Đề tài Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải của công ty TNHH thương mại – sản xuất Bia EU thuộc khu công nghiệp Agtex Long Bình – Phường Long Bình – TP. Biên Hòa – Tỉnh Đồng Nai, công suất 40m3/ngày

0 ngày). Bể phản ứng có dòng nước đi qua lớp cặn lơ lửng và lọc tiếp qua lớp vật liệu lọc cố định. Đây là dạng kết hợp giữa quá trình xử lý kị khí lơ lửng và dính bám. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình xử lý bằng phương pháp sinh học Aûnh hưởng của pH đến quá trình xử lý nước thải. + Đối với từng nhóm, từng loài vi sinh vật, có một khoảng pH tối ưu; VD: Trong xử lý kị khí sinh mêtan thì có 2 nhóm vi sinh vật thực hiện. Nhóm vi sinh vật thực hiện quá trình axit hóa làm cho giá trị pH môi trường giảm đi. Khi pH xuống thấp thì quá trình axit hóa chậm lại. Nhóm thứ hai thực hiện quá trình mêtan hóa phát triển tốt ở giá trị pH gần trung tính hoặc trung tính. + pH là yếu tố quan trọng quyết định đến hiệu suất của quá trình xử lý nước thải pH = 7, hiệu suất xử lý đạt giá trị cao nhất (88.3%) pH = 6, hiệu suất xử lý thấp nhất + Ở pH kiềm tính, vi sinh vật ít chịu ảnh hưởng hơn so với pH axit + Ở pH axit, vi sinh vật hoạt động kém hiệu quả, do các vi sinh vật sinh axit bị ức chế mạnh hơn trong môi trường axit so với trong môi trường kiềm và ở giá trị kiềm nhẹ, nhóm vi khuẩn sinh mêtan cũng ít bị ảnh hưởng hơn so với ở giá trị pH axit. b) Aûnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình xử lý nước thải. + Xử lý nước thải trong điều kiện kị khí do quần thể vi sinh vật hoạt động, mỗi chủng loại vi sinh vật sẽ sinh trưởng và phát triển tốt ở miền nhiệt độ thích hợp. Nhiệt độ tối ưu cho quần thể vi sinh vật sinh mêtan là 35 - 550C; dưới 100C, các chủng này hoạt động rất kém. + Việc điều chỉnh chính xác nhiệt độ là rất khó khăn. Vào mùa hè với nhiệt độ cao, các vi sinh vật hoạt động mạnh do đó quá trình xử lý cũng tốt hơn. Vào mùa đông, nhiệt độ giảm xuống thấp, các vi sinh vật bị ức chế hoạt động, do đó hiệu suất xử lý thấp. Như vậy, trong hệ thống xử lý nước thải công suất lớn, có thể tận dụng khí mêtan để gia nhiệt dòng nước thải đầu vào, làm tăng nhiệt độ môi trường vào mùa đông, hiệu quả xử lý của hệ thống sẽ tốt hơn. c) Aûnh hưởng của tải trọng chất hữu cơ đến quá trình xử lý nước thải. + Khi hàm lượng chất hữu cơ tăng cao thì hiệu suất xử lý cũng tăng theo. + Đối với nước thải có độ ô nhiễm COD khoảng 5000 – 7000 mg/l thì hiệu suất xử lý đạt gần 90%, và hiệu suất xử lý giảm dần khi COD đầu vào giảm dần. d ) Aûnh hưởng của thời gian lưu thủy lực đến quá trình xử lý nước thải. + Thời gian lưu thủy lực là yếu tố quyết định hiệu suất của hệ thống + Nếu thời gian lưu thủy lực ngắn, hiệu suất sẽ thấp và ngược lại + Nếu kéo dài quá thời gian xử lý thì chi phí đầu tư ban đầu của hệ thống sẽ lớn. + Trong ngành Bia thường phải sử dụng một số hóa chất (NaOH, Cloramin B, Javen,..) để vô trùng các dụng cụ, nhằm đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm. Đối với các hệ thống xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học, các chất sát trùng gây ảnh hưởng không tốt đến hoạt động của vi sinh vật vì thế làm giảm hiệu suất xử lý của hệ thống. 4.2.4. XỬ LÝ CẶN Trong quá trình xử lý nước thải ở các công đoạn trước, đã sinh ra một lượng cặn khá lớn. Lượng cặn này chứa các chất ô nhiễm, do đó cần phải xử lý. Mục đích của quá trình xử lý bùn cặn là: Giảm khối lượng của hỗn hợp bùn cặn bằng cách gạn một phần hay phần lớn lượng nước có trong hỗn hợp để giảm kích thước thiết bị xử lý và giảm trọng lượng phải vận chuyển đến nơi tiếp nhận. Phân hủy các chất hữu cơ dễ bị thối rữa, chuyển chúng thành các hợp chất hữu cơ ổn định và các hợp chất vô cơ để dễ dàng tách nước ra khỏi bùn cặn và không gây tác động xấu đến môi trường của nơi tiếp nhận. Các thiết bị thông dụng dùng trong phương pháp này là: sân phơi bùn, máy lọc cặn chân không, máy lọc ép băng tải, máy ép cặn li tâm,.. 4.3. MỘT SỐ CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI TẠI CÁC NHÀ MÁY BIA VIỆT NAM. Các công nghệ xử lý nước thải của một số nhà máy bia Việt Nam Stt Công nghệ xử lý Tên các nhà máy sản xuất bia NADA Nam định Đại Việt Thái Bình Bia Hạ Long SABECO 1 Cơ học Song chắn rác x x x x 2 Ngăn tiếp nhận x x x 3 Lắng cát x 4 Bể điều hòa x x 5 Lắng 1 x x x x 6 Sinh học Bể UASB x x 7 Bể SBR x x 8 Bể Aeroten x x 9 Kị khí vật liệu lọc nổi x x 10 Lọc sinh học x x 11 Sinh học và cơ học Lắng 2 12 Sinh học tiếp xúc x x 13 Cơ học Lắng 2 x x x 14 Hóa lý Khử trùng x x x x Bảng 7: Các công nghệ xử lý nước thải của một số nhà máy bia Việt Nam Nhận xét : Hiện nay đa số các nhà máy bia ở các địa phương cũng như thành phố Hồ chí minh nói riêng đã đi vào hoạt động và đều có hệ thống xử lý nước thải. Tuy nhiên để xử lý triệt để ô nhiễm thì chưa phải nhà máy nào cũng đã làm được. Vì thế việc nghiên cứu kết hợp giữa những phương pháp xử lý nước thải để đưa vào sử dụng phổ biến cho các nhà máy bia nhằm giảm thiểu tác động của nước thải ngành bia đến môi trường vẫn còn tiếp tục được tiến hành. CHƯƠNG 5 – CÁC PHƯƠNG ÁN ĐỀ XUẤT 5.1. CƠ SỞ LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ. Các nhà máy bia trên thế giới ngày nay đều dùng nguyên liệu là thóc malt (đại mạch nảy mầm) khoảng 70% và các loại bột như ngô, gạo, mạch (không phải malt) khoảng 30%, ngoài ra còn dùng hoa Houplon, các loại bột trợ lọc như diatomit, bentonit, vv Quá trình công nghệ bia gồm những công đoạn sau: - Nấu – đường hóa : Nấu bột và trộn