Đề tài Tính toán thiết kế trạm xử lý nước thải cho xưởng sản xuất gia công, đóng gói thuốc bảo vệ thực vật công ty TNHH thương mại sản xuất thôn trang huyện Đức Hòa, tỉnh Long An, công suất 100m3/ngày đêm

hủy tạo điều kiện cho quá trình xử lý sinh học tiếp theo. Lúc này, ta bổ sung thêm chất oxi hóa H2O2 và xúc tác KMnO4 và FeSO4.7H2O để phản ứng oxi hóa diễn ra. Sau đó, nước được dẫn vào bể lắng trung hòa nhằm vừa lắng bùn từ bể oxi hóa vừa đưa pH về trung tính . Sau đó nước thải đi vào bể Aerotank xử lý các hợp chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học.Tại đây, các chất hữu cơ có trong nước thải được phân hủy bằng các vi sinh vật hiếu khí tồn tại ở dạng lơ lửng với mật độ cao ( bùn hoạt tính) trong điều kiện sục khí. Sự phân hủy chất hữu cơ diễn ra theo phương trình phản ứng sau: Chất hữu cơ + Vi sinh vật hiếu khí => H2O+ CO2 + sinh khối mới Hiệu xuất xử lý sau khi qua Bể sinh học hiếu khí bùn hoạt tính COD, BOD đạt khoảng 85-90%. Nước thải ra được đi qua bể lắng II để lắng bùn trước khi thải ra nguồn tiếp nhận. Bùn thải từ bể lắng II một phần được tuần hoàn trở lại bể Aerotank, phần còn lại sẽ cùng với bùn thải từ các bể lắng trung hòa được đưa sang bể nén bùn, lọc ép bùn. Tại đây, nước tách bùn được tuần hoàn lại cho vào hố thu gom . Bùn từ nước thải sơn có tính độc cao sẽ được mang đi chôn lấp hoặc xử lý bằng phương pháp đốt. Nước thải sau khi qua bể lắng II nước thải được đưa qua bể khử trùng để diệt các vi khuẩn gây bệnh. Nước thải sau bể khử trùng đảm bảo đạt tiêu chuẩn Việt Nam về nước thải công nghiệp – QCVN 24 -2009, cột B. Nước sau xử lý sẽ theo hệ thống thoát nước của Công ty thoát vào hệ thống thoát nước chung của Khu công nghiệp Đức Hoà 1. Ưu điểm Đây là công nghệ xử lý nước thải cổ điển và đã được ứng dụng trong rất nhiều công trình xử lý nước thải có quy mô từ nhỏ đến lớn. Hiệu suất của hệ thống xử lý tương đối cao , khả năng khử BOD của hệ thống loại này có thể đạt đến 90-95%, đảm bảo chất lượng nước sau xử lý luôn đạt yêu cầu. Có thể xây dựng, lắp đặt theo từng đơn nguyên, dễ dàng nâng công suất PHƯƠNG ÁN 2 SONG CHAÉN RAÙC Nöôù sau taùch buøn BEÅ NEÙN BUØN KHÖÛ TRUØNG BEÅ LAÉNG TRUNG HÒA BEÅ ÑIEÀU HOØA BỂ BIOFOR NGAÊN TIEÁP NHAÄN BEÅ OXY HOÙA NGUOÀN TIEÁP NHAÄN (TCVN-5945-2005) Maùy thoåi khí Dd NaOH FeSO4.7H2O H2O2 + MnSO4 DD H2SO4 Maùy thoåi khí BEÅ LAÉNG II MAÙY EÙP BUØN THUYẾT MINH CÔNG NGHỆ  BỂ BIOFOR : Quá trình xử lý hiếu khí có sử dụng bùn hoạt tính với sự tham gia của các vi khuẩn hiếu khí sống lơ lửng. Các chất hữu cơ có hại cho môi trường sẽ được các vi khuẩn hiếu khí chuyển hóa thành các chất vô cơ (CO2, H2O) vô hại. Trong quá trình xử lý một lượng lớn bùn hoạt tính (biomass) dư sinh ra sẽ được sử dụng như một nguồn phân bón cho cây trồng. Quá trình xử lý sinh học hiếu khí diễn ra tại bể BIOFOR. Tại bể BIOFOR một lượng oxy thích hợp được đưa vào bằng máy thổi khí thông qua các đầu phân phối khí đặt ở đáy bể giúp cho quá trình sinh hóa diễn ra nhanh hơn. Vi sinh vật hiếu khí sẽ tiêu thụ các chất hữu cơ dạng keo và dạng hoà tan để sinh trưởng. Vi sinh vật phát triển thành quần thể dạng màng VSV bám trên lớp vật liệu là những ống nhựa hình ruột gà. Quá trình chuyển hóa vật chất có thể xảy ra ở ngoài tế bào VSV cũng có thể xảy ra trong tế bào VSV. Cả hai quá trình chuyển hóa đều phụ thuộc rất lớn vào sự tiếp xúc các chất với tế bào VSV. Khả năng tiếp xúc càng lớn thì phản ứng xảy càng mạnh. Do đó trong hệ thống công nghệ này lắp đặt thêm hệ thống thổi khí. Khi không khí vào trong thiết bị gây ra những tác động chủ yếu sau: + Cung cấp oxy cho tế bào VSV + Làm xáo trộn dung dịch, tăng khả năng tiếp xúc giữa vật chất và tế bào + Phá vỡ thế bao vây của sản phẩm trao đổi chất xung quanh tế bào VSV, giúp cho quá trình thẩm thấu vật chất từ ngoài tế bào vào trong tế bào và quá trình chuyển vận ngược lại. + Tăng nhanh qúa trình sinh sản vi khuẩn + Tăng nhanh sự thoát khỏi dung dịch của các chất khí được tạo ra trong quá trình lên men. Khi lên men, VSV thường tạo ra một số sản phẩm ở dạng khí. Các loại khí này không có ý nghĩa đối với hoạt động sống của VSV. Khi vi sinh vật phát triển mạnh sinh khối tăng, vi sinh vật già chết tạo thành các mảng chóc ra khỏi giá thể (bông bùn) trôi theo nước ra ngoài và được lắng ở bể lắng ly tâm. Cơ sở để lựa chọn phương án xử lý Hệ thống xử lý nước thải được thiết kế dựa trên cơ sở: Thành phần và tính chất của nước thải đầu vào Lưu lượng nước thải đầu vào Tính chất nguồn tiếp nhận Chi phí đầu tư Chi phí quản lý vận hành Diện tích mặt bằng Yêu cầu mức độ xử lý Nhận xét 2 phương án trên : Nhìn vào công nghệ xử lý của 2 phương án trên điều đạt tiêu chuẩn xả thải QCVN 24-2009, loại B . Nhưng ở đây phương án 1 chọn phương pháp xử lý đó là phương pháp kết hợp xử lý sinh học theo nguyên tắc bùn hoạt tính. Phương án 2 là phương pháp xử lý sinh học theo nguyên tắc bùn màng sinh học So sánh 2 phương pháp: Phương pháp Ưu điểm Nhược điểm Phương pháp 1: Bể arotank Hiệu suất xử lý cao Tính ổn định và phục hồi sốc cao hơn công nghệ kỵ khí. Phục hồi và cung cấp oxy cho sinh vật nước. Cho phép đạt được những tiêu chuẩn khắc nghiệt về BOD Điều kiện vận hành đòi hỏi tương đối nghiêm ngặt nên vận hành hệ thống phức tạp. Nước thải chứa các chất hữu cơ tương đối dễ phân huỷ, có tải lượng hữu cơ không cao, nhạy cảm với sự thay đổi về tải lượng. Sinh ra nhiều bùn cặn, tốn kinh phí cho việc xử lý bùn Tiêu tốn nhiều năng lượng cho việc cấp khí Phương pháp 2: Bể Biofor Vận hành đơn giản Ít tốn thời gian Ít tốn năng lượng Nhờ lớp vật liệu nên thể tích bề mặt tăng, bể có thể làm việc với tải trọng COD cao (5-15Kg COD/ngày) -Tiu tốn nhiều hố chất -Tốn km về bảo trì bảo dưỡng -Khả năng xử lý ơ nhiễm khơng cao bằng arotank -Hay bị cc sự cố tắc nghẽn -Thời gian đưa công trình vào hoạt động dài -Tốn kinh phí cho vật liệu bám dính Trên cơ sở phân tích các ưu nhược điểm của 2 phương án trên, ta chọn lựa phương án 1 vì nó hiệu quả và có tính kinh tế hơn. CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ Các thông số đầu vào: Q=100m3 /ngày