Đồ án Nghiên cứu mô hình phục vụ tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải Công ty TNHH nước giải khát Delta – Long An, công suất 400m3/ngàyđêm

o với phương ngang một góc 45o. Diện tích một khe hở được tính như sau: = 0,495( m2) Bề rộng 1 khe hở: bkhe = = 0,12(m)= 120(mm) Tính toán tấm chắn khí Tấm chắn khí 1: Chiều dài l1 = B = 4000 mm Chiều rộng b1 = 1000 mm Chiều cao y = b1.sin 45o = 707 mm Tấm chắn khí 2: Chiều dài l2 = B = 4000 mm Chiều rộng b2: Ta có: h1 = 120sin (90o - 60o) = 60 mm mm Lấy x = 2900 (mm) Þb2 = 500 + x = 500 + 2900 = 3400 mm Vậy b2 = 3400 mm Tính toán tấm hướng dòng Khoảng cách từ đỉnh tam giác của tấm hướng dòng đến tấm chắn 1: mm x1 = 138 cos 60o = 69 mm x2 = a – x1 =138 – 69 = 69 mm h2 = 120sin 60o = 104 mm Ta có: j = 180o – 2.q = 67o . Máng thu nước Bố trí 2 máng thu nước (kết hợp với máng răng cưa) đặt ở giữa hai ngăn lắng và dọc theo chiều rộng của bể. Máng thu nước được tạo độ dốc để dẫn nước về cuối bể, rồi theo đường ống dẫn đến bể Aerotank. Máng thu nước tiết diện hình chữ nhật b x h với b = 2h Độ dốc máng: i = 1/200 Độ nhám lòng máng: n = 0,014 Lưu lượng vào một máng: Qmáng = = m3/s Ta có: Qmáng = Trong đó: = b.h, = b +2h, R = = = ,C = Thay vào ta được: = = Þh = 0,084 m = 84 mm Chọn kích thước máng: h = 150 mm b = 300 mm Thanh răng cưa: Chiều cao một răng cưa: 60 mm Dài đoạn vát đỉnh răng cưa: 40 mm Chiều cao cả thanh: 260 mm Khe dịch chỉnh: Cách nhau 450 mm Bề bộng khe: 12 mm Chiều cao: 150 mm Hệ thống phân phối nước : Đặt ống chính theo chiều dài bể, ống nhánh theo chiều rộng bể vuông góc với chiều dài bể, chiều dài ống nhánh bằng chiều rộng bể, khoảng cách giữa 2 ống nhánh là 1(m) Số ống nhánh : n = = 4,5 (ống) ð n = 5 ống Đường kính ống chính : Dc = = 0,12 (m) ð chọn Dc = 120(mm) Đường kính ống nhánh : Dn = = 0,055 (m)ð chọn Dn = 55(mm) Chất lượng nước thải ra khỏi bể UASB Hiệu quả xử lý BOD5 của bể UASB là 86,4%, nồng độ BOD5 sau xử lý: Hiệu quả xử lý COD của bể UASB là 85%, nồng độ COD sau xử lý Bảng 24 : Các thông số thiết kế bể UASB STT Thông số thiết kế Kí hiệu Đơn vị Kích thước 1 Chiều dài bể L m 5,5 2 Chiều rộng bể B m 4 3 Chiều cao bể H m 6,79 4 Dung tích bể W m3 142,78 5 Thời gian lưu nước T Giờ 8,4 Bể Aerotank Nhiệm vụ Phân hủy các chất hữu cơ hòa tan và một số chất vô cơ như H2S, các chất sunfit, ammoniac, nitơ nhờ vi khuẩn hiếu khí tồn tại trong lớp bùn hoạt tính lơ lửng trong bể. Hoạt động Bể hoạt động nhờ hệ thống sục khí bao gồm máy thổ khí và hệ thống đĩa phân phối khí làm nhiệm vụ cung cấp đủ lượng oxi cần thiết cho vi khuần trong quá trình phân giải chất hữu cơ. Đồng thời xáo trộn làm tăng khả năng hấp thụ các chất hữu cơ của vi sinh vật đảm bảo sự phân giải tốt nhất. Tính toán Các thông số đầu tính toán : Q = 400 (m3/ngày.đêm). Sau khi ra khỏi bể UASB, BOD5 còn 196,828 mg/l, chọn số liệu an toàn là 200mg/l COD = 358,125mg/l Tỷ lệ :f = = 0,56 Nhiệt độ nước thải t = 250. Nước thải ra sau khi xử lý BOD5r ≤ 20 mg/l. Nước thải ra sau khi xử lý . Hàm lượng chất rắn lơ lửng 50(mg/l) gồm 65% là cặn hữu cơ. Lượng bùn hoạt tính trong nước thải đầu vào bể (nồng độ vi sinh ban đầu) X0 = 0. Nồng độ bùn hoạt tính trong bể X = 2800(mg/l). Nồng độ bùn hoạt tính tuần hoàn, tức là nồng độ cặn ở đáy bể lắng 2 (tính theo chất rắn lơ lửng) chọn bằng 8.000(mg/l). Tỉ lệ MLVSS : MLSS = 0,7 Thời gian lưu của bùn hoạt tính trong bể (tuổi của cặn) qc = 10 (ngày). Độ tro của cặn hữu cơ lơ lửng ra khỏi bể lắng z = 0,3 (70% là cặn bay hơi). Nước thải có đủ chất dinh dưỡng và khoáng chất với nồng độ rất nhỏ. Bể hoạt động trong chế độ xáo trộn hoàn toàn. Thông số động học : Hệ số sản lượng Y = 0.6 mg VSS/mgBOD. Hệ số phân huỷ nội bào Kd = 0.06 (ngày-1) Tính toán : Xác định hiệu quả xử lý Lượng cặn hữu cơ trong nước thải ra khỏi bể lắng : b = a x BOD5r = 0,65 x 20 = 13 (mg/l) Lượng cặn hữu cơ tính theo COD : c = 1,42 x b x (1- z) = 1,42 x 13 x (1-0,3) = 12,922 (mg/l) trong đó : 1,42 mg O2 sử dung / 1 đơn vị tế bào phân huỷ Lượng BOD5 ra khỏi bể: = 0,56 x 12,922 = 7,24 (mg/l) Lượng BOD5 hoà tan trong nước thải ra khỏi bể lắng II: = 20 – 7,24 = 12,76 (mg/l) Hiệu quả xử lý theo BOD5 hoà tan: E = = 96,4% Hiệu quả xử lý của BOD : E = = 90% Hiệu quả xử lý của COD : = = 89,65% Tính bể : Thể tích bể Aerotank : V = Trong đó : + Q : là lưu lượng đầu vào, Q = 400 (m3/ngày). + Y : hệ số sản lượng tối đa ( tỷ số giữa tế bào tạo thành với sản lượng chất nền được tiêu thụ), Y = 0,6 (mg bùn hoạt tính/ mgBOD). + Kd : hệ số phân hủy nội bào, Kd = 0,055(ngày-1) + S0 : hàm lượng BOD5 vào bể Aerotank. + S : hàm lượng BOD5 ra khỏi bể Aerotank. + X : nồng độ bùn hoạt tính trong bể, X = 2800 (mg/l) + : thời gian lưu bùn trung bình, = 10(ngày) ð V = = 99,54 (m3) ð chọn chiều cao bể : h = 4 (m), chiều cao bảo vệ : hbv = 0,5 (m) ð chiều cao tổng cộng của bể : H = 4 + 0,5 = 4,5 (m) Diện tích bể : F = = 24,89 (m2) Chọn tỷ số giữa chiều rộng và chiều sâu : . ð kích thước bể : L x B = 6,3 x 4 (m) Thể tích theo kích thước đã chọn : V = 4 x 4 x 6,3 = 100,8 (m3) Thể tích xây dựng : V = 4,5 x 4 x 6,3 = 113,4 (m3) Thời gian lưu nước : = 0,25 (ngày) » 6 (giờ) Tải trọng bề mặt bể : Tính lượng bùn : Tốc độ tăng trưởng của bùn hoạt tính: = 0,39 (mg VSS/mg BOD) Lưu lượng bùn hoạt tính sinh ra do BOD5 trong ngày : Px = Yb x Q x (S0 - S)x10-3 = 0,39 x 400 x (200 - 20)x10-3 = 28,08 (kg/ngày) Tổng lượng căn sinh ra tính theo độ tro của cặn: = 40,11 (kg/ngày) Lượng cặn phải xả đi hằng ngày = 40,11 – 400 x 50x10-3 = 20,11 (kg/ngày) Lượng cặn sinh học trong bùn dư cần xử lý: = 20,11 x 0,7 = 14,08 (kg/ngày) Trong đó: + 0,7: tỷ lệ MLVSS:MLSS Lưu lượng bùn thải ra hàng ngày vào công trình xử lý bùn từ đáy bể lắng 2 theo đường tuần hoàn : Trong đó: + V: thể tích bể (m3) + X: Nồng độ bùn trong bể (mg VSS/l) + : lưu lượng nước thải trung bình ngày (m3/ngày). + XT: nồng độ bùn xả = (1 – 0,3) x 8000 = 5600 (mg/l) + : thời gian lưu bùn (ngày) + Xr: Nồng độ cặn dễ bay hơi ở bể lắng II (mgVSS/l) = (1 – 0,3) x 12,922 = 9,0454 (mg/l) ð = = 4,39 (m3/ngày) Lưu lượng tuần hoàn bùn hoạt tính : . Trong đó : + : lượng nước thải đi vào, . + QT : lưu lượng bùn tuần hoàn. + : nồng độ bùn hoạt tính trong nước thải đi vào bể. + X : nồng độ bùn hoạt tính trong bể + XT : nồng độ bùn xả ð = = 1 Giới hạn . ð QT = α x Qv = 1 x 400 = 400 (m3/ngày) Kiểm tra lại các thông số: Thời gian tích luỹ cặn : = ≈ 10 (ngày) Sau khi hệ thống hoạt động ổn định, lượng bùn hữu cơ xả ra hằng ngày: = 4,39 x 8000x10-3 = 35,12 (kg/ngày) Trong đó cặn bay hơi chiếm : B’ = (1 - z)x B = (1 – 0,3)x 35,12 = 24,58 (kg/ngày) Cặn bay hơi trong nước đã xử lý ra khỏi bể lắng = 400 x 9,0454x10-3 = 3,62 (kg/ngày) Tổng lượng hữu cơ sinh ra trong 1 ngày: = 24,58 + 3,62 = 28,2 (kg/ngày)≈ Px = 28,08 (kg/ngày) Từ kết quả kiểm tra cho thấy việc lựa chọn các thông số tính toán và quá trình tính toán là hợp lý. Tải trọng theo thể tích: = = 0,8 (kg/m3.ngày) (trị số này nằm trong khoảng giới hạn cho phép, LBOD = 0.8 ¸1.92 kg BOD/m3ngày) Kiểm tra tỷ số : tỷ số thức ăn trên sinh khối vi khuẩn (Trị số này nằm trong khoảng cho phép ) Trong đó : + BOD5: Nồng độ BOD5 đầu vào (mgBOD5/l) +: tỷ số thức ăn trên sinh khối vi khuẩn(mgBOD5/mgSS.ngày) + : thời gian lưu nước trong bể (ngày) + X : Nồng độ bùn trong bể tính (mg/l) Tính lượng oxi cần thiết cung cấp cho bể aerotank: Lượng oxi cần cấp theo lý thuyết: Trong đó : + : lượng oxy cần thiết theo điều kiện tiêu chuẩn của phản ứng ở 250. + : hệ số chuyển đổi từ BOD5 sang BOD20 hay COD,f = 0,56. + 1,42 : hệ số chuyển đổi từ tế bào sàng COD. + Nhiệt độ nước thải ở 250 ð OC0 = = 88,7 (kgO2/ngày) Do cần duy trì lượng Oxi hoà tan trong nước là C = 2 (mg/l), Lượng Oxi cần trong thức tế sẽ là: Trong đó : + OCo: lượng Oxi cần theo lý thuyết (kgO2/ngày) + Cs: Nồng độ bảo hoà Oxi trong nước (mg/l). Ở 25oC: Cs = 9,08 (mg/l) + C: Nồng độ Oxi hoà tan cần duy trì trong bể Aerotank (mg/l). C = 1,5 – 2 (mg/l), chọn C = 2 (mg/l) + T: nhiệt độ của nước thải (oC), T = 25oC. + α: Hệ số điều chỉnh lượng Oxi ngấm vào môi trường nước. α phụ thuộc vào hàm lượng cặn, hình dạng bể, thiết bị làm thoáng. α = 0,6- 0,94, chọn α =0,6 ð OCt = 88,7 = 168,39 (kg O2/ngày) Lưu lượng không khí cần thiết : Trong đó : + ft: hệ số an toàn. ft = 1,5 – 2, chọn ft = 1,5. + OU: Công suất hoà tan Oxi vào nước thải của thiết bị phân phối Ou : Công suất hoà tan của Oxi vào nước của thiết bị tạo bọt khí mịn ở điều kiện trung bình. Ou = 7(gO2/m3.m) h : chiều sâu ngập nước của thiết bị (m), (bể sâu 4m, chọn h = 3,5m) ð Qkk = = 10.309,55 (m3/ngày) Kiểm tra chỉ tiêu cấp khí : + Lượng khí cấp cho 1m3 nước thải : C = = 25,77 (m3 khí/ m3 nước) + Lượng không khí cần thiết để khử 1 kg BOD : qkBOD = = 143,19 (m3 khí /kg BOD5) Hệ thống phân phối khí : Khí được cấp từ máy khí nén đi vào ống dẫn khí chính đặt dọc theo chiều dài bể, sau đó vào các ống nhánh đặt dọc theo chiều rộng bể, qua các lỗ khí, chiều rộng bể là chiều dài ống nhánh, khoảng cách giữa các ống nhánh là 1 (m), khoảng cách giữa các lỗ là 0,25(m) Số ống nhánh : n = = 5,3(ống) ð chọn n = 6 (ống) Đường kính ống dẫn khí chính : Dc = Trong đó : vc : vận tốc khí đi trong ống chính, vc = 10 – 15 (m/s), chọn vc = 12 m/s ð Dc = = 0,11 (m) Đường kính ống dẫn khí nhánh : dn = Trong đó : vn : vận tốc khí đi trong ống nhánh, vn = 8 - 10 (m/s), chọn vn = 9 m/s ð dn = = 0,053 (m) Lưu lượng khí phân phối trong 1 ống nhánh : qn = = 1718,26 (m3/ngày) = 0,02 (m3/s) Số lỗ trên 1 ống nhánh : nl = = 15 (lỗ) Đường kính lỗ phân phối khí : dl = Trong đó : vl : vận tốc khí đi qua lỗ, vn = 15m/s ð dl = = 0,014 (m) Hệ thống phân phối nước : Đường kính ống dẫn nước thải vào và ra khỏi bể : Dn = Trong đó : v : vận tốc nước chảy trong ống, v = 2 – 3 (m/s), chọn v = 2 m/s ð Dn = = 0,09 (m) Đường kính ống dẫn bùn tuần hoàn : Db = Trong đó : vb : vận tốc bùn, v = 0,3 m/s ð Db = = 0,15 (m) Công suất máy khí nén : Tổn thất áp lực của máy khí nén : Hd = hd + hc + hf + h Trong đó : + hd : tổn thất áp lực do ma sát theo chiều dài ống dẫn khí + hc : tổ thất cục bộ ống Với hc + hd ≤ 0,4 (m) ð chọn hc + hd = 0,4 (m) + hf : tổn thất áp lực qua thiết bị phân phối khí, hf ≤ 0,5 (m) chọn hf = 0,5 (m) + h : chiều cao hữu ích bể, h = 4 (m) ð Hd = 0,4 + 0,5 + 4 = 4,9 (m) Aùp lực máy khí nén : p = = 1,47 (atm) Công suất máy khí nén : N = Trong đó : + q : tiêu chuẩn khí (cường độ máy), q = 1,18 + h : hiệu suất bơm, h = 0,73 – 0,93, chọn h = 0,8 ð N = = 0,59(kW) Bảng 25 : Các thông số thiết kế bể Aerotank STT Thông số thiết kế Kí hiệu Đơn vị KT 1 Chiều dài L m 6,3 2 Chiều rộng B m 4 3 Chiều cao H m 4 4 Đường kính ống dẫn khí chính Dôc mm 110 5 Đường kính ống dẫn khí nhánh Dôn mm 53 6 Đường kính ống dẫn bùn tuần hoàn Db mm 150 7 Đường kính ống dẫn nước thải Dn mm 90 8 Khoảng cách giữa các lỗ trên một ống nhánh - mm 250 9 Khoảng cách giữa các ống nhánh - mm 1000 10 Đường kính lỗ phân phối khí d mm 14 11 Thời gian lưu bùn ngày 10 12 Thời gian lưu nước q giờ 6 Bể lắng 