Đồ án Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy chế biến sữa – Công ty TNHH CP Việt Nam. Công suất 250m3/ ngày

ớc thải. Clo là chất oxy hoá mạnh ở bất kì dạng nào nêu được chọn làm chất khử trùng. Khi cho Clo vào nước, phản ứng diễn ra như sau: Cl2 + H2O ĩ HOCl + HCl Hoặc có thể ở dạng phương trình phân ly: Cl2 + H2O ĩ H+ + OCl- + Cl- Axit hypoclorit (HOCl) có tác dụng diệt trùng rất mạnh. Khi cho Clo vào nước, chất diệt trùng sẽ khuếch tán qua vỏ tế bào vi sinh vật gây phản ứng với men bên trong của tế bào, làm phá hoại quá trình trao đổi chất dẫn đến vi sinh vật tiêu diệt. TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ Thông số tính toán: Công suất xử lý : 250m3/ngày đêm BOD5 : 690 mg/l COD : 1296 mg/l pH : 6.1 Rắn lơ lững SS : 304 mgSS/l Dầu mỡ động thực vật : 59.67 Lưu lượng trung bình : QTB = 250 (m3/ngày) = =10.42 (m3/h) = = 0.0029 (m3/s)= 2.9(l/s) Lấy hệ số không điều hòa chung: kc = 3 kng = 1.15 – 1.3 -> Chọn 1.2 Vậy hệ số không điều hòa giờ: kh = = = 2.5 Lưu lượng giờ lớn nhất: Qmax = kh × QTB = 2.5 × 10,42 = 26.05 (m3/h) = 7.24 (l/s) Hố thu Nơi tiếp nhận và tập trung toàn bộ nước thải của nhà máy trước khi đưa qua các công trình khác . Hố thu thường được xây dựng âm vào lòng đất. Kích thước bể: Thể tích hố gom V == = 3.47 (m3) Trong đó: Lưu lượng nước thải Qtb = 10.42 (m3/h) Chọn thời gian lưu nước, t = 10-30 phút [1]. Chọn t = 20phút Kích thước bể: Chọn chiều sâu hữu ích : h1 = 1.5 m Chiều cao bảo vệ: h2 = 0.5 m Chiều cao bể : hb = h1+ h2 = 1.5 + 0.5= 2(m) Diện tích bể S = == 1.74 (m2) » 1.8 (m2) Chọn dài × rộng = 1.5 ×1.2(m2) Thể tích xây dựng: dài × rộng × cao = 1.8m ×1m × 2m = 3.6 (m3) Đường kính ống dẫn nước thải sang bể điều hoà Vận tốc nước đi trong ống đẩy của bơm từ vd = 1.5 – 2.5 (m/s) và trong ống hút là vh = 0.8 – 2.0 (m/s) D== Khi vh = 0,8(m/s) dh = 0.068(m) vh =2 (m/s) dh = 0.043(m) Khi vd = 1,5 (m/s) dd = 0.05(m) vd = 2,5(m/s) dd = 0.012(m) Trong thực tế, đường kính ống hút bằng đường kính ống đẩy nên ta: Chọn dh = dd = 50 mm. Để thoả mãn vận tốc dòng chảy nằm trong khoảng cho phép vh = vd = 1.5(m/s) Kiểm tra lại vận tốc trong ống: v= ==1.474 (m/s) (Thoả) Công suất bơm nước thải sang bể điều hoà N = = = 0.71 (Kw) = 0.947(Hp) » 1 (Hp) Công suất thực tế của bơm: Ntt= 1.4 ×N = 1.4×1=1.4 (Hp) Bảng 5: Thông số thiết kế và kích thước HỐ THU STT Thông số Ký hiệu Đơn vị Giá trị 1 Chiều dài bể L m 1.5 2 Chiều rộng bể B m 1.2 3 Chiều cao tổng cộng hb m 2 Song chắn rác Nước thải từ các quy trình tự chảy theo các đường ống được bố trí theo cao trình đổ vào Mương Dẫn. Kích thước mương dẫn Vận tốc dòng chảy đến song chắn rác: 0.3048 – 0.6096 m/s. Chọn v = 0.6m/s Góc nghiêng của song chắn rác: a = 30 - 450. Chọn a = 450. Trang 118 [1] Diện tích mặt cắt ngang của mương: F = = = 0.012(m2) Mà F = B × h1 Trong đó: B : Bề rộng mương h1: Độ sâu mương Việc xác định bề rộng và chiều sâu mương sao cho có lợi nhất về mặt thủy lực thì mương dẫn có hình chữ nhật: B = 2h1. Do đó: F = à Suy ra: B = = = 0.155 (m) Chọn B = 0.16 (m) à h1 = 0.08 (m) Tổn thất áp lực qua song chắn rác: hs = = = 0.127 (m) Trong đó: Vmax : Tốc độ nước qua Song chắn rác ứng với chế độ Qmax. Theo TCVN 51 - 84/36: v= 0.8 – 1m/s. Vmax=1m/s k1 : hệ số tính đến sự tăng tổn thất do vướng mắc rác ở Song chắn. K =2 -3 à chọn k1= 3. Trang 114 [1] g : gia tốc trọng trường. g= 9.81m/s2 x : Hệ số tổn thất áp lực cục bộ x = = = 0.83 Trong đó: b: Hệ số phụ thuộc vào thanh ngang của song chắn rác. Trang 114 [1]. Chọn b = 2.42 a: góc nghiêng của song chắn rác so với dòng chảy. a=600. s: bề dày của song chắn, thường s= 0.008m [1] b : Khoảng cách giữa các thanh b= 15-20mm. Chọn b = 16mm= 0.016m Chiều cao xây dựng mương đặt song chắn rác: H = h1 + hs + hbv = 0.08 + 0.081 + 0.5 = 0.661 (m) Trong đó: hbv: Chiều cao bảo vệ. Chọn hbv =0.5m Số lượng khe giữa các thanh của Song Chắn Rác n = = = 7.42 (khe) à Chọn n = 8 khe. Trong đó: h1 : Chiều sâu lớp nước trước song chắn rác, thường lấy bằng chiêu trong trong mương h1 = h v : Theo TCVN-51-84/36 vận tốc nước qua khe hở của song chắn 0.8-1m/s à Chọn vkhe=0.8m/s k2 : Hệ số tính đến hiện tương thu hẹp khe hở của dòng chảy khi sử dụng công cụ cào rác cơ giới.k2= 1.05. Trang 113 [1] Chiều rộng của song chắn rác W = s (n -1) +bn = 0.008 × (8-1) + 0.016 × 8 = 0.184 m = 184 (mm) Trong đó: s : Chiều dày của thanh tiết diện tròn s = 8 -10 mm. Chọn s = 8mm n : số khe, n = 8 khe b : Khoảng cách giữa các thanh b = 16mm= 0.016m Chiều dài xây dựng mương đặt Song chắn rác Chiều dài phần mở rộng trước song chắn l1 = = 0.033 (m) Chiều dài phần thu hẹp sau song chắn l2 == = 0.0165 (m) Chiều dài xây dựng phần mương để đặt song chắn rác: L = l1 + l2 +ls = 0.033 + 0.0165 + 1.2 = 1.2495 (m) =1250 (mm) Trong đó: ls : Chiều dài buồng đặt song chắn rác. Chọn ls = 1.2m Bảng 6: Thông số thiết kế và kích thước song chắn rác: STT Thông số Ký hiệu Đơn vị Giá trị 1 Tốc độ dòng chảy trong mương V m/s 0.6 2 Vận tốc dòng chảy qua song chắn rác v m/s 0.8 3 Kích thước mương Rộng B m 0.16 Sâu h1 m 0.127 4 Chiều cao xây dựng mương đặt song chắn rác H m 0.707 5 Chiều rộng song chắn W m 0.184 6 Chiều dài đoạn mở rộng trước song chắn l1 m 0.033 7 Chiều dài đoạn thu hẹp sau song chắn l2 m 00165 8 Số thanh n khe 8 Lưới chắn tinh Lưới chắn rác thường đặt nghiêng 450-600 so với phương thẳng đứng, vận tốc qua lưới v £ 0.6 m/s. Khe rộng của mắc lưới thường từ 10 – 20mm. Hàm lượng cặn lơ lửng sau khi qua lưới chắn