bột với bột malt, cho thủy phân dịch bột thành đường, lọc bỏ bã các loại bột, bã hoa Houplon. Nước thải của ở đây chứa nhiều chất hidrocacbon, xenlulozo, pentozo trong vỏ trấu, các mảnh hạt và bột, các cục vón,cùng các xác hoa, chất đắng, chất màu - Công đoạn lên men : Nước thải ở công đoạn này rất giầu xác men – chủ yếu là protein, các chất khoáng, vitamin cùng với bia cặn, - Giai đoạn thành phẩm : Lọc, bão hòa CO2, chiết box, đóng chai, thanh trùng. Nước thải ở đây chứa bột trợ lọc lẫn xác men, bia chảy tràn ra ngoài, Nước thải nhà máy bia gấp khoảng 6 lần so với bia thành phẩm, bao gồm: - Nước lẫn bã malt và bột sau khi lấy dịch đường. Để bã trên sang lưới, nước sẽ tách khỏi bã. - Nước rửa thiết bị lọc, nồi nấu, thùng nhân giống, lên men và các loại thiết bị khác. - Nước rửa chai và téc chứa - Nước rửa sàn, phòng lên men, phòng dự trữ - Nước thải từ nồi hơi - Nước vệ sinh, sinh hoạt - Nước thải từ hệ thống làm lạnh có chứa hàm lượng chlorit cao (tới 500mg/l), cacbon thấp. Nói chung nước thải trong các công đoạn sản xuất chứa nhiều chất hữu cơ và có các chỉ số như sau: - BOD5 : khoảng 1000mg/l, nếu không kịp tách men chỉ số này sẽ cao hơn rất nhiều. - COD/BOD : 1.6 – 1 - pH : 5 – 11 - Tải trọng BOD5 : 500 kg/ngày (với những nhà máy có công suất 16 triệu lít/ năm, khoảng 80,000 lit/ngày) - Nước thải chứa các chất hữu cơ (các hợp chất hidratcacbon, protein, axit hữu cơ cùng các chất tẩy rửa) có nồng độ cao, còn các chất rắn, thô hoặc kết lắng có nồng độ thấp hơn. Đối với nước thải sản xuất bia của công ty EU đựơc đặc trưng ở bảng sau: Bảng 8: Đặc trưng nước thải công ty bia EU STT Chỉ tiêu Đơn vị Kết quả 1 pH mg/l 5,25 2 TSS mgO2/l 220 3 BOD5 mg O2/l 912 4 COD mg/l 1428 5 Tổng N mg/l 200 6 Tổng P mg/l 30 7 NH4+ mg/l 39 8 Pb mg/l 0,008 9 Cd mg/l 0,002 10 As mg/l KPH 11 Hg mg/l KPH 12 Coliform MPN/100ml 24000 So sánh kết quả phân tích nước thải của công ty TNHH Thương mại – Sản xuất bia EU với QCVN 24 : 2009/BTNMT cho thấy các chỉ tiêu (BOD, COD, tổng P và Colifom,) vượt tiêu chuẩn cho phép, cụ thể : BOD vượt 18 lần; COD vượt gần 15 lần; tổng P vượt 6 lần; tổng Nito vượt 6 lần và ColiForm vượt 5 lần. Với đặc trưng là ô nhiễm nguồn chất hữu cơ cao thì phương pháp xử lý thích hợp là phương pháp xử lý nước thải bằng biện pháp sinh học. Nước thải sau khi xử lý cần phai đạt tiêu chuẩn loại B(xả vào nguồn nước không sử dụng cho mục đích sinh hoạt) theo QCVN 24 : 2009/BTNMT (quy chuẩn kĩ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp) , cụ thể nêu ở bảng sau: Bảng 9: Giá trị C, cột B của các thông số ô nhiễm trong nước thải công nghiệp TT Thông số Đơn vị Giá trị C, cột B 1 Nhiệt độ 0C 40 2 pH - 5.5 - 9 3 Mùi - Không gây khó chịu 4 Độ màu (Co-Pt) cở pH = 7 70 5 BOD5(200C) mg/l 50 6 COD mg/l 100 7 Chất rắn lơ lửng mg/l 100 8 Tổng nitơ mg/l 30 9 Tổng Phôtpho mg/l 6 10 Coliform MPN/100ml 5000 5.2. PHƯƠNG ÁN 1. Nước thải đầu vào Song chắn rác Hố thu gom Bể lắng 1 Bể aeroten Bể lắng 2 Bể khử trùng Nước thải đầu ra Sân phơi bùn Bùn dư Bùn tuần hoàn Sục khí Hóa chất Đường nước Đường tuần hoàn bùn Đường dẫn hóa chất Đường dẫn không khí Hình 11: Dây chuyền công nghệ xử lý nước thải phương án 1 Thuyết minh dây chuyền công nghệ: Nước thải theo mương dẫn đến hố thu gom nước thải, tại đây có đặt song chắn rác nhằm loại bỏ các tạp chất có kích thước lớn trước khi vào bể lắng 1. Bể lắng 1, có chức năng điều chỉnh một phần lưu lượng nước, và lắng những tạp chất có kích thước nhỏ hơn mà song chắn rác không loại trừ đươc. Sau khi nước thải ra khỏi bể lắng 1 được bơm vào bể Aeroten, hoạt động của bể được duy trì khi có sự sục khí liên tục, một số những chất có trong chất thải được loại trừ bởi những vi sinh vật hiếu khí hoạt động trong bể. Sau khi ở bể Aeroten ra nước thải được đưa qua bể lắng 2, để hoàn thành việc lắng sạch những cặn có trong nước thải, và nước thải lúc này đã sạch, nhưng còn mùi, vì thế cho qua bể khử trùng trước khi thải ra ngoài môi trường. Bùn hoạt tính được đưa tuần hoàn lại bể Aeroten. Bùn trong bể lắng 2, và bùn dư của bể Aeroten được thu gom thủ công và đưa ra sân phơi bùn để giảm độ ẩm trước khi có xe đến thu gom. 5.3. PHƯƠNG ÁN 2. Bùn dư Nước thải đầu vào Song chắn rác Bể lắng 1 Bể UASB Bể trung gian Bể Aeroten Bể lắng 2 Bể khử trùng Nước thải đầu ra Sân phơi bùn Sục khí Hóa chất Đường nước Đường dẫn khí Đường dẫn hóa chất Đườngdẫn bùn tuần hoàn Hố thu gom Bùn dư Hình 12 : Dây chuyền công nghệ xử lý nước thải phương án 2 Thuyết minh dây chuyền công nghệ: Vì lưu lượng nước thải không lớn, cho nên nước thải chảy qua các ống thu gom nước thải của từng bộ phận sản xuất cũng như các bộ phận có phát sinh nước thải, về tại địa điểm xử lý. Tại đây có đặt một song chắn rác, nhằm loại bỏ các tạp chất có kích thước lớn trước khi vào hố thu gom, sau khi vào hố thu gom nước thải được trộn đều nồng độ ô nhiễm và sẽ được dẫn đến bể lắng 1, tại đây giữ lại những tạp chất có kích thước nhỏ hơn. Sau đó, được bơm tới bể UASB, tại đây lượng ô nhiễm hữu cơ trong nước thải sẽ bị phân hủy kị khí. Sau khi qua bể UASB nước thải được dẫn qua bể trung gian, (do yêu cầu nước thải trước khi vào bể xử lý vi sinh hiếu khí Aeroten, để vi sinh vật có thời gian thích ứng).Nước thải sau khi qua bể Aeroten, đã xử lý được lượng ô nhiễm hữu cơ còn lại. Sau đó nước thải được dẫn đến bể lắng 2 để lắng những bông bùn còn sót lại trong quá trình xử lý vi sinh. Trước khi nước được thải ra ngoài môi trường, dẫn đi qua bể khử trùng để khử mùi hôi, và màu. Bùn từ bể lắng 2 và bể Aeroten, UASB được dẫn tới sân phơi bùn, trước khi xe đến vận chuyển. 