2 Nhiệm vụ Nhiệm vụ của bể lắng 2 là tách bùn hoạt tính chất hữu cơ, chất rắn lơ lửng ra khỏi hỗn hợp làm cho nước đủ độ trong để xả ra nguồn tiếp nhận, đồng thời cô đặt bùn ở đáy bể đến nồng độ mong muốn để tuần hoàn một phần lại bể Aerotank. Bùn dư hằng ngày được dẫn đến bể nén bùn. Tính toán Tính diện tích : Diện tích mặt thoáng của bể ứng với : F1 = Trong đó : + Q : lưu lượng nước thải, m3/h. + L1: tải trọng bề mặt trung bình, L1= 16.3¸ 32.6 m3/m2ngàyđêm chọn L1 =25 m3/m2ngàyđêm ð F1 = = 16 (m2) Diện tích mặt thoáng của bể ứng với Qmax : F2 = Trong đó : + L2 : tải trọng bề mặt max, L2 = 40¸48.8 m3/m2ngàyđêm, chọn L2= 45 m3/m2ngàyđêm ð F2 = = 22,22 (m2) Diện tích mặt thoáng của bể ứng với tải trọng chất rắn lớn nhất : F3 = trong đó : + X : là Hàm lượng bùn hoạt tính trong aeroten, X = 2800 mg/l. + L3 : tải trọng chất rắn lớn nhất, lấy L3 = 9,7 kg/m2 h ð F3 = = 17,17 (m2) Tiết diện mặt thoáng bể lắng II, chọn F = F2 = 22,22 m2 Diện tích ống trung tâm : f = 15%F = 0,15 x 22,22 = 3,33 (m2) Diện tích bể : Fb = f + F = 22,22 + 3,33 = 25,55 (m2) Đường kính bể : Db = = 5,7 (m) Đường kính ống trung tâm : dtt = = 2,06(m) ð chọn dtt = 2,1(m) Vận tốc nước chuyển động trong ống : v = = 12,76(m/h) = 3,55x10-3 (m/s) = 3,55 (mm/s) Tải trọng thuỷ lực : a = = 15,66 (m3/m2.ngày) Vận tốc nước đi lên trong bể : v = = 0,65 (m/h) Tính chiều cao bể : Chiều cao vùng lắng của bể : h1 = L2 x t Trong đó : + L2 : vận tốc chuyển động của nước thải trong bể, L2 = 45 (m3/m2.ngày) + t : thời gian lắng, t = 1,5 giờ ð h1 = = 3,75 (m) Chiều cao phần hình nón : hn = Trong đó : + D : đường kính bể + dn : đường kính đáy nhỏ của hình nón cụt, dn = 0,6 (m) + a : góc nghiêng của đáy bể lắng so với phương ngang, lấy không nhỏ hơn 500, chọn a = 500 ð hn = = 3.04 (m) Chiều cao tổng cộng của bể : H = h1 + hn + hbv = 3,75 + 3.04 + 0,5 = 7,29 (m) Chiều cao ống trung tâm : htt = 60%h1 = 0,6 x 3,75 = 2,25 (m) Đường kính phần loe ống trung tâm : dl = 1,35 x dtt = 1,35 x 2,1 = 2,84 (m) Đường kính tấm chắn dòng : dc = 1,3dl = 1,3 x 2,84 = 3,69 (m) Khoảng cách từ miệng loe ống trung tâm đến tấm chắn là 0,25 – 0,5(m), chọn 0,3m Khoảng cách từ mép ngoài cùng miệng loe đến mép ngoài cùng của bề mặt tấm chắn L = Trong đó : vk : vận tốc nước chảy qua khe hở giữa miệng loe ống trung tâm và bề mặt tấm chắn, vk ≤ 0,02 (m/s), chọn vk = 0,02 (m/s) ð L = = 0,15 (m) Tính máng thu nước : Máng thu được đặt theo chu vi vành trong bể, đường kính máng bằng 0,8 đường kính bể : Dm = 0,8 x Db = 0,8 x 5,7 = 4,56 (m) Chiều dài máng thu: lm = p x Dm = p x 4,56 = 14,32 (m) Chiều rộng máng : R = = 0,57 (m) Tải trọng thu nước trên 1m chiều dài : am = = 55,87 (m3/m.ngày) (nằm trong khoảng cho phép am < 500 m3/m.ngày) Tải trọng bùn : b = = 87,67 (kg/m2.ngày) Thể tích phần chứa bùn : Vb = F x hb Trong đó : hb : chiều cao phần chứa bùn, được tính : hb = H – hbv – h1 – h2 Với : h2 : chiều cao phần nước trong, h2 = 1,5(m) ð hb = 7,29 – 0,5 – 3,75 – 1,5 = 1,54 (m) ð Vb = 25,55 x 1,54 = 39,347 (m3) Thời gian lưu bùn : tb = = 0,1 (ngày) » 2,4(giờ) Nồng độ bùn trong bể : Xtb = Trong đó : + Xb : nồng độ bùn tuần hoàn, Xb = 8000 (mg/l) + Xl : nồng độ bùn trong vùng lắng, Xl = = 4000(mg/l) ð Xtb = = 6000 (mg/l) Lượng bùn chứa trong bể : Gb = Xtb x Vb = 6000x10-3 x 39,347 = 236,082 (kg) Khối lượng bùn xả trong 1 ngày : Mb = = 3200 (kg/ngày) Thể tích phần lắng : Vl = = 82,7 (m3) Thời gian lưu nước : T = = 0,1 (ngày) » 2,4 (giờ) Hệ thống phân phối nước : Đường kính ống dẫn nước thải vào và ra bể : Dn = Trong đó : v : vận tốc nước trong ống, v = 0,5 (m/s) ð Dn = = 0,17 (m) Đường kính ống bơm bùn tuần hoàn : Db = Trong đó : vb : vận tốc bùn trong ống, vb = 1,5 (m/s) ð Db = = 0,063 (m) ð chọn Db = 70(mm) Công suất bơm : Công suất bơm : Trong đó: + Q: lưu lượng bùn trung bình, m3/s + : khối lượng riêng của chất lỏng Nước: = 1000 kg/m3 Bùn: = 1006 kg/m3 + g: gia tốc trọng trường, g = 9,81 m/s2 + : hiệu suất của bơm, = 0,73 – 0,93, chọn = 0,8 H: cột áp bơm, mH2O, H = 5,42 (m) H = 2,7 + 3,04 = 5,74 (m) ð = 0,33 (kW) Công suất thực tế của bơm: Ntt = 1,5N = 1,5 x 0,33 = 0,5 (kW) Bảng 26 : Các thông số thiết kế bể lắng 2 STT Thông số thiết kế Kí hiệu Đơn vị KT 1 Đường kính bể D mm 5700 2 Chiều cao bể H mm 5340 3 Đường kính ống trung tâm dt mm 2100 4 Đường kính phần loe ống trung tâm dl mm 2840 5 Đường kính tấm chắn dtc mm 3690 6 Chiều cao phần hình nón hc mm 2140 7 Khoảng cách từ miệng loe đến tấm chắn mm 300 8 Chiều dài máng thu nước Lm mm 14.320 9 Chiều cao máng hm mm 400 10 Chiều rộng máng rm mm 570 11 Thời gian lưu nước t Giờ 2 Bể tiếp xúc Bể tiếp xúc được thiết kế với dòng chảy ziczăc qua từng ngăn để tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình tiếp xúc giữa nước thải và hoá chất khử trùng. Thể tích bể tiếp xúc : Trong đó: + Qhmax: lưu lượng nước thải giờ lớn nhất (m3/h) + t : thời gian lưu nước trong bể tiếp xúc, chọn t = 30 phút ð V = 42,5 x 0,5 = 21,25 (m3) Chiều sâu lớp nước trong bể được chọn h = 1,5(m), chiều cao bảo vệ hbv = 0,5 (m) Diện tích bể : F = = 14,17 (m2) ð kích thước bể : L x B = 5 x 3 (m) Bể gồm 3 ngăn, 2 vách Chiều dài vách ngăn lấy bằng 2/3 chiều rộng bể = 2 (m) Khoảng cách giữa các vách ngăn(bề rộng mỗi ngăn) Bể chứa Bùn Bể chứa bùn gồm 2 ngăn : ngăn chứa bùn tuần hoàn và ngăn chứa bùn dư. Lưu lượng bùn đến ngăn chứa bùn tuần hoàn là 400m3/ngày, lưu lượng bùn dư là 8,5 m3/ngày (4,23 + 0,29 + 3,98). Thời gian lưu tại ngăn chứa bùn tuần hoàn là 30 