rác C = (1 – 0.04) × 304 mgSS/l = 292 mgSS/l Hiệu quả xử lý BOD5 là 4%, hàm lượng BOD5 còn lại BOD5 = (1- 0.0) × 690 mgSS/l = 662.4 mg/l Bể điều hòa Điều hoà lưu lượng, nồng độ chất hữu cơ, tránh cặn lắng và làm thoáng sơ bộ. Qua đó oxy hóa một phần chất hữu cơ, giảm kích thước các công trình đơn vị phía sau và tăng khả năng làm việc hiệu quả. Kích thước bể Thể tích bể: Vdh = Q × t = 10.42 × 9 = 93.78 m3 Trong đó: t: thời gian lưu nước trong bể. Từ 8 – 12h [1]. Chọn t = 9 giờ Q: Lưu lượng giờ trung bình, Qhtb = 10.42 m3/h Tiết diện bể điều hòa: F = = = 23.44 (m2) » 23.5 (m2) Trong đó: Chọn chiều sâu hữu ích, h = 4 m Chọn chiều cao bảo vệ, hbv = 0.5 m à Chiều cao tổng cộng H = h’ + hbv = 4.5 m Thể tích xây dựng bể: Dài × rộng × cao = 6(m) × 4 (m) × 4.5 (m)=108m3 Tính toán lượng khí cần thiết sục vào bể Lượng khí nén cần cho khuấy trộn: Qk = R × Vdh = 0.015 × 93.78 = 1.407 (m3/ phút) =84.402 (m3/h) Trong đó: R: tốc độ khí nén. R = 0.01 – 0.015 (m3/m3.phút). Trang 418 [1]. Chọn R = 0.015 Vdh: Thể tích bể điều hòa. m3 Lượng khí cần thiết để chọn máy thổi khí: Qkk = f × Qk = 2 × 84.402 = 168.804 (m3/h)= 2813.4 (l/phut) Trong đó: f: Hệ số an toàn cho máy. Từ 1.5- 2. Chọn f= 2 Tính số đĩa phân phối Chọn thiết bị phân phối khí dạng Ống khuếch tán Plastic xốp cứng. Trang 419 [1], có lưu lượng phân phối của đĩa Z= 68 ÷ 113 l/phút. Chọn Z = 80 l/phút Số đĩa phân phối cần thiết: n = = = 35.17 đĩa Chọn n = 36 đĩa Chọn số nhánh dẫn khí là 4 nhánh. Trên mỗi nhánh gắn 9 ống phân phối khí. Các lỗ bố trí ở mặt dưới ống. Các ống được đặt trên các giá đỡ ở độ cao 8 cm so với đáy. Lưu lượng khí trong mỗi ống nhánh nhỏ: Qống = = 1.3´10-3 m3/s Sơ đồ bố trí ống dẫn khí Số lượng ống nhánh trong bể: 4 Số lượng đĩa trên mỗi nhánh: 9 Khoảng cách giữa 2 ống nhánh: x = = = 0.8 (m) Khoảng cách giữa 2 thiết bị trên cùng 1 nhánh: y = = = 0.6 (m) Đường kính ống dẫn khí Vận tốc khí trong ống dẫn khoảng 10 – 15 m/s. Chọn Vống = 10m/s Đường kính ống dẫn khí chính: Dc = = = 0.069 (m) Chọn ống nhựa có đường kính f = 90 Đường kính ống dẫn khí nhánh: dc = = = 0.04 (m) Chọn ống nhựa có đường kính f = 49 Tính toán hệ thống thổi khí Áp lực cần thiết cho hệ thống ống thổi khí: Hc= hC + hd + hf + hn = 0.4 + 0.5 + 3.8 = 4.7 (mH2O) Trong đó: h: tổn thất trong ống vận chuyển khí ; chọn =0.4m. 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 áp lực qua thiết bị phân phối hf ≤ 0.5m. Chọn 0.5m hn :độ sâu ngập nước = 3.8m. Công suất yêu cầu của máy thổi khí P = Trong đó: « P : Công suất yêu cầu của máy thổi khí, kw « G: Trọng lượng của dòng không khí, kg/s G = Q kk × rkk = = 0.061 (kg/s) « R: Hằng số khí: R=8.314KJ/Kmol0K « T1: Nhiệt độ tuyệt đối của không khí đầu vào: T1=30+273=3030K « P1: Áp suất tuyệt đối của không khí đầu vào, P1=1atm « P2: Áp suất tuyệt đối của không khí đầu ra P2=pm +1 = = +1=1.47 atm Với: pm là áp lực của máy thổi khí tính theo atmotphe, (atm) « , (K=1.395 đối với không khí) « e: Hiệu suất của máy thổi khí (0.7-0.9). Chọn e = 0.7 « 29,7: hệ số chuyển đổi sang hệ SI Vậy: P = = = 3(kw) = 4 (Hp) Sử Dụng 2máy thổi khí công suất 4 Hp , 1 máy hoạt động liên tục, 1 máy dự phòng Đường kính ống dẫn nước thải bơm sang bể tuyển nổi D == = 0.0495 (m) Chọn f=60 (mm) Trong đó: v: vận tốc qua ống, v= 1.5 m/s Công suất bơm chìm, bơm nước thải qua tuyển nổi N = = = 0.71 (kw) Công suất thực của bơm: Ntt = 1.4 × N = 1.4 ×0.71 = 0.99 (kw) = 1.3 (Hp) Bảng 7: Số liệu thiết kế Bể điều hòa STT Thông số Ký hiệu Đơn vị Giá trị 1 Chiều dài bể L m 6 2 Chiều rộng bể B m 4 3 Chiều cao bể H m 4 4 Đường kính dẫn khí DC m 0.09 5 Đường kính nhánh Dn m 0.049 6 Số đĩa n Đĩa 36 7 Số ống nhánh nống Nhánh 4 8 Số đĩa trên 1 nhánh đĩa 9 Bể tuyển nổi Khi vào bể tuyển nổi nước thải có nồng độ các thành phần SS, COD, BOD, dầu mỡ như sau: Bảng 8: Các thông số đầu vào bể tuyển nổi Thông số Đơn vị Giá trị Nồng độ m3/ngày đêm 250 SS mg/l 291.84 BOD mg/l 690 COD mg/l 1296 Dầu mỡ mg/l 59.67 pH 6.1 Thông số thiết kế cho bể tuyển nổi khí hòa tan : Tỉ số = 0.15 – 0.05[5]. Chọn A/S = 0.03 mg khí/mg chất rắn đạt hiệu quả tối ưu[1]. Nhiệt độ trung bình là 27oC Độ hòa tan của không khí phụ thuộc vào nhiệt độ: Bảng 9: Độ hòa tan của không khí phụ thuộc vào nhiệt độ t0C 0 10 20 30 sa 29.2 22.8 18.7 15.7 Ở nhiệt độ 270C. Ta chọn sa = 16.4 mL/L [1] Tỉ số bão hòa f = 0.5 P = áp suất trong bình áp lực, atm, được xác định bằng P = (hệ SI) p= áp suất (kPa), trong khoảng 270 ¸340(kPa), chọn p = 300 (kPa) Khi đó: P = = 3.96 Tải trọng bề mặt 3 - 10 m3/m2.ngày. Lưu lượng nước tuần hoàn = R = 4.366 (m3/h) Trong đó: R: Lưu lượng tuần tuần hoàn, m3/ngày Sa: hàm lượng bùn mg/L Phần trăm nước tái sử dụng ( từ 5-120% [5]) Tính bơm nước tuần hoàn vào bể tuyển nổi - Lưu lượng R = 4.366 m3/h - Chọn vận tốc nước trong ống v = 1.5m/s [5] - Đường kính ống tuần hoàn D== 0.032m Chọn ống PVC có đường kính 40 Kích thước bể Chiều cao bể: h = hn + hb = 1.4 +0.3 = 1.7m Chiều sâu tạo bọt hn = 1.4 m Chiều sâu phần tạo ván nổi hb = 0.3 m Chiều cao bảo vệ hbv= 0.3m Chiều cao xây dựng: H = h + hbv = 1.7 + 0.3 = 2m Thể tích bể: Lưu lượng nước vào bể: Do nước tuần hoàn vào bể nên lưu lượng nước trong bể vẫn là Q = 10.42 (m3/h)= 250 (m3/ngay) Thời gian lưu nước trong bể từ 20 – 45 phút [5]. Chọn t = 40 phút Diện tích bề mặt bể tuyển nổi Chọn bể hình vuông. Các cạnh của bể: D = R = =1.864m » 2m Thể tích thực của bể: 2m ´ 2m ´ 2m = 8m3. Lượng Không khí cần: Lượng cặn lấy ra trong 1 phút S = 0.8 g/l ´ = 139 g/phút Lưu lượng khí cần: Qk = 0.03 ´ S ´ (l/phút) =0.03 ´ 139 ´ =5.957 (l/phút) » 6 (l/phút) Trong đó: Dưới áp lực dư P = 235.1 kPa thì lượng khí dùng để bão hòa là 70% 0.03 Là tỉ số A/S Chọn máy bơm gió: Q = 6 lit/phút Cột áp lực Thể tích cột áp lực W = R´ t = 4.366().2(phút).1/60(giờ/phút) = 0.146 m3 Trong đó: t: thời gian lưu nước trong cột áp lực. Với tốc độ khuấy trộn nước và không khí trong bình áp lực là 0.8l/phút thì thời gian đạt bảo hòa hoàn toàn là 2-3 phút [5]. Chọn t= 2 phút Chọn chiều cao bình áp lực: Hlv = 1.2 (m); Chọn chiều cao bảo vệ: Hbv = 0.3 (m) Chiều cao áp lực : Hal = 1.2 + 0.3 = 1.5 m (cho phép 1 – 3 m) Đường kính cột áp lực = 0.352 m » 360mm Phân phối nước tuần hoàn vào bể tuyển nổi Vận tốc nước đi lên trong vùng tuyển nổi là v = 6m/h [2] Phân phối nước tuần hoàn vào bể tuyển nổi bằng hệ thống ống đục lỗ, vận tốc nước ra khỏi lỗ là v = 1m/s. Đường kính lỗ 10mm. Lưu lượng qua mỗi lỗ: q = giờ) Số vị trí phân phối nước vào bể n = (lỗ) Chọn n = 16 lỗ. Kiểm tra tải trọng bề mặt a = = = 3 m3/m2.ngày thuộc 3 - 10 m3/m2.ngày[5] Hàm lượng chất thải sau khi qua tuyển nổi Hiệu quả Xử lý của bể phụ thuộc vào lượng khí hòa tan trong nước, độ ổn định về nhiệt độ của nước. Vì vậy, hiệu quả khử cặn lơ lững từ 50-70% [2] , khử dầu đạt khoảng 80%. Hàm lượng COD qua Song chắn rác và bể tuyển nổi giảm 30% và BOD5 giảm 10% [1]. Vì khi vận hành không thể đạt điều kiện tối ưu nên chọn hiệu quả xử lý thấp hơn, chọn hiệu quả khử cặn lơ lững 45%,, khử dầu đạt khoảng 75%, hàm lượng COD giảm 20% và BOD5 giảm 5%. Sau tuyển nổi hàm lượng chất hoạt động bề mặt giảm 80%, SS giảm 50%, COD giảm 30% và BOD giảm 5%. Các thông số nước thải ra khỏi tuyển nổi COD = 1296 (mg/L).(1 – 0.2) = 1036.8(mg/L) BOD 5 = 655.5 mg/L. (1 – 0.05) = 622.725(mg/L) SS = 291.84 mg/L. (1 – 0.5) = 145.92 (mg/L) Hàm lượng dầu mỡ = 59.67 mg/L. (1 – 0.75) = 14.92 (mg/L) Lượng chất lơ lững và dầu mỡ thu được mỗi ngày MSS = 291.84 g/m3 × 75% × 250 m3/ngay × 1kg/1000g = 54.72 (kg SS/ngay) Bảng 10: Số liệu thiết kế Bể tuyển nổi STT Thông số Ký hiệu Đơn vị Giá trị 1 Dài bể D m 2 2 Rộng bể R m 2 3 Chiều cao bể h m 2 4 Chiều cao bảo vệ bể hbv m 0.3 5 Đường kính cột áp lực d m 0.36 6 Chiều cao cột áp lực Hal m 1.5 7 Chiều cao bảo vệ cột áp lực hbv m 0.3 Bể UASB Nước thải sau khi điều chỉnh pH và dinh dưỡng được dẫn vào đáy bể và nước thải đi lên với vận tốc 0,6-0,9 m/h. Quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp kỵ khí xảy ra (bùn + nước thải) à tạo ra khí (70-80% CH4). Nhờ quá trình hoạt động của các vi sinh vật kị khí nhằm phân huỷ chất hữu cơ, một phần chất hoạt động bề mặt, phân cắt các chất hữu cơ, chất hoạt động bề mặt có mạch cacbon dài, phức tạp thành những chất đơn giản hơn và sinh ra khí sinh học. Việc giảm bớt nồng độ các chất ô nhiễm hữu cơ ở bể UASB giúp tăng hiệu quả các công trình xử lý phía sau ( nồng độ COD đầu vào và tải trọng hữu cơ giảm) Tính chất nước thải đi vào bể UASB Bảng 11: Thông số đầu vào bể UASB Thông số Đơn vị Giá trị Nồng độ m3/ngày đêm 250 SS mg/l 145.92 BOD5 mg/l 622.725 COD mg/l 1036.8 Dầu mỡ mg/l 14.92 pH 6.1 Nước thải có đầy đủ các nguyên tố vi lượng cần thiết cho sự phát triển của vi sinh vật. BOD5/COD = 0.6 – thích hợp áp dụng xử lý bằng phương pháp sinh học. Lựa chọn thông số thiết kế Các thông số động học Y: Hệ số sản lượng tế bào ( Tỉ số khối lượng tế bào hình thành/ khối lượng cơ chất sử dụng). Chọn Y = 0,04(gVSS/gCOD) KS: Hằng số bán vận tốc. Chọn KS = 360(mg COD/l) Kd: Hệ số phân huỷ nội bào. Chọn Kd = 0,03 (mgVSS/mgVSS.ngày) µm: Tốc độ tăng trưởng riêng cực đại. Chọn µm = 0,25 (gVSS/gVSS.ngày) Sản lượng khí Methane sinh ra ở 350C là 0,4l CH4/g COD Lượng bùn phân hủy kị khí cho vào ban đầu có TS=5% Tỉ lệ MLVSS: MLSS của bùn trong bể UASB =0.75 Tải trọng bề mặt phần lắng, LA = 12m3/m2ngày [1] LCOD : Tải trọng chất hữu cơ trong bể UASB là LCOD = 3(kg COD/m3.ngày) Tỉ lệ Tỉ lệ COD không tan: a = 0.3 Hiệu quả xử lý trong bể UASB Vì bể UASB là chủ yếu loại bỏ các cặn có kích thước lớn và hàm lượng hữu cơ cao. Hiệu quả xử lý trong bể UASB theo các tài liệu vào khoảng 72-85% [1]. Chọn hiệu quả xử lý thấp nhất COD =65% hiệu quả khử BOD = 63%. Hiệu quả khử SS ở UASB là 20%. (Chọn hiệu quả xử lí: để đảm bảo quá trình xử lí ở bể aerotank hiệu quả thì lượng COD đầu vào bể aerotank không vượt quá 500-600mg/l.) Hàm lượng SS trong nước thải đầu ra SS = 145.92 ´ ( 1 – 0.2) = 116.736 (mg/l) Hàm lượng COD trong nước thải đầu ra COD = 1036.8 ´ (1 – 0.65) = 362.88 (mg/l) Hàm lượng BOD5 trong nước thải đầu ra BOD = 622.725 ´ (1 – 0.63)= 230.4 (mg/l) Dầu mỡ động thực vật 14.92 ´ ( 1 – 0.3) = 10.444 (mg/l) Kích thước bể Lượng COD cần khử trong ngày Diện tích bề mặt phần lắng A = = = 20.83 (m2) Thể tích ngăn yếm khí cần thiết của bể UASB Vn = = = 56.17 (m3) Chiều cao bể UASB Chiều cao ngăn phản ứng: H = == 2.69(m) » 2.7 (m) Chiều cao từ mực nước đến vùng yếm khí là 1.2 ¸ 2m, chọn hlang = 2m và chiều cao bảo vệ là hbv = 0,3m. Trong đó chiều cao vùng lắng là 1m Chiều cao tổng cộng của bể UASB Htc = H+ hlang + hbv = 2.7 + 2 + 0.3 = 5 (m) Xây bể UASB có dạng hình vuông, chiều dài mỗi cạnh là L = = = 4.564 (m) » 4.57 (m) Vậy các kích thước bể là: Chiều cao: Htc =4.3m Chiều dài , chiều rộng: L×B =4.57×4.57 (m2) Thể tích thực của bể: Vt = L×L×Htc = 4.57×4.57× 5= 104.42(m3) Thời gian lưu nước trong bể UASB q == 10 (giờ) thuộc khoảng 5 – 10h [1] Thời gian lưu bùn trong bể UASB - Nồng độ SS