Đề tài Tính toán, thiết kế hệ thống xử lý nước thải tập trung khu công ghiệp Long Hậu – Long An giai đoạn 2, công suất 3000 m3/ngày đêm

có trình độ cao, vận hành phức tạp, chi phí xây dựng tốn kém 3.1.4. Khu công nghiệp Việt-Sing Hố thu gom Bể phân phối Trống lọc Bể điều hòa Hố bơm Tháp lọc sinh học Bể tuần hoàn Bể aerotank Bể lắng Bể lắng Bể tiêu bùn Máy ép bùn Nước thải sau xử lý Hình 3.4: Sơ đồ công nghệ khu công nghiệp Việt – Sing Sử dụng công nghệ vi sinh bám dính ( lọc sinh học) kết hợp với bùn hoạt tính aerotank truyền thống. Ưu điểm: Hiệu quả xử lý rất cao. Nhược điểm: Sử dụng trong trường hợp lưu lượng nước thải không lớn. 3.1.5. Khu công nghiệp Lê Minh Xuân NaOCl PAC Polymer NaOH/HCl Polymer HỐ THU GOM BỂ TÁCH VÁNG NỔI BỂ CÂN BẰNG BỂ NÂNG pH BỂ KEO TỤ BỂ TẠO BÔNG BỂ LẮNG 1 BỂ TRUNG HÒA BỂ AEROTANK BỂ LẮNG 2 BỂ KHỬ TRÙNG KÊNH BỂ PHÂN HỦY BÙN MÁY ÉP BÙN NaOH Hình 3.5: Sơ đồ công nghệ khu công nghiệp Lê Minh Xuân Ưu điểm: công nghệ đơn giản, dễ vận hành. Nhược điểm: không khử được Nitric, nitrat thành nitơ tự do 3.2. Lựa chọn quy trình công nghệ xử lý nước thải Việc đề xuất công nghệ xử lý phụ thuộc vào các yếu tố: Lưu lượng, thành phần, tính chất nước thải Tiêu chuẩn thải ra nguồn Diện tích xây dựng cho phép và khả năng đầu tư Điều kiện tự nhiên, xã hội tại khu vực đặt công trình xử lý Tính khả thi của công trình khi xây dựng cũng như khi hoạt động. 3.2.1. Yêu cầu mức độ xử lý Nước mưa và nước thải quy ước sạch được thu gom riêng và thải trực tiếp ra nguồn tiếp nhận. Nước thải từ các nhà máy sau khi đã qua xử lý đạt tiêu chuẩn thải theo quy định của Khu công nghiệp Long Hậu (xem bảng 1.2) sẽ được xả vào hệ thống cống chung. Trạm xử lý nước thải tập trung sẽ tiếp tục xử lý nước thải đạt quy chuẩn QCVN 24-2009/BTNMT cột A (xem bảng 1.3) trước khi thải ra rạch Bùng Binh chảy vào sông Kinh. 3.2.2. Phân tích để lựa chọn công nghệ Nước thải vào có tỷ số BOD5/COD = 0.67, thích hợp để xử lý bằng sinh học. Bên cạnh đó, còn có nhu cầu khử N nên công trình sinh học phải có chức năng khử N. Nồng độ chất ô nhiễm hữu cơ không quá cao, phù hợp để xử lý bằng phương pháp vi sinh hiếu khí. Nhưng do điều kiện mặt bằng bị hạn chế nên không phù hợp để xử lý bằng phương pháp vi sinh trong điều kiện tự nhiên. Ơ đây chọn thiết kế bể anoxic kết hợp bể aerotank. Nhiệm vụ chính của bể anoxic là tạo điều kiện thiếu khí để vi sinh vật phân giải N phát triển mạnh, khử các hợp chất N thành N tự do, còn bể aerotank là nơi phân hủy hơp chất hữu cơ (đây là khâu xử lý chính của cả hệ thống). Nước thải vào có nồng độ chất lơ lửng khá cao. Cần phối hợp các biện pháp cơ học để loại bỏ SS nhưng khi nồng độ chất lơ lửng quá cao, gây trở ngại cho xử lý bằng phương pháp sinh học thì cần phải được xử lý bằng phương pháp hóa lý (keo tụ – tạo bông). Nồng độ pH không ổn định (5 – 9), cần có bể nâng pH lên giá trị tối ưu (7.5-8.5), tuy nhiên lượng hóa chất châm vào cần được kiểm soát chặt chẽ nhờ vào đầu dò pH lắp tại bể. Vì có sự tham gia của các ngành công nghiệp điện, điện tử, thiết bị thông tin; công nghiệp sản xuất hóa chất, hương liệu nên khả năng nước thải vào có chứa hàm lượng lớn kim loại nặng là cao. Cần phải có hệ thống xử lý bằng phương pháp hoá lý để loại bỏ chúng trong trường hợp cần thiết nhằm bảo vệ công trình sinh học phía sau và đạt tiêu chuẩn đầu ra. Công trình xử lý hoá lý (keo tụ – tạo bông) còn có khả năng xử lý các chất độc hại khác (chất tẩy rữa từ công nghiệp cơ khí, điện; phẩm nhuộm, chất hoạt động bề mặt từ công nghiệp dệt may;…). Mặc dù nước thải vào hệ thống xử lý tập trung phải đạt tiêu chuẩn theo quy định của Khu công nghiệp nhưng để phòng ngừa những trường hợp bất thường, công trình xử lý hoá lý với phương pháp keo tụ là không nên thiếu. Các ngành chế biến thực phẩm; các kho đông lạnh thủy sản; các nhà ăn có khả năng thải ra nhiều dầu mỡ nên cần xây dựng bể tách dầu. Bể tách dầu ở đây theo nguyên tắc trọng lực (dầu nhẹ hơn nước nổi trên bề mặt), có kèm thiết bị vớt dầu. Bùn sinh ra trong quá trình xử lý gồm cặn tươi hoặc hỗn hợp phèn và cặn tươi từ quá trình loại bỏ SS và bùn hoạt tính nên cần có công trình ổn định bùn. Do hạn chế về mặt bằng cũng như yêu cầu vệ sinh trong khu nên biện pháp tách nước bùn bằng sân phơi bùn là không phù hợp, chọn biện pháp tách nước bùn bằng máy ép bùn băng tải. Lưu lượng nước thải phụ thuộc vào mức độ lắp đầy các nhà máy nên công trình cần được thiết kế theo hướng tính lưu lượng dựa vào tỷ số dùng nước trên đơn vị diện tích vùng. 3.2.3. Sơ đồ quy trình công nghệ NaOCl PAC Polymer NaOH/HCl Polymer HỐ THU GOM BỂ TÁCH DẦU BỂ ĐIỀU HÒA BỂ NÂNG pH BỂ KEO TỤ BỂ TẠO BÔNG BỂ LẮNG 1 BỂ TRUNG HÒA BỂ AEROTANK BỂ LẮNG 2 BỂ KHỬ TRÙNG KÊNH BỂ PHÂN HỦY BÙN MÁY ÉP BÙN NaOH SONG CHẮN RÁC LƯỢC RÁC TINH NƯỚC THẢI BỂ ANOXIC KHÍ KHÍ NƯỚC BÙN GHI CHÚ : Hình 3.6: Sơ đồ công nghệ khu công nghiệp Long Hậu 3.2.4. Thuyết minh công nghệ Nước thải từ các nhà máy theo hệ thống cống dẫn nước thải về hố thu tập trung, trước khi vào hố thu nước thải chảy qua song chắn rác để loại bỏ rác có kích thước lớn. Sau đó, nước thải được bơm qua song chắn tinh để loại bỏ vật rắn có kích thước nhỏ hơn. Nước sau khi qua song chắn sẽ chảy xuống bể tách dầu. Tại bể xảy ra quá trình tách dầu bằng phương pháp trọng lực, dầu được giữ lại trên bề mặt bể, nước chảy tràn qua bể điều hòa. Tại đây, nước sẽ được ổn định về lưu lượng và chất lượng nhờ quá trình thổi khí. Sau đó, nước thải được bơm sang bể nâng pH, bể keo tụ-tạo bông và lắng. Sau quá trình keo tu-tạo bông, nước thải chảy tràn qua bể trung hòa, nhằm đảm bảo pH cho quá trình sinh học tiếp theo. Nước từ bể trung hòa chảy tràn qua bể anoxic. Tại đây, nước thải được hòa trộn với vi sinh vật (lượng nước và bùn tuần hoàn), trong môi trường thiếu khí vi sinh vật sẽ loại bỏ các hợp chất nitơ, nước chảy qua bể aerotank. Tại đây, hỗn hợp nước và bùn được cung cấp oxy, vi sinh vật hiếu khí sẽ sử dụng chất hữu cơ cho quá trình tăng trưởng. Nước từ bể aerotank chảy qua bể lắng 2, sau đó qua khử trùng ở bể tiếp xúc khử trùng bằng NaOCl rồi sau đó thải ra nguồn tiếp nhận là rạch Bùng Binh chảy ra