Đồ án Nghiên cứu mô hình phục vụ tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho nhà máy dệt nhuộm Khatoco – Khánh Hòa

àng thời máng răng cưa có tác dụng cân bằng mực nước trên bề mặt bể khi công trình bị lún hoặc nghiêng. - Đường kính máng răng cưa: Drc = Dbể = 6,2 (m) - Chiều dài máng răng cưa: lrc = p.Drc = 3,14 * 6,2 = 19,5 (m) Trong đó: btm : là chiều dày thành máng, chọn bm = 0,1m Chọn tấm răng cưa hình chữ V bằng thép không gỉ dày 2 mm có góc ở đáy 90o (để điều chỉnh cao độ mép máng), cao h = 200 mm. Chọn: Số khe : 4khe/1m dài Bề rộng răng cưa : brc = 100 (mm) Bề rộng khe : bk = 150( mm) Chiều sâu khe : hk=bk/2= 150/2= 75(mm) Chiều cao tổng cộng của máng răng cưa : h = 200 mm Tổng số khe : n = 4.lrc = 4 * 19,5 = 77,87 (khe) chọn n = 78 khe - Lưu lượng nước vào mỗi khe chữ V qkhe = (m3/khe.ngày) - Chiều cao mực nước trong khe chữ V Ta có: Trong đó: Cd : hệ số chảy tràn, chọn Cd = 0,6 q : góc răng cưa, q = 900 Þ = = 0,028 (m) < 0,075 (m) Lượng bùn sinh ra Hàm lượng SS đi vào bể lắng I : SS = 494 mg/l = 494 g/m3 Hiệu quả xử lý cặn : 72% và tải trọng 40 m3/m2.ngày - Lượng bùn sinh ra mỗi ngày M = = 426 816 (gSS/ngày) = 426,816 (kg/ngày) - Giả sử bùn tươi của nước thải có hàm lượng cặn 5% (độ ẩm 95%), tỉ số MLVSS / MLSS = 0.8 và khối lượng riêng của bùn tươi là 1053 kg/m3. Vậy lượng bùn cần phải xử lý là: Q = (m3/ngày) - Lượng bùn tươi có khả năng phân hủy sinh học Mtươi (VSS) = 0,8 * 426,816 = 341,45 (kg/ngày) Hiệu quả xử lý BOD5 , COD, SS Sau khi qua bể lắng 1, từ mô hình thực nghiệm ta có: Hiệu quả khử SS là 72%, từ 494 mg/l xuống còn 138,32 mg/l Hệu quả khử COD và BOD là 30,5%: COD từ 959,68 mg/l xuống còn 671,78 mg/l BOD từ 660 xuống còn 458,7 mg/l Kết quả tính toán Bể lắng I STT Thông số Đơn vị Giá trị 1 Thời gian lưu nước, t h 30 2 Đường kính bể m 6,2 3 Chiều cao tổng cộng của bể m 5,3 4 Đường kính ống trung tâm m 0,77 5 Lượng bùn sinh ra mỗi ngày kg/ngày 426,816 6 Lượng bùn cần xử lý m3/ngày 8,11 Bể aerotank Thông số đầu vào: - Lưu lượng nước thải trung bình: Qtbngày = 1200 m3/ngày đêm - Hàm lượng BOD5 của nước thải dẫn vào bể Aerotank: S0 = 458,7 mg/l. Chọn số liệu an toàn: S0 = 600 mg/l - Hàm lượng COD = 666,98 mg/l - Hàm lượng SS = 138,32 mg/l - Nhiệt độ nước thải: t = 250 - Hàm lượng BOD5 trong nước thải cần đạt sau xử lý: S = 40 mg/l - Hàm lượng chất lơ lửng cần đạt sau xử lý: SS = 50 mg/l, trong đó 65% là cặn có thể phân hủy sinh học (a = 65%) Thông số lựa chọn: Thời gian lưu bùn hoạt tính, qc = 5 ¸ 15 ngày, chọn qc = 10 ngày Hàm lượng bùn hoạt tính trong nước thải ở đầu vào bể: X0 = 0 mg/l Hàm lượng bùn hoạt tính trong bể Aeroten, X = 2500 ¸ 4000 mg/l, chọn X = 3000 mgVSS/l (S0 ³ 200) Nồng độ bùn hoạt tính tuần hoàn: Xb = 10.000 mg/l Tỷ số F / M = 0,2 ¸ 0,6 kgBOD/kgVSS.ngày Tỷ số f = BOD5 / COD = 0,68 Tỷ số giữa lượng chất rắn lơ lửng bay hơi (MLVSS) với lượng chất rắn lơ lửng (MLSS) có trong nước thải là: = 0,8 Hệ số sinh trưởng cực đại: Y = 0,4 ¸ 0,8 mgVSS/mgBOD5, chọn Y = 0,6 mgVSS/mgBOD5 Hệ số phân hủy nội bào: Kd = 0,06 ngày-1 Độ tro của cặn hữu cơ: Z = 0,3 Chế độ xáo trộn hoàn toàn Xác định hàm lượng BOD5 hoà tan trong nước thải ở đầu ra - Tổng BOD5 ra = BOD5 hoà tan ra từ bể Aeroten + BOD5 của cặn lơ lửng đầu ra - Nồng độ BOD5 của nước thải đầu ra: = 40 mg/l - Hàm lượng chất lơ lửng (cặn) có khả năng phân hủy sinh học ở đầu ra: b = a * BOD5ra = 0,65 * 40 = 26 (mg/l) - COD của chất lơ lửng có khả năng phân hủy sinh học ở đầu ra: c = 1,42 * b * (1 – Z) = 1,42 * 26 * (1 – 0,3) = 25,844 (mg/l) - BOD5 của chất lơ lửng ở đầu ra: d = f.c = 0,68 * 25,844 = 17,57 (mg/l) - Lượng BOD5 hoà tan trong nước thải ở đầu ra: e = BOD5chophép - d = 40 – 17,57 = 22,43 (mg/l) Hiệu quả xử lí - Hiệu quả xử lí tính theo BOD5 hoà tan: E1 = = = 97,07% - Hiệu quả xử lí BOD hoàn toàn: E2 = Tính toán kích thước bể aerotank - Thể tích bể Aerotank: V = Trong đó: Q : Lưu lượng trung bình ngày, m3/ngày đêm Y : Hệ số sản lượng bùn cực đại, chọn Y = 0,6 mgVSS/mgBOD5 : Thời gian lưu bùn, chọn = 10 ngày X : Nồng độ chất lơ lửng dễ bay hơi trong bùn hoạt tính, chọn X = 3000 mg/l Kd : Hệ số phân hủy nội bào, Kd = 0,06 ngày-1 S0 : Nồng độ BOD5 của nước thải dẫn vào bể aerotank, S0 = 600 mg/l S : Nồng độ BOD5 hoà tan của nước thải ra bể aerotank, S = 28,03 mg/l à V = » 866 (m3) - Với kích thước của bể sục khí hiện tại (dài * rộng * cao = 16 * 11 * 5m), ta tận dụng lại để làm bể Aerotank như sau: Chọn: - Chọn chiều cao bể: 5m, với chiều cao bảo vệ hbv = 0,5 m. - chiều dài bể: L = 18m - Chiều rộng bể: B = 11m - Thể tích thực của bể: Vt = L * B * H = 18 * 11 * 5 = 990 (m3) Thời gian lưu nước trong bể Aerotank = = = 0,7217 (ngày) = 17,32 (h) Kiểm tra tỉ số F/M & tải trọng hữu cơ - Tỉ số F/M: = = = 0,28 (mgBOD5/mgbùn.ngày) - Tải trọng thể tích: Ls = = = 0,83 (kgBOD5/m3.ngày) Cả 2 giá trị này đều nằm trong giới hạn cho phép đối với Aerotank xáo trộn hoàn toàn: F/M = 0,2 ¸ 1 mgBOD5/mgMLVSS.ngày Ls = 0,8 ¸ 1,9 kgBOD5/m3.ngày Tính lượng bùn thải bỏ mỗi ngày - Hệ số sản lượng quan sát: Yb = = = 0,375 (ngày-1) - Lượng sinh khối gia tăng mỗi ngày do khử BOD5 tính theo hàm lượng chất lơ lửng (SS): Px == = 259,91 (kgVSS/ngày) - Lượng tăng sinh khối gia tăng tổng cộng tính theo hàm lượng chất lơ lửng: Px (SS) = = = 371,3 (kgSS/ngày) - Lượng bùn thải bỏ mỗi ngày (Px ) = Lượng tăng sinh khối tính theo hàm lượng chất lơ lửng – Hàm lượng chất lơ lửng còn lại trong dòng ra Pxả = Px (SS) - Pra Pra = Q * SSđầura = 1200 * 40 * 10-3 = 48 (kgSS/ngày) Þ Pxả = 371,3 – 48 = 