Đồ án Nghiên cứu thiết kế hệ thống xử lý nước thải phân xưởng sản xuất gốm công ty cổ phần gốm Việt Thành công suất 300m3/ngày đêm

h lắng cặn diễn ra trong dịng đi lên, vận tốc 0.5-0.6m/s. Chiều cao vùng lắng 4-5 m , mỗi hạt chuyển động theo nước lên trên với vận tốc v và dưới tác động của trọng lực hạt chuyển động xuống với vận tốc w. Nếu w > v hạt lắng nhanh, nếu w < v hạt bị nước cuốn trơi. Hiệu quả lắng của bểlắng đứng thấp hơn hiệu quả của bể lắng ngang 10-20% Bể lắng hướng tâm (hình c) Cấu tạo : 1- thân; 2-rãnh nước; 3-cơ cấu phân phối; 4-bồn ổn định; 5- cào Bể lắng hướng tâm là bể chứa trịn, nước chuyển từ tâm ra vành đai,vận tốc nước nhỏ nhất ở vành đai, loại bể này dành cho lưu lượng nước thải lớn hơn 20000m3/ngày đêm. Bể lắng dạng bảng (hình.e) Cấu tạo: 1-thân; 2-các bảng; 3- buồng chứa cặn Bể lắng trong là bể lắng cĩ chứa buồng keo tự bên trong Một số các thông số cơ bản của bể lắng 1 là hình dáng, tốc độ dòng chảy tải trọng bề mặt hay tốc độ lắng, diện tích bể, nồng độ cặn, thời gian lưu nước, thời gian lưu cặn v.v... . Hiệu quả xử lý của bể lắng đợt 1 có thể từ 50-60% đối với chất rắn lơ lửng (SS) và từ 25 – 40 % đối với BOD5 . Bể lắng đứng được thiết kế có một tấm hướng dòng: có tác dụng để hướng dòng vàngăn không cho dòng nước chảy thẳng xuống đáy bể, để không gây xáo trộn bùn. Đối với bể lắng ly tâm và bể lắng đứng bùn được đưa về đáy bằng cào cơ giơí, để cào bùn và không cho bùn bám lâu trên đáy bể. Trong bể lắng có gắn máng răng cưa để nước ra đều. Bể tuyển nổi Bể tuyển nổi được dùng để loại bỏ những loại cặn nhỏ khó lắng và các chất hữu cơ, acid béo, các chất dầu mỡ có ảnh hưởng đối với hệ thống xử lý sinh học hiếu khí nếu nó không bị loại bỏ. Khí được xục vào trong bể, các hạt khí và chất lơ lửng chuyển động lên trên kéo theo chất hữu cơ béo tạo thành lớp váng trên bề mặt. Hiệu suất của quá trình tuyển nổi phụ thuộc vào số lượng, kích thước bọt khí, hàm lượng chất rắn. Kích thước tối ưu của bọt khí nằm trong khoảng 15-30. Tùy theo phương thức cấp khí vào nước quá trình tuyển nỗi được thực hiện theo phương thức sau: Tuyển nỗi bằng khí phân tán. Trong trường hợp này thổi trực tiếp khí nén vào bể tuyển nổi để tạo thành bột khí có kích thước từ 0,1-1 mm gây xáo trộn hỗn hợp khí –nước chứa cặn. Cặn tiếp xúc với bột khí, kết dính và nổi trên bề mặt. Tuyển nổi chân không. Trong trường hợp này, bảo hoà không khí ở áp suất khí quyển, sau đó thoát khí ra khỏi nước ở áp suất chân không. Hệ thống này thường ít sử dụng trong thực tế vì khó vận hành và chi phí cao. Tuyển nổi bằng khí hoà tan. Sục khí vào nước ở áp suất cao (2-4atm), sau đó giảm áp giải phóng khí. Không khí thoát ra sẽ tạo thành bọt khí có kích thước 20-100 m. b a 8 7 6 5 4 3 2 1 2 3 4 5 6 7 1 Nước thải thải Nước sạch Cặn Hình 2.3: Bể tách dầu Nằm 1-thân bể tách dầu;2- máy nâng thủy lực;3-lớp dầu; 4- ống thốt dầu; 5- vách ngăn dầu; 6-cào; 7-bể chứa cặn Lớp mỏng 1-ống thốt nước sạch; 2-ống thốt dầu; 3-vách ngăn; 4- tấm nhựa xốp;5-ống dầu; 6-ống nhập nước thải; 7-bộ phận các lớp gợn sĩng; 8- cặn Bể aeroten Bể thổi khí được ứng dụng khá phổ biến trong các quá trình xử lý sinh học hiếu khí. Tức là quá trình phân hủy các chất hữu cơ hoà tan không lắng được bởi vi sinh vật hiếu khí. Tuỳ thuộc vào thành phần nước thải cụ thể, Nitơ và Phốtpho sẽ được bổ sung để gia tăng khả năng phân hủy của vi sinh vật. Hình 2.4 Mô hình bể aeroten. Xử lý sinh học gồm các quá trình: Chuyển các hợp chất hữu cơ có gốc Cacbon ở dạng keo và dạng hoà tan thành thể khí và thành các vỏ tế bào vi sinh vật. Tạo ra các bông cặn sinh học gồm các tế bào sinh vật và các chất keo vô cơ trong nước thải. Khi thiết kế bể xử lý bùn hoạt tính cần chú ý một số yếu tố sau: lựa chọn kiểu cung cấp khí, tải trọng bề mặt, lượng bùn sinh ra, lượng ôxy cung cấp, yêu cầu dinh dưỡng, kiểm soát vi sinh vật dạng sợi(filamentous), và các yếu tố ảnh hưởng khác như nhiệt độ, pH. Có hai thông số cơ bản quan trọng trong bể bùn hoạt tính là tỉ lệ BOD5 vào trên lượng vi sinh vật (bùn) sinh ra (F/M), thời gian lưu bùn . Các thông số còn lại như thời gian lưu nước, tải trọng BOD5, hiệu suất xử lý. Trong bể Aeroten một yếu tố nữa cũng quan trọng là chất ding dưỡng (N, P), thông thưởng tỉ lệ giữa các chỉ tiêu BOD5, N và P:100 :5 :1 hoặc tỉ lệ giữa C, N và P là: 100:10:1. Bể lọc sinh học (Bể Biôphin) Bể lọc sinh học được sử dụng trong xử lý nước thải cách đây gần 100 năm. Bể Biôphin là một công trình xử lý sinh học nước thải trong điều kiện nhân tạo nhờ các vi sinh vật hiếu khí. Quá trình xử lý diễn ra khi cho nước thải tưới lên bề mặt của bể và thấm qua lớp vật liệu lọc. Ơû bề mặt của hạt vật liệu lọc và khe hở giữa chúng hình thành lớp dính bám – màng vi sinh vật. Màng vi sinh “chết” sẽ cùng với nước thải ra khỏi bể và bị giữ lại ở bể lắng đợt II. Bể Bôphin được phân chia dựa theo tải trọng chất hữu cơ gồm 3 loại: tải trọng thấp(low-rate), tải trung bình (intermediate), cao tải (high-rate), rất cao tải (super high-rate) và loại thô (roughing). Hình 2.5 Cơ chế xử lý nước thải trong bể biophin. Bể UASB Bể UASB hoạt động tuân theo cơ chế xử lý phân hủy kỵ khí. Trong bể UASB xảy ra hai quá trình. Quá trình thứ nhất chất hữu cơ chuyển sang dạng axit hữu cơ, sau đó chúng chuyển thành khí (CO2, CH4, H2S,..). Khoảng 80-90 % lượng chất hữu cơ chuyển thành khí vì thế lượng bùn sinh ra trong bể UASB ít hơn so với hệ thống xử lý hiếu khí, ngoài ra nhu cầu về chất dinh dưỡng cũng ít hơn. Bể UASB thích hợp