5.4. SO SÁNH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN. Cả 2 phương án thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho Công ty TNHH Thương Mại – Sản Xuất bia EU đều áp dụng phương pháp chính là xử lý sinh học. Cả 2 phương án đều có những công trình đơn vị xử lý cơ học tương đối giống nhau, còn về công trình xử lý sinh học thì khác nhau: Phương án 1 : Bể Aeroten (xử lý hiếu khí) Phương án 2 : Kết hợp bể UASB và Aeroten (kết hợp xử lý kị khí và hiếu khí) Phương án 1 : Chỉ sử dụng bể Aeroten để xử lý sinh học, xử dụng các nhóm vi sinh vật hiếu khí, và để đảm bảo hoạt động sống của chúng phải cung cấp Oxi liên tục. Tuy thời gian xử lý nhanh, nhưng lại tạo ra 1 lượng bùn lớn, và khó phân hủy được một số chất Protein, và chất hữu cơ lơ lửng. Phương án 2 : Aùp dụng cả 2 loại bể Aeroten và UASB và xử lý sinh học, chọn xử lý UASB trước vì : Hàm lượng BOD5 trong nước thải ban đầu cao, phù hợp với xử lý kị khí. Trong phân hủy kị khí phần lớn các chất hữu cơ được phân hủy thành các chất khí bởi vậy lượng bùn phát sinh nhỏ. Bùn phát sinh do phân hủy kị khí nhầy hơn, dễ dàng tách nước hơn so với bùn hiếu khí. Do nhược điểm của bể UASB nên ta sử dụng bể Aeroten để xử lý tiếp theo. Để xử lý triệt để lượng BOD và Nito tổng mà bể UASB không làm được. Do công đoạn xử lý bằng bể UASB đã giảm cơ bản hàm lượng chất hữu cơ nên cũng khắc phục được hạn chế của xử lý hiếu khí bằng bể Aeroten là lượng bùn phát sinh giảm đáng kể. Vì thế nước thải được xử lý triệt để hơn. Nhận xét : Xét về mặt kĩ thuật thì phương án 1 có cấu tạo đơn giản hơn, do đó việc thi công xây dựng và lắp đặt các thiết bị dễ dàng hơn so với phương án 2. Tuy nhiên xét về mặt hiệu quả xử lý, và chất lượng nước thải đầu ra thì phương án 2 vẫn là lựa chọn tốt nhất. CHƯƠNG 6 – TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI Dây chuyền công nghệ được đề xuất tính toán và thiết kế ở đây là phương án 3 (kị khí và hiếu khí kết hợp). 6.1. CÁC THÔNG SỐ TÍNH TOÁN 6.1.1. Các chỉ tiêu. - BOD5 = 912 (mgO2/l) - COD = 1428 (mg/l) - SS = 220 (mg/l) - Tổng P = 5.4 (mg/l) - Tổng Nito = 6.7 mg/l - Coliform = 24000 (MPN/100ml) 6.1.2. Lưu lượng tính toán Q : Lưu lượng nước thải, 40 m3/ngày đêm Lưu lượng nước thải theo giờ: = = 5 (m3/h) ( vì công ty hoạt động sản xuất 8 tiếng 1 ngày) Lưu lượng nước thải theo giờ lớn nhất: = * Kh Trong đó: Kh là hệ số vượt tải,( K = 1.5 ÷ 3.5). Chọn K = 2 Vậy = 5* 2 = 10 (m3/h) 6.2. TÍNH TOÁN CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ 6.2.1. SONG CHẮN RÁC Chọn : Do lưu lượng nước thải không lớn ta sử dụng Song chắn rác làm sạch thủ công. Khoảng cách giữa các thanh b = 16mm Góc nghiêng α = 60o Vận tốc trung bình qua các khe v = 0.8 m/s Chiều rộng và chiều sâu của mương dẫn B*H = 0.3*0.5 (m) Chiều dày song chắn s = 10mm Chiều cao lớp nước trong mương : h1 = = = 0.012 (m) Số khe hở giữa các thanh : n = * Ks = * 1.05 18.98 19 (khe) Ks là hệ số tính đến sự thu hẹp dòng chảy, Ks = 1.05 Số thanh chắn của SCR là: n’ = n – 1 = 19 – 1 = 18 (thanh) ( Đặt 2 mép là 2 song chắn) Chiều rộng tổng cộng của SCR : Bs = S*(n – 1) + b*n = 10.10-3*(19 – 1) + 16.10-3*19 = 0.484 (m) Chiều dài mở rộng trước SCR : l1 = (= 15÷ 200) l1 = = 0.252 (m) Chiều dài đoạn thu hẹp : l2 = 0.5*l1 = 0.5*0.252 = 0.126 (m) Tổn thất áp lực qua SCR : hs = ξ **K ( K là hệ số tính tới sự tăng tổn thất áp lực do rác mắc vào SCR, K = 3) ( ξ = β* *sinα = 2.42 **sin60 = 1.12 β là hệ số phụ thuộc hình dạng thanh chắn, β = 2.42 ) Vậy hs = 1.12 **3 = 0.11(m) β= 1.83 β= 2.42 β= 0.92 β= 1.97 β= 1.67 Chiều dài xây dựng SCR : L = l1 + l2 + ls = 0.252 + 0.126 + 1.0 = 1.378 (m) ls là chiều dài phần mương đặt SCR, ls = 1m Chiều dài xây dựng của phần mương đặt SCR : h = hn + hs + hbv = 0.012 + 0.11 + 0.5 = 0.622 (m) Trong đó: h là chiều cao lớp nước trong mương hbv là chiều cao bảo vệ, chọn bằng 0.5m Chiều cao SCR : H = = = 0.72 (m) h1 hs h1 L1 Ls L2 Bs Bk Hình 13 : Chi tiết SCR Bảng 10. Tóm tắt thông số thiết kế SCR Số thứ tự Tên thông số Kí hiệu Kích thước Đơn vị 1 Kích thước thanh chắn Bề rộng s 8 mm Khoảng cách giữa các thanh b 16 mm Số thanh n 19 khe 2 Kích thước SCR Chiều dài L 1.378 m Chiều rộng Bs 0.484 m Chiều sâu h 0.622 m 3 Góc nghiêng của SCR α 60 độ 4 Vận tốc trung bình qua khe v 0.8 m/s 5 Kích thước mương dẫn Chiều rộng B 0.3 m Chiều sâu H 0.5 m 6.2.2. HỐ THU GOM NƯỚC THẢI. Thể tích hố thu gom: V = *t = 10*1.5 = 15 (m3) t : Thời gian lưu nước trong hố thu gom, chọn t = 1.5 giờ Chọn chiều cao công tác của hố là 2 m Chọn hố có tiết diện ngang hình chữ nhật è Diện tích bề mặt hố thu gom: F = = 7.5 (m2) Chọn B*L = 2.5*3 (m) Chọn chiều cao bảo vệ là 0.5 (m) è Chiều cao tổng cộng của hố thu gom là : H = 2 + 0.5 = 2.5 (m) Bảng 11: Tóm tắt thông số thiết kế hố thu gom Số thứ tự Tên thông số Kí hiệu Kích thước Đơn vị 1 Chiều dài L 3 m 2 Chiều rộng B 2.5 m 3 Chiều cao H 2.5 m 4 Thời gian lưu nước t 1.5 giờ 6.2.3. BỂ LẮNG I Bể lắng I có chức năng loại bỏ bớt tạp chất lơ lửng trong nước thải sau khi đã qua SCR. Ơû đây, các chất lơ lửng có tỷ trọng lớn hơn tỷ trọng của nước sẽ lắng xuống đáy. Bể có thể được xây bằng bê tông cốt thép, có mặt bằng hình tròn. Giữa bể có ống trung tâm đưa nước vào từ trên xuống, nước ra khỏi ống trung tâm sẽ tách cặn và nổi lên trên và ra ngoài theo máng thu xung quanh bể, cặn lắng xuống đáy bể và được rút ra định kì. Dung tích phần công tác