phút, tại ngăn chứa bùn dư là 5 giờ. Thể tích ngăn chứa bùn tuần hoàn : V = = 8,3 (m3) ð kích thước ngăn chứa bùn tuần hoàn : L x B x H = 5,5 x 1,5 x 1 Thể tích ngăn chứa bùn dư : V = = 1,77 (m3) ð kích thước ngăn chứa bùn dư : L x B x H = 1,2 x 1,5 x 1 ð kích thước bể : L x B x H = 6,7 x 1,5 x 1 (m) Sân phơi bùn Chức năng Chức năng chính của sân phơi bùn là giảm thể tích và khối lượng của cặn để sử dụng làm phân bón hay dễ vận chuyển đi nơi khác. Độ ẩm của cặn giảm xuống là do một phần nước bốc hơi và một phần ngấm xuống đất đối với sân phơi bùn tự nhiên, hoặc qua máng thu đối với sân phơi nhân tạo Tính toán Toàn bộ lượng cặn ở bể lắng được chuyển đến sân phơi bùn, vậy lưu lượng tính toán là W = 8,5 m3 /ngày. Thời gian làm khô bùn là 20 ngày. Diện tích hữu ích của sân phơi bùn Trong đó: W : lưu lượng bùn (m3/ ngày) q0 : tải trọng trọng lên sân phơi bùn (m3/m2/ năm). Đối với nền nhân tạo có hệ thống thoát nước chọn q0 = 5 (m3/m2/ năm). n : hệ số phụ thuộc vào điều kiện khí hậu n =3 - 4.2, chọn n = 4 Lượng bùn phơi từ độ ẩm 97% đến độ ẩm 5% trong một tháng. Trong đó: P1: độ ẩm trung bình của cặn P1 = 97% P2 : độ ẩm sau khi phơi P2 = 5% Kích thước sân phơi bùn Chọn chiều dài sân phơi: L = 12m Chọn chiều rộng sân phơi: B =10 m Chọn chiều cao sân phơi: H = 0.7m Đáy sâu bằng bêtông có độ đốc I = 0.01 hướng về phía tâm chiều rộng sân có đặt một ống Þ = 80mm có đục lỗ thoát nước. Vật liệu lọc phía đáy là sỏi cỡ hạt dsỏi = 50mm, dày 0.2m, phía trên là lớp cát dày 0.3m TÍNH TOÁN CÔNG TRÌNH CHO PHƯƠNG ÁN 2 Bể lọc sinh học a. Chức năng Sau khi qua bể lắng đợt 1, nước thải được dẫn đến bể lọc sinh học hiếu khí để thực hiện giai đoạn xử lý sinh học hoàn toàn. BOD5, sau khi ra khỏi bể lọc sinh học hiếu khí còn lại vào khoảng 45 - 50 mg/l. b. Tính toán Q = 400 m3/ngày BOD5vào= 200 mg/l BOD5ra= 20 mg/l Các thông số Hệ số xử lý Ko = 0.0246 phút-1 ở nhiệt độ 20oC n = 0.5 Nước thải sau lắng 2 chứa 20 mg/l cặn sinh học, trong đó 65% cặn dễ phân huỷ sinh học BOD5:BODL = 0.56 Hệ số sản lượng quan sát Yobs =0.5gVSS/gBOD5 Hàm lượng VS của màng vi sinh vật: VS = 70%. Xác định BOD5 hoà tan sau lắng 2 theo mối quan hệ Tổng BOD5 = BOD5 hoà tan + BOD5 của cặn lơ lửng Xác định BOD5 của cặn lơ lửng đầu ra Hàm lượng cặn sinh học dễ phân hủy 20 x 0.65 = 13 (mg/l) BODL của cặn lơ lửng dễ phân huỷ sinh học của nước thải sau lắng 2 13 x 1,42 = 18,46 (mg/l) BOD5 của cặn lơ lửng của nươc thải sau lắng 2 18,46 x 0,68 = 12,55 (mg/l) BOD5 hoà tan của nước thải sau lắng 2: 20 = C + 18.33 C = 20 – 12,55 = 7,46 (mg/l) Hệ số xử lý ở nhiệt độ vận hành ở 250C K0 = K20(1.035)(t – 20C) =0.0246 x (1.035)(25 – 20) = 0.0292 (phút -1 ) Do hàm lượng BOD5 không cao (BOD5 = 200 mg/l < 600 mg/l) không cần thiết phải tuần hoàn. Chọn chiều cao lớp vật liệu lọc H = 4 m Tải trọng thuỷ lực: Tổng diện tích bề mặt bể lọc sinh học Chọn 4 đơn nguyên hoạt động song song nhau Đường kính bể lọc Thể tích tổng cộng của lớp vật liệu lọc trong mỗi đơn nguyên W = A x h = x 4 = 500 (m3) Trong đó H: Chiều cao lớp vật liệu lọc, h = 4 m A: Tổng diện tích bề mặt bể lọc sinh học Chọn vật liệu lọc là đá dăm, cỡ hạt d = 50 mm (quy phạm 40÷65). Lớp vật liệu lọc ở phía dưới dày 0.2; cỡ hạt d = 70 mm (quy phạm 70÷100, theo XLNT đô thị và công nghiệp – Lâm Minh Triết) Kiểm tra tải trọng thích hợp ngày) Lượng bùn dư sinh ra mỗi ngày theo VSS Px(VSS) = Yobs x Q x (So – s) = 0,5 x 400 x (200 – 7,46) x 10-3 = 38,5 (kgVSS/ngày) Tổng lượng bùn sinh ra mỗi ngày theo SS ngày) Lượng bùn sinh học (màng vi sinh) cần xử lý mỗi ngày M(ss) = 55 – (400 x 20.10-3)= 47 (kg SS/ngày) Lượng VS của màng vi sinh cần xử lý mỗi ngày M(VSS) = 47 x 0.7 = 32,9 (kg VS/ngày) Lượng oxy cần thiết cung cấp cho bể lọc sinh học Trong đó: K là hệ số dự trữ, k = 2÷3, chọn k = 3 Tính toán hệ thống tưới phản lực Đường kính của hệ thống tưới Chọn đường kính của hệ thống tưới Dt = 200mm Đường kính của vùng tưới Dvt = D – Dt = 12 – 0.2 = 11,8(m) Chọn 2 ống phân phối trong hệ thống tưới phản lực Đường kính của mỗi ống phân phối Trong đó n2: Số ống phân phối trong hệ thống tưới V: vận tốc nước chảy ở đầu ống, chọn V = 1 m/s Qmax.s: Lưu lượng nước thải lớn nhất giây, Qmax.s =0.012(m3/s) Kiểm tra vận tốc nước tại đầu ống Giá trị này thoả mãn với điều kiện 0.6V1 nên chấp nhận được. Số lỗ trên mỗi nhánh ống phân phối (lỗ) Khoảng cách giữa các lỗ bất kỳ Li cách tâm trục giữa của hệ thống tưới nước được tính theo công thức Trong đó i: Số thứ tự của lỗ cách tâm trục giữa của hệ thống tưới. Cách tính tương tự cho các lỗ còn lại ta được Thứ tự các lỗ tính từ tâm trục Khoảng cách giữa các lỗ 1 685 2 969 3 1187 4 1371 5 1533 6 1680 7 1814 8 1939 9 2057 10 2168 11 2274 12 2375 13 2472 14 2566 15 2656 16 2743 17 2827 18 2909 19 2989 20 3067 21 3143 22 3216 23 3289 24 3360 25 3429 26 3497 27 3563 28 3629 29 3693 30 3756 31 3818 32 3879 33 3939 34 3999 35 4057 36 4115 37 4171 38 4227 39 4283 40 4337 41 4391 42 4444 43 4497 44 4549 45 4600 46 4651 47 4702 48 4751 49 4801 50 4849 51 4898 52 4945 53 4993 54 5040 55 5086 56 5132 57 5178 58 5223 59 5268 60 5312 61 5356 62 5400 63 5443 64 5486 65 5529 66 5571 67 5614 68 5655 69 5697 70 5738 71 5779 72 5819 73 5859 74 5900 Số vòng quay của hệ thống tưới trong một phút Trong đó r: Số vòng quay trong một phút d: Đường kính của lỗ, lấy không nhỏ hơn 10 mm, chọn d = 15 mm Q2:Lưu lượng bình quân cho 1 ống tưới. Có tất cả 2 ống tưới (vòng/phút) Tính kích thước máng thu, sàn đỡ và trụ đỡ Chọn kích