với nước thải có nồng độ chất ô nhiễm cao. Nước thải được dẫn vào đáy của bể với vận tốc từ 0,6 – 0,9 m/h. Sau đó nước thải di chuyển lên trên gặp lớp bùn sinh học ( vi sinh vật). Các chất hữu cơ sẽ bị phân hủy khi chúng qua lớp bùn. Khí CO2 và CH4 sinh ra được thu bởi hệ thống thu khí. Nước sau khi được xử lý sẽ tiếp tục đi lên vào khe thu nước , bùn sẽ được giữ lại bởi tấm chắn. Hình 2.6: Sơ đồ hoạt động của bể UASB. Hồ hiếu khí (aerobic pond) Quá trình xử lý sinh học trong hồ hiếu khí về cơ bản giống quá trình xử lý trong bể aerotank làm thoáng, chỉ khác ở một số đặc điểm sau: Không có quá trình tuần hoàn bùn từ bể lắng 2 trở lại nên nồng độ bùn trong hồ chỉ là nồng độ bùn do quá trình khử BOD trong hồ tạo ra có giá trị rất nhỏ. Thời gian lưu bùn trong hồ bằng thời gian lưu nước. Khi thiết kế hồ hiếu khí xử lý nước thải cầ chú ý các yếu tố sau: Khả năng khử BOD Chất lượng nước sau xử lý Lượng Oxy cần thiết Aûnh hưởng của nhiệt độ Năng lượng cần thiết để khấy trộn Hồ tùy nghi (facultative pond) Hồ tùy nghi là loại hồ thường gặp trong điều kiện tự nhiên. Hiện nay nó được sử dụng rộng rãi nhất trong các hồ sinh học. Trong hồ xảy ra hai quá trìng song song: quá trình oxy hoá hiếu khí chất hữu cơ và quá trình phân hủy kỵ khí cặn. Đặc điểm của hồ này là có hể chia ra 3 vùng: vùng trên là vùng hiếu khí, vùng giữa là vùng trung gian, cuối cùng là vùng kỵ khí. Độ sâu của hồ từ 0,9 – 1,5m, thời gian lưu nước 5 – 30 ngày, hiệu suất xử lý từ 80 - 95%. Hồ kị khí (anaerobic pond) Hồ kỵ khí được dùng để xử lý nước thải hữu cơ bị ô nhiễm nặng đồng thời có hàm lượng chất rắn cao. Hồ có độ sâu tới từ 2,5 – 5,0m và đầu ra và đầu bào được kiểm soát bằng bơm, thời gian lưu nước từ 20 –50 ngày, hiệu suất xử lý từ 50 – 85%. Mương oxyhóa tuần hoàn Trong những năm gần đây mương oxy hoà được sử dụng rộng rãi để xử lý nước thải ở quy mô nhỏ. Thời gian lưu nước từ 1–3 ngày. Mương có dạng hình tròn hoặc hình chữ nhật và bờ thường được gia cố, chiều sâu công tác từ 0,7 – 1 m, vận tốc nước 0,3 (m/s). Bể lắng II Bể lắng II dùng để lắng bùn hoạt tính đã qua xử lý ở bể Aeroten hay màng vi sinh đã chết từ bể Biophin và các phần nhỏ chất không hòa tan không chịu lắng ở bể lắng I. Bể lắng II có thể là bể lắng đứng, lắng ngang hay lắng ly tâm. Đối với những trạm xử lý nhỏ dùng bể lắng đứng, còn đối với những trạm trung bình và lớn dùng bể lắng ngang và lắng ly tâm. Các thông số chính trong thiết kế bể lắng II là: tải trọng bề mặt, chiều sâu bể, lưu lượng, cách thức dẫn nước vào bể, tải trọng máng tràn, thiết bị vớt váng. Bể nén bùn Bể nén bùn dùng để nén bùn dư sau bể lắng II. Bể này hoạt động theo nguyên lý nén trọng lực, nén ly tâm, nén tuyển nổi. Hiện nay thông dụng nhất là nén trọng lực. Bùn từ bể lắng II có độ ẩm 98 đến 99,5%, sau khi qua bể nén bùn còn từ 78 đến 80%. Ngoài ra bể lắng bùn có thể tiếp nhận bùn từ bể lắng I. Bể nén bùn tương đối giống bể lắng, chỉ khác là độ dốc ở đáy lớn hơn độ dốc của bể lắng. Bể mêtan Bể mêtan là bể thường được sử lý cặn tươi theo phương pháp sinh học kỵ khí trong hệ thống xử lý bùn. Bể có dạng hình tròn, hình chữ nhật, đáy có dạnh hình chóp và nắp đạy kín. Quá trình xử lý trong bể mêtan sinh ra khí có thể đốt bỏ hoặc dùng để cấp điện gia đình, đun nóng hoặc cấp nhiệt cho bể,... Thời gian lưu bùn trong bể từ 4 đến 60 ngày tuỳ theo nhiệt độ trong bể. Lượng khí sinh ra từ 0,75 đến 1,12 m3/ kg bùn. Trong quá trình vận hành cần khuấy theo chu kỳ để váng trên bề mặt tan ra. Thực ra khí mêtan sinh ra trong bể chỉ chiếm 60-65%, còn lại là khí CO2 và một số khí khác. Sân phơi bùn Sân phơi bùn là khu đất xốp hình chữ nhật, xung quanh có bờ chắn được dùng để giảm độ ẩm của bùn. Bùn từ các bể lắng khi đưa vào sân phơi bùn có thể giảm độ ẩm tới 75% hoặc thấp hơn, thể tích giảm xuống từ 2 – 5 lần. Sân phơi bùn chỉ áp dụng được ở những nhà máy có diện tích mặt bằng đủ lớn hoặc công suất xử lý nhỏ (lượng bùn thải ra ít). Bể khử trùng Khử trùng nước thải là nhằm mục đích phá hủy, tiêu diệt các loại vi khuẩn gây bệnh nguy hiểm hoặc chưa được hoặc không thể khử bỏ trong quá trình xử lý nước thải. Các chất dùng để khử trùng Cl2, Ca(ClO)2, NaClO, O3. Tùy theo công suất nhà máy mà lựa chọn hoá chất sử dụng. Đối với nhà máy có công suất vừa và nhỏ thì dùng Clo dạng bột, các nhà máy có công suất lớn nên sử dụng Clo dạng khí. Ôzon là một chất oxy hóa mạnh nhưng tốn kém nên ít sử dụng trong khử trùng nước thải sau xử lý. 2.2.2 SỐ LIỆU PHỤC VỤ THIẾT KẾ Nước thải sản xuất và nước thải sinh hoạt được dẫn chung vào bể điều hòa, nên các chỉ tiêu BOD5, COD, SS được tính dựa trên phương trình cân bằng vật chất. 3.2.1 Thành phần và tính chất nước thải đầu vào Sau khi hoà trộn nước thải sinh hoạt và nước thải sản xuất, một số thành phần và tính chất nước thải dùng trong quá trình tính toán được trình bày trong Bảng 2.2 Bảng 2.2 Thành phần và tính chất nước thải dùng trong tính toán thiết kế STT Chỉ tiêu Đơn vị Giới hạn 1 Nhiệt độ oC 30 2 PH 6 – 9 3 BOD5 mg/L 310 4 COD mg/L 464 5 SS mg/L 393 6 Nitơ mg/L 90 7 Phospho mg/L 50 2.2.2.2 Thành phần và nồng độ nước thải đầu ra Nước thải sau khi được xử lý đạt tiêu chuẩn loại A (TCVN –5945, 1995). Các chỉ tiêu chủ yếu được trình bày trong Bảng 2.3. Bảng 2.3 Tiêu chuẩn nước thải STT Chỉ tiêu Đơn vị Giới hạn 1 Nhiệt độ oC 40 2 PH 6 – 9 3 BOD5 mg/L 20 4 COD mg/L 50 5 SS mg/L 50 6 Dầu động thực vật mg/L - 7 Dầu mỡ khoáng mg/L KPHĐ 8 Coliform MPN/100mL 0,1 10 Nitơtổng mg/L 30 11 Phosphotổng mg/L 4 Nguồn: TCVN –59 45 –1995. 