của bể. W = * t Trong đó: t là thời gian lưu nước trong bể lắng,(t = 1.5 ÷ 2.5) chọn t = 1.5 là lưu lượng nước thải theo giờ lớn nhất, 10 m3/h → W = 10 * 1.5 = 15 (m3) Chiều cao công tác (phần hình trụ) h = v * t = 0.5 * 1.5 * 3600 = 2700 (mm) = 2.7 (m) Với v là vận tốc dâng, chọn v = 0.5 m/s Tiết diện ngang của bể f1 = = = 5.56 (m2) Tiết diện ống trung tâm f2 = = = 0.093 (m2) Trong đó: v0 là vận tốc nước chảy tron ống trung tâm, chọn v0= 0.03 m/s (v0 không được lớn hơn 0.1 m/s, theo Xử lý nước thải – PGS.TS Hoàng Huệ) Tiết diện tổng cộng của bể F = f1 + f2 = 5.56 + 0.093 = 5.653 (m2) Đường kính bể lắng D = = = 2.684 (m) 2.7 (m) Đường kính ống trung tâm d = = = 0.34 (m) 0.35 (m) Tính phần miệng loe ống trung tâm Đường kính miệng loe ống trung tâm bằng chiều cao phần loe ống d1 =h’ = 1.35 *d = 1.35*0.35 = 0.47 (m) 0.5 (m) d d1 h’ d2 Đường kính tấm chắn dòng d2 = 1.3*d1 = 1.3*0.5 = 0.65 (m) Khoảng cách từ miệng loe ống trung tâm đến chắn dòng là 0.25 ÷ 0.5 (m). Chọn 0.25 m Chiều cao đáy nón của bể hnon = = = 1.35 (m) Trong đó: α là góc nghiêng giữa đáy, 450 D là đường kính bể lắng Chiều cao tổng cộng của bể lắng I H = h + hnon +hbv = 2.7 + 1.35 + 0.5 = 4.55 (m) Trong đó: h là chiều cao công tác của bể hnon là chiều cao bảo vệ, chọn = 0.5 m Tính toán máng thu nước Máng thu đặt ở vòng tròn có đường kính bằng 0.8 đường kính bể. Đường kính máng thu nước : dm = 0.8*D = 0.8*2.7 = 2.16 (m) Chiều rộng máng thu nước : rm = = = 0.54 (m) Chiều cao của máng : hm = 0.5 (m) Chiều dài máng thu : L = *dm = 3.14* 2.16 = 6.8 (m) Máng răng cưa : gắn vào máng thu nước (qua lớp đệm cao su )để điều chỉnh cao độ mép máng thu (do công trình thường có độ suit lún khi bắt đầu vận hành, cao độ mép thu không đều), chiều dài máng thu là 6.8 (m), nên chiều dài máng thu cũng là 6.8 (m). Máng răng cưa xẻ khe thu nước chữ V, góc 900, chiều cao khe là 50 (mm), bề rộng mỗi khe là 100 (mm), hai khe kế tiếp cách nhau một khoảng 200 (mm), vậy trên 1 (m) chiều dài có 1000/200 = 5 (khe), máng dài 6.8 (m), vậy có 34 (khe) xẻ chữ V. Chiều cao máng là 150 (mm), bề dày máng răng cưa là 5 (mm), máng được bắt dính với máng thu nước. Chất lượng nước thải sau khi qua bể lắng I Hàm lượng COD ra: 1428 – (1428 *4%) = 1370.88 (mg/l) Hàm lượng BOD ra: 912 – (912 *3%) = 884.64 (mg/l) Bảng 12 . Tóm tắt thông số thiết kế bể lắng I Số thứ tự Tên thông số Kí hiệu Kích thước Đơn vị 1 Chiều cao xây dựng bể H 4.55 m 2 Chiều cao lớp nước trong bể h 2.7 m 3 Đường kính bể D 2.7 m 4 Đường kính ống trung tâm d 0.35 m 5 Đường kính miệng loe ống trung tâm d1 0.5 m 6 Đường kính tấm chắn d2 0.65 m 7 Chiều cao phần nón hnon 1.35 m 8 Đường kính máng thu nước dm 2.16 m 9 Chiều dài máng thu nước Lm 6.8 m 10 Chiều cao của máng hm 0.5 m 6.2.4. BỂ UASB Để đạt tiêu chuẩn nước thải đầu ra cuối cùng là loại B, nước thải sau bể UASB phải được khống chế sao cho COD ≤ 500 mg/l, đảm bảo sẽ hoạt động tốt ở bể Aeroten sau đó. COD vào = 1370.88 (mg/l) BOD vào = 884.64 (mg/l_ Hiệu quả xử lý cần thiết tính theo COD E = *100% = 64% Lượng COD cần khử trong 1 ngày G = *(Sv – Sr) = 40 * (1370.88 – 500) = 34.835 (kg/ngay) Tải trọng khử COD của bể a = 4 ÷ 10 (kgCOD/m3.ngay), chọn a = 4 (kgCOD/m3.ngay) (Bảng 12.1/ trang 195, theo Giáo trình Tính toán thiết kế các công trình Xử lý nước thải – NXB Xây Dựng – TS Trịnh Xuân Lai) Dung tích xử lý kị khí cần thiết V = = = 8.8 (m3), chọn V = 9 (m3) Tốc độ nước đi lên trong bể Để giữ lớp bùn ở trạng thái lơ lửng thì tốc độ nước dâng trong bể phải giữ trong khoảng 0.6 ÷ 0.9 m/h, chọn v = 0.7 m/h. (Theo Giáo trình Tính toán thiết kế các công trình Xử lý nước thải – NXB Xây Dựng – TS Trịnh Xuân Lai) Diện tích bể cần thiết F = = = 7.14 (m2), chọn F = 7.2 (m2) Chọn B = 2 m L = 3.6 m Chiều cao phần xử lý kị khí H1 = = = 1.25 (m) Tổng chiều cao của bể H = H1 + H2 + H3 = 1.25 + 1 + 0.3 = 2.55 (m) 2.6 (m) Trong đó: H1 là chiều cao phần xử lý kị khí H2 là chiều cao vùng lắng ≥ 1m, chọn H2 = 1m H3 là chiều cao bảo vệ, H3 = 0.3 m Kiểm tra thời gian lưu nước T = = = = 0.4 (ngày) 10 (h) Thỏa mãn yêu cầu T = 4 ÷ 10 h, (Theo Giáo trình Tính toán thiết kế các công trình Xử lý nước thải – NXB Xây Dựng – TS Trịnh Xuân Lai) Thể tích làm việc của bể Vlv = (H1 + H2)*F = 2.25*7.2 = 16.2 (m2) Thể tích xây dựng Vxd = H*F = 2.6*7.2 = 18.72 (m3) Hệ thống phân phối nước vào bể Nước thải dẫn vào bể UASB qua 4 ống nhánh, chọn vận tốc dòng chảy trong ống nhánh là 1m/s (Theo Giáo trình Tính toán thiết kế các công trình Xử lý nước thải – NXB Xây Dựng – TS Trịnh Xuân Lai) Đường kính ống chính D = = = 0.042 (m) Chọn D = 50 mm Đường kính ống nhánh (4 nhánh) d = = = 0.021 (m) Chọn d = 20 mm Chọn lỗ phân phối nước có đường kính lỗ dlỗ = 10mm, vận tốc nước qua lỗ là 0.8 m/s. Lưu lượng nước qua 1 lỗ q = v*= 0.8*3600*= 0.226 (m3/h) Số lỗ trên 1 ống N = = = 18.79 (lỗ ), chọn N = 18 (lỗ) Các tấm chắn dòng Các tấm chắn dòng làm bằng thép không gỉ vì làm việc trong môi trường nước thải ăn mòn, ngoài ra, trong quá trình phân hủy kị khí còn có khả năng sinh ra các khí có tính ăn mòn mạnh. Bề dày tấm thép chọn là 3mm, khoảng cách 2 tấm thép là 150mm. Máng thu nước Có cấu tạo là thép không gỉ, bề dày khoảng 3mm, có tiết diện hình chữ nhật, kích thước 150mmx250mm, độ dốc của máng thu là 1%. Lượng khí và lượng bùn sinh ra Lưu lượng khí sinh ra khi loại bỏ 1kgCOD là 0.5 m3 (Theo Design of Anaerobic Process the Treament of Industual and Minicipal Wastewater – Josep F.Manila) Vậy lưu lượng khí sinh ra tại bể trong 1 ngày Qkk = 0.5m3/kgCOD*G = 0.5*34.835 = 17.417 (m3/ngày) Trong đó, thành phần khí CH4 chiếm 70% tổng lượng khí sinh ra QCH4 = 0.7 * 17.417 = 12.193 (m3/ngày) Lượng bùn sinh ra khi loại bỏ 1kg COD là 0.05 – 0.1kg Gbùn = 0.05*G = 0.05*34.835 = 1.742 (m3/ngày) Chất lượng nước thải sau khi ra khỏi bể UASB Hàm lượng COD ra: Chọn hiệu quả xử lý COD sau khi qua bể UASB là 70%. (Theo bảng 1-11, trang 29, Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp – Lâm Minh Triết ) CODra = CODvao(1 – e) = 1370.88(1 – 0.7) = 412.27 (mg/l) Hàm lượng BOD ra: Chọn hiệu quả xử lý BOD sau khi qua bể UASB là 65%.