Đề tài Tính toán thiết kế trạm xử lý nước thải khu công nghiệp An Tây công suất 18000 m3/ngày đêm

ung bình giôø. t – Thôøi gian löu nöôùc trong beå 10 – 30 phút, choïn t = 18 phuùt. Kích thước 1 bể: L x B x H = 6.5 x 6.5 x 5.5 (m), vaø chieàu cao baûo veä: 0.5m Trong bể yêu cầu khuấy trộn với gradien vận tốc G từ 30 – 60 S-1 chọn G = 40 S-1 (Nguồn [1]-329) Năng lượng cần thiết của cánh khuấy. (Nguồn [1]-329) kwsNVGP 3.0)/(300001.0*5.187*40** 22 ==== µ Hiệu suất động cơ 0,8 công suất động cơ: 0.3/0.8= 0.375(kw) = 0.5Hp. Trong đó: G – Radian, 40S-1 V – Thể tích bể keo tụ, 270,8m3 µ - Hệ số nhớt động học của nước thải.chon bằng 0.001(N.s/m2). (Nguồn [5, tr. 92])  Vận tốc cánh khuấy 3 2 22 P D P PD PD v AC v vAC vFP × ×× =× ××× =×= ρρ Trong đó: ∼ 36 ∼ vP : vận tốc tương đối của nước so với vận tốc đường kính cánh khuấy. vP = 0,75v = 0,75 x (2.pi .n.R) = 4,71 nR. ρ : trọng lượng thể tích của dung dịch được khuấy trộn. 30 /100020 mkgCt =⇒= ρ . v : vận tốc cánh khuấy. CD : hệ số sức cản của nước, phụ thuộc giữa chiều dài l và chiều rộng b của bản cánh quạt Khi l/b = 5, CD = 1.2 Khi l/b = 20, CD = 1.5 Khi l/b > 21, CD = 1.9 Dài / Rộng 2.15 15.0 75.0 =⇒== DCb l . A = 8 x f = 8 x 0.15 = 1.2 (m2). Đối với các bản cánh ở 2 vị trí R1 và R2 thì: 33333 3 2 3 121 2.1939)2.03.0(71.4 2 1000583.02.1 )( 2 nn vv ACPPP PPD ×=×+×× ×× =+× ×× =+= ρ P1, P2 : năng lượng khuấy do các bản cánh khuấy ở 2 bán kính R1, R2 tạo ra. 3 3,30 P n =⇒ )/(240/4 3.30 2.1939 3 phútvòngsvòngn === Nước từ bể phản ứng tạo bông được dẫn bằng ống chờ 0.6 x 0.6 m sang máng tràn của bể lắng, vận tốc nước qua ống 2 m/s. ∼ 37 ∼ Các thông số bể keo tụ tạo bông STT Tên, thông số kỹ thuật Đơn vị Số lượng 1 Dài (L) m 6.5 2 Rộng (B) m 6.5 3 Chiều cao m 5.65 4 Máy khuấy bể keo tụ 0.5 Hp, 240 vòng/phút cái 01 5 Máy khuấy bể tạo bông 0.5 Hp, 240 vòng/phút. cái 01 3.6 Bể lắng 1 (lắng ngang) 3.6.1 Chức năng vị trí Lắng các bông cặn sau khi keo tụ trong bể tạo bông, làm giảm nồng độ các chất ô nhiễm trước khi vào bể aerotank. Chọn bể lắng ngang cho công trình. 3.6.2 Tính toán Chọn 2 bể lắng kích thước một bể (Theo[7, điều 6.5.2]) ① Diện tích bề mặt của bể lắng 2 0 180 2*50 18000 2* m U QF === Trong đó: Q- Lưu lượng nước thải18000m3/ngđ. U0- Tải trọng bề mặt 31 đến 50 chọn 50 m3/m2 ngày. (Nguồn: [3, tr. 45]) ② Chiều rộng bể F = B . L = B .4B = 4 .B2 = 180 m2 ⇒ B = 6.7 m, chọn 6.5 m ③ Chiều dài L=4*B = 4*8 = 32 m ④ Kiểm tra tải trọng bề mặt ∼ 38 ∼ ngàymm F QU 230 /432*32*5.6 18000 2* === Nằm trong giới hạn cho phép: 31 – 50 (m3/m2 ngày) theo bảng 4.3. (Nguồn: [3, tr. 45]) ⑤ Thể tích bể phần hữu ích. Chọn chiều cao vùng lắng chọn h = 3.6 m Vậy: V= F*h = 6.5*32 * 3.6 = 748.8 m3 + Chiều cao xây dựng Chiều cao chứa cặn hc = 0.5m Chiều cao bảo vệ hbv =0.4 m ⇒ Chiều cao tổng cộng bể lắng H = hc +hbv + h = 0.5 + 0.7 + 3.6 = 4.8 m + Máng phân phối nước. Chọn máng phân phối nước nằm ngang đầu bể kết cấu BTCT số lượng 1 máng • Tiết diện ướt của máng phân phối nước Trong đó: Q: Lưu lượng nước thải tính 0.21 (m3/s) V3: Vận tốc nước tự chảy trong máng V3 = 0.5 – 0.7 (m/s), chọn V3 = 0.6 (m/s), (Theo [7]) Chọn B*H = 0.6*0.6 Tải trọng máng tràn phân phối nước đầu bể. )./(28 24*5.6*2 18000 24*5.6*2 3 hmmQLs === + Máng thu nước )(35.0 6.0 21.0 2 3 3 mV QF === ∼ 39 ∼ Chọn 1 máng thu nước nằm ngang ở cuối bể cách thành cuối bể 0.5 m có kết cấu bằng bê tông cốt thép có gắn răng cưa hai bên, nước chảy vào hai bên thành răng cưa của máng chảy vào máng sang bể aerotank nhờ ống inox. • Tiết diện ướt của máng thu nước Trong đó: - Q: Lưu lượng nước thải tính 0.21 (m3/s) - V3: Vận tốc nước tự chảy trong máng, (Theo[7]), V3 = 0.5 – 0.7 (m/s), chọn V3 = 0.7 (m/s) Chọn giá trị hiệu dụng của máng 60% vậy diện tích tiết diện (mặt cắt ngang) của máng là 0.7 m2 Chọn B*H = 0.7*0.7m Diện tích mặt cắt ngang 0.49 m2 > 0.3 m2 thỏa mãn. + Chiều cao lớp nước trong máng hn= F3/0,7=0.3/0.7 =0.42m + Chiều dài máng thu nước Lmang = 6.5 m Tải trọng máng thu nước cuối bể. )/(7.7)./(28 24*5.6*2 18000 24*5.6*2 3 slhmmQLs ==== (Theo [7, điều 6.5.8] khoâng vöôït quaù 10 l/s) Máng vớt bọt nổi B x h = 0.5 x 0.5 (m) ⑥ Thời gian lưu nước trong vùng lắng hQ V t 9.1 750 2*6.3*32*5.6 === )(3.0 7.0 21.0 2 3 3 mV QF === ∼ 40 ∼ ⑦ Vận tốc giới hạn. Trong đó VH : Vận tốc giới hạn trong vùng lắng (m/s) K : Hằng số phụ thuộc vào tính chất cặn, đối với hạt có khả năng kết dính chọn k = 0,06 ρ : Tỉ trọng của hạt thường từ 1.2 – 1.6, chọn ρ = 1.25 g : Gia tốc trọng trường 9.81 m/s2 d : Đường kính hạt, chọn d =10-4 m f : Hệ số ma sát f = 0.02 - 0.03 chọn f = 0.025 (Nguồn [3]-48). ⇒ smf gdkVH /069.0025.0 .10*81.9*)125.1(*06.0*8)1(8 2 1 42 1 =      − =      − = −ρ + Vận tốc nước chảy trong vùng lắng. smsm hB QVn /069.0/0045.084600*2*6.3*5.6 18000 . <=== LÖÔÏNG BUØN SINH RA + Hieäu suaát laéng cuûa beå laéng ngang coù söï hoã trôï cuûa chaát keo tuï, haøm löôïng SS giaûm 65%, haøm löôïng BOD giaûm 50 – 65%, chọn 50% , hàm lượng COD giảm 60% theo (Nguồn [1, tr. 80]) + Haøm löôïng caùc chaát oâ nhieãm coøn laïi sau khi nöôùc qu a beå laén g 1 • Haøm löôïng SS coøn laïi trong doøng ra töø beå laéng ñôït 1. )(5.73 100 65100 *210 100 65100 * lmgSSSS vaora = − = − = 2 1 )1(8       − = f gdkVH ρ ∼ 41 ∼ • Haøm löôïng BOD5 sau khi qua beå laéng ñôït 1. )(155 100 50100 *310 100 50100 *55 lmgBODBOD vao = − = − = • Haøm löôïng COD sau khi nöôùc qua beå laéng ñôït 1. )(4.264 100 60100 *661 100 60100 * lmgCODCODra = − = − = • Löôïng buøn sinh ra moãi ngaøy tính theo haøm lượng SS )(245718000*10*210*65.0** 3 ngaykgQSSEG vaoSSbun === − Trong ñoù: - ESS: Hieäu suaát khöû SS beå laéng ñôït 1 laø 65% - SSvaøo: Haøm löôïng SS ñaàu vaøo beå laéng ñôït 1 (kg/ngaøy) - Q: Löu löôïng nöôùc thaûi (m3/ngaøy) • Theå tích buøn sinh ra moãi ngaøy )(7125.30 80 2457 3 ngàym C GV bunbun === Trong ñoù: - C: Haøm löôïng chaát raén trong buøn ôû khoaûng 40 – 120 g/l = 40 – 120 kg/m3, choïn C = 80 kg/m3. • Theå tích chöùa caën ngaøy ñeâm. B * Hbun *L*n =6.5 * 2*1.5 * 2 = 39 m 3 thoûa maõn Hoá gom caën ñaàu beå coù kích thöôùc B *l*h*n = 6.5*2*1.5*2 (m). • Thôøi gian giöõa 2 laàn xaû caën )(2.10)5.73210(*750 34000*7125.30 )(* * max h CCQ fVT h tb bùn = − = − = Trong ñoù: - Cmax : Haøm löôïng SS vaøo beå laéng ñôït 1 laø 210 mg/l) - C : Haøm löôïng SS sau khi laéng ñôït 1 laø 73.5 (mg/l) ∼ 42 ∼ - f : Heä soá choïn theo baûng 3.3 - [8, tr. 78]. Choïn f = 34000 g/m3 • Thôøi gian xaû caën: Choïn thôøi gian xaû caën laø 60 phuùt ⇒ Choïn maùy bôm buøn coâng suaát 30m3/h Thoâng soá beå laéng STT Tên, thông số kỹ thuật Đơn vị Số lượng 1 Chiều dài m 32 2 Chiều rộng m 6.5 3 Chiều cao m 4.5 3 Tải trọng máng phân phối nước, máng tràn, máng răng cưa. (m3/m.h) 28 4 Tải trọng máng thu nước, máng răng cưa. (m3/m.h) 28 5 Cần gạt bùn inox 304 Bộ 01 6 Bơm bùn Q30m3/h,10mH2O cái 02 7 Máng thu bọt inox 304 cái 01 3.7 Bể sinh học hiếu khí (aerotank) 3.7.1 Chức năng vị trí Nhằm xử lý chất ô nhiễm hữu cơ có thể phân hủy sinh học được có trong nước thải nhờ quá trình sinh trưởng và phát triển của vi sinh vật hiếu khí. Trong điều kiện hiếu khí các vi khuẩn hiếu khí tiêu thụ các chất hưu cơ: Một mặt do nhu cầu năng lượng để tồn tại và phát triển (phân chia tế bào tổng hợp chất sống) và hô hấp nội bào (oxi hóa nội bào); Mặt khác, tạo một lượng cơ thể sống và chất trơ dư thừa (bùn dư). ∼ 43 ∼ Hai mặt này luôn luôn tồn tại, mặt thứ 2 không bao giờ hoàn chỉnh vì nó tương ứng với thời gian lưu của bùn và luôn luôn tạo ra cơ thể sống mới, mà càng sinh ra cơ thể mới thì càng tiêu tốn oxi. Lấy ví dụ về sự phân hủy gluco. Lúc đầu nhờ sự hỗ trợ của nito có thể đồng hóa gluco thành protein tế bào (C5H7NO2), tiếp theo protein này phân giải nội bào để cung cấp năng lượng cho cơ thể sống. Có thể viết hai phản ứng này theo sơ đồ sau: Tổng hợp 6C6H12O6 + 4NH3 + 16O2 → 4C5H7O2 +16CO2 +28 H2O Hô hấp hoặc ôxi hóa nội bào: 4C5H7NO2 + 20O2 → 20CO2 + 4NH3 +8H2O Vị trí: được đặt trước lắng 2, sau lắng 1. 3.7.2 Tính toán • Các thông số đầu vào - Công suất 18000 m3/ngđ - COD = 661 mg/l - BOD5 = 310 mg/l - SS = 150 mg/l - Tỷ lệ f = BOD5/COD = 310/661 = 0.5 - Nhiệt độ nước thải t = 25oC • Yêu cầu đối với nước xả ra nguồn (sau bể lắng 2) theo tiêu chuẩn QCVN 24:2009 (cột A) - BOD5 = 20mg/l - COD = 50mg/l - SS = 50mg/l có 65% là cặn hữu cơ. Dựa vào: (Nguồn: [2]) Ta chọn các thông số thiết kế bể aerotank như sau: ∼ 44 ∼ Các thông số thiết kế bể Aerotank Nồng độ bùn hoạt tính trong bể X = 3000mg/l Độ tro của cặn – nồng độ cặn lắng ở bể lắng 2, cũng là nồng độ cặn tuần hoàn 10000 mg/l z = 0.3 Thời gian lưu bùn θc = 10 ngày (θc = 5 – 15 ngày) Chế độ thuỷ lực của bể Khuấy trộn hoàn chỉnh Giá trị của các thông số động học Y = 0.5, Kd = 0,05/ngày Độ tro của cặn hữu cơ lơ lửng ra khỏi bể lắng 0.3 (70% lượng cặn bay hơi) Lượng bùn hoạt tính trong nước thải đầu vào Xo = 0 BOD5:N:P 100:5:1 Tổng nồng độ muối 500 mg/l ① Xác định hiệu quả xử lý • Lượng cặn hữu cơ trong nước ra khỏi bể lắng 2: b = 0.65*50 = 32.5mg/l • Lượng cặn hữu cơ tính theo COD: c = 1.42*b*(1-z) =1.42*32.5*(1- 0.3)= 32.305mg/l. • Lượng BOD5 có trong cặn ra khỏi bể lắng 2: d = f*c = 0.59*32.305 = 19 mg/l. • Lượng BOD5 hoà tan ra khỏi bể lắng 2: S = BOD5 cho phép – d = 20 – 19 = 1 mg/l. • Hiệu quả xử lý tính theo COD: %3.97100* 661 )305.3250(661100*)( =−−=−−= vào COD ra COD vào COD C cCCE • Hiệu quả xử lý tính theo BOD5 hoà tan: %6.99100* 310 1310100* 5 5 = − = − = vào BOD vào BOD C SC E ∼ 45 ∼ • Hiệu quả xử lý tính theo BOD5 toàn bộ: %5.93 310 20310100* 5 55 = − = − = vào BOD ra BOD vào BOD C CC E ② Thể tích bể Aerotank )(6180)10*05.01(*3000 )1310(*10*5.0*18000 )*1( )( 3 m KX SSQYV cd oc = + − = + − = θ θ ③ Thời gian lưu nước trong bể )16.8)(34.0 18000 6180 hngđQ V ====θ • Tốc độ tăng trưởng của bùn hoạt tính 333.0 05.0*101 5.0 *1 = + = + = dc b K YY θ • Lượng bùn hoạt tính sinh ra trong 1 ngày ngđkg SSQYP obx /1852 10*)1310(*18000*333.0)(** 3 = −=−= − • Tổng cặn lơ lửng sinh ra theo độ tro của cặn z = 0.3 )/(2646 3.01 15.1852 1 ngđkg z PP xxl = − = − = • Lượng cặn dư hàng ngày phải xả đi tính theo SS kg/ngđ. )/(228610*20*18000264610** 33 ngđkgSSQPP raxlxa =−=−= −− Trong đó: - SSra: Nồng độ BOD đầu ra theo yêu cầu, SSra = 20 (mg/l) • Tính lưu lượng bùn sinh ra tính theo nồng độ bùn hoạt tính tối đa trong bể aerotank cT crr xa X XQXVQ θ θ * ** − = Trong đó: ∼ 46 ∼ - V: thể tích làm việc của bể, V = 6180 (m3) - Qra = Qvao = 18000 (m3/ngđ) (xem lượng nước theo bùn là không đáng kể) - X: Nồng độ bùn hoạt tính trong bể Aerotank, X = 3000mg/l (cặn bay hơi) - θc: Thời gian lưu bùn (tuổi của bùn), θc = 10 (ngày) - XT: Nồng độ bùn hoạt tính lấy từ đáy bể lắng để tuần hoàn lại bể Aerotank, (cặn không tro, XT = (1-z)*10000 = 0.7*10000 = 7000(mg/l) - Xra: Nồng độ bùn hoạt tính trong nước đã lắng, Xra = (1-z) * b = 0.7*32.5 = 22.75(mg/l) Vậy: )/(206 10*7000 10*75.22*180003000*6180 3 sinh ngđmQ ra = − = • Thời gian tích luỹ cặn (tuần hoàn lại toàn bộ) không xả cặn ban đầu )(10 15.1852 3000*6180* ngđ P XVT x === Nhưng thực tế, thời gian tích luỹ cặn (tuần hoàn cặn lại toàn bộ) sẽ dài khoảng 30 – 40 ngđ, vì khi nồng độ bùn không đủ trong bể thì hiệu quả xử lý trong thời gian này sẽ thấp và lượng bùn sinh ra sẽ ít và tăng dần cho đến khi bùn ổn định. Để nồng độ bùn trong bể luôn luôn giữ ở giá trị 3000 mg/l, ta có: QX0 + QrXu = (Q + Qr)X QX0 + QrXu = QX + QrX Qr(Xu – X) = Q (X – X0) ∼ 47 ∼ X: Noàng ñoä VSS ôû beå Aerotank, X = 3000 mg/l Xu: Noàng ñoä VSS trong buøn tuaàn hoaøn, Xu = 8000 mg/l X0: Haøm löôïng buøn hoaït tính ôû ñaàu vaøo. Giaù trò X0 thöôøng raát nhoû so vôùi X vaø Xu neân coù theå boû qua choïn Xo=0 mg/l. 60 30008000 3000 ,= − = − = XX X u α Löu löôïng buøn tuaàn hoaøn: ngaymQQ bunr /6.1232066,0 3=×=×= α Kieåm tra taûi troïng theå tích LBOD. )9,18,0(9,0 6180 1031018000 30 −∈= ×× = × = − r BOD V SQL Tỷ số F/M 3,0 3000 24 18.8 3100 = × = × = X S M F θ ∈ (0,2 –0,6) Kiểm tra giá trị của tốc độ sử dụng chất nền (BOD5) của 1g bùn hoạt tính trong 1h )../(6.12 18.8 