2.2.3 LỰA CHỌN DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ Dựa vào các thông số đầu vào BOD5, COD, SS, pH,N,P, như Bảng 4.2 và các công dụng của các công trình xử lý đơn vị,sau khi lựa chọn các công nghệ xử lý nước thải, ta có 2 phương án xử lý nước thải như sau: 2.2.3.1 Phương án 1 : SCR HỐ THU KEO TỤ LẮNG 1 OXY HÓA BỂ ĐIỀU HÒA HỐ THU BÙN LẮNG 2 BỂ KHỬ TRÙNG SƠNG ĐỒNG NAI 2.2.3.2 PHƯƠNG ÁN 2 SCR BỂ ĐIỀU HỒ BỂ TUYẾN NỖI LẮNG 1 HỐ THU BÙN LẮNG 2 AEROTANK BỂ KHỮ TRÙNG MÁY NÉN BÙN NƯỚC RA Bùn Bùn HỐ THU Bùn Bùn tuần hoàn Nhận xét về 2 phương án trên : Cả 2 phương án trên đều đáp ứng được yêu cầu về 1 quy trình xử lý nước thải thông thường : tiền xử lý , xử lý sơ bộ , xử lý bậc 2 , tiệt trùng , xử lý cặn . Phương án 1 sử dụng phương pháp hóa học (oxy hóa , keo tụ ) để xử lý nước thải .Phương pháp này tiêu tốn một năng lượng lớn các tác nhân hóa học , chỉ áp dụng cho những trường hợp có tạp chất gay nhiễm bẩn không thể tách bằng các phương pháp khác . Phương án 2 sử dụng phương pháp sinh học ,phương pháp sinh học thường được ưu tiên chọn để xử lý vì hiệu quả xử lý cao , trang thiết bị đơn giản .Ngoài ra , bể aeroten có khả năng xử lý triệt để BOD từ 85%-95% , sau xử lý cũng không có mùi hôi gay ô nhiễm môi trường xung quanh Hai phương án trên ta lưa chọn phương án 2 . Vì nồng độ BOD , SS đầu vào của nước thải của công ty không quá cao. Phương án 2 ít tốn chi phí , diện tích hơn phương án 1 , nhưng hiệu quả xử lý vẫn đạt yêu cầu * Thuyết minh Nước thải từ hệ thống thoát nước chảy vào mương dẫn qua lưới chắn rác, tiếp tục chảy vào hố thu gom. Nước từ hố thu được dẫn vào bể điều hòa để điều hòa lưu lượng và nồng độ. Hai bơm đặt ở cuối bể bơm nước lên bình tạo áp, khí được xục vào bể điều hoà từ máy thổi khí để ngăn ngừa hiện tượng lắng xảy ra và một phần tạo ra môi trường hiếu khí có tác dụng tăng hiệu quả xử lý ở công trình xử lý sinh học phía sau. Khí được sục vào bể tạo áp có tác dụng tạo sự bão hòa khí. Nước thải được dẫn từ bể tạo áp vào bể tuyển nổi từ đáy bể. Dầu, mỡ được thu gom bởi một dàn gạt dầu đặt ở trên bề mặt bể tuyển nỗi. Sau khi qua bể tuyển nổi nước thải tự chảy vào bể lắng 1. Tại bể lắng I các chất hữu cơ và vô cơ lắng được sẽ bị giữ lại. Tại đây còn có thiết bị vớt váng nổi, lượng váng này cùng với lượng dầu mỡ ở bể tuyển nổi được thu gom đưa đến hố thu bùn. Bùn ở bể lắng 1 sẽ được bơm thẳng đến hố thu bùn, còn nước thải tự chảy qua bể aeroten. Trong bể aeroten có hệ thống đường ống dẫn khí và các đĩa phun khí. Khí phân phối ra với vận tốc cao theo tính toán để nước thải và bùn hoạt tính tiếp xúc và lượng O2 cung cấp tốt nhất, tạo điều kiện vi sinh vật hiếu khí tiếp xúc với thức ăn và O2. Nước thải từ bể aeroten tự chảy qua bể lắng II, nước thải sau bể lắng II tự chảy vào bể khử trùng. Sau khi qua bể khử trùng (nhằm để khử các vi sinh vật gây bệânh) nước thải được xả thẳng ra sông Đồng Nai CHƯƠNG 3 : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH XỬ LÝ Lưu lượng trung bình Qngày= 300 m3/ngày đêm Lưu lượng trung bình giờ : Qh = 12.5 m3/ giờ. Lưu lượng trung bình giây : Qs = 0.00347 m3/ s Lưu lượng lớn nhất ứng với hệ số k = 2.5 Lưu lượng lớn nhất : 750m3/ngđ ;=0.0087m3/s ; =31.25m3 3.1 LƯỚI CHẮN RÁC Nước thải sau khi qua ống thoát nước được dẫn đến lưới chắn rác theo mương dẫn hở có tiết diện hình chữ nhật. a. Mương hở dẫn nước Hình 3.1 Mặt cắt mương dẫn. Chiều cao lớp nước trong mương: Trong đó: lưu lượng lớn nhất trong ngày vs : vận tốc nước thải qua song chắn( chọn vs =0.8 m/s) Bk: chiều rộng mương ( chọn Bk=0.5m) b. Tính lưới chắn rác Lưới chắn rác được bố trí nghiêng một góc 600 so với phương nằm ngang để tiện khi cọ rửa. Lưới chắn rác làm bằng thép không rỉ, các thanh trong lưới chắn rác có tiết diện hình vuông với bề dày 10 mm (b2 = 2 mm), chiều rộng khe hở trong lưới chắn rác là b1 =20mm = 0.02 m Số khe hở của lưới chắn rác: Trong đó: q: Lưu lượng của giờ có lượng nước thải lớn nhất, q = 0.0087m3/s v: vận tốc nước chảy qua lưới chắn, chọn v = 0,8 m/s h: độ sâu lớp nước ở chân lưới chắn rác, h = 0.0217 m b1 : khoảng cách giữa các khe hở, b1 = 20 mm (16-20 mm) K0: hệ số thu hẹp dòng chảy, K0 = 1,05 ( Xử lý nước thải –Hoàng Huệ, trang 34). Thay số vào phương trình, ta được: Chọn n = 26(khe) Chiều rộng toàn bộ của lưới chắn: Bs = b2(n-1) + b1n Với b1 là bề rộng khe và b2 là bề dày thanh thép, b1 = 0,02 m , b2=0.01 m (b2 = 8—10 mm) Chọn Bs = 800 (mm), số khe là 26, số thanh thép là 26. Do vậy, thanh thép bên trái cách mép trái 20mm, thanh thép phải gắn liền vào mép tường. Tổn thất áp lực qua lưới chắn rác: m = 0.27 mm ( Trong đó: k làhệ số tính đến sự tổn thất áp lực vướng ở song chắn rác, k =2à3 chọn k=3.) là hệ số phụ thuộc cuả thanh song chắn, chọn loại = 2,42. d là chiều dày thanh chắn rác, chọn d = 10mm. b là khoảng các giữa các thanh, chọn b = 20mm va vận tốc nước qua khe,Quy phạm va = 0,6 à 1 chọn va = 0,8. góc nghiêng song chắn rác so với phương ngang (= 45à900) chọn = 600.) Chiều sâu xây dựng mương dẫn đặt song chắn rác: H (m)= h(m) + hs(m) + a(m) Trong đó: h: chiều sâu mực nước, h = 0,02 (m) hs: tổn thất áp lực, hs = 0.027 (m) chọn a= 0,453 m: khoảng cách an toàn Vậy: H = 0,02 + 0.027+ 0.453= 0.5 (m) Chiều dài ngăn mở rộng trước song chắn rác được tính theo công thức sau: Trong đó: Bs: bề rộng của song chắn rác, Bs = 0,8 (m) Bk: bề rộng mương dẫn, Bk = 0,5 (m) : góc chéo thu hẹp bề rộng mương dẫn, = 20o Hình 3.2 Mặt bằng lưới chắn