(Theo bảng 1-11, trang 29, Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp – Lâm Minh Triết ) BODra = BODvao(1 – e) = 884.64 (1 – 0.65) = 309.63 (mg/l) Bảng 13. Tóm tắt thông số thiết kế bể UASB Số thứ tự Tên thông số Kí hiệu Kích thước Đơn vị 1 Chiều cao tổng cộng bể H 2.6 m 2 Chiều cao phần xử lý kị khí H1 1.25 m 3 Chiều cao vùng lắng H2 1 m 4 Chiều dài bể L 3.6 m 5 Chiều rộng bể B 2 m 6 Vận tốc nước đi lên v 0.7 m/s 7 Thời gian lưu nước T 10 giờ 8 Đường kính ống chính D 50 mm 9 Đường kính ống phụ d 20 mm 6.2.5. BỂ TRUNG GIAN. Chọn thời gian lưu nước trong bể là t = 1.2 giờ Thể tích bể V = = = 6 (m3) Chọn chiều sâu mực nước trong bể : hcó ích = 1m Diện tích mặt thoáng trong bể F = = = 6 (m2) Chọn chiều dài của bể : L = 3 m Chiều rộng của bể : B = 2 m Chiều cao xây dựng của bể : Hxd = hcó ích + 0.3 = 1.3 (m). (Với 0.3 là chiều cao bảo vệ bể ) Bảng 14. Tóm tắt thông số thiết kế bể trung gian Số thứ tự Tên thông số Kí hiệu Kích thước Đơn vị 1 Chiều cao xây dựng H 1.3 m 2 Chiều dài bể L 3 m 3 Chiều rộng bể B 2 m 6.2.6. BỂ AEROTEN. Các thông số tính toán : Lưu lượng nước thải : 40 m3/ngày.đêm BOD vào = 309.63 (mg/l) COD vào = 412.27 (mg/l) Nhiệt độ nước thải : 25 0 C Lượng bùn hoạt tính trong nước thải ở đầu vào bể X0 = 0 Nước thải sau xử lý đạt tiêu chuẩn : BOD ≤ 50 mg/l Các thông số vận hành : Nồng độ bùn hoạt tính trong bể X = 2800 ÷ 4000 mg/l ( cặn bay hơi), chọn X = 3000 mg/l ( Theo Tinh toán thiết kế Công trình xử lý nước thải, trang 72 - Trần Hiếu Nhuệ ) Nồng độ bùn hoạt tính tuần hoàn, tức là nồng độ bùn cặn lắng ở đáy bể UASB (tính theo chất rắn lơ lửng), chọn n = 10000 mg/l ( Theo Tinh toán thiết kế Công trình xử lý nước thải, trang 72 - Trần Hiếu Nhuệ ) Độ tro của cặn z = 0.3 ( trong đó 70% là cặn bay hơi) Thời gian lưu bùn hoạt tính (tuổi của cặn ) trong công trình = 10 ngày Chế độ thủy lực của bể khuấy trộn hoàn chỉnh : Giá trị các thông số động học Y = 0.46 ; Kd = 0.06 ngày ( Theo Tinh toán thiết kế Công trình xử lý nước thải, trang 71 - Trần Hiếu Nhuệ ) Nước thải điều chỉnh sao cho BOD : N : P = 100 : 5 : 1 Xác định hiệu quả xử lý Lượng cặn hữu cơ trong nước ra khỏi bể UASB b = 0.065 * 50 = 32.5 (mg/l) Lượng O2 cần thiết để cung cấp cho quá trình oxy hóa hết lượng chất hữu cơ: c = 1.42*b(1- z) = 1.42*32.5(1 – 0.3) = 32.305 (mg/l) (Theo PGS.TS Hoàng Huệ : 1mg COD tiêu thụ 1.42mgO2) Lượng ôxy cần cung cấp này chính là giá trị BOD20 Quá trình tính toán theo phản ứng : C5H7O2N + 5O2 → 5CO2 + NH3 + năng lượng Chuyển đổi từ BOD20 → BOD5 BOD5 = BOD20 *K Trong đó: K là hệ số chuyển đổi, K = 0.68 BOD5 = 32.305*0.68 = 21.968 (mg/l) Lượng BOD5 hòa tan ra khỏi bể UASB bằng tổng BOD5 cho phép ở đầu ra – BOD5 có trong cặn lơ lửng. Ta có : 50 = S+ 21.968 (mg/l) → S = 28 (mg/l) Hiệu quả xử lý theo COD E1 = = 84% Hiệu quả xử lý của bể Aeroten theo BOD5 hòa tan E = S0 là lượng BOD5 ra khỏi bể UASB S là lượng BOD5 ra khỏi bể Aeroten Vậy E = = 90% Thể tích bể Aeroten V = Trong đó : là thời gian lưu bùn ; 5 ÷ 10 ngày, chọn = 10 ngày Y là hệ số sản lượng tế bào cực đại, Y = 0.46 Kd là hệ số phân hủy nội bào, Kd = 0.06 ngày-1 X là hàm lượng tế bào chất trong bể, chọn X = 3000 mg/l Thay vào ta có : V = = 10.795 (m3) 11 (m3) Thời gian lưu nước trong bể = = = 0.275 (ngày) = 6.6 (giờ) Kích thước bể Aeroten Chọn tỉ số L/B = 1.23 chiều sâu. (Theo Tiêu chuẩn xây dựng 51 – 84, thoát nước mạng lưới bên ngoài và công trình của Lâm Minh Triết) Htc = 3 ÷ 6 m Chiều sâu công tác của bể h = 3m Chiều cao bảo vệ hbv = 0.3m Chiều cao xây dựng H = h + hbv = 3 + 0.3 = 3.3 (m) Với h = 3m, vậy F = 3.8 (m2) Chọn chiều rộng B = 1.5 m Chiều dài L = 2.7 m Vậy thể tích thực của bể : V = F* H = 3.8 * 3.3 = 12.54 (m3) = 13 (m3) Lượng bùn hữu cơ sinh ra do khử BOD5 Tốc độ tăng trưởng của bùn Yb = = = 0.2875 (mgVSS/mgBOD5) Theo PGS.TS Lương Đức Phẩm Lượng bùn hoạt tính sinh ra trong 1 ngày Px = Yb* Q (S0 – S) = 0.2875*40 ( 309.63 – 28) = 3238.745 (gr/ngày) = 3.24 (kg/ngày) Tổng lượng cặn sinh ra trong 1 ngày P = = = 4.629 (kg/ngày) Lượng cặn dư cần xử lý hàng ngày Pdư = P – Pra = P – (Q*SSra *10-3) = 4.629 – (40 *50*10-3) = 2.629 (kg.ngày) Lưu lượng xả bùn Qxả = Trong đó : Qr = Qv = 40 (m3/ngày.