thước máng thu nước có chiều rộng 0.3 m; chiều cao 0.4 m; đáy bể có độ dốc 2% về máng thu. Sàn đỡ làm bằng bê tông có khe cho nước và khí đi qua, đồng thời đảm bảo lượng khí cấp cho vi sinh vật, độ rộng của khe = 45 mm. Khoảng cách từ sàn phân phối đáy bể cao 0.5 m. Bể lắùng 2 Ø Tính kích thước bể Diện tích tiết diện ướt của ống trung tâm Trong đó: Q: lưu lượng nước thải (m3/s) vt: vận tốc nước trong ống trung tâm, vt = 30 mm/s = 0,03 m/s (xử lý nước thải, TS.Hoàng Huệ, 1996) Suy ra: (m2) Diện tích tiết diện ướt của bể lắng đứng: (m2) Trong đó: Q: lưu lượng nước thải (m3/s) v: vận tốc chuyển động của nước thải trong bể lắng đứng, v =0,5 – 0,8 mm/s (điều 6.5.4 – TCXD – 51 – 84). Chọn v = 0,8 mm/s = 0,0008 m/s Tổng tiết diện ướt của bể : Fb = f + F = 15 + 0,39 = 18,9 (m2) Đường kính của bể lắng đứng: Đường kính ống trung tâm: (m) Chiều cao tính toán của vùng lắng trong bể lắng đứng: htt = v x t = 0,0008 x 1,5 x 3600 = 4,32 (m) Trong đó: t: thời gian lắng, t = 1,5 (h) Chiều cao phần hình nón của bể lắng đứng: (m) 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 = 4,9 (m) dn: đường kính đáy nhỏ hình nón cụt, dn = 0,6 (m) : góc nghiêng của đáy bể lắng so với phương ngang, lấùy không nhỏ hơn 50o (điều 6.5.9 – TCXD – 51 – 84). Chọn = 50o Chiều cao của ống trung tâm lấy bằng chiều cao tính toán của vùng lắng, hôtt = htt = 4,32 (m) Đường kính hình loe của ống phân phối trung tâm bằng chiều cao hình loe ống trung tâm: dl = hl = 1,35 x dT = 1,35 x 0,7 = 0,945 (m) Đường kính tấm chắn của ống trung tâm: dtc = 1,3 x dl = 1,3 x 0,945= 1,23 (m) ơ Khoảng cách từ miệng loe ống trung tâm đến tấm chắn, chọn = 0,3, (qui phạm từ 0,25 - 0,5). Chiều cao tổng cộng của bể lắng: H = htt + hn + ho = htt + h2 + h3 + ho = 4,32 + 2,5 + 0,4 = 7,22 (m) ho: chiều cao bảo vệ, chọn ho = 0,4m Thể tích phần lắng VL = Trong đó: D: đường kính bể HL: chiều cao phần lắng ØTính máng thu nước: Máng thu nước được đặt xung quanh thành bể có đường kính bằng 0,8 đường kính bể. Đường kính máng thu nước: dm = 0,8 x D = 0,8 x 4,9 = 3,92 (m) Chiều rộng máng thu nước: rm = Chọn chiều cao của máng thu nước: hm = 0,4 (m) Diện tích mặt cắt ngang của máng thu nước Wm = rm x hm = 0,49 x 0,4 = 0,196 (m2) Chiều dài máng thu nước Lm = x dm = 3,14 x 3,92 =12,3 (m) Tải trọng thu nước trên một mét dài của máng 0,0009 (m3/m.s) Ø Tính máy bơm Tại bể lắng 2 đặt một bơm để bơm bùn từ bể lắng 2 về bể chứa bùn Công suất của máy bơm: Trong đó: Q: lưu lượng bùn trung bình, m3/s : khối lượng riêng của chất lỏng Nước: = 1000 kg/m3 Bùn: = 1006 kg/m3 g: gia tốc trọng trường, g = 9,81 m/s2 : hiệu suất của bơm, = 0,73 – 0,93, chọn = 0,8 H: cột áp bơm, mH2O, H = 6,1 (m) H = hd + H = 2,7 + 3,42 = 6,12 (m) hdd: Tổn thất áp lực trong ống: hdd = 2,7m Công suất thực tế của máy bơm NTT = 1,5 x N = 1,5 x 0,9 = 1,35 (KW) Bảng 27: Các thông số thiết kế bể lắng 2 phương án 2 STT Thông số thiết kế Kí hiệu Đơn vị KT 1 Đường kính bể D mm 4900 2 Chiều cao bể H mm 7220 3 Đường kính ống trung tâm dt mm 700 4 Đường kính phần loe ống trung tâm dl mm 945 5 Đường kính tấm chắn dtc mm 1230 6 Chiều cao phần hình nón hc mm 2500 7 Khoảng cách từ miệng loe đến tấm chắn mm 300 8 Chiều dài máng thu nước Lm mm 12300 9 Chiều cao máng hm mm 400 10 Chiều rộng máng rm mm 490 11 Thời gian lưu nước t giờ 1,5 CHƯƠNG 4 TÍNH TOÁN KINH TẾ TÍNH TOÁN KINH TẾ PHƯƠNG ÁN 1 Vốn đầu tư xây dựng Bảng28: Chi phí xây dựng phương án 1 STT Công trình Số lượng Thể tích (m3) Đơn giá (VNĐ) Thành tiền (VNĐ ) 1 Hố thu gom 1 28,12 1.000.000 28.120.000 2 Bể điều hoà 1 187 1.000.000 187.000.000 3 Bể lắng 1 1 55,14 1.000.000 55.140.000 4 Bể UASB 1 99 1.000.000 99.000.000 5 Bể Aerotank 1 113,4 1.000.000 113.400.000 6 Bể lắng 2 1 167,78 1.000.000 167.780.000 7 Bể chứa bùn 1 10,05 1.000.000 10.050.000 8 Bể tiếp xúc 1 30 1.000.000 30.000.000 9 Sân phơi bùn 1 64,8 1.000.000 64.800.000 8 Nhà điều hành 1 120 1.000.000 120.000.000 Tổng cộng 875.290.000 Vốn đầu tư trang thiết bị Bảng 29: Chi phí cho phần đầu tư trang thiết bị phương án 1 STT Công trình Đơn vị Số lượng Đơn giá (đồng) Thành tiền (đồng) 1 Song chắn rác bộ 1 1.000.000 1.000.000 2 Máy thổi khí Cái 4 35.000.000 140.000.000 3 Máy bơm nước thải Cái 4 30.000.000 120.000.000 4 Bơm hút bùn Cái 3 15.000.000 45.000.000 5 Ống trung tâm, máng cái 3 2.100.000 6.300.000 6 Cầu thang, sàn công tác 5.000.000 7 Valve, phụ tùng, đường ống 50.000.000 Tổng cộng 367.300.000 Chi phí quản lý và vận hành Chi phí nhân công ơ Chi phí quản lý: Cần 2 kỹ sư quản lý lương tháng là: 1.500.000 (đồng/tháng). Chi phí cho một năm là: 1.500.000 x 12 x 2 = 36.000.000 (đồng) ơ Chi phí sửa chữa định kỳ: 10.000 (đồng/ngày). Chí phí cho một năm là: 10.000 x 300 = 3.000.000 (đồng / năm) Chi phí điện năng ơ Chi phí điện năng: Bảng 30: Điện năng tiêu thụ phương án 1 Tên thiết bị CS (KW) Thời gian làm việc (h/ngày) Năng lượng tiêu thụ (KWh/ngày) 1. Bơm nước thải từ hố thu gom 0,4 24 9,6 2. Bơm nước thải từ bể điều hoà 0,4 24 9,6 3. Máy thổi khí của bể điều hoà 2,9 24 69,6 4. Máy thổi khí của bể Aerotank 5,88 24 141,12 5. Bơm bùn của bể lắng 1 0,5 3 1,5 6. Bơm bùn của bể lắng 2 0,5 10 5 Tổng điện năng tiêu thụ trong một ngày 236,42 + Chi phí điện năng cho một ngày: 236,42 x 1000 đồng = 236.420 (đồng) + Chi phí điện năng cho một năm là: 236.420 x 300 = 70.926.000 (đồng) Chi phí hóa chất Hóa chất dùng để khử trùng nước là Clo Khối lượng Clo sử dụng trong một giờ: 170 g/giờ = 0,17 kg/ giờ 4,08 kg/ ngày =1224 kg/năm