rác. Vậy chiều dài trước buồng đặt lưới chắn rác là: (m) Chiều dài đoạn thu hẹp phía sau song chắn L2 = 0.5L1 = 0.5 * 0.412= 0.21 (m) Chiều dài xây dựng của mương: L (m)= L1(m) + L2(m) + Ls(m) Trong đó: Chiều dài buồng đặt song chắn Ls lấy không nhỏ hơn 1m Chọn Ls = 1,5 m Vậy: L = 0.412 (m)+ 0.21(m) + 1.5(m) = 2.122 (m) Chọn 2 lưới chắn rác thu rác thủ công. Bảng 3.1 :Tóm tắt kích thước song chắn rác STT Tên các thông số Giá trị 1 Chiều dài mương 2.122 m 2 Chiều cao xây dựng 0.5 m 3 Bề rộng 0.8 m 4 Số thanh 26 5 Bề dày mỗi thanh 10mm Hình 3.3 Chi tiết song chắn rác 3.2 BỂ THU GOM (B01) Thời gian lưu nước t = 10 – 60 phút, chọn t = 50 phút Thể tích bể tiếp nhận Qhmax = 31.25 m3/h là lưu lượng max giờ T = 50 phút thời gian lưu nước trong bể Chọn chiều cao bể H = 2.5 m Diện tích bể thu gom Chọn kích thước bể thu gom là B*L = 3*3.5 Thể tích bể thu gom B*L*H = 3.5*3*2.5=26.25 m3 Chiều cao xây dựng bể Hxd = H + hbv = 2.5 +0.5 = 3 m Bảng 3.2 : Tóm tắt kích thước bể thu gom STT Tên các thông số Giá trị 1 Số lượng bể 1 2 Chiều cao xây dựng 3 m 3 Chiều rộng 3 m 4 Chiều dài 3.5 m Hình 3.4 Chi tiết bể thu gom 3.3 Bể điều hòa. Bảng phân bố nước thải sinh hoạt cuả nhà máy. Bảng 3.3 Bảng phân bố lưu lượng theo giờ Giờ %Qsh m3/h 1 1.85 0.578125 2 1.85 0.578125 3 1.85 0.578125 4 1.85 0.578125 5 1.85 0.578125 6 4.8 1.5 7 5 1.5625 8 5 1.5625 9 5.65 1.765625 10 5.65 1.765625 11 5.65 1.765625 12 5.25 1.640625 13 5 1.5625 14 5.25 1.640625 15 5.65 1.765625 16 5.65 1.765625 17 5.65 1.765625 18 4.85 1.515625 19 4.85 1.515625 20 4.85 1.515625 21 4.85 1.515625 22 3.45 1.078125 23 1.85 0.578125 24 1.85 0.578125 Tổng 100 31.25 Bảng 3.4 Bảng thể tích tích lũy theo giờ. Giờ %Qsh m3/h A B Δ= A - B 1 1.85 0.578125 0.578125 17.51223 -16.9341 2 1.85 0.578125 1.198529 8.598905 -7.40038 3 1.85 0.578125 0.922408 5.767119 -4.84471 4 1.85 0.578125 0.796034 4.338186 -3.54215 5 1.85 0.578125 0.786649 3.476882 -2.69023 6 4.8 1.5 0.812108 2.900836 -2.08873 7 5 1.5625 1.972099 2.488677 -0.51658 8 5 1.5625 1.943611 2.179016 -0.2354 9 5.65 1.765625 1.963366 1.937888 0.025478 10 5.65 1.765625 2.218604 1.744774 0.473829 11 5.65 1.765625 2.092979 1.586661 0.506317 12 5.25 1.640625 2.014308 1.454824 0.559485 13 5 1.5625 1.776185 0.938238 0.837947 14 5.25 1.640625 1.685562 0.890527 0.795035 15 5.65 1.765625 1.754811 0.847434 0.907377 16 5.65 1.765625 1.878567 0.808318 1.070249 17 5.65 1.765625 1.887468 0.772648 1.11482 18 4.85 1.515625 1.894569 0.739999 1.15457 19 4.85 1.515625 1.602241 0.709997 0.892244 20 4.85 1.515625 1.592004 0.682328 0.909676 21 4.85 1.515625 1.586754 0.65674 0.930014 22 3.45 1.078125 1.568211 0.632996 0.935215 23 1.85 0.578125 1.103835 0.61091 0.492925 24 1.85 0.578125 0.590317 0.590317 0 Dựa vào lưu lượng theo thể tích tích lũy vào và thể tích tích lũy bơm ra, lập bảng như trên để xác định thể tích tích lũy cho mỗi giờ cuả bể điều hòa.Như vậy, thể tích tích lũy cuả bể điều hòa bằng hiệu đại số giá trị dương lớn nhất và giá trị âm nhỏ nhất của cột hiệu số thể tích. Vậy thể tích bể điều hòa là: V= 1.15457-(-16.9341)= 18,08 m3 1. Thể tích thực của bể điều hòa : Vt = 18,08 * 1,2 =21,696 m3 chọn Vt = 22 m3 2. Chiều cao xây dựng bể : . ( Trong đó H là chiều cao công tác của bể, chọn H = 4m hbv là chiều cao bảo vệ, chọn hbv = 0,5m ) Chọn bể có tiết diện hình chữ nhật. 3. Tiết diện bể. chọn F = 6 m2 ( chọn chiều dài bể L = 3 àchiều rộng B =2 ) 4. Thể tích thực theo thiết kế. Vi = L x B x Hxd = 3 * 2* 4,5 = 27 m3 5. Đường kính ống dẫn nước vào bể. ( Trong đó lưu lượng lớn nhất theo giờ=31.25 v là vận tốc nước thải trong ống do chênh lệch độ cao v = 0,3à 0,9 m/s,chọn v = 0,7 m/s ). Vậy chọn 1 ống dẫn nước với đường kính mỗi ống = 114 6. Công suất bơm nước thải. Trong bể điều hòa ta đặt hệ thống bơm chìm để bơm nước từ bể điều hòa sang công trình tiếp theo. Công suất bơm =kw ( Trong đó lưu lượng lớn nhất theo giây =0.0087 H chiều cao cột áp, H= 10m là hiệu suất máy bơm, chọn = 80%.) Công suất thực của máy bơm bằng 120% công suất tính toán Nthực = 1.067* 1,2 = 1.28 kw hay Nthực = 1,3 kw. Chọn 2 máy bơm công suất 2kw, bơm luân phiên. 7. Tính toán hệ thống cấp khí cho bể điều hòa. Lượng cấp khí cần cung cấp cho bể điều hòa Qkk = q x V x 60 = 0,015 *27*60=24.3 m3/h = 0,0068 m3/s chọn Qkk = 0,007 m3/s ( Trong đó q là lượng khí cần cung cấp cho 1m3 dung tích trong bể trong 1 phút, . q=0,01÷ 0,015 m3 khí/ m3 bể.phút, chọn q = 0,015 m3 khí/ m3 bể.phút V là thể tích thực của bể diều hòa, V = 27 m3. Đường kính ống phân phối chính. ( Trong đó Qkk Lượng cấp khí cần cung cấp cho bể điều hòa vk vận tốc khí trong ống chính, chọn vk = 10 m/s.) chọn ống khí chính ø = 30 mm vào bể điều hòa là ống thép. Chọn 2 ống nhánh cấp khí cho bể điều hòa. Lượng khí qua mỗi ống nhánh. Đường kính ống nhánh dẫn khí chọn ống nhánh bằng nhựa PVC có đường kính ø = 20 mm ( Trong đó là vận tốc khí trong ống nhánh, Quy phạm = 10÷15 m/s Chọn = 10m/s ). Cường độ sục khí trên 1m chiều dài ống ( Trong đó lượng khí qua mỗi ống nhánh = 0.0023 m3/s L chiều dài ống khí ). Lượng khí qua 1 lỗ. ( Trong đó là vận tốc khí qua lỗ,= 5 ÷20 m/s TCXD-51-84, chọn =20 m/s đường kính lỗ,= 2÷5 mm, chọn = 5 mm) - Số lỗ trên 1 ống. lỗ Chọn n = 6 lỗ 8. Tính toán máy thổi khí - Aùp lực cần thiết của hệ thống phân phối khí Hk = hd + hc + hf + H = 0,3 + 0,5 + 4 = 4,8 m ( Trong đó hd là tổn thất áp lực dọc theo chiều dài ống dẫn hc tổn thất cục bộ hd + hc ≤ 0,4m, chọn hd + hc = 0,3 m hf tổn thất qua thiết