đêm). Coi như nước thoát do tuần hoàn bùn không đáng kể. X = 3000 mg/l = 10 ngày XT = (1 – z)*10000 = 0.7*10000 = 7000 (mg/l), (nồng độ bùn hoạt tính trong dung dịch tuần hoàn) Xr = 0.7*50*0.65 = 22.75 (mg/l), nồng độ bùn hoạt tính ra khỏi bể lắng, 0.7 là tỉ lệ cặn bay hơi trong tổng số cặn hữu cơ, cặn không tro) Qxa = = 0.342 (m3/ngày) Thời gian tích lũy cặn (tuần hoàn toàn bộ, không xả cặn ban đầu) T = = 10 (ngày) Sau khi hệ thống hoạt động ổn định, lượng bùn hữu cơ xả ra hàng ngày B = Qxa * 10000 (gr/m3) = 0.342 * 10000 = 3420 (gr) = 3.4 (kg) Trong đó cặn bay hơi : B’ = (1 – z) *B = 0.7*3.4 = 2.38 (kg) Cặn bay hơi trong nước thải đã xử lý đi ra khỏi bể B’’ = Qr* Xr = 40*22.75 = 0.91 (kg) Vậy tổng cặn hữu cơ sinh ra : B’ + B’’ = 2.38 + 0.91 = 3.29 (kg) Px Xác định lưu lượng tuần hoàn. Bể Aerotank BểLắng II Qv+Qth, X Qra, Xra Qth,Xth Qxả.Xt Q, X0 Hình 14. Sơ đồ làm việc bể Aeroten Để giữ nồng độ bùn trong bể luôn ở giá trị X = 3000 mg/l, ta có QX0 + QthXth = (Q + Qth)X Trong thực tế, nồng độ bùn hoạt tính trong nước thải đi vào bể X0 là không đáng kể, ta có: QthXth = (Q + Qth)X → α = = = = 0.75 (Công thức 6.5/trang 93, Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải – Trịnh Xuân Lai) Qt = 0.75*40 = 30 (m3/ngày) = 1.25 (m3/h) Tỉ số F/M (tỉ số khối lượng chất nền/ khối lượng bùn hoạt tính) Tỉ số BOD5 có trong nước thải và bùn hoạt tính (mgBOD5/mg bùn) = = = 0.375 (mgBOD5/mgbùn.ngày) Trong đó : là thời gian lưu nước trong bể, = 0.275 (ngày) Tỉ số này nằm trong khoảng cho phép F/M = 0.2 ÷ 0.6 Tính lượng O2 cần thiết Tính lượng O2 cần thiết cung cấp cho bể Aeroten để khử hàm lượng BOD, ôxy hóa amoni NH4+ thành NO3- (Công thức 6.15, Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải – Trịnh Xuân Lai) OC0 = Trong đó: 1.42 là hệ số chuyển đổi từ tế bào sang COD f - hệ số chuyển đổi BOD5 và BOD20 ; f = 0.45÷ 0.68, chọn f = 0.6 Q - lưu lượng dòng thải 40m3/ngày Px – phần tế bào dư xả ra ngoài theo bùn dư Vậy OC0 = = 14.175 (kgO2/ngày) Do cần duy trì lượng O2 hòa tan trong bể là 2mg/l, nên lượng ôxy thực tế cần sử dụng cho bể là : OCt = OC0* Trong đó: Cs – nồng độ ôxy bão hòa trong nước, Cs= 9.08mg/l C – nồng độ ôxy hòa tan cần duy trì, C= 2 mg/l α – hệ số điều chỉnh lượng ôxy ngấm vào nước thải do ảnh hưởng của hàm lượng cặn, hình dáng bể, thiết bị làm thoáng, có giá trị từ 0.6 ÷ 0.94, chọn α = 0.7 T – nhiệt độ nước thải, T = 250C ( Các thông số lấy theo giáo trình Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải – Trịnh Xuân Lai) OCt = 14.175*= 23.066 (kgO2/ngày) OCtb = ==0.97 (kgO2/h) Tính lượng không khí cần thiết Qkk = Trong đó: f – hệ số an toàn, thường từ 1.5 ÷ 2, chọn f = 1.5 OCt – lượng O2 thực tế sử dụng cho bể 23.066(kgO2/ngày) OU – công suất hòa tan ôxy vào nước thải của thiết bị phân phối OU = Ou*h1 = 7*2.8 = 19.6 (grO2/m3) Chọn hệ thống phân phối khí nén bằng đĩa xốp, đường kính 170mm, diện tích bề mặt F = 0.02 (m2), cường độ thổi khí 100l/phút.đĩa. Bể có độ sâu 3m, chọn độ ngập nước của thiết bị phân phối khí h1 = 2.8m. Với nồng độ bùn hoạt tính X = 3000(mg/l)<4000(mg/l), thì chọn công suất hòa tan ôxy vào nước của thiết bị phân phối khí bọt mịn ở điều kiện trung bình là Ou = 7grO2/m3.m Qkk = = 1765.255 (m3/ngày) = 0.02 (m3/s) Bố trí hệ thống sục khí Chọn hệ thống cấp khí cho bể là hệ thống phân phối dạng xương cá. Vận tốc khí trong ống 10 ÷ 15 m/s, chọn v = 10m/s (Theo giáo trình Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải – Trịnh Xuân Lai) Đường kính ống chính D = = = 0.05 (m) , chọn D = 50 (mm) Số đĩa phân phối khí n = = = 12 (đĩa) Các ống nhánh được phân phối điều và đối xứng với nhau qua ống chính, chọn 3 ống nhánh, mỗi ống nhánh có 4 đĩa phân phối khí, vận tốc khí trong ống nhánh v = 10 m/s Vậy đường kính ống nhánh Dn = = = 0.029(m) = 0.03(m), chọn Dn = 30 (mm) 50mm 30mm Công suất máy khí nén Công suất máy khí nén cần thiết cho bể Aeroten (Theo giáo trình Xử lý nước thải của PGS – TS Hoàng Huệ, trang 112) được xác định như sau N = Trong đó: q – lưu lượng không khí cần cung cấp (m3/s)Chọn hệ số an toàn khi sử dụng thiết kế trong thực tế là 2 : q = 2*0.02 = 0.04 (m3/s) - hiệu suất máy bơm = 0.7 Pkk – áp lực khí nén (atm), được tính theo công thức P = = = 1.39 (atm) Với áp lực yêu cầu Hc khi tạo bọt được tính Hc= h+hd+hc+hp=3+1=4(m) h = 3m – chiều cao công tác bể hd + hc + hp : là tổn thất áp lực theo chiều dài, cục bộ và của ống phân phối khí, chọn sơ bộ là 1 m Vậy, công suất máy khí nén N = = 1.93(kw) Bảng 15. Tóm tắt thông số thiết kế bể Aeroten Số thứ tự Tên thông số Kí hiệu Kích thước Đơn vị 1 Chiều cao xây dựng bể H 3.3 m 2 Chiều cao công tác h 3 m 3 Chiều rộng bể B 1.5 m 4 Chiều dài bể L 2.7 m 5 Thời gian lưu nước trong bể 6.6 Giờ 6 Đường kính ống chính D 50 mm 7 Đường kính ống nhánh Dn 30 mm 8 Số đĩa phân phối khí n 12 Đĩa 6.2.7. BỂ LẮNG II Bể lắng II làm nhiệm vụ lắng hỗn hợp nước – bùn từ bể Aeroten dẫn đến và bùn lắng ở đây được gọi là bùn hoạt tính. Thông số thiết kế Q = 40 m3/ngày.đêm Nồng độ bùn hoạt tính X = 3000(mg/l) Độ tro của bùn hoạt tính z = 0.3 Nồng độ bùn hoạt tính của dòng tuần hoàn XT = 10000(mg/l) Diện tích mặt bằng bể F = Trong đó : Q – lưu lượng nước thải (m3/h) α – hệ số tuần hoàn, α = 0.6÷ 0.8, chọn α = 0.7 C0 – nồng độ bùn hoạt tính trong bể Aeroten, C0 = X/β(β~0.8) C0 = = 3750 (mg/l) CT – nồng độn bùn tuần hoàn, Xt = 10000(mg/l) VL – vận tốc lắng bề mặt phân chia ứng với nồng độ CL VL = = = 0.35 (m/h) (Vmax = 7 m/h – vận tốc lắng cực đại; k = 600; CL = = 5000(mg/l)) Thay vào, F = = 9.107 (m2), chọn F = 10 (m2) Diện tích bể nếu thêm buồng phân phối trung tâm Fbể = 1.1*F = 1.1*10 = 11(m2) Đường kính bể D = = = 3.74 (m), chọn D = 4 (m) Đường kính buồng phân phối d = 25%D = 0.25*4 = 1 (m) Diện tích buồng phân phối trung tâm f = = = 0.78 (m2) Vậy diện tích vùng lắng của bể Flâng = Fbể - f = 11 – 0.78 = 10.22 (m2) Tải trọng thủy lực a = = = 3.91 (m3/ m2.ngày) Vận tốc đi lên của nước trong bể v = = = 0.163 (m/h) Máng thu nước Máng thu nước đặt theo chu vi vành trong của bể. Đường kính của máng Dmang = 80%D = 0.8*4 = 3.2 (m) Chiều dài máng thu nước L = * Dmang = 3.14*3.2 = 10.048 (m) Tải trọng thu nước