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

trang 418 ) Giả sử khuấy trộn bể điều hoà bằng hệ thống thổi khí. Lượng khí nén cần thiết cho khuấy trộn : = 9000l/phút Trong đó: R: Tốc độ khí nén. Chọn R=12 L/m3.phut= 0,012 m3/phút n = = 36 ống Trong đó: r: Lưu lượng khí, chọn r = 250 (l/phút) (r =85 – 311 l/phút) chọn hệ thống ống dẫn khí d = 90mm Chọn đường ống dẫn Với lưu lượng khí qkk = 9 (m3/phút) = 0,15 (m3/s) và vận tốc khí trong ống vkk= 10 – 15 (m/s) có thể chọn đường kính ống chính D = 120mm. Tính lại vận tốc khí trong ống chính: vc = = 13,26 (m/s) => thoả mãn vkk= 10 – 15 (m/s) Loại khuyến tán khí Lưu lượng khí (l/phút) Cái Hiệu suất chuyển hóa O2 tiêu chuẩn (%) Đỉa sứ- lưới Chụp sứ – lưới Bản sứ - lưới Ong plastic xốp cứng bố trí + Dạng lưới + Hai phía theo chiều dài + Một phía theo chiều dài Ong plastic xốp mềm bố trí + Dạng lưới + Một phía theo chiều dài Ong khoan lỗ bố trí + Dạng lưới + Một phía theo chiều dài - Khuyếch tán không xốp + Hai phía theo chiều dài + Một phía theo chiều dài 11 – 96 14 – 71 57 – 142 68 – 113 85 – 311 57 – 340 28 – 198 57 – 198 28 – 113 57 – 170 93 – 283 283 – 990 25 – 40 27 – 39 26 – 33 28 – 32 17 – 28 13 – 25 26 – 36 19 -37 22 – 29 15 – 19 12 – 23 9 – 12 (nguồn: sách xử lý nước thải đô thị và công nghiệp của tác giả Lâm Minh Triết, Nguyễn Phước Dân, Nguyễn Thanh Hùng trang 419) Chọn hệ thống cấp khí bằng ống Inox, bao gồm 3 ống đặt dọc theo chiều dài bể (20 m), các ống cách nhau 6,6 m, trên mỗi ống nhánh ta bố trí 6 ống phân phối khí EDI đặt đối xứng (mua ống phân phối khí EDI sẵn có trên thị trường).Số cánh khí được phân bố điều trong bể để đảm bảo cung cấp đủ lượng khí cho bể. Chọn hệ thống phân phối khí ở bể điều hoà dạng ống Model: EDI –84P Đường kính DN ống 91mm Lưu lượng: 4-6m3/h Hiệu suất chuyển hoá oxy: 65% Khung/ màng: EPDM Năng lực xử lý : 0,236m2 Mật độ khí (%): 3-15 Chiều dài ống : 1m Bảng 5.4 : Đường kính theo vận tốc khí trong ống Đường kính, mm Vận tốc, m/s 25 – 75 (1 -3”) 100 – 250 (4 – 10”) 300 – 610 (12 – 24”) 760 – 1500 (30 – 60”) 6 – 9 9 – 15 14 – 20 19 - 33 Nguồn [2] Hàm lượng BOD5 qua bể điều hoà giảm 15% BOD5 = 300(1 – 15%) = 255mg/l COD = 600 (1 – 15%) = 510 mg/l Áp lực và công suất của hệ thống nén khí Áp lực cần thiết cho hệ thống nén khí xác định theo công thức: Htc = hd + hc + hf + H Trong đó: hd : Tổn thất áp lực do ma sát dọc theo chiều dài trên đường ống dẫn, (m) hc : Tổn thất áp lực cục bộ, hc thường không vượt quá 0,4m hf : Tổn thất qua thiết bị phân phối , hf không vượt quá 0,5m H : Chiều cao hữu ích của bể điều hoà, H = 4 m Do đó áp lực cần thiết là: Htt = 0,4 + 0,5 + 5 = 5,9 (m) => Tổng tổn thất là 5,9 (m) cột nước Áp lực không khí sẽ là: P = Công suất máy thổi khí tính theo công thức sau: N = = = 8,364 (Kw) = 11,3 (Hp) Trong đó: qkk : Lưu lượng không khí, (m3/s) n : Hiệu suất máy thổi khí, n = 0,7 – 0,9, chọn n = 0,8 k : Hệ số an toàn khi sử dụng trong thiết kế thực tế, chọn k = 2. Chọn 2 máy thổi khí công suất 12 Hp (2 máy hoạt động luân phiên) Tính toán các ống dẫn nước ra khỏi bể điều hoà Nước thải được bơm sang bể keo tụ nhờ một bơm chìm, lưu lượng nước thải 104,16 m3/h, với vận tốc nước chảy trong ống là v = 2m/s, đường kính ống ra: Dr = = 0,135 (m) Chọn ống nhựa uPVC có đường kính =150mm. Máy thổi khí Công suất máy thổi khí tính theo quá trình nén đoạn nhiệt: (kW) (Nguồn [2]) Trong đó: W : khối lượng không khí mà hệ thống cung cấp trong 1 giây (kg/s) W = Q x r Với: Q: Lưu lượng không khí Q = 9 m3/ph = 0,15 m3/s r: khối lượng riêng của không khí, r = 1,2 kg/m3 Þ W = 0,15 m3/s x 1,2 kg/m3 = 0,18 kg/s R : hằng số khí lý tưởng, R = 8,314 KJ/KmoloK T1 : nhiệt độ tuyệt đối của không khí đầu vào, T1 = 273 + 25= 298K p1 : áp suất tuyệt đối của không khí đầu vào, p1 = 1 atm p2 : áp suất tuyệt đối của không khí đầu ra: p2 = pm + 1 = = atm Với: pm : áp lực của máy thổi khí tính theo atmotphe, (atm) Hd : áp lực cần thiết cho hệ thống thổi khí : Hd = (hd + hc) + hf + H = 0,4 + 0,5 + 4,9 = 5,8 m - hd, hc : tổn thất áp lực do ma sát dọc theo chiều dài trên đường ống dẫn và tổn thất cục bộ tại các điểm uốn, khúc quanh, (m). Tổng tổn thất do hd và hc không quá 0,4m. - hf : tổn thất qua các lỗ phân phối, không vượt quá 0,5m - H : độ ngập sâu của ống sục khí. H = 4,9 m. n = = 0,283 (K = 1,395 đối với không khí) 29,7 : hệ số chuyển đổi. e : hiệu suất của máy thổi khí , chọn e = 0,8 Vậy công suất của máy thổi khí là: 7,86 (kW) = 5,86 (HP) Sử dụng 3 máy thổi khí công suất 10 kW, 2 máy hoạt động liên tục, 1 máy dự phòng Chọn máy nén khí Loại : BLW 65-1 Số lượng: 3 cái (2 hoạt động, 1 dự phòng) Lưu lượng: 217m3/h. Công suất: 10 KW Số vòng quay motor: 2900 RPM Tính toán đường ống dẫn nước vào bể điều hoà: Nước được bơm từ bể thu gom sang bể điều hoà : (Nguồn [2]) Chọn Ø 250mm Trong đó: Q : Lưu lượng nước thải, Q=0,034m3/s. D : Đường kính ống dẫn nước thải. v : Vận tốc nước chảy trong ống,m/s. Tính toán đường ống dẫn nước từ bể điều hoà sang bể khuấy : Nước được bơm từ bể điều hoà sang bể khuấy Chọn þ150mm Lưu lượng nước qua bơm: 62,5m3/h Cột áp bơm H=5m Chọn bơm Model AP80.80 Vortex.20V.Ex Công suất bơm 3,7 kW Hiệu suất bơm 0.76 Số lượng 3 bơm , 2 hoạt động và 1 dự phòng BỂ PHẢN ỨNG Thông số thiết kế bể trộn nhanh trong xử lý nước thải - Thời gian lưu nước t = 5 – 20 s Gradient vận tốc G = 250 – 1500 s-1 Chọn t = 10 s G = 520 s-1 Thể tích bể trộn : V = QhTB x t = 125 x 10/60 = 20,8 m3 Bể trộn hình vuông với tỉ lệ H:B = 1,5:1 Chọn chiều cao bể trộn là H = 4,3 m F = B x L = = 4,8 m2 Þ B = 2L = 2,4 m Tính lại thể tích bể: V = B x L x H = 2 x 2,4 x 4,3 = 20,64 m3 Tính công suất cánh khuấy Dùng máy khuấy hướng lên trên để đưa nước từ dưới lên trên. Năng lượng truyền vào nước: P = G2Vm Trong đó: G: Giadient vận tốc, G = 520 s-1 V: Thể tích bể, V = 20,64 m3 m : Độ nhớt động lực học của nước, ứng với t=25°C, m = 0,9.10-3 Ns/m2 Þ P = 5202 x 20,64 x 0,9.10-3 = 5023 J/s = 5,023 kW Hiệu suất động cơ h = 0,8 Þ Công suất động cơ là: 5,023 : 0,8 = 6,5 kW = 8,7 Hp Dựa vào catalogue về cánh khuấy phụ lục 5 chọn