đêm =4,167 m3 /h =1,1574x10-3 m3/s = 1,157 l/s Qhmax = Qhtb x Kh = 4,167 x 2,5 = 10,42 (m3/h) = 2,89x10-3 (m3/s) Với Kh là hệ số vượt tải theo giờ lớn nhất. Chọn Kh = 2,5 . (TLTK [2]) 4.1 Tính toán các công trình đơn vị trong phương án đã chọn 4.1.1. Song chắn rác: Sử dụng song chắn rác thô và làm sạch bằng thủ công. Chọn tốc độ dòng chảy trong mương: vs = 0,3 m/s ((vs = 0,3 0,6 m/s) (TLTK [2]) • Giả sử độ sâu đáy ống cuối cùng của mạng lưới thoát nước bẩn: H = 0,7m • Chọn kích thước mương: rộng x sâu = B x H = 0,35m x 0,7m • Chiều cao lớp nước trong mương là: Lấy độ sâu lớp nước ở SCR bằng độ đầy tính toán của mương: h1 = 0,03 (m) Số khe hở SCR được tính theo công thức: n = (TLTK [1]) Trong đó: n: Số lượng khe song h1: Độ sâu nước ở SCR (h1 = 0,03m) Qsmax: Lưu lượng nước thải ở giây lớn nhất vs: Vận tốc nước chảy qua SCR (vs = 0,3 m/s) b: Khoảng cánh giữa các khe hở (chọn b = 25 mm = 0,025m) k: Hệ số tính đến mật độ cản trở dòng chảy do hệ thống cào rác (chọn k =1,05) n = = = 14,5. Chọn n = 15 Chiều rộng SCR: Bs = S x (n – 1) + b x n Trong đó: S: Bề rộng song chắn (Chọn S = 10mm = 0,01m) (Bảng 9.3[2]) b: Khoảng cách giữa các khe song (b = 25mm = 0,025m) n: Số khe (n = 15) Bs = 0,01 x (15 – 1) + 0,025 x 15 = 0,515 (m) 0,5m Chiều dài đoạn kênh mở rộng trước SCR l1 = (TLTK [1]) Trong đó: : Góc nghiêng chỗ mở rộng của buồng đặt SCR (chọn = 20o) Bs: Chiều rộng SCR (Bs = 0,5m) Bk: Chiều rộng mương (Bk = 0,35m) l1 = Chiều dài đoạn kênh mở rộng sau SCR: l2 = 0,5 x l1 = 0,5 x 0,2 = 0,1 (m) (TLTK [1]) Tổn thất áp lực khi nước qua SCR: hs = (TLTK [1]) Trong đó: v2max: Vận tốc dòng nước thải trước SCR g: Gia tốc trọng trường (g = 9,8 m/s2) k1: Hệ số tính đến sự tăng tổn thất do vương mắc rác ở SCR, k1 = 2 3, chọn k1 = 3 [2] : Hệ số sức cản cục bộ của SCR Xác định theo công thức: = 4/3 x sin [1] Trong đó: : Hệ số phụ thuộc vào tiết diện ngang của thanh Các tiết diện của thanh đan: b = 2,42 1,83 1,67 1,97 0,92 Chọn thanh có = 1,83 : Góc nghiêng của song chắn so với hướng dòng chảy (chọn = 60o) [1] = x sin = 1,83 x= 0,467 hs = = 0,467 x x 3 0,03m = 30mm Chiều dài xây dựng của mương để lắp đặt SCR L = l1 + l2 + ls Trong đó: ls: Chiều dài phần buồng đặt SCR (ls = 1m) L = l1 + l2 + ls = 0,2 + 0,1 + 1 = 1,3m Chiều sâu xây dựng mương đặt SCR H = h + hs + hbv Trong đó: h: Chiều cao lớp nước trong mương hbv: Chiều cao bảo vệ (hbv = 0,5m) H = h + hs + hbv = 0,03+ 0,03 + 0,5 = 0,56m Chiều cao SCR Hs = = = 0,663m 0,7m Kết quả tính toán song chắn rác Thông số Ký hiệu Số liệu Đơn vị Mương dẫn Kích thước mương dẫn Bk x Hk 0,35 x 0,7 m Vận tốc chảy trong mương vs 0,3 m/s Song chắn rác Số thanh Chiều rộng Độ dầy n s 15 10 10 mm mm Khoảng cách giữa các thanh SCR b 25 mm Kích thước SCR (rộng x cao) Bs x Hs 0,5 x 0,7 m Góc nghiêng đặt SCR 60 độ Tổn thất áp lực hs 30 mm 4.1.2 Hố thu gom Thể tích hố thu nước V= Qmaxh × t = 10,42 x 30/60 = 5,21m3 Trong đó: Qmaxh: Lưu lượng giờ lớn nhất của dòng thải qua SCR , m3/h. t: Thời gian lưu nước, t = 10- 30 phút, chọn t = 30 phút. (TLTK [7]) Chọn chiều sâu hữu ích h = 1,5m, chiều cao an toàn lấy bằng chiều sâu đáy ống cuối cùng hf = 0,7m. Vậy chiều sâu tổng cộng : Htc = h + hf = 1,5m + 0,7m =2,2m • Chọn hố thu gom hình vuông, chiều dài cạnh hố thu gom là : Vậy thể tích hố thu gom là : V = 1,61m x 1,61x 2,2m = 5,7m3 Chọn bơm chìm có lưu lượng Qb = Qhtb = 4,167 m3/h=1,1574x10-3 m3/s. Cột áp của bơm Hb=5m. Trong đó H: Chiều cao cột áp, H =5 m ρ: Khối lượng riêng của nước (kg/m3) η: Hiệu suất chung của bơm từ 0,72 – 0,93 , chọn = 0,8 Công suất bơm thực: (lấy bằng 120% công suất tính toán) Nthực = 1,2 x N=0,071 x 1,2 =0,0852 KW Thông số thiết kế Ký hiệu Đơn vị Giá trị Chiều cao xây dựng bể Htc m 2,2 Chiều dài bể L m 1,61 Chiều rộng bể B m 1,61 Thể tích bể V m3 5,21 Công suất bơm Nthực kW 0,852 4.1.3 Bể điều hòa Thể tích bể điều hoà V= Qh max x t = 10,42 x 4 = 40,68m3 t: Thời gian lưu nước trong bể điều hoà (4-8 giờ), Chọn t =4giờ (TLTK [7]) Kích thước xây dựng của bể điều hoà • Chọn chiều cao làm việc là : h = 3,5(m), chiều cao bảo vệ hbv = 0,3(m) • Diện tích ngang của bể điều hoà Chọn kích thước bể: L x B = 4 x 2,9 Thể tích bể điều hòa sau khi chọn lại kích thước: V= B x L x H = 2,9 x 4x 3,5 = 40,6 m3 Tốc độ khuấy trộn bể điều hoà Chọn khuấy trộn bể điều hoà bằng hệ thống thổi khí. Lượng khí nén cần cho thiết bị khuấy trộn: qkhí = R x Vdh(tt) = 0,9 x 40,6 = 36,54 m3/h Trong đó: R: Tốc độ khí nén, R = 10 – 15 l/m3.phút, chọn R = 15 l/m3.phút = 0,015 m3/m3.phút = 0,9 (m3 khí/m3 bể.h) Bảng 4.1:Các thông số cho thiết bị khuếch tán khí Loại khuếch tán khí Cách bố trí Lưu lượng khí (1/phút.cái) Hiệu suất chuyển hoá oxy Tiêu chuẩn ở độ sâu 4.6m,% Đĩa sứ - lưới Chụp sứ - lưới Bản sứ - lưới Ống plastic xốp cúng bố trí: Dạng lưới Hai phía theo chiều dài( dòng chảy xoắn hai bên) Một phía theo chiều dài( dòng chảy xoắn một bên) Ống plastic xốp mềm bố trí: Dạng lưới Một phía theo chiều dài Ống khoan lỗ bố trí: Dạng lưới Một phía theo chiều dài 11 – 96 14 – 71 57 – 142 68 – 113 85 – 311 57 – 340 28 – 198 57 – 198 28 – 113 57 - 170 25 – 40 27 – 39 26 – 33 28 – 32 17 – 28 13 – 25 25 – 36 19 – 37 22 - 29 15 - 19 (TLTK [2]) Chọn khuếch tán khí bằng đĩa sứ bố trí dạng lưới. Vậy số đĩa khuếch tán là: Chọn n = 10 đĩa Trong đó r : Lưu lượng khí, chọn r = 60 l/phút. đĩa = 3,6 m3/h Chọn đường ống dẫn và cách bố trí Lưu lượng khí cung cấp cho bể là: Qk = n x r = 10 x 3,6 = 36 ( m3/h) = 0,01 (m3/s) > qk Vậy: Lưu lượng khí cần cung cấp cho bể điều hòa = 0,01 (m3/s). Chọn 1 ống chính và 2 ống nhánh .Vận tốc khí trong ống vkk= 10 – 15 m/s ,có thể chọn vkk = 10 m/s Đường kính ống chính : Chọn D = 35mm Đường kính ống nhánh Chọn d = 25mm Áp lực và công suất của hệ thống nén khí: Áp lực cần thiết cho hệ thống nén khí xác định theo công thức: Htc = (hd + hc) + hf + H Trong đó: hd: Tổn thất áp lực do ma sát dọc theo chiều dài trên đường ống dẫn hc: Tổn thất áp lực cục bộ, m hf: Tổn thất qua thiết bị phân phối, m H: Chiều cao hữu ích của bể điều hoà, H = 3 m Tổng tổn thất hd và hc thường không vượt quá 0.4m, tổn