Q: Lưu lượng nước thải trung bình trong một giờ , Q = 17( m3/h) a: hàm lượng Clo: a = 3 g/m3 P: Hàm lượng Clo hoạt tính, %, trong Clorua vôi, thường lấy bằng 30% có tính đến tổ thất trong bảo quản. Giá thành 1kg Clo 4.000 VNĐ, số tiền sử dụng Clo trong một năm. 1224 x 4.000 = 4.896.000 VNĐ. Chi phí để xử lý 1m3 nước thải TỔNG CHI PHÍ ĐẦU TƯ CHO HỆ THỐNG MĐT = Mxd + MTB = 875.290.000 + 367.300.000 = 1.242.590.000 VNĐ Chi phí khấu hao: Phần đầu tư xây dựng tính khấu hao trong 20 năm: Mxdkh = Mxd : 20 = 875.290.000 : 20 = 43.764.500 triệu/ năm Phần đầu tư cho thiết bị tính khấu hao trong 10 năm: Mtbkhtb = Mtb : 10 = 367.300.000 : 10 = 36.730.000 triệu/ năm Tổng chi phí khấu hao: Mkh = Mxdkh + Mtbkhtb = 43.764.500 + 36.730.000 = 80.494.500(VNĐ / năm) Chi phí vận hành Mvh = 36.000.000 + 3.000.000 + 70.926.000 + 4.896.000 = 114.822.000 (VNĐ/năm) Tổng chi phí cho hệ thống xử lý nước thải hoạt động trong 1 năm: M1 = Mvh + Mkh1 = 80.494.500 + 114.822.000 = 195.316.500 (triệu VNĐ / năm) Chi phí xử lý 1m3 nước thải T1 = 1.627,6 đồng/m3 nước thải TÍNH TOÁN KINH TẾ PHƯƠNG ÁN 2 Vốn đầu tư xây dựng Chi phí xây dựng Bảng 31: Chi phí xây dựng phương án 2 STT Công trình Số lượng Thể tích (m3) Đơn giá (VNĐ) Thành tiền (VNĐ ) 1 Hố thu gom 1 28,12 1.000.000 28.120.000 2 Bể điều hoà 1 187 1.000.000 187.000.000 3 Bể lắng 1 1 55,14 1.000.000 55.140.000 4 Bể UASB 1 99 1.000.000 99.000.000 5 Bể lọc sinh học 1 2000 1.000.000 2.000.000.000 6 Bể lắng 2 1 136,08 1.000.000 136.080.000 7 Bể chứa bùn 1 10,05 1.000.000 10.050.000 8 Bể tiếp xúc 1 30 1.000.000 30.000.000 9 Sân phơi bùn 1 64,8 1.000.000 64.800.000 8 Nhà điều hành 1 120 1.000.000 120.000.000 Tổng cộng 2.730.190.000 Vốn đầu tư trang thiết bị Bảng 32: Chi phí cho phần đầu tư trang thiết bị phương án 2 STT Công trình ĐV SL Đơn giá (đồng) Thành tiền (đồng) 1 Song chắn rác Bộ 1 1.000.000 1.000.000 2 Máy thổi khí Cái 4 35.000.000 140.000.000 3 Máy bơm nước thải Cái 4 30.000.000 120.000.000 4 Bơm định lượng hoá chất Cái 1 3.500.000 3.500.000 5 Bơm hút bùn Cái 3 15.000.000 45.000.000 6 Hệ thống quay phản lực Bộ 1 5.000.000 5.000.000 7 Ống trung tâm, máng Cái 3 2.100.000 6.300.000 8 Cầu thang, sàn công tác 5.000.000 9 Valve, phụ tùng, đường ống 50.000.000 Tổng cộng 375.800.000 Chi phí quản lý và vận hành Chi phí nhân công ơ Chi phí quản lý: Cần 2 kỹ sư quản lý lương tháng là: 1.500.000 (đồng/tháng). Chi phí cho một năm là: 1.500.000 x 12 x 2 = 36.000.000 (đồng) ơ Chi phí sửa chữa định kỳ: 10.000 (đồng/ngày). Chí phí cho một năm là: 10.000 x 300 = 3.000.000 (đồng / năm) Chi phí điện năng ơ Chi phí điện năng: Bảng 33: Điện năng tiêu thụ phương án 2 Tên thiết bị CS (KW) Thời gian làm việc (h/ngày) Năng lượng tiêu thụ (KWh/ngày) 1. Bơm nước thải từ hố thu gom 0,4 24 9,6 2. Bơm nước thải từ bể điều hoà 0,4 24 9,6 3. Máy thổi khí của bể điều hoà 1,3 24 31,2 4. Máy thổi khí của bể lọc sinh học 6,25 24 150 5. Bơm bùn của bể lắng 1 0,5 3 1,5 6. Bơm bùn của bể lắng 2 0,5 10 5 Tổng điện năng tiêu thụ trong một ngày 206,9 + Chi phí điện năng cho một ngày: 206,9 x 1.000 đồng = 206.900 (đồng) + Chi phí điện năng cho một năm là: 206.900 x 300 = 62.070.000 (đồng) Chi phí hoá chất Hóa chất dùng để khử trùng nước là Clo Khối lượng Clo sử dụng trong một giờ: 170 g/giờ = 0,17 kg/ giờ 4,08 kg/ ngày =1224 kg/năm Q: Lưu lượng nước thải trung bình trong một giờ , Q = 17( m3/h) a: hàm lượng Clo: a = 3 g/m3 P: Hàm lượng Clo hoạt tính, %, trong Clorua vôi, thường lấy bằng 30% có tính đến tổ thất trong bảo quản. Giá thành 1kg Clo 4.000 VNĐ, số tiền sử dụng Clo trong một năm. 1224 x 4.000 = 4.896.000 VNĐ. Chi phí để xử lý 1m3 nước thải TỔNG CHI PHÍ ĐẦU TƯ CHO HỆ THỐNG MĐT = Mxd + MTB = 2.730.190.000 + 375.800.000 = 3.105.990.000 VNĐ Chi phí khấu hao: Phần đầu tư xây dựng tính khấu hao trong 20 năm: Mxdkh = Mxd : 20 = 2.730.190.000 : 20 = 136.509.500 triệu/ năm Phần đầu tư cho thiết bị tính khấu hao trong 10 năm: Mtbkhtb = Mtb : 10 = 375.800.000 : 10 = 37.580.000 triệu/ năm Tổng chi phí khấu hao: Mkh = Mxdkh + Mtbkhtb = 136.509.500 + 37.580.000 = 174.089.500(VNĐ / năm) Chi phí vận hành Mvh = 36.000.000 + 3.000.000 + 62.070.000 + 4.896.000 = 105.966.000 (VNĐ/năm) Tổng chi phí cho hệ thống xử lý nước thải hoạt động trong 1 năm: M1 = Mvh + Mkh1 = 174.089.500 + 105.966.000 = 280.055.500 (triệu VNĐ / năm) Chi phí xử lý 1m3 nước thải T1 = 2.333,8 đồng/m3 nước thải LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN XỬ LÝ ÁP DỤNG CHO CÔNG TY TNHH NƯỚC GIẢI KHÁT DELTA Sau khi tính toán thiết kế và tính kinh tế cho cả hai phương án trên ta thấy: Tính khả thi về môi trường: Phương án 1: xử lý đạt yêu cầu của nhà máy, TCVN-5945-2005, loại A. Phương án 2: xử lý đạt yêu cầu của nhà máy, TCVN-5945-2005, loại A Về Kinh tế: Phương án 1: chi phí xử lý cho 1 m3  nước thải là 1.627,6 đồng. Phương án 2: chi phí xử lý cho 1 m3 nước thải là2.333,8 đồng. Về xây dựng: Phương án 1: tổng diện tích mặt bằng yêu cầu là 287,53 m2; tổng chi phí của hệ thống là 875.290.000 đồng. Phương án 2: : tổng diện tích mặt bằng yêu cầu là 791,84 m2; tổng chi phí của hệ thống là 2.730.190.000 đồng. Tuy hiệu quả xử lý của hai phương án đều đạt yêu cầu. Nhưng xét về chi phí xử lý, chi phí đầu tư cho một hệ thống, diện tích yêu cầu của hệ thống thì phương án 1 ít tốn diện tích, chi phí xử lý thấp, phù hợp với yêu cầu của Công ty. Vậy chọn phương án 1 là phương án xử lý cho Công ty TNHH nước giải khát Delta. VẬN HÀNH HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI THEO PHƯƠNG ÁN ĐÃ CHỌN Giai đoạn khởi động Bể UASB Vì khí CH4, CO2 và hỗn hợp khí sinh vật khác được hình thành bởi hoạt động phân hủy của các vi khuẩn kỵ khí nên yêu cầu đầu tiên là bể UASB phải tuyệt đối kín. Vi khuẩn sinh metan mẫn cảm cao với oxy, nếu không giữ kín sự hoạt động của vi khuẩn sẽ không bình thường và bể không có khả năng giữ khí. Chuẩn bị bùn Nồng độ bùn trong dao động từ 10 đến 20g/l, hàm lượng chất rắn bay hơi là 6,2% tính trên khối lượng bùn ướt. Thời gian và hiệu quả xử lý của bể UASB trong giai đoạn khởi động phụ thuộc vào sự thích nghi môi trường xử lý mới của các vi sinh vật. Thể tích bùn được cấy vào bể thường chiếm khoảng 1/4 - 1/3 bể. Thời gian thích nghi của vi sinh vật lên men kỵ khí diễn ra rất chậm, do đó thời gian thích nghi của bùn kéo dài trong khoảng 30 ngày trong điều kiện nhiệt độ từ 25 đến 350, pH trung tính. Thời gian thích nghi của vi khuẩn lên men rất nhanh xảy ra ngay trong ngày, trong khi đó thời gian thích nghi của các vi khuẩn phân hủy protein, axit béo, lipit lại chậm từ 3 đến 10 ngày. Kiểm tra bùn Chất lượng bùn : hạt bùn phải có kích thước đều nhau, bán kính của hạt khoảng 0,6mm, bùn phải có màu đen sậm. Nếu điều kiện cho phép có thể tiến hành kiểm tra chất lượng và thành phần quần thể vi sinh vật của bể định lấy bùn sử dụng trước khi lấy bùn là 5 ngày. Vận hành Khởi động hệ thống thực hiện các bước tiến hành như sau: - Bơm nước thải chỉnh lưu lượng sao cho tải trọng bể đạt giá trị ổn định và tăng dần lên theo hiệu quả xử lý của bể đến 5 kgCOD/m3/ngày. - Để thời gian từ 3 đến 5 ngày bơm tuần hoàn 100% lượng nước thải với mục đích làm các vi sinh vật phục hồi. Sau đó duy trì chế độ hoạt động liên tục. - Trong giai đoạn khởi động, lấy mẫu và phân tích là rất cần thiết vì chúng giúp cho người vận hành điều chỉnh đúng thông số hoạt động của các thiết bị, công trình xử lý. Thông số kiểm soát chỉ tiêu pH, nhiệt độ, lưu lượng, nồng độ COD, nồng độ MLSS được kiểm tra hàng ngày, Chỉ tiêu BOD5 nitơ, photpho chu kỳ kiểm tra1 lần/ tuần. Các vị trí kiểm tra đo đạc là trước khi vào bể, trong bể, ra khỏi bể. Cần có sự kết hợp quan sát các thông số vật lý như độ mùi, độ màu, độ đục, lớp bọt trong bể cũng như dòng chảy. Tần số quan sát là hàng ngày. Bể Aerotank Chuẩn bị bùn Bùn sử dụng là loại bùn xốp có chứa nhiều vi sinh vật có khả năng oxy hóa và khoáng hóa các chất hữu cơ có trong nước thải. Tùy theo tính chất và điều kiện môi trường của nước thải mà sử dụng bùn hoạt tính cấy vào bể xử lý khác nhau. Bùn Lấy từ công trình xử lý hiếu khí của công ty Hòang Minh. Nồng độ bùn ban đầu cần cung cấp cho bể hoạt động là 1g/l – 1,5g/l. Do đó thể tích bùn cần thiết cho 1 bể khoảng 190m3. Kiểm tra bùn Chất lượng bùn : Bông bùn phải có kích thước đều nhau. Bùn tốt sẽ có màu nâu. Nếu điều kiện cho phép có thể tiến hành kiểm tra chất lượng và thành phần quần thể vi sinh vật của bể định lấy bùn sử dụng trước khi lấy bùn là 2 ngày. Vận hành Quá trình phân hủy hiếu khí và thời gian thích nghi của các vi sinh vật diễn ra trong bể AEROTANK thường diễn ra rất nhanh, do đó thời gian khởi động bể rất ngắn. Các bước tiến hành như sau: + Kiểm tra hệ thống nén khí, các van cung cấp khí. + Cho bùn hoạt tính vào bể. Trong bể AEROTANK, quá trình phân hủy của vi sinh vật phụ thuộc vào các điều kiện sau: pH của nước thải, nhiệt độ, các chất dinh dưỡng, nồng độ bùn và tính đồng nhất của nước thải. Do đó cần phải theo dõi các thông số pH, nhiệt độ, nồng độ COD, nồng độ MLSS, SVI, DO được kiểm tra hàng ngày, Chỉ tiêu BOD5 nitơ, photpho chu kỳ kiểm tra1 lần/ tuần. Cần có sự kết hợp quan sát các thông số vật lý như độ mùi, độ màu, độ đục, lớp bọt trong bể cũng như dòng chảy. Tần số quan sát là hàng ngày. Chú ý: Trong giai đoạn khởi động cần làm theo hướng dẫn của người có chuyên môn. Cần phải sửa chữa kịp thời khi gặp sự cố. Vận hành hàng ngày Bể UASB Khi bể hoạt động ổn định, giá trị của các thông số kiểm soát hầu hết giống với giai đoạn khởi động, có một vài thông số thay đổi như sau: + Lưu lượng nước thải được nâng lên đến 68m3/h. + Nồng độ COD của nước thải có thể lên tới 8500mg/l. + Tải trọng xử lý của bể duy trì ở giá trị 15kg/m3ngày. + Lượng bùn hạt hình thành lớn hơn. + Lưu lượng khí thu được lớn hơn và luôn ổn định theo thời gian. Các yếu tố sau sẽ ảnh hưởng đến hoạt động của bể UASB: Nhiệt độ Nhiệt độ là yếu tố điều tiết cường độ của quá trình, cần duy trì trong khoảng 30÷350C. Nhiệt độ tối ưu cho quá trình này là 350C. pH pH tối ưu cho quá trình dao động trong phạm vi rất hẹp, từ 6,5 đến 7,5. Sự sai lệch khỏi khoảng này đều không tốt cho pha methane hóa. Chất dinh dưỡng Cần đủ chất dinh dưỡng theo tỷ lệ COD:N:P = (400÷1000):7:1 để vi sinh vật phát triển tốt, nếu thiếu thì bổ sung thêm. Bể Aerotank Đối với hoạt động bể AEROTANK giai đoạn khởi động rất ngắn nên sự khác với giai đoạn hoạt động không nhiều. Giai đoạn hệ thống đã hoạt động có số lần phân tích ít hơn giai đoạn khởi động. Các yếu tố sau sẽ ảnh hưởng đến hoạt động của bể Aerotank: Các hợp chất hóa học Nhiều hóa chất phênol, formaldêhyt , các chất bảo vệ thực vật, thuốc sát khuẩn, có tác dụng gây độc cho hệ vi sinh vật trongbùn hoạt tính, ảnh hưởng tới hoạt động sống của chúng, thậm chí gây chết . Nồng độ oxi hòa tan DO Cần cung cấp liên tục để đáp ứng đầy đủ cho nhu cầu hiếu khí của vi sinh vật sống trong bùn hoạt tính . Lượng oxi có thể được coi là đủ khi nước thải đầu ra bể lắng 2 có DO là 