trên 1m dài của máng QL = = = 3.98 (m3/ m2.ngày) Tải trọng bùn sinh ra Qb = = = 0.966 (kg/m2.h) Xác định chiều cao của bể Chiều cao bể : H = 4 (m), với Chiều cao dự trữ trên mặt thoáng h1 = 0.3 m Chiều cao cột nước của bể : 3.7 m, gồm Chiều cao phần nước trong : h2≥1.5 m, chọn h2 = 1.8 m Chiều cao phần chóp đáy bể, chọn đáy có góc nghiêng 300 về phía tâm : h3 = R*tg30 = 2*tg30 = 1.155 (m) Chiều cao chứa bùn phần hình trụ h4 = H - h1 – h2 – h3 = 4 – 0.3 – 1.8 – 1.155 = 0.745 (m) Thể tích phần chứa bùn Vb = F* h4 = 11*0.745 = 8.195 (m3) Nồng độ bùn trung bình trong bể Ctb = = = 7500 (mg/l) = 7.5 (kg/m3) Trong đó : CL – nồng độ bùn ở mặt phân chia lắng d d1 h’ d2 Ct – nồng độ bùn hoạt tính trong dòng tuần hoàn Lượng bùn chứa trong bể lắng Gb = Vb*Ctb = 8.195*7.5 = 61.46 (kg) Dung tích bể lắng V = h*F = 3.7*11 = 40.7 (m3), chọn V= 40 (m3) Thời gian lưu nước trong bể (thời gian lắng) T = = = 4.7 (h) Oáng trung tâm Phần loe ống trung tâm : Đường kính miệng loe ống trung tâm d1 bằng chiều cao phần ống loe h’ : d1 = h’ = 1.35*d = 1.35*1 = 1.35 (m) Đường kính tấm chặn hình nón d2 = 1.3* d1 = 1.3*1.35 = 1.765 (m) Chọn khoảng cách từ miệng loe ống trung tâm đến tấm chặn là 0.3 m. (Nguồn : tài liệu của TS Trịnh Xuân Lai – Tính Toán Thiết Kế Các Công Trình XLNT – NXBXD) Bảng 16. Tóm tắt thông số thiết kế Bể lắng II Số thứ tự Tên thông số Kí hiệu Kích thước Đơn vị 1 Chiều cao xây dựng bể H 4 m 2 Chiều cao công tác h 3.7 m 3 Đường kính bể D 4 m 4 Đường kính ống trung tâm d 1 m 5 Đường kính miệng loe ống trung tâm d1 1.35 m 6 Đường kính tấm chặn d2 1.76 m 7 Đường kính máng thu Dmang 3.2 m 8 Chiều dài máng thu L 10 m 6.2.8. BỂ KHỬ TRÙNG Sau khi qua bể lắng II, nước thải đã được kiểm soát các chỉ tiêu hóa, lý và giảm được phần lớn các vi sinh vật gay bệnh có trong nước thải, nhưng vẫn chưa an toàn cho nguồn tiếp nhận. Do đó, cần có khâu khử trùng trước khi thải ra ngoài. Bể khử trùng có nhiệm vụ trộn điều hòa chất với nước thải, tạo điều kiện tiếp xúc và thời gian lưu đủ lâu để ôxy hóa các tế bào vi sinh vật. Tính lượng Clo cần thiết để khử trùng nước thải Sử dụng Clorua vôi để khử trùng. Liều lượng Clo hoạt tính cần thiết để khử trùng nước thải: a = 3g/m3 (đối với nước thải sau xử lý sinh học hoàn toàn) . (Theo Trần Hiếu Nhuệ) Lượng Clo trung bình cần thiết cho xử lý nước thải: Gmax = = = 0.015 (kg/h) Trong đó: Qhmax : Lưu lượng nước thải lớn nhất theo giờ, m3/h a : liều lượng Clo hoạt tính , g/m3 Thể tích hữu ích thùng đựng Clo W = = = 0.024 (m3) Trong đó: b – nồng độ dung dịch Clorua vôi, b = 2.5% p – hàm lượng Clo hoạt tính trong Clorua vôi, p = 20% Thể tích tổng của thùng chứa Wc = 1.15*W = 1.15*0.024 = 0.028 (m3) = 28 (l) Chọn 1 thùng 30 lít có bán tại thị trường. Bơm hóa chất được chọn có dãy thang điều chỉnh lưu lượng trong khoảng ( 0.3 ÷ 1.5) l/phút và số máy bơm được chọn là 2 bơm ( 1 bơm công tác và 1 bơm dự phòng). Thể tích của bể. V = Q*t Trong đó: Q – lưu lượng nước thải theo giờ, m3/h, 5 m3/h t – thời gian lưu nước trong bể, chọn t = 30 phút = 0.5 giờ Vậy V = 5*0.5 = 2.5 (m3) Kích thước của bể Chọn chiều cao của bể h = 1m, chiều cao bảo vệ hbv = 0.2 m, vậy chiều cao xây dựng của bể là : H = 1.2 m Diện tích mặt bằng bể : F = = = 2.083 (m2) Chọn L*B = 2.5*1 Vách ngăn Chiều dài vách ngăn bằng 2/3 chiều rộng của bể Bv = = = 0.7 (m) Chọn 3 vách ngăn trong bể. Vậy khoảng cách giữa các vách ngăn là : l = = = 0.625 (m) Bảng 17 . Tóm tắt kích thước bể khử trùng Stt Tên thông số Kí hiệu Kích thước Đơn vị 1 Chiều dài bể L 2.5 m 2 Chiều rộng bể R 1 m 3 Chiều cao tổng cộng bể H 1.2 m 4 Chiều cao vách ngăn Bv 0.7 m 5 Khoảng cách giữa các vách ngăn l m 6 Số vách ngăn 3 Vách 6.2.9. SÂN PHƠI BÙN Chức năng của sân phơi bùn là giảm thể tích và khối lượng nước chứa trong bùn để sử dụng làm phân bón hay để vận chuyển đi nơi khác. Độ ẩm của cặn được giảm xuống là do một phần nước bốc hơi và một phần khác được rút ra bằng hệ thống ống. Lượng bùn được dẫn tới sân phơi bùn gồm: Bùn từ bể lắng II : 61.64 kg/ngày Bùn dư từ Aeroten : 2.629 kg/ngày Bùn từ UASB : 1742 kg/ngày Tổng lượng cặn được dẫn tới sân phơi bùn Wc = 61.64 + 2.629 + 1742 = 1806.292 (kg/ngày)2 (m3/ngày) Diện tích sân phơi bùn F1 = Trong đó: Wc – lưu lượng bùn q0 – tải trọng cặn lên sân phơi bùn lấy theo (bảng 3.17, sách TTTKHTXLNT – Lâm Minh Triết), chọn cặn tươi và bùn hoạt tính đã lên men và nền nhân tạo có hệ thống rút nước, q0 = 2m3/m2.năm n – hệ số phụ thuộc vào khí hậu, đối với các tỉnh Miền Nam: (n = 3.0 ÷ 4.2), chọn n = 4 Thay vào công thức: F1 = = 91.25 (m2) Sân phơi bùn được chia làm nhiều ô. Chọn kích thước mỗi ô: 4*5.7 = 22.8 (m2) Số ô sẽ là : n = = 4.002 Chọn n = 4 ô Diện tích phụ của sân phơi bùn gồm đường sá, mương máng được tính theo công thức sau: F2 = F1*k = 91.25*0.2 = 18.25 (m2) Trong đó: k – hệ số tính đến diện tích phụ, k = 0.2 ÷ 0.4, chọn k = 0.2 Diện tích tổng của sân phơi bùn F = F1 + F2 = 91.25 + 18.25 = 109.5(m2) 110 (m2) Lượng bùn phơi từ độ ẩm 96% đến độ ẩm 20% trong 20 ngày Wp = Wc *20 = 2*20= 1.5(m3) Trong đó: P1 – độ ẩm trung bình của cặn, P1 = 96% ÷ 97%, lấy P1 P2 – độ ẩm sau khi phơi, P2 = 20% Đáy sân làm bằng bê tông có độ dốc i = 0.01, hướng về phía cuối sân, và đặt một ống thu nước. Chọn ống Þ60 làm bằng nhựa PVC Bùn đã khô (đến độ ẩm 20%) được thu gom và vận chuyển đi nơi khác. Việc thu gom bùn làm thủ công. Nước bùn ở sân phơi bùn theo hệ thống rút nước và được dẫn về trạm xử lý nước thải. Bảng 18. Tóm tắt thông số thiết kế sân phơi