máy APM – 500 Hoá chất dùng cho quá trình keo tụ Ta sử dụng phèn sắt làm chất keo tụ vì một số ưu điểm sau: Tác dụng tốt ở nhiệt độ thấp Độ bền lớn và kích thước bông keo có khoảng giới hạn của thành phần muối Giá thành rẻ Tuy nhiên phèn sắt có nhược điểm là tạo thành các phức hòa tan nhuộm màu qua phản ứng của các cation sắt với một số chất hữu cơ. Có các muối sắt như sau: Fe(SO4)3.2H2O , Fe(SO4)3.H2O , FeSO4.7H2O VÀ FeCl3 dùng làm chất keo tụ. Ta chọn FeCl3 làm chất keo tụ cho khu xử lý. Việc tạo thành bông keo diễn ra theo phản ứng sau: FeCl3 + 3H2O ® Fe(OH)3¯ + 3HCl Trong điều kiện môi trường kiềm: 2FeCl3 + 3Ca(HCO3)2 ® 2Fe(OH)3¯ + 3CaCl2 + 6CO2 2FeCl3 + 3Ca(OH)2 ® 2Fe(OH)3¯ + 3CaCl2 Bảng 5.5 : Liều lượng chất keo tụ ứng với các liều lượng khác nhau của các tạp chất nước thải [1] Nồng độ tạp chất trong nước thải (mg/l) Liều lượng chất keo tụ nguyên chất (mg/l) Từ 1 đến 100 101 – 200 201 – 400 401 – 600 601 – 800 801 – 1000 1001 – 1400 1401 – 1800 1801 – 2200 2201 -2500 25 – 35 30 – 45 40 – 60 45 – 70 55 – 80 60 – 90 65 – 105 75 – 115 80 – 125 90 -130 Nồng độ tạp chất trong nước thải là: 288 mg/l Liều lượng chất keo tụ khan cần là: C = 44,4 mg/l Hàm lượng chất keo tụ cần trong 1 ngày là: M = Q x C = 3000 m3/ngày x 44,4 g/m3 x 10-3kg/g = 133,3 kg/ngày Nồng độ FeCl3 sử dụng 46% = 460 kg/m3 Dung dịch cung cấp = = 0,29 m3/ngày = 12 l/h Thời gian lưu dung dịch phèn : t = 10 ngày Thể tích bồn yêu cầu: V = 0,29 m3/ngày x 10 ngày = 2,9 m3 Chọn loại bồn có thể tích V = 3 m3 5.5 BỂ LẮNG 1 Nhiệm vụ Tách các chất bẩn không hoà tan ra khỏi nước thải. Tính toán Bảng 5.6 : Các thông số thiết kế bể lắng 1[1] TT Thông số thiết kế Khoảng giá trị Giá trị đặc trưng A Bể lắng đợt 1 theo sau là xử lý bậc II Thời gian lưu nước (giờ) Tải trọng bề mặt(m3/m2.ngđ) -Ứng với lưu lượng trung bình -Ứng với lưu lượng giờ lớn nhất Tải trọng máng tràn (m3/m.ng.đ) 1,5 ÷ 2,5 32,6 ÷ 48,8 81,4 ÷ 122,0 124 ÷ 496 2 102,0 248 B Kích thước bể lắng ly tâm Chiều cao(m) Đường kính(m) Độ dốc đáy bể(mm/m) Tốc độ thanh gạt bùn (vòng/phut) 2,4 ÷ 4,5 3,0 ÷ 60,0 62,5 ÷ 166,7 0,02 ÷ 0,05 3,6 12,0 ÷45,0 83,33 0,03 Diện tích mặt thoáng của bể lắng trên mặt bằng ứng với lưu lượng trung bình tính theo công thức: Trong đó: : Lưu lượng trung bình ngày, =3000m3/ngay, L1: Tải trọng bề mặt ứng với lưu lượng trung bình ngày, L1=35m3/m2,ngày, Diện tích mặt thoáng của bể lắng trên mặt bằng ứng với lưu lượng lớn nhất tính theo công thức: Trong đó: : Lưu lượng lớn nhất ngày, =4125 m3/ngày L1 : Tải trọng bề mặt ứng với lưu lượng lớn nhất ngày, L1=85m3/m2,ngày So sánh F1 và F2, chọn F1= 85,7 m2, Đường kính của bể lắng được xác định theo công thức: Kiểm tra lại máng tràn theo công thức < 496m3/m2,ngay So sánh với giá trị tải trọng máng tràn ở bảng ta thấy giá trị tính toán đạt yêu cầu Ta chia bể lắng ra làm hai đơn nguyên vì đường kính bể lắng lớn Dbe = m Ta chọn bể lắng đứng vuông Fbể = 5,22 x 5,22 = 27,24m2 Xác định chiều cao : Chọn chiều cao công tác của bể lắng : H1 = 3,2m Chiều cao bảo vệ, tính từ mặt nước đến thành bể : H2 = 0,3 m Chiều cao lớp bê tông bảo vệ đáy bể H 4 = 0,5m Chiều cao phần chóp cục đáy bể có độ dốc góc 600 Hố gom cặn dưới đáy bể có dạng hình vuông chọn tiết diện F = 0,8x0,8 = 0,64 m2 H5= 2,21m - Trong bể lắng có thiết kế tấm lắng nghiêng 600 đặt trong vùng công tác của bể cách mựt nước bể 0,6m. bằng nhựa.Mục đích tăng thêm khả năng lắng của bể Chiều cao bể : H = H1 + H2 +H3 + H4 =3,2 m+ 0,3 m + 2,21+0,5 m = 6,21m Thể tích phần công tác của 1 bể Vct = H1x H1 x H1= 5,22 x 5,22 x 3,2= 87,2 m3 Thời gian lưu nước trong bể lắng I : T = = =1,39 giờ Vận tốc giới hạn trong vùng lắng: VH = [ 1] Trong đó : k: Hằng số phụ thuộc vào tính chất cặn , chọn k=0,06 : Tỷ trọng hạt , chọn r = 1,25 g: Gia tốc trọng trường, g= 9,81 d: Đường kính tương đương của hạt , chọn d= 10-4 m f: Hệ số ma sat, hệ số này phụ thuộc vào đặc tính bề mặt của hạt và hệ số Reynold của hạt khi lắng, chọn f=0,025 VH = = 0,0686 m/s Vận tốc nước chảy trong vùng lắng: Vmax = = 0,0048m/s Ta thấy rằng Vmax < VH Þ Điều kiện đặt ra để kiểm tra thoả mãn. Máng thu nước : Chọn máng thu nước chạy dọc quanh bể có kết cấu bằng bê tông cốt thép có gắn răng cưa, nước chảy về 2 phía và gom về hố thu chảy sang bể sinh học hiếu khí. Tiết diện ướt của máng thu nước ( m2 ) Trong đó: VB: Vận tốc nước tự chảy trong máng, theo tiêu chuẩn TCXD 51-84, VB = 0.5 – 0.7 (m/s), chọn V3 = 0.5 (m/s) Lượng nước thu vào một bên của máng: Chiều rộng máng thu: (m) Trong đó: a: Tỉ số giữa chiều cao phần chữ nhật (hCN) với chiều rộng của máng, lấy bằng 1- 1,5. Lấy a = 1. K5: Hệ số, lấy bằng 2 đối với máng có tiết diện nửa tròn, bằng 2.1 đối với máng có tiết diện 5 cạnh. Với máng chữ nhật, ta có K = 2.1. Vậy: Chiều cao phần chứa nước của máng thu: Máng răng cưa bằng inox, dày 2mm, tấm răng cưa hình chữ V, có góc ở đáy 90o, chiều cao răng cưa h = 100mm. Đặt đáy chữ V cao hơn máng thu nước bằng btct: 3cm. Kích thước đường ống nước ra khỏi bể lắng Nước tự chảy từ bể lắng sang bể Sinh học hiếu khí: Chọn ống dẫn nước thải là ống PVC þ300mm Xác định lượng cặn tạo ra từ bể lắng 1 a.Trường hợp không sử dụng phèn để keo tụ tạo bông: Bảng 5.7: Hiệu suất lắng của chất lơ lửng trong nước thải ở bể lắng đợt 1 [4] Hiệu suất lắng của chất lơ lửng (%) Tốc độ lắng của hạt lơ lửng,U mm/s ứng với hàm lượng ban đầu của chất lơ lửng C, mg/l 150 200 250 >=300 30 35 40 45 50 55 60 1,30 0,90 0,60 0,40 0,25 0,15 0,05 1,80 1,30 0,90 0,60 0,35 0,20 0,10 2,25 1,19 1,05 0,75 0,45 0,25 0,15 3,20 2,10 1,40 0,95 0,60 0,40 0,20 Tốc độ lắng của các hạt cặn lơ lửng trong bể lắng U = 0,44mm/s; hàm lượng ban đầu của chất lơ lửng Ctc=288mg/l, hiệu suất lắng E = 52%. Hàm lượng chất lơ lửng trôi theo nước ra khỏi bể lắng 1 được tính theo công thức : <150mg/l, có thể đưa vào bể Sinh học hiếu khí làm sạch sinh học hoàn toàn hoặc vào bể lọc sinh học Lượng bùn khô sinh ra mỗi ngày: G = RSS,SS,Q G = ´288´ 10-6 ´ 1500´1000 G = 224,64 kg/ngày Thể tích cặn tươi theo công thức: Trong đó: P: Hàm lượng cặn bùn tươi của nước thải, P= 