bị phân phối khí, hf ≤ 0,5 m, chọn hf= 0,5 m. H chiều sâu công tác cuả bể điều hòa, H =4 m) - Aùp lực không khí. - công suất máy thổi khí. ( Trong đó : Qkk = luu7 lượng khí cần cung cấp hiệu suất máy, h= 80% P áp lực khí nén Chọn 2 máy nén khí, mỗi máy công suất 0,5 HP hoạt động luân phiên Bảng 3.5 : Tóm tắt kích thước bể điều hòa STT Tên các thông số Giá trị 1 Chiều dài L 3m 2 Chiều rộng B 2m 3 Chiều cao xây dựng 4.5m 4 Số lượng bể 1 Hình 3.5 Chi tiết bể điều hòa 3.4 Bể tuyển nổi Nồng độ dầu của nước thải vào, S2 = 100 mg/L Nồng độ dầu nước thải ra, S3 = 20 mg/L Tỉ số không khí/dầu mỡ tối ưu ứng với dầu đầu ra 20 mg/L là: Nhiệt độ nước thải 30oC Hệ số bão hoà f = 0,5 Tải trọng bề mặt, Ra = 38 L/m2 . phút Aùp suất cần thiết cho bể tuyển nổi là: Trong đó: sa: nồng độ không khí bão hoà ở áp suất không khí(1 atm), cm3/L f: hệ số bão hoà trong bể tuyển nổi, f = 0,5 P: áp suất tuyệt đối 1(atm): áp suất không khí S1: nồng độ dầu đầu vào, S1 = 100 (mg/L) Thay số vào phường trình, ta có: P = 2,33 (atm) Diện tích bề mặt bể tuyển nổi: Trong đó: Q: lưu lượng giờ trung bình , Q = 12.5 (m3/h) Kích thước bể: Chọn chiều cao bể hữu ích: 1 (m) Chiều cao bảo vệ: 0,4 (m) Chiều rộng: 2 (m) Chiều dài: 3 (m) Thể tích hữu ích: Vhi = 3(m) 2(m) 1(m) = 6 (m3) Chiều cao xây dựng: Hxd = 1(m) + 0,4(m) = 1,4 (m) Thể tích tổng cộng: Vtc = 3(m)2(m)1,4(m) = 8.4 (m3) Thời gian lưu nước: Thời gian lưu nước thoả, vì 20 40 (phút) Bảng 3.6 : Tóm tắt kích thước bể tuyển nổi STT Tên các thông số Giá trị 1 Chiều cao bể 1.4 m 2 Chiều dài bể 2 m 3 Chiều rộng bể 3 m 4 Số lượng bể 1 Hình 3.6 Chi tiết bể tuyển nổi 3.5 Bể tạo áp Bể áp lực có dạng hình trụ, đáy và nắp bể có dạng hình elip . Bể áp lực có thời gian lưu nước từ 1 3 phút, chọn t = 2 phút. Thể tích bể áp lực : V = Trong đó: t : thời gian lưu nước, t = 2 (phút) Q: lưu lượng nước thải trung bình giờ , Q = 12.5 (m3/h) Suy ra: V = = 0.42(m3) Chọn H = 2 (m) Diện tích bể: Đường kính bể: Chọn D = 0,6 (m) = 600 (mm) Kích thước bể tạo áp: Đường kính bể: D = 600(mm) Chiều cao: H = 2000 (mm) Chiều cao nắp, đáy: hn = hđ = 0,25D =0,25 600= 150 (mm) Chọn hn = hđ = 150 (mm) Thể tích đáy (nón) được tính theo công thức: Trong đó: a = b = hn = hđ = 0,15 (m) Suy ra: Thể tích phần hình trụ: Tính lại thể tích toàn bể áp lực : VT = V + 2V1 = 0.5652 (m3)+( 20.0283) (m3)= 0.6218 (m3) Kiểm tra lại thời gian lưu nước: Trong đó: Q=0.208 (m3/phút ) Thời gian lưu hợp lý vì 1t3 phút Máy nén khí Khí được cung cấp vào bể tạo áp bằng máy nén khí với áp lực P = 2,33 (atm). Tỉ lệ không khí trên dầu mỡ: Khối lượng dầu mỡ trong bể ứng với thời gian lưu 2 phút là: S = Q (S2 – S3) = (0.208)(100-20) =16.64 (kg dầu mỡ /phút) Khối lượng không khí là: A = 0,03S=0,0316.64 = 0.499 (kg khí/phút) Lưu lượng không khí: Trong đó: : khối lượng riêng của không khí,=1,2 (kg/m3) Suy ra: Đường kính ống phân phối khí chính vk : vận tốc khí trong ống chính, vk = 10 m/s Chọn ống sắt tráng kẽm & 34 cung cấp khí vào bể điều hòa. Chọn 2 ống nhánh cấp khí cho bể điều hòa Lượng khí qua mỗi ống nhánh Đường kính ống nhánh dẫn khí vk : vận tốc khí trong ống nhánh, vk = 10 ÷ 15 m/s, chọn vk = 15 m/s Chọn ống nhánh bằng nhựa PVC, có đường kính &21 Cường độ sục khí trên 1 m chiều dài ống với L : chiều dài ống khí tối đa Sử dụng ống khí đục lỗ để sục khí. Lượng khí qua 1 lỗ trong đó : vlo : vận tốc khí qua lỗ, vlo = 5 ÷ 20 m/s (TCXD-51-84), chọn vlo = 20m/s dlo : đường kính lỗ, dlo = 2 ÷ 5 mm, chọn dlo = 5 mm Số lỗ trên 1 ống lỗ ; chọn 3 lỗ Công suất máy nén được tính theo công thức: N= Trong đó: N: công suất, kW Qk : lưu lượng khí, Qk = 0.0069 (m3/s) P1 : áp suất không khí khi hút vào, P1 = 105(N/m2) k : chỉ số nén của không khí, k = 1,4 1: hệ số đốt nóng, 1 = (0,21), chọn 1 = 0,8 2 : hệ số hình dạng, 2 = 0,920,95, chọn 2 = 0,94 Do đó: N== 0.879 (kW) Công suất động cơ được tính theo công thức: Nđc = aN Trong đó: a=1,11,5, chọn a = 1,3 Suy ra: Nđc = 1,30.879 = 1.143 (kW) Thiết kế an toàn ta chọn máy nén có công suất 2 (kW), chọn 2 cái hoạt động luân phiên. Bảng 3.7 : Tóm tắt kích thước bồn tạo áp STT Tên các thông số Giá trị 1 Đường kính bể 0.6m 2 Chiều cao 2 m 3 Chiều cao nắp 0.15 m 4 Chiều cao đáy 0.15 m 5 Công suất máy nén khí 2 KW 6 Số máy nén 2 cái Hình 3.7 Chi tiết bồn tạo áp 3.6 BỂ LẮNG I Vì lưu lượng nước thải của nhà máy nhỏ nên chọn bể lắng l là bể lắng đứng. Tải trọng bề mặt : HLR = 30(m3/m2.ngđ). Khả năng xử lý BOD5:=30% (30%--40%) Khả năng xử lý SS:=60% (40%--60%) Lưu lượng nước thải trung bình ngày: Q = 300 (m3/ ng ) Diện tích bể lắng : Đường kính bể lắng : D==3.6(m) Chọn D = 4 (m) Tính lại diện tích bể lắng : A= Chọn chiều cao bể H =4(m) . Vì đường kính bể lắng nhỏ nên không cần thanh gạt bùn. Do đó để thu được bùn, đáy nón bể xây dựng với độ dốc 45o so với phương nằm ngang, suy ra Hchóp ==2 (m)[ tam giác vuông cân]. Chiều cao của ống trung tâm: Htt = 55%H = 55%4= 2.2(m) Đường kính của ống trung tâm: d =15%*4=0.6(m) = 600(mm) ống loe – tấm hướng dòng Đường kính và chiều cao ống loe: Dp = Hp = 1,35 d = 1,35600 = 810 mm Suy ra: Hp = Dp = 810 (mm) Đường kính tấm hướng dòng bằng 1,3 lần đường kính ống loe: Dl = 1,3810 = 1053 (mm) Chọn Dl = 1053 (mm) Góc nghiêng giữa bề mặt tấm hướng dòng so với phương nằm ngang là 17o. Khoảng từ chân tấm hướng dòng đến chân ống loe là 200 mm (Hhd = 200mm). Chiều cao bảo vệ: H1 = 0,3 (m) Chiều cao lớp trung hoà: H2 = 0,3 (m) Chiều cao phần lắng là chiều cao tính từ mặt nước đến chân tấm hướng dòng: Hlắng = Htt + Hp + Hhd= 2.2 +0.81 + 0,2 = 3.21 (m) Thể tích phần lắng: =29.13(m3) Chiều cao chứa bùn trong phần hình trụ: Hb-1 = H – Hlắng – H2 = 4 – 3.21 – 0,3 = 0.49(m) Thể tích chứa bùn trong phần hình trụ: Thể tích chứa bùn trong hình chóp đáy: Thể tích chứa bùn tổng cộng: Vb =Vb-1 (m3)+ Vb-2(m3)=6.15 (m3)+ 8.4(m3) = 14.55 (m3) Thời gian lưu nước: t== Thể tích tổng cộng của bể: Máng thu nước Máng thu nước vòng tròn có đường kính bằng từ 70% đến 80% đường kính bể Chọn chiều rộng máng thu nước là 200 mm . Vậy đường kính máng thu nước là: Dm = 4-(2 Chu vi máng thu nước : Lm = Dm Tải trọng nước thu trên 1m chiều dài của máng: Gía trị này thích hợp vì Lmax = 125(m3/m.ngđ) Tấm răng cưa được làm bằng thép có bể dày bằng 1mm, chi tiết tấm răng cưa được thể hiện như hình vẽ. Máng thu nước làm bằng bê tông cốt thép dày 100mm, nên Chiều dài (chu vi) thực tế lắp tấm răng cưa là: Lr =(4-(20,2)-(20,1)) = 11.932(m) Chiều dài mỗi tấm răng cưa dài 2 m, vậy số tấm răng cưa là: (cái) Chọn 6 tấm răng cưa: 6 tấm răng cưa có chiều dài mỗi cái 2 (m) SS-đầu ra: SSra = SSvào SS được xử lý : SSxử lý = SSvào - SSra = 393-157,2 = 235,8(mg/L) Lượng bùn khô thải ra hằng ngày: M1 = QSSxửlý = 300(m3/ng)(kg/ng) Phần hình chóp của bể lắng I được dùng làm ngăn chứa bùn. Lưu lượng bùn thải ra hằng ngày Bùn trong bể lắng I có độ ẩm khoảng =95%. Khối lượng riêng của bùn ướt là 1020 kg/m3.(sách Wastewater Engineering). Q1= Trong đó: C1: độ tro C1 = 100- = 100-95 = 5(%) = 0,05 Bảng 3.8 : Tóm tắt kích thước bể lắng 1 STT Tên các thông số Giá trị 1 Diện tích 12.56 m2 2 Đường kính bể 4 m 3 Đường kính trung tâm 0.6 m 4 Chiều cao bể 4 m 5 Chiều cao vùng lắng 3.21 m Hình 3.8 Chi tiết bể lắng 1 3.7 AEROTEN Chọn bể aeroten có dạng thông thường . Nước thải và bùn tuần hoàn được cấp vào bể thổi khí , máy thổi khí cung cấp O2 cho các quá trình sinh hóa xảy ra trong bể. Hiệu suất xử lý BOD qua bể tuyển nổi là 15%. Do đó, nồng độ BOD5 đầu vào bể lắng I là: S0 = 310 (1 – 0,15) = 263.5 (mg/L) Hiệu suất xử lý BOD5 qua bể lắng I là 30%, nồng độ BOD5 đầu vào bể Aeroten là: S0 = 263.5(1-0,3) = 184.45 (mg/L) Các thông số cần thiết để tính bể aeroten Hệ số sản lượng: Y = 0,5 mgVSS/mgBOD5 Kd = 0,05 (ng-1) Các thông số tính toán bể Aeroten: Tỉ số giữa MLVSS và MLSS: 0,8 Nồng độ bùn tuần hoàn: Xr = 10,000 mg/L thời gian lưu bùn: = 8 (ng) Nồng độ chất rắn bay hơi MLVSS = 3000 mg/L Nồng độ chất rắn lơ lửng sau bể lắng II: 25 mg/L, trong đó 65% có thể phân hủy sinh học. Nồng độ BOD5 sau bể lắng II: 20 mg/L Tỉ lệ giữa BOD5 và BODht là: 0,68 Tính nồng độ BOD5 hoà tan ở đầu ra theo công thức: S = BOD5 cho phép – BOD5 trong SS Tính BOD5 trong SS ra Trong SS đầu ra của nước thải thì 65% có thể phân hủy sinh học: 0,6525 = 16,25(mg/L) BODht trong SS đầu ra: 1,4216,25 = 23,1 (mg/L) BOD5 trong SS đầu ra: 0,6823,1 = 15,7 (mg/L) Vậy nồng độ BOD5 hoà tan: S = 20 (mg/L)– 15,7 (mg/L)= 4,3 (mg/L) c . Tính hiệu suất xử lý Hiệu suất xử lý được tính theo công thức: Hiệu suất dựa trên BOD5 hoà tan: E = Hiệu suất toàn công trình aeroten : E= d.Tính thể tích bể aeroten Thể tích bể Aeroten được tính theo công thức sau: Trong đó: các thông số khác trong công thức giống phần trên. Kích thước bể: Chiều cao : 4 (m) Chiều rộng : 3(m) Chiều dài : 5 (m) Tính lại thể tích bể hữu ích : V = 4(m)3(m)5(m) = 60 (m3) Chiều cao bảo vệ: 0,3 (m) Chiều cao xây dựng của bể: Hxd = 4 (m)+0,3(m) =4,3 (m) Thể tích toàn bể : Vxd = 4,3(m)3(m)5(m) = 64.5 (m3) Thời gian lưu nước : Thời gian lưu này thoả vì: e. Khối lượng bùn thải ra trong một ngày Tính hệ số quan trắc Yobs: Tính khối lượng bùn tăng lên theo MLVSS: Px = Yobs Q(S0-S) = 0,36300(m3/ng) (184.45-4,3)(g/m3) 10-3 (kg/g) =19.456 ( ng/đ) Tính khối lượng bùn tăng lên theo MLSS: Px(ss) = = 24.32(kg/ng) Tính khối lượng bùn thải: Khối Lượng bùn thải = (Khối lượng bùn tăng theo MLSS) – (SS trong đầu ra) = 24.32– 3002510-3 = 16.82 (kg/ng) f. Lưu lượng bùn thải ra trong một ngày Lưu lượng bùn được tính theo công thức: Suy ra: Qw = 1.65 (m3/ng) g. Hệ số tuần hoàn Dựa theo phương trình cân bằng vật chất ta có: X(Q+Qr) = XrQr 3000(mg/L)(Q + Qr)(m3/ng) = 10000 (mg/L)Qr(m3/ng) Suy ra hệ số tuần hoàn: hay = 43% Giá trị này thoả vì Suy ra lưu lượng tuần hoàn là: Qr = h. Lượng oxy cần thiết theo BODHT Tính lượng BODht Trong đó :BOD5 = 0,68BODht Khối lượng BODht dùng: Lượng oxy cần thiết (không tính lượng oxydùng để Nitrat hoá): = (kgO2/ngày) i. Tỉ lệ F/M Tỉ lệ F/M được tính theo công thức: Gía trị này thoả, vì ( ng-1) j. Tải trọng thể tích Tải trọng thể tích được tính theo công thức : Gía trị này thoa,û vì 0.8 k. Tính lượng không khí cần thiết Hiệu suất cung cấp oxy của máy thổi khí là 8% Hệ số an toàn là 2 Nhiệt độ không khí: 30oC Khối lượng riêng của không khí là :1,2 (kg/m3) Oxy chiếm 23% khối lượng không khí Tính khối lượng không khí lý thuyết cần thiết: =(kg không khí/ng) =(m3 không khí/ng) Tính lượng không khí thực (với hiệu suất truyền khối 8%): Q1 = (m3 không khí/ngd) = 0.83(m3không khí /phút ) Lượng không khí thiết kế: Qk = 2x0.83= 1.66(m3/phút) = 1660 (L /phút) = 0.03 m3/s Áp lực cần thiết của máy thổi khí tính theo mH2O Hm = h0 + hf + H + hl Trong đó : h0 : tổng tổn thất qua hệ thống ống dẫn khí, h0 = 0,06mH2O hf : tổn thất qua thiết bị phân phối khí (không vượt quá 0,5m, chọn 0,5m) hl : tổn thất qua ống tập trung đưa từ máy thổi khí đến bể, hl = 0,05 m H : chiều sâu hữu ích của bể, H = 4m => Hm = 0,06 + 0,5 + 4 + 0,05 = 4,61 mH2O = 0,45 atm Công suất máy thổi khí : Với