1 * 10*3000 13101 * 53 0 hgrambùnlitmgBOD X SS = − = − = −θ ρ • Tính lượng khí cần thiết ① Lượng oxy cần thiết trong điều kiện chuẩn 1000 )(75.4 *42.1 1000 )( 00 0 NNPf SSQOC x − +− − = Trong đó: - Q = 18000 m3/ngđ - S0 = 310 mg/l - S = 1 mg/l ∼ 48 ∼ - N0: Tổng hàm lượng nito đầu vào, N0 = 2.1 (mg/l) - N: Tổng hàm lương nito đầu ra, N = 15 (mg/l) - Px = 1852 (kg/ngđ) - f = BOD/COD = 0.5 Vì giá trị nito đầu vào nhỏ nên ta chỉ tính lượng ôxi cần thiết theo BOD Vậy: )/(84941852*42.1 5.0*1000 )1310(*18000 20 ngđkgOOC =− − = • Lượng oxy trong điều kiện thực tế cần α 1 * 024.1 1 * )20(0 − − = T dsd s t CC COCOC Trong đó: - Csd: Lượng oxy bão hoà trong nước, Cs = 9.08 mg/l - Cd: Lượng oxy cần duy trì trong bể, C = 2 – 3 mg/l, chọn C = 2 mg/l - α: Hệ số điều chỉnh lượng oxy khoách vào nước thải từ 0.6 – 0.94, chọn α = 0.7 - T: Nhiệt độ nước thải, T = 25oC Vậy: )/(13822 7.0 1 * 024.1 1 * 208.9 08.9 *8494 2)2025( ngđkgOOCt = − = − )/(576 24 13822 24 2 hkgOOCOC tttrungbinh === )/(864576*5.1*5.1 2max hkgOOCOC ttrungbinht === )/(461576*8.0*8.0 2min hkgOOCOC ttrungbinht === ② Lượng không khí cần thiết a t k fOU OCQ *= Trong đó: ∼ 49 ∼ - fa: Hệ số an toàn, fa = 1.5 – 2, chọn fa = 1.5 (Nguồn: [3]) - OU: Công suất hoà tan oxy vào nước thải của thiết bị phân phối tính theo gam oxy cho 1m3 không khí hOOU u *= Với:  Ou: Phụ thuộc hệ thống phân phối khí. Chọn hệ thống phân phối bọt khí nhỏ và mịn Ou = 7( gO2/m3.m) (tra bảng 7-1 sách tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải – Trịnh Xuân Lai).  h : Độ ngập nước của thiết bị phân phối khí, chọn h=4.5m Nên: OU = Ou * h = 7*4.5 = 31.5 (gO2/m3) )/(6581905.1* 10*5.31 13822 3 3 ngđmQk ==⇒ − =27424 m3/h ③ Áp lực không khí là )(484.1 33.10 533.10 12.10 33.10 atm H p ct =+= + = Trong đó: Hct: Chiều sâu ngập nước ④ Công suất máy nén khí )(7.366 85.0*102 62.7*)1484.1(*34400 *102 *)1(*34400 29.029.0 kw n qPN k =−=−= Chọn N = 367(kw)=498 Hp chọn 6 máy mỗi máy có công suất 100 Hp trong đó có một máy dự phòng. Trong đó: - qk : Lưu lượng không khí )/(62.7 86400 658190 86400 3 sm Qq kk === n : Hiệu suất máy nén, chọn n = 0.85 • Bố trí hệ thống sục khí ∼ 50 ∼ Chọn hệ thống sục khí gồm 2 ống chính chạy dọc trên hành lang bể, các ống nhánh đặt ngang đáy bể có các van khí trên mỗi nhánh Chọn dạng đĩa xốp, đường kính 200mm, diện tích bề mặt F=0.03m2, cường độ khí v = 187.5l/phút.đĩa = 3.125 (l/s). Số đĩa phân phối trong bể là: )(2438 10*125.3 62.7 3 diav qN k === − Số lượng đĩa là 2438 cái, chia đều trên diện tích bể sau chọn số ống nhánh dẫn khí ra đĩa. ⑤ Đường kính ống chính dẫn khí )(568)(568.0 2*15*14.3 62.7*4 2** *4 mmm V qD k ==== pi Chọn D = 570 mm Với V là vận tốc khí trong ống chính , V = 10 – 15 (m/s), chọn V = 15m/s Chọn kích thước bể chọn hai bể thông nhau cuối bể này là đầu bể kia: L * B * H = 20 *40 *4.5m. ⑥ Đường kính ống nhánh dẫn khí chọn 1m một ống nhánh số ống nhánh là 79 ống, chiều dài mỗi ống 20m. )(90)(09.0 79*15*14.3 62.7*4 2** *4 mmm V qD k ==== pi Thông số bể aerotank STT Tên, thông số kỹ thuật Đơn vị Số lượng 1 Số bể Bể 02 2 Chiều dài m 40 3 Chiều rộng m 20 4 Thời gian lưu nước h 8.16 5 Số đĩa phân phối khí Cái 2438 6 Áp lực máy nén khí atm 1.484 7 Công suất máy nén khí 100 HP Cái 06 ∼ 51 ∼ 8 Đường kính ống dẫn khí chính inox 304 mm 570 9 Đường kính ống dẫn khí nhánh inox 304 mm 90 3.8 Bể lắng 2 (Lắng đứng hình trụ vuông) 3.8.1 Chức năng vị trí Bể lắng đợt 2 có nhiệm vụ chắn giữ các bông bùn hoạt tính đã xử lý ở bể aerotank và các thành phần không hòa tan chưa được giữ lại ở bể lắng 1 và được thu gom về bể nén bùn nhờ 2 bơm bùn, là một công trình đơn vị trong dây chuyền xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học. Nồng độ bùn và nước trong bể aerotank thường lớn hơn 1000 mg/l. Với nồng độ này các bông cặn tiếp xúc với nhau tạo thành các đám bông cặn và lắng xuống đáy bể trong quá trình xử lý, tốc độ lắng của các bông cặn này phụ thuộc vào nồng độ và tính chất của cặn. Trong bể lắng 2 chúng ta có thể tăng hiệu quả lắng, giảm thời gian lắng bằng cách cho thêm polymer hữu cơ hỗ trợ thêm. Löïa choïn beå laéng ñôït 2 laø beå laéng ñöùng daïng hình truï troøn, cấu tạo bằng bê tông cốt thép. 3.8.2 Tính toán Chọn 4 bể. Với tải trọng bề mặt thích hợp cho loại bùn hoạt tính là 20m3/m2.ngày và tải trọng chất rắn là 5.0 kg/m2.h (Theo [7, điều 652]: số bể lắng lần 2 không ít hơn 3). Kích thước một bể là: ① Diện tích bề mặt lắng theo tải trọng bề mặt là: )(225 4*20 18000 2 m L QA A L === Trong đó: Q: Lưu lượng trung bình ngày, Q = 18000 m3/ngày LA: Tải trọng bề mặt, LA = 20m3/m2 Vận tốc dâng nước vùng lắng ∼ 52 ∼ )/(231.0)/(10*31.2 4*3600*24*225 18000 4 smmsm A QU L ==== − Với vận toác nöôùc trong vuøng laéng ñöùng, Theo [7, Ñieàu 6.5.6]: V ≤ 0.5 (mm/s), choïn V1 = 0.5 (mm/s). ② Diện tích bề mặt bể lắng tính theo tải trọng chất rắn là : )(150 3*2*1000*5 3750*)450750(*)( 2 m L MLSSQQA S T S = + = + = Trong đó: Ls: Tải trọng chất rắn, Ls = 5 kg/m2.h MLSS = MLVSS/0.8 = 3000/0.8 = 3750 (g/m3) QT: Thể tích bùn tuần hoàn 10800 m3/ngđ = 450m3/h Q: Lưu lượng nước thải 750m3/h • Do As < AL, vậy diện tích 1 bể lắng là AL = 225 (m2) ③ Đường kính bể lắng )(9.16225* 14.3 4 * 4 1 mAD s === pi chọn 17 m ④ Đường kính ống trung tâm )(4.317*2.0%20 1 mDd === Diện tích tiết diện ống trung tâm )(9 4 4.3*14.3 4 * 2 22 m dAtt === pi ⑤ Máng thu nước. Tiết diện ướt của máng thu. Trong đó: V3: Vận tốc nước chảy trong máng, theo TCVN 51-84, V3 = 0.5 – 0.7 (m/s), chọn V3 = 0.5 (m/s) Chọn máng thu nước bằng kết cấu bê tông, có tiết diện: Bm*Hm = 350mm*350mm. )(0523.0 4*5.0*2 21.0 *2 2 3 max 3 mV QF s === ∼ 53 ∼ Chọn máng răng cưa bằng inox, dày 2.5mm, tấm răng cưa hình chữ V, có góc ở đáy 90o, chiều cao răng cưa h = 150mm, đặt đáy chữ V cao hơn máng thu nước bằng btct: 3cm. Chiều dài một răng cưa là 300mm vậy số răng cưa là 906 răng cưa. Lưu lượng nước qua một răng cưa là: )./(2.0 906*4 750 3 khehm n Q q tb h === Tải trọng máng thu nước )./(22 272*3 18000 3 ngàymm L QLs === = 