5% ( độ ẩm 95%). : Khối lượng riêng của bùn tươi,=1,03 kg/l. Lượng cặn có khả năng phân hủy sinh học: Tỉ số cặn VSS : SS = 0,75 Mtươi = 0,75 ´ G = 0,75 ´ 224,64 kg/ngày = 168,48 kg VSS/ngày b. Trường hợp sử dụng phèn để keo tụ tạo bông : Xác định hiệu quả khử SS: Hiệu quả khử SS trong bể lắng 1 có keo tụ tạo bông, RSS =70% Hàm lượng SS đầu ra của bể lắng 1: Lượng bùn khô sinh ra mỗi ngày: G = RSS,SS,Q G = ´288´ 10-6 ´ 1500´1000 G = 302,4 kg/ngày Khi cho phèn FeCl3 vào nước diễn ra phản ứng thuỷ phân sau: FeCl3 + H2O ↔ FeCl2(OH) + H+ +Cl- FeCl2(OH)+ H2O ↔ FeCl(OH)2 + H+ +Cl- FeCl(OH)2+ H2O ↔ Fe(OH)3 +H+ + Cl- FeCl3 + 3H2O ↔ Fe(OH)3 +3H+ + 3Cl- 162,2g 106,9g Giả sử lượng FeCl3 cho vào nước 40kg/1000m3 Vậy lượng phèn cho vào bể phản ứng mỗi ngày là: Lượng Fe(OH)3 tạo thành là: Lượng bùn tổng cộng sinh ra mỗi ngày là: Thể tích cặn tươi cần xử lý xác định theo công thức: Trong đó: : Tỉ trọng cặn tươi khi có hoá chất=1,05t/m3. P: Nồng độ cặn P = 7,5% =0,075(Độ ẩm của bùn là 92,5%). Lượng cặn lắng phân hủy sinh học: Tỉ số cặn VSS : SS = 0,75 Mcặn = 0,75 ´ Mbun = 0,75 ´ 341,94 kg/ngày = 256,5 kg VSS/ngày Bảng 5.8 : Khối lượng bùn sau bể lắng I Phương pháp xử lý Bùn Khối lượng, kg/ngày Thể tích,m3/ngày Không châm phèn Có châm phèn 168,48 256,5 4,4 4,34 Kích thước ống thu bùn Trong đó : Q : Lượng bùn sinh ra, Q= 4,11m3/ngày V : Vận tốc xả bùn, v = 0,2m/s t : Thời gian xả cặn trong mộtngày. T=30 phútt Chọn ống dẫn bùn là ống nhựa PVC 114mm Tính bơm Công suất bơm: Trong đó: : Hệ số an toàn, chọn =1,2 : Khối lượng riêng của nước thải,chọn =1050mg/ml : Hiệu suất của bơm,chọn =0,7 H: Cột áp bơm, H=6m. 5.6 BỂ SINH HỌC HIẾU KHÍ [1] Nhiệm vụ Bể Sinh học hiếu khí hoạt động theo phương pháp xử lí sinh học hiếu khí, các vi sinh sử dụng oxy hoà tan để phân hủy các chất hữu cơ có trong nước. Nước thải sau khi qua các công trình xử lí phía trước vẫn còn một lượng lớn các chất hữu cơ, do đó chúng được đưa vào bể sinh học hiếu khí để các vi sinh vật phân huỷ chúng thành các chất vô cơ như CO2, H2O, … và tạo thành sinh khối mới, góp phần làm giảm COD, BOD của nước thải. Tính toán pH = 7 Nhiệt độ nước thải duy trì trong bể : 26 – 28 0C. Nước thải sau khi qua các công trình trước hiệu quả xử lý BOD=15÷25%, Chọn hiệu suất là 25%,Hàm lượng BOD5 chứa trong nước thải vào bể sinh học hiếu khí là 300 (100% – 25%) 225 mg/l BOD5=0,68 BOD20 Hàm lượng BOD5 đi vào bể Sinh học hiếu khí , S0 = 225 mg/l BOD5 đạt yêu cầu khi ra khỏi bể lắng S = 20mg/l Cặn lơ lửng đầu ra 50 mg/l gồm có 65% là cặn hữu cơ có thể phân hủy hữu cơ BOD20. Thời gian lưu của bùn hoạt tính = 10 ngày Nồng độ bùn hoạt tính lơ lửng X = 3500 mg/l ( Từ 2500 – 4000 ) Độ tro bùn hoạt tính Z = 0,2 (80% là bùn hoạt tính) Hệ số sản lượng bùn Y = 0,6 mgVSS/mgBOD Hệ số phân hủy nội bào Kd = 0,06 ngày-1 Tải trọng chất hữu cơ : 0,4 ÷1,2kg BOD5/m3,ngày nồng độ bùn hoạt tính tuần hoàn :Ct =10000 mg/l, trong đó có C = 8000 mg/l là cặn bay hơi, Tính nồng độ BOD5 hòa tan trong nước đầu ra: Nồng độ cặn hữu cơ có thể bị phân hủy: a = 0,65 x 30 mg/l = 19,5 mg/l 1 mg SS khi bị ôxy hóa hoàn toàn tiêu tốn 1,42 mgO2, Vậy nhu cầu ôxy hóa cặn như sau: b = 19,5mg/l x 1,42 = 27,69 mg/l Lượng BOD5 chứa trong cặn lơ lửng đầu ra (chuyển đổi từ BOD20 sang BOD5) c = 27,69mg/l x 0,68 = 18,82mg/l Lượng BOD5 hòa tan còn lại trong nước khi ra khỏi bể Sinh học hiếu khí: S = 20 mg/l + 18,82mg/l = 38,82 mg/l Hiệu quả làm sạch E = = = 91,1% Thể tích bể Sinh học hiếu khí: V = Trong đó: V : Thể tích bể sinh học hiếu khí, m3 Q: Lưu lượng nước thải đầu vào, Q = 3000 m3/ngay. Y : Hệ số sản lượng bùn, Y = 0,6 mgVSS/mgBOD. X: Nồng độ nồng độ bùn hoạt tính lơ lửng trong bể sinh học hiếu khí,X = 3500 mg/l. kd=0,06 ngày1 qc= 10ngày V = 658,92= m3 Chọn bể sinh học hiếu khí gồm 2 đơn nguyên: Chọn kích thước mỗi đơn nguyên: Chiều cao hữu ích Hhi =4,5 m Chiều cao bảo vệ Hbv = 0,5 m Chiều dày đáy bể 0,4m , thành bể 0,4 m Chiều cao tổng cộng là H = 4,5 + 0,5+0,4 = 5,4m Diện tích bề mặt bể Chọn bể sinh học hiếu khí có kích thước Thể tích xây dựng của bể V1 = 394,2 m3 Tính lượng cặn dư phải xả ra hằng ngày Hệ số tạo cặn từ BOD5: Yb = = = 0,38 Lượng bùn hoạt tính sinh ra do khử BOD5 Px = Yb,Q(So – S).10-3 = 0,38x3000(225 – 20).10-3 =233,7 kg/ngày Tổng cặn lơ lửng sinh ra do độ tro của cặn (Z = 0,2) Pxl = = =292,125 kg/ngày Lượng cặn dư hằng ngày phải xả đi: Pxả = Pxl - Q, (SS)ra = =142,125 kg/ngay Lượng bùn dư có khả năng phân huỷ sinh học cần xử lý: Lượng bùn xả ra hằng ngày Qxả từ đáy bể lắng theo đường tuần hoàn bùn Qxa = = = 22,98(m3/ngđ) Trong đó: Vr: Thể tích bể Sinh học hiếu khí, V=658,92 m3, Xra: Nồng độ bùn hoạt tính trong nước ra khỏi bể lắng ,Xra=19,50,8 mg/l = 15,6mg/l X: Nồng độ bùn hoạt tính trong bể sinh học hiếu khí, Xt=3500mg/l Xt: Nồng độ bùn hoạt tính trong dung dịch tuần hoàn Xt =10000 x 0,8 = 8000 mg/l Qra: Lượng nước ra khỏi bể lắng II (xem lượng nước thất thoát do tuần hoàn bùn là không đáng kể nên Qra = Q = 3000m3/ngay, Qxa: Lượng bùn xả ra ,m3/ngày : Thời gian lưu bùn trong bể Sinh học hiếu khí,=10ngày Thời gian tích luỹ cặn (tuần hoàn lại toàn bo) không xả cặn ban đầu: Hệ số tuần hoàn a bỏ qua lượng bùn hoạt tính tăng lên trong bể (Q + Qt) X = Qt,Xt a = = = = 0,78 Lượng bùn tuần hoàn vào bể sinh học hiếu khí : Qt = 0,78´ QTBngày = 0,78´3000 =2340 m3/ngày=0,027m3/s Lượng bùn sang bể lắng và ra bể nén bùn Qbùn xả =3000-2340 =660 m3/ngày Thời gian lưu nước trong bể Sinh học hiếu khí u = = =0,22 ngay = 5,3 h Kiểm tra chỉ tiêu làm việc của bể Sinh học hiếu khí F/M = = = 0,29 (mgBOD/mgbùn,ngày) Giá trị này nằm trong khoảng cho phép thiết kế bể khuấy trộn hoàn chỉnh là 0,2 ÷0,6 mgBOD/mgbùn.ngày. Tốc độ sử dụng chất nền của 1g bùn hoạt tính trong 1 ngày: = = 0,27 (mgBOD5/mgbùn.ngày) Tải trọng thể tích bể : L = = = 1,02 (kgBOD5/m3.ngđ) Giá trị này tính được thuộc khoảng cho phép thiết kế của bể Sinh học hiếu khí khuấy trộn hoàn chỉnh : 0,8 – 1,92 kg/m3.ngày Tính lượng ôxy cần thiết cung cấp cho 1 bể Sinh học hiếu khí Lượng ôxy lý thuyết cần cung cấp theo điều kiện chuẩn: OCo = Với : f: Hệ số chuyển đổi giữa BOD5 và BOD20 là 0,68 Px1: Lượng bùn hoạt tính sinh ra ở mỗi đơn nguyên do khử BOD5 Lưu lượng nước thải vào mỗi dơn nguyên OCo = =286,28 kgO2/ngay Lượng ôxy cần thiết trong điều kiện thực: OCt = OCo x Trong đó: Cs20 : Nồng độ ôxy bão hòa trong nước ở 20oC, Cs20 = 9,08 mg/l CL : Llượng ôxy hòa tan cần duy trì trong bể, CL = 2 mg/l Csh : Nồng độ ôxy bão hòa trong nước sạch ứng với nhiệt độ 27oC (nhiệt độ duy trì trong bể), Csh = 7,95 mg/l b : Hệ số điều chỉnh sức căng bề mặt theo hàm lượng muối, Đối với nước thải, = 1 a : Hệ số điều chỉnh lượng ôxy ngấm vào nước thải do ảnh hưởng của hàm lượng cặn, chất hoạt động bề mặt, loại thiết bị làm thoáng, hình dạng và kích thước bể có giá trị từ 0,6 ¸ 2,4, Chọn a = 0,9 T : Nhiệt độ nước thải, T= 27oC OCt = (kgO2/ngày) Lượng không khí cần thiết cung cấp cho bể Qkk = ,f Trong đó: OCt: Lượng ôxy thực tế cần sử dụng cho bể, OCt =411,17kg O2/ ngày. OU: Công suất hòa tan ôxy vào nước thải của thiết bị phân phối. OU = Ou,h = 7 x 4,3 = 30,1 (gO2/m3) Với: h: Chiều sâu ngập nước của thiết bị phân phối, Chọn độ sâu ngập nước của thiết bị phân phối (cách đáy khoảng 0,2 m) : h = 4,3 m, Ou: Lượng ôxy hòa tan vào 1m3 nước thải của thiết bị phân phối bọt khí nhỏ và mịn ở chiều sâu 1m, Chọn Ou = 7 gO2/m3,m f: Hệ số an toàn, chọn f = 1,5 Qkk = ,f = x 1,5 =20490,2 m3/ngày Lưu lượng khí cần thiết để khử 1 kg BOD5 : qkk = = = 66,6 m3khí/kg BOD5 So sánh với tiêu chuẩn về lượng không khí cần cấp cho bể Sinh học hiếu khí khuấy trộn hoàn chỉnh để khử 1 kg BOD5: 45 – 90 m3 khí/ kg BOD5, giá trị tính được thuộc khoảng cho phép. Chọn hệ thống phân phối khí ở bể điều hoà dạng ống Model: EDI –84P Đường kính DN ống 91mm Lưu lượng: 4-6m3/h Hiệu suất chuyển hoá oxy: 65% Khung/ màng: EPDM Năng lực xử lý : 0,236m2 Mật độ khí (%): 3-15 Chiều dài ống : 1m Số ống cần phân phối trong bể là: N = (ống ) Chọn 80 ống bố trí đều mỗi đơn nguyên Tính áp lực cần thiết cho hệ thống ống dẫn khí Ap lực cần thiết của máy thổi khí tính theo mét cột nước : Hm = h + h1 + H Trong đó: h : Tổng tổn thất do ma sát (h=hc + hd) bao gồm tổn thất do chiều dài và tổn thất do cục bộ, Thông thường không vượt quá 0,4 m h1 : Tổn thất qua vòi phun, h1 không vượt quá 0,5m H : Độ sâu ngập nước của thiết bị phân phối khí, H=4,3 m Hm : Ap lực cần thiết của máy nén khí tính theo mét cột nước Hm= 4,3+ 0,5 + 0,4 = 5,2 m Ap lực cần thiết của máy thổi khí tính theo atmophe : atm Tính toán và chọn máy thổi khí : Công suất máy nén khí tính theo quá trình đoạn nhiệt: Trong đó : PW : Công suất của máy nén khí W : Khối lượng của không khí mà hệ thống cung cấp trong 1 giây(kg/s)Với : =1,2kg/m3 –tỉ trọng không khí Qkk : lưu lượng dòng khí,Qkk=20490,2 m3/ngay T : Nhiệt độ tuyệt đối của không khí đầu vào T=20+273=2930K P1 : Ap suất tuyệt đối của không khí đầu vào, P1=1 atm P2 : Á suất tuyệt đối của không khí đầu ra P2=Pm+1=0,46+1=1,46 atm K hệ số không khí, K=1,395 29,2: Hệ số chuyển đổi Vậy công suất của máy nén khí là: Chọn máy cấp khí : Dùng chung hệ thống máy thổi khí của bể điều hoà Tính toán đường ống dẫn khí của bể Sinh học hiếu khí Vận tốc ống dẫn khí trong ống chính và qua ống nhánh là vkhi= 10 – 15 (m/s),Chọn vận tốc khí trong ống dẫn khí chính vkhi=12 (m/s). Lưu lượng khí cần cung cấp Qkk=20490,2m3/ngay = 0,23m3/s Sử dụng ống cấp khí chính Đường kính ống phân phối chính : Chọn ống sắt tráng kẽm 2 mặt 150mm Kiểm tra vận tốc khí Từ ống dẫn khí chính ta phân ra làm 8 ống nhánh Chọn vận tốc khí trong ống nhánh: Chọn ống sắt tráng kẽm 2 mặt 60mm Kiểm tra vận tốc khí Từ bể Sinh học hiếu khí nước được dẫn theo chế độ tự chảy sang bể lắng đợt 2 BỂ LẮNG 2 [5] Ta chọn bể lắng ngang để thiết kế Chiều dài của bể lắng ngang được tính theo công thức: L = Trong đó: v: tốc độ lắng tính toán trung bình của hạt lơ lửng H: chiều sâu tính toán của vùng lắng K : hệ số phụ thuộc kiểu lắng Uo: độ thô thủy lực của cặn lơ lửng Theo tiêu chuẩn TCXD 51 – 84 : Đối với bể lắng ngang và bể lắng ly tâm v = 5 ¸10 mm/s. chọn v = 6mm/s H = 1,5 ¸ 3 phụ thuộc vào công suất trạm xử lý, trong nhiều trường hợp có thể lấy lên tới 5m. Chọn H = 5m K=0,5 đối với bể lắng ngang, 0,4 đối với lắng ly tâm &0,3 đối với lắng đứng. Uo được tính theo công thức : Uo = - w Với : t : thời gian lắng (s) của nước thải trung bình hình trụ với chiều sâu lớp nước h, đạt hiệu quả lắng bằng hiệu quả lắng tính toán. Lấy theo bảng a: hệ số ảnh hưởng đến nhiệt độ của nướcthải đối với độ nhớt lấy theo bảng. w: thành phần thẳng đứng của tốc độ của nước thải lấy theo bảng n: hệ số phụ thuộc vào tính chất lơ lửng đối với các hạt chủ yếu, xác định bằng thực nghiệm phụ thuộc tính chất của cặn trong nước thải sinh hoạt. n = 0,25 cho cặn có khả năng kết tụ(chất lơ lửng trong nước thải sinh hoạt) n = 0,4 cho các hợp chất khoáng thuộc hệ khuếch tán có khối lượng riêng 2 ¸ 3g/m3 n = 0,6 cho các hạt cặn nặng có khối lượng riêng 5 ¸ 6 g/m3 Bảng 5.9: Hệ số a tính đến ảnh hưởng của nhiệt độ nước thải[5] Nhiệt độ trung bình theo tháng thấp nhất (°C) 60 50 40 30 25 20 15 10 Hệ số a 0,45 0,55 0,66 0,8 0,9 1 1,14 1,3 Bảng 5.10: thành phần thẳng đứng w của tốc độ nước thải[5] V (mm/s) 5 10 15 20 w ( mm/s) 0 0,05 0,1 0,5 Bảng 5.11: Thời gian lắng của nước thải trong bình hình trụ cao 500 mm Hiệu quả lắng % Thời gian lắng trong bình hình trụ có chiều cao h=500mm tính bằng giây (s) n = 0,25 n = 0,4 n = 0,6 Nồng độ mg/l Nồng độ mg/l Nồng độ mg/l 100 200 300 500 500 1000 2000 3000 200 300 400 20 30 40 50 60 70 80 90 100 600 900 1320 1900 3800 - - - - 300 540 650 900 1200 3600 - - - - 320 450 640 970 2600 - - - - 260 390 450 680 1830 5260 - - 150 180 200 240 280 360 1920 - - 140 150 180 200 240 280 690 2230 - 100 120 150 180 200 230 570 1470 3600 40 50 60 80 100 130 370 1080 1850 - - 75 120 180 390 3000 - - - - 60 90 120 180 580 - - - - 45 60 75 130 380 - - Bảng 5.12 : Trị số (KH/h)n dựa trên chiều cao bể lắng Chiều cao bể lắng H, m Trị số (KH/h)n cho bể lắng các kiểu Bể lắng đứng Bể lắng ly tâm Bể lắng ngang 1 1,5 2 3 4 5 - - 1,11 1,21 1,29 - - 1,08 1,16 