323,3 (kg/ngày) Xác định lưu lượng bùn dư thải bỏ Bùn dư được xả bỏ, dẫn đến bể nén bùn từ đường ống dẫn bùn tuần hoàn - Lưu lượng bùn dư thải bỏ: = à Qx = Trong đó: Xt : Nồng độ bùn hoạt tính trong dòng tuần hoàn ( cặn không tro ) Xt = (1 - Z) * Xb = (1 – 0,3) * 10000 = 7000 (mg/l) Xr : Nồng độ bùn hoạt tính trong nước ra khỏi bể Xr = (1 – Z) * c = (1 – 0,3) * 25,844 = 18,09 (mg/l) Qra : Lưu lượng nước thải ra khỏi bể Aerotank, xem lượng nước thất thoát do tuần hoàn bùn là không đáng kể, Qr = Qv = 1200 (m3/ngày) Qx = = 34,01 (m3/ngày) - Xác định thời gian tích luỹ cặn: t = » 10 (ngày) à Thời gian lưu thực tế lớn hơn thực tế là 3-4 lầnà T = 30 (ngày) - Xác định lượng bùn hữu cơ xã ra hằng ngày khi hệ thống đã ổn định: B = Qx *Xb = 34,01 * 10000 *10-3 = 340,1 (kg/ngày) - Cặn bay hơi: B’= (1-Z) * B = (1 – 0,3) * 340,1 = 238,07 (kg/ngày) - Cặn bay hơi đã xử lý ra khỏi bể lắng: B” = Qr * Xr = 1200 * 18,09 * 10-3 = 21,708 (kg/ngày) - Tổng cặn hữu cơ sinh ra: B’+B” = 238,07 + 21,708 = 259,78 (kg/ngày) = Px Xác định tỉ số tuần hoàn bùn Hình 5.3 : Sơ đồ tuần hoàn nước ở bể Aerotank - Phương trình cân bằng vật chất cho bể Aerotank: Q * Xo + Qth * Xth = (Q + Qth) * X Trong đó: Q : Lưu lượng nước thải, Q = 1200 m3/ngày Xt : Nồng độ bùn tuần hoàn dẫn vào Aerotank, Xt = 5600 mg/l Qth : Lưu lượng bùn hoạt tính tuần hoàn, m3/ngày X : Nồng độ chất dễ bay hơi trong hỗn hợp bùn hoạt tính, X = 3000 mg/l - Lưu lượng tuần hoàn: = Þ Qth = = = 900 (m3/ngày) Vậy, ta có a = = = 0,75 Tính toán đường ống dẫn nước và bùn - Đường kính ống dẫn nước ra khỏi bể Aerotank: Dn = Trong đó: vn: Vận tốc nước chảy trong ống dẫn, chọn vn = 1 m/s à Dn = = 0,133 (m) = 133 (mm) Chọn ống nhựa uPVC dẫn nước ra khỏi bể Aerotank có 150 mm. - Đường kính ống dẫn bùn tuần hoàn: Db = Trong đó: Qth : Lưu lượng bùn tuần hoàn, Qth = 900 m3/ngày = 0,0104 m3/s vb : Vận tốc bùn chảy trong ống trong điều kiện bơm, vb = 1 2 m/s, chọn vb = 1,5 m/s à Db = = 0,094 (m) = 94 (mm) Chọn ống dẫn bùn là ống nhựa PVC, đường kính 100 mm - Tính toán đường dẫn bùn dư: Lưu lượng bùn dư: Qw = 34,01 m3/ngày = 0,00039 m3/s D = = = 0,018 (m) = 18 (mm) Chọn vận tốc bùn trong ống v = 1,5 m/s Chọn ống uPVC , có 50 mm Xác định lượng không khí cần thiết cung cấp cho bể Aerotank - Lượng oxi cần thiết theo đều kiện chuẩn của phản ứng ở 20oC: OCo = - 1,42Px Trong đó: So : Nồng độ BOD5 đầu vào, So = 600 mg/l S : Nồng độ BOD5 hoà tan đầu ra, S = 22,43 mg/l f = 0,68 Px : Lượng sinh khối gia tăng mỗi ngày tính theo hàm lượng chất rắn dễ bay hơi, Px = 257,39 kgVSS/ngày à OCo = = 650,17 (kgO2/ngày) - Lượng oxi cần thiết trong điều kiện thực tế: OCt = OC0 Trong đó: Cs20 : Nồng độ oxi bão hoà trong nước sạch ở 200C, Cs20 = 9,09 mg/l Cs25 : Nồng độ oxi bão hòa trong nước sạch ở 250C, Cs25 = 8,28 mg/l Cd : Nồng độ oxi cần duy trì trong bể, Cd = 1,5 2 mg/l, chọn Cd = 2 mg/l T : nhiệt độ nước thải, T = 250C b : hệ số điều chỉnh lực căng bề mặt theo hàm lượng muối, đối với nước thải công nghiệp, b = 1 : Hệ số điều chỉnh lượng oxi ngấm vào nước thải do ảnh hưởng của hàm lượng cặn, chất hoạt động bề mặt, thiết bị làm thoáng, kích thước & hình dáng bể Nồng độ cặn lơ lửng trong bùn X = 3000 mg/l = 3 g/l < 4 g/l, do đó chọn a = 0,7 (theo tài liệu [Tính Toán Thiết Kế Các Công Trình Xử Lý Nước Thải, Trịnh Xuân Lai]) Bảng 5.2 : Lượng oxy hòa tan trong nước ứng với nhiệt độ khác nhau ở áp suất 760 mm cột áp thủy ngân Nhiệt độ (T 0C) Hàm lượng oxy hòa tan (mg/l) 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 9.09 8.90 8.73 8.58 8.42 8.28 8.11 7.95 7.81 7.67 7.52 ( Nguồn: Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp – GS. TS Lâm Minh Triết ) Þ OCt = = 1194,08 (kgO2/ngày) - Lượng không khí cần thiết: Chọn hệ thống phân phối khí nhỏ, công suất hòa tan Oxi, Ou = 7 gO2/m3.m Ok = Trong đó f: Hệ số an toàn, f = 1,5 2, chọn f = 1,5 OU : Công suất hoà tan oxi vào nước thải của thiết bị phân phối khí, phụ thuộc độ ngập nước của hệ thống phân phối khí OU = Ou * h = 7 * 4,5 = 31,5 (gO2/m3.m) (h : độ sâu ngập nước, h = Hi = 4,5m) Þ Qk = = 56861 (m3/ngày) = 0,658 (m3/s) = 39486,77 (l/phút) Hình 5.3: Đĩa phân phối khí Bảng 5.3: Công suất hòa tan oxy vào nước của thiết bị bọt khí mịn Điều kiện thí nghiệm Điều kiện tối ưu Điều kiện trung bình Ou (gr O2/m3.m) Ou (gr O2/m3.m) Nước sạch ở điều kiện T = 20 0C Nước thải a = 0.7 12 8.5 10 7 ( Nguồn: Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải của Trịnh Xuân Lai ) Tính hệ thống phân phối khí: - Diện tích ống chính phân phối khí: Qk = S * v Þ S = = = 0,055 (m2) Trong đó: Qk : kưu lượng khí cần cung cấp, Qk = 0,658 m3/s V : vận tốc khí đi trong ống phân phối, v = 8 ¸ 15 m/s, chọn v = 12 m/s - Đường kính ống chính phân phối khí: D = (m) = 264 (mm) à chọn D = 270 mm Chọn số ống nhánh phân phối khí trong bể là 11 ống, ống bố trí dọc theo chiều rộng bể, khoảng cách giữa các ống là 1m. - Lưu lượng khí qua mỗi ống nhánh: qnhánh = = = 0,059 (m3/s) - Đường kính ống nhánh phân phối khí: (m) = 79 (mm) à chọn d = 90 mm Chọn đĩa phân phối khí dạng đĩa xốp đường kính 170mm, diện tích bề mặt F = 0,02 m2. Lưu lượng khí qua mỗi đĩa phân phối là: W = 150 ¸ 200 l/phút, chọn W = 200 l/phút. - Lượng đĩa thổi khí trong bể Aerotank: N = (đĩa) à chọn N = 196 đĩa Mỗi ống nhánh bố trí 17 đĩa, khoảng cách giữa các đĩa phân phối là 1m. - Lưu lượng khí cấp cho 1m3 nước thải: C = (m3 khí/m3 nước) - Lưu lượng khí để khử 1kg BOD5: QkBOD = = 82,04 (m3 khí/kgBOD5) Tính toán máy thổi khí - Áp lực cần thiết của hệ thống phân phối