0.255(l/s) (Theo [7, ñieàu 6.5.8] khoâng vöôït quaù 10 l/m.s) Chiều cao bể lắng Chọn: Chiều sâu lắng, hL = 4(m); Chiều cao bảo vệ hbv = 0.5(m), Chiều cao lớp bùn chọn hB = 0.5m Chiều cao lớp bùn lắng hth = 2 m Chiều cao chóp nón hn chọn chế độ gom cặn bằng cần gạt bùn có độ dốc nghiêng của đáy i = 10% Hố gom cặn dưới đáy bể có đường kính d= 0.6m, chiều cao là h = 0.3m Chiều cao phần chóp nón. ⑥ Chieàu cao toån g coäng cuûa beå mhhhhhH thbbvnL 8.725.05.082.04 =++++=++++= Chọn 8 m. Chiều cao ống trung tâm )(4.24*6.0%60 mhh L === Thể tích chứa bùn bể )(82.0%10* 2 6.017 * 2 midDhn = − = − = ∼ 54 ∼ )(7982.0*17*17 3 1 * 3 1 3 mhSV nlb === Thời gian lưu nước. )(8.4)(2.0 18000 4*4*225 hngđQ V ====θ Thông số 1 bể lắng 2 STT Tên, thông số kỹ thuật Đơn vị Số lượng 1 Đường kính m 17 2 Đường kính ống trung tâm m 3.4 3 Chiều cao ống trung tâm m 2.4 4 Chiều cao bể lắng m 8 5 Tải trọng máng thu nước l/s 0.255 6 Thời gian lưu nước h 4.8 7 Thời gian 2 lần xả bùn h 8 8 Cần gạt bùn công suất 1/2Hp Bộ 01 9 Máy bơm bùn 60m3/h, 10mH2O. cái 02 3.9 Bể khử trùng 3.9.1 Chức năng vị trí Nhằm tiêu diệt hết vi sinh vật có hại cho con người và môi trường trước khi xả vào nguồn tiếp nhận, chọn clorine là chất khử trùng, theo tiêu chuẩn việt nam thời gian tiếp xúc 30 phút, nồng độ clo sau khi nước đi ra khỏi bể khử trùng là 3g/m3. (Theo [7, ñieàu 6.20]) Löïa choïn một bể khử trùng làm bằng bê tông cốt thép, bể được đặt sau lắng 2 có thể kết hợp đo lưu lượng nước thải nhà máy. 3.9.2 Tính toán Löôïng clo hoaït tính caàn thieát khöû truøng nước thaûi ∼ 55 ∼ hkgQaY h tb a /25.21000 750*3 1000 * === Trong ñoù: Qtb – Löu löôïng nöôùc thaûi tính toaùn, Qtb = 750 m 3/h a - Lieàu löôïng clo hoaït tính laáy theo ñieàu 6.20 – TCXD – 51 – 84: Nöôùc thaûi sau khi laøm saïch sinh hoïc hoaøn toaøn clo dư : a = 3 g/m3; Thể tích bể khử trùng )(375)/(60 30750 3m hphut tQV htb = × =×= Trong ñoù: Qtb : Löu löôïng nöôùc thaûi tính toaùn, Qtb = 750 m 3/h t : Thời gian tiếp xúc của clo với nước thải chọn là 30 phút (Theo [7, điều 6.20.6]). Choïn kích thöôùc beå: L x B x H = 11.7 x 6.3 x 3.3 Chieàu cao baûo veä hbv = 0.7m Thoâng soá beå khöû truøng STT Tên, thông số kỹ thuật Đơn vị Số lượng 1 Chiều dài m 11.7 2 Chiều rộng m 6.3 3 Chiều cao m 4 4 Nồng độ clo dư ra khỏi bể g/m3 3 5 Thời gian lưu nước h 0.5 3.10 Bể nén bùn 3.10.1 Chức năng vị trí Bùn hoạt tính giữ lại ở bể lắng 2 có độ ẩm cao (99 đến 99.2%) một phần được tuần hoàn lại bể aerotank, phần dư được chuyển qua bể nén bùn để cô đặc bùn trước khi chạy máy ép bùn. ∼ 56 ∼ Chọn 1 bể nén bùn cấu tạo hình trụ đứng, cấu tạo bằng BTCT . 3.10.2 Tính toán ① Lượng lượng bùn. Lưu lượng bùn từ bể lắng 1 V1 = 30.7125(m3/ngđ). Chọn 2 máy bơm bùn chìm công suất 21(m3/h). Lượng bùn hoạt tính dư xả hàng ngày tại bể lắng 2: V2= 206m3/ngđ, chọn 2 máy bơm bùn công suất một máy 60m3/h, cột áp 10m, ngày xả bùn dư sinh ra 3 lần mỗi lần 1.1 h. Qbun = V1 + V2 = 21 + 60 = 81 (m3/h) Vận tốc lắng: VL = 0.1 mm/s = 0.0001 m/s Vận tốc bùn trong ống trung tâm: vtt = 20 mm/s Diện tích mặt thoáng của bể nén bùn. 2 1 1351.0*6.3 6.48 *6.3 m v pA x === Trong đó: V: Vận tốc bùn dâng trong bể V < 0.1(mm/s) (Nguồn: bảng 7.5 [1, tr. 216]). px: Lượng nước tối đa được tách ra trong quá trình nén bùn, m3/h px: Xác định theo hiệu quả nén bùn: hm p ppXq tx /6.4898100 982.9981 100 3 2 21 max = − − = − − = ② Diện tích ống trung tâm của bể nén bùn ( )22 5.03600*05.0 81 3600. m v QA tt bùn ≈== ③ Diện tích tổng cộng của bể ( )221 23.13523.0135 mAAA =+=+= ④ Đường kính bể nén bùn )(45.13 14.3 23.135*4*4 m AD === pi ⑤ Đường kính ống trung tâm ∼ 57 ∼ )(1 14.3 23.0*4*4 2 mAd ≈== pi Chọn 1m ⑥ Chiều cao phần lắng của bể nén bùn chính là chiều cao ống trung tâm. )(32.412*1.0*6.3**6.31 mtvh === Trong đó: t : Thời gian lắng bùn lấy theo bảng 10 -12h, chọn tL = 12(h) V: Tốc độ của nước và bùn dâng trong vùng lắng 0.1mm/s ⑦ Chiều cao phần chóp cụt ⑧ Chiều cao tổng cộng của bể nén bùn )(99.75.067.05.0232.41 mhhhhhH bvnthbtc =++++=++++= Chọn 8m Trong đó: h1: Chiều cao phần lắng h1= 4.32m hb: Chiều cao phần bùn chọn 2 m hth: Chiều cao phần trung hòa hth 0.3 - 0.5m chọn 0.5 m hbv: Chọn 0.5m Tải trọng máng thu nước sau nén bùn. Chọn máng nằm quanh bể, chiều dài máng bằng chiều dài cạnh bể nén bùn là 52 m )./(433.0)./(56.1 52 81 3 mslhmm L Q L bns ==== (Theo [7, ñieàu 6.5.8] khoâng vöôït quaù 10 l/s) • Tiết diện ướt của máng thu nước sau khi nén bùn )(67.0%10* 2 6.014 * 2 midDhn = − = − = )(32.0 3600*7.0 81 2 3 3 mV QF === ∼ 58 ∼ Trong đó: - Q: Lưu lượng nước thải tính 0.21 (m3/s) - V3: Vận tốc nước tự chảy trong máng, (Theo [7]), V3 = 0.5 – 0.7 (m/s), chọn V3 = 0.7 (m/s) Chọn giá trị hiệu dụng của máng 80% vậy diện tích tiết diện (mặt cắt ngang) của máng là 0.4 m2 Chọn B*H = 0.65*0.65m Diện tích mặt cắt ngang 0.4225 m2 > 0.3 m2 thỏa mãn. + Chiều cao lớp nước trong máng hn= F3/0,7=0.32/0.7 =0.45m Chọn tốc độ quay cần gạt bùn 0.75-4 vòng/phút. Công xuất ½ Hp. Thông số bể nén bùn STT Tên, thông số kỹ thuật Đơn vị Thông số, Số lượng 1 Đường kính bể m 13 2 Đường kính ống trung tâm m 0.6 3 Chiều cao bể m 08 4 Chiều cao ống trung tâm m 4.32 5 Thời gian lưu bùn h 12 6 Tải trọng máng thu nước sau nén bùn. l/s 0.433 7 Cần gạt bùn 1/2Hp bộ 01 3.11 Máy ép bùn 3.11.1 Chức năng Cấu tạo máy ép bùn băng tải máy ép bùn băng tải cấu tạo sườn và bánh lăn bằng inox 304. Máy ép bùn băng tải ép xong thì giao cho bên có trách nhiệm xử lý chất thải nguy hại để xử lý tiếp theo, nhằm xử lý hết các chất thải độc hại cho môi trường. 