sông Kinh. Bùn từ bể lắng 1 và bể lắng 2 được đưa vào bể phân huỷ bùn hiếu khí để phân huỷ các chất hữu cơ còn lại (giảm thể tích bùn) rồi qua thiết bị lọc ép băng tải để loại bỏ nước (giảm độ ẩm bùn) và thải bỏ. Nước từ bể phân huỷ bùn và máy ép bùn trở lại bể điều hoà để được tái xử lý. CHƯƠNG 4 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI KHU CÔNG NGHIỆP LONG HẬU GIAI ĐOẠN 2 Tính toán lưu lượng nước thải: Lưu lượng thiết kế Qtkế = 3000 m3/ngđ Lưu lượng ngày lớn nhất Qngàymax = Kng x Qtkế = 1,3 x 3000 = 3900 m3/ngđ Theo TCXD 51-84, ứng với Qmax = 3000 m3/ngđ ta có Kng = 1,3 Lưu lượng giờ lớn nhất Qhmax = x 2,1= 341,25 m3/h Hệ số không điều hòa giờ của hệ thống 2000 m3/ngđ (giai đoạn 1) là 2,1 4.1. Song chắn rác Bảng 4.1: Thông số tính toán cho song chắn rác làm sạch bằng thủ công Thông số tính toán Song chắn làm sạch bằng thủ công Kích thước song chắn Bề rộng (mm) Bề sâu (mm) Khe hở giữa các thanh (mm) Độ dốc theo phương đứng Tốc độ dòng chảy trong mương (m/s) Tổn thất áp lực cho phép (mmH2O) 5,08 ¸ 15,24 25,4 ¸ 38,1 25,4 ¸ 50,8 30 ¸ 45° 0,3 ¸ 0,6 152,4 (Theo sách tính toán của Lâm Minh Triết trang 119) Chọn bề rộng song chắn B = 2 m Chọn kích thước song chắn như sau: Bề rộng song chắn : b = 0,01 m Bề sâu song chắn: d = 0,03 m Khoảng cách giữa các song chắn : w = 0,025 m Bề rộng của song chắn được tính theo công thức: Bs = bn + w (n+1) Þ n = = 56,43 Chọn n = 57 khe Số khe hở của song chắn: n = Þ h1 = Trong đó: K :hệ số tính đến mức độ cản trở của dòng chảy do hệ thống cào rác K=1,05 h1 = độ đầy của nước trong kênh tương ứng với Qhmax n: số khe của song chắn, n= 57 w: khoảng cách giữa 2 song chắn, w=0,025 m vSC : vận tốc nước qua song chắn, vSC = 0,6 m/s Þ h1 = = 0,116 m Tổn thất áp lực của song chắn rác: hS = Trong đó: vSC: vận tốc qua song chắn ứng với Qmax, vSC = 0,6 m/s g : gia tốc trọng trừơng, g = 9,81 m/s2 v : vận tốc trước song chắn, m/s Độ đầy trong kênh h1 = Þ v = = 0,409 m/s Þ hS = = 0,014 m < 150 mm Þ thoả mãn Chiều cao xây dựng mương của song chắn rác H = h1 + hS + ht Trong đó: h1 : độ đầy của nước thải ứng với Qhmax, h1 = 0,116 m hS : tổn thất áp lực qua song chắn, hS = 0,014 m ht : chiều cao phía trên mặt nước của song chắn, ht = 0,37 m H = 0,116 + 0,014 + 0,37 = 0,5 m Như vậy chiều cao của song chắn: HSC = = 0,58 m Vậy ta có thông số thiết kế song chắn là: Bảng 4.2: Thông số thiết kế cho song chắn rác Thông số thiết kế Đơn vị Kích thước Chiều rộng song chắn Chiều cao song chắn Số thanh của song chắn Khe hở giữa hai thanh Bề rộng của thanh Bề dày thanh Góc nghiêng đặt song chắn so với phương thẳng đứng m m thanh m m m độ 2 0,58 57 0,025 0,01 0,03 60 Hàm lượng chất lơ lững sau khi qua song chắn giảm 4%, còn lại: Ctc = Ctc ( 100 -4)% = 500 ( 100 – 4)% = 480 mg/l 4.2. Hố thu gom Thể tích hữu ích của hố thu gom: Vb = Qhmax .t Với : t là thời gian lưu nước trong hố thu, t = 10¸30phút Chọn t = 30 phút Þ Vb = 341,25 m3/h x 30 ph h/ph = 170,625 m3 Kích thước hố thu Chọn chiều sâu hữu ích h = 6 m Chiều cao bảo vệ hbv = 0,5 m Þ BxL = = = 28,438 m2 Chọn B = 5 m , L = 6 m Vậy thể tích hố thu là: V = 5 x 6 x 6,5= 195 m3 Chọn bơm: chọn 4 bơm nhúng chìm ShinMaywa model CN 100, trong đó có 3 bơm hoạt động và 1 bơm để luân phiên. Lưu lượng mỗi bơm Q=108 m3/h, cột áp H=12 mH, công suất bơm 7,5 kW Vậy ta có thông số thiết kế hố thu gom như sau: Bảng 4.3: Thông số thiết kế cho hố thu Thông số thiết kế Giá trị Thời gian lưu nước Chiều dài Chiều rộng Chiều sâu Máy bơm Nhà sản xuất Kiểu Model Lưu lượng Cột áp Công suất Số lượng 30 phút 6 m 5 m 6,5 m ShinMaywa - Nhật Bơm nhúng chìm CN 100 108 m3/h 12 m 7,5 kW 4 bơm (3 công tác + 1 luân phiên) 4.3. Lược rác tinh Chọn lược rác tinh theo catalogue của hãng Cosme – Ý Kiểu: Rotary fine screen Model: R 70 Kích thước khe: 2,5 mm Vật liệu: SUS 304 Công suất motor:0,37 kW Số lượng: 01 Các kích thước của máy lược rác tinh A B C D E F G H J 1807 1855 1861 1911 300 885 262 1800 477 K L M N P Q R S KL* 460 1180 720 600 60 19 470 786 300 Đơn vị: mm *Khối lượng: kg Hiệu quả xử lý cặn lơ lửng E = 15% Hàm lượng cặn lơ lửng sau khi qua song chắn rác C = (1 - 0,15)x 480 mgSS/l =408 mgSS/l Hiệu quả xử lý BOD5 là 5%, hàm lượng BOD5 còn lại BOD5 = 400 (1- 5%) = 380 mg/l Hiệu quả xử lý COD là 5%, hàm lượng COD còn lại là: COD = 600 (1- 5%) = 570 mg/l 4.4. Bể tách dầu Chọn thời gian lưu nước là 40 phút (30-60 phút) Chọn loại bể tách dầu mỡ bằng trọng lực không có bộ phận lắng Thể tích hữu ích của bể điều hòa được tính như sau: Vđh = QhTB. t = 125 x 40/60 = 83,33m3 Chọn chiều cao hữu ích của bể h = 5m Chiều cao bảo vệ của bể là hbv = 0,5 m Þ Chiều cao xây dựng của bể là: H = h + hbv = 5 + 0,5 = 5,5 m F = B x L = = 16,67 m3 Chọn B = 3,5 m , L = 5 m Thể tích xây dựng bể điều hòa: B xLxH = 3,5 x 5 x 5,5 = 96,25 m3 Vị trí vách ngăn cách vi trí nước chảy ra là 0,5 m và cách đáy bể 0,5 m Vậy ta có thông số thiết kế bể tách dầu như sau: Bảng 4.4: Thông số thiết kế cho bể tách dầu Thông số thiết kế Giá trị Thời gian lưu nước Chiều dài Chiều rộng Chiều cao Vách ngăn 40 phút 5 m 3,5 m 5,5 m 3,5 m x 5 m 4.5. Bể điều hòa Thời gian lưu nước của bể điều hòa chọn là t = 6h (4 - 8 h) Thể tích hữu ích của bể điều hòa được tính như sau: Vđh = Qhmax. t = 341,25 x 6 = 2047,5m3 Chọn chiều cao hữu ích của bể điều hoà h = 5m Chiều cao bảo vệ của bể điều hoà là hbv = 0,5 m Þ Chiều cao xây dựng của bể điều hòa là: H = h + hbv = 5 + 0,5 = 5,5 m F = B x L = = 409,5 m3 Chọn thiết kế bể tách dầu nằm trong bể điều hòa (có thể coi bể tách dầu là một ngăn của bể điều hòa). Do đó F = 409,5 + (5 x 3,5) = 427 Chọn B = 18 m , L = 24,5 m Thể tích xây dựng bể điều hòa: B xLxH = 18 x 24,5 x 5,5 = 2425,5 m3 Tính toán hệ thống cấp khí cho bể điều hòa: Lượng không khí cần thiết: Qkhí = qkk x W Với : qkk : lượng khí cần thiết để xáo trộn, qkk = 0,01 – 0,015 m3/m3.phút, chọn qkk = 0,015 (Nguồn tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải – Trịnh Xuân Lai) W : thể tích hữu dụng của bể điều hòa, W = 18 x 24,5 x 5 = 2205 Qkhí = 0,015 x 2205 = 33,075 m3/phút Chọn hệ thống cấp khí gồm 1 ống chính nằm trên thành bể, 17 ống