khí: Hk = hd + hc + hf + H Trong đó: hd, hc : tổn thất áp lực theo chiều dài ống và tổn thất cục bộ tại các điểm uốn, khúc quanh hd + hc £ 0,4m, chọn hd + hc = 0,4 (m) hf : Tổn thất qua các lỗ phân phối khí hf 0,5 m, chọn hf = 0,5 m H : Độ ngập sâu lỗ phân phối, bằng chiều sâu hữu ích của bể aerotank, H = 4,5 m à Hk = 0,4 + 0,5 + 4,5 = 5,4 (m) - Aùp lực máy thổi khí tính theo Atmotphe: Pm = (atm) - Công suất máy thổi khí: N = Trong đó: G: Trọng lượng của dòng không khí, kg/s G = Qk * rkhí = 0,65 1,3 = 0,845 (kg/s) (rkhí : khối lượng riêng của không khí, rkhí = 1,3 kg/m3) R : hằng số khí, R = 8,314 KJ/K.mol 0K T1 : Nhiệt độ tuyệt đối của không khí đầu vào, T1= 273 + 25 = 298 0K P1 : áp suất tuyệt đối của không khí đầu vào, P1= 1 atm P2 : áp suất tuyệt đối của không khí đầu ra P2 = Pm + 1 = 0,53 + 1 = 1,53 (atm) n= = 0,283 ( K = 1,395 đối với không khí ) 29,7 : hệ số chuyển đổi E : Hiệu suất của máy , chọn e = 0,8 (e = 0,7¸ 0,9) N = = 39,82 (kW) = 53,4 (Hp) Kết quả tính toán bể Aerotank STT Thông số Đơn vị Giá trị 1 Thể tích bể m3 866 2 Kích thước bể ( L*B*H ) m 18*11*5 3 Chiều cao hữu ích của bể(Hi) m 4,5 4 Thời gian lưu nước h 17,32 5 Thời gian tích lũy cặn thực tế ngày 30 6 Tỷ số F/M mg BOD5 /mg MLVSS.ngày 0,28 7 Tải trọng thể tích kg BOD/m3 ngày 0,83 8 Lượng bùn dư cần xử lý m3/ngày 34,01 9 Hệ số tuần hoàn - 0,75 10 Đường kính ống chính phân phối khí mm 270 11 Đường kính ống nhánh phân phối khí mm 90 12 Số ống nhánh phân phối khí Cái 11 13 Số đĩa phân phối khí cái 196 14 Lượng Oxi cần thiết kg O2/ngày 1194,08 15 Lượng không khí cần thiết m3/ngày 56861 16 Lượng khí cấp cho 1m3 nước m3 khí/m3 nước thải 47,38 Bể chứa nước trung gian giữa bể lắng I và bể Aerotank - Thể tích bể chứa nước: V = Q * t = = 16,67 (m3) - Với t là thời gian lưu nước trong bể, t = 20 phút - Chọn chiều cao bể: h = 2,5 m - Chiều cao bảo vệ: hbv = 0,5 m - Chiều cao tổng cộng của bể: Hbể = 3 m - Chọn chiều rộng bể: 2,2 m Chiều dài bể: 3 m Þ Thể tích thực của bể: B * L * H = 2,2 * 3 * 3 = 19,8 (m3) Tính bơm nước thải từ bể chứa trung gian qua bể Aerotank: N = = 1,43 (kW) = 1,9 (Hp) à Chọn máy bơm công suất : 2 (Hp) Trong đó : Qhmax : lưu lượng nước thải (m3/s) H : tổn thất áp lực (m) H = hc + hd + Hbể trung gian + Haerotank = 0,4 + 3 + 5 = 8,4 (m) Với hd, hd là tổn thất áp lực do ma sát dọc theo chiều dài ống dẫn và tổn thất cục bộ tại các điểm uốn, khúc quanh Hc + hd £ 0,4 m, chọn hd + hc = 0,4 m : khối lượng riêng của nước (kg/m3) : hiệu suất bơm (%) Bể lắng đợt II Bảng 5.4: Các thông số thiết kế cho bể lắng II Công trình xử lý sinh học Tải trọng bề mặt m3/m2. ngày Tải trọng chất rắn kg/m2. ngày Chiều cao tổng cộng m Trung bình Lớn nhất Trung bình Lớn nhất Bùn hoạt tính khuếch tán bằng không khí 16.3÷32.6 40.7÷48.8 3.9÷5.9 9.8 3.7÷6.1 ( Nguồn: Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp – GS.TS Lâm Minh Triết ) Tính kích thước bể - Diện tích mặt thoáng ứng với tải trọng bề mặt trung bình: F1 = = 48 (m2) Trong đó: Q: lưu lượng trung bình, Q = 1200 m3/ngày.đêm L1: tải trọng bề mặt ứng với lưu lượng trung bình, chọn L1 = 25 m3/m2.ngày - Diện tích mặt thoáng ứng với tải trọng chất rắn trung bình: F2 = = = 72 (m2) Trong đó: Qhtb : lưu lượng trung bình, Qhtb = 50 m3/h C0 : nồng độ chất rắn lơ lửng VSS trong nước thải đi vào bể lắng C0 = = = 4286 (mg/l) = 4,286 (kg/m3) a:hệ số tuần hoàn, a = 0,75 L2 : tải trọng chất rắn ứng với lưu lượng trung bình, chọn L2 = 5,2 kg/m3.h Chọn giá trị lớn nhất làm diện tích tính toán. - Vậy diện tích mặt thoáng thiết kế bể lắng II là: F = F2 = 72 m2 - Đường kính bể: D = = 9,6 (m) Chọn D = 9,6 m Þ Fbể = = = 72,35 (m2) - Chiều cao dự trữ trên mặt thoáng, chọn h1 = 0,3 m - Chiều cao phần nước trong bể: h2 = v.t = 0,0005 * 2 * 3600 = 3,6 (m) Với: t: thời gian lắng, chọn t = 1,5 ÷ 2,5h, chọn t = 2h v: vận tốc nước chảy trong bể lắng đứng, v = 0,5 ÷ 0,8 mm/s, chọn v = 0,5 mm/s = 0,0005 m/s - Chiều cao phần hình nón: hn = = = 5 (m) Trong đó: D: đường kính bể lắng, D = 9,6 m dn: đường kính đáy nhỏ hình nón cụt, lấy dn = 1,2 m a: góc nghiêng của đáy bể lắng so với phương ngang, chọn a = 500 - Vậy chiều cao tổng cộng của bể lắng II: H = h1 + h2 + hn = 0,3 + 3,6 + 5 = 8,9 (m) Thể tích phần chứa bùn - Thể tích phần chứa bùn: Vb = = = 137,53 (m3) - Nồng độ bùn trung bình trong bể: Ctb = = = 7500 (mg/l) = 7,5 (kg/m3) Trong đó: CL : nồng độ cặn tại mặt cắt L (bề mặt phân chia) Ct : nồng độ bùn trong dòng tuần hoàn, Ct = 10000 mg/l Cl = = = 5000 (mg/l) - Lượng bùn chiếm trong bể lắng: Gbùn = Vb * Ctb = 137,53 * 7,5 = 1032 (kg) - Lượng bùn cần thiết cho 1 bể Aerotank: Gcần = = = 1299 (kg) Tính ống trung tâm - Đường kính ống trung tâm: d = 0,2 * D = 0,2 * 9,6 = 1,92 (m) Chọn d = 1,9 m - Diện tích buồng phân phối trung tâm: f = p.d2 / 4 = 3,14 * 1,92 / 4 = 2,83 (m) Þ Diện tích vùng lắng của bể: Slắng = F – f = 72,35 – 2,83 = 69,52 (m2) - Tải trọng thủy lực: a = = = 17,26 (m3/m2.ngày) - Vận tốc đi lên của dòng nước: v = = = 0,72 (m/h) - Đường kính phần loe của ống trung tâm lấy bằng chiều cao của phần ống loe và bằng 1,35 đường kính ống trung tâm: Dloe = hloe = 1,35 * d = 1,35 * 1,9 = 2,57 (m) - Đường kính tấm chắn lấy bằng 1,3 đường kính miệng loe: Dc = 1,3 * dloe = 1,3 * 2,57 = 3,34 (m) - Góc nghiêng giữa bề mặt tấm chắn so với mặt phẳng ngang lấy bằng 170. - Chiều cao tấm chắn: h = = 0,51 (m) Thời gian lưu nước trong bể lắng - Thể tích phần lắng: Vlắng = = = 250,24 (m3) - Lượng nước đi vào bể lắng: QL = (1 + a).Q = (1+ 0,75) * 1200 = 2100 (m3/ngày) - Thời gian lưu nước trong bể lắng: t = = = 0,119 (ngày) = 2,86 (h) Tính máng thu nước - Chọn bề rộng máng thu: bm = 0,25 m Chiều cao máng: hm = 0,3 m (tính cả phần bảo vệ) Chiều dày thành máng: chọn b = 0,2 m (theo TCXD51-84) - Chiều dài máng thu nước: Lmáng = p.