Đồ án Nghiên cứu thiết kế cơ sở xử lý nước thải sản xuất cồn từ rỉ đường của nhà máy Đường Việt Trì

n điều hoà nồng độ tính bằng khoảng thời gian giữa hai giá trị nồng độ cực đại thải ra trong ngày. Vậy khoảng thời gian điều hoà nồng độ cực đại đó ta chọn là: tnđ = 2h [1] Vmin=4,166.2=8,33 m3 Thể tích cần thiết để điều hoà lưu lượng là: Vđh = Chọn thời gian điều hoà lưu lượng nước thải của nhà máy là 5h ( chính là thời gian mà nhà máy nghỉ lâu nhất trong ngày từ 0-5h sáng ) Vđh ==14,88 m3 Vậy thể tích bể điều hoà là: V= Vđh + Vmin =14,88 +8,33 V=23 m3 Chọn kích thước bể điều hoà hình chữ nhật có:  chiều cao h= 2,5 m chiều rộng B =2,6 m chiều dài L= 3,5 mIV113. Tính toán phần bể lắng sơ bộ trong bể điều hoà * Vì dòng vào có lẫn bã men, các tạp chất hữu cơ, vô cơ, đất, cát…Do đó ta phải cho qua lắng sơ bộ để tách chúng ra khỏi nước thải nhằm mục đích cho quá trình xử lý tiếp theo được tốt hơn. Giả xử thời gian lắng của các hạt trong bể lắng là: t=1h Chiều cao vùng lắng tronng bể là H=1,5 m® Vận tốc lắng của các hạt là: wh=H/t=1,5/1=1,5 m/h wh=4,2.10-4 m/s Chọn đường kính của hạt bé nhất có thể lắng được trong bể là d=0,04.10-3 m Vậy chuẩn số Reynold là: Re= trong đó: + m: độ nhớt của nước thải m=0,47 .10-3 NS/m2 [18]  +r0 : khối lượng riêng của nước lấy r0=1000 kg/m3® Vậy thay số vào ta có  Re= Re=0,037<2 Do đó tốc độ lắng của các tạp chất trong dòng nước thải được tính theo định luật Stock vì (Re <2) nên ta có công thức tính sau:  Wo= (m/s) [18] trong đó : - Wo : là tốc độ lắng của hạt (m/s) - d : đường kính hạt lắng nhỏ nhất có thể lắng được . Chọn d=0,04 mm =0,04.10-3 m - rh : khối lượng riêng của hạt cần lắng rh =1200 kg/m3 [15] - r : là khối lượng riêng của nước r =1000 kg/m3 -m : độ nhớt của môi trường m = 0,47 .10-3 NS/m2 [18] - g : gia tốc trọng trường g=9,8 m/s2 Thay số vào ta có : Wo= Wo=3,6.10-4 m/s =1,3 m/h Với Wo=1,3 m/h thì chuẩn số Re <2 vậy vận tốc lắmg là phù hợp  Wo»w®Vậy vận tốc lắng ta chọn là phù hợp.– Thời gian lắng của hạt là : t=H/Wo (giờ) + H : là chiều cao lắng , thường lấy chiều cao lắng H = 1.5 m  t =1,5/1,3=1,15 h - Diện tích vùng lắng là :  F=Q/Wo m2 [2] trong đó :  + Q : là lưu lượng nước thải vào m3/ngày +Wo : vận tốc lắng m/h + F : diện tích vùng lắng m2 Vậy ta có : F= =3,2 m2 Thể tích ngăn chứa bùn cặn tính trong 1 ngày là : Vbùn= [2] Trong đó : - Q : lưu lượng nước thải trong 1ngày m3 - SS : nồng độ chất lơ lửng SS = 870 .10-3 kg/m3 -h : hiệu suất lắng , lấy h =60% -r : trọng lượng riêng thể tích của cặn r=1400 kg/m3 - a : độ ẩm của cặn a= 95% Thay số vào ta có :  Vbùn =  Vbùn =0,87 m3 qui tròn Vbùn =0,9m3 Ngăn chứa bùn có cấu tạo hình chóp cụt , miệng của ngăn chứa có tiết diện F=3,2 m2, có chiều dài bằng