1,29 1,35 1,46 - 1,11 1,19 1,32 1,41 1,5 Chọn n = 0,25 Nồng độ SS là 86,4 mg/l, hiệu quả xử lý đạt 60% Þ thời gian lưu được là t=1097s Với T = 25°C, a = 0,9 Với v = 6 mm/s Þ w = 0,01 mm/s H = 5m Þ (KH/h)n = 1,19 Þ Uo = =1,69 mm/s Chiều dài của bể lắng ngang: L = = 28,4 m chọn l=29m Ta chia bể lắng ra làm 2 đơn nguyên mỗi đơn nguyên có chiều dài 14,5m Diện tích tiết diện ướt của bể lắng ngang được tính theo công thức: S = Trong đó : Qmax.s : lưu lượng giây lớn nhất của nước thải, Qmax.s = 0,048 m3/s v : vận tốc tính toán trung bình của nước thải, v = 6 mm/s = 0,006 m/s Þ S = = 8 m2 Chọn chiều ngang của bể lắng là B= 8m Thể tích bể lắng ngang: V = B xL x H = 8x 14,5x4 = 464 m3 Thời gian lắng trong bể là: t = = 9666,67 s= 2,68 h Chiều cao xây dựng của bể lắng ngang: Hxd = H + h1 + h2 + h3 Trong đó: H : chiều cao phần lắng, H =4 m h1 : chiều cao lớp trung hoà, h1 = 0,4m h2 : khoảng cách từ mực nước đến thành bể, h2 = 0,6 m h3 : chiều dày bảo vệ đáy bể bằng bê tông h3 = 0,4m Þ Hxd = 4 + 0,4 + 0,4 + 0,6 = 5,4 m Để thu cặn tao bố trí nhiều hố thu cặn phân phối theo chiều dài bể bằng bê tông đổ vác đáy 45o, dưới đáy là các ống thu bùn có đục lổ. Bùn cặn được vận chuyển đi bằng hệ thống máy khí nén. Tốc độ lắng thực tế của hạt cặn lơ lửng trong bể lắng ngang đang chọn được tính theo công thức: u = Trong đó: H : chiều sâu tính toán của vùng lắng, H=4 m t : thời gian lắng thực tế theo kích thước đã chọn, t = 2,7 h Þ u = = 0,83mm/s Xác định lượng bùn sinh ra Xác định hiệu quả khử BOD5 và SS: Hiệu quả xử lý BOD5 là 40%, hàm lượng BOD5 còn lại trong bể: BOD5 = 12,15(1- 40%) = 7,29 mg/l Hiệu quả xử lý COD là 40%, hàm lượng COD còn lại là: COD = 27,54 ( 1- 40%) = 16,52 mg/l Hiệu quả xử lý SS là 60%, hàm lượng SS còn lại là: SS = 86,4 ( 1 – 60%) = 34,56mg/l Lượng bùn tươi sinh ra mỗi ngày : Mtươi = 245 gSS/m3 x 3000 m3/ngày x (0,6)/1000g/kg = 514,5 kg/ngày Giả sử nước thải công nghiệp có hàm lượng cặn 5% ( độ ẩm 95%), tỉ số VSS:SS=0,8 và khối lượng riêng của bùn tươi 1,053 kg/l. vậy lượng bùn tươi cần phải xử lý là: Qtươi = = 9772 l/ngày = 10 m3/ngày Lượng bùn tươi có khả năng phân huỷ sinh học: Mtươi (VSS) = 514,5 x 0,8 = 411,6 kgVSS/ngày Độ dốc của hố thu cặn chọn 50° Theo điều 6.5.8 TCXD 51 – 84, thời gian xả cặn la theo chương trình cài sẵn trên máy tính. Chọn chiều sâu hố thu cặn là hc = 2 m Ta chia bể lắng ra làm 5 ngăn lắng đều nhau, chiều dài mỗi ngăn là 2,9m Dưới mỗi ngăn bố trí ống thu vận chuyển bùn PVC có đụt lỗ để thu bùn Bùn được vận chuyển đi sang bể chứa bùn và tuần hoàn về bể sinh học hiếu khí bằng hệ thống bơm khí nén. Thể tích vùng thu bùn cặn V=2x4x2,9 x5 = 116m3 Thời gian lưu bùn t = 0,043ngày = 1,042h Tính kích thước ống dẫn nước sang bể khử trùng Chọn ống dẫn nước thải là ống PVC có đường kính þ300mm Kiểm tra vận tốc nước Trong đó: Q : Lưu lượng tuần hoàn, Q=3000m3/ngày=0,048m3/s D : Đường kính ống dẫn nước v : Vận tốc bùn chảy trong ống, v=0,7m/s Tính kích thước ống dẫn bùn dư sang bể nén bùn và bùn tuần hoàn về bể sinh học hiếu khí Chọn ống dẫn bùn thải là ống PVC có đường kính þ150mm Kiểm tra vận tốc nước Trong đó: Q : Lưu lượng tuần hoàn, Q= 2340/2 = 1170m3/ngày =0,013m3/s, D : Đường kính ống dẫn bùn, m, v : Vận tốc bùn chảy trong ống,m Tính toán khử trùng nước thải [1] Sau các giai đoạn xử lý cơ học, sinh học lượng vi trùng giảm 90 – 95%. Tuy nhiên, lượng vi trùng vẫn còn rất cao và theo nguyên tắc bảo vệ vệ sinh nguồn nước cần tiến hành khử trùng nước. a. Khử trùng nước thải bằng clo Lượng clo hoạt tính cần thiết để khử trùng nước thải được tính theo công thức: Trong đó: Ya: Lượng clo hoạt tính cần để khử trùng nước thải,kh/h. Q: Lưu lượng tính toán của nước thải, a liều lượng hoạt tính lấy theo điều 6.20.3 – TCXD-51-84. Nước thải sau xử lý sinh học hoàn toàn a = 3 g/m3. Để định lượng clo, xáo trộn clo hơi với nước công tác, điều chế clo nước thường ứng dụng thiết bị khử trùng – gọi là clorator chân không. Đặc tính kỹ thuật của clorator ở nước ngoài được cho theo bảng: Bảng 5.13: Đặc tính kỹ thuật của clorator Công suất theo clo hơi (kg/h) Ap lực nước trước ejector(kg/h) Độ dâng sau ejector (m cột nước) Lưu lượng nước (m3/h) Trọng lượng clorator (kg) 0,08-0,72 0,21-1,28 0,40-2,05 2,5 - 2 37,5 1,28-8,10 2,05-12,80 3,28-20,50 3,0-3,5 5 7,2 37,5 20,5-82,00 3,0-4,0 5 - - Để đưa lượng clo vào nước Ya=0,375kg/h-0,516h, có thể chọn mua 2 clorator (1 công tác, 1 dự phòng) của nước ngoài với công suất : 0,08-0,72. Để phục vụ cho 2 clo, cần trang bị 2 bình chứa trung gian bằng inox để tiếp nhận clo nước. Từ đó clo nước chuyển thành clo hơi và được dẫn vào clorator. Để chứa clo nước phục vụ cho trạm khử trùng, thường sử dụng các thùng chứa Đặc tính kỹ thuật của thùng chứa clo có thể tham khảo ở bảng: Bảng 5.14: Đặc tính kỹ thuật của thùng chứa clo Dung tích thùng chứa clo Kích thước(mm) Trọng lượng Lit Kg Clo L l Kg 20 25 27 30 33 36 40 45 50 55 25 31 33,5 37,5 41,0 45,0 50 56 62 69 770 925 985 1080 1170 1205 1390 1545 1700 1855 675 825 890 975 1065 1125 1275 1427 1575 1725 35 40,5 43 47 51 55 60 66,5 73 79,5 Ở trạm khử trùng clo, sử dụng thùng chứa clo có các đặc tính kỹ thuật sau: Dung tích 1m3 và chứa 62 kg clo Số thùng chứa clo cần dự trữ cho nhu cầu sử dụng trong thời gian 1 tháng được tính theo công thức: Chọn n = 5 thùng Trong đó: Q: trọng lượng clo trong thùng chứa, q=62kg Số thùng chứa này được cất giữ trong kho. Kho được bố trí trong cùng trạm clorator có tường ngăn độc lập. Lưu lượng nước clo trong mỗi giờ: Trong đó: a: Liều lượng clo hoạ tính, a = 9g/m3. b: Nồng độ clo hoạt tính trong nước ,%, phụ thuộc vào nhiệt độ : to=20 - 25oC; b=0,15 -0,12%. Chọn b = 0,12%. Lượng nước tổng cộng cần thiết cho nhu cầu của trạm clorator được xác định theo công thức: Trong đó: P: Lượng nước cần thiết để hoà tan 1g clo, l/g (lit nước cho 1g clo); p phụ thuộc vào nhiệt độ của nước thải như sau: Bảng 5.15: Mối liên hệ giữa P và T To(oC) P(l/g) 15 20 25 30 0,50 0,66 1,00 1,24 Với nhiệt độ nước thải 25oC, p =1 l/g. Q lưu lượng nước cần thiết để làm bốc hơi clo. Khi