(D – 2.b) = 3,14 * (9,6 – 2 * 0,2) = 28,888 (m) - Tải trọng thu nước trên bề mặt máng: Ls = = = 41,54 (m3/m.ngày) Tính máng răng cưa - Đường kính máng răng cưa: Drc = Dbể = 9,6 (m) - Chiều dài máng răng cưa: lrc = p.Drc = 9,6 * 3,14 = 30,14 (m) Chọn: - Số khe: 4 khe / 1m dài, khe tạo góc 900 - Bề rộng răng cưa: brc = 100 mm - Bề rộng khe: bk = 150 mm - Chiều sâu khe: hk = bk / 2 = 150 / 2 = 75 (mm) - Chiều cao tổng cộng của máng răng cưa: h = 200 mm - Tổng số khe: n = 4 * lrc = 4 * 30,14 = 120,58 (khe) Chọn n = 121 khe - Lưu lượng nước chảy qua 1 khe: qk = 1200 / 121 = 9,92 (m3/ngày) - Tải trọng thu nước: Lm = = = 39,81 (m3/m.ngày) - Chiều sâu ngập nước của khe: Trong đó: Cd: Hệ số chảy tràn ( chọn Cd=0.6 ) : Góc răng cưa ( =900 ) Þ hng = = 0,023 (m) < 0,075 (m) Tính ống dẫn bùn và bơm bùn - Ống dẫn bùn: Chọn vận tốc bùn chảy trong ống v = 0,7m/s - Lưu lượng bùn: Qb = Qt + Qxã = 900 + 34,01 = 934,01 (m3/ngày) - Đường kính ống: D = (m) = 140 (mm) Chọn đường ống bằng thép ,đường kính = 150 mm Tính bơm bùn - Bơm bùn tuần hoàn: Công suất bơm N = = 0,69 (kW) = 1 (Hp) Trong đó: Qt : lưu lượng bùn tuần hoàn, Qt = 900 m3/ngày = 0,0104 m3/s H : chiều cao cột áp, m H = hc + hd + Hbể = 0,4 + 5 = 5,4 (m) Với hc, hd là tổn thất áp lực do ma sát dọc theo chiều dài ống dẫn và tổn thất cục bộ tại các điểm uốn, khúc quanh Hc + hd £ 0,4 m, chọn hd + hc = 0,4 m : hiệu suất máy bơm, chọn = 0,8 Công suất thực của bơm lấy bằng 120% công suất tính toán: Nthực = 1,2 * N = 1,2 * 1 = 1,2 (Hp) Chọn công suất bơm thực 2 Hp Tính bơm bùn đến bể nén bùn N = = 0,026 (kW) = 0,035 (Hp) Với: Q : lưu lượng bùn xả ra, Qxa = 34,01 m3/ngày = 0,00039 (m3/s) H : tổn thất áp lực, m H = hc + hd + Hbể = 0,4 + 5 = 5,4 (m) Với hc, hd là tổn thất áp lực do ma sát dọc theo chiều dài ống dẫn và tổn thất cục bộ tại các điểm uốn, khúc quanh Hc + hd £ 0,4 m, chọn hd + hc = 0,4 m : khối lượng riêng của bùn, r = 1008 (kg/m3) : hiệu suất bơm (%) Công suất thực của bơm lấy bằng 120% công suất tính toán Nthực = 1,2 * N = 1,2 * 0,035 = 0,04 (Hp) Kết quả tính toán STT Thông số Đơn vị Kích thước 1 Đường kính bể m 9,6 2 Chiều cao tổng cộng của bể m 8,9 3 Góc nghiêng của đáy bể so với phương ngang 500 4 Thể tích phần lắng m3 250,24 5 Thể tích phần chứa bùn m3 137,53 6 Thời gian lưu nước h 2,86 7 Đường kính ống trung tâm m 1,9 8 Đường kính ống dẫn bùn ra khỏi bể mm 150 Bể chứa nước trung gian Nhiệm vụ: thu nước ra từ bể lắng II và bơm nước thải lên bể lọc áp lực Thể tích bể chứa nước: V = Q * t = = 12,5 (m3) Với t là thời gian lưu nước trong bể, t = 15 phút Chọn chiều cao bể: h = 2,5 m Chiều cao bảo vệ: hbv = 0,3 m Chiều cao tổng cộng của bể: Hbể = 2,8 m Chọn chiều rộng bể: 2 m Chiều dài bể: 2,5 m Þ Thể tích thực của bể: B * L * H = 2 * 2,5 *2,8 = 14 (m3) Bể lọc áp lực Cấu tạo Vật liệu chế tạo bồn: Thép hoặc Composite. Tốc độ lọc 7 – 15 m/h. Vật liệu lọc: than hoạt tính và cát Thạch Anh, chiều dày lớp vật liệu lọc từ 1 – 1,5m. Lớp sỏi đỡ: 0,1 – 0,3 m. Suất giản nở của vật liệu khi rửa lọc: 25 – 50%. Diện tích bồn lọc (m2) Trong đó: Q: lưu lượng nước (m3/h), Q = 50 m3/h v: tốc độ lọc (m/h). Chọn v = 15 m/h Chia bồn lọc ra làm 2, diện tích mỗi bồn là 1,67 (m2) Đường kính bồn lọc D= m Chọn D = 1,5 m F = () v = (m/h) Chiều cao bồn lọc H = hd + hv + hn + hbv Trong đó: hd: chiều cao lớp sỏi đở, hd = 0,3 m hv: chiều cao lớp vật liệu lọc, hv = 1 m, với vật liệu lọc là than hoạt tính và cát thạch anh. Than hoạt tính (nằm ở trên): 300 mm, đường kính hiệu quả là de = 1,2 mm Cát Thạch anh (nằm ở dưới): 700 mm, đường kính hiệu quả là 0,5 mm hn = hv.e + 0,5 = hv.0,5 + 0, 5 = 1 (m) với (e = 0,25 ÷ 0,5 là hệ số dãn nở của vật liệu lọc khi rửa ngược) hbv = 0, 5m là chiều cao bảo vệ Vậy: H = 0,3 + 1 + 1 + 0, 5 = 2,8 Hệ thống thu nước và phân phối nước rửa lọc - Lưu lượng cần thiết để rửa bồn lọc được tính theo công thức: Trong đó: F: là diện tích bồn lọc, F = 1,8 m2. W: cường độ nước rửa lọc. Chọn cường độ nước rửa lọc W = 10 l/sm2. Qr = m3/s Chọn đường kính ống chính Dc = 100 mm - Diện tích ống chính : (m2) Þ vận tốc trong ống chính là: Vc = (m/s) Chọn dàn thu nước theo kiểu xương cá với đường kính ống chính 100 mm và ống nhánh là ống xẻ rãnh có đường kính 45 mm. Chiều rộng mỗi khe 0,25 mm, bước cắt là 1,5 mm. Vậy sẽ có 572 rãnh trên 1m dài ống. - Diện tích trên một khe được tính theo công thức như sau: f = (m2) Với: D: đường kính ống nhánh, D = 45 mm h: chiều rộng khe, h = 0,25 mm - Tổng diện tích khe lấy bằng 1% diện tích công tác bể: (m) - Tổng số khe được tính là: Do trong quá trình vận hành có thể những khe này bị nghẹt nên chọn thêm số khe gấp 3 lần số khe tính được. - Vậy tổng số khe được tính sẽ là: 3*514 = 1542 (khe), lấy 1500 khe - Tổng chiều dài ống nhánh sẽ là: m . Chọn Lấy khoảng cách giữa các ống nhánh là 300 mm. - Số ống nhánh được tính theo công thức: (ống) chọn m=8 ống Trong đó: b: chiều dài ống chính, chọn b = 1,2 m. - Vậy chiều dài mỗi ống nhánh là: chọn l = 320 mm Tính tổn thất áp lực khi rửa lọc - Áp lực bơm: Trong đó: : chênh lệch cao độ giữa mép máng thu nước rửa trong bể lọc đến mép nước thấp nhất trong bể chứa thường h từ 3,5-4 m. Chọn h=4m. : tổn thất qua hệ thống phân phối nước rửa lọc Do dùng hệ thống ống phân phối, dàn ống bố trí theo hình