trong nước thải đầu ra là SS = 145.92 ´ ( 1 – 0.2) = 116.736 (mg/l) - COD có trong SS ra khỏi bể UASB với tỉ lệ COD/SS= 1.8 là CODSS = 116.736(mg/l) 1.8 gCOD/gSS = 210.125(mg/l) - COD hoà tan trong nước thải đầu ra (nồng độ chất nền) S = (CODra – CODSS) × (1 – a) = (362.88 – 210.125) × (1 – 0.3) = 107(mg/l) Trong đó: a là tỉ lệ COD không tan trong nước - Thời gian lưu bùn trong bể UASB tính theo công thức sau SRT = not sure = = 36.66(ngay) - Thời gian lưu bùn thực tế với hệ số an toàn f = 1.5 là SRT = 36.661.5= 55(ngày) Lượng sinh khối hằng ngày Tốc độ tăng trưởng của bùn tính theo công thức Yb = = 0.015 (gVSS/gCOD) Lượng bùn hoạt tính sinh ra trong ngày PX = Yb × Q × (S0 – S) = 0.015gVSS/gCOD × 250m3/ngay × (362.88 – 107)g/m3 = 959.55 (g VSS/ngày) » 0.96 (kgVSS/ngày) Tổng lượng cặn sinh ra: Px1 = = 1.37(kgVSS/ngày) Trong đó: z là độ tro của bùn hoạt tính, z = 3 Lượng khí methane, tổng lượng khí và năng lượng thu được Tính lượng khí sinh ra và ống thu khí Thể tích khí sinh ra tương ứng trong bể là loại bỏ[10] Vkhí = 0.5m3/kgCODloại bỏ ´ G =0.5m3/kgCODloại bỏ ´ 168.5CODloại bỏ/ngày = 84.25m3/ngày = 3.51m3/h = 9.8.10-4 m3/s Thể tích khí methane sinh ra là loại bỏ. = 0.35m3/kgCODloại bỏ ´ G =0.35m3/kgCODloại bỏ ´ 168.5 kgCODloại bỏ/ngày = 59m3/ngày Tính ống thu khí Khí đi trong ống với vận tốc khoảng 10m/s Đường kính ống dẫn khí Chọn ống thu khí bằng inox: f10 Tính lượng bùn dư thải bỏ mỗi ngày Lượng bùn dư thải bỏ mỗi ngày Qw == 0.061(m3/ngày) Css: Hàm lượng bùn nuôi cấy ban đầu, lấy từ quá trình xử lý nước thải sinh hoạt. Chọn C = 30kgSS/m3 [1] Đường kính ống dẫn nước thải sang bể Aerotank - Nước thu từ UASB cho tự chảy sang Arotank, với vận tốc tự chảy 1m/s - Đường kính ống D = 0.0607(m) » 60 (mm) Ống PVC có đường kính f= 60mm - Kiểm tra lạivận tốc trong ống v = = 1.023 (m/s) Đường kính ống thu bùn Chọn ống thu bùn có đường kính f60. Đặt 2 ống thu bùn dọc theo chiều dài của bể, ống thu bùn có đục lỗ 3 mặt với đường kính lỗ d= 20mm dọc theo chiều dài ống, mỗi vị trí cách nhau 400mm. Ống thu bùn đặt cách đáy bể 0.5m. Thời gian xả bùn 3-4 tháng/ lần Ống lấy mẫu có đường kính f21 đặt dọc theo chiều cao bể và khoảng cách giữa 2 van lấy mẫu là 0.75m. Bảng 12: Số liệu thiết kế Bể UASB STT Thông số Ký hiệu Đơn vị Giá trị 1 Chiều dài bể L m 4.57 2 Chiều rộng bể B m 4.57 3 Chiều cao bể H m 4.3 4 Thời gian lưu nước trong bể t h 8.62 5 Thời gian lưu bùn trong bể SRT ngày 48 6 Đường kính ống dẫn nước thải sang bể Aerotank D m 0.06 7 Đường kính ống dẫn khí Dk m 0.005 Bể aerotank Các thông số thiết kế Bảng 13: Thông số thiết kế bể aerotank có dòng chảy đều Tỉ số MLVSS:MLSS 0.8 Hàm lượng bùn tuần hoàn 8000 mgVSS/l (nồng độ bùn tuần hoàn thường 4000–12000mg/l) Thời gian lưu bùn trung bình trong bể aerotank qc = 10 ngày (qc = 3 – 15ngày) Hàm lượng BOD20 trong nước thải đầu ra 65% Hàm lượng vi sinh đầu vào Xo = 0 Hệ số sản lượng Y = 0.6mg bùn/ mg BOD5 bị tiêu thụ bởi vi sinh. (Y thường từ 0.4 – 0.8) Hệ số phân hủy nội bào Kd = 0,06/ngày BOD5 : BODL 0.68 Lưu lượng nước thải Q = 250 m3/ngày Hàm lượng cặn lơ lững vào bể: SS= 116.736 mg/l Hàm lượng BOD5 ở đầu vào (S0) = 230.4 mg/l Hàm lượng COD ở đầu vào = 362.88mg/l Tỷ số f= BOD5/ COD = 0.657 Nhiệt độ duy trì trong bể 30oC Nồng độ bùn hoạt tính tuần hoàn (MLSS = 10000 mg/L), Xr= 8000 mg/L Hàm lượng bùn hoạt tính sinh ra trong bể aerotank [2] So <= 100: X <= 1500 mg/l So = 100-150: X <= 1000 mg/l So = 150-200: X <= 2800 mg/l So > 200: X = 2800-4000 mg/l Chọn X = 2800 Loại và chức năng bể: bể Aerotank khuấy trộn hoàn chỉnh. Ưu điểm : không xảy ra hiện tựơng quá tải cục bộ ở bất cứ phần nào của bể. Nước thải sau xử lý đạt tiêu chuẩn loại A Hàm lượng BOD5 sau lắng II: S = 30mg/l Nước thải đầu vào đã điều chỉnh đủ chất dinh dưỡng và pH thích hợp điều kiện xử lý sinh học Chế độ thuỷ lực khuấy trộn hoàn chỉnh Tính toán bể Aerotank Tính hiệu quả xử lý BOD5 chứa trong cặn lơ lửng ở đầu ra được xác định như sau : BOD5 (ra) = BOD5 (hoà tan trong nước đầu ra)+BOD5 (của chất lơ lửng đầu ra) Û 30 = S + 30mgSS/l × 0.65mg SS phân hủy BOD20/mgSS ×1.42 mgO2/mg tế bào × 0.68mg BOD5/BOD20 Û S = 11.2 mg BOD5/l Trong đó : SS đầu ra: 30 mg/l BOD5 ra khỏi bể lắng II : 30 mg/L BOD5 hòa tan đi ra từ bể Aerotank là S, mg/L Hệ số chuyển đổi giữa BOD5 và BOD20 (BOD hoàn toàn ) là 0.68. Hiệu quả xử lý BOD5 hòa tan: E = ×100% = 95.14% Hiệu quả xử lý BOD toàn bộ E = ×100% =×100% = 87% Hiệu quả xử lý SS và COD của bể Arotank vào khoảng 80 ¸ 90% và hiệu quả xử lý dầu mỡ động thực vật là 30% thì: Hàm lượng COD trong nước thải đầu ra sau khi qua bể Aerotank COD = 362.88 × ( 1 – 0.8) = 72.576(mg/l) Hàm lượng SS trong nước thải đầu ra sau khi qua bể Aerotank SS = 116.736 × ( 1 – 0.7) = 23.35(mg/l) Dầu mỡ động thực vật 10.444 ´ ( 1 – 0.3) = 7.31(mg/l) Thể tích của bể Thể tích bể Aerotank V = = = 73.4 (m3) Trong đó : V : Thể tích bể Aerotank Q : lưu lượng nước đầu vào Y : hệ số sản lượng cực đại (tỷ số giữa tế bào được tạo thành với lượng chất nền được tiêu thụ) Y = 0.6 X : Nồng độ chất rắn lơ lửng bay hơi hay bùn hoạt tính (MLVSS) được duy trì trong bể Aerotank là: X = 2800 mg/L kd : hệ số phân hủy nội bào, kd = 0.06 ngày-1 qc : thời gian lưu bùn trong hệ thống ,qc = 10 ngày Kích thước bể Aerotank Bảng 14: Các thông số đặc trưng cho kích thước bể aerotank Thông số Khoảng giá trị Chiều cao hữu ích, m 3.0 – 4.6 Chiều cao bảo vệ, m 0.3 – 0.6 Thể tích lý thuyết bể Vb = 73.4 (m3) Chiều cao hữu ích