thất hf không vượt quá 0.5m, do đó áp lực cần thiết là: Htc = 0,4 + 0,5 + 3,5 = 4,4 m Áp lực không khí sẽ là: Công suất máy thổi khí tính theo công thức sau: Trong đó: qkk: Lưu lượng không khí, chọn qkk = 0,02m3/s n: Hiệu suất máy thổi khí, n = 0,7 – 0,9, chọn n = 0,8 (TLTK [7]) k: Hệ số an toàn khi sử dụng trong thiết kế thực tế, chọn n = 2. Chọn 2 máy thổi khí hiệu ShowFou - Series RLC – Taiwan, ký hiệu RLC – 40 có công suất 2,2 kW, cột áp H = 5 m, 1 làm việc, 1 dự phòng. Tính toán đường ống dẫn nước thải vào và ra khỏi bể. Lưu lượng nước thải: Qtbh= 4,167 m3/h Vận tốc nước thải trong ống: v = 0,3 – 0,7 m/s. Chọn loại ống dẫn nước thải là ống PVC,vận tốc nước thải trong ống vống = 0,7 m/s Đường kính của ống: Chọn ống PVC=50mm(nhựa Tiền Phong) Tính lại vận tốc nước chảy trong ống Bơm nước thải: Chọn hai máy bơm để bơm nước thải từ bể điều hòa sang bể lắng I. Một hoạt động một dự phòng. Trong đó H: Chiều cao cột áp, H =10 m ρ: Khối lượng riêng của nước (kg/m3) η: Hiệu suất chung của bơm từ 0,72 – 0,93 , chọn = 0,8 Công suất bơm thực: (lấy bằng 120% công suất tính toán) Nthực = 1,2 x N=0,142 x 1,2 =0,1704 KW Chọn 2 bơm EBARA, ký hiệu DW VOX 75 có công suất 0,2 KW hoạt động luân phiên. Tổng hợp tính toán bể điều hòa Thông số Ký hiệu Đơn vị Giá trị Thời gian lưu nước của bể điều hoà t h 4 Chiều dài bể điều hoà L m 4 Chiều rộng bể điều hoà B m 2,9 Chiều cao bể điều hoà H m 3,5 Số đĩa khuyếch tán khí n đĩa 10 Đường kính ống dẫn khí chính D mm 35 Đường kính ống nhánh dẫn khí d mm 25 Đường kính ống dẫn nước vào , ra khỏi bể Dống mm 50 Công suất máy nén khí N kW 1,6 Công suất bơm nước thải Nthực kW 0,2 Giá trị đầu vào và đầu ra của các thông số sau khi qua bể điều hòa Thông số BOD5 (mg/l) COD (mg/l) SS (mg/l) Giá trị đầu vào 320 664 58 Hiệu suất xử lý (%) 15 15 0 Giá trị đầu ra (mg/l) 272 564,4 58 4.1.4 Bể Oxi hóa Fenton Tính lượng axit H2SO4 cho vào bể Tại pH = 3 là điều kiện tối ưu cho keo tụ đối với nước thải sản xuất thuốc trừ sâu (TLTK[6]) Nước thải sản xuất thuốc trừ sâu có pH = 9,8 khi đi đến bể oxi hóa. Nồng độ ion [H+] trong nước thải ban đầu: pH = 9,8 => [H+] = 10-9,8 mol/l. Nồng độ ion [H+] trong nước thải sau khi trung hòa:pH =3=>[H+]=10-3 mol/l. Lượng [H+] cho thêm vào bằng lượng [H+] tăng từ 10-9,8 xuống 10-3: [H+] = 10-3 - 10-9,8 = 10-3 mol/l H2SO4 → 2H+ + SO42- Nồng độ mol: 5 x 10-4 mol/l ← 10-3 mol/l Sử dụng H2SO4 98% để trung hòa nước thải, lượng H2SO4 cần bổ sung: Trong đó: : Lưu lượng nước thải trung bình trong 1 giờ chảy vào bể oxy hóa = 4,167m3/h :Khối lượng phân tử của H2SO4, g/mol. C%: Nồng độ dung dịch H2SO4, C% = 98% : Khối lượng riêng của H2SO4, = 1,84g/ml =1840g/l [H2SO4]: Nồng độ mol Thời gian để phản ứng oxy hóa bằng hệ Fenton diễn ra trong khoảng từ 1 – 2h, do đó chọn thời gian phản ứng là 2h (TLTK [7]) Hóa chất cho quá trình phản ứng cho vào bể sẽ dược hòa trộn bằng cánh khuấy chân vịt. Vậy thể tích bể trộn là: V= Qhtb x t = 4,167 x 2 = 8,33 m3 Chọn chiều cao làm việc là : h = 2(m), chiều cao bảo vệ hbv = 0,5(m) • Diện tích ngang của bể điều hoà: Kích thước bể: LxB = 2,5x1,5 Thể tích xây dựng bể lắng điều hòa: Vdh(tt)=LxBxh= 2,5x1,5x2,5= 9,375 m3 Tính toán thiết bị khuấy trộn: Dùng máy khuấy chân vịt 3 cánh, nghiêng góc 450 hướng lên để đưa nước từ dưới lên trên. Năng lượng truyền vào nước: Trong đó: H2O trọng lượng riêng của nước thải ở 30oC =0,8007x10-3 N.s/m2 G: gradient vận tốc, G = 160 s-1. V: thể tích bể, V = 9,375 m3. Chọn hiệu suất của động cơ là: η =0,8 Công suất của động cơ là: N = 192,168/0,8 = 240,21 W = 0,24 kW. Đường kính tương đương của bể sẽ là: Bảng 4.2 Thông số thiết kế cánh khuấy Loại cánh khuấy Tỉ số hình học Hằng số Chuẩn số Reynold H/d D/d S/d A m Loại chân vịt với 2 cánh( góc nghiêng 22,5) Loại chân vịt với 3 cánh( độ nghiêng d) 3 3, 5 3 3,8 0,33 1 0,985 2,3 4,63 1,19 0,15 0,6 0,35 0,15 Re<30 Re<3.103 Re>3.103 Khí đó, D/d = 3,8 Suy ra, đường kính chân vịt là : d = D/3,8 = 2,18/3,8 = 0,55 m = 550 mm. Các thông số thiết kế bể oxi hóa Fenton Thông số thiết kế Ký hiệu Đơn vị Giá trị Chiều cao bể Htc m 2,5 Chiều dài bể L m 2,5 Chiều rộng bể B m 1,5 Thề tích bể V m3 9,375 Thiết bị khuấy trộn: - Đường kính cánh khuấy - Công suất động cơ d N mm kW 550 0,24 Bảng giá trị đầu vào và đầu ra của các thông số sau khi qua bể oxi hóa Fenton Thông số BOD5 (mg/l) COD (mg/l) PH Giá trị đầu vào 272 564,4 9,8 Hiệu suất xử lý (%) 30 75 - Giá trị đầu ra 190,4 141,1 3 4.1.5 Bể lắng trung hòa Chọn bể lắng có dạng hình tròn trên mặt bằng, nước thải vào từ tâm và thu nước theo chu vi (bể lắng li tâm). Bảng 4.3: Các thông số thiết kế đặc trưng cho bể lắng li tâm Thông số Giá trị Thời gian lưu nước , giờ 1,5 – 2,5 Tải trọng bề mặt, m3 /m2.ngày + Lưu lượng trung bình 32 – 48 + Lưu lượng cao điểm 80 – 120 Tải trọng máng tràn , m3/m.ngày 125 – 500 Ống trung tâm + Đường kính 15 – 20%D + Chiều cao 55 – 65%H Chiều sâu H của bể lắng, m 3 – 4.6 Đường kính D của bể lắng, m 3 – 60 Độ dốc xoáy, mm/m 62 – 167 Tốc độ thanh gạt bùn, vòng/phút 0,02 – 0,05 Giả sử tải trọng bề mặt thích hợp cho loại cặn này là 30 m3/m2.ngày. Diện tích bề mặt lắng là Đường kính bể lắng Đường kính ống trung tâm: d = 20%D =0,2x1,9=0,38m Chọn: • Chiều sâu hữu ích bể lắng là H = 2,5 m • Chiều cao lớp bùn lắng hb = 0,3m • Chiều cao lớp trung hòa hth = 0,2m • Chiều cao bảo vệ hbv = 0,3m Vậy chiều cao tổng cộng của bể lắng trung hòa là: Htc = H + hb + hth + hbv = 2,5 + 0,3+ 0,2 + 0,3 = 3,3 m Chiều cao ống trung tâm: h = 60%H = 0,6 x 2,5 = 1,5 m Kiểm tra lại thời gian lưu nước trong bể: Thể tích phần lắng Thời gian lưu nước: > 1,5h thỏa điều kiện Tải trọng bề mặt: <500 Tính máng thu nước: Máng thu nước đặt tại bể hình tròn có đường kính: Dmáng = 0,9 x Đường kính bể = 0,9 x 2m = 1,8m. Chiều dài máng thu nước: Lmáng = π x Dmáng = π x 1,8m = 5,652m Tải trọng thu nước trên 1 m chiều dài máng: Máng thu nước có đặt thêm máng răng cưa để thu nước đều vào máng thu. Nối máng thu nước và máng răng cưa bằng đệm dày và bu lông M10 qua các khe dịch chuyển. Máng răng cưa gắn vào máng thu nước (qua lớp đệm cao