nhánh đặt dọc theo chiều dài bể (24,5 m dài+ 5,5 m cao), các ống cách nhau 1 m. Đường kính ống chính dẫn khí D = Với : Q = Qkhí/60 = 33,075/60 = 0,551 (m3/s) V : tốc độ chuyển động của không khí trong mạng lưới ống phân phối, V = 10 – 15 m/s, chọn V = 10 m/s (Nguồn tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải – Trịnh Xuân Lai) Þ D = = 0,265 (m) Chọn D = 250mm Đường kính ống nhánh dẫn khí Dn = = = 0,064 (m) Chọn Dn = 60mm Chọn dạng đĩa xốp, đường kính 170mm, diện tích bề mặt F = 0,02 m2, cường độ thổi khí 3,3 l/s đĩa Số đĩa phân phối trong bể là: N = = 166,97 đĩa Chọn N = 170 đĩa, chia làm 17 hàng, mỗi hàng 10 đĩa và mỗi tâm đĩa cách nhau 2,23 m Máy thổi khí Áp lực cần thiết cho hệ thống thổi khí : Hd = (hd + hc) + hf + H Với : - hd, hc : tổn thất áp lực do ma sát dọc theo chiều dài trên đường ống dẫn và tổn thất cục bộ tại các điểm uốn, khúc quanh, (m). Tổng tổn thất do hd và hc không quá 0,4m. - hf : tổn thất qua các lỗ phân phối, không vượt quá 0,5m - H : chiều sâu hữu ích của bể. H = 5 m. Þ Hd = 0,4 + 0,5 + 5 = 5,9 m Áp lực không khí là: p = = 1,57 (atm) Công suất của máy thổi khí là: Với : n : Hiệu suất máy thổi khí, chọn n = 0,8 Þ=32,462 (KW) Sử dụng 3 máy thổi khí công suất 19 kW , 2 máy hoạt động liên tục, 1 máy dự phòng Máy bơm nước Hệ thống phía sau chạy theo Qtk=3000 m3/ngđ (125 m3/h), chọn bơm chìm có đường nước tuần hoàn tại bể Có đồng hồ lưu lượng và van điều chỉnh lưu lượng Vậy ta có thông số thiết kế bể điều hòa (bao gồm cả bể tách dầu bên trong kích thước ở bảng 4.4) là: Bảng 4.5: Thông số thiết kế cho bể điều hòa Thông số thiết kế Giá trị Thời gian lưu nước Chiều dài Chiều rộng Chiều cao Đường kính ống chính Đường kính ống nhánh (17 ống nhánh) Số đĩa phân phối khí Máy thổi khí Kiểu Model Công suất Nhà sản xuất Số lượng Máy bơm chìm Kiểu Model Lưu lượng Công suất Nhà sản xuất Số lượng 5 giờ 24,5 m 18 m 5,5 m 250 mm 60 mm 170 đĩa Root RSR 125 LK 19 KW Tsurumi – Nhật 3 máy (2 hoạt động + 1 dự phòng) Bơm nhúng chìm CN 100 2,2 (m3/phút) 5,5 KW ShinMaywa – Nhật 2 máy chạy luân phiên Hiệu quả xử lý BOD5 là 5%, hàm lượng BOD5 còn lại BOD5 = 380 (1- 5%) = 361 mg/l Hiệu quả xử lý COD là 5%, hàm lượng COD còn lại là: COD = 570 ( 1- 5%) = 541,5 mg/l Hiệu quả xử lý N là 10%, hàm lượng N còn lại là: N = 60 ( 1- 10%) = 54 mg/l 4.6. Bể nâng pH Lưu lượng nước thải QhTB = 125 m3/h Thời gian lưu nước cho toàn bộ bể nâng pH là 12 phút. Tính toán bể khuấy trộn bằng cánh khuấy Thể tích hữu ích bể : V = QhTB.t = 125m3/h x = 25 m3 Chọn bể vuông với kích thước BxLxH = 2,3 x 2,3 x 5 = 26,45 m3 Chọn chiều cao bảo vệ hbv = 0,5 Chiều cao xây dựng bể là: H = 5 + 0,5 = 5,5 m Tính toán thiết bị khuấy trộn Dùng cánh khuấy phẳng hai cánh. Chiều dài cánh L = 0,4 x 2,3 = 0,92 m Năng lượng truyền vào nước: P = G2Vm Trong đó: G: giadient vận tốc, G = 160 s-1 V: thể tích bể, V = 26,45 m3 m : độ nhớt động lực học của nước, ứng với t=25°C, m = 0,9.10-3 Ns/m2 Þ P = 1602 x 26,45 x 0,9.10-3 = 609,76 J/s = 0,61 kW Hiệu suất động cơ h = 0,8 Þ Công suất động cơ là: 0,61/ 0,8 = 0,763 kW Chọn động cơ có công suất 1,1 kW Vậy ta có thông số thiết kế bể nâng pH như sau: Bảng 4.6: Thông số thiết kế cho bể nâng pH Thông số thiết kế Giá trị Thời gian lưu nước Chiều dài Chiều rộng Chiều cao Thiết bị khuấy trộn Kiểu Vận tốc Công suất Nhà sản xuất motor 12 phút 2,3 m 2,3 m 5,5 m Mặt bích trục đứng, cánh khuấy 80-100 vòng /phút 1,1 KW Sumitomo – Nhật Hoá chất dùng cho quá trình nâng pH Ta sử dụng NaOH làm chất nâng pH vì một số ưu điểm sau: Tác dụng tốt ở nhiệt độ thường pH khi châm NaOH sẽ tăng nhanh Liều lượng chất nâng pH thì được tính toán theo thực tế nước thải Chọn loại bồn có thể tích V = 3 m3, chịu được hóa chất để chứa NaOH Bơm định lượng hóa chất Chọn bơm định lượng A-125N-30/B-19 với các thông số: Qmax = 62 L/h, Hmax = 14 kg/cm2, Công suất P = 180 W 4.7. Bể keo tụ Thông số thiết kế bể trộn nhanh trong xử lý nước thải - Thời gian lưu nước t = 5 – 20 phút Gradient vận tốc G không lớn hơn 800 s-1 Chọn t = 10 phút G = 520 s-1 Thể tích bể trộn : V = QhTB x t = 125 x 10/60 = 20,8 m3 Bể trộn hình vuông với tỉ lệ H:B = 1,5:1 Chọn chiều cao bể trộn là H = 4 m ( và 0,5 m chiều cao bảo vệ) F = B x L = = 5,2 m2 Þ B = L = 2,3 m Tính lại thể tích bể: V = B x L x H = 2,3 x 2,3 x 4,5 = 24 m3 Thể tích hữu ích: V = B x L x H = 2,3 x 2,3 x 4 = 21,16 m3 Tính công suất cánh khuấy Dùng cánh khuấy phẳng hai cánh. Chiều dài cánh L = 0,4 x 2,3 = 0,92 m Năng lượng truyền vào nước: P = G2Vm Trong đó: G: giadient vận tốc, G = 520 s-1 V: thể tích bể, V = 21,16 m3 m : độ nhớt động lực học của nước, ứng với t=25°C, m = 0,9.10-3 Ns/m2 Þ P = 5202 x 21,16 x 0,9.10-3 = 5149,9 J/s = 5,2 kW Hiệu suất động cơ h = 0,8 Þ Công suất động cơ là: 5,2 / 0,8 = 6,5 kW Vậy ta có thông số thiết kế bể keo tụ là: Bảng 4.7: Thông số thiết kế cho bể keo tụ Thông số thiết kế Giá trị Thời gian lưu nước Chiều dài Chiều rộng Chiều cao Thiết bị khuấy trộn Kiểu Vận tốc Công suất Nhà sản xuất motor 10 phút 2,3 m 2,3 m 4,5 m Mặt bích trục đứng, cánh khuấy 100-150 vòng /phút 1,5 KW Sumitomo – Nhật Hoá chất dùng cho quá trình keo tụ Ta sử dụng PAC làm chất keo tụ vì một số ưu điểm sau: Tác dụng tốt ở nhiệt độ thường Kích thước bông keo có khoảng giới hạn rộng của thành phần muối Liều lượng chất keo tụ thì được tính toán theo thực tế nước thải Chọn loại bồn có thể tích V = 5 m3, chịu được hóa chất để chứa PAC Bơm định lượng hóa chất Chọn bơm định lượng A-125N-30/B-19 với các thông số: Qmax = 62 L/h, Hmax = 14 kg/cm2, Công suất P = 180 W 4.8. Bể tạo bông Ta thiết kế bể tạo bông vách ngăn. Thời gian lưu nước trong bể phản ứng t = 20 phút Thể tích hữu ích của bể là: Vpư = QhTB .t = 125x = 41,67 m3 Chiều sâu lớp nước trong bể chọn là H = 0,6 m Diện tích mặt thoáng của bể phản ứng là: Fpư = = 69,45 m2 Bảng 4.8: Thông số thiết kế bể phản ứng vách ngăn STT Thông số Đơn vị Giá trị 1 2 3 4 Thời gian lưu nước Nước đục Nước có màu hoặc độ đục thấp Tốc độ dòng nước trong bể Khoảng cách các vách đều nhau Khoảng cách các vách khác nhau · Đầu bể · Cuối bể Số vách ngăn Tỉ số dài:rộng (L/B) Phút Phút m/s m/s m/s vách 