tính toán sơ bộ, lấy bằng 300- 400 l/kg. Chọn q=350l/kg. Nước clo từ clorator được dẫn đến mương xáo trộn bằng loại đường ống cao su mềm nhiều lớp, đường kính ống 60 mm với vận tốc 1,5 m/s. 5.8 BỂ KHỬ TRÙNG Thể tích bể khử trng Trong đó: Qtb – Lưu lượng nước thải tính toán, Qtb = 125 m3/h t: Thời gian tiếp xc của clo với nước thải chọn là 30 phút (Theo điều 6.20.6 – TCXD – 51 – 84). Chọn kích thước bể: L x B x H =8 x 2,6 x 3 Chiều cao bảo vệ hbv = 0.5m Chiều dày đáy bể là 0,3m Trong bể ta bố trí các vách ngăn so le nhau để cho vận tốc nước chảy chậm theo dòng để tăng thêm khả năng khử trùng cho bể. Mỗi vách ngăn dày 150mm và cách nhau 850mm 5.9 BỂ CHỨA BÙN HÓA HỌC ①　Thời gian lưu bùn tại bể t = 60 phút Lưu lượng bùn từ bể lắng 1 Q = Qxa + QT =4,4+ 3000 = 3004,4 (m3/ngđ) ②　Thể tích của ngăn thu bùn Chọn chiều cao: 5 (m) Chiều rộng: 2,5 (m) ® Chiều dài: 10 (m) Chiều cao bảo vệ: 0.5 (m) Chiều dày đáy bể 0,5 (m) Có bố trí thêm hệ thống phân phối khí sục khí theo chu kỳ để bùn dễ lắng và phao thu nước có thể duy chuyển theo dòng nước lên xuống trong bể. Bùn được dẫn về máy ép bùn bằng bơm trục vít . 5.10 BỂ CHỨA BÙN SINH HỌC Lượng lượng bùn từ bể Sinh học hiếu khí sang bể lắng Q = 660m3/ngày Lưu lượng bùn từ bể lắng 2 Qbn = 10m3/ngày Chọn bơm bùn tuần là bơm bùn dư xả bể lắng 2 giờ Qt = 3000m3/ngđ Q = Qxa + QT =9+660+ 3000 = 3669 (m3/ng) ②　Thể tích của ngăn thu bùn Chọn chiều cao: 5 (m) Chiều rộng: 3,5 (m) ® Chiều dài: 10 (m) Chiều cao bảo vệ: 0.5 (m) Chiều dày đáy bể 0,5 (m) Có bố trí thêm hệ thống phân phối khí sục khí theo chu kỳ để bùn dễ lắng và phao thu nước có thể duy chuyển theo dòng nước lên xuống trong bể. Bùn được dẫn về máy ép bùn bằng bơm trục vít . MÁY ÉP BÙN DÂY ĐAI Thiết bị ép bùn lọc dây đai là một loại thiết bị dùng để tách nước ra khỏi bùn vận hành dưới chế độ cho bùn liên tục vào thiết bị. Về nguyên tắc, đối với thiết bị này, để tách nước ra khỏi bùn có thể áp dụng cho các công đoạn sau: Ổn định bùn bằng hóa chất Tách nước dưới tác dụng của trọng lực Tách nước dưới tác dụng của lực ép dây đai nhờ truyền động cơ khí Đối với các loại thiết bị ép bùn kiểu lọc dây đai, bùn sau khi đã ổn định bằng hóa chất, đầu tiên được đưa vào vùng thoát nước trọng lực, ở đây bùn sẽ được nén và phần lớn nước được tách ra khỏi bùn nhờ trọng lực. Có thể sử dụng thiết bị hút chân không trong vùng này để tăng khả năng thoát nước và giảm mùi hôi. Sau vùng thoát nước trọng lực là vùng nén ép áp lực thấp. Trong vùng này bùn được nén ép giữa hai dây đai chuyển động trên các con lăn, nước trong bùn sẽ thoát ra đi xuyên qua dây đai vào ngăn chứa nước bùn bên dưới. Cuối cùng bùn sẽ đi qua vùng nén ép áp lực cao hay vùng cắt. Trong vùng này, bùn sẽ đi theo các hướng và chịu lực cắt khi đi xuyên qua một chuỗi các con lăn. Dưới tác dụng của lực cắt và lực ép, nước tiếp tục được tách ra khỏi bùn. Bùn ở dạng bánh được tạo ra sau khi qua thiết bị ép bùn kiểu lọc dây đai. Lưu lượng cặn đến lọc ép dây đai: qb = q x Trong đó: q : lượng bùn dư cần xử lý đến bể nén bùn, q = 0,837 m3/h P1 : độ ẩm của bùn dư , P1 = 99,2 % P2 : độ ẩm của bùn dư sau khi nén ở bể nén bùn trọng lực, P2 = 97,3% Þ qb = 0,837 x = 0,248 m3/h Máy làm việc 4h/ngày, 5 ngày/tuần. Khi đó lượng cặn đưa đến máy trong 1 tuần là: 0,248 m3/h x 24 h/ngày x 7 ngày/tuần = 41,664 m3 Lưu lượng cặn đưa đến máy trong 1h là: Q = = 2,08 m3/h Giả sử hàm lượng bùn hoạt tính sau khi nén C = 50 kg/m3, lượng cặn đưa đến máy : M = C x Q = 50 x 2,08 = 104 kg/h = 2496 kg/ngày Sau khi qua máy ép bùn, bánh bùn có độ ẩm 75 – 85%. Chọn 82% Mkhô = 104 kg/h x (1 – 0,82) = 18,72 kg/h 5.12 TÍNH TOÁN HÓA CHẤT Bể chứa dung dịch axit Theo yêu cầu của đầu vào khu công nghiệp pH = 6 – 9, trong xử lý sinh học điều kiện pH tốt cho bùn hoạt tính hoạt động hiệu quả là pH trung hoà. Ta chọn pH = 7 làm pHTH pHv = 9 pHTH = 7 QTB = 125 m3/h K = 0,000005 mol/l Khối lượng phân tử H2SO4 = 98 g/mol Nồng độ dung dịch H2SO4 = 98% Trọng lượng riêng của dung dịch r = 1,84 Liều lượng châm vào: MH2SO4==0,034L/h= 0,816L/ngày Thời gian lưu : t = 15 ngày Thể tích cần thiết của bể chứa: VH2SO4 = 0,034 (L/h) x 24 (h/ngày) x 15 = 12,34 lít Chọn bồn có thể tích V = 13 lít Bể chứa dung dịch NaOH pHv = 5 pHTH = 7 QTB = 125 m3/h K = 0,00001 mol/l Khối lượng phân tử H2SO4 = 40 g/mol Nồng độ dung dịch H2SO4 = 20% Trọng lượng riêng của dung dịch r = 1,53 Liều lượng châm vào: MH2SO4== 0,163L/h =3,91L/ngày Thời gian lưu : t = 15 ngày Thể tích cần thiết của bể chứa: VH2SO4 = 0,163 (L/h) x 24 (h/ngày) x 15 = 58,8 lít Bể chứa polymer Lượng bùn khô M = 18,72 kg/h Liều lượng polymer = 5kg/tấn bùn Liều lượng polymer tiêu thụ = 18,72 kg/h x 5kg/tấn bùn x 10-3 tấn/kg = 0,1 kg/h Hàm lượng polymer sử dụng = 2 % Lượng dung dịch châm vào = 0,1/2 = 0,05 m3/h = 1,2 m3/ngày 5.13 TÍNH BƠM HÓA CHẤT - Bơm phèn: Lưu lượng phèn Q = 12 l/h Chọn bơm định lượng A-125N-17/F-19 với các thông số: Qmax = 16 L/h, Hmax = 10 kg/cm2, Công suất P = 180 W - Bơm H2SO4 : Lưu lượng H2SO4, Q = 0,034 L/h Chọn bơm định lượng A-125N-6/F-13 với các thông số: Qmax = 0,8 L/h, Hmax = 10 kg/cm2, Công suất P = 180 W - Bơm NaOH : Lưu lượng NaOH, Q = 0,163 L/h Chọn bơm định lượng A-125N-6/F-13 với các thông số: Qmax = 0,8 L/h, Hmax = 10 kg/cm2, Công suất P = 180 W - Bơm polymer: Lưu lượng polymer, Q = 50 L/h Chọn bơm định lượng A-125N-30/B-19 với các thông số: Qmax = 62 L/h, Hmax = 14 kg/cm2, Công suất P = 180 W CHƯƠNG 6 KHÁI TOÁN GIÁ THÀNH 6.1. MÔ TẢ CÔNG TRÌNH 6.1.1. BỂ THU GOM Nhiệm Vụ : thu nước thải Kích thước : + Ngăn thu gom rác: 1m x 5m x 5,5m + Ngăn chứa nước : 1,5m x 5m x 5,5m Vật liệu : Bêtông cốt thép, mác 250. Bên trong quét chống thấm 2 lớp sika 6.1.2. SONG CHẮN RÁC Nhiệm Vụ : Giữ những cặn rác có kích thước lớn Kích thước : rộng x cao x dày = 1 x 1,1 x 0,03 Khe hở giữa hai song chắn : 0,025 m Vật liệu : Sắt hợp vuông . Sơn chống rỉ 6.1.3. BỂ ĐIỀU HÒA Nhiệm Vụ : điều hòa lưu lượng và nồng độ nước thải Kích thước : + Bể điều hòa : 7,5m x 17,5m x 5,5m + Ngăn tách dầu mở chất nổi : 2,5m x 7,5m x 5,5m Vật liệu : Bêtông cốt