xương cá: Trong đó: Kw: tỷ số giữa tổng diện tích các lỗ trên hệ thống ống phân phối và diện tích mặt cắt ngang của ống chính V1, V2: vận tốc của nước tại mặt cắt đầu của ống chính và ống nhánh V1 = 1,7 m/s V2 = (m/s) g: gia tốc trọng trường, g = 9,81 m/s2. m. Tổn thất qua lớp sỏi đỡ và vật liệu lọc Tổn thất qua lớp sỏi đỡ: (m) Với: Hs: chiều dày lớp sỏi đỡ, Hs = 0,3 m; W: cường độ rửa lọc (m3/m2.h), W = 10(l/s.m)*3,6 = 36 m3/m2.h Tổn thất qua lớp qua lớp vật liệu lọc: H = Trong đó: C: hệ số nén ép, C = 600 ÷ 1200 tùy thuộc vào tính đồng nhất và sạch, chọn C = 1000 T: nhiệt độ nước, t = 250C D: đường kính hiệu quả, (mm) Vh: vận tốc lọc, chọn Vh = 11 m/h = 264 m/ngày L: chiều dày lớp vật liệu lọc Đối với lớp cát: hcát = = 0,25 (m) Đối với lớp than: hthan = = 0,046 (m) Vậy tổn thất qua lớp vật liệu lọc và sỏi đỡ là: h3 = hs + hc = 0,66 + 1 = 1,66 (m) Tổn thất trên đường ống dẫn từ bơm đến bể lọc : tổn thất trên đường ống dẫn từ bơm rửa đến bể lọc. Chọn : tổn thất ở đầu ống hút và đầu ống đẩy của máy bơm rửa tại các chỗ gây ra tổn thất cục bộ. Chọn : áp lực để phá vỡ kết cấu ban đầu của lớp cát lọc. Chọn Vậy tổng áp lực cần thiết của bơm rửa: H = 4 + 0,17 + 1 + 2 + 2 = 9,17 (m) Tính phểu thu nước rửa lọc và dẫn nước vào bể lọc Thiết kế phểu thu nước bằng thép có dạng hình nón. Đầu nón có gắn manchon nhựa có ren để gắn vào đầu ống dẫn nước. - Lưu lượng cần thiết để rửa bồn lọc được tính theo công thức: - Chọn vận tốc chảy trong phểu: V = 0,2 m/s. S= (m2) - Mặt khác: S = h.(R+r)* Với: R: bán kính đáy lớn của phểu; r: bán kính đáy nhỏ của phểu (lấy bằng bán kính ống vào) F = (m2) Với V là vận tốc nước chảy trong đường ống vào chọn V=1 m/s D = (m) Chọn đường kính ống vào = 100 mm r = 0,5 . D = 50 mm h: chiều cao của phểu, h = 150 mm m Vậy chọn R = 350 mm. Tính Cơ Khí Xác định chiều dày thân bồn áp lực: Bồn lọc áp lực làm việc với áp suất trong bằng 5 at = 5x9,81.104 N/m2 = 49,05.104 N/m2 = 0,4905 N/mm2 - Chọn vật liệu làm bồn là thép CT3. Các thông số của thép: Ứng suất chịu kéo: sk = 380 . 106 (N/m2) Ứng suất chảy: sc = 240 . 106 (N/m2) Hệ số hiệu chỉnh: Tốc độ gỉ: 0,06 mm/năm - Ứng suất cho phép của thép Trong đó: nk, nc : là hệ số an toàn nk = 2,6 nc = 1,5 = 1 - Vậy chọn ứng suất cho phép [] = 146.106 N/m2 Aùp lực của bồn lọc: P1 = 5 at = 0,4905 N/mm2 Aùp suất thủy tĩnh: P2 = r.g.h Trong đó: r: khối lượng của nước, r = 1000kg/m3 g: gia tốc trọng trường, g = 9,81 m/s2 Tính cho cột nước trong tháp. Chọn H = 2,3 m Vậy P2 = 1000 . 9,81 . 2,3 = 22563 N/m2 = 0,022563 N/mm2 Aùp suất tính toán trong bồn lọc sẽ là: P = P1 + P2 = 0,4905 + 0,022563 = 0,513 N/mm2 Ta có Do đó chiều dày tính toán thân thiết bị bồn lọc được tính theo công thức như sau: S’= (mm) Trong đó: Dt: đường kính trong của thiết bị, Dt = 1,4 m = 1400 mm P: áp suất trong bồn lọc, P = 0,513 N/mm2 []: ứng suất cho phép, [] = 146.106 N/m2 = 146 N/mm2 : hệ số mối hàn, = 0,95 Chiều dày thực thân thiết bị: S = S’ + C Với: C: hệ số chọn thêm, C = Ca + Cb + Cc + C0 Ca: hệ số thêm do ăn mòn, Ca = 10 năm*0,06 mm/năm = 0,6 mm (niên hạn sử dụng 10 năm) Cb: hệ số thêm do bào mòn cơ học, Cb = 0 Cc: hệ số thêm do cơ khí, Cc = 0 C0: hệ số thêm do sai số qui tròn, C0 = 1,05 mm Vậy: S = 2,6 + 0,6 + 0,8 = 4 (mm) Chọn S = 5 mm để đảm bảo an toàn Kiểm tra điều kiện bền: (thỏa) Kiểm tra điều kiện áp suất: > 0,513 (thỏa) Tính chiều dày đáy và nắp bồn lọc áp lực: Chọn đáy và nắp cho bồn lọc là đáy nắp ellipse tiêu chuẩn được hàn liền với thân Ta có : Do đó chiều dày tính toán đáy và nắp thiết bị bồn lọc được tính theo công thức như sau: Trong đó: Dt: đường kính trong của thiết bị, Dt = 1,4 m = 1400 mm P: áp suất trong bồn lọc, P = 0,513 N/mm2 []: ứng suất cho phép, [] = 146.106 N/m2 = 146 N/mm2 : hệ số mối hàn, = 0,95 tra bảng XIII.10 Sổ tay Quá Trình và Thiết Bị Công Nghệ Hóa Chất tập 2, ht = 350 mm = 0,35 m - Chiều cao gờ, h = 25 mm : hệ số không thứ nguyên. Do đáy và nắp có lỗ nhưng được tăng cứng nên k = 1. Chiều dày thực đáy nắp thiết bị: S = S’ + C Với: C: hệ số chọn thêm, C = Ca + Cb + Cc + C0 Ca: hệ số thêm do ăn mòn, Ca = 10 năm * 0,06 mm/năm = 0,6 mm (niên hạn sử dụng 10 năm) Cb: hệ số thêm do bào mòn cơ học, Cb = 0 Cc: hệ số thêm do cơ khí, Cc = 0 C0: hệ số thên do sai số qui tròn, C0 = 1 mm Vậy : S = 2,7 + 0,6 + 1 = 4,3 (mm) Chọn S = 5 mm Kiểm tra điều kiện bền: (thỏa) Kiểm tra điều kiện áp suất: Tính bích Nắp thám bên: (1 cái) Đường kính ngoài: Dn = 411 mm Đường kính ngoài của bích: D = 515 mm Đường kính bulông: dl = M16 Số bulông: Z = 20 cái Chiều cao bích: h = 20 mm Nắp thám trên: (1 cái) Đường kính ngoài: Dn = 411 mm Đường kính ngoài của bích: D = 515 mm Đường kính bulông: dl = M16 Số bulông: Z = 20 cái Chiều cao bích: h = 20 mm Tính toán bích và bulông của bộ phận ống dẫn nước và khí vào bồn lọc: Chọn bích bằng kim loại đen để nối các bộ phận của thiết bị và ống dẫn. Tra bảng XIII-26 Sổ tay Quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất tập 2. Ống dẫn nước vào: (1 cái) Lưu lượng nước vào là:25 m3/h, vận tốc nước chảy trong ống cho phép 0,9-1,5 m./s. Chọn đường kính ống dẫn 100 mm. Đường kính trong: Dt = 100 mm Đường kính ngoài: Dn = 114 mm Đường kính ngoài của bích: D = 185 mm Đường kính bulông: dl = M16 Số bulông: Z = 4 cái Chiều cao bích: h = 20 mm Ống dẫn nước rửa: (1 cái) Đường kính trong: Dt = 100 mm Đường kính ngoài: Dn = 114 mm Đường kính ngoài của bích: D = 235 mm Đường kính bulông: dl = M16 Số bulông: Z = 8 cái Chiều cao bích: h = 20 mm Ống thoát khí: (1 cái) Đường kính ngoài: Dn = 27 mm Đường kính ngoài của bích: D = 100 mm Đường kính bulông: dl = M10 Số bulông: Z = 4 cái Chiều cao bích: h = 12 mm Tính chân đỡ và tai treo Khối lượng đáy và nắp bồn lọc: Mđ + Mn = 83,8 + 83,8 =167,6 kg Bảng XIII.11 Sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất tập 2 Khối lượng thân bồn lọc: (kg) Khối lượng lớp nước trong bồn lọc: Mnước = Vnước*nước = * Dt2 * hnước * nước = (kg) Khối lượng lớp than: Mthan = Vthan *than = * Dt2 * hthan *than = 0,785 * 1,42 * 0,3 * 1500 = 692,4 (kg) Khối lượng lớp cát: Mcát = Vcát *cát = * Dt2 * hcát *cát = 0,785 * 1,42 * 0,7 * 1000 = 1077,02 (kg) Khối lượng lớp sỏi đỡ: Msỏi = Vsỏi * sỏi = * Dt2 * hsỏi *sỏi = 0,785 * 1,42 * 0,3 * 1500 = 692,4 (kg) Tổng khối lượng của bồn lọc: M = Mđ + Mn + MT + Mnước + Mcát + Msỏi + Mthan = 83,8 + 83,8 + 401 + 1154 + 1538,6 + 692,4 + 692,4 = 4646 (kg) Tính thêm hệ số an toàn cho khối lượng bồn lọc với hệ số an toàn bằng 1,5 Vậy tổng khối lượng thân bồn lọc: M = 1,5 x 4646 = 6969 kg Trọng lượng toàn bồn lọc: P = M x g = 6969 x 9,81 = 68366 (N) Tính chân đỡ : Chọn bồn lọc có 4 chân đỡ Tải trọng lên 1 chân đỡ: G = (N) Chọn tải trọng cho 1 chân: 25000N Tra bảng XIII.35 – Sổ tay Quá trình và Thiết bị công nghệ hóa chất tập 2 L = 250 mm B = 180 mm B1 = 215 mm B2 = 290 mm H = 350 mm h = 185 mm s = 16 mm l = 90 mm d = 27 mm Tính tai treo: Chọn bồn lọc có 4 tai treo Tải trọng lên 1 tai treo: G = (N) Chọn tải trọng cho 1 tai treo: 25000N Tra bảng XIII.36 – Sổ tay tập 2 L = 150 mm B = 120 mm B1 = 130 mm H =215 mm S = 8 mm l = 60 mm a = 20 mm d = 30 mm Tính bơm Tính bơm bể lọc: - Lưu lượng bơm: Trong đó: F: diện tích bể lọc (m2), F = 1,67 m2; W: cường độ rửa lọc (m3/m2.h), W=10 l/s.m2=10*3,6=36 m3/m2.h. - Công suất bơm được tính theo công thức: Trong đó: Q: lưu lượng bơm; Q = 0,017 (m3/s) : khối lượng của nước; hiệu suất máy bơm chọn = 0,75 H: tổn thất khi bơm lên bồn lọc chọn H = 10 m kW. Chọn 2 bơm 4 kW Bể tiếp xúc khử trùng Kích thước bể Chọn thời gian tiếp xúc là 20 phút Vận tốc chảy trong bể tiếp xúc: 3 m/phút - Tiết diện ngang của bể: Fn = = 0,28 (m2) Chọn chiều sâu hữu ích : H = 0,5m Chiều cao bảo vệ : h = 0,3m Þ Chiều rộng bể : B = = 0,56 (m) Chiều dài tổng cộng bể : L = (m) - Kiểm tra tỷ số : L/B = 59,54/0,56 = 106,3 > 10 - Thể tích bể : V = Q * t = 50 * 20/60 = 16,67 (m3) Để giảm chiều dài xây dựng, chia bể ra làm 10 ngăn, chiều rộng mỗi ngăn là 0,56m. Bề dày vách ngăn 0,1m. Þ Chiều dài L của mỗi ngăn: L = (m) Vậy kích thước bể : B * L * H = 0,56m * 6m * 0,5m Bể nén bùn Bùn cặn trong bể nén bùn có nguồn gốc từ: Lượng bùn keo tụ từ bể bể lắng I Lượng bùn hoạt tính dư từ bể lắng II Làm giảm độ ẩm của hỗn hợp bùn cặn từ 99% xuống 97% Tính lưu lượng bùn - Lượng bùn trong bể lắng I: q1 = 8,11 m³/ngày - Lượng bùn dư trong bể lắng II: q2 = 41,17 m³/ngày - Lưu lượng hỗn hợp bùn cặn xả hàng ngày: Qb = q1 + q2 = 8,11 + 41,17 = 49,28 (m3/ngày) = 2,05 (m³/h) - Lưu lượng hỗn hợp bùn lớn nhất: Qmaxb = 1,2 * Qb = 1,2 * 2,05 = 2,46 (m³/h) Tính kích thước bể nén bùn - Diện tích của bể nén bùn: F = (m2) Trong đó: v1: vận tốc lắng, chọn v1 = 0,1 mm/s = 0,0001 m/s (theo TCXD 51-84) - Diện tích ống trung tâm của bể: F2 = = = 0,02 (m2) Với: v2 là tốc độ chuyển động của bùn trong ống trung tâm, v2 = 28 ÷ 30 mm/s, chọn v2 = 28 mm/s Þ Diện tích tổng cộng của bể: F = F1 + F2 = 5,86 + 0,02 = 5,88 (m2) - Đường kính bể nén bùn: D = = = 2,73 (m) à Chọn D = 2,7 m - Đường kính ống trung tâm: d = = = 0,16 (m) - Đường kính phần loe của ống trung tâm: dl = 1,35.d = 1,35 * 0,16 = 0,215 » 0,22 (m) - Đường kính tấm chắn: dc = 1,3.dl = 1,3 * 0,22 = 0,286 (m) - Chiều cao phần lắng của bể nén bùn: h1 = v1 * t * 3600 = 0,0001 * 10 * 3600 = 3,6 (m) với: t: thời gian lắng bùn, t = 10 ÷ 15 giờ, chọn t = 10 giờ (theo [Xử lý nước thải, PGS_TS. Hoàng Huệ]) - Chiều cao phần hình nón với góc nghiêng 450, đường kính của đáy bể 1m: h2 = = = 0,85 (m) - Chiều cao tổng cộng của bể nén: H = h1 + h2 + h3 = 3,6 + 0,85 + 0,3 = 4,75 (m) Với h3 là chiều cao từ mực nước trong bể đến thành bể, chọn h3 = 0,3 m Nước tách ra từ bể nén bùn được dẫn trở lại bể Aerotank để tiếp tục xử lý. - Lượng bùn thu được sau khi qua bể nén: Qn = = = 14,04 (m3/ngày) = 0,585 (m3/h) Trong đó: q: Lưu lượng bùn dư dẫn vào bể q = 42,12 m3/ngày P1: Độ ẩm ban đầu của bùn P1 = 99% P2: Độ ẩm của bùn sau khi nén P2 = 97% Tính máng tràn - Đường kính máng tràn thu nước sau nén: Dmáng = 0,8.D = 0,8 * 2,7 = 2,16 (m) - Lưu lượng nước tách ra từ bể nén bùn: qx = = = 28,08 (m3/ngày) = 1,17 (m3/h) - Tải trọng máng tràn: Ls = = = 3,83.10-5 (m3/m.s) Bơm bùn từ bể chứa bùn sang máy ép bùn - Chọn hai bơm bùn (1 bơm hoạt động, 1 bơm dự phòng) - Thời gian giữa 2 lần ép bùn: 5h - Số lần ép bùn trong 1 ngày: 2 lần - Thời gian ép bùn: chọn t =2h - Lưu lượng bùn mỗi lần ép: qbh = Qb /2 = 1,755 / 2 = 0,88 (m³/h) Chọn bơm định lượng 1 m3/h Tính toán đường ống dẫn bùn từ bể chứa bùn đến máy ép bùn - Chọn vận tốc bùn trong ống v = 1 m/s - Lưu lượng bùn đưa vào máy ép bùn là: qbh = 0,88 (m³/h) - Đường kính ống dẫn bùn: D = = 0,018 (m) Chọn ống có đường kính 50 mm TÍNH TOÁN HÓA CHẤT Hóa chất dùng cho bể keo tụ – tạo bông Tính lượng phèn nhôm (Al2(SO4)3 Theo kết quả từ mô hình thực nghiệm: Lượng phèn nhôm cần thiết: 0,35 g/l nước thải = 0,35 kg/m3 nước thải Þ Lượng phèn cần cung cấp trong: 0,35 * 1200 = 420 (kg/ngày) Tính lượng NaOH Dung dịch NaOH 0,1N cần thiết: 40 ml/l nước thải Ta có: mNaOH = Trong đó: CN : nồng độ đương lượng NaOH, (N) Đ : số đương lượng của NaOH