bùn Stt Tên thông số Kí hiệu Kích thước Đơn vị 1 Số ô n 4 ô 2 Chiều dài 1 ô L 5.7 m 3 Chiều rộng 1 ô R 4 m 4 Độ dốc i 0.01 5 Đường kính ống dẫn nước Þ 60 mm 6.3. DỰ TOÁN KINH PHÍ CHO CÁC CÔNG TRÌNH MÔI TRƯỜNG. Tính toán kinh tế là việc xác định chi phí xây dựng các công trình, mua các thiết bị, và chi phí vận hành hệ thống. Trên cơ sở chi phí xây dựng, xác định thời gian khấu hao và vốn thu hồi, cùng với chi phí vận hành, duy tu, dự phòng,từ đó xác định được tổng chi phí cần cho hệ thống trong một đơn vị thời gian và xác định giá thành xử lý cho 1m3 nước thải. Bảng 19 : Bảng dự toán chi phí cho các công trình môi trường STT HẠNG MỤC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ TÍNH SỐ LƯỢNG ĐƠN GIÁ (VND) THÀNH TIỀN (VND) I XÂY DỰNG HT 561*106 1 Hố thu gom Cái 1 10*106 10*106 2 Bể lắng 1 Kích thước: D*H = 2.7*4.55 Vật liệu: Thép dày 5mm Cái 1 1 100*106 100*106 3 Bể UASB Kích thước:H*L*B = 2.6*3.6*2 Vật liệu: BTCT Cái 1 180*106 180*106 4 Bể trung gian Kích thước: L*B*H = 3*2*1.3 Vật liệu: Tường xây gạch Cột, nắp : BTCT Cái 1 5*106 5*106 5 Bể Aeroten Kích thước: H*B*L = 3.3*1.5*2.7 Vật liệu BTCT Cái 1 220*106 220*106 6 Bể lắng II Kích thước: D*H = 4*4 Vật liệu: Thép dày 5mm Cái 1 109*106 109*106 7 Bể khử trùng Kích thước: H*B*L = 1.2*1*2.5 Vật liệu : BTCT Cái 1 30*106 30*106 8 Sân phơi bùn Kích thước: 110(m2) Vật liệu: Nền xi măng Máng xây gạch Cái 1 15 15*106 II MÁY MÓC THIẾT BỊ HT 1 108*106 1 Song chắn rác Vật liệu : Inox Kích thước khe : 16mm Cái 1 5*106 5*106 2 Bơm trục ngang Công suất : 0.3kw Xuất xứ : Nhật Bản Cái 5 5*10*106 50*106 3 Bồn pha hóa chất Vật liệu: Thép không gỉ Xuất xứ: Việt Nam Cái 1 4*106 4*106 4 Hệ thống đường ống công nghệ. Vật liệu : nhựa PVC Bình Minh Phụ kiện: Van, mặt bích, tê, co, Hệ thống 1 8*106 8*106 5 Hệ thống đường điện kĩ thuật. Loại: 3 lõi và 2 lõi Xuất xứ : CADIVI Hệ thống 1 6*106 6*106 6 Máy nén khí Công suất: 1.93 kw Cái 2 2*5*106 10*106 7 Hệ thống đường ống phân phối khí Vật liệu: sắt tráng kẽm, inox Phụ kiện: mặt bích, van cửa, tê, co Hệ thống 15*106 15*106 8 Tủ điện điều khiển Linh kiện: LG – Hàn Quốc Cái 1 10*106 10*106 III CHI PHÍ KHÁC 34*106 1 Thiết kế phí 3*106 3*106 2 Chi phí hóa chất, nuôi cấy vi sinh 10*106 10*106 3 Chi phí lắp đặt, vận hành hệ thống 6*106 6*106 4 Các chi phí khác 15*106 15*106 TỔNG CHI PHÍ 703*106 CHI PHÍ VẬN HÀNH HỆ THỐNG Chi phí hóa chất. Lượng Ca(OCl)2 sử dụng trong 1 ngày là: 5g/m3*40m3/ngày = 200(g/ngày) = 0.2(kg/ngày) Chi phí Ca(OCl)2 sử dụng trong 1 ngày : 0.2kg/ngày*45,000VND/1kg = 9,000 (VND/ngày) Chi phí điện năng. Với số lượng bơm hoạt động và nhu cầu thắp sáng, sinh hoạt thì ước tính điện năng tiêu thụ là : 100Kw/ngày. Với mức giá điện là 2,000/1Kw Chi phí điện cho 1 ngày là: 100*2,000 = 200,000 (VND/ngày) Chi phí nhân công. Để quản lý vận hành tốt HTXLNT cần 2 kĩ sư môi trường và 5 công nhân vận hành. Lương kĩ sư : 3,000,000VND/1 tháng. Lương công nhân vận hành là 2,000,000/tháng. Vậy chi phí cho nhân công 1 ngày là: (VND/ngày) Chi phí bảo dưỡng Chi phí bảo dưỡng định kì: 7*106VND/năm Chi phí bảo dưỡng định kì tính cho 1 ngày là: Chi phí xử lý nước thải. Chi phí xử lý nước thải cho 1 ngày là: 9,000 + 200,000 + 333,000 + 19,000 = 851,000(VND/ngày) Chi phí xử lý nước thải tính trên 1m3 nước thải là: = 14,000 (VND/m3) CHƯƠNG 7 – KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 7.1. KẾT LUẬN Hoạt động của Công ty TNHH Thương mại – Sản xuất Bia EU đã mang lại nhiều lợi ích kinh tế cũng như xã hội: đóng góp vào ngân sách nhà nước, giải quyết công ăn việc làm cho người lao động. Song song với lợi ích mà hoạt động của công ty đem lại, cũng sẽ nảy sinh một số vấn đề quan trọng là ô nhiễm môi trường. Các nguồn gây ô nhiễm môi trường chủ yếu là nước thải công nghiệp, khí thải lò hơi, khí thải từ các phương tiện vận tải,..nếu không có các biện pháp xử lý và quản lý thích hợp sẽ gây ảnh hưởng xấu đến chất lượng môi trường trong khu vực. Với đề tài: “Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải của công ty TNHH Thương mại – sản xuất Bia EU thuộc khu công nghiệp Agtex Long Bình – Phường Long Bình – TP. Biên Hòa – Tỉnh Đồng Nai, công suất 40m3/ngày”, nhằm giảm thiểu ảnh hưởng từ nguồn nước thải của công ty tới môi trường, đồ án đã giải quyết được một số nội dung sau: Tìm hiểu các công nghệ xử lý nước thải của một số nhà máy bia điển hình và thông qua hiện trạng môi trường của công ty từ đó đã đề xuất và lựa chọn phương án xử lý nước thải phù hợp cho công ty bia EU. Hệ thống xử lý nước thải theo đề xuất bao gồm: Song chắn rác, hố thu gom,bể lắng 1, bể UASB, bể trung gian, bể Aeroten, bể lắng 2, bể khử trùng, và sân phơi bùn. Tính toán thiết kế và dự toán kinh phí các công trình trong dây chuyền XLNT trên. 7.2. KIẾN NGHỊ Như đã đề cập ở trên, việc thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho công ty TNHH Thương mại – Sản xuất bia EU là rất cần thiết trong hoàn cảnh hiện nay. Để hiệu suất của công trình được nâng cao hơn, đề tài đề xuất một số kiến nghị như sau: Hệ thống các công trình xử lý nước thải phải được thường xuyên giám sát vận hành và khắc phục sự cố kịp thời. Máy móc thiết bị phải được bảo dưỡng, tra dầu mỡ định kì. Đội ngũ quản lý là các kĩ sư và công nhân vận hành có trình độ chuyên môn phù hợp. Phân công chỉ định công việc rõ ràng cho từng bộ phận của công ty, nâng cao ý thức của toàn thể cán bộ, công nhân viên của công ty trong việc bảo vệ môi trường làm việc cũng như bảo vệ môi trường xung quanh.