chiều rộng của bể điều hoà . vậy chiều dài bể chứa bùn : l=B= 2,6 m  + Chiều rộng của bể chứa bùn :  b =F/l =3,2/2,6=1,2 m b=1,2 m Thể tích phần lắng cặn là :  Vlăng= b.H.l =1,2.2,5.2,6 =8 m3 Vlăng= 8 m3 Ta phải xây tường của ngăn chứa bùn xây nghiêng một góc từ 50-600 so với phương ngang dọc bể để cho bùn tự lắng xuống đáy. Cấu tạo của bể điều hoà có hệ thống làm nguội kết hợp với bể lắng như sau:  Nước vào Nướcra 4m 2,5m 0,3-0,5m * Thể tích toàn bộ của bể điều hoà kết hợp bể lắng sơ bộ là : V =Vđh+Vlắng + Vbùn Trong đó : Vđh : thể tích bể điều hoà Vđh =23 m3 Vlắng : thẻ tích bể lắng Vlắng :=8 m3 Vbùn : thể tích ngăn chứa bùn Vbùn=0,9 m3 V=23+8+0,9 =32 m3 V=32 m3 Chọn kích thước của bể điều hoà kết hợp lắng là: + Chiều cao H=2,5 m + Chiều rộng B=2,6 m + Chiều dài :L=4 m +Chiều cao phần chứa bùn là h=3,5m IV114. Tính toán lượng bùn tạo ra trong bể: Khối lượng bùn cặn lắng được trong bể là: Gbùn=Q. h(0,8.SS +0,3.BOD) [7] Vì nhiệt độ nước thải ban đầu vào cao do đó quá trình xử lý sinh học BOD ở trong bể điều hoà kết hợp bể lắng là không đáng kể. Mà chủ yếu xảy ra quá trình lắng các hạt cặn có kích thước lớn. + h: là hiệu suất lắng của các hạt trong bể  h= [7] - Trong đó: a, b : là các hệ số thực nghiệm,  a=0,0075 ;b=0,014 [7] t: là thời gian lưu của nước trong bể, theo tính toán ở trên t=1,15 h. Vậy thay vào ta có: h=  h=45%Do vậytừ công thức trên ta có: Gbùn=Q.0,8.h.SS =100.0,8.0,45.870.10-3 Gbùn= 20 kg/ngay IV.2.2 Tính toán và thiết kế bể UASB IV.2.2.1 Tính kích thước bể UASB: Như phần trên ta đã chọn thiết bị xử lý yếm khí là bể UASB vì: - Tiêu tốn ít năng lượng khi vận hành, chỉ phải sử dụng năng lượng ở khâu bơm nước thải vào thiết bị từ dưới lên. - Tạo thành các loại bùn hạt có mật độ vi sinh vật rất cao. - Tạo ra một lượng bùn dư nhỏ nên giảm chi phí xử lý bùn. - Bùn sinh ra dễ tách nước. - Nhu cầu dinh dưỡng thấp nên giảm được chi phí bổ sung dinh dưỡng, thích hợp cho việc xử lý nước thải nghèo chất dinh dưỡng. Có khả năng thu được khí metan sinh ra từ quá trình phân hủy chất hữu cơ. Có khả năng hoạt động theo mùa vì bùn yếm khí có thể phục hồi và hoạt động được sau một thời gian ngừng không nạp liệu. - Có cấu tạo đơn giản , dễ vận hành và sửa chữa . Chính vì các ưu điểm như trên nên ta sẽ lựa chọn thiết bị UASB có cấu tạo hình trụ tròn để xử lý nước thải cho công đoạn xử lý yếm khí. Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình hoạt động của bể UASB là: Để cho bể UASB làm việc được tốt thì các điều kiện biên ảnh hưởng tới bể trong quá trình hoạt động ta phải điều chỉnh và ổn định cho thích hợp tạo điều kiện thuận lợi tối ưu cho bể hoạt động nhằm đạt được hiệu quả xử lý nước thải cao. Giá trị tối ưu của các yếu tố ảnh hưởng tới bể là: - Ph=6,5-7,8 - t0 =40-55 0C ( thích hợp cho VSV ưa nóng và tận dụng nhiệt độ cao của đáy nước thải đáy tháp thô và tháp tinh ) - Tỷ lệ chất dinh dưỡng trong nước thải khi vào bể là: COD:N:P =100:5:1 - Nồng độ các chất kim loại trong nước thải phải nhỏ, và không gây độc hại cho các VSV. – Thiết bị phải kín để không có oxy hoà tan trong nước thải, tránh gây chết đối với các VSV yếm khí. – Tốc độ dòng nước thải đi lên trong bể từ 0,6-0,9 m/s (nhằm tạo cho lớp bùn yếm khí ở trạng thái lơ lửng tạo điều kiện tốt cho các VSV tiếp xúc tốt với chất ô nhiễm trong nước và phân huỷ chúng nhằm nâng cao hiệu quả xử lý ) Cơ chế phân huỷ các chất trong bể được trình bày ở phần trên. Sau đây ta đi tính toán và thiết kế bể UASB: - Lưu lượng nước thải vào bể UASB là Q= 100 m3/ngày. Các thông số của nước thải sau khi qua bể lắng sơ bộ kết hợp điều hoà và vào bể UASB là: + BOD5= 2625 mg/l + COD = 3980 mg/l + SS = 870 mg/l + to =40-55 oC + PH=6,5- 7,5 Nước thải sau khi qua bể điều hoà ta cho bơm qua bể UASB. Đối với nước thải nhà máy rượu thì tải trọng tính theo COD của bể UASB có giá trị trong khoảng 8-15 kgCOD/m3ngày [7]. Ta chọn tải trọng COD của bể UASB khi làm việc ổnđịnh làa =8kgCOD/m3ngày. Bể xử lý yếm khí UASB có khả năng làm giảm rất lớn chất ô nhiễm hữu cơ có trong nước thải. Đối với nước thải của quá trình sản xuất cồn thì to =40-55 oC thích hợp cho các vi sinh vật ưa nóng hoạt động , và vì nhiệt độ nước thải cao do đó quá trình oxy hoá và phân huỷ hợp chất ô nhiễm càng cao. Hiệu suất xử lý ở bể UASB có thể đạt hiệu suất h = 65-85 %. Ở trong trường hợp này ta chọn hiệu suất là h = 75 %. Thể tích phần xử lý yếm khí được tính theo công thức: V= m3 [7] Trong đó : Q : lưu lượng nước thải vào bể trong một ngày m3 a: tải trọng COD của bể chọn a=8 kgCOD/m3ngày [7] COD : nồng độ COD đầu vào của bể UASB g/m3 h : hiệu suất xử lý của bể UASB, chọn h =75 % thay số vào ta có : V=  V=37 m3 Để duy trì bùn yếm khí ở trạng thái lơ lửng trong bể và tạo điều kiện cho bể UASB làm việc ổn định thì vận tốc dòng nước thải đi lên trong bể phải nằm trong khoảng 0,6 – 0,9 m/h . [7] Ta chọn v=0,7 m/h Tiết diện ngang của bể UASB là: F=Q/v == 6 m2 Chọn bể UASB là hình tròn, do đó ta có đường kính của bể:  D= ==2,8 m D=2,8m + Chiều cao phần xử lý yếm khí. H1=V/F =37/6=6,2 m  H1=6,2 m Vậy tổng chiều cao của bể UASB là: H=H1 +H2+H3 m trong đó: + H1: là chiều cao phần thể tích xử lý yếm khí m  + H2 : chiều cao vùng lắng. Chọn H2 =1,5 m + H3 : chiều cao dự trữ. Chọn H3= 0,3 m  Vậy H= 6,2 +1,5 +0,3=8 m H=8m Thể tích toàn bộ bể UASB là: VUASB=F.H = 6.8 =48 m3  VUASB =48 m3 Thời gian lưu nước trong bể UASB là: Tlưu===11.5 h  Tlưu=11.5 hIV222. Lượng bùn tạo ra trong bể UASB là: Lượng bùn tạo ra được tính theo công thức: Gbùn=a.Lr-b.S’v (kg/ngày) [17] tronng đó : + Gbùn: lượng bùn tạo ra (kg/ngày ) + a: tỷ lệ chuyển hoá yếm khí. Có giá trị trong khoảng a=0,032-0,27 . [17] . Chọn a=0,10 + b: hệ số động học trao đổi nội bào yếm khí. Theo thực nghiệm b= 0,021 (1/ngày ) S’v =Sv.Q Sv: nồng độ sinh khối trong bể (mg/l ).  