ĐNaOH = 40 / 1 = 40 V : thể tích dung dịch NaOH, V = 40 ml P : độ tinh khiết của hóa chất (P = 99) Þ mNaOH = = 0,16 (g) Vậy lượng NaOH cần cung cấp: 0,16 g/l nước thải = 0,16 kg/m3 nước thải Lượng NaOH cần cung cấp trong 1 ngày: 0,16 * 1200 = 192 (kg/ngày) Tính lượng PAC Lượng PAC cần thiết: 0,2 ml/l nước thải = 0,2 l/m3 nước thải Lưu lượng PAC dùng cho 1 ngày: 0,2 * 1200 = 240 (l/ngày) = 10 (l/h) Nồng độ dung dịch PAC cung cấp = 30% hay 300 g/l Lượng PAC dùng trong 1 ngày: 240 * 300 = 72 (kg/ngày) Chọn bồn chứa 500l, chọn bơm định lượng 10 l/h. Bể chứa Urê (nồng độ 10%) và bơm châm dung dịch Urê Trong xử lý sinh học bằng quá trình bùn hoạt tính, tỷ lệ BOD : N = 100 : 5 Do đó với BOD vào bể Aeroten là 458,7 mg/l: Lượng Nitơ cần thiết: N = = 22,935 (mg/l) Phân tử lượng của Urê (H2N – CO – NH2) = 60 (g/mol) Khối lượng phân tử Nitơ: N2 = 2 * 14 = 28 (g/mol) Tỷ lệ khối lượng: Lượng Urê cần thiết: (mg/l) - Lưu lượng nước thải trung bình cần xử lý: Q = 1200 m3/ngàyđêm Lượng Urê tiêu thụ: (kg/ngày) Nồng độ dung dịch Urê cung cấp = 10% hay 100 g/l = 100 kg/m3 Lưu lượng dung dịch Urê cần cung cấp: q = = 0,5898 (m3/ngày) = 24,58 (l/h) Thời gian lưu dung dịch: t = 7 ngày Thể tích bể chứa yêu cầu: Vbể = q * t = 0,5898 * 7 = 4,13 (m3) Chọn bơm định lượng 25 l/h. Bể chứa axit Photphoric (H3PO4) và bơm châm H3PO4 Tỷ lệ BOD : P = 100 : 1. Do vậy với BOD vào bể Aerotank là 458,7 mg/l Lượng P cần thiết: P = = 4,587 (mg/l) Sử dụng axit phôtphoric H3PO4 là tác nhân cung cấp P: Khối lượng phân tử H3PO4 = 98 (g/mol) Khối lượng nguyên tử P = 31 (g/mol) Tỷ lệ khối lượng: P / H3PO4 = 31 / 98 Lượng H3PO4 cần thiết: (mg/l) Lượng H3PO4 tiêu thụ mỗi ngày: (kg/ngày) Nồng độ H3PO4 sử dụng = 85% hay 850 kg/m3 Dung dịch H3PO4 cần cung cấp: q = = 0,02 (m3/ngày) = 0,83 (l/h) Thời gian lưu: t =10 ngày Thể tích bể yêu cầu: Vbể = q * t = 0,02 * 10 = 0,2 (m3) - Chọn bơm định lượng 0,83 l/h. Hóa chất dùng để khử trùng (NaOCl 10%) Lượng Clo cần thiết: M = (kg/ngày) Trong đó: Q: lưu lượng nước thải, Q = 1200 m3/ngày a: liều lượng Clo hoạt tính, đối với nước thải đã xử lý sinh học hoàn toàn thì a = 3 mg/l = 3 g/m3 Khối lượng phân tử NaOCl = 74,5 (g/mol) Khối lượng nguyên tử Clo = 35,5 (g/mol) Tỷ lệ khối lượng: Lượng NaOCl cần thiết: (kg/ngày) Nồng độ NaOCl = 10% hay 100 kg/m3 Lượng dung dịch NaOCl 10% cần cung cấp: q = = 0,0755 (m3/ngày) = 3,15 (l/h) Thời gian lưu dung dịch NaOCl 10% : chọn 2 ngày Thể tích bể yêu cầu: Vbể = q * t = 0,0755 * 2 = 0,151 (m3) = 151 (l) Chọn bơm định lượng 3,15 l/h. 5.3.5. Polyme dùng cho máy ép bùn - Hàm lượng bùn sau khi nén: C = 50 kg/m3 - Lượng bùn khô đưa đến máy ép: Q = Qn * C = 14,04 * 50 = 702 (kg/ngày) Với Qn là lượng bùn thu được sau bể nén - Thời gian vận hành: 4h/ngày - Lượng bùn khô trong 1 giờ: 702 / 4 = 175,5 (kg) - Liều lượng polymer: 5kg/tấn bùn - Lượng Polyme tiêu thụ: 175,5 * 5/1000 = 0,8775 (kg/h) - Hàm lượng Polyme sử dụng: 0,2% hay 2 kg/m3 - Lượng dung dịch Polyme châm vào: 0,8775 / 2 = 0,44 (m3/h) - Thời gian lưu: 1 ngày = 12 giờ - Chọn loại bồn có thể tích: V = 0,44 * 12 = 5,28 (m3) - Chọn bơm định lượng 440 l/h. CHƯƠNG 6: KHÁI TOÁN KINH TẾ CHO HỆ THỐNG XỬ LÝ PHẦN XÂY DỰNG STT Tên công trình Thể tích (m3) Số lượng Đơn giá (VNĐ/m3) Thành tiền (VNĐ) 1 Hố thu gom 42 1 1.000.000 42.000.000 2 Bể điều hòa 450 1 1.000.000 450.000.000 3 Bể keo tụ – tạo bông 10 1 1.000.000 10.000.000 4 Bể lắng I 130 1 1.000.000 130.000.000 5 Bể Aerotank 866 1 1.000.000 866.000.000 6 Bể lắng II 398 1 1.000.000 398.000.000 7 Bể trung gian 19,8 1 1.000.000 19.800.000 8 Bể khử trùng 16,67 1 1.000.000 16.670.000 9 Bể nén bùn 23,6 1 1.000.000 23.600.000 TỔNG CỘNG (*) 1.956.070.000 Tuy nhiên, một số công trình khi cải tạo sẽ sử dụng lại một số hạng mục của công trình hiện có, nên chi phí đầu tư xây dựng sẽ giảm: STT Công trình Thể tích (m3) Phần sử dụng lại Dự toán giảm 1 Hố thu gom 42 Tường, một phần đáy 28.000.000 2 Bể điều hòa 450 Tường, một phần đáy 330.000.000 3 Bể Aerotank 866 Tường, một phần đáy 740.000.000 TỔNG CỘNG (**) 1.098.000.000 Vậy chi phí đầu tư cho phần xây dựng: (*) – (**) = 1.956.070.000 – 1.098.000.000 = 858.070.000 (VNĐ) PHẦN THIẾT BỊ STT Thiết bị, máy móc Số lượng Đơn giá (VNĐ) Thành tiền (VNĐ) 1 Song chắn rác 1 1.500.000 1.500.000 2 Bơm nước thải 5 10.000.000 50.000.000 3 Bơm bùn: - Bể lắng I - Bể lắng II - Bể nén bùn 2 2 1 5.000.000 10.000.000 5.000.000 10.000.000 20.000.000 5.000.000 4 Máy thổi khí: - Bể điều hòa(10Hp) - bể Aerotank (53,4Hp) 2 2 25.000.000 50.000.000 50.000.000 100.000.000 5 Hệ thống khuấy trộn ở bể keo tụ – tạo bông 3 12.000.000 36.000.000 6 Máng thu nước răng cưa 3 3.000.000 9.000.000 7 Đĩa phân phối khí ở bể Aerotank 187 260.000 48.620.000 8 Bơm định lượng phèn 2 25.000.000 50.000.000 9 Bơm định lượng NaOH 2 25.000.000 50.000.000 10 Bơm định lượng PAC 10l/h 1 8.000.000 8.000.000 11 Bơm định lượng Polyme cho máy ép bùn 1 20.000.000 20.000.000 12 Bơm định lượng Urê 25l/h 1 16.000.000 16.000.000 13 Bơm định lượng axit 0,83l/h 1 1.000.000 1.000.000 14 Bơm định lượng NaOCl 3,15l/h 1 1.000.000 1.000.000 15 Bồn pha hóa chất 7 1.000.000 7.000.000 16 Bồn lọc áp lực 2 40.000.000 80.000.000 17 Hệ thống điện và tủ điều khiển 1 50.000.000 50.000.000 18 Hệ thống đường ống công nghệ và các phụ kiện khác 130.000.000 TỔNG CỘNG 743.120.000 - Tổng vốn đầu tư cơ bản cho hệ thống xử lý nước thải của Nhà máy: T = 858.070.000 + 743.120.000 = 1.601.190.000 (VNĐ) - Chi phí xây dựng được khấu hao trong 15 năm và chi phí máy móc thiết bị được khấu