2 mg/l. Thành phần dinh dưỡng Chủ yếu là cacbon, thể hiện bằng BOD ( nhu cầu oxi sinh hóa ), ngoài ra còn cần có nguồn Nitơ (thường ở dạng NH+4 ) và nguồn Phốtpho (dạng muối Phốt phat), còn cần nguyên tố khoáng như Magiê, Canxi, Kali, Mangan, Sắt, - Thiếu dinh dưỡng : tốc độ sinh trưởng của vi sinh giảm, bùn hoạt tính giảm, khả năng phân hủy chất bẩn giảm. - Thiếu Nitơ kéo dài : cản trở các quá trình hóa sinh, làm bùn bị phồng lên, nổi lên khó lắng . - Thiếu Phốtpho : vi sinh vật dạng sợt phát triển làm cho bùn kết lại, nhẹ hơn nước nổi lên, lắng chậm, giảm hiệu quả xử lí. Khắc phục : cho tỉ lệ dinh dưỡng BOD : N : P = 100 : 5 : 1. Điều chỉnh lượng bùn tuần hoàn phù hợp. Tỉ số F/M Nồng độ cơ chất trong môi trường ảnh hưởng nhiều đến vi sinh vật, phải có một lượng cơ chất thích hợp, mối quan hệ giữa tải trọng chất bẩn với trạng thái trao đổi chất của hệ thống được biểu thị qua tỉ số F/M pH Thích hợp là 6,5 – 8,5, nếu nằm ngoài giá trị này sẽ ảnh hưởng đến quá trình hóa sinh của vi sinh vật, quá trình tạo bùn và lắng. Nhiệt độ Hầu hết các vi sinh vật trong nước thải là thể ưa ấm , có nhiệt độ sinh trưởng tối đa là 400C , ít nhất là 50C . Ngoài ra còn ảnh hưởng đến quá trình hòa tan oxi vào nước và tốc độ phản ứng hóa sinh . Nguyên nhân và biện pháp khắc phục sự cố trong vận hành hệ thống Nhiệm vụ của trạm xử lý nước thải là bảo đảm xả nước thải sau khi xử lý vào nguồn tiếp nhận đạt tiêu chuẩn quy định một cách ổn định. Tuy nhiên, trong thực tế, do nhiều nguyên nhân khác nhau có thể dẫn tới sự phá hủy chế độ hoạt động bình thường của các công trình xử lý nước thải, nhất là các công trình xử lý sinh học. Từ đó dẫn đến hiệu quả xử lý thấp, không đạt yêu cầu đầu ra. Những nguyên nhân chủ yếu phá hủy chế độ làm việc bình thường của trạm xử lý nước thải: Lượng nước thải đột xuất chảy vào quá lớn hoặc có nước thải sản xuất hoặc có nồng độ vượt quá tiêu chuẩn thiết kế. Nguồn cung cấp điện bị ngắt. Lũ lụt toàn bộ hoặc một vài công trình. Tới thời hạn không kịp thời sữa chữa đại tu các công trình và thiết bị cơ điện. Công nhân kỹ thuật và quản lý không tuân theo các quy tắc quản lý kỹ thuật, kể cả kỹ thuật an toàn. Quá tải có thể do lưu lượng nước thải chảy vào trạm vượt quá lưu lượng thiết kế do phân phối nước và bùn không đúng và không đều giữa các công trình hoặc do một bộ phận các công trình phải ngừng lại để đại tu hoặc sữa chữa bất thường. Phải có tài liệu hướng dẫn về sơ đồ công nghệ của toàn bộ trạm xử lý và cấu tạo của từng công trình. Ngoài các số liệu về kỹ thuật còn phải chỉ rõ lưu lượng thực tế và lưu lượng thiết kế của các công trình. Để định rõ lưu lượng thực tế cần phải có sự tham gia chỉ đạo của các cán bộ chuyên ngành. Khi xác định lưu lượng của toàn bộ các công trình phải kể đến trạng thái làm việc tăng cường, tức là một phần các công trình ngừng để sữa chữa hoặc đại tu. Phải bảo đảm khi ngắt một công trình để sữa chữa thì số còn lại phải làm việc với lưu lượng trong giới hạn cho phép và nước thải phải phân phối đều giữa chúng. Để tránh quá tải, phá hủy chế độ làm việc của các công trình, phòng chỉ đạo kỹ thuật _ công nghệ của trạm xử lý phải tiến hành kiểm tra một cách hệ thống về thành phần nước theo các chỉ tiêu số lượng, chất lượng. Nếu có hiện tượng vi phạm quy tắc quản lý phải kịp thời chấn chỉnh ngay. Khi các công trình bị quá tải một cách thường xuyên do tăng lưu lượng và nồng độ nước thải phải báo lên cơ quan cấp trên và các cơ quan thanh tra vệ sinh hoặc đề nghị mở rộng hoặc định ra chế độ làm việc mới cho công trình. Trong khi chờ đợi, có thể đề ra chế độ quản lý tạm thời cho đến khi mở rộng hoặc có biện pháp mới để giảm tải trọng đối với trạm xử lý. Để tránh bị ngắt nguồn điện, ở trạm xử lý nên dùng hai nguồn điện độc lập. CHƯƠNG 5 KẾT LUẬN – KẾN NGHỊ KẾT LUẬN Đất nước ngày càng phát triển quá trình thực hiện CNH-HĐH càng cao và càng xuất hiện các nhà máy công nghiệp và KCN mới. Do vậy vấn đề bảo vệ môi trường ngày càng được quan tâm. Với đề tài : “Nghiên cứu mô hình phục vụ tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải Công Ty TNHH nước giải khát Delta – Long An”, nhằm xử lý nước thải sản xuất của nhà máy đạt tiêu chuẩn cho phép của Quốc gia, góp phần giảm thiểu ô nhiễm nguồn nước tại khu vực phường 6 thị xã Tân An, Long An nói chung, khu vực có nhiều công ty sản xuất công nghiệp, và lưu vực sông Vàm Cỏ nói riêng- là nguồn tiếp nhận trực tiếp . Trong thời gian này đã giải quyết được một số nội dung sau: Bước đầu tìm hiểu hiện trạng môi trường khu vực để thực hiện quy hoạch hệ thống xử lý có hiệu quả hơn. Đưa ra phương án về hệ thống xử lý thích hợp, có hiệu quả đối với nhà máy này. Hệ thống xử lý bao gồm: song chắn rác, bể điều hoà, bể lắng I, bể UASB, bể Aerotank, bể lắng II, bể khử trùng, bể chứa bùn. Với hệ thống xử lý này thì nước thải đầu ra đạt loại A (TCVN 5945 – 2005) bảo đảm sự phát triển bền vững của môi trường và xã hội. KIẾN NGHỊ Trong quá trình vận hành hệ thống xử lý nước thải cần theo dõi chất lượng nước đầu ra thường xuyên. Cần tăng cường nhân viên quản lý môi trường có năng lực nhằm đảm bảo cho việc quản lý và bảo vệ môi trường cho Công ty tốt hơn. Cần phải thường xuyên có những lớp học bồi dưỡng kiến thức về môi trường và bảo vệ môi trường cho tất cả công nhân làm việc trong Công ty. Vấn đề môi trường tại Công ty cần phải được quan tâm và theo dõi thường xuyên, nếu có vấn đề không an toàn lập tức đề ra phương án giải quyết kiệp thời và cụ thể