của bể h = 3.5m, chiều cao bảo vệ hbv= 0.5 H = h + hbv = 3.5 + 0.5 = 4 (m) Diện tích bể F = = 20.97m2 Chiều dài bể L = 7 m Chiều rộng bể B = 3m Vậy kích thước xây dựng bể Aerotank như sau : L × B × H = 7m × 3m × 4m = 84 m3 Thời gian lưu nước : Thời gian lưu nước trong bể q = = 0.336 ngày = 8.064 giờ Lượng bùn phải xả ra mỗi ngày Tính hệ số tạo bùn từ BOD5 Yb = = = 0.375 Trong đó : Y : hệ số sản lượng, Y = 0.6 kg VSS/kg BOD5 Kd : hệ số phân hủy nội bào, kd = 0.06 ngày-1 qc : thời gian lưu bùn, qc = 10 ngày Lượng bùn hoạt tính sinh ra do khử BOD5 (tính theo MLVSS) PX(VSS) = Yb × Q × (So – S) = = 20.55 kgVSS/ngày Tổng cặn lơ lửng sinh ra trong 1 ngày = 0.8 Þ MLSS = P xl (SS )= = = 25.69 kgSS/ngay Lượng cặn dư hằng ngày phải xả đi Pxả = Pxl – Q × SSra = 25.69 – (250 × 30 × 10-3 )= 18.19 kg/ngày Tính lượng bùn xả ra hằng ngày ( Qw) (từ đáy bể lắng theo đường tuần hoàn bùn) Þ Qw = Trong đó : X : nồng độ chất rắn bay hơi trong bể Aerotank. X = 2800 mg/L qc : thời gian lưu bùn, qc = 10ngày Qe : lưu lựơng nước đưa ra ngoài bể UASB (lượng nước thải ra khỏi hệ thống). Xem như lượng nước thất thoát do tuần hoàn bùn là không đáng kể nên Qe = q = 250 m3/ngày Xe: Nồng độ chất rắn bay hơi ở đầu ra của hệ thống giả sử sau lắng 2, SS giảm 70% Xe = 0.7 × SSra = 0.7 × 30 = 21 mg/L Xt : nồng độ chất rắn bay hơi có trong bùn tuần hoàn lại bể Xt = 0.8 ×8000 = 6400mg/l Þ Qw = = 2.854m3/ngày Lưu lượng bùn tuần hoàn Lập cân bằng vật chất QXo + QrXr = (Q+ Qr )X Trong đó: Q: lưu lượng nước thải. Qr: lưu lượng bùn hoạt tính tuần hoàn. Xo: hàm lượng cặn lơ lững đầu vào aerotank. X: hàm lượng bùn hoạt tính trong bể aerotank. Xr: hàm lượng của lớp bùn lắng hoặc bùn tuần hoàn. Xo thường rất nhỏ nên coi như Xo = 0. Û QrXr = (Q + Qr ) × X Û QX = Qr × (Xr – X) Tỉ số tuần hoàn bùn Lưu lượng bùn tuần hoàn: Kiểm tra tỷ số F/M và tải trọng thể tích của bể: Chỉ sốF/M: Trong đó: So : BOD5 đầu vào, So = 230.4 mg/L X : Hàm lượng SS trong bể, X = 2800 q : thời gian lưu nước, q = 0.336 ngày mg BOD5/ mg VSS. ngày Thuộc khoảng 0.04 – 0.1 [2] Tốc độ oxy hoá của 1 g bùn hoạt tính (mg BOD5/g.ngay) Tải trọng thể tích của bể Aerotank = 1.055 (m3/m2.ngày) Giá trị này nằm trong khoảng cho phép của thông số thiết kế bể là 0.8 -1.92kgBOD5/m3.ngày [2] Lượng oxy hoá cần cung cấp cho bể Aerotank Lượng oxy cần thiết trong điều kiện tiêu chuẩn (ở 200C) Không cần khử Nito Với f là hệ số chuyển đổi giữa BOD5 và BOD20, f = 0.68 kgO2/ngày Lượng oxy thực tế cần sử dụng cho bể Trong đó: C20 = 9,08mg/l nồng độ oxy bão hòa trong nước sạch ở 20oC.[2] C30 = 7,94mg/l nồng độ oxy bão hòa trong nước sạch ở 30oC. [2] Cl = 2 mg/l nồng độ oxy duy trì trong bể aerotank. [2] a : hệ số điều chỉnh lượng oxy ngấm trong nước thải do ảnh hưởng của hàm lượng cặn, chất hoạt động bề mặt, loại thiết bị làm thoáng, hình dáng kích thước bể. a Ỵ 0.6 – 0.91 chọn a = 0.7. [2] ß : hệ số hiệu chỉnh sức căng bề mặt theo hàm lượng muối. Đối với nước thải, ß = 1. [2] kgO2/ngày Vậy lượng không khí lý thuyết cho quá trình là: Qkk = .f Trong đó: OU: công suất hoà tan oxy ở độ sâu 3m, OU = Ou× h Ou = 7g O2/ m3.m (sử dụng thiết bị làm thoáng tạo ra bọt khí nhỏ mịn). Trang 112 [2] OU= Ou ×h = 7× 3 =21g O2/m3 f: hệ số an toàn f = 1.5 Qkk= ×1.5= 6325.714m3/ ngày = 263.57 m3/giờ = 0.0732m3/s Tính toán máy thổi khí cho aerotank Áp lực cần thiết của máy nén khí (tính theo m cột nước) Hm= h1 + hd + H Trong đó: hl : Tổn thất trong hệ thống ống vận chuyển hl = hc + hd ≤ 0,4m, chọn h1=0.4 Trong đó: hc,hd : Tổn thất do ma sát và tổn thất cục bộ hd : Tổn thất qua lỗ khuếch tán khí hd = 0.5m H : Độ sâu ngậm nước của ống khuếch tán khí H = 3m Hm = 0.4 + 0.5 + 3 = 3.9m Áp lực khí: p = = (atm) Năng suất yêu cầu của máy: Q = 0.064 m3 /s Trong đó: G là khối lượng dòng khí mà máy cung cấp trong 1giây, kg/s. R là hằng số khí, R = 8.314. T là nhiệt độ của không khí đầu vào. P1 là áp suất tuyệt đối của không khí đầu vào, atm. P1 = 1atm P2 là áp suất tuyệt đối của không khí đầu ra. P2 = (đối với không khí thì K = 1,395) e: hiệu suất của máy, có giá trị từ 0.6 – 0.9. Chọn e = 0.6. Công suất thực của máy thổi khí N’= N ×1.4 = 4.54 ×1.4= 6.36kW= 8.48 Hp. Chọn N’ = 9Hp Bố trí đĩa phân phối khí - Chọn thiết bị khuếch tán khí dạng đĩa có: « Đường kính D=168mm « Khoảng cách từ đáy đến đầu khuếch tán khí từ 0.22-0.45(m), chọn 0.22(m) « Hiệu quả vận chuyển oxy vào nước trên lượng không khí khuếch tán vào nước là 12% khi đặt thiết bị khuếch tán ngập nước ở độ sâu 3m « Tổn thất cột áp qua lỗ phân phối h=300 mmH2O Các ống dẫn khí được làm bằng sắt tráng kẽm. Ống phân phối khí bố trí dọc theo thành chiều dài bể. Số lượng đĩa khuếch tán khí cần thiết: (đĩa) Chọn n = 30 đĩa Chọn số lượng ống nhánh dẫn khí là 3 ống, mỗi ống đặt 10 thiết bị khuếch tán khí Chọn kích thước lỗ phân phối = 0.1 mm; diện tích bề mặt 0.15m2 Kích thước trụ đỡ là : D ´ R ´ C = 0.2 m ´ 0.2 m ´ 0.2 m. Lúc này, khoảng cách từ đáy bể đến đầu khuếch tán khí 0.45m. Đường kính ống chính dẫn khí: = 0.088m Trong đó: Qk = 0.064 (m3/s), lưu lượng khí cần thiết. v: vận tốc chuyển động của không khí trong ống phân phối, v = 10 – 15 m/s, chọn v = 12m/s. [2] Chọn ống có đường kính f = 90 Từ ống dẫn chính, phân ra làm 3 ống nhánh Lưu lượng khí qua mỗi ống nhánh: Đường kính mỗi ống nhánh = 0.051m Chọn ống có đường kính f = 60 Mỗi ống nhánh có 10 đĩa phân phối. Lưu lượng khí qua mỗi đĩa: qdia = (m3/s) Chọn máy bơm nước thải vào bể Aerotank Lưu lượng bơm : Q = 250 