20 30 – 40 0,2 – 0,3 0,3 0,1 8 – 10 ³ 10:1 Để đảm bạo bông cặn tạo thành ở cuối bể ta xây dựng bể có vận tốc giảm dẩn từ 0,3 m/s ở đầu bể và 0,1 m/s ở cuối bể Chiều rộng bể ở ngăn đầu tiên ứng với H = 0,6 m v = 0,3 m/s QhTB = 125 m3/h Þ b = =0,193 m Tương tự ta tính với 8 ngăn lưu nước được kết quả như sau: Lưu lượng,m3/h Chiều cao mực nước, m Chiều rộng ngăn , m Vận tốc nước trong ngăn, m/s QhTB =125 H = 0,6 0,2 0,3 QhTB =125 H = 0,6 0,25 0,23 QhTB =125 H = 0,6 0,3 0,19 QhTB =125 H = 0,6 0,35 0,17 QhTB =125 H = 0,6 0,4 0,15 QhTB =125 H = 0,6 0,45 0,13 QhTB =125 H = 0,6 0,5 0,12 QhTB =125 H = 0,6 0,55 0,1 B =Sb = 0,2 + 0,25 + 0,3 + 0,35 + 0,4 + 0,45 + 0,5 + 0,55 =3 m Chiều dài bể: L = = 23,15 m Kiểm tra tỉ số L:B = 23,15 : 0,55 > 10:1 Þ Kích thước đạt yêu cầu Chiều dài mỗi vách ngăn là l = = 2,89 » 2,9 m Tổn thấp áp lực cần thiết qua tổng các vách ngăn: H = Trong đó : G : cường độ khuấy trộn cần chọn (s-1), G = 50 s-1 n : độ nhớt động học (m2/s), n = 0,91.10-6 m2/s V : thể tích bể ( m3), V = 41,67m3 g : gia tốc trọng trường ( g = 9,81 m/s2) QsTB : lưu lượng ( QsTB = 0,0347 m3/s) H = = 0,278 m Tổn thất áp lực cục bộ tại các chỗ ngoặt được tính theo công thức: Hcb = 0,15v2 Với v: vận tốc nước qua chổ ngoặt = vận tốc trong ngăn Hcb = 0,15x (0,32 +0,232 + 0,192 +0,172 + 0,152 +0,132 +0,122 +0,12) = 0,041 m Tổng tổn tất trong bể phản ứng vách ngăn là H = 0,278 + 0,041 = 0,319 m Þ Chiều cao của tạo bông H = 0,6 + 0,319 = 1 m Vậy ta có thông số thiết kế bể tạo bông như sau: Bảng 4.9: Thông số thiết kế cho bể tạo bông Thông số thiết kế Giá trị Thời gian lưu nước Chiều dài Chiều rộng Chiều cao Số ngăn Chiều rộng ngăn 20 phút 23,15 m 3 m 1 m 8 0,2 ; 0,25 ; 0,3 ; 0,35 ; 0,4 ; 0,45 ; 0,5 ; 0,55 Hoá chất dùng cho quá trình tạo bông Ta sử dụng anion polymer làm chất trợ keo tụ Liều lượng chất keo tụ thì được tính toán theo thực tế nước thải Chọn loại bồn có thể tích V = 3 m3, chịu được hóa chất để chứa anion polymer Bơm định lượng hóa chất Chọn bơm định lượng A-125N-30/B-19 với các thông số: Qmax = 62 L/h, Hmax = 14 kg/cm2, Công suất P = 180 W 4.9. Bể lắng I Chọn tải trọng bề mặt: LA = 35 m3/m2.ngày Diện tích bề mặt bể lắng Đường kính bể lắng Chọn D = 11m Đường kính ống trung tâm: d = 20%D = 2,2m Chọn chiều sâu hữu ích của bể lắng h = 3,5 m Chiều cao lớp bùn lắng hb = 0,7 m, chiều cao lớp trung hòa hth = 0,2 m, chiều cao an toàn hs = 0,3 m Chiều cao tổng cộng của bể lắng HTC = 3,5 + 0,7 + 0,3 + 0,2 =4,7 m Độ dốc đáy 4 ¸ 10 %, chọn độ dốc 10% Chiều cao ống trung tâm htt = 60% h =60%x 3,5 = 2,1 m Thể tích phần lắng Thời gian lưu nước Để thu nước bể lắng, dùng hệ thống máng vòng chảy tràn xung quanh thành bể. Thiết kế máng thu nước đặt theo chu vi vành trong của bể, đường kính ngoài của máng chính là đường kính trong của bể Đường kính máng thu Dm = (70 – 80%)D Dm = 11 x 80% = 9 m Tải trọng thu nước trên 1 m dài máng thu Lm = = 106,2 m3/m.ngày Bể lắng I có bố trí hệ thống thanh gạt ván nổi và thiết bị thu ván nổi -Đường kính tấm chặn ván nổi Dv = Dm - 0,3= 9 – 0,3 = 8,7 m -Thanh gạt váng nổi chiều dài lt = 0,5Dv = 4.35m Chọn motor hộp số cho thanh gạt ván nổi và thanh gạt bùn có v = 0,1 vòng/phút Lượng bùn sinh ra = 734,4 kg/ngày (Giả sử hiệu quả xử lý cặn lơ lửng đạt h = 60% ở tải trọng 35 m3/m2.ngày) Giả sử bùn tươi có hàm lượng cặn 5% (độ ẩm 95%), tỉ số VSS:TSS = 0,75 và khối lượng riêng bùn tươi 1053 kg/m3. Lưu lượng bùn tươi cần phải xử lý là: Qtươim3/ngày Lượng bùn tươi có khả năng phân hủy sinh học Mtươi kg/ngày Máy bơm bùn tươi từ bể lắng I sang bể phân hủy bùn Qtươi= 13,95/24 = 0,58125 m3/h Chọn 2 bơm trục ngang hiệu Ebara (chạy luân phiên theo PLC), model: DWO150 có công suất 24m3/h ứng với cột áp 6,9 m Vậy 2h bơm hoạt động 5 phút để bơm bùn về bể phân hủy bùn (thời gian có thể thay đổi khi chạy thực tế) Vậy ta có thông số thiết kế bể lắng 1 như sau: Bảng 4.10: Thông số thiết kế cho bể lắng 1 Thông số thiết kế Giá trị Thời gian lưu nước Đường kính bể Chiều cao bể Đường kính ống trung tâm Chiều cao ống trung tâm Đường kính máng thu Đường kính tấm chặn ván nổi Thiết bị gạt bùn Kiểu Vận tốc Nhà sản xuất motor Bơm bùn Nhà sản xuất Kiểu Model Lưu lượng Cột áp Công suất Số lượng 2,55 giờ 11 m 4,7 m 2,2 m 2,1 m 9 m 8,7 m Motor hộp số 0,08-0,12 vòng /phút Sumitomo – Nhật Ebara –Ý Bơm trục ngang DWO150 24m3/h 6,9 m 1,1 kW 2 (chạy luân phiên theo PLC) Hiệu quả xử lý BOD đạt 20%, COD đạt 25%,Ntổng đạt 20%, Ptổng đạt 25% sau bể lắng I (Metcalf & Eddy – Wastewater Engineering Treatment,2003) BOD5 sau lắng I = 380 x 80% = 304 mg/l COD sau lắng I = 570 x 75% = 427,5 mg/l SS sau lắng I = 408 x 40% = 163,2 mg/l Ntổng sau lắng I = 54 x 80% = 43,2 mg/l Ptổng sau lắng I =8 x 75% = 6 mg/l 4.10. Bể trung hòa Lưu lượng nước thải QhTB = 125 m3/h Thời gian lưu nước cho toàn bộ bể trung hòa là 12 phút. Tính toán bể khuấy trộn bằng cánh khuấy Thể tích hữu ích bể: V = QhTB.t = 125m3/h x = 25 m3 Chọn bể vuông với kích thước BxLxH = 2,3 x 2,3 x 5 = 26,45 m3 Chọn chiều cao bảo vệ hbv = 0,5 Chiều cao xây dựng bể là: H = 5 + 0,5 = 5,5 m Tính toán thiết bị khuấy trộn Dùng cánh khuấy phẳng hai cánh. Chiều dài cánh L = 0,4 x 2,3 = 0,92 m Năng lượng truyền vào nước: P = G2Vm Trong đó: G: giadient vận tốc, G = 160 s-1 V: thể tích bể, V = 26,45 m3 m : độ nhớt động lực học của nước, ứng với t=25°C, m = 0,9.10-3 Ns/m2 Þ P = 1602 x 26,45 x 0,9.10-3 = 609,76 J/s = 0,61 kW Hiệu suất động cơ h = 0,8 Þ Công suất động cơ là: 0,61/ 0,8 = 0,763 kW Chọn động cơ có công suất 1,1 kW Vậy ta có thông số thiết kế bể trung hòa như sau: Bảng 4.11: Thông số thiết kế cho bể trung hòa Thông số thiết kế Giá trị Thời gian lưu nước Chiều dài Chiều rộng Chiều cao Thiết bị khuấy trộn Kiểu Vận tốc Công suất Nhà sản xuất motor 12 phút 2,3 m 2,3 m 5,5 m Mặt bích trục đứng, cánh khuấy 80-100 vòng /phút 1,1 KW Sumitomo – Nhật Hoá chất dùng cho quá trình trung hòa Ta sử dụng H2SO4 làm chất hạ pH về pH trung tính Liều lượng chất hạ pH thì được tính toán theo thực tế nước thải Chọn loại bồn có thể tích V = 3 m3, chịu được hóa chất để chứa H2SO4 Bơm định lượng hóa chất Chọn bơm định lượng