3.11.2 Tính toán ∼ 59 ∼ Tổng khối lượng bùn cặn thu được trong bể lắng đợt 1 và đợt 2 theo trọng lượng khô. )./(469810*)310*3.0210*8.0(1800010*)3.08.0( 33 ngaykgSSSQG =+=+= −− Trong đó : Q: Lưu lượng nước thải cần xử lý (m3/ ngđ). SS: Hàm lượng cặn lơ lửng 210 (mg/l) hay (g/m). S: Lượng BOD khử được 310 (mg/l). Lượng cặn đưa vào trong một tuần G1=7*4698=32886kg Lượng cặn đưa vào máy trong một giờ. Tuần làm việc 5 ngày mỗi ngày làm 8h. G=32886/5*8=822.15kg/h Chiều rộng băng tải chọn công suất 600kg/rộng giờ B=822.15/600=1.37m Chọn 1 máy ép bùn băng tải có chiều rộng 1.4 m Với thiết bị đi kèm: Bơm bùn công suất tối đa 21m3/h cột áp 15m Công xuất môtơ giảm tốc kéo băng tải 0.5hp Công xuất môtơ giảm tốc khuấy trộn bùn và polymer 1/4hp Công xuất môtơ giảm tốc kéo lồng tách nước ¼ hp Công xuất máy nén khí 1hp Máy bơm nước rửa băng tải 3hp cột nước 20m. 3.12 Tính toán thiết bị pha chế và đựng hoá chất 3.12.1 Bể chứa axit photphoric ((NH4)3PO4) và bơm châm (NH4)3PO4 Tỷ Lệ BOD : P = 100 : 1 do vậy với BODđầu vào = 602.3 mg/l Lượng P cần thiết là ( )lmgP /1.3 100 310*1 == Sử dụng axit H3PO4 làm tác nhân cung cấp P Khối lượng phân tử (NH4)3PO4 = 149 Khối lượng nguyên tử P = 31 ∼ 60 ∼ Tỷ lệ khối lượng: 149 31 )( 434 = PONH P Lượng (NH4)3PO4 cần thiết )/(9.1431 1.3*149 lmg== Lưu lượng trung bình nước thải cần xử lý: Q = 18000 m3/ngđ Lượng (NH4)3PO4 tiêu thụ )/(2.2681000 18000*9.14 ngđkg== Nồng độ (NH4)3PO4 sử dụng = 85% = 850 kg/m3 Dung dịch (NH4)3PO4 cung cấp )/(320)/(32.0/850 /2.268 3 3 ngđlngđm mkg ngđkg === Thời gian lưu = 12 ngày Thể tích bể yêu cầu = 4 m3 Chọn: 2 máy bơm châm axit (NH4)3PO4 (1 vận hành, 1 dự phòng) Đặc tính bơm định lượng Q = 13.33 l/h; áp lực 1.5 bar 3.12.2 Bể chứa dung dịch FeCl3 (10%) và bơm châm FeCl3 BOD = 100 mg/l thì cần Fe = 2.3 mg/l BOD = 310 mg/l thì )/(13.7 100 310*3.2 lmgFe == Sử dụng muối FeCl3 để làm tác nhân cung cấp Fe Khối lượng phân tử của FeCl3 = 162.2 Khối lượng nguyên tử Fe = 55.85 Tỷ lệ khối lượng: 2.162 85.55 3 = FeCl Fe Lượng FeCl3 cần thiết )/(71.2085.55 13.7*2.162 lmg== Lưu lượng trung bình nước thải cần xử lý: Q = 18000 m3/ngđ Lượng FeCl3 tiêu thụ )/(73.3721000 18000*71.20 ngđkg== Nồng độ FeCl3 sử dụng = 10% = 100 kg/m3 ∼ 61 ∼ Dung dịch FeCl3 cung cấp )/(3.3727)/(7273.3/100 /73.372 3 3 ngđlngđmmkg ngđkg === Thời gian lưu = 1 ngày Thể tích bể yêu cầu = 4 m3 Chọn: 2 máy bơm châm FeCl3 (1 vận hành, 1 dự phòng) Đặc tính bơm định lượng Q = 155 l/h; áp lực 1.5 bar 3.12.3 Bể chứa dung dịch axit H2SO4 và bơm châm H2SO4 Lưu lượng thiết kế: Q = 750 m3/h pH vào max = 9 pH trung hoà = 7 K = 0.000005mol/l Khối lượng phân tử H2SO4 = 98 g/mol Nồng độ dung dịch H2SO4 = 98% Trọng lượng riêng của dung dịch = 1.84 Liều lượng châm vào = )/(2.0 10*84.1*98 1000*750*98*000005.0 hl= Thời gian lưu = 60 ngày Thể tích cần thiết của bể chứa = 0.2*24*60 = 288 (l) ≈ 300l Chọn: 2 máy bơm châm axit H2SO4 (1 vận hành, 1 dự phòng) Đặc tính bơm định lượng Q = 0.2 l/h; áp lực 1.5 bar 3.12.4 Bể chứa dung dịch NaOH và bơm châm NaOH Lưu lượng thiết kế: Q = 750 m3/h pH vào max = 5 pH trung hoà = 7 K = 0.00001mol/l Khối lượng phân tử NaOH = 40 g/mol Nồng độ dung dịch NaOH = 40% Trọng lượng riêng của dung dịch = 1.53 ∼ 62 ∼ Liều lượng châm vào = )/(5.0 10*53.1*40 1000*750*40*00001.0 hl= Thời gian lưu = 30 ngày Thể tích cần thiết của bể chứa = 0.5*24*30 = 360 (l) Chọn: 2 máy bơm châm axit H2SO4 (1 vận hành, 1 dự phòng) Đặc tính bơm định lượng Q = 0.5 l/h; áp lực 1.5 bar 3.12.5 Bể chứa NaOCl (10%) và bơm châm NaOCl Lưu lượng thiết kế: Q = 18000 m3/ngđ Liều lượng clo = 8 mg/l Lượng clo châm vào bể tiếp xúc = 8*18000*10-3 = 144 kg/ngđ Nồng độ dung dịch NaOCl = 10% Liều lượng châm vào bể tiếp xúc = )/(60)/(1440 1.0 144 hlngđl == Thời gian lưu = 6 ngày Thể tích cần thiết của bể chứa = 60* = 360 (l) Chọn: 2 máy bơm châm NaOCl (1 vận hành, 1 dự phòng) Đặc tính bơm định lượng Q = 60 l/h; áp lực 1.5 bar 3.12.6 Chất kết tủa polymer sử dụng cho thiết bị khử nước cho bùn Lượng bùn khô = 4698 kg/ngđ Thời gian vận hành = 8h/ngđ Lượng bùn khô trong 1 giờ = 587.25 kg/h Liều lượng poly mer = 5kg/tấn bùn Liều lượng polymer tiêu thụ = (587.25*5)/1000 = 2.94kg/h Hàm lượng pholymer sử dụng = 0.2% = 2 kg/m3 Lượng dung dịch châm vào = 2.94/2 = 1.47 m3/h Chọn: 1 hệ thống châm polymer, công suất 1.47 m3/h ∼ 63 ∼ II. Tính toán chi tiết các công trình đơn vị theo phương án 2 Phương án 2 chỉ khác phương án 1 bể SBR nên ta chỉ tính bể SBR cho phương án 2. Còn các công trình còn các bể còn lại lấy kết quả từ phương án 1. Bể sinh học hiếu khí kết hợp với lắng (SBR cải tiến) Chức năng vị trí Bể có cấu tạo bằng BTCT, chức năng xử lý các chất ô nhiễm có trong nước thải nhờ vi sinh vật, ngoài ra Trong coâng ngheä SBR coù theå keát hôïp quaù trình khöû boû Nitrogen theo 3 phöông phaùp: khuaáy troän khoâng caáp khí ôû pha ñaày, caáp khí giaùn ñoaïn trong pha phaûn öùng vaø ñieàu chænh noàng ñoä DO ôû möùc thaáp (ñieàu haønh) taïo ñieàu kieän cho quaù trình Nitrate hoaù - khöû Nitrate. Vôùi quaù trình suïc khí theo chu kì, laø ñieàu kieän xaûy ra quaù trình Nitrate hoaù-khöû Nitrate bôûi Nitrate giaûm ñi thoâng qua hoâ haáp noäi baøo Khöû Nitrate suoát giai ñoaïn khuaáy troän khoâng caáp khí ngoaøi yù nghóa loaïi boû Nitrate hieäu quaû noù coøn ñöa ra moät phöông thöùc löïa choïn ñeå ngöøa söï coá bung buøn do caùc vi khuaån daïng sôïi. Löôïng Nitrate sinh ra suoát quaù trình caáp khí seõ bò khöû ñi khi chuyeån sang giai ñoaïn khuaáy troän khoâng caáp khí nöõa (thieáu khí) vôùi ñieàu kieän thôøi gian vaø ñuû nguoàn Carbon - Giôùi thieäu SBR cổ điển. Sequencing Batch Reactor (Loø phaûn öùng theo chuoãi) laø heä thoáng buøn hoaït tính kieåu laøm ñaày-vaø-ruùt, moät heä thoáng phaûn öùng kieåu khuaáy troän hoaøn toaøn bao goàm taát caû caùc böôùc cuûa quaù trình buøn hoaït tính xaûy ra trong moät beå ñôn nhaát, hoaït ñoäng theo chu trình. SBR khoâng caàn söû duïng beå laéng thöù caáp vaø quaù trình tuaàn hoaøn buøn, thay vaøo ñoù laø quaù trình xả caën trong beå. ∼ 64 ∼ Thöôøng coù 5 pha xaûy ra trong moät chu kì hoaït ñoäng cuûa beå, bao goàm: Pha ñaày, pha phaûn öùng, pha laéng, pha ruùt, pha ñeå yeân Hình 6: Caùc pha vaø phaûn öùng trong moät chu kì cuûa beå SBR Ruùt nöôùc baèng thieát bò phao noåi hoaëc coá ñònh; thieát bò thoâng khí thöôøng söû duïng laø thieát bò phun tia hoaëc phaân taùn boït thoâ ñaët chìm döôùi ñaùy Baûng 4: Tham soá thieát keá ñaëc tröng cuûa SBR[9] Tham soá SRT (d) F/M (kg BOD/kg MLVSS*d) Taûi löôïn g theå tích (kgBOD/m3*d) MLSS (mg/l) HRT (h) Giaù trò 10-30 0,04-0,1 0,1-0,3 3000-5000 15-40 ∼ 65 ∼ - SBR Caûi tieán Duøng moät beå trung gian ñeå khaéc phuïc caùc yeáu ñieåm cuûa SBR coå ñieån. Vieäc xöû lyù nöôùc vaøo vaø ra theo pha khoâng oån ñònh laïi taêng hieäu suaát duøng beå 100% theå tích. Giaûi quyeát maùng traøn dao ñoäng cuõng nhö maùy thoåi khí beà maët, ít xảy ra söï coá, ít söûa chöõa. Giaûi quyeát ñöôïc MLSS thoaùt ra vì chaûy traøn nöôùc do löu löôïng, noàng ñoä nöôùc vaøo, ra khoâng ñoåi, quaù trình laéng tónh giuùp noàng ñoä TSS ôû ñaàu ra oån ñònh vaø thaáp. Beå xöû lyù sinh hoïc, beå laéng thöù caáp vaø khöû dinh döôõng ñöôïc keát hôïp laïi thaønh moät beå duy nhaát. Tieát kieäm chi phí do giaûm caùc haïng muïc coâng trình. Giaûm dieän tích ñaát söû duïng. Hieäu quaû xöû lyù cao vaø oån ñònh. Tính toán bể SBR cải tiến: (Nguồn [3, tr 133]) Ñeå tính toaùn chính xaùc vaø ñaày ñuû theo caùc phaûn öùng xaûy ra trong beå thì phöùc taïp vaø nhieàu khoù khaên caàn nghieân cöùu kó vaø coù nöôùc thaûi ñaàu vaøo ñeå chaïy moâ hình tìm ra thời gian sục khí, thời gian khuấy trộn, thời gian lắng, để đơn giản ta chọn thêm bể trung gian để thuận tiện cho quá trình đổi pha. Maët khaùc coù beå trung gian ñeå ñoåi pha vaø ñieàu khieån thôøi gian xaûy ra quaù trình Nitrate hoùa, ôû ñaây chæ xeùt ñeán thôøi gian löu nöôùc trong phaûn öùng hieáu khí trong beå ñeå ñôn giaûn ñi quaù trình thieát keá, bao goàm caùc phaûn öùng oxy hoaù hôïp chaát Carbon (khöû COD) vaø quaù trình Nitrate hoùa. Nhà máy thiết kế 3 bể thời gian xử lý và xả nước liên tục. Trong đó bể 1 và 3 làm việc luân phiên nhau theo chu kỳ phân đoạn, bể 2 là bể trung gian và điều kiển thời gian khử Nitrate Chọn thể tích hữu ích bể là 100% thể tích bể. + Thể tích cần thiết các bể )(18000 1 18000 3 m H Q V tbngay === ∼ 66 ∼ Trong đó: Qtbngay: Lưu lượng nước trung bình ngày. H: Phần trăm thể tích bể tháo nước đi mỗi ngày chọn 100%. + Dung tích một bể Trong đó: n: Số bể chọn số bể 3 Thời gian lưu nước trong 1 bể + Diện tích 1 bể Trong đó : h: Chiều cao chứa nước bùn của bể chọn h = 6.5m. Chọn mỗi bể có hình vuông có kích thước L*B*H = 30*30*7 (m) Trong đó chiều cao bảo vệ 0.6m + Xác định nồng độ bùn hoạt tính cần thiết duy trì trong bể: Dựa vào công thức )(6000 3 18000 3 1 m n VV b === )(857 7 6000 21 m h VS be === )( * )( * 00 M Fv SQX M FX SQ v =⇒= hQ V t bb 99.718000 24*600024*1 1 === ∼ 67 ∼ Trong đó: Q: Lưu lượng nước thải S0: BOD đầu vào 310 (mg/l) V: Thể tích cần thiết của 3 bể 18000(m3) F/M: Chọn 0.1mg/l gr bùn hoạt tính Ta có Nồng độ bùn thực trong bể X1= cặn vô cơ + bùn/0.8 = (310-150) + 3100/0.8 = 4035 (mg/l) Hàm lượng chất hữu cơ bay hơi trong cặn lơ lững chọn giá trị khoảng 150 (mg/l). Khối lượng bùn hoạt tính cần duy trì trong bể G=V * X *10-3 = 18000 * 3100*10-3= 55800(kg) Khối lượng bùn cặn trong bể: Gcặn = V*X1 = 18000 * 4035 *10-3=72630 (kg) Thể tích bùn choáng chỗ so với thể tích bể từ 12,5 – 30% về thể tích. + Chiều cao bùn trong bể sau khi lắng 30 phút là từ 0.8 – 1.95m. + Chiều cao phần nước trong đã lắng trên lớp bùn. Từ 4.55 - 5.7m. + Tải trọng máng thu nước. Chọn máng tràn bố trí quanh 2 cạnh bể nằm bên trong chiều dài máng bằng chiều dài 2 cạnh 60m. )./(300 60 18000 3 ngàymm L QLs === =3.47(l/s) Giá trị này nằm trong khoảng cho phép, Ls < 10(l/s) • Tiết diện ướt của máng thu nước Trong đó: )/(3100 1.0*18000 310*18000 lmgX == )(3.0 7.0 21.0 2 3 3 mV QF === ∼ 68 ∼ - Q: Lưu lượng nước sau lắng 0.21 (m3/s) - V3: Vận tốc nước tự chảy trong máng, (Theo tiêu chuẩn TCXD 51-84), V3 = 0.5 – 0.7 (m/s), chọn V3 = 0.7 (m/s) Chọn giá trị hiệu dụng của máng 60% vậy diện tích tiết diện (mặt cắt ngang) của máng là 0.7 m2 Chọn mặt cắt ngang máng B*H = 0.7*0.7m Diện tích mặt cắt ngang 0.49 m2 > 0.3 m2 thỏa mãn. + Chiều cao lớp nước trong máng hn= F3/0,7=0.3/0.7 =0.42m + Tính lượng oxy cần thiết để khử BOD5 Trong đó: - Q = 18000 m3/ngđ - S0 = 310 mg/l - S = 1 mg/l - N0: Tổng hàm lượng nito đầu vào, N0 = 2.1 (mg/l) - N: Tổng hàm lượng nito đầu ra, N = 15 (mg/l) - Px = 1852 (kg/ngđ) - f = BOD/COD = 0.5 Vậy: )/(84941852*42.1 5.0*1000 )1310(*18000 20 ngđkgOOC =− − = 4 Lượng oxy trong điều kiện thực tế cần α 1 * 024.1 1 * )20(0 − − = T dsd s t CC COCOC Trong đó: Pf SSQOC 42.110*)( 3 0 0 − − = − ∼ 69 ∼ - Csd: Lượng oxy bão hoà trong nước, Cs = 9.08 mg/l - Cd: Lượng oxy cần duy trì trong bể, C = 2 – 3 mg/l, chọn C = 2 mg/l - α: Hệ số điều chỉnh lượng oxy khuếch tán vào nước thải từ 0.6 – 0.94, chọn α = 0.7 - T: Nhiệt độ nước thải, T = 25oC Vậy: )/(13822 7.0 1 * 024.1 1 * 208.9 08.9 *8494 2)2025( ngđkgOOCt = − = − )/(576 24 13822 24 2 hkgOOCOC tttrungbinh === = 160(gO2/s) )/(864576*5.1*5.1 2max hkgOOCOC ttrungbinht === )/(461576*8.0*8.0 2min hkgOOCOC ttrungbinht === Chọn mỗi bể 3 máy thổi khí bề mặt kiểu tuabin vận tốc cao đặt trên phao nổi công suất hòa tan O2một tubin là: 17.78 (gO2/s). Tra bảng 7-7 trang 129[3] ta có công suất một máy là 41 kW, đường kính phao là 3.43 m, số vòng quay 900vòng/phút. Năng lượng cần thiết để khuấy trộn Chọn mỗi bể 4 máy khuấy chìm kiểu tubin hướng trục đặt tại 4 góc bể đẩy nước về cạnh đối diện tạo vòng xoáy quanh bể. Dựa vào chiều sâu bể và chiều rộng tra bảng 7-8 trang 131 [3] ta có công suất một máy là: 13.75 kW Thông số kỹ thuật 1 bể SBR STT Tên, thông số kỹ thuật Đơn vị Số lượng 1 A*A*A m 30*30*7 2 Thời gian lưu nước một bể h 8 3 Thời gian sục khí h 6 4 Thời gian trung gian 1 lần đảo pha h 0.5 ∼ 70 ∼ 5 Máy khuấy chìm trục ngang 13.75 kW Bộ 04 6 Máy thổi khí bề mặt tuabin trục đứng 41kW, 900vòng/phút. Bộ 03 7 Tải trọng máng thu nước l/s 3.47 ∼ 71 ∼ CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN CHI PHÍ 4.1 Chi phí xây dựng vận hành theo phương án 1 4.1.1 Chi phí xây dựng vận hành Stt Công trình Giá thành xây dựng C (tỷ đồng). Chi phí vận hành quản lý M (tỷ đồng). Thời gian tính phục vụ T (Năm) 1 Cống thoát nước tự chảy 0.3 0.085 1 2 Trạm bơm chuyển bậc 1.2 0.022 