su) để điều chỉnh cao độ máng thu. Máng răng cưa xẻ khe thu nước hình chữ V, góc 900. Chiều dài: lrc = Lmáng = 5,652m. Chiểu cao: 150mm. Bề dày: br = 3mm. Bề dày miếng đệm: bđ = 3mm Tấm xẻ khe hình chũ V. Chiều cao: 50mm. Bề rông khe: l = 100mm. Khoảng cách giữa các khe: d = 50mm. Tổng số khe:n = Lmáng/(l+d) = 5,652/(0,1+0,05) = 37,68 à38 khe Khe dịch chuyển: Chiều rộng: 10mm. Chiều cao: 50mm. Hai khe cách nhau: d = 300mm. Tổng số khe dịch chuyển: ndc= Lmáng/d = 5,652/0,3 = 18,84 à19 khe Tính toán lượng hóa chất (NaOH) cho vào bể lắng trung hòa. Nước thải sau xử lí oxi hóa có pH = 3. Cần tiến hành trung hòa lượng nước thải về trung tính với pH = 7 để phục vụ cho quá trình xử lý sinh học tiếp theo. Nồng độ ion [H+] trong nước thải ban đầu: pH = 3 => [H+] = 10-3 mol/l. Nồng độ ion [H+] trong nước thải sau khi trung hòa:pH =7=>[H+]=10-7 mol/l. Lượng [OH-] cho thêm vào bằng lượng [H+] giảm từ 10-3 xuống 10-7: [OH-] = 10-3 - 10-7 = 10-3 mol/l NaOH → Na+ + OH- Nồng độ mol: 10-3 mol/l ← 10-3 mol/l Sử dụng NaOH 10% để trung hòa nước thải, lượng NaOH cần bổ sung: Trong đó: Lưu lượng nước thải trung bình trong 1 giờ chảy vào bể lắng trung hòa = 4,167m3/h :Khối lượng phân tử của NaOH, g/mol. C%: Nồng độ dung dịch NaOH, C% =10% : Khối lượng riêng của NaOH, = 1,33g/ml =1330g/l [NaOH]: Nồng độ mol Tính lượng bùn sinh ra trong quá trình oxy hóa: Sau quá trình oxi hóa lượng COD giảm khoảng 75% nên hàm lượng COD sau xử lý là 141,1 x 25% = 35,27 mg/l Vậy lượng COD được khử là: CODkhử = 141,1 -35,27 = 105,83 mg/l. Lượng bùn tạo ra: Giả sử cứ 1mg COD phân hủy tạo ra 1mg SS nên lượng bùn khô tạo ra là: Thể tích bùn sinh ra mỗi ngày : Vbùn = G/C = 10,58/40 = 0,3645 m3/ngày C = Hàm lượng chất rắn trong bùn, dao động trong khoảng 40 ÷ 120 g/L = 40 ÷ 120 kg/m3, lấy =40 kg/m3 Thông số thiết kế bể Lắng trung hòa. Thông số thiết kế Ký hiệu Đơn vị Giá trị Chiều cao xây dựng bể Htc m 3,3 Đường kính bể D m 2 Đường kính ống trung tâm d m 0,38 Chiều cao ống trung tâm hn m 1,5 Thể tích phần lắng V m3 7,57 Bảng giá trị đầu vào và đầu ra của các thông số sau khi qua bể trung hòa Thông số BOD5 (mg/l) COD (mg/l) SS (mg/l) PH Giá trị đầu vào 190,4 141,1 58 3 Hiệu suất xử lý (%) 30 75 0 - Giá trị đầu ra 133,28 35,275 58 7 4.1.6 Bể aeroten Lưu lượng trung bình của nước thải: Q = 100m3/ngày đêm Hàm lượng BOD5 trong nước thải vào aeroten : La = 133,28 mg/l. Hàm lượng SS trong nước thải vào aeroten : C = 58 mg/l Hàm lượng BOD5 trong nước cần đạt sau xử lý: Lt = 50 mg/l. 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 hủy sinh học. Tính toán lượng chất dinh dưỡng bổ sung vào bể: Dung dịch Urê (10%) để bổ sung N: • Do tỉ lệ BOD:N = 100:5, do đó với BOD đầu vào = 133,28 mg/l lượng N cần thiết là: Ta có tỷ lệ N/Urê = 28/60 Lượng urê cần thiết : (60 x 6,65) / 28 = 14,25 mg/l Lượng Ure tiêu thụ : Nồng độ dung dịch Urê sử dụng là 10% hay 100 kg/m3 • Lưu lượng dung dịch Urê cung cấp Dung dịch axit photphoric (H3PO4) để bổ sung P • Do tỉ lệ BOD:P = 100:1, do đó với BOD đầu vào = 133,28 mg/l, lượng P cần thiết là Tỷ lệ khối lượng: Lượng H3PO4 cần thiết: Lượng H3PO4 tiêu thụ: Nồng độ dung dịch H3PO4 sử dụng là 85% hay 850 kg/m3 Lưu lượng dung dịch H3PO4 cung cấp =0,5 l/ngày Chọn aeroten kiểu xáo trộn hoàn toàn (complete – mix), (TLTK [2]) Thời gian lưu bùn : qC = 20 ngày. Nồng độ MLSS : 2500 ÷ 4000 mg/l. Tỉ số thể tích bể/ lưu lượng giờ : W/Q = 3 ÷ 5h. Tỉ số tuần hoàn bùn hoạt tính : Qth/Q = 0,25 ÷ 1,0 Thể tích bể aeroten: (TLTK [2]) Trong đó: qC : thời gian lưu bùn, qC = 20 ngày. Q : lưu lượng trung bình ngày, Q = 100 m3/ ngày đêm. Y : hệ số sản lượng bùn, Y = 0,5 mgVSS/mgBOD5. La : BOD5 của nước thải dẫn vào bể aeroten, La = 133,28mg/l. Lt : BOD5 của nước thải dẫn ra bể aeroten, Lt = 50 mg/l. X : nồng độ chất lơ lửng dễ bay hơi (VSS) trong hổn hợp bùn hoạt tính, X = 3200 mg/l. Kd : hệ số phân hủy nội bào, Kd = 0,05/ngày. Hệ số sản lượng quan sát: (TLTK [2]) Lượng sinh khối gia tăng mỗi ngày tính theo MLSS : (TLTK [2]) Lượng sinh khối tổng cộng tính theo MLSS: (TLTK [2]) Lượng bùn thải bỏ mỗi ngày bằng lượng tăng sinh khối tổng cộng tính theo MLSS, hàm lượng chất lơ lửng còn lại trong dòng ra: 2,6 – (100 x 18 x 10-3) = 3,2 (kg/ngày) Bùn dư được xả bỏ (dẫn đến bể nén bùn) từ đường ống dẫn bùn tuần hoàn, Qra = Q và hàm lượng chất rắn lơ lửng dễ bay hơi (VSS) trong bùn đầu ra chiếm 80% hàm lượng chất rắn lơ lửng (SS) (TLTK [2]) Khi đó lưu lượng bùn dư thải bỏ: (m3/ngđ) (TLTK [2]) Trong đó : W : thể tích aeroten. W = 13 m3 X : nồng độ VSS trong hỗn hợp bùn họat tính. X = 3200 mg/l. Xra : nồng độ VSS trong SS ra khỏi bể. Xra = 0,8 x 58mg/l = 46,4 mg/l. Qb : lưu lượng bùn thải (m3). Qra : nước thải ra khỏi bể. Qra = Q = 100m3/ngđ Cân bằng vật chất cho bể aeroten: QX0 + QthXth = (Q + Qth)X Trong đó: Q : lưu lượng nước thải. Qth : lưu lượng bùn hoạt tính tuần hoàn. Xo : nồng độ VSS trong nước thải vào aeroten, mg/l. X : nồng độ VSS ở bể aeroten, X = 3200 mg/l. Xth : nồng độ VSS trong bùn tuần hoàn, Xth = 10000 mg/l. Giá trị Xo thường rất nhỏ so với X và Xth, do đó có thể bỏ qua đại lượng Q.Xo. Phương trình cân bằng vật chất: QthXth = (Q + Qth)X Chia 2 vế cho Q và đặt tỉ số Qth/Q = ( được gọi là tỉ số tuần hoàn): Xth = X + X Þ Thời gian lưu nước trong bể : (ngày) » 3,12 giờ Lượng bùn tuần hoàn : Qr = 0,67 x 100 = 67(m3/ngày) Lúc khởi động : Lượng oxi yêu cầu, kg oxi/ ngày: (TLTK [2]) Chọn hiệu quả vận chuyển oxi của thiết bị thổi khí là 8%, hệ số an toàn khi dùng trong thiết kế thực tế là 2. (TLTK[7]) Lượng không khí yêu cầu theo lí thuyết ( giả sử không khí chứa 23,2% theo trọng lượng và trọng lượng riêng của không khí ở 200C là 0,0118 kN/m3 = 1,18 kg/m3.