hao trong 15 năm: Tv = = 106.746.000 (VNĐ/năm) = 292.455 (VNĐ/ngày) CHI PHÍ QUẢN LÝ VẬN HÀNH Chi phí hóa chất (H) Hóa chất Khối lượng (kg/năm) Đơn giá (VNĐ) Thành tiền (VNĐ) NaOH 70.080 5.400 378.432.000 PAC 26.280 9.000 236.520.000 Phèn nhôm 153.300 1.700 260.610.000 H3PO4 6.351 1.200 7.621.200 Ure 21.528 2.200 47.361.600 NaOCl 10% 27.594 lit/năm 1.000VNĐ/lit 27.594.000 Polymer 1281 60.000.000 76.860.000 TỔNG CỘNG 1.034.998.800 - Chi phí hóa chất cho 1 ngày: 2.835.613 VNĐ/ngày Chi phí nhân công (N) N = (2 công nhân * 800.000/tháng + 1 kỹ sư * 1.800.000/tháng) * 12 tháng = 40.800.000 (VNĐ) Chi phí điện năng (D) STT Thiết bị Số máy hoạt động Thời gian hoạt động (h/ngày) Điện năng tiêu thụ (kWh/ngày) 1 Bơm chìm hố thu gom 1kW 1 24 24 2 Bơm chìm bể điều hòa 1,5 kW 1 24 24 3 Máy thổi khí bể điều hòa 6,89 kW 1 12 12 4 Motor quay cánh khuấy bể tạo bông - motor 0,5kW - motor 8 kW 2 1 24 24 48 24 5 Bơm bùn bể lắng I 0,5kW 1 12 12 6 Máy thổi khí bể Aerotank 39,82kW 1 12 12 7 Bơm bùn bể lắng II - bơm bùn xả 0,05kW - bơm bùn tuần hoàn 0,9 kW 1 1 12 12 12 12 8 Bơm định lượng hóa chất 0,375kW 4 4 16 9 Máy ép bùn băng tải 4kW 1 5 5 TỔNG CỘNG 201 Chi phí điện năng cho 1 ngày vận hành: D = 201 kWh * 1.000VNĐ/kWh = 201.000 (VNĐ) Chi phí sửa chữa nhỏ (S) - Chi phí sửa chữa nhỏ hàng năm ước tính bằng 0,5% tổng vốn đầu tư vào công trình xử lý: S = 0,005 * Tv = 0,005 * 130.997.394 = 655.987 (VNĐ/năm) 6.4. CHI PHÍ XỬ LÝ 1 M3 NƯỚC THẢI - Tổng chi phí cho 1 năm vận hành hệ thống xử lý nước thải: T = Tv + H + N + D + S = 106.746.000 + 1.034.998.800+ 40.800.000 + 73.365.000 + 655.987 = 1.256.565.800 (VNĐ/năm) - Chi phí cho xử lý 1 m3 nước thải trong 1 ngày: (VNĐ) VẬN HÀNH HỆ THỐNG Đối với người công nhân vận hành cần chú ý những công việc như: Thường xuyên kiểm tra vớt rác tại song chắn rác. Vệ sinh mương dẫn. Chỉnh lưu lượng bơm từ hố thu gom nước thải lên bể điều hòa nhờ 1 van ở đầu ra sao cho lưu lượng đều và liên tục. Kiểm tra bổ sung hóa chất. Kiểm tra hóa chất trong bồn xem có đủ không. Thường xuyên kiểm tra máy bơm Bảo dưỡng máy bơm và các thiết bị cơ điện khác theo định kỳ. Lấy mẫu nước kiểm nghiệm thường xuyên. Dọn vệ sinh các bể theo định kỳ, làm sạch máng tràn. Kiểm tra giá trị cài đặt trên các bơm định lượng. Đóng cửa tủ điện, chỉ mở khi cần thiết. Sự cố thông thường xảy ra trong quá trình vận hành như: - Máy bơm bị ngưng hoạt động đột xuất là do các sợi vải quấn vào trục cánh quạt máy bơm. Trường hợp này dễ bị cháy động cơ bơm, cần tắt máy kịp thời và gỡ những sợi vướng ở máy ra. - Khi cặn lắng không hiệu quả nên tăng cường polymer. - Nếu hiệu quả keo tụ tạo bông không cao cần điều chỉnh lượng phèn và NaOH thích hợp với pH tối ưu. - Nếu xử lý sinh học không đạt thì kiểm tra hàm lượng chất dinh dưỡng và lưu lượng sục khí , đảm bảo lưu lượng bùn tuần hoàn. CHƯƠNG 7: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN Để có thể góp phần tích cực vào việc thúc đẩy sự nghiệp công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước, nhiều ngành công nghiệp trong nước đã có những chuyển biến rất rõ nét mà trong đó ngành Dệt nhuộm có thể xem là một trong những trường hợp điển hình. Tuy nhiên, để phát triển bền vững, ngoài những nghiên cứu tập trung cho việc cải tiến quy trình công nghệ nhằm tăng hiệu suất, cải thiện tính năng việc xử lý nguồn nước thải từ các nhà máy Dệt nhuộm cũng có một ý nghĩa thiết thực và rất quan trọng bởi nó ảnh hưởng trực tiếp tới môi trường sống. Do nước thải dệt nhuộm có chứa nhiều loại hóa chất dùng trong quá trình sản xuất nên đểû đảm bảo chất lượng của nước thải đầu ra theo TCVN 6982 - 2001 nên áp dụng kết hợp phương pháp xử lý hoá lý với phương pháp xử lý sinh học để xử lý nước thải. Nước thải của Nhà máy dệt Khatoco bị ô nhiễm với thành phần tính chất: pH = 10 – 11, BOD = 1100 mg/l, COD = 1600 mg/l, SS = 494 mg/l, độ màu 3542 Pt-Co. Nhà máy hiện đã có hệ thống xử lý nước thải nhưng không phục vụ đúng công suất Nhà máy. Ơû công nghệ xử lý đề xuất trong đồ án này, quá trình xử lý hóa lý được thực hiện trước quá trình sinh học nhằm làm giảm lượng cặn và nâng cao chất lượng nước thải trước khi qua bể Aerotank. Qua quá trình nghiên cứu thực hiện xử lý nước thải cho Nhà máy bằng phương pháp keo tụ và lắng với mô hình Jartest và mô hình lắng cho thấy phương pháp keo tụ là phương pháp đơn giản nhưng đem lại hiệu quả cao. Sau quá trình keo tụ, các chỉ tiêu loại trừ đạt kết quả sau: Hiệu quả xử lý COD đạt 40,02% (từ 1600 mg/l xuống còn 959,68 mg/l) Hiệu quả khử màu 97,45% (từ 3542 Pt-Co xuống còn 90 Pt-Co. Sau quá trình lắng, các chỉ tiêu loại trừ đạt kết quả sau: Hệu quả khử SS: 72% (từ 494 xuống còn 138,32 mg/l) Hiệu quả khử COD: 30,5% (từ 959,68 xuống còn 671,78 mg/l) KIẾN NGHỊ Sau khi tìm hiểu tình hình môi trường tại Nhà máy, em xin có một vài ý kiến đóng góp như sau: - Cần sửa chữa nâng cấp hệ thống xử lý nước thải. - Cán bộ vận hành hệ thống xử lý cần thường xuyên làm vệ sinh các bể. - Cần đào tạo đội ngũ cán bộ chuyên trách về môi trường, cán bộ kỹ thuật để theo dõi, vận hành trạm xử lý. - Thường xuyên theo dõi hiện trạng của hệ thống thoát nước, các thiết bị sản xuất, áp dụng sản xuất sạch hơn nhằm tiết kiệm nguyên vật liệu, năng lượng và hóa chất đồng thời giảm thiểu tối đa lượng chất thải phát sinh ra ngoài. - Giáo dục ý thức bảo vệ môi trường cho toàn bộ cán bộ, công nhân viên trong toàn công ty nhằm tạo môi trường làm việc trong lành, bảo vệ sức khỏe cho cán bộ, công nhân của Nhà máy cũng như sức khỏe người dân xung quanh.