m3/ngày = 0.0029 m3/s Cột áp bơm: H = 8m N = = 0.285kW h: hiệu suất chung của bơm từ 0.72 – 0.93, chọn h = 0.8 Tính toán đường ống dẫn bùn tuần hoàn Lưu lượng bùn tuần hoàn Qr = 134.62 m3/ngay = 0.00156 m/s. Vận tốc bùn chảy trong ống trong điều kiện có bơm là 1 – 2 m/s Chọn vận tốc bùn trong ống v=1 m/s Chọn ống PVC f 49 Bảng 15: Số liệu thiết kế Bể Aerotank STT Thông số Ký hiệu Đơn vị Giá trị 1 Chiều dài bể L m 7 2 Chiều rộng bể B m 3 3 Chiều cao bể H m 4 4 Số đĩa sục khí n đĩa 30 5 Đường kính ống dẫn khí chính D m 0.09 6 Đường kính ống dẫn bùn Dth m 49 Bể lắng Hỗn hợp nước và bùn hoạt tính sau Aerotank được dẫn đến bể lắng đợt hai có nhiệm vụ lắng và tách bùn ra khỏi nước thải. Bùn sau khi lắng, một phần sẽ tuần hoàn lại bể Aerotank nhằm duy trì sinh khối trong bể, một phần bùn dư sẽ được xả ra ngoài. Vì lưu lượng nước thải nhỏ nên chọn bể lắng đứng. Diện tích mặt bằng của bể lắng Diện tích bề mặt của bể: F = = 16.5 m2 Trong đó: Q: Lưu lượng nước thải xử lý (m3/h) a : Hệ số tuần hoàn nước: 0.5385 C0 là nồng độ bùn hoạt tính trong bể Aerotank X = = 3500 g/m3 Ct: Nồng độ bùn trong dòng tuần hoàn, 7000 – 15000 mg/l. Chọn 10000 mg/l VL: vận tốc lắng của mặt phân chia L. VL = Vmax.e-KCL.10-6 (m/h) = = 0.34 m/h Với: Vmax = 7 m/h K = 600 (khi 50 < SVI <150) và đây là thông số phải sử dụng. Cl = 1/2Ct= 1/2´10000 = 5000 g/m3 Kiểm tra tải trọng bề mặt( chỉ tính đối với lưu lượng nước thải xử lý vì phần bùn hoạt tính lắng xuống đáy bể và được xả ra) Tải trọng bề mặt ngày. Trang 153 [2] Thoả điều kiện Kiểm tra tải trọng chất rắn = Trong đó: MLSS = Tải trọng chất rắn Ls = 3.9¸5.85 Trang 153 [2] Thoả điều kiện Kích thước bể Đường kính bể: Dbể = = 4.6 (m) Đường kính buồng phân phối trung tâm Dtt = 0.25 Dbể = 0.25 × 4.6 = 1.15 (m) Diện tích buồng phân phối trung tâm Ftt = = 1.04 m2 Diện tích vùng lắng của bể Slắng = F - Ftt = 16.5 – 1.04= 15.46 (m2) Tải trọng thủy lực lên bể a = = 24.878(m3/m2 .ngđ) Vận tốc đi lên của dòng nước trong bể Vnước = = 1.04 (m/h) Tính toán cho ống trung tâm: Đường kính ống trung tâm: 1.15 (m) Chiều cao ống trung tâm: h = 60%×H = 0.6 ×3.2 = 1.92 m Máng thu nước Máng thu nước đặt ở vòng tròn có đường kính bằng 0.8 đường kính bể. Đường kính máng thu nước: Dmáng = 0.8 × 4.6 = 3.68 (m) Chiều dài máng thu nước L = p.Dmáng = p × 3.68 =11.56 (m) Chiều cao máng thu nước hm = 0.3m Chiều cao bể Chiều cao bể: H = 3.5m. Chiều cao dự trử trên mặt thoáng h1 = 0.3m. chiều cao cột nước trong bể 3.2m gồm: Chiều cao phần nước trong h2 = 1.5m Chiều cao đáy bể có độ dốc 4% về tâm:h3 =0.04 ´=0.092m Chiều cao phần chứa bùn hình trụ: h4 = H - h1 - h2 - h3 = 3.5 - 0.3 – 1.5 - 0.092= 1.608m Thể tích phần chứa bùn Vb = Slang ´ h4 = 15.46 ´ 1.608= 24.86 m3 Thể tích thực của bể V = H ´ F = 3.5´ 16.5 = 57.75 m3 Nồng độ bùn trung bình trong bể Nồng độ cặn ở đáy bể hay nồng độ bùn trong dòng tuần hoàn là X = 10000g/m3 thì nồng độ cặn tại độ cao lắng: Vậy nồng độ bùn tuần hoàn trong bể: C = g/m3 = 7.5kg/m3 Lượng bùn chứa trong bể: Gbun = Vb ´ Ctb =24.86m3 ´ 7.5kg/m3 = 186.45kg Lượng bùn cần thiết cho bể Aerotank: Gae = V ´ X == 147 kg Trong đó: V là thể tích bể Aerotank X là nồng độ bùn hoạt tính trong bể Aerotank X = = 3500 g/m3 Lượng bùn dư ra khỏi bể lắng: G = Gbun - Gae =186.45 – 147 =39.45kg Thời gian lưu nước trong bể lắng Kiểm tra thời gian lưu nước trong bể: t = = 3.6 h Kiểm tra tốc độ chảy tràn: V= < 250kg/m3.ngay Bảng 16: Kích thước xây dựng bể lắng: STT STT Thông số Đơn vị Kích thước 1 Đường kính bể m 4.6 2 Chiều cao cột nước m 3.2 3 Chiều cao tổng m 3.5 4 Đường kính máng thu m 3.68 5 Chiều cao máng thu m 0.3 6 Thể tích thực của bể m3 57.75 Nước thải từ bể lắng chảy sang bể trung gian Nơi tập trung toàn bộ nước thải sau xử lý và sau. Bể trung gian được xây dựng âm vào lòng đất hoặc xây nổi. Thể tích bể V == = 5.21 (m3) Trong đó: Lưu lượng nước thải Qtb = 10.42 (m3/h) Chọn thời gian lưu nước, t = 30 phút Kích thước bể: Chọn chiều sâu hữu ích : h1 = 1.5 m Chiều cao bảo vệ: h2 = 0.5 m Chiều cao bể : hb = h1+ h2 = 1.5 + 0.5= 2(m) Diện tích bể S = == 2.605 (m2) Chọn dài × rộng = 2 ×1.4(m2) Thể tích xây dựng: dài × rộng × cao = 2m ×1.4m × 2m = 5.6 (m3) Bảng 17: Kích thước xây dựng bể trung gian: STT STT Thông số Đơn vị Kích thước 1 Chiều dài bể m 2 2 Chiều rộng nước m 1.4 3 Chiều cao tổng m 2 4 Chiều cao hữu ích m 1.5 Nước thải từ bể trung gian chảy sang bể lọc áp lực Cấu tạo : Vật liệu lọc chế tạo bồn: Thép hoặc Composite. Tốc độ lọc 7 – 15 m/h. Chọn tốc độ lọc v= 9m/h Vật liệu lọc: cát Thạch Anh và than Anthracite chiều dày lớp vật liệu lọc từ 1 – 1.5m. Chiều cao lớp cát thạch anh: h1= 0.5m có đường kính hiệu quả de=0.5mm. Chiều cao lớp than Anthracite h2= 0.6m, đường kính hiệu quả de= 1.2mm Lớp sỏi đỡ: 0.1 – 0.3 m. Chọn 0.3 Suất giản nở của vật liệu khi rửa lọc: 25 – 50%. chọn e= 50% = 0.5 Diện tích bề mặt lọc: A= =1.16 m2 Đường kính bể lọc áp lực: D== 0.86 m Chiều cao bồn lọc Khoảng cách từ bề mặt vật liệu lọc đến miệng phểu thu nước rửa: h = HVL × e + 0.25 = (0.5 + 0.6) × 0.5 +0.25 = 0.8 m Trong đó: HVL là chiều cao lớp vật liệu lọc Chiều cao tổng cộng của bể lọc áp lực: H = h + HVL + hbv + hthu = 0.8m + (0.5 + 0.6)m + 0.25m + 0.3m = 2.45m Trong đó: hbv: chiều cao an toàn, hbv= 0.25m hthu: chiều cao phần thu nước (chiều cao lớp sỏi đỡ. Chọn hthu= 0.3m Rửa ngược Đường kính hiệu quả của than Anthracite, Cát thạch anh có thể chọn tốc độ rửa nước vnước= 0.35m3/m2.phút và tốc độ khí là 