( TLTK [2]) Lượng không khí yêu cầu với hiệu quả vận chuyển 8%: Lượng không khí thiết kế để chọn máy thổi khí: q= 0,295 x 2 = 0,59(m3/phút) = 9,8 x10-3 (m3/s) Khí được phân phối vào bể bằng các ống đặt dọc theo các hành lang, vận tốc khí ra khỏi lỗ 5 ÷ 10m/s. (TLTK [2]) Áp lực cần thiết cho hệ thống khí thổi : Hct = hd +hc + hf + H Trong đó : hd : tổn thất áp lực do ma sát dọc theo chiều dài ống dẫn (m). hc : tổn thất cục bộ (m). hf : tổn thất qua thiết bị phân phối (m). H : chiều sâu hữu ích của bể. Tổng tổn thất hd và hc thường không vượt quá 0,4m, tổn thất hf không quá 0,5m (TLTK [2]) Hct = 0,4 + 0,5 + 2,5 = 3,4 (m) Áp lực không khí: (TLTK [2]) Công suất máy thổi khí: (TLTK [2]) Trong đó: q: lưu lượng không khí, q = 9,8 x10-3 m3/s h : hiệu suất máy nén khí, h = 0,7 ÷ 0,9, chọn h = 0,8. Chọn 2 máy nén khí dùng cho bể aeroten và bể điều hòa. Kiểm tra F/M và tải trọng thể tích: Tỉ số F/M: /ngày (TLTK [2]) Tải trọng thể tích: (kgBOD5/m3ngày) (TLTK [2].) Cả hai giá trị này đều nằm trong giới hạn cho phép đối với aeroten xáo trộn hoàn toàn : F/M = 0,2 ¸ 0,6 kg/kg.ngày và tải trọng thể tích trong khoảng 0,8 ¸ 1,92 kgBOD5/m3.ngày (TLTK [7]) Diện tích aeroten trên mặt bằng: Trong đó: H: chiều cao công tác của aeroten, H = 2,5m Chiều dài bể aeroten: Với B = 1,5m Chiều cao xây dựng bể: Hxd = 2,5 + 0,3= 2,8 m Chọn loại thiết bị khuếch tán khí với tấm xốp cứng có kích thước mỗi tấm 300 x 300mm. Số lượng tấm xốp khuếch tán không khí: Nx = = 3,7 (cái) Chọn Nx = 4 cái Trong đó: r: lưu lượng riêng của không khí, khi chọn tấm xốp D’ = 60 L/phút.=3,6m3/h (TLTK [2]) Chọn cách bố trí ống: Khí được cung cấp từ máy thổi khí, đi vào ống dẫn chính đặt dọc theo chiều rộng bể sau đó đi vào 2 ống nhánh đặt dọc theo chiều dài bể. Tính toán ống dẫn khí: Lưu lượng khí cung cấp cho bể là: Qk = n x r = 4 x 3,6 = 14,4 ( m3/h) = 0,004 (m3/s) > qk Vậy: Lưu lượng khí cần cung cấp cho bể điều hịa = 0,004 (m3/s). Chọn 1 ống chính v 2 ống nhnh .Vận tốc khí trong ống vkk= 10 – 15 m/s ,cĩ thể chọn vkk = 10 m/s. Đường kính ống chính : Chọn D = 25mm Đường kính ống nhánh Tính tổn thất áp lực của máy thổi khí: Hm = hL + hcb + hl + H = 0,4 + 0,4 + 3 = 3,8(m) Trong đó: hL và hcb là tổn thất áp lực do ma sát dọc theo chiều dài trên đường ống dẫn và tổn thất cục bộ tại các đầu nối, khúc nối uốn. Tổn thất cục bộ và tổn thất theo chiều dài không vượt quá 0,4m. (TLTK [2]) Chọn h = hL + hcb = 0,4(m) hl là tổn thất qua các đĩa phân phối, giá trị này không vượt quá 0,5m. Chọn hl = 0,4m H : độ ngập sâu của đĩa phối khí, chọn H = 3m. Áp lực của máy thổi khí tính theo atmopher Công suất của máy thổi khí tính theo quá trình thổi đoạn nhiệt: (TLTK [7]) Trong đó: Pm : công suất yêu cầu của máy thổi khí (kW). G : trọng lượng của dòng không khí (kg/s) G = qkhí x g = 9,8x10-3 x 1,3 = 0,0127(kg/s) : tỉ trọng của không khí, g = 1,3(kg/m3) R : hằng số khí, đối với không khí R = 8,314 KJ/K.mol0K T1 : nhiệt độ tuyệt đối của không khí đầu vào P1 : áp lực tuyệt đối của không khí đầu vào » 1 atm P2 : áp lực tuyệt đối của không khí đầu ra, P2 = P1 + 1 (atm) vì đối với không khí K = 1,395. 29,7 : hệ số chuyển đổi. e : hiệu suất của máy từ 0,7 – 0,8. Tính toán đường ống dẫn nước thải vào và ra khỏi bể. Lưu lượng nước thải: Qtbh= 4,167 m3/h Vận tốc nước thải trong ống: v = 0,3 – 0,7 m/s. Chọn loại ống dẫn nước thải là ống PVC,vận tốc nước thải trong ống vống = 0,7 m/s Đường kính của ống: Chọn ống PVC=50mm(nhựa Tiền Phong) STT Các thông số Số liệu thiết kế Đơn vị 1 Chiều cao công tác (H) 2,5 m 2 Chiều dài bể (L) 3,5 m 3 Chiều rộng bể (B) 1,5 m 4 Chiều cao bảo vệ (hbv) 0,5 m 5 Luợng sinh khối gia tăng mỗi ngày (Pe) 2,082 kg/ngày 6 Luợng sinh khối tổng Px(SS) 2,6 kg/ngày 7 Hàm luợng chất lơ lửng còn lại trong dòng ra 3,2 kg/ngày 8 Lưu luợng bùn dư thải bỏ (Qb) 1,8 m3/ngày đêm 9 Thời gian lưu nuớc trong bể (q) 3,12 giờ 10 Luợng bùn tuần hoàn (Qr) 67 m3/ngày 11 Lượng oxi yêu cầu (G) 9,3 kg/ngày 12 Công suất máy thổi khí (N) 0,35 kW 13 Tải trọng thể tích 1,025 kg BOD5/m3ngày 14 Số luợng tấm xốp khuếch tán không khí 300mm x300mm 4 cái 15 Đuờng kính ống dẫn khí chính (D) 25 mm 16 Đuờng kính ống dẫn khí phụ (D') 15 mm 17 Tổn thất áp lực của máy thổi khí (H) 3,8 m 18 Công suất máy thổi khí tính theo quá trình thổi đọan nhiệt (Pm) 0,53 kW 19 Đuờng kính ống dẫn nuớc thải (d) 50 mm 4.1.7 Bể lắng II Chọn bể lắng đợt II là bể lắng đứng. Hỗn hợp nước và bùn hoạt tính từ bể aeroten được dẫn vào bể lắng đợt 2. Nhiệm vụ của bể lắng đợt 2 là lắng bùn hoạt tính được hình thành trong quá trình xử lý sinh học hiếu khí. Diện tích tiết diện ướt của ống trung tâm : (TLTK [2]) Trong đó: Qtb.s : lưu lượng trung bình, Qtb.s = 1,1574.10-3 m3/s. Vtt : tốc độ chuyển động của nước trong ống trung tâm, lấy lớn hơn 30mm/s. (TLTK [9].) Diện tích tiết diện ướt của bể lắng đứng trong mặt bằng: Trong đó: V : vận tốc chuyển động của nước thải trong bể lắng đứng, V = 0,5 ÷ 0,8mm/s (TLTK [9].) Chọn V = 0,5 mm/s hay 0,0005 m/s. Diện tích của bể : F1 = f + F = 0,04 + 2,3148 = 2,3548 (m2) Đường kính bể: Chọn D = 1,8m Đường kính ống trung tâm: Chọn d = 0,3m. Chiều cao tính toán của vùng lắng trong bể lắng đứng: Htt = V x t = 0,0005 x 1,5 x 3600 = 2,7(m) Trong đó: t : thời gian lắng, t = 1,5h (TLTK [9].) Chiều cao phần hình nón của bể lắng đứng: (TLTK [2].) Trong đó: h2 : chiều cao lớp trung hòa (m) h3 : chiều cao giả định của lớp cặn lắng trong bể (m) D : đường kính trong của bể lắng, D = 1,8m. dn : đường kính đáy nhỏ của hình chóp cụt, lấy dn = 0,6m. (TLTK [2].) : góc nghiêng của đáy bể lắng so với phương ngang, lấy không nhỏ hơn 500 (TLTK [9].). Chọn = 500. Theo (TLTK [2].)ta chọn: Chiều cao ống trung tâm bằng chiều cao vùng lắng = 2,7m. Đường kính miệng loe của ống trung tâm bằng chiều cao phần ống loe bằng 1,35 đường kính ống trung tâm. dl = hl = 1,35 x d = 1,35 x 0,3 = 0,405 (m) Đường kính tấm hắt = 1,3 lần đường kính miệng loe: 1,3 x 0,405 = 0,5265 (m) Góc nghiêng giữa bề mặt tấm hắt so với mặt phẳng ngang lấy bằng 170. Khoảng cách giữa mép ngoài cùng của miệng loe đến mép ngoài cùng của bề mặt tấm hắt theo mặt phẳng qua trục: (TLTK [2].) Trong đó: Vk : tốc độ nước chảy qua khe hở giữa miệng loe ống trung tâm và bề mặt tấm hắt, Vk ≤ 20 mm/s. Chọn Vk = 20 mm/s = 0,02 m/s. (TLTK [2].) Chiều cao tổng cộng của bể lắng đứng: H = htt + hn + ho = htt +(h2 + h3) + ho = 2,7 +1,04 + 0,3 = 4,04 (m) Trong đó: ho là khoảng cách từ mực nước đến thành bể, ho = 0,3m. Thể tích ngăn chứa