G : trọng lượng dòng không khí (kg/s), R : hằng số khí, đối với không khí R = 8,314 kJ/kmol0K T1 : nhiệt độ tuyệt đối của không khí đầu vào (0K) = 273 + 30 = 303 0K P1 : áp suất tuyệt đối của không khí đầu vào = 1 atm P2 : áp suất tuyệt đối của không khí ra = 1 + 0,48 = 1,48 atm n = (k-1)/k = 0,283 29,7 : hệ số chuyển đổi η : hiệu suất máy, η = 0,8 Công suất động cơ : Nđc = N x 1,5 = 1.6 x 1.5 = 2.4 kw Vậy chọn 2 máy thổi khí công suất mỗi máy 2 HP hoạt động luân phiên. Kích thước ống dẫn khí Ống khí chính, chọn vC = 15 m/s Chọn đường kính ống khí chính &50 bằng sắt tráng kẽm. Ống khí nhánh, chọn vn = 20 m/s Các ống nhánh đặt theo chiều ngang bể, vuông góc với cạnh dài bể. Khoảng cách giữa các ống nhánh ở 2 đầu bể với thành bể, chọn : a = 0,5 m Khoảng cách giữa các ống nhánh : x = 1m Số ống nhánh : ống Lưu lượng khí trong mỗi ống nhánh: Đường kính ống nhánh dẫn khí: Chọn đường kính ống khí nhánh &30 , bằng sắt tráng kẽm. Hệ thống đĩa phân phối khí: Chọn dạng đĩa xốp phân phối, có màng phân phối dạng bọt mịn. - Đường kính đĩa phân phối d = 270 mm - Diện tích bề mặt đĩa: Fđ = 0,06 m2 - Cường độ thổi khí của đĩa: rđ = 200l/phút.đĩa = 12 m3/h.đĩa - Số lượng đĩa phân phối cần: cái - Số đĩa trên mỗi ống nhánh: cái, chọn n = 5 cái Kiểm tra lượng không khí sử dụng Thể tích không khí cung cấp cho 1mnước thải: Thoả vì thể tích oxy trên 1mnước thải từ 5m3/m3 đến 15m3/m3 Thể tích không khí trên 1kg BOD5 Bảng 3.9 : Tóm tắt kích thước bể aeroten STT Tên các thông số Giá trị 1 Số lượng bể 1 2 Chiều cao xây dựng bể 4.3 m 3 Chiều dài bể 5 m 4 Chiều rộng bể 3 m Hình 3.9 Chi iết bể Aerotank 3.8. BỂ LẮNG II Chọn bể lắng II là bể lắng đứng. Chọn tải trọng bề mặt HLR = 24 m3/m2.ngđ Diện tích bề mặt : A = = Đường kính của bể : Chọn đường kính: D = 4m Tính lại diện tính bề mặt: Chọn chiều cao bể H = 4(m). Vì đường kính bể lắng nhỏ nên không cần thanh gạt bùn. Do đó để thu được bùn, đáy nón bể được xây dựng với độ dốc 45o so với phương nằm ngang, suy ra Hchóp = =2(m)[ tam giác vuông cân]. Ống loe – tấm hướng dòng Chiều cao của ống trung tâm: Htt = 55%H = 55%4 = 2.2(m) Đường kính của ống trung tâm: d =15%x4= = 0.6(m) Đường kính và chiều cao ống loe: Dp = Hp = 1,35 d = 1,35600(mm)= 810 (mm) Chọn Hp = Dp = 810 (mm) Đường kính tấm hướng dòng bằng 1,3 lần đường kính ống loe: Dl = 1,3810 = 1053 (mm) Chọn Dl = 1053 (mm) Góc nghiêng giữa bề mặt tấm hướng dòng so với phương nằm ngang là 17o. Khoảng từ chân tấm hướng dòng đến chân ống loe là 200 mm (Hhd = 200mm). Chiều cao phần lắng là chiều cao tính từ mặt nước đến chân tấm hướng dòng: Hlắng = Htt + Hd + Hhd = 2.2 + 0.81+0,2 = 3.21 (m) Thể tích phần lắng: =29.13 (m3) Chiều cao chứa bùn trong phần hình trụ: Hb-1 = H – Hlắng – H2 4 (m)– 3.21(m) – 0,3(m) = 0.49 (m) Thể tích chứa bùn trong phần hình trụ: Thể tích chứa bùn trong hình chóp đáy: Thể tích chứa bùn tổng cộng: Vb =Vb-1 + Vb-2 =6.15 (m3)+ 8.4 (m3)= 14.55(m3) Thời gian lưu nước: t== Thời gian lưu nước hợp lý, vì 1,5 (h)t2,5 (h) Thể tích tổng cộng của bể: Chiều cao bảo vệ: H1 = 0,3 (m) Chiều cao lớp trung hoà: H2 = 0,3 (m) Chiều cao tổng cộng của bể: Ht = H + H1 + Hchóp = 4 (m)+ 0,3(m) +2(m) = 6.3 (m) Kiểm tra tải trọng chất rắn: SL= Trong đó: MLVSS = 0,8(MLSS) MLSS = Vậy : Gía trị này thoả vì 96144 Máng thu nước vòng tròn có đường kính bằng từ 70% đến 80% đường kính bể Chọn chiều rộng máng thu nước là 200 (mm). Vậy đường kính máng thu nước là: Dm = 4-(2 Chu vi máng thu nước : Lm = Dm Tải trọng nước thu trên 1m chiều dài của máng: a= Tấm răng cưa được làm bằng thép có bể dày bằng 1mm, chi tiết răng cưa được thể hiện như hình vẽ. Máng thu nước làm bằng bê tông cốt thép dày 100mm, nên chiều dài (chu vi) thực tế lắp tấm răng cưa là: Lr = (4 – 20,2 – 20,1) = 10.676(m) Chiều dài mỗi tấm răng cưa dài 2m, vậy số tấm răng cưa là: Chọn 6 tấm răng cưa: 5 cái trong đó mỗi cái dài 2 (m), cái còn lại 0.676 (m) Hàm lượng cặn sau khi qua be lắng 2 giảm đến 86% SS-đầu ra: SSra = SSvào < 30 (mg/l) TCVN 5945:2005 SS được xử lý : SSxử lý = SSvào - SSra = 157.2 – 22.008 = 135.192(mg/L) Lượng bùn khô thải ra hằng ngày: M = QSSxửlý = 300(m3/ng)(kg/ng) Phần hình chóp của bể lắng II được dùng làm ngăn chứa bùn. Lưu lượng bùn thải ra hằng ngày Bùn trong bể lắng II có độ ẩm khoảng =95%, khối lượng riêng của bùn ướt là 1020 kg/m3. Q1= Trong đó: C1: độ tro C1 = 100- = 100-95 = 5(%) = 0,05 Bảng 3.10 : Tóm tắt kích thước bể lắng 2 STT Tên các thông số Giá trị 1 Diện tích 12.56 m2 2 Đường kính bể 4 m 3 Đường kính trung tâm 0.6 m 4 Chiều cao bể 4 m 5 Chiều cao vùng lắng 3.21 m Hình 3.10 Chi tiết bể lắng 2 3.9 BỂ KHỬ TRÙNG Khử trùng nước thải , dùng hóa chất tiêu diệt các vi sinh vật có trong nước thải trước khi thải vào nguồn tiếp nhận . Bể có dạng hình chữ nhật , chia làm nhiều ngăn,các vách ngăn được xếp sole nhau , để đổi hướng di chuyển của dòng chảy và tăng thời gian tiếp xúc giữa nước thải và hóa chất . Kích thước bể Với t là thời gian lưu nước, chọn t = 30 phút ( theo xử lý nước thải _ Hồng Huệ) Chọn chiều cao bể h = 1 m hxd = 1 +0.4 =1.4 m Diện tích mặt bằng Kích thước bể: L *B *H = 4 * 3 *1.4 Chọn bể cĩ 3 ngăn, số vách ngăn là 2, chiều dài mỗi vách ngăn d = 10 cm Chiều rộng mỗi ngăn Chiều dài vách ngăn lấy 2/3 chiều rộng bể : 2/3*3 = 2 m Khối Lượng Cl2 sử dụng Khối lượng Cl2 dùng để khử trùng được tính theo công thức : Y=A Trong đó : Q: Lưu lượng nước thải ,với Q = 300 (m3/ng) A: Liều lượng Cl2 sử dụng, A = 5(g/m3) Vậy: Y=5 (g/m3)x 300 (m3/ng)= 1500(g/ng) = 