1 3 Xử lý sơ bộ gồm bể song chắn rác, hố thu gom, bể điều hòa, bơm chìm 34 0,19 1 4 Bể lắng 1 có 2 bơm bùn, cần gạt bùn. 1.5 0.014 1 5 Bể aerotank 50 0.0047 1 6 Bể lắng 2 sau bể aerotank 4.8 0.05 1 7 Hệ thống khử trùng 0.6 0.067 1 8 Trạm bơm bùn 0.3 0.00012 1 9 Bể nén bùn trọng lực 1.4 0.012 1 10 Máy ép bùn băng tải 1.7 0.14 1 11 Các công trình phụ trợ khác 0,9 0.02 1 Tổng cộng 96.7 tỷ 0.6 tỷ 1 4.1.2 Chi phí khấu hao tài sản cho một năm, tính tuổi thọ công trình 50 năm. 1.934 tỷ đồng. 4.1.3 Chi phí xử lý m3 nước thải. 15313 (VNĐ). ∼ 72 ∼ 4.2 Chi phí theo phương án 2 4.2.1 Chi phí xây dựng vận hành Stt Công trình Giá thành xây dựng C (tỷ đồng). Chi phí vận hành quản lý M (tỷ đồng). Thời gian tính phục vụ T (Năm) 1 Cống thoát nước tự chảy trong nhà máy 0.3 0.085 1 2 Trạm bơm chuyển bậc 1.2 0.022 1 3 Xử lý sơ bộ gồm bể song chắn rác, hố thu gom, bể điều hòa, bơm chìm 34 0,19 1 4 Bể lắng 1 có 2 bơm bùn, cần gạt bùn. 1.5 0.014 1 5 SBR 60 0.0047 1 6 Hệ thống khử trùng 0.6 0.067 1 7 Trạm bơm bùn 0.3 0.00012 1 8 Bể nén bùn trọng lực 1.4 0.012 1 9 Máy ép bùn băng tải 1.7 0.14 1 10 Các công trình phụ trợ khác 0.9 0.02 1 Tổng cộng 101.9 tỷ 0.55 tỷ 1 4.2.2 Chi phí khấu hao tài sản tính công trình tuổi thọ 50 năm. 2.038 tỷ. 4.2.3 Chi phí xử lý một m3 nước thải. 16124 (VNĐ). ∼ 73 ∼ KẾT LUẬN TỔNG HỢP VÀ ĐƯA RA PHƯƠNG ÁN THI CÔNG Dùng phương pháp phân tích đa tiêu chí để lựa chọn phương án thi công (MCA) Để đáp ứng được nhu cầu chủ cơ sở hạ tầng, đảm bảo yếu tố môi trường theo quy định pháp luật và thu hút được các doanh nghiệp có vốn nước ngoài (FDI) thì KCN cần phải đầu tư một hệ thống xử lý nước thải tập trung đủ năng lực xử lý tất cả các nguồn thải trong KCN, ngoài ra phải mang tính chiến lược lâu dài. PHÂN TÍCH ĐA TIÊU CHÍ “Lựa chọn công nghệ xử lý nước thải KCN An Tây công suất 18000m3/ngđ” 1. Xác định nhiệm vụ và đưa ra công nghệ Nhiệm vụ: lựa chọn công nghệ xử lý nước thải đảm bảo được chất lượng nước thải đầu ra mà chi phí xây dựng và chi phí vận hành thấp nhất, lại có tính thiện chí cộng đồng, thu hút khách hàng đầu tư vào khu công nghiệp. Các sơ đồ công nghệ xử lý có thể có: Phương án 1 (PA1): dùng SBR phương án 2 phần tính toán Phương án 2 (PA1): dùng aroten phướng án 1 phần tính toán Ngoài 2 phương án ta đã tính toán trên để tính chọn lọc chính xác cao và dễ lựa chọn phương án hợp lý nhất ta chọn thêm phương pháp ít khả thi hơn để tiện đánh giá đó là phương án 3. Phương án 3 (PA3): UASB và aerotank  Sơ đồ khối của quy trình phương án 3: ∼ 74 ∼ 2. Xác định các mục tiêu - tiêu chí – chỉ thị đánh giá • Xác định mục tiêu: Cần xác định công nghệ xử lý đạt tiêu chuẩn đầu ra, chi phí đầu tư thấp (chi phí xây dụng và vận hành thấp), lại có tính thu hút khách đầu tư vào KCN. • Chuyển đổi mục tiêu thành tiêu chí • Sự bền vững: chất lượng nước thải đầu ra. • Tính khả thi: chi phí đầu tư thích hợp – vận hành dễ. • Khả năng chấp nhận: sự cân bằng giữa kinh tế và môi trường • Rủi ro từng phương án : vốn đầu tư, khả năng xử lý môi trường, trình độ vận hành, khả năng thu hút nhà đầu tư vào KCN. Hố thu gom Song chaén raùc Beå caân baèng UASB Aerotank Beå laéng Beå khöû truøng Nguoàn tieáp nhaän Ñieàu chænh pH DAP Javel Bể nén bùn Nöôùc thaûi Maùy eùp bùn ∼ 75 ∼ • Chỉ thị đo • Mức độ phù hợp với quy định (văn bản pháp luật) • Chi phí đầu tư (tính theo VNĐ) • Lợi ích cộng đồng (sức khỏe, kinh tế, xã hội) • Lợi ích môi trường • Sự linh hoạt cơ động, không phụ thuộc yếu tố bên ngoài 3. Đánh giá các phương án dựa vào tiêu chí và chỉ thị Phương án xử lý nước thải Chi phí đầu tư (tỷ đồng) Mức độ phù hợp với quy định Lợi ích môi trường Sự linh hoạt cơ động, không phụ thuộc PA1 101.9 3 3 2 PA2 96.7 2 2 3 PA3 110 1 1 2 max 110 3 3 0 min 96.7 1 1 3 Chỉ số đo của các tiêu chí “Mức độ phù hợp với quy định “ và “Lợi ích môi trường”được đo bằng thang điểm từ 0 – 3 điểm, mang tính thỏa mãn tăng dần. 3 điểm: cho lợi ích tối đa 2 điểm: cho 1 số lợi ích 1 điểm: cho ít lợi ích 0 điểm: không cho lợi ích gì Còn tiêu chí “Sự linh hoạt cơ động, không phụ thuộc” thì tính thỏa mãn càng tăng khi điểm càng ít. 3 điểm: Không linh hoạt, phụ thuộc 2 điểm: Có linh hoạt và phụ thuộc một số ∼ 76 ∼ 1 điểm: Có linh hoạt và phụ thuộc 1 ít 0 điểm: Linh hoạt và không phụ thuộc Mức “Max” là biểu thị cho giá trị mà ta mong muốn và mức “Min” thì ngược lại biểu thị giá trị ta không mong muốn. 4. Tiêu chuẩn hóa Để có thể so sánh các phương án và quyết định lựa chon phương án phù hợp giá thành và lợi ích môi trường, ta đưa các dữ liệu về một mốc chuẩn bằng cách tính theo công thức sau: minmax min XX XXS ii − − = Ví dụ: tính cho PA1 4.0 7.96110 7.969.101 minmax min1 1 = − − = − − = XX XXS 1 13 13 minmax min2 2 = − − = − − = XX XXS 1 13 13 minmax min3 3 = − − = − − = XX XXS 33.0 30 32 minmax min4 4 = − − = − − = XX XXS Vậy, ta tính tương tự thì được bảng số liệu như sau: Phương án xử lý nước thải Chi phí đầu tư (tỷ đồng) Mức độ phù hợp với quy định Lợi ích môi trường Sự linh hoạt cơ động, không phụ thuộc PA1 0.4 1 1 0.33 PA2 0 0.5 0.5 0 PA3 1 0 0 0.33 ∼ 77 ∼ 5. Gán trọng số cho các tiêu chí và xếp hạng phương án Theo mục tiêu của dự án thì mức độ phù hợp với khả năng xử lý môi trường là tiêu chí quan trọng do đó sẽ gán trọng số có giá trị lớn, và được sắp xếp như sau: Tiêu chí Chi phí đầu tư (tỷ đồng) Mức độ phù hợp với quy định Lợi ích môi trường Sự linh hoạt cơ động, không phụ thuộc Trọng số 2 3 3 2 Sau khi gán trọng số cho các tiêu chí, tiến hành tính điểm và xếp hạng các phương án theo cách tính điểm sau Tính điểm = Trọng số * Si Bảng tính điểm và xếp hạng Phương án Chi phí đầu tư (tỷ đồng) Mức độ phù hợp với quy định Lợi ích môi trường Sự linh hoạt cơ động, không phụ thuộc Tổng điểm Xếp hạng PA1 0.8 3 3 0.67 7.47 1 PA2 0 1.5 1.5 0 3 2 PA3 2 0 0 0.67 2.67 3 ∼ 78 ∼ KẾT LUẬN Với điểm đánh giá và trọng số chủ quan trên, PA1 là phương án được lựa chọn thi công, chính là phương án 2 trong giai đoạn thiết kế. Quy trình vận hành và hoạt động bể SBR cải tiến theo