kế Các Công Trình Xử Lý Nước Thải- NXB Xây dựng, Hà Nội 2000 Thiếu thiết bị hay ko cần lắp? Đầu dò DO Đầu đo PH