bùn của bể lắng đợt II: Wb = = 0,4 (m3) (TLTK [2].) Trong đó: Cb : hàm lượng bùn hoạt tính ra khỏi bể aeroten, Cb = 50 mg/l = 50 g/m3 Ctr : hàm lượng chất lơ lửng trôi theo nước ra khỏi bể lắng đợt II, Ctr = 12 mg/l (TLTK [9].) t : thời gian tích lũy bùn hoạt tính trong bể, t = 1,5h (Điều 6.5.6 – TCXD-51-84) P : độ ẩm bùn hoạt tính , P =99,4% (TLTK [2].) n : số bể lắng công tác, n = 1 : lưu lượng nước thải trung bình giờ, = 4,167 m3/h Việc xả bùn hoạt tính khỏi bể lắng đợt II được thực hiện bằng áp lực thủy tĩnh 0,9¸1,2m và đường kính ống dẫn bùn f = 100mm (TLTK [9].) Đường kính ống dẫn nước thải: Chọn vận tốc nước thải trong ống : v = 0,7 m/s. Lưu lượng nước thải Qtb.h = 4,167 m3/h Chọn dthải = 50 mm. STT Các thông số Số liệu thiết kế Đơn vị 1 Đuờng kính bể (D) 1,8 m 2 Đuờng kính ống trung tâm (d) 0,3 m 3 Chiều cao vùng lắng (Htt) 2,7 m 4 Chiều cao phần hình nón (hn) 1,04 m 5 Đuờng kính đáy nhỏ của hình chóp cụt (dn) 0,6 m 6 Góc nghiêng của đáy bể lắng so với phương ngang (a) 50 o 7 Chiều cao ống trung tâm h 2,7 m 8 Đuờng kính miệng loe của ống trung tâm 0,405 m 9 Chiều cao phần ống loe 0,405 m 10 Đuờng kính tấm hắt 0,5265 m 11 Góc nghiêng giữa bề mặt tấm hắt so với mặt phẳng ngang 17 o 12 Khoảng cách mặt ngoài cùng của miệng loe đến mép ngoài cùng của bề mặt tấm hắt (L) 0,031 m 13 Chiều cao tổng cộng của bể (H) 4,04 m 14 Thể tích ngăn chứa bùn (Wb) 0,4 m3 15 Đuờng kính ống dẫn bùn ( f ) 100 mm 16 Đường kính ống dẫn nước thải ( dthải ) 50 mm 4.1. 8 Bể khử trùng: Xác định dung tích bồn pha hóa chất: Vbồn = Q x C x t/(P x j) Trong đó : Q = 100 m3/ngđ = 4,167 m3/h Nên chọn clorua vôi Ca(OCl)2. Liều lượng clorine cần thiết để khử trùng nước thải sau khi qua bể phân hủy sinh học là 5 g/m3. Hàm lượng Clo hoạt tính trong Clorua vôi 30% đã có tính đến tổn thất trong bảo quản ( Điều 6.34 và 6.35 quy phạm tạm thời HC 10/8/72) C = a/P = (5/30).100 = 16,67 (g/m3) Liều lượng Clorua vôi cần thiết: 16,67 g/m3 t : thời gian giữa 2 lần pha hóa chất, chọn t = 24h. P : nồng độ dung dịch Clo trong thùng pha trộn, p = 5% j : khối lượng của dung dịch Ca(OCl)2, j = 1 kg/l = 106 (g/m3) Vbồn = 4,167 x 24 x 16.67/(0,05 x 106) = 0,03334 (m3) Vậy chọn 2 bồn chứa hóa chất bằng nhựa để luân phiên sử dụng trong quá trình hoạt động, do trên thị trường có thùng loại 250 lít, D = 0,6m và H = 1,2m (TLTK[2]) Xác định kích thước bồn hóa chất: D= [4 x Vbồn/(p x H)]1/2 = [4 x 0,25/(3,14 x 1)]1/2 = 0,6 (m) Trong đó: Vbồn : thể tích bồn = 0,25 (m3) D : đường kính bồn (m) H : chiều cao bồn, chọn H = 1 m STT Các thông số Số liệu thiết kế Đơn vị 1 Dung tích bồn pha hóa chất 250 lít 2 Đường kính bồn 0,6 m Tính toán kích thước bể khử trùng: Thể tích bể khử trùng: V = Q x t = 4,167 x 30/60 = 2,0835 (m3) Trong đó: Q : lượng nước thải đem xử lý (m3/h) t : thời gian nước lưu trong bể khử trùng, chọn : t = 30 (phút) (TLTK [2].) Bề rộng bể : B = V/(h x L) = 2,0835/(1 x 4) = 1,04175 (m) Chọn B = 1,05 m Trong đó: h : chiều cao bể khử trùng, chọn : h = 1m L : chiều dài bể khử trùng, chọn : L = 2m Chọn chiều cao bảo vệ là : 0,5 (m) Vậy chiều cao xây dựng : H = h + 0,5 = 1,5m Tính toán vách ngăn : Chiều dài vách ngăn lấy bằng 2/3 chiều rộng bể khử trùng: B1 = (2/3) x B = (2/3) x 1,05 = 0,7 (m) Chọn 3 vách ngăn trong bể, bể dày vách chọn : 100mm, n = 3 Þ Chiều dài tổng cộng của bể = 2 + (3 x 0,1) = 2,3 (m) Þ Khoảng cách giữa các vách ngăn là : l = L/(n + 1) = 2/(3 + 1) = 0,5 (m) Tính ống dẫn nước vào và ra khỏi bể: Chọn vận tốc nước thải trong ống : v = 0,7 m/s. Lưu lượng nước thải Qtb.h = 4,167 m3/h Chọn dthải = 50 mm. Tính lượng hóa chất cần thiết để khử trùng nước thải: Y = = 0,021 (kg/h) = 0,5 kg/ngđ (TLTK [2].) Trong đó: a : liều lượng Clo hoạt tính lấy theo Điều 6.20.3 – TCXD-51-84 , a = 5 g/l STT Các thông số Số liệu thiết kế Đơn vị 1 Chiều dài bể (L) 2,3 M 2 Chiều rộng bể (B) 1,05 M 3 Chiều cao bể tổng cộng (H) 1,5 M 4 Chiều cao công tác (h) 1 M 5 Chiều dài vách ngăn (B1) 0,7 M 6 Khoảng cách giữa các vách ngăn (l) 1 M 7 Bề dày bản vách ngăn 0,1 M 4.1.9 Bể nén bùn: Bùn dư từ bể lắng đợt II, bể aroten, bể lắng trung hòa được đưa về bể nén bùn. Dưới tác dụng của trọng lực, bùn sẽ lắng và kết chặt lại. Sau khi nén, bùn được lấy ra ở đáy bể rồi dẫn vào máy ép bùn. Khối lượng cặn chuyển tới bể nén: mbùn =Vhh x Sbùnx x Ps= 2,2 x 1,005 x 1000 x 1,3% = 29,743 kg/ngày Trong đó: Vhh : Là hỗn hợp nước và bùn xả từ các bể. Vhh = Qaroten + Qlắng.t.hòa = 0,3645+1,8 = 2,2 m3/ngày. Sbun : Là tỉ trọng bùn so với nước. Sbun = 1,005 : Là khối lượng riêng của nước. =1000kg/m3 Ps : Nồng độ cặn tính theo cặn khô, %. Ps = 0,8 – 2,5%. Chọn Ps = 1,3% Lượng bùn cực đại dẫn tới bể nén bùn mmax = k x mbùn= 1,2 x 29,743 =36 kg/ngày Trongđó: k là hệ số không điều hòa tháng của bùn hoạt tính dư và các bùn từ các bể khác. k =1,15-1,2. Chọn k = 1,2. Diện tích bể nén bùn U: Tải trọng chất rắn, chọn U = 20 (kg/m2.ngày) Diện tích bể nén bùn bao gồm cả phần ống trung tâm St = 1,2 S = 1,2 x 1,8 =2,16 m2 Đường kính bể nén bùn Đường kính ống trung tâm d = 0,15D= 0,15 x 1,7 =0,255 m(TLTK [2].) Đường kính phần loe của ống trung tâm d1 = 1,35d = 1,35 x 0,255 = 0,35 m (TLTK [2].) Đường kính tấm chắn dchắn = 1,3 d1=1,35 x 0,255= 0,45 m (TLTK [2].) Chiều cao phần lắng của bể Hlắng= v x t = 0,5x10-3x1,5x3600 = 2,7m (TLTK [2].) Trong đó: t : Là thời gian lưu bùn trong bể nén. Chọn t = 1,5h. (TLTK [2].) v : Là vận tốc bùn dâng. v = 0,5mm/s Chiều cao phần nón với góc nghiêng 45o, đường kính bể D = 1,7m và chọn đường kính của đáy bể 0,3m sẽ bằng: h2 = (D/2 – 0,3 /2 )x = (1,7/2 – 0,3/2) = 0,83m Chiều cao phần bùn hoạt tính đã nén : Hb = h2 - ho - hth = 0,83 – 0,2 – 0,25 = 0,38m Trong đó: ho: Khoảng cách từ đáy ống loe đến tâm tấm chắn, chọn ho =0.2m hth : Chiều cao lớp trung hoà, hth = 0,25m Chiều cao tổng cộng của bể nén bùn Htc = Hlắng + h2 + h3 = 2,7 + 0,83 + 0,3 = 3,83m Trong đó : Hlắng : Là chiều cao phần lắng của bể h2 : Là chiều cao phần nón với góc nghiêng 45o h3:Là khoảng cách từ mực nước trong bể đến thành bể , h3 = 0,3m Nước tách ra trong bể nén bùn được đưa về bể