A-125N-30/B-19 với các thông số: Qmax = 62 L/h, Hmax = 14 kg/cm2, Công suất P = 180 W 4.11. Bể Aerotank Trong cách tính này, chọn aerotank kiểu xáo trộn hoàn toàn ( complete mix) để tính toán thiết kế. Tỉ lệ BOD5/COD>0.5 nghĩa là nước thải có khả năng phân huỷ sinh học. BOD5 cần đạt sau xử lý là: 27 mg/l SS cần đạt sau xử lý là: 45 mg/l Nhiệt độ của nước thải: t= 24oC Giả sử rằng chất lơ lửng trong nước thải đầu ra là chất rắn sinh học (bùn hoạt tính), trong đó có 80% là chất dễ bay hơi và 60% là chất có thể phân huỷ sinh học. Tính nồng độ BOD5 hoà tan trong nước ở đầu ra theo quan hệ sau: BOD5 (ra) = BOD5 hoà tan trong nứơc đầu ra + BOD5 của chất lơ lửng trong đầu ra. BOD5 của chất lơ lửng trong nứơc thải đầu ra tính như sau: Phần có khả năng phân huỷ sinh học của chất rắn sinh học ở đầu ra là: 0,6 x 27 (mg/L) = 16,2 mg/L; BOD hoàn toàn của chất rắn có khả năng phân huỷ sinh học ở đầu ra là: 0,8 x 16,2 mg/L x 1,42 mg O2 tiêu thụ/mg tế bào bị oxy hoá = 18,403 mg/L; BOD5 của chất rắn lơ lửng ở đầu ra = 18,403 mg/L x 0,71 = 13,066 mg/L. BOD5 hoà tan trong nứơc ở đầu ra xác định như sau: 27 mg/L = BODht5 + 13,066 mg/L Þ BODht5 = 27 – 13,066 = 13,934 mg/L Xác định hiệu quả xử lý E: Hiệu quả xử lý được xác định bởi phương trình: Hiệu quả xử lý tính theo BOD5 hoà tan: Hiệu quả xử lý tính theo BOD5 tổng cộng: Hiệu quả xử lý trong aerotank khuấy trộn hoàn toàn bằng thiết bị sục khí đạt 91,12% thoả E = 80-95% (Metcalf & Eddy – Wastewater Engineering Treatment,2003). Xác định thể tích bể Aerotank: Thể tích aerotank được tính theo công thức sau: Với: qc = Thời gian lưu bùn, qc = 5-15 ngày. Chọn qc = 10 ngày; Q = Lưu lượng trung bình ngày, Q = 3000 m3/ngđ; Y = Hệ số sản lượng bùn, đây là một thông số động học được xác định bằng thực nghiệm. Thường Y = 0,4 ¸ 0,8 mg VSS/mgBOD5; chọn Y = 0,6 mg VSS/mgBOD5 La = BOD5 của nước thải dẫn vào bể aerotank, La = 304 mg/L; Lt = BOD5 hoà tan của nước thải ra khỏi aerotank, Lt = 13,934 mg/L; X = Nồng độ chất lơ lửng dễ bay hơi trong hỗn hợp bùn hoạt tính. Đối với nước thải công nghiệp có thể lấy X = 3000 mg/L; Kd = Hệ số phân huỷ nội bào, đây cũng là một thông số động học được xác định bằng thực nghiệm. Khi thiếu số liệu thực nghiệm có thể lấy Kd = 0,06 ngày-1 đối với nước thải sinh hoạt. Tính toán lượng bùn dư thải bỏ mỗi ngày: Hệ số sản lượng quan sát tính theo công thức: Lương sinh khối gia tăng mỗi ngày tính theo MLVSS: Lượng tăng sinh khối tổng cộng tính theo MLSS: Lượng bùn thải bỏ mỗi ngày = Lượng tăng sinh khối tổng cộng tính theo MLSS – Hàm lượng chất lơ lửng còn lại trong dòng ra = 407,905 – (3000 x 45 x 10-3 ) = 272,905 kg/ ngày. Xác định lưu lượng bùn thải: Giả sử bùn dư được xả bỏ (dẫn đến bể phn hủy bùn) từ đường ống dẫn bùn tuần hoàn, Qra = Q và hàm lượng chất rắn lơ lửng dễ bay hơi (VSS) trong bùn ở đầu ra chiếm 80% hàm lượng chất rắn lơ lửng (SS). Khi đó lưu lượng bùn dư thải bỏ được tính toán xuất phát từ công thức: Với: Xra= Nồng độ VSS trong SS ra khỏi bể lắng, Xra = 0,8 x 45 mg/L = 36 mg/L; Qb= Lưu lượng bùn thải, m3; Qra= Lưu lượng nước thải ra khỏi bể lắng đợt II, Qra = Q = 3000 m3/ngđ. Từ đó, tính được: Xác định tỷ số tuần hoàn bằng cách viết phương trình cân bằng vật chất đối với bể aerotank: Q Aerôten Lắng II Xo Qth Xth Q + Qth X Xth Qb Qra Xra Cân bằng vật chất cho bể aerotank: QXo + QthXth = (Q + Qth) X Với: Qth = Lưu lượng bùn hoạt tính tuần hoàn; Xo = Nồng độ VSS trong nước thải dẫn vào aerotank, mg/L; Xth = Nồng độ VSS trong bùn tuần hoàn, Xth = 8000 mg/L. Giá trị Xo thường rất nhỏ so với X và Xth, do đó trong phương trình cân bằng vật chất ở trên có thể bỏ qua đại lượng QXo. Khi đó phương trình cân bằng vật chất sẽ có dạng: QthXth = (Q + Qth)X Chia 2 vế của phương trình này cho Q và đặt tỉ số Qth/Q = a (a được gọi là tỉ số tuần hoàn), ta được: aXth = X + aX Hay Xác định thời gian lưu nứơc của bể aerotank: Kiểm tra tỉ số F/M và tải trọng hữu cơ: Tỉ số F/M xác định theo công thức sau đây: Tải trọng thể tích bằng: Cả hai giá trị này đều nằm trong giới hạn cho phép đối với aerotank xáo trộn hoàn toàn như đã đề cập ở phía trước: F/M = 0,2 ¸ 0,6 kg/kg.ngày và tải trọng thể tích trong khoảng 0,8 ¸ 1,92 kg BOD5/m3.ngày. Xác định kích thước của bể Aerotank : Chọn chiều cao hữu ích của bể : 5 m Chiều cao an tồn : 0,5 m Diện tích của aerotank trên mặt bằng: Chọn chiều dài: 20m, chiều rộng: 11m (20x11=220>217,55, thỏa) Kích thước bể : 20m x 11m x 5,5m Xác định lượng oxy cấp cho bể aerotank theo BOD20: Khối lượng BOD20 cần xử lý mỗi ngày là: BOD20 = BOD5 / 0,68 = 304 / 0,68 = 447,059 Tính lượng oxy yêu cầu theo công thức: M = G – (1,42 x Px ) = 1279,703 – (1,42 x 326,324) = 816,323 kg/ ngày Hiệu suất chuyển hoá oxygen của thiết bị khuếch tán khí là E = 8% Hệ số an toàn tính cho công suất thiết kế thực tế của máy thổi khí f = 1,5 Giả sử rằng không khí có 23,2% trọng lượng O2 và khối lượng riêng không khí là 1,2 kg/m3. Lượng không khí lý thuyết cho quá trình là: MKK = = 2932,195 m3/ngày Kiểm tra lưu lượng không khí cần thiết cho xáo trộn hoàn toàn: q = 23,4 L/m3.phút Tỉ số này nằm trong khoảng cho phép: q = (20 ¸ 40)L/m3.phút Như vậy lượng khí cấp cho quá trình bùn hoạt tính cũng đủ cho quá trình xáo trộn hoàn toàn. Lưu lượng khí cần thiết của máy nén khí cần thiết: Qkk = f x = 54978,656 m3/ngày = 0,636 m3/s Tính toán đường ống dẫn khí: Ta chọn ống thép tráng kẽm làm ống dẫn khí trong bể Aerotank. Gắn 1 đường ống chính dẫn trên thành bể theo chiều rộng bể(11m), 10 ống dẫn khí nhánh cấp cho bể với chiều dài 25,5 m ( 5,5 m cao và 20 m dài), đặt cách nhau 1 m Chọn vận tốc qua ống là 10 m/s (Tính toán thiết kế công trình xử lý nước thải – Trịnh Xuân Lai) Đường kính ống dẫn khí chính là: D = = 0,285 m Chọn ống dẫn f250 Đường kính ống dẫn nhánh là: Dn = = 0,090 m Chọn ống dẫn f90 Chọn dạng đĩa xốp, đường kính 170mm, diện tích bề mặt F = 0,02 m2, cường độ thổi khí 3,3 l/s đĩa Số đĩa phân phối trong bể là: N = = 192,73 đĩa Chọn N = 200 đĩa, chia làm 10 hàng, mỗi hàng 20 đĩa và mỗi tâm đĩa cách nhau 0,95 m Máy thổi khí Áp lực cần thiết cho hệ thống thổi khí : Hd = (hd + hc) + hf + H Với : - hd, hc: tổn thất áp lực do ma sát dọc theo chiều dài trên đường ống dẫn và tổn thất cục bộ tại các điểm uốn, khúc quanh, (m). Tổng tổn thất do hd và hc không quá 0,4m. - hf: tổn thất qua các lỗ phân phối, không vượt quá 0,5m - H: chiều sâu hữu ích của bể. H = 5 m. Þ Hd = 0,4 + 0,5 + 5 = 5,9 m Ap lực không khí là: p = = 1,57 (atm) Công suất của máy thổi khí là: Với : n : Hiệu suất máy thổi khí, chọn n = 0,8 Þ=37,47 (KW) Sử dụng 3 máy thổi khí công suất 19 kW, 2 máy hoạt động liên tục, 1 máy dự phòng Lưu lượng nước tuần hoàn về bể anoxic: Nước thải sau khi xử lý trong bể Aerotank giảm 25% Nitơ. Vậy lượng nitơ sau Aerotank bằng: 43,2 75% = 32,4(mg/l) Tỷ số hồi lưu nước về Anoxic: Trong đó: R: tỷ số tuần hoàn nước; : tổng Nitơ Amoni đầu vào bể Anoxic; : tổng Nitơ Amoni đầu ra; 0,46 (số liệu tính từ bể anoxic) : Nitơ Nitrat đầu ra (tiêu chuẩn N tổng của nước sau xử lý). Vậy lưu lượng nước tuần hoàn: Qth = 125 1,4 = 175 m3/h Chọn 2 bơm có Q = 180(m3/h), cột áp H = 8(m). Trong đó, 2 bơm chạy luân phiên. Vậy ta có thông số thiết kế bể Aerotank như sau: Bảng 4.12: Thông số thiết kế cho bể Aerotank Thông số thiết kế Giá trị Thời gian lưu nước Chiều dài Chiều rộng Chiều cao Đường kính ống chính Số ống nhánh Đường kính ống nhánh Số đĩa phân phối khí Máy thổi khí Kiểu Model Công suất Nhà sản xuất Số lượng Máy bơm nước về Anoxic Kiểu Model Lưu lượng Công suất Nhà sản xuất Số lượng 8,7 giờ 20 m 11 m 5,5 m 250 mm 10 ống 90 mm 200 đĩa Root RSR 125 LK 19 KW Tsurumi – Nhật 3 máy (2 hoạt động + 1 dự phòng) Bơm nhúng chìm CNH 100 3 (m3/phút) 11 KW ShinMaywa – Nhật 2 máy chạy luân phiên 4.12. Bể Anoxic Tốc độ phát triển của vi khuẩn Nitrat Với: : Tốc độ tăng trưởng dưới các điều kiện nhiệt độ, DO, pH. : Tốc độ tăng trưởng riêng cực đại, = 0,5 ngày-1 (Bảng 11-16, Metcalf & Eddy – Wastewater Engineering Treatment, Diposol and Reuse, MC Craw – Hill, Third edition,2003) T: nhiệt độ thấp nhất, T = 170C. DO : oxy hòa tan, chọn DO = 2,5 mg/l. : hằng số bán tốc độ, = 1,3 pH: pH hoạt động, pH = 7,2 Tốc độ sử dụng chất nền tối đa Với Y = 0,2, (Bảng 11-16, Metcalf & Eddy – Wastewater Engineering Treatment, Diposol and Reuse, MC Craw – Hill, Third edition,2003) Thời gian lưu tế bào tối thiểu Với kd = 0,05, (Bảng 11-16 , Metcalf & Eddy – Wastewater Engineering Treatment, Diposol and Reuse, MC Craw – Hill, Third edition,2003) thiết kế Với: SF: hệ số an toàn, SF = 2,5, (Bảng 5-6C, Metcalf & Eddy – Wastewater Engineering Treatment, Diposal and Reuse, Mc Graw – Hill, Third edition,2003) Hệ số sử dụng chất nền cho oxy hóa Amoni Xác định Amoni đầu ra (Metcalf & Eddy – Wastewater Engineering Treatment, Diposal and Reuse, Mc Graw – Hill, Third edition,2003) Vì quá trình nitrat cần một thời gian lưu để phát triển tại bể Aerotank, lượng cơ chất giữ lại có thời gian để khử nitrat, có thể được tính bằng: Với: : Thời gian cơ chất giữ lại để khử nitrat trong bể Aerotank có kết hợp bể Anoxic : Thời gian cơ chất giữ lại để khử nitrat trong bể Aerotank cổ điển, = 7,15 V: tỷ lệ thể tích bể Aerotank so với tổng thể tích bể Anoxic và bể Aerotank (tỷ lệ này được chọn để tính toán V=0,835) Þ Nồng độ khối lượng trong bể: Tổng thời gian lưu của bể Anoxic và Aerotank được tính toán bằng công thức biến đổi: Với : : tổng thời gian của bể Anoxic va Aerotank : năng suất dị dưỡng, = 0,6 (Bảng 11-20 , Metcalf & Eddy – Wastewater Engineering Treatment, Diposal and Reuse, Mc Graw – Hill, Third edition,2003) : lượng BOD được loại bỏ trong bể Anoxic và Aerotank () : hệ số tự phân rã, =0,06 (Bảng 11-20 , Metcalf & Eddy – Wastewater Engineering Treatment, Diposal and Reuse, Mc Graw – Hill, Third edition,2003) : MLVSS, = 3000 mg/l : khả năng phân hủy của MLVSS dưới tác dụng của không khí Bởi vì sự phân hủy phụ thuộc vào thời gian lưu, sự tự phân rã nên có thể tính bằng: Với : phân hủy của VSS trong khoảng 0,75 đến 0,8 (chọn 0,8) Þ Vậy Thời gian lưu bể Anoxic: Thời gian cần để khử nitrat trong bể Anoxic: Với : : lượng nitrat được khử : tỷ lệ khử N, =0,1 (Bảng 11-19 , Metcalf & Eddy – Wastewater Engineering Treatment, Diposal and Reuse, Mc Graw – Hill, Third edition,2003) Þ Ta có Þ Tỷ lệ VAerotank chọn là đúng Vậy thời gian lưu của bể Anoxic là 0,0616 ngày 1,5 giờ Thể tích bể Anoxic Chọn kích thước bể: 11 x 9 x 5,5 = 544,5 m3 Vậy ta có thông số thiết kế bể Anoxic như sau: Bảng 4.13: Thông số thiết kế cho bể Anoxic Thông số thiết kế Giá trị Thời gian lưu nước Chiều dài Chiều rộng Chiều cao Thiết bị khuấy trộn Kiểu Model Vận tốc Nhà sản xuất motor Số lượng 5,6 giờ 11 m 9 m 5,5 m Xáo trộn chìm SM40A-411 1000 vòng/phút ShinMaywa - Nhật 4 4.13. Bể lắng II Thiết kế bể lắng ly tâm Diện tích mặt thoáng của bể lắng đợt II trên mặt bằng: F1 = Trong đó: Q : lưu lượng nước thải, Q = 3000 m3/ngày L1: tải trọng bề mặt, chọn L1=25m3/m2ngày (16,3 ¸32,6) Þ F1 = = 125 m2 Đường kính bể lắng ly tâm D = = 12,6 m Chọn D = 13 m Chọn chiều cao công tác của bể lắng đợt II là: H = 3,8 m Chiều cao lớp bùn lắng hb = 1,2 m Chiều cao bảo vệ hbv = 0,5 m Vậy chiều cao tổng cộng của bể lắng đợt II là: Htc = H + hb + hbv = 3,8 + 1,2 + 0,5 = 5,5 m Thể tích của bể lắng ly tâm: V = F x H = 125 x 5,5 = 687,5 m3 Tính toán cho ống trung tâm: Đường kính ống trung tâm: d = 20%D = 0,2 x 13 = 2,6 m Chiều cao ống trung tâm: h = 60%H = 0,6 x 3,8 = 2,28 m Kiểm tra thời gian lưu nước ở bể lắng: Thể tích phần lắng: VL = p/4 (D2 – d2) x H = p/4(132 – 2,62)x 3,8 = 483,962 m3 Thời gian lưu nước: t = trong đó: Qth : lưu lượng tuần hoàn tuần hoàn về Aerotank, Qth = 0,6 x 125 m3/h = 75m3/h Q: lưu lượng nước thải trung bình giờ t = = 2,42 h Thể tích phần chứa bùn: Vb = F x hb = 125 x 1,2 = 150 m3 Thời gian lưu giữ bùn trong bể: tb = trong đó: Qth : lưu lượng bùn tuần hoàn, Qth = 75 m3/h Qb : lưu lượng bùn dư, Qb = 72,775 m3/ngày = 3,03 m3/h tb = = 1,92 h Để thu nước bể lắng, dùng hệ thống máng vòng chảy tràn xung quanh thành bể. Thiết kế máng thu nước đặt theo chu vi vành trong của bể, đường kính ngoài của máng chính là đường kính trong của bể Đường kính máng thu Dm = (70 – 80%)D Dm = 13 x 80% = 10,4 m Tải trọng thu nước trên 1m dài của máng: LS = = 117,59 m3/m.ngày Giá trị này nằm trong khoảng cho phép LS < 500 m3/m.ngày Chọn motor hộp số cho thanh gạt bùn có v = 0,1 vòng/phút Chọn 2 bơm trục ngang hiệu Ebara (chạy luân phiên theo PLC), model: DWO400 có lưu lượng 83 m3/h ứng với cột áp 6 m để bơm bùn tuần hoàn về bể Aerotank Chọn 2 bơm trục ngang hiệu Ebara (chạy luân phiên theo PLC), model: DWO150 có lưu lượng 24m3/h ứng với cột áp 6,9 m để bơm bùn dư về bể phân hủy bùn. Vậy 1 h bơm hoạt động 8 phút để bơm bùn về bể phân hủy bùn Vậy ta có thông số thiết kế bể lắng 2 như sau: Bảng 4.14: Thông số thiết kế cho bể lắng 2 Thông số thiết kế Giá trị Thời gian lưu nước Đường kính bể Chiều cao bể Đường kính ống trung tâm Chiều cao ống trung tâm Đường kính máng thu Thiết bị gạt bùn Kiểu Vận tốc Nhà sản xuất motor Bơm bùn dư Nhà sản xuất Kiểu Model Lưu lượng Cột áp Công suất Số lượng Bơm bùn tuần hoàn Nhà sản xuất Kiểu Model Lưu lượng Cột áp Công suất Số lượng 2,42 giờ 13 m 5,5 m 2,6 m 2,28 m 10,4 m Motor hộp số 0,08-0,12 vòng /phút Sumitomo – Nhật Ebara –Ý Bơm trục ngang DWO150 24m3/h 6,9 m 1,1 kW 2 (chạy luân phiên theo PLC) Ebara –Ý Bơm trục ngang DWO400 83m3/h 6 m 3 kW 2 (chạy luân phiên theo PLC) Hiệu quả xử lý của cụm bể Anoxic-Aerotank-Lắng2 là: BOD đạt 91,12%, COD đạt 90%,Ntổng đạt 75%, Ptổng đạt 50%, SS đạt 80 BOD5 sau lắng II = 304 x (1-91,12%) = 27 mg/l COD sau lắng II = 427,5 x (1-90%) = 42,75 mg/l SS sau lắng II = 163,2 x (1-80%) = 32,64 mg/l Ntổng sau lắng II = 54 x (1-75%) = 13,5 mg/l Ptổng sau lắng II =6 x (1-50%) = 3 mg/l 4.14. Bể khử trùng Thời gian lưu nước trong bể khử trùng t = 30 phút Thể tích hữu ích của bể là : Vtx = Q x t = 125 x = 62,5 m3 Chiều sâu lớp nước trong bể chọn là H = 1,2 m Chiều sâu bảo vệ là h = 0,3 m Diện tích mặt thoáng của bể phản ứng là: Ftx = = 52 m2 Để đảm bảo cặn không lắng xuống đáy bể ta phải thiết kế bể có nước chảy với vận tốc 2- 4,5 m/phút Chọn chiều rộng bể B = 0,8 m H = 1,2 m Q = 125 m3/h Þ v = = 2,17 m/phút Þ thỏa mãn Chiều dài bể tiếp xúc: L = = = 65 m Kiểm tra tỉ số L:B = 65 : 0,8 > 10: 1 Þ thoả mãn Chia thành 10 ngăn Chiều dài mỗi ngăn là : l = = 6,5 m Vậy ta có thông số thiết kế bể khử trùng như sau: Bảng 4.15: Thông số thiết kế cho bể khử trùng Thông số thiết kế Giá trị Thời gian lưu nước Số ngăn Chiều dài mỗi ngăn Chiều rộng mỗi ngăn Chiều cao 0,5 giờ 10 6,5 m 0,8 m 1,5 m Hoá chất dùng cho quá trình tạo bông Ta sử dụng Javen làm chất khử trùng Liều lượng chất khử trùng thì được tính toán theo thực tế nước thải Chọn loại bồn có thể tích V = 3 m3, chịu được hóa chất để chứa Javen Bơm định lượng hóa chất Chọn bơm định lượng A-125N-30/B-19 với các thông số: Qmax = 62 L/h, Hmax = 14 kg/cm2, Công suất P = 180 W 4.15. Bể phân hủy bùn Lưu lượng bùn bơm về từ bể lắng I là 0,58125 m3/h Lưu lượng bùn bơm về từ bể lắng II là 3,03 m3/h ÞLưu lượng bùn về bể là : 3,03 + 0,58 = 3,61 m3/h Chọn thời gian để lắng và tự phân hủy yếm khí bùn của bể là 48h Thể tích hữu ích của bể : V = 3,61 x 48 =173,28 m3 Chọn bể vuông có chiều cao là 5 m (chiều cao bảo vệ 0,5 m) Þ B x L x H = 6 x 6 x 5,5 =198 m3 Máy bơm bùn: chọn bơm màng, Q=0-80 l/phút, nhà sản xuất : Sandpiper Vậy ta có thông số thiết kế bể phân hủy bùn như sau: Bảng 4.16: Thông số thiết kế cho bể phân hủy bùn Thông số thiết kế Giá trị Thời gian lưu nước Chiều dài Chiều rộng Chiều cao Máy bơm bùn Kiểu Lưu lượng Nhà sản xuất motor Số lượng 48 giờ 6 m 6m 5,5 m Bơm màng 0-80 l/phút Sandpiper – My 2 4.16. Máy ép bùn Chọn máy ép bùn băng tải (Model: TB-1000): Chiều rộng băng tải: 1m Công suất: 6,5 – 10,5 m3 bùn/h Nhà sản xuất: Yuan-Chang, Đài Loan 4.17. Đường ống Với lưu lượng nước thải Q = 125 m3/h = 0.035 m3/s Dựa vào bảng tra thủy lực ta chọn đường ống f250 mm Độ đầy trong ống là 0,8 Độ dốc i =0,9% Đối với các đường ống bơm bùn và hóa chất thì tùy thuộc vào catalogue của thiết bị mà chọn đường ống phù hợp. CHƯƠNG 5 KHÁI TOÁN CHI PHÍ 5.1. Thuyết minh phần khái toán Cơ sở tính toán chi phí như sau: Căn cứ vào bản vẽ thiết kế để tính khối lượng. Đơn giá xây lắp tạm tính. Căn cứ khối lượng thiết bị máy móc tính toán. Căn cứ vào bảng chào giá máy móc thiết bị của các nhà máy. 5.2. Khái toán chi phí 5.2.1. Thiết bị STT Thiết bị ĐV SL Đơn giá Thành tiền 1 Song chắn rác bộ 1 30,000,000 30,000,000 2 Bơm nhúng chìm hố thu gom, Q = 108 m3/h, H = 12m, ShinMaywa – CN100, công suất 7.5kW bộ 4 60,000,000 240,000,000 3 Lược rác tinh, Cosme – R70, công suất 0.37kW bộ 1 90,000,000 90,000,000 4 Bơm nước thải nhúng chìm bể điều hòa, Q = 132m3/h, H = 6m, ShinMaywa – CN100, công suất 5.5kW bộ 2 55,000,000 110,000,000 5 Máy thổi khí bể điều hòa, N = 19kW, H = 5mH2O, Tsurumi - RSR 125 LK bộ 3 125,000,000 375,000,000 6 Đĩa phân phối khí bể điều hòa bộ 170 230,000 39,100,000 7 Đầu dò pH bể nâng pH  bộ 1 18,000,000 18,000,000 8 Motor máy khuấy bể nâng pH,80-100 vòng/phút, N=1.1kW,Sumitomo  bộ 1 45,000,000 45,000,000 9 Motor máy khuấy bể keo tụ,100-150 vòng/phút, N=1.5kW,Sumitomo  bộ 1 45,000,000 45,000,000 10 Motor gạt bùn bể lắng 1 ,0.08-0.12 vòng/phút, ,Sumitomo  bộ 1 75,000,000 75,000,000 11 Bơm bùn trục ngang bể lắng 1, Q = 24m3/h, H = 6.9m, Ebara – DWO150, công suất 1.1kW  bộ 2 45,000,000 90,000,000 12 Đầu dò pH bể trung hòa  bộ 1 18,000,000 18,000,000 13 Motor máy khuấy bể trung hòa,80-100 vòng/phút, N=1.1kW,Sumitomo  bộ 1 45,000,000 45,000,000 14 Bơm nước thải nhúng chìm bể aerotank, Q = 180m3/h, H = 6m, ShinMaywa – CNH100, công suất 11kW bộ 2 105,000,000 210,000,000 15 Máy thổi khí bể aerotank, N = 19kW, H = 5mH2O, Tsurumi - RSR 125 LK bộ 3 125,000,000 375,000,000 16 Đĩa phân phối khí bể aerotank bộ 200 230,000 46,000,000 17 Đầu dò DO  bộ 2 18,000,000 36,000,000 18 Thiết bị khuấy trộn chìm, 1000 vòng/phút, ShinMaywa - SM40A 411 bộ 4 45,000,000 180,000,000 19 Motor gạt bùn bể lắng 2 ,0.08-0.12 vòng/phút, ,Sumitomo  bộ 1 75,000,000 75,000,000 20 Bơm bùn dư trục ngang bể lắng 2, Q = 24m3/h, H = 6.9m, Ebara – DWO150, công suất 1.1kW  bộ 2 45,000,000 90,000,000 21 Bơm bùn tuần hoàn trục ngang bể lắng 2, Q = 83m3/h, H = 6m, Ebara – DWO400, công suất 3kW  bộ 2 60,000,000 120,000,000 22 Bơm bùn tại bể