mục lục đính kèm. ∼ 79 ∼ TÀI LIỆU KHAM KHẢO [1] PGS-TS Hoàng Văn Huệ (2002), Thoát nước (tập 2) xử lý nước thải, Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật, Hà Nội. [2] Lâm Minh Triết (2004), Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp – Tính toán thiết kế công trình, Nhà xuất bản Đại học quốc gia thành phố Hồ Chí Minh, thành phố Hồ Chí Minh. [3] TS. Trịnh Xuân Lai, Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước, Nhà xuất bản xây dựng. [4] Nguyễn Văn May (2005), Bơm quạt máy nén khí, Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật, Hà Nội. [5] TS Trần Xoa, TS Nguyễn Trọng Khuông, KS Hồ Lê Viên (2006), Sổ tay quy trình và thiết bị công nghệ hóa chất (Tập 1), Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật, Hà Nội. [6] TS. Trịnh Xuận Lai (2002), Cấp nước (tập 2) Xử lý nước thiên nhiên cấp cho sinh hoạt và công nghiệp, Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật, Hà Nội. [7] Tiêu chuẩn TCXD 51-84 [8] Đồ án xây dựng khu công nghiệp An Tây (2007) [9] Báo cáo đánh giá tác động môi trường khu công nghiệp An Tây (2007) PHỤ LỤC 1. Kết quả phân tích nước đầu vào của các khu công nghiệp 2. Các bản vẽ ∼ 80 ∼ MỤC LỤC MỞ ĐẦU .............................................................................................................. 1 1. Đặt vấn đề ...................................................................................................... 1 2. Mục tiêu đề tài ............................................................................................... 2 3. Nội dung nghiên cứu ...................................................................................... 2 4. Phạm vi ứng dụng đề tài ................................................................................. 2 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÔNG TY .............................................................. 4 1.1 Giới thiệu chung............................................................................................. 4 1.2 Vị trí địa lý xây dựng KCN ............................................................................ 6 1.3 Tổng quan về môi trường trong khu vực ...................................................... 10 CHƯƠNG 2: ....................................................................................................... 12 PHÂN TÍCH ĐÁNH GIÁ VÀ LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ ............................... 12 2.1 Xác định lưu lượng cần xử lý ....................................................................... 12 2.2 Đánh giá mức độ xử lý ................................................................................. 14 2.3 Các phương pháp giảm thiểu và lựa chọn công nghệ xử lý ........................... 15 2.4 Lựa chọn công nghệ ..................................................................................... 16 CHƯƠNG 3: ....................................................................................................... 26 TÍNH TOÁN CHI TIẾT CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ ..................................... 26 I. Tính toán chi tiết các công trình đơn vị theo phương án 1 ............................... 26 3.1 Tính toán Song chắn rác thô ......................................................................... 26 3.2 Hầm tiếp nhận .............................................................................................. 29 3.3 Tính toán Song tách rác tinh (Lưới lược tinh) .............................................. 31 3.4 Bể điều hoà .................................................................................................. 31 3.5 Bể keo tụ tạo bông ....................................................................................... 34 3.6 Bể lắng 1 (lắng ngang) ................................................................................. 37 3.7 Bể sinh học hiếu khí (aerotank) .................................................................... 42 3.8 Bể lắng 2 (Lắng đứng hình trụ vuông) .......................................................... 51 3.9 Bể khử trùng ................................................................................................ 54 3.10 Bể nén bùn .................................................................................................. 55 3.11 Máy ép bùn ................................................................................................. 58 3.12 Tính toán thiết bị pha chế và đựng hoá chất ................................................ 59 II. Tính toán chi tiết các công trình đơn vị theo phương án 2 .............................. 63 Bể sinh học hiếu khí kết hợp với lắng (SBR cải tiến) .......................................... 63 CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN CHI PHÍ .................................................................. 71 4.1 Chi phí xây dựng vận hành theo phương án 1 ............................................. 71 4.2 Chi phí theo phương án 2 ............................................................................. 72 KẾT LUẬN TỔNG HỢP VÀ ĐƯA RA PHƯƠNG ÁN THI CÔNG .................. 73 ∼ 81 ∼ PHÂN TÍCH ĐA TIÊU CHÍ ....................................................................................... 73 1. Xác định nhiệm vụ và đưa ra công nghệ .............................................................. 73 2. Xác định các mục tiêu - tiêu chí – chỉ thị đánh giá............................................... 74 3. Đánh giá các phương án dựa vào tiêu chí và chỉ thị ............................................. 75 4. Tiêu chuẩn hóa ...................................................................................................... 76 5. Gán trọng số cho các tiêu chí và xếp hạng phương án ......................................... 77 KẾT LUẬN .................................................................................................................. 78