1.0m3/m2.phút. [1] Rửa ngược chia làm 3 giai đoạn: Rửa khí có tốc độ vkhí= 0.1m3/m2.phút trong thời gian t=1¸2 phút Rửa khí và nước trong thời gian 4¸5 phút Rửa ngược bằng nước trong khoảng thời gian t= 4¸5 phút với tốc độ rửa vnước= 0.35m3/m2.phút Lượng nước cần thiết để rửa ngược: Wn = A × vnước× t = 1.16m2 × 0.35 m3/m2.phút × 10phut = 4.06 m3 Lưu lượng nước rửa ngược: Qrn = A × vnước = 1.16m2 × 0.35 m3/m2.phút × 60phut/giờ = 24.36 m3/h Lưu lượng máy thổi khí: Qrn = A × vkhí = 1.16m2 ×1m3/m2.phút= 1.16 m3/phút=69.6 m3/h Tổn thất áp lực Tổn thất áp lực qua lớp vật liệu lọc sạch được xác định theo công thức Hazen: h = Trong đó: C: hệ số nén ép, C= 600¸1200 tùy thuộc vào tính đồng nhất và sạch. Chọn giá trị trung bình. C = 400 t0C : Nhiệt độ nước. Chọn 300C d10: Đường kính hiệu quả, mm Vh: tốc độ lọc, m/ngày L : chiều dày lớp vật liệu lọc, m Đối với lớp lọc là cát: h3 = = = 0.3375 m Đối với lớp lọc là thạch anh: h4 = = = 0.0708 m Tổn thất áp lực qua 2 lớp vật liệu lọc: H = h3 + h4 = 0.3375 + 0.0708 = 0.4083 m » 0.4 m BOD5 sau bể lọc áp lực Sau bể lọc áp lực, hàm lượng cặn SS còn lại Ce= 5 mg/l, tương ứng với hàm lượng BOD5 của cặn lơ lửng: BOD5 cặn lơ lửng = 5mgSS/l ×1.42 mgO2/mg tế bào × 0.65mg SS phân hủy BOD20/mgSS × 0.68mg BOD5/BOD20 = 3mg/l Tổng BOD5 sau bể lọc áp lực: BOD5 sau xử lý = BOD5 cặn lơ lửng + BOD5 hòa tan = 3 +11.2 = 14.2 mg/l Bảng 18: Kích thước xây dựng bểlọc áp lực: STT STT Thông số Đơn vị Kích thước 1 Đường kính bể m 0.86 2 Chiều cao tổng m 2.45 3 Khoảng cách từ bề mặt vật liệu lọc đến miệng phểu thu nước rửa m 0.8 4 Chiều cao lớp cát m 0.5 5 Chiều cao lớp than m 0.6 Nước thải từ bể lọc áp lực sang Bể khử trùng Nhiệm vụ Sau các giai đoạn xử lý cơ học, sinh học trong điều kiện nhân tạo...song song với việc làm giảm nồng độ các chất gây ô nhiễm đạt tiêu chuẩn qui định thì số lượng vi trùng cũng giảm đáng kể đến 90 – 95 %. Tuy nhiên vi khuẩn gây bệnh không thể bị tiêu diệt hoàn toàn. Vì vậy cần phải khử trùng nước thải trước khi xả vào nguồn nước. Ở đây sử dụng hóa chất là clorua vôi làm chất khử trùng thì phản ứng xảy ra như sau: Ca(OCl)2 + H2O « CaO + 2HOCl 2HOCl « 2H+ + 2OCl- Tính kích thước thùng pha hoá chất Lượng Clo hoạt tính lớn nhất dùng để khử trùng G = Trong đó + Q : lưu lượng nước thải (m3/h) + a : liều lượng Clo hoạt tính cần thiết để khử trùng nước thải, a = 5 – 10g/m3, chọn a = 5 g/m3. [6] + P : hàm lượng Clo hoạt tính (%) trong Clorua vôi 30%. Lượng Clo dùng trong 1 ngày: 24h × G = 24 × 0.1736 = 4.1664 (kg) Dung tích hữu ích thùng pha hoá chất: W = Trong đó + Q : lưu lượng trung bình của nước thải, m3/ngày.đêm. + a : liều lượng Clo hoạt tính, g/m3. + b : nồng độ dung dịch Clorua vôi, £ 25%, chọn b = 25%. Trang177 [6] + n : số lần hoà trộn Clorua vôi trong ngày, chọn n = 1. W = (m3) Thể tích tổng cộng của thùng dung dịch WTC = 1,15 ´ W = 1,15 ´ 0,5 = 0,575 (m3). Với thể tích này ta chọn thùng nhựa 600 l để làm thùng dung dịch Tính kích thước bể khử trùng Thể tích bể: V = Q ´ t = 10,42 ´ 0,5 = 5,21 (m3) Với t : thời gian lưu của nước trong bể, chọn t = 30 phút = 0,5 h. Kích thước bể + Chọn chiều cao công tác của bể h = 1m. + Chiều dài bể tiếp xúc, L = 3m. ® Chiều rộng của bể B = (m) Chiều cao tổng cộng của bể H = h + hbv = 1 + 0,3 = 1.3 (m). Chọn chiều cao bảo vệ hbv = 0,3 (m). Kích thước bể: L ´ B ´ H = 3 ´ 2 ´ 1,3 = 7,8 (m3). Chiều dài vách ngăn bằng 2/3 chiều rộng của bể B1 = 2/3 ´ B = 2/3 ´ 2 = 1,333(m). Chọn 2 vách ngăn trong bể, tức bể có 3 ngăn n = 3, vậy khoảng cách giữa các vách ngăn là l = (m) Bảng 19:. Tóm tắt các thông số thiết kế bể khử trùng STT Tên thông số (ký hiệu) Đơn vị Số liệu 1 Chiều cao xây dựng bể (H) m 1,3 2 Chiều cao công tác (h) m 1 3 Chiều rộng bể (B) m 2 4 Chiều dài bể (L) m 3 5 Thời gian lưu nước (t) phút 30 6 Số ngăn trong bể ngăn 3 7 Chiều rộng 1 ngăn m 1 Bể nén bùn Lượng bùn hoạt tính xả ra từ bể lắng ly tâm, bể UASB , lượng cặn lắng từ bể tuyển nổi: Cặn lắng ở tuyển nổi: 54.7(kgVSS/ngày) Cặn lắng ở UASB: 1.37(kgVSS/ngày) Cặn lắng ở lắng ly tâm: 39.45(kgVSS/ngày) Tổng lượng cặn tại bể nén bùn: Qw = (54.7 +1.37 + 39.45) m3/ng = 95.52 kg/ng Chọn hệ số an toàn khi thiết kế bể nén bùn là 30% ( tính cho lượng bùn dư từ bể UASB , lượng cặn lắng từ bể tuyển nổi). Lượng bùn cần xử lý: Gbùn = Qw × 1.3 = 95.52 × 1.3 = 124.18 (kg/ng) Diện tích bề mặt của bể nén bùn : Fbể = = 4.97 (m2) Với a: tải trọng bùn trong bể nén bùn, a = 25 ÷ 34kg/m2.ng [1] Chọn a = 25 kg/m2.ngđ Đường kính bể nén bùn : D = (m) chọn D=2.6 (m) Đường kính ống trung tâm d = 0.2 × D = 0.2 × 2.6 = 0.52 (m) Chiều cao của bể nén bùn : H = h1 + h2 + hbv = 0.8 + 2.9 + 0.3 = 4 (m) Trong đó: h1 :chiều cao phần hình nón với góc nghiên 450, Đường kính bể 2.6m và đường kính của đỉnh đáy bể 1m h1 = = 0.8m h2: chiều cao phần lắng: h2= vL ´ tL ´ 3600 = 0.0001´ 8 ´ 3600 = 2.88 m chọn 2.9m vL: vận tốc lắng trong bể nén bùn, kiểu lắng đứng, lấy theo Điều 6.10.3 - TCXD -51-84: 0.1 mm/s [1] tL: thời gian lắng bùn: 8h [1] hbv : chiều cao phần bảo vệ, hbv = 0.3 m Vậy kích thước xây dựng bể nén bùn: Đường kính D = 2.6 m Chiều cao H = 4 m Lưu lượng bùn rút ra hàng ngày: Trong đó: d : Tỉ trọng cặn sau khi nén, d = 1,005 C: nồng độ cặn sau khi nén, chọn C = 2% [2] Bảng 20: Kích thước xây dựng bể nén bùn: STT STT Thông số Đơn vị Kích thước 1 Đường kính bể m 2.6 2 Chiều cao cột nước m 3.7 3 Chiều cao tổng m 4 Máy ép bùn dây đai Cặn sau khi qua bể nén bùn có nồng độ từ 3-8% cần đưa qua thiết bị làm