điều hoà để tiếp tục xử lý. Máng thu nước Vận tốc nước chảy trong máng: 0.6 – 0.7 m/s, chọn v = 0.7 m/s. Diện tích mặt cắt ướt của máng (TLTK [2].) Tổng hợp tính toán bể nén bùn. Thông số Kí hiệu Đơn vị Giá trị Lượng bùn cực đại dẫn tới bể nén bùn Mmax kg/ngày 36 Đường kính bể nén bùn D m 1,7 Đường kính ống trung tâm d m 0,255 Đường kính phần loe của ống trung tâm d1 m 0,35 Đường kính tấm chắn dch m 0,45 Chiều cao phần lắng h1 m 2,7 Chiều cao phần bùn nén Hb m 0,25 Chiều cao tổng cộng bể nén bùn Htc m 3,83 4.2.Tính toán phương án 2: Từ song chắn rác và hố thu, bể điều hòa, bể oxy hóa, bể lắng điều hòa giống phương án 1. Tính toán bể biofor: Đây là hệ thống lọc sinh học với vi khuẩn hiếu khí có dòng khí – nước đi từ dưới lên trên.Oxi hóa được thực hiện bằng cách đưa không khí cùng với dòng nước đi từ dưới lên trên. Trước khi dòg hỗn hợp khí - nước đi ngược từ dưới lên trên lọc, nước được khí sục trộn đều rồi dâng dần lên trên tràn qua rãnh thu nước rồi vào ngăn lắng. Nước sau khi qua bể biofor sẽ vào bể khử trùng. Nhiệt độ trung bình năm của không khí : tkk = 27oC Công suất oxi hóa (CO): CO = 300 x ( tkk / 10oC ) = 300 x ( 27 / 10 ) = 810 (g/m3.ngày) (trang 183, sách Thoát nước (tập 2: XLNT), Hoàng Văn Huệ và Trần Đức Hạ) Thể tích vật liệu tính cho một m3 nước thải trong ngày: W1 = = 0,1(m3) ((TLTK [5].)) Trong đó: S0 : hàm lượng BOD5 của nước thải đầu vào, S0 = 133,28 mg/l S : hàm lượng BOD5 của nước thải đầu ra , S = 50 mg/l CO : công suất oxi hóa, CO = 810 g/m3VLL.ngày Tải trọng thủy lực cho phép – lượng nước thải xử lý trong ngày tính trên một m3 vật liệu: q0 = = 9,73(m3/m3VLL.ngày) ((TLTK [6].)) Thể tích yêu cầu của lớp vật liệu: W = W1 x Q = 0,1 x 100 = 10 (m3) (công thức 6.3, trang 184, sách Thoát nước (tập 2: XLNT), Hoàng Văn Huệ và Trần Đức Hạ) Trong đó: Q : lưu lượng nước thải trung bình một ngày, Q = 100 m3/ngày. W1 : thể tích vật liệu tính cho 1 m3 nước thải trong ngày Diện tích bề mặt của bể biofor: F = = = 4 (m2) ((TLTK [6].)) Trong đó: H1 : chiều cao lớp vật liệu, H = 2,5m (TLTK [3].) Chiều cao tổng cộng của bể biofor: H = H1 + h2 + h3 = 2,5 + 0,5 + 0,5 = 3,5 (m) Trong đó: h2 : khoảng cách từ bề mặt lớp vật liệu đến mép trên cùng của thành bể, h2 = 0,5m (TLTK [9].) h3 : khoảng cách giữa đáy lớp vật liệu và đáy bể, h3 = 0,5¸1,0m (TLTK [9].). Chọn h3 = 0,5m Chọn loại vật liệu là ống nhựa hình ruột gà Chọn bể biofor hình vuông có cạnh: = 2 (m) Lượng không khí cần thiết cung cấp cho bể biofor: A = =52,89 (m3/h) = 0,015 (m3/s) (TLTK [2].) Trong đó: Lch : nồng độ BOD5 của dòng nước thải dẫn đến bể biofor, Lch = 133,28 mg/l A : lượng không khí cần thiết cung cấp cho bể (m3/h) Q : lưu lượng nước thải trung bình ngày đêm, Q = 100 m3/ng.đ K1 : hệ số dự trữ, K1 = 2¸3 (TLTK [2].). Chọn K1 = 2 Tính toán ống dẫn khí: Khí được phân phối vào bể bằng các ống khoan lỗ đặt dọc theo các hành lang, vận tốc khí ra khỏi lỗ là 5¸10 m/s (TLTK [2].). Chọn Vlỗ = 10m/s. Số lượng lỗ bố trí một phía theo chiều dài: Nx = = 3,7 (lỗ) Chọn Nx = 6 lỗ Trong đó: D’: lưu lượng riêng của không khí, khi chọn lỗ bố trí một phía theo chiều dài D’ = 57 ¸ 170 L/phút. Chọn D’ = 60 L/phút (TLTK [2].) Chọn cách bố trí ống: Khí được cung cấp từ máy thổi khí, đi vào ống dẫn chính đặt dọc theo chiều dài bể sau đó đi vào 2 ống nhánh đặt dọc theo chiều rộng bể. Vận tốc khí đi trong ống dẫn: Vkhí = 5¸15m/s (TLTK [2].). Chọn Vkhí = 5m/s. Đường kính ống dẫn khí chính: D = = = 0,06 (m). Chọn D = 60mm Đường kính ống dẫn khí phụ: D’ = = = 0,02665(m). Chọn D’ 30mm Đường kính ống dẫn nước thải: Chọn vận tốc nước thải trong ống : v = 0,7 m/s. Lưu lượng nước thải Qtb = 1,1574 x 10-3 m3/s. = 0,0458 (m) Chọn d = 50 mm. Tính đường kính lỗ : dlỗ = = = 0,02 (m) Chọn dlỗ = 19mm Trong đó: 3 : số lỗ bố trí trên mỗi nhánh Tính tổn thất áp lực của máy thổi khí: Hm = hL + hcb + h1 + H = 0,4 + 0,4 + 3,5 = 4,3(m) Trong đó: hL và hcb là tổn thất áp lực do ma sát dọc theo chiều dài trên đường ống dẫn và tổn thất cục bộ tại các đầu nối, khúc nối uốn. Tổn thất cục bộ và tổn thất theo chiều dài không vượt quá 0,4m. (TLTK [2].) Chọn h = hL + hcb = 0,4(m) hl là tổn thất qua các lỗ phân phối, giá trị này không vượt quá 0,5m. Chọn hl = 0,4m H : độ ngập sâu của lỗ phân phối khí, chọn H = 3,5 m.(bằng chiều cao của bể) Áp lực của máy thổi khí tính theo atmopher Công suất của máy thổi khí tính theo quá trình thổi đoạn nhiệt: (TLTK [7].) Trong đó: Pm : công suất yêu cầu của máy thổi khí (kW). G : trọng lượng của dòng không khí (kg/s) G = qkhí x g = 0,015 x 1,3 = 0,0195(kg/s) : tỉ trọng của không khí, g = 1,3(kg/m3) R : hằng số khí, đối với không khí R = 8,314 KJ/K.mol0K T1 : nhiệt độ tuyệt đối của không khí đầu vào, T1 = 27oC P1 : áp lực tuyệt đối của không khí đầu vào » 1 atm P2 : áp lực tuyệt đối của không khí đầu ra, P2 = P1 + 1 (atm) vì đối với không khí K = 1,395. 29,7 : hệ số chuyển đổi. l : hiệu suất của máy từ 0,7 – 0,8. chọn l = 0,7 Tính toán lượng bùn: Hàm lượng BOD5 trong nước thải vào biofor : La = 133,27 mg/l. Hàm lượng SS trong nước thải vào biofor: C = 58 mg/l. Hàm lượng BOD5 trong nước cần đạt sau xử lý : Lt = 50 mg/l. 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 hủy sinh học. Vì bể biofor chức năng giống bể aeroten nên ta chọn các thông số sau: Trong đó: (TLTK [2].) qC : thời gian lưu bùn, qC = 20 ngày. Q : lưu lượng trung bình ngày, Q = 100 m3/ ngày đêm. Y : hệ số sản lượng bùn, Y = 0,5 mgVSS/mgBOD5. X : nồng độ chất lơ lửng dễ bay hơi (VSS) trong hổn hợp bùn hoạt tính, X = 3200 mg/l. Kd : hệ số phân hủy nội bào, Kd = 0,05/ngày. Hệ số sản lượng quan sát: (TLTK [2].) Lượng sinh khối gia tăng mỗi ngày tính theo MLSS : (TLTK [2].) Lượng sinh khối tổng cộng tính theo MLSS: (TLTK [2].) Lượng bùn thải bỏ mỗi ngày bằng lượng tăng sinh khối tổng cộng tính theo MLSS, hàm lượng chất lơ lửng còn lại trong dòng ra: 2,6 – (100 x 18 x 103) = 3,2 (kg/ngày) Bùn dư được xả bỏ (dẫn đến bể nén bùn) từ đường ống dẫn bùn tuần hoàn Thông số thiết kế bể biofor: STT Các thông số Số liệu thiết kế Đơn vị 1 Chiều cao lớp vật liệu lọc (H1) 2,5 m 2 Chiều