thép, mác 250. Bên trong quét chống thấm 2 lớp sika 6.1.4. BỂ PHẢN ỨNG Nhiệm Vụ : hòa trộn phèn vào nước thải 2 bể Kích thước : 2m x 2,4m x 4,3m Vật liệu : Bêtông cốt thép, mác 250. Bên trong quét chống thấm 2 lớp sika 6.1.5. BỂ LẮNG 1 Nhiệm Vụ : lắng các hạt cặn dưới điều kiện trọng lực Kích thước : 2 bể 5,2m x 5,2m x 6,2m Vật liệu : Bêtông cốt thép, mác 250. Bên trong quét chống thấm 2 lớp sika 6.1.6. BỂ SINH HỌC HIẾU KHÍ Nhiệm Vụ : phân hủy chất hữu cơ bằng quá trình bùn hoạt tính Kích thước : 2 bể 8m x 9,5m x 5,4m Vật liệu : Bêtông cốt thép, mác 250. Bên trong quét chống thấm 2 lớp sika 6.1.7. BỂ LẮNG II Nhiệm Vụ : phân tách bùn hoạt tính và nước Kích thước : 2 bể 8m x 14,5m x 5,5m Vật liệu : Bêtông cốt thép, mác 250. Bên trong quét chống thấm 2 lớp sika 6.1.8. BỂ KHỬ TRÙNG (BỂ TIẾP XÚC CLORINE) Nhiệm Vụ : xử lý bổ sung Kích thước : 2,6m x 8m x 3m Vật liệu : Bêtông cốt thép mác 200. Bên trong quét lớp chống thấm. 6.1.9. BỂ CHỨA BÙN HÓA HỌC Nhiệm Vụ : chứa và nén bùn cặn từ bể lắng 1 Kích thước : 3,1m x 10m x 5,5m Vật liệu : Bêtông cốt thép, mác 250. Bên trong quét chống thấm 2 lớp sika 6.1.10. BỂ CHỨA BÙN SINH HỌC Nhiệm Vụ : chứa bùn từ bể lắng 2 Kích thước : 4,1mx 10m x 5,5m Vật liệu : Bêtông cốt thép, mác 250. Bên trong quét chống thấm 2 lớp sika 6.1.11. NHÀ ĐIỀU HÀNH Nhiệm Vụ : đặt tủ điều khiển và các giấy tờ liên quan Kích thước : 6 x 10 x 4 = 240 m3 Vật liệu : Gạch tường 200. 6.1.12. CÁC CHI PHÍ KHÁC Nhà đặt máy ép bùn Nhà đặt máy thổi khí Máy tách rác Xe gom rác Các bồn chứa hóa chất 6.2. PHÂN TÍCH GIÁ THÀNH 6.2.1. Cơ sở tính toán Chi phí xây dựng cho toàn bộ dự án được phân chia cho 3 hạng mục chính: Chi phí xây dựng các hạng mục của trạm. Chi phí cung cấp, lắp đặt và vận hành thiết bị. - Chi phí hóa chất 6.2.2. Chi phí xây dựng STT HẠNG MỤC CÔNG TRÌNH THỂ TÍCH ĐƠN VỊ TÍNH ĐƠN GIÁ VNĐ/ m3 THÀNH TIỀN (VNĐ) 01 Hố thu gom 68,75 m3 1.500.000 103.000.000 02 Bể điều hòa 787,5 m3 1.500.000 1.180.000.000 03 Bể phản ứng 41,28 m3 1.500.000 62.000.000 04 Bể lắng 1 335,3 m3 1.500.000 503.000.000 05 Bể sinh học hiếu khí 820 m3 1.500.000 1.231.000.000 06 Bể lắng 2 1276 m3 1.500.000 1.900.000.000 07 Bể khử trùng 62,4 m3 1.500.000 93.600.000 08 Bể chứa bùn HH 170,5 m3 1.500.000 256.500.000 09 Bể chứa bùn SH 225,5 m3 1.500.000 338.000.000 10 Nhà điều hành 165 m2 1.500.000 250.000.000 11 Chi phí khác 200.000.000 TỔNG CỘNG 6.117.100.000 6.2.3. Chi phí máy móc – thiết bị STT TÊN THIẾT BỊ SỐ LƯỢNG ĐƠN VỊ VNĐ/ CÁI THÀNH TIỀN VNĐ BỂ THU GOM 342.000.000 01 Song chắn rác 25mm 1 2.000.000 2.000.000 02 Máy tách rác 1 280.000.000 80.000.000 03 Bơm nước thải bể thu gom công suất 60m3/h cột áp 10m; 3,7kw 4 15.000.000 60.000.000 BỂ ĐIỀU HÒA 1.695.000.000 04 Bơm nước thải bể điều hòa công suất 3 15.000.000 45.000.000 05 Máy thổi khí bể điều hòa công suất 8,26m3/ phút; 22kw 3 550.000.000 1.650.000.000 06 Đầu phân phối khí bể sinh học hiếu khí 36 ống 500.000 18.000.000 BỂ PHẢN ỨNG 257.000.000 07 Cánh khuấy bể trộn 2 10.000.000 20.000.000 08 Thùng inox chứa dd phèn 3m3 4 8.000.000 32.000.000 09 Máy khuấy trộn hóa chất và bồn chứa 4 10.000.000 40.000.000 10 Bơm màng vận chuyển hóa chất 01 45.000.000 45.000.000 11 Bơm định lượng hóa chất 04 30.000.000 120.000.000 BỂ LẮNG I 100.000.000 12 Tấm lắng nghiêng 2 10.000.000 20.000.000 13 Bơm hút bùn ở bể lắng 1 40.000.000 80.000.000 BỂ SINH HỌC HIẾU KHÍ 66.000.000 14 Đầu phân phối khí bể sinh học hiếu khí 72 ống 500.000 36.000.000 15 Bơm định lượng dinh dưỡng 1 30.000.000 30.000.000 BỂ LẮNG II 32.400.000 16 Máng thu nước răng cưa bằng thép bể lắng II kích thước 39,6m ; dày 0,01 m, cao 0.35 m 1.080 kg 30.000 VNĐ/kg 32.400.000 BỂ NÉN BÙN 1.572.000.000 17 Hệ thống phân phối khí 24 ống 500.000 12.000.000 18 Bơm bùn 2 30.000.000 60.000.000 19 Máy ép bùn dây đai 1 1.500.000.000 1.500.000.000 BỂ KHỬ TRÙNG 33.400.000 20 Thùng pha dung dịch Clo bằng inox, thể tích 1 m3 1 3.400.000 3.400.000 21 Bơm định lượng dung dich clo 1 30.000.000 30.000.000 CHI PHÍ KHÁC 1.700.000.000 22 Hệ thống đường điện kỹ thuật Toàn bộ hệ thống 500.000.000 500.000.000 23 Hệ thống đường ống công nghệ, van Toàn bộ hệ thống 800.000.000 800.000.000 24 Hóa chất và các thiết bị dùng cho thí nghiệm Trọn bộ 150.000.000 150.000.000 25 Thiết bị đo mức đặt bơm các bể 02 bộ 20.000.000 40.000.000 26 Biến tầng bơm nước thải 09 20.000.000 180.000.000 27 Thiết bị đo lưu lượng 01 bộ 40.000.000 30.000.000 TỔNG CỘNG 5.797.500.000 6.3. CHI PHÍ HOẠT ĐỘNG Tổng chi phí cho công trình xử lý nước thải = chi phí xây dựng + chi phí thiết bị máy móc S Chi phí = 6.117.100.000 + 5.797.500.000 = 11.914.900.000 VNĐ * Chi phí vận hành Chi phí hóa chất Chi phí cho lượng phèn nhôm tiêu thụ trong một ngày: P1 = 133,3 (kg/ngày).2000 (VNĐ/kg) = 266.600 (VNĐ/ngày) Chi phí cho lượng NaOH tiêu thụ trong một ngày: P2 = 3,91 (L/ngày).20.000(VNĐ/L) = 78,200VNĐ Chi phí cho lượng axit H2SO4 tiêu thụ trong một ngày: P3 = 0,816 (L/ngày).30.000 (VNĐ/L) = 24.500VNĐ Chi phí cho lượng polymer tiêu thụ trong một ngày: P3 = 1,2.(m3/ngày).280.000 (VNĐ/m3) = 336.000.VNĐ Tổng chi phí hoá chất cho một ngày là: Phc = P1 + P2 + P3 + P4 = 266.600 + 78.200 + 24.500 + 336.000 = 705.300 VNĐ/ngày Chi phí điện năng Chi phí điện năng khoảng 500 đ/m3 , do đó: Pdn = 500 đ/m3 x 3000 m3/ngày = 1.500.000 VNĐ/ngày Chi phí nhân công Chi phí trung bình cho một nhân công là 2.000.000 VNĐ/tháng Số người làm 3 người Pnc = 3 x 2.000.000 VNĐ/tháng = 6.000.000 VNĐ/tháng = 200.000 VNĐ/ngày Chi phí sữa chữa Chi phí sửa chữa chiếm khoảng 0,5% tổng chi phí đầu tư ban đầu Psc = 0,5% x 11.914.900.000 = 59.574.500 VNĐ/năm = 163.500 VNĐ/ngày Chi phí khấu hao đầu tư: Phần xây dựng khấu hao trong 20 năm = 7300ngày P1 = = 837.958,9 VNĐ/ngày Phần thiết bị khấu hao trong 10 năm = 7300ngày P2 = = 1.588.356 VNĐ/ngày Tổng = P1 + P2 = 837.958,9 +1.588.356 = 2.426.315VNĐ/ngày Tổng chi phí vận hành và khấu hao Pt = 705.300 + 1.500.000 + 200.000 + 163.500 + 2.426.315 = 4.995.115 VNĐ/ngày Chi phí xử lý cho 1 m3 nước thải P = = 1665 VNĐ/m3KẾT LUẬN - KIẾN NGHỊ 1. KẾT LUẬN Các KCN