phân hủy bủn kiểu bơm màng, 0-80 lít/phút, Sandpiper  bộ 2 38,000,000 76,000,000 23 Máy ép bùn băng tải, 6,5 - 10,5 m3/h,YuanChang - TB1000  bộ 1 230,000,000 230,000,000 24 Bơm định lượng Doseuro, A-125N-30/B-19  bộ 10 24,000,000 240,000,000 25 Bồn chứa hóa chất  bộ 5 9,000,000 45,000,000 26 Máy nén khí  bộ 2 15,000,000 30,000,000 27 Hệ thống đường ống công nghệ  bộ 1 180,000,000 180,000,000 28 Hệ thống điện bộ 1 85,000,000 85,000,000 Cộng 3,238,100,000 5.2.2. Xây dựng STT Phần xây dựng ĐV SL Đơn giá Thành tiền 1 Hố thu gom W x L x H = 6m x 5m x 6.5m, BTCT Bể 1 3,000,000 168,984,000 2 Bể điều hoà(bao gồm bể tách dầu) W x L x H = 24.5m x 18m x 5.5m, BTCT Bể 1 3,000,000 846,864,000 3 Bể nâng pH W x L x H = 2.3m x 2.3m x 5.5m, BTCT Bể 1 3,000,000 59,049,000 4 Bể keo tụ W x L x H = 2.3m x 2.3m x 4.5m, BTCT Bể 1 3,000,000 49,689,000 5 Bể tạo bông W x L x H = 23.15m x 3m x 1m, BTCT Bể 1 3,000,000 125,100,000 6 Bể lắng I D x H = 11m x 4.7m , BTCT Bể 1 3,000,000 245,155,500 7 Bể trung hòa W x L x H = 2.3m x 2.3m x 5.5m, BTCT Bể 1 3,000,000 59,049,000 8 Bể Aerotank , W x L x H = 20m x 11m x 5.5m, BTCT Bể 1 3,000,000 527,904,000 9 Bể Anoxic , W x L x H = 11m x 9m x 5.5m, BTCT Bể 1 3,000,000 304,164,000 10 Bể lắng II, D x H = 13m x 5.5m, BTCT Bể 1 3,000,000 337,396,140 11 Bể khử trùng, W x L x H = 65m x 0.8m x 1.5m Bể 2 3,000,000 261,936,000 12 Bể phân hủy bùn W x L x H = 6m x 6m x 5.5m, BTCT Bể 1 3,000,000 163,944,000 13 Nhà hóa chất Nhà 1 80,000,000 14 Láng nền, đường sá, đèn chiếu sáng, hệ thống cấp nước, thoát nước, cây cảnh, trồng cỏ… 110,000,000 15 Nhà điều hành Nhà 1 120,000,000 Cộng 3,459,234,640 5.2.3. Chi phí đầu tư Chi phí thiết bị và xây dựng : 3,238,100,000 + 3,459,234,640 = 6,697,334,640 VND Thuế VAT 10%: 6,697,334,640 x 10% = 669,733,464 VND Tổng chi phí đầu tư xây dựng hệ thống: 6,697,334,640 + 669,733,464 = 7,367,068,104 VND PHẦN KẾT LUẬN 1. KẾT LUẬN Trong công cuộc hiện đại hóa, công nghiệp hóa của đất nước ta hiện nay, việc chăm lo đến vấn đề ảnh hưởng đến đời sống con người là điều hết sức cần thiết và quan trọng. Chính vì thế, môi trường cần phài được đảm bảo. Tuy nhiên quốc gia càng phát triển, công nghiệp càng phát triển thì môi trường sống của con người ngày càng xấu đi. Do đó, các công ty xí nghiệp cần chú ý đến vấn đề gây ô nhiễm. KCN cũng cần phải đặc biệt chú ý đến vấn đề này ngay từ khi thành lập. Việc xây dựng trạm xử lý nước thải ở KCN là phù hợp với nhu cầu đầu tư hợp tác của các doanh nghiệp, đồng thời làm giảm chi phí xử lý nước thải cho từng xí nghiệp và cũng tạo điều kiện dễ dàng cho nhà nước quản lý dễ dàng. Việc lựa chọn công nghệ phù hợp với quy mô của KCN và đảm bảo đầu ra đạt tiêu chuẩn xả thải loại A là việc hết sức cần thiết. Đáp ứng KCN Long Hậu là một khu công nghiệp hiện đại, trạm xử lý nước thải cũng được thiết kế theo công nghệ, kỹ thuật hiện đại, vận hành bán tự động, hiệu quả cao. Trạm xử lý nước thải sử dụng bể AO có nhiều mặt thuận lợi như đã phân tích ở trên sẽ đảm bảo yêu cầu của nhà quản lý môi trường. 2. KIẾN NGHỊ KCN Long Hậu giai đoạn mở rộng vì còn nằm trong dự án chưa có công ty, xí nghiệp hoạt động nên toàn bộ hệ thống được tính toán theo lý thuyết và số liệu của KCN hiện hữu nên sẽ có phần không chính xác. Tuy nhiên trong quá trình vận hành thời gian đầu chúng ta sẽ điều chỉnh được những thông số tối ưu đảm bảo cho công trình vận hành hiệu quả nhất. Cần đào tạo một đội ngũ cán bộ khoa học kỹ thuật chuyên ngành tham gia vào các hoạt động quản lý môi trường của KCN và quản lý vận hành trạm xử lý nước thải. Xây dựng các phòng thí nghiệm nghiên cứu các chủng loại vi sinh vật thích nghi với nước thải KCN, phòng thí nghiệm cần kiểm soát các chỉ tiêu quan trọng của nước thải ra. Hợp tác chặt chẻ với cơ quan môi trường chủ quản tại địa phương, các cấp. Từ đó, phối hợp kịp thời để có thể giải quyết được các vấn đề môi trường khẩn cấp. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1].Lâm Minh Triết, Nguyễn Phước Dân, Nguyễn Thanh Hùng (2006).Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp-Tính toán thiết kế. NXB Đại học quốc gia Tp Hồ Chí Minh. [2]. Melcaf and Eddy (2003). Wastewater Engineering Treatment and Reuse-4th Edition-The McGraw Hill. [3]. Trịnh Xuân Lai (2002). Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải. NXB Xây Dựng. [4]. Trịnh Xuân Lai (2002). Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước cấp cho sinh hoạt và công nghiệp. NXB Xây Dựng. [5]. Lâm Minh Triết, Nguyễn Phước Dân, Nguyễn Thanh Hùng (2007).Bảng tra thủy lực mạng lưới cấp thoát nước.NXB Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh. [6]. TCVN 51-1984 Thoát nước - Mạng lưới bên ngoài và công trình – Tiêu chuẩn thiết kế. [7]. PGS-TS Nguyễn Văn Phước (2005). Giáo trình xử lý nước thải. Khoa Môi Trường – Trường Đại học Bách Khoa Thành phố Hồ Chí Minh. [8]. Công ty môi trường Tầm Nhìn Xanh (2006). Giáo trình tính toán các công trình xử lý nước thải.. www.gree-vn.com. [9]. Trần Văn Nhân, Ngô Thị Nga (2006). Giáo trình công nghệ xử lý nước thải. NXB Khoa học và kỹ thuật. [10]. Trần Đức Hạ (2006). Xử lý nước thải đô thị.NXB Khoa học và kỹ thuật. PHỤ LỤC A BƠM CHÌM SHINMAYWA MODEL CN VÀ CNH PHỤ LỤC B MÁY THỔI KHÍ TSURUMI MODEL RSR PHỤ LỤC C BƠM TRỤC NGANG EBARA MODEL DWO PHỤ LỤC D MÁY XÁO TRỘN CHÌM SHINMAYWA MODEL SM PHỤ LỤC E MÁY ÉP BÙN YUANCHANG PHỤ LỤC F BƠM ĐỊNH LƯỢNG DOSEURO MODEL A-125N Model Pump Head Q max (L/h) H max (Kg/cm2) Power (W) A-125N- 6/F-13 A-125N- 6/F-19 A-125N- 6/C-13 A-125N- 6/C-19 A-125N-11/ I-13 A-125N-11/ I-19 A-125N-11/F-13 A-125N-11/F-19 A-125N-11/B-13 A-125N-11/B-19 A-125N-17/F-13 A-125N-17/F-19 A-125N-17/C-13 A-125N-17/C-19 A-125N-17/B-13 A-125N-17/B-19 A-125N-30/F-13 A-125N-30/F-19 A-125N-30/C-13 A-125N-30/C-19 A-125N-30/B-13 A-125N-30/B-19 PVC 316 PVC 316 PVC 316 PVC 316 PVC 316 PVC 316 PVC 316 PVC 316 PVC 316 PVC 316 PVC 316 0.8 0.8 1.3 1.3 2.4 2.4 4 4 8 8 10 10 16 16 20 20 31 31 51 51 62 62 10 20 10 20 10 20 10 20 10 20 10 20 10 20 10 20 10 14 10 14 10 14 180 180 180 180 180 180 180 180 180 180 180 180 180 180 180 180 180 180 180 180 180 180