khô để giảm độ ẩm xuống còn 70-80% tức là tăng nồng độ cặn từ 20-30% với mục đích - Giảm khối lượng bùn vận chuyển đi dùng cho mục đích khác - Cặn khô dế đưa đi chôn lấp hay cải tạo đất có hiệu quả cao hơn cặn ướt - Ít gây mùi khó chịu và độc tính Nước từ máy ép bùn và nước rửa máy ép bùn được dẫn về hố thu TÍNH TOÁN Khối lượng cặn cần xử lý : Gbùn = 124.18 kg/ngđ Nồng độ bùn sau nén: 2% Nồng độ bùn sau ép: 18% [1] Khối lượng bùn sau khi ép = Số giờ hoạt động của thiết bị: 4h/ngày Tải trọng bùn tính trên 1 mét chiều rộng băng ép chọn bằng 80kg/m.h Chiều rộng băng ép = Chọn 1 thiết bị lọc ép dây đai, bề rộng dây đai 0.5m 2 bơm bùn (1 hoạt động, 1 dự phòng) Đặc tính bơm: Q= 4m3/h, cột áp 8m TÍNH TOÁN CHI PHÍ ĐẦU TƯ DỰ TOÁN CHI PHÍ Phần xây dựng Bảng 21: Dự toán chi phí phần xây dựng STT Công trình ĐVT Kích thước (L ´ B ´ H) SL Đơn giá (VNĐ) Thành tiền (VNĐ) 1 Hố thu Bể 1.5 ´ 1.2 ´ 2 1 8,700,000 8,700,000 2 Bể điều hoà Bể 6 ´ 4 ´ 4 1 92,520,000 92,520,000 3 Bể UASB Bể 4.57´ 4.57 ´4.3 1 86,260,000 86,260,000 4 Bể Aerotank Bể 7´ 3 ´4 1 132,280,000 144,240,000 5 Bể lắng Bể D ´ H = 4.6´ 3.5 1 42,540,000 42,540,000 6 Bể trung gian Bể 2´ 1.4 ´2 1 8,700,000 8,700,000 7 Bể Khử trùng Bể 3´ 2 ´1.3 1 11,960,000 11,960,000 7 Bể nén bùn Bể D ´ H = 2.6´ 4.4 1 19,500,000 19,500,000 8 Nhà điều hành Nhà 3´ 3 ´4 1 24,800,000 24,800,000 TỔNG CỘNG 439,220,000 Phần thiết bị Bảng 22: Dự toán chi phí phần thiết bị STT Thiết bị, máy móc ĐVT SL Đơn giá VNĐ Thành tiền VNĐ 1 Bơm nước thải vào hố thu Cái 2 6,650,000 13,300,000 2 Bơm nước thải vào bể điều hòa Cái 2 6,650,000 13,300,000 3 Bơm bùn bể lắng Cái 2 4,170,000 8,340,000 4 Bơm lọc bể áp lực Cái 2 8,475,000 16,950,000 5 Máy thổi khí Cái 2 62,400,000 124,800,000 6 Máy nén khí Cái 1 11,850,000 11,850,000 7 Bồn tạo áp Cái 1 14,725,000 14,725,000 8 Bồn tuyển nổi Bể 1 85,250,000 85,250,000 9 Bồn tạo áp lực Bồn 1 27,900,000 27,900,000 10 Bồn chứa hóa chất Bồn 2 1,250,000 2,500,000 11 Hệ thống gạt bọt tuyển nổi Bộ 1 12,750,000 12,750,000 12 Hệ thống đường ống hóa chất Bộ 1 12,500,000 12,500,000 13 Bơm hóa chất Toàn bộ 1 8,000,000 8,000,000 14 Ống phân phối trung tâm và máng thu nước bể lắng Toàn bộ 1 38,750,000 38,750,000 15 Ống phân phối trung tâm và máng thu nước bể nén bùn Toàn bộ 1 22,000,000 22,000,000 16 Hệ thống đường ống thổi khí Toàn bộ 1 43,400,000 43,400,000 17 Hệ thống đường ống kỹ thuật Toàn bộ 1 36,150,000 36,150,000 18 Hệ thống điện động lực Toàn bộ 1 24,800,000 24,800,000 19 Hệ thống điện, tủ điều khiển Toàn bộ 1 29,500,000 29,500,000 20 Lan can, cầu thang, sàn công tác Toàn bộ 2 26,370,000 52,740,000 Tổng cộng 598,385,000 Tổng vốn đầu tư cho hệ thống xử lý nước thải = Chi phí xây dựng + chi phí thiết bị máy móc 439,220,000+ 598,385,000= 1,037,605,000(đồng) Chi phí đầu tư khâu hao Chi phí xây dựng khấu hao trong 30 năm, chi phí thiết bị khấu hao trong 15 năm là: TKH = =54,533,666(đồng/năm) = 149,407 (đồng/ngày) Chi phí vận hành và quản lý Chi phí năng lượng Bảng 23: dự toán chi phí phần năng lượng STT Thiết bị Số lượng Công suất (KW) Thời gian ( h/ngày) Điện năng tiêu thụ (kWh/ngày) 1 Bơm nước thải bể gom 2 0.75 2´2.5 3.75 2 Bơm nước thải hoàn bể điều hoà 2 0.5 2´5 5 4 Bơm nước thải bể tuyển nổi 2 0.5 2´12 12 5 Bơm nước thải tuần hoàn bể Aerotank 2 0.5 2´12 12 6 Bơm bùn bể lắng ly tâm 2 0.5 2´5 5 7 Máy khuấy dung lịch chlo và định lượng 2 0.5 2´12 12 8 Bơm bùn bể nén bùn 1 0.5 1 0.5 9 Máy thổi khí bể điều hoà 2 1.1 2´12 26.4 10 Máy nén khí bể Aerotank 2 7.5 2´12 180 11 Mô tơ kéo dàn gạt váng nổi 1 0.5 24 12 12 Máy ép bùn băng tải 1 0.75 1.5 1.125 13 Bơm định lượng dung dịch 6 0.2 6´12 14.4 Tổng cộng 285.7 Chi phí cho 1kw điện : 1.600 VNĐ Chi phí điện năng cho 1 ngày vận hành: TĐ = 285.7 1,600= 457,120 VNĐ/ngày Chi phí sửa chữa và bảo dưỡng: Chiếm 1% ( chi phí xây dựng và chi phí thiết bị) TS = 1% × 1,037,605,000= 10,376,050VNĐ/ năm =28,427VNĐ/ngày Chi phí nhân công Vì hệ thống vận hành bán tự động nên cần 2 kỹ sư môi trường, làm việc thay ca với lương tháng và các khoản liên quan 1.2triệu/người.tháng Tổng chi phí nhân công: TN = 2 ´ 1.2 = 2.4Triệu / tháng = 80,000 (VND/ngày) Chi phí hoá chất Chi phí dinh dưỡng: (7.7 + 0.36) ´ 1000 = 8,060 VNĐ/ngày Chi phí Chlo: 4.1664 (kg/ngày)´ 1000 (VND/kg) = 4,166 VNĐ/ngày Tổng chi phí hóa chất: TH = 8,060 + 4,166 = 12,226 VNĐ/ngày CHI PHÍ XỬ LÝ 1m3 NƯỚC THẢI Tổng chi phí vận hành hệ thống xử lý trong một ngày TC = TKH + TĐ + TS + TN +TH = 149,407 + 457,120 + 28,427+ 80,000 + 12,226 = 727,180 VNĐ/ngày Chi phí tính cho 1m3 nước thải được xử lý T = =2,900 VNĐ/ngày KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN Hệ thống vận hành đạt chỉ tiêu loại A TCVN 5945-2005 Giải quyết được vấn đề chính về chất hữu cơ của nước thải chế biến sữa Các chất hữu cơ phức tạp được lọc kỹ qua từng giai đoạn Cách lắp đặt hệ thống tuy xa nguồn tiếp nhận nhưng rất hợp lý về diện tích, khuôn viên vừa và xa khối văn phòng. Hệ thống có thể vận hành tự động hoặc có thể điều khiển bằng tay. KIẾN NGHỊ Cần chú trọng trong việc kiểm tra chất lượng nước thải và phòng chống cháy nổ. Tiếp tục thực hiện chương trình giám sát môi trường hàng năm báo cáo về Sở . Khí thải từ UASB tuy nhỏ nhưng cần có giải pháp tốt để không bị ảnh hưởng đến môi trường xung quanh. Tăng cường lượng cây xanh trong nhà máy đảm bảo diện tích cây xanh trong nhà máy và tạo mỹ quan cho nhà máy đồng thời cũng là biện pháp cải tạo môi trường trong khuôn viên nhà máy .