phát triển rất nhanh và vững mạnh ở tỉnh Bình Dương đã đóng góp tích cực vào việc phát triển kinh tế tỉnh. Đồng thời, vấn đề môi trường do hoạt động của KCN cũng cần quan tâm, nhất là vấn đề nước thải. Theo quy định trong các điều khoản của pháp luật (Nghị định số 36/CP ngày 24/02/1997 của Chính phủ), tất cả các KCN đều phải có trạm XLNT. Vì thế, việc đầu tư, thiết kế, xây dựng và lắp đặt cần thiết phải được thực hiện. Nhìn chung từ một số ngành nghề có thể đầu tư vào KCN Đất Cuốc B ta có thể nhận thấy hàm lượng chất thải của nhà máy là rất lớn mà trong đó thành phần thải được xem là quan trọng nhất chính là nước thải. Nước thải của KCN Đất Cuốc B có khả năng gây ô nhiễm môi trường cao và ảnh hưởng đến sức khỏe của người dân trong khu vực do các chỉ số pH, COD, BOD5, SS, Tổng N đều vượt quá tiêu chuẩn chất lượng nước thải ra môi trường. Công nghệ XLNT tập trung cho KCN Đất Cuốc B, tỉnh Bình Dương là sự kết hợp xử lý hóa lý và sinh học. Nước sau khi xử lý đạt tiêu chuẩn loại A (QCVN 24:2009/BTNMT) trước khi thải ra nguồn tiếp nhận suối Tân Lợi. Giá thành đầu tư xây dựng hơn 12 tỷ VNĐ và chi phí xử lý 1m3 nước thải đều phù hợp với khả năng kinh tế của KCN. Trạm xử lý nước thải đi vào hoạt động mang ý nghĩa thực tiễn cao. 2. KIẾN NGHỊ Khi xây dựng hệ thống xử lý nước thải chủ đầu tư cần phải nắm rõ các vấn đề sau đây: - Thực hiện tốt các vấn đề về qui hoạch, thiết kế hệ thống xử lý nước thải sao cho phù hợp với qui hoạch chung của KCN và công suất đáp ứng nhu cầu phát triển trong tương lai. - Trước hết phải nâng cao chất lượng quy hoạch KCN, trong quy hoạch nên xây dựng thiên về các KCN với một loại hình sản xuất kinh doanh hoặc các nhóm ngành khá tương đồng, từ đó nước thải có tính đồng nhất dẫn đến hiệu quả xử lý của trạm tập trung cao, hoặc sắp xếp các loại hình công nghiệp mà nước thải của một số cơ sở công nghiệp này có thể sử dụng để xử lý hay tiền xử lý cho cơ sở công nghiệp khác trước khi dẫn đến trạm xử lý tập trung, khi đó vừa tiết kiệm chi phí đầu tư vừa tăng hiệu quả của trạm xử lý tập trung. - Yêu cầu các doanh nghiệp trong KCN phải có hệ thống xử lý nước thải cục bộ đạt tiêu chuẩn (QCVN 24:2009/BTNMT) cột B trước khi đưa tới nhà máy xử lý nước thải tập trung, các hệ thống xử lý phải được đầu tư xây dựng song song với việc xây dựng kết cấu hạ tầng KCN bảo đảm cho việc bảo vệ môi trường trong toàn khu vực. - Chủ đầu tư cần theo dõi, kiểm tra thường xuyên các nguồn xả thải để đảm bảo chỉ tiêu đầu vào như quy định, tránh trường hợp các nhà máy, xí nghiệp xả thải với nồng độ ô nhiễm quá cao. - Ngoài ra, các nhà máy trong KCN nên áp dụng sản xuất sạch hơn để hạn chế ô nhiễm (quản lý tốt hơn, thay đổi nguyên liệu, quy trình sản xuất, công nghệ và hoàn lưu tái sử dụng…). - Bảo đảm công tác quản lý và vận hành đúng theo hướng dẫn kỹ thuật. - Thường xuyên quan trắc chất lượng nước thải xử lý đầu ra để kiểm tra xem có đạt điều kiện xả vào nguồn và quan trắc chất lượng nước nguồn tiếp nhận. PHỤ LỤC PHUÏ LUÏC 1: Catalogue veà bôm chìm cuûa haõng Info Center Dia. (mm) Model Output (kw) Head (M) Capacity (M3/min) Weight (kg) Dim. (mm) L H D 50 CV-3-50 0.25 4 0.13 13 205 395 125 (K)CV-4-50 0.40 6 0.15 14 205 415 125 (K)CV-7-50 0.75 9 0.20 18 304 445 165 (K)CV-15-50 1.50 15 0.20 30 357 530 213 80 (K)CV-15-80 1.50 10 0.40 31 357 530 213 (K)CV-22-80 2.20 11 0.50 32 357 550 213 80(100) (K)CV-37-80 3.70 16 0.60 56 488 660 249 (K)CV-55-80 5.50 23 0.60 66 488 700 249 Nguoàn: PHUÏ LUÏC 2: Bôm ñònh löôïng töï ñieàu chænh theo pH Bôm ñònh löôïng ñieän töû DOSEURO GSA Model Pump Head Q max (L/h) H max (Kg/cm2) Power (W) A-125N- 6/F-13 A-125N- 6/F-19 A-125N- 6/C-13 A-125N- 6/C-19 A-125N-11/ I-13 A-125N-11/ I-19 A-125N-11/F-13 A-125N-11/F-19 A-125N-11/B-13 A-125N-11/B-19 A-125N-17/F-13 A-125N-17/F-19 A-125N-17/C-13 A-125N-17/C-19 A-125N-17/B-13 A-125N-17/B-19 A-125N-30/F-13 A-125N-30/F-19 A-125N-30/C-13 A-125N-30/C-19 A-125N-30/B-13 A-125N-30/B-19 PVC 316 PVC 316 PVC 316 PVC 316 PVC 316 PVC 316 PVC 316 PVC 316 PVC 316 PVC 316 PVC 316 0.8 0.8 1.3 1.3 2.4 2.4 4 4 8 8 10 10 16 16 20 20 31 31 51 51 62 62 10 20 10 20 10 20 10 20 10 20 10 20 10 20 10 20 10 14 10 14 10 14 180 180 180 180 180 180 180 180 180 180 180 180 180 180 180 180 180 180 180 180 180 180 PHUÏ LUÏC 3: Löu löôïng keá haõng KROHNE Maãu UFM 3030 F Vaän toác ño giôùi haïn 0,5 – 20 m/s Nhieät ñoä giôùi haïn -25°C - 180°C Ñöôøng kính,mm Aùp suaát toái ña, bar 25 – 80 100 - 150 200 – 2000 1200 – 2000 2200 – 3000 40 16 10 6 2,5 PHUÏ LUÏC 4: Maùy thoåi khí cuûa haõng Info Center Löu löôïng khoâng khí thoåi töø 18 – 120 m3/h Aùp löïc laøm vieäc 1000 – 3000 mmAq PHUÏ LUÏC 5 : Catalogue veà maùy khuaáy troän cuûa haõng Pro – Equipment Model Speed (1/min) Voltage (V) Propeller (mm) P (kW) I (A) t ( °C) APM-200 660 415 250 0,4 0,8 40 APM-300 1440 3x380 280 2,1 4,6 – 7,5 40 APM-302 690 3x380 280 0,6 3,4 – 5,0 40 APM-330 940 3x380 280 1,4 3,8 – 7,2 40 APM-332 1430 3x380 300 4,9 9,0 - 10,5 40 APM-334 690 3x380 350 1,1 3,6 – 5,0 40 APM-400 690 3x380 420 1,8 4,3 – 5,0 40 APM-402 690 3x380 350 1,4 3,9 – 5,0 40 APM-500 475 3x380 620 6,5 20 40 Taøi lieäu tham khaûo Saùch [1]. Hoàng Văn Huệ, Thoát nước, tập 2 – Xử lý nước thải, NXB Khoa học và Kỹ thuật, 2002. [2]. Lâm Minh Triết, Nguyễn Thanh Hùng, Nguyễn Phước Dân, Xử lý nước thải dô thị và công nghiệp – Tính toán thiết kế công trình, NXB Đại học Quốc gia TPHCM, 2004. [3]. Trịnh Xuân Lai, Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải, NXB Xây dựng, 2000. [4]. PGS, TS. Trần Đức Hạ, xử lý nước thải đô thị, NXB khoa học và kỹ thuật [5]. Bộ xây dựng, tiêu chuẩn xây dựng TCXD 51-84, Thoát nước mạng lưới bên ngoài và công trình, TPHCM, 2003 [6]. Leâ Dung, Traàn Ñöùc Haï, Maùy bôm nöôùc vaø caùc thieát bò caáp thoaùt nöùôc, NXB Xaây döïng, Haø Noäi, 2002. [7]. Sổ tay XLN tập 1 và tập 2, NXB Xây dựng Hà Nội 2006 [8]. Luận văn tốt nghiệp tính toán thiết kế trạm XLNT cho cụm công nghiệp Hải Sơn tỉnh Long An, Trường ĐH BK TP.HCM, SVTH Phạm Quang Anh Vũ, GVHD: PGS, TS.Nguyễn Văn Phước Internet