1,5 (kg/ngày) Bảng 3.11 : Tóm tắt kích thước bể khử trùng STT Tên các thông số Giá trị 1 Chiều dài bể 4 m 2 Chiều rộng bể 3 m 3 Chiều cao bể 1.4 m 4 Số ngăn 3 5 Chiều rộng mỗi ngăn 1.227 m 6 Chiều dài mỗi ngăn 2 m 7 Khối lượng Cl2 sử dụng 1.5 kg Hình 3.11 Chi tiết bể khử trùng 3.10 BỂ CHỨA BÙN Dùng để chứa bùn từ các bể aerotanj, tuyển nổi, bể lắng. Có nhiệm vụ ổn định bùn để chuyển qua máy nén bùn . Tổng lượng bùn cặn của nhà máy G=Q*(0.8*SS+0.3*BOD5)kg/ng Trong đó Q :Lưu lượng nước thải m3/ng SS : hàm lượng SS của nước thải g/m3 BOD5 : hàm lượng BOD5 của nước thải => G =300*(0.8*393 +0.3*310)*10-3 = 122.22 kg/ng Giả thiết tỉ trọng cặn lắng là1.02 tấn/m3 , nồng độ cặn lắng là 2 % Thể tích cặn lắng m3/ng Chọn thời gian lưu bùn là 3 ngày => thể tích bể cần xây dựng là 18 m3 Kích thước xây dựng bể : L*B*H = 3m*3m*2m Bảng 3.12 : Tóm tắt kích thước bể chứa bùn STT Tên các thông số Giá trị 1 Số lượng bể 1 2 Chiều cao xây dựng bể 2 m 3 Chiều dài bể 3 m 4 Chiều rộng bể 3 m Hình3.12 Chi tiết bể chứa bùn Chương 4 : Dự Toán Chi Phí 4.1 Diện tích xây dựng STT Công trình Kích thước L*B*H (m) Thể tích V (m3) Diện tích F (m2) 1 Song chắn rác 2.12m*0.5m*0.8m 1.8 m2 2 Bể thu gom 4*3*3 30 12 3 Bể điều hòa 3*2*4.5 22 6 4 Bể tuyển nổi 3*2*1.4 8.4 6 5 Bể lắng I D=4;H=4 62.38 12.56 6 Bể Aeronten 5*3*4.3 64.5 15 7 Bể lắng II D=4, H = 4 62.38 12.56 8 Bể khử trùng 4*3*1.4 15.625 15.625 9 Bể chứa bùn 3*3*2 18 9 10 Bể tạo áp D=0.6m,H=2m 0.62 0.28 Tổng cộng 253.905 89.025 Tổng diện tích mặt bằng : Tổng diện tích mặt bằng cần thiết : S = Si * 1.2 =89.025*1.2= 106.83 m2 Trong đó 1.2 là khoảng trong giữa các đơn vị 4.2 Chi phí xây dựng TT Công trình Vật liệu Số lượng Thể tích (m3) Đơn giá (VND/m3) Thành tiền (VND) 1 Song chắn rác inox 1 2 Bể thu gom BTCT 1 30 2000000 60000000 3 Bể điều hòa BTCT 1 22 2000000 44000000 4 Bể tuyển nổi BTCT 1 8.4 2000000 16800000 5 Bể lắng I BTCT 1 62.38 2000000 124760000 6 Bể Aeronten BTCT 1 64.5 2000000 129000000 7 Bể lắng II BTCT 1 62.38 2000000 124760000 8 Bể khử trùng BTCT 1 15.625 2000000 31250000 9 Bể chứa bùn BTCT 1 18 2000000 36000000 10 Bể tạo áp 0.62 2000000 1240000 Tổng Cộng 567.810.000 4.3 Chi phí trang thiết bị TT Công trình Đơn vị Số lượng Đơn giá (tính cho 1 cái) Thành tiền (triệu VND) 1 SCR Bộ 1 1.000.000 1 2 Máy thổi khí cái 5 40.000.000 200 3 Máy bơm nước thải cái 2 35.000.000 70 4 Bơm hút bùn 2 20.000.000 40 5 Đĩa phân phối khí 10 250.000 2.5 6 Cầu thanh, sàn công tác 5 7 Bulong, phụ tùng, đường ống 50 Tổng cộng 368.5 4.4 Chi phí xử lí cho 1 m3 nước thải : Chi phí xử lý cho 1 m3 nước thải gồm các chi phí sau STT Tên thiết bị Công suất ( kw) Thời gian làm việc ( h/ngày) Năng lượng tiêu thụ ( kwh/ngày) 1 Bơm nước thải từ bể điều hòa 2 24 48 2 Máy thổi khí trong bể điều hòa 0.5 24 12 3 Máy thổi khí trong bể Aeroten 43.3 24 1039.2 4 Bơm bùn của bể lắng I 1.35 24 32.4 5 Bơm bùn của bể lắng II 1.26 12 15.12 6 Bơm bùn từ bể nén bùn 1.1 8 8.8 Tổng điện năng tiêu thụ trong 1 ngày 1155.52 Chi phí điện năng cho mỗi ngày 1155.52 * 800 = 924416 (đồng) Chi phí điện năng cho mỗi năm 924416 * 365 = 33741180 (đồng / năm) Chi phí quản lý : Cần một kỹ sư quản lí , lương tháng 2.000.000 (đồng/tháng) Chi phí cho một năm : 2.000.000 * 12 = 24.000.000 (đồng) Chi phí sửa chữa định kì : 10.000 (đng/ngầy) Chi phí cho một năm : 10.000 * 365 =3.650.000 Giá thành xử lí của mỗi m3 nước thải là S = 3.650.000 + 24.000.000 + 33741180 = 61391180(đồng/năm) Chương 5 : Kết Luận và Kiến Nghị 5.1 KẾT LUẬN Trong thời gian gần đây sản xuất gốm là một trong những ngành được coi có những tích cực hơn trong trong việc bảo vệ môi trường. Việc công ty cổ phần gốm Việt Thành đầu tư công nghệ sản xuất tương đối hiện đại với đầy đủ các thiết bị máy móc tiên tiến nhất trong lĩnh vực sản xuất sản xuất gốm hiện nay cũng nhằm mục đích hạn chế các nguồn phát sinh ô nhiễm. Việc thiết kế trạm xử lý nước thải cho nhà máy là một trong những vấn đề đang được quan tâm và đầu tư thoả đáng. Điều đó không những đem lại hiệu quả kinh tế (một cách gián tiếp), kỹ thuật, xã hội mà còn góp phần vào việc cải thiện môi rường, nâng cao ý thức gìn giữ môi trường trong sạch. Đồ án đã cố gắng trình bày chi tiết các bước thực hiện phù hợp với các yêu cầu đặt ra. Đồ án đã thực hiện các công việc: tính toán thiết kế trạm xử lý nước thải, mạng lưới thoát nước, tính toán kinh tế. Sau khi so sánh và chọn lựa dựa trên thành phần và tính chất nước thải gốm, đáp ứng được tiêu chuẩn thải nước của nguồn loại A (TCVN 5945-1995), phương án công nghệ cơ học kết hợp với sinh học được sử dụng để tính toán và thiết kế trạm xử lý nước thải. Dựa trên điều kiện thực tế và yêu cầu của nhà máy, công tác thiết kế mạng lưới thoát nước mưa, thoát nước thải sản xuất và sinh hoạt cũng đã được thực hiên. 5.2 KIẾN NGHỊ Với nhu cầu nâng cao năng xuất hoạt động và mở rộng thị trường tiêu thụ, trong tương lai không xa nhà máy cần thiết kế mở rộng nâng công xuất của trạm xử lý nước thải. Thường xuyên kiểm tra, bảo dưỡng, máy móc thiết bị, chế độ làm việc của các công trình đơn vị để trạm xử lý hoạt động đáp ứng được yêu cầu của thiết kế. Cần quan tâm đến công tác đào tạo, bồi dưỡng, nâng cao trình độ chuyên môn của nhân viên vận hành trạm xử lý. Các lĩnh vực gây ô nhiễm khác: tiếng ồn, khí thải, rác thải, cần quan tâm đúng mức để đảm bảo không gây ô nhiễm, đáp ứng được nhu cầu phát triển bền vững. Việc kiểm tra giám sát môi trường phải được thực hiện đầy đủ, thường xuyên và chặt chẽ.