cao bể biofor (H) 3,5 m 3 Chiều dài cạnh bể biofor (a) 2 m 4 Số lượng lỗ phân phối khí (Nx) 6 lỗ 5 Đường kính lỗ (dlỗ) 20 mm 6 Đường kính ống dẫn khí chính (D) 60 mm 7 Đường kính ống dẫn khí phụ (D') 30 mm 8 Đường kính ống dẫn nước thải (d) 50 mm 9 Chiều dài cạnh ngăn lắng (a') 1,1 m CHƯƠNG 5: DỰ TOÁN GIÁ THÀNH STT MÔ TẢ THIẾT BỊ CÔNG TRÌNH KHỐI LƯỢNG HẠNG MỤC ĐƠN VỊ TÍNH ĐƠN GIÁ (VNĐ) THÀNH TIỀN (VNĐ) A PHẦN XÂY DỰNG 1 Hố thu gom 5.21 m3 3.000.000 15.630.000 2 Bể điều hòa 40.6 m3 3.000.000 121.800.000 3 Bể Oxy hóa Fenton 9.4 m3 3.000.000 28.200.000 4 Bể lắng trung hòa 7.6 m3 3.000.000 22.800.000 5 Bể Aroten 13.25 m3 3.000.000 39.750.000 6 Bể lắng II 7 m3 3.000.000 21.000.000 7 Bể khử trùng 3 m3 3.000.000 9.000.000 8 Bể nén bùn 6 m3 3.000.000 18.000.000 9 Nhà điều hành 10.000.000 10 Kho hóa chất 10.000.000 11 Trạm biến thế 10.000.000 tổng cộng: 306.180.000 B PHẦN MÁY MÓC THIẾT BỊ: 1 Song chắn rác 01 cái 5.000.000 5.000.000 2 Bơm nước thải hố thu gom 02 Cái 25.000.000 50.000.000 3 Bơm nước thải bể điều hòa 02 Cái 25.000.000 50.000.000 4 Máy thổi khí bể điều hòa 02 Cái 25.000.000 50.000.000 6 Cánh khuấy ở bể oxi hóa 01 Cái 15.000.000 15.000.000 7 Máy thổi khí bể Aerotank 02 Cái 35.000.000 70.000.000 8 Đĩa phân phối khí bể Aerotank + bể điều hòa 14 Cái 500.000 7.000.000 9 Bơm bùn 03 Cái 10.000.000 30.000.000 10 Máng thu nước răng cưa 03 bộ 5.000.000 15.000.000 11 Thùng chứa dung dịch 08 Cái 2.000.000 16.000.000 12 Bơm định lượng hoá chất 08 Cái 5.000.000 40.000.000 13 Máy ép bùn 01 Cái 200.000.000 200.000.000 14 Tủ điện điều khiển 01 Cái 15.000.000 15.000.000 15 Hệ thống đường điện KT 01 H.T 10.000.000 10.000.000 16 Hệ thống đường ống CN 01 H.T 10.000.000 10.000.000 17 Các chi phí phát sinh 100.000.000 TỔNG CỘNG 750.000.000 T = chi phí xây dựng + chi phí thiết bị máy móc = 306.180.000 +750.000.000 =1.056.180.000 ĐỒNG Điện năng tiêu thụ trong một ngày STT THIẾT BỊ SỐ LƯỢNG (cái) CÔNG SUẤT (Kw) THỜI GIAN HOẠT ĐỘNG (h/ngày) TỔNG ĐIỆN NĂNG TIÊU THỤ (kwh/ngày) 1 Bơm nước thải hố thu gom 02 0,085 12 2,04 2 Bơm nước thải bể điều hoà 02 0,2 12 4,8 3 Bơm bùn 03 1 24 72 4 Bơm định lượng hoá chất 08 0,225 24 43,2 5 Cánh khuấy bể oxi hóa 01 0,4 24 9,6 6 Máy thổi khí bể điều hoà 2 1,6 12 38,4 7 Máy thổi khí bể Aerotank 02 0,53 12 12,72 TỔNG CỘNG :182,76 KWH/ngày 5.1. Chi phí xây dựng, thiết bị: Công trình xử lý nước thải này hoạt động trong 10 năm, chi phí khấu hao trong mỗi năm: Tkh = 1.056.180.000/10 = 105.618.000 (đồng/năm) 300.000(đồng/ngày) 5.2. Chi phí vận hành: 5.2.1. Chi phí điện năng: • Điện năng tiêu thụ trong 1 ngày = 182,76 kwh • Lấy chi phí cho 1 Kwh là 3500 đồng • Chi phí điện năng cho 1 ngày vận hành: • Pđiện năng = 182,76 x 3500 = 640.500 đồng/ngày = 233.782.500 đồng /năm 5.2.2. Chi phí hóa chất: • Dd H2SO4(98%): 12.000 đồng/l, sử dụng khoảng 3 l/ngày • Dd NaoH (10%): 7.000 đồng/l, sử dụng khoảng 30 l/ngày • Dd]H2O2 (30%): 12000 đồng/l, sử dụng khoảng 20 - 30 l/ngày • Dd FeSO4: 6.000 đồng/l, sử dụng khoảng 50 l /ngày Vậy chi phí hóa chất trong một ngày khoảng: 864.000 (đồng/ngày) 5.2.3. Chi phí nhân công: • Số nhân viên vận hành: 4 người • Lương: 3.500.000 đồng/tháng tổng chi phí : 14.000.000 (đồng/tháng) 470.000 (đồng /ngày) 5.2.4. Tổng chi phí cho 1 ngày vận hành: Tvh = 640.500+ 864.000+ 470.000 2.000.000(đồng/ngày) Chi phí xử lý cho 1 m3 nước thải: Cxl = (Tkh + Tvh )/100.10 = (300.000 + 2.000.000)/100.10 = 2.300 đồng/m3.  KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN Trong công cuộc công nghiệp hóa, hiện đại hóa của đất nước ta hiện nay, bên cạnh sự phát triển của nền kinh tế thì chất lượng cuộc sống cũng được nâng cao. Vì thế việc quan tâm đến sức khỏe của con người là hết sức cần thiết. Chính vì vậy môi trường cần phải đảm bảo.Để góp phần bảo vệ môi trường sống của chính chúng ta thì việc xử lý nước thải là một vấn đề không thể thiếu. Việc quy hoạch những khu sản xuất thuốc bảo vệ thực vật và xây dựng hệ thống xử lý nước thải cho mỗi khu mang một ý nghĩa hết sức thiết thực bởi nó ảnh hưởng trực tiếp đến môi trường sống. KIẾN NGHỊ Nước thải nói chung và nước thải thủy sản nói riêng ảnh hưởng rất lớn đến môi trường và con người, với hiện trạng như hiện nay thì em có một số kiến nghị sau: - Cần tiến hành xây dựng những khu sản xuất gia công, đóng gói thuốc bảo vệ thực vật đạt tiêu chuẩn, vệ sinh để phục vụ nhu cầu của người dân, đồng thời xây dựng hệ thống xử lý nước thải để đảm bảo vệ sinh cho môi trường sống. - Hệ thống phải được kiểm soát thường xuyên trong khâu vận hành để đảm bảo chất lượng nước sau xử lý; tránh tình trạng xây dựng hệ thống nhưng không vận hành được. - Cần đào tạo cán bộ kỹ thuật và quản lý môi trường có trình độ, có ý thức trách nhiệm để quản lý, giám sát và xử lý sự cố khi vận hành hệ thống. - Thường xuyên quan trắc chất lượng nước thải xử lý đầu ra để kiểm tra xem có đạt điều kiện xả vào nguồn theo QCVN 24: 2009/BTNMT cột B - Cần xử lý một cách nghiêm ngặt các cơ sở vi phạm như đình chỉ hoạt động, hay phạt tiền theo khối lượng nước xả thải chưa qua xử lý, thu hồi giấy phép hoạt động nếu vi phạm nhiều lần. - Cần nâng cao ý thức bảo vệ môi trường cho các doanh nghiệp, có những truyên truyền, khuyến cáo để các doanh nghiệp tháy đươc ý thức bảo vệ môi trường. TÀI LIỆU THAM KHẢO Hoàng Huệ -1996 - Xử lý nước thải – NXB xây dựng Lâm Minh Triết - 2004 – Xử lý nước thải công nghiệp đô thị và công nghiệp – NXB Đại học quốc gia Tp.HCM Lương Đức Phẩm – Công nghệ xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học – NXB Giáo dục Nguyễn Hữu Lân – Thuỷ lực đại cương – Trường DHKT Công Nghệ Tp.HCM Trần Đức Hạ – 2002 – Xử lý nước thải sinh hoạt quy mô vừa và nhỏ – NXB khoa học kỹ thuật, Hà Nội Trần Hiếu Nhuệ – 1978 – Thoát nước và xử lý nước thải công nghiệp – NXB khoa học kỹ thuật Trịnh Xuân Lai – 2000 – Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải – NXB Xây dựng Trung tâm đào tạo nước và môi trường - 1999 – Sổ tay xử lý nước thải tập 1,2 – Nhà xuất bản xây dựng Hà Nội. Viện môi trường và tài nguyên – TCVN 51 – 84 –Đại học quốc gia Tp.HCM