Với bể yếm khí Sv=3000-5000 mg/l [17]. Chọn Sv=3500 mg/l  Q : lưu lượng nước xử lý (m3/ngày ) Vậy S’v =3500.100.10-3  S’v =350 kgLr : lượng BOD5 bị khử (kg) Lr=Q(L0-Lc)L0: hàm lượng BOD5 trong nước thải vào . L0=2625mg/l Lc : hàm lượng BOD5 trong nước thải ra khỏi bể UASB . Hiệu suất xử lý của bể UASB là 75% do đó lượng BOD5 ra là:  Lc=2625.(100-75)/100 =656 mg/l . Thay số vào ta có: Lr = 100(2625-656)10-3 Lr =197 kg vậy lượng bùn tạo ra trong bể UASB là: Gbùn = 0,10.197-0,021.350 Gbùn = 12,3 kg/ngày IV13.3. Xác định lượng khí tạo ra trong bể UASB * Lượng khí CH4 sinh ra được xác định theo công thức: VCH4=0,35 (Lr-1,42.Gbùn ) [17] Trong đó:  + VCH4: thể tích khí CH4 tạo ra ( m3CH4/ngày ) + Lr : lượng BOD bị khử ( kg) Lr=197 kg + Gbùn : lượng bùn tạo ra kg/ngày : Gbùn =13,3 kg/ngày  Thay số vào ta có :  VCH4= 0,35(197-1,42.13,3) VCH4=62 m3/ngày   IV.2.3. Tính toán và thiết kế bể aeroten: Như phần lựa chọn các thiết bị trong dây chuyền xử lý ở trên ta đã chọn được thiết bị xử lý hiếu khí là bể aeroten vì những ưu điểm nổi trội của nó so với thiết bị xử lý hiếu khí lọc sinh học như đã nói ở trên. - Nhưng trong các loại bể aeroten thì ta chọn bể aeroten có hệ thống cấp khí giảm dần theo chiều dòng chảy vì bể aeroten này có những ưu điển nổi trội hơn so với các bể aeroten khác như:+ Giảm được lượng không khí cấp vào tức là giảm công suất của máy nén khí và làm giảm mức tiêu thụ điện năng cung cấp cho máy thổi khí vì vậy làm giảm mức chi phí xử lý nước thải.+ Không có hiện tượng làm thoáng quá mức làm ngăn cản sự sinh trưởng của vi khuẩn khử các hợp chất chứa nitơ.+ Làm cân bằng tải trọng BOD theo thể tích bể và làm giảm sự thiếu hụt oxy ở đầu bể và làm cho lượng oxy cần thiết dược chẩi đều theo dọc bể làm cho hiệu suất sử dụng oxy tăng lên, và hiệu quả xử lý đạt cao hơn. Điều kiện biên tối ưu cho bể aeroten hoạt động là: + PH=6,5-8 + t0 = 15-30 0C ( chọn t0 = 250C) + Hàm lượng MLSS =1000-10000 mg/l + Nồng độ oxy trong nước thải > 2mg/l + Nồng độ bùn hoạt tính trong bể từ 2000 –5000mg/l ( chọn X=3500mg/l) + Tỷ lệ bùn lắng SVI =80-150 ml/g ( chọn SVI=120 ml/g) + Tỷ lệ chất dinh dưỡng trong nước thải là: COD:N:P=100:5:1 + Phải có hệ thống cung cấp khí liên tục bằng dàn khí nén để cung cấp không khí cho VSV hô hấp, phát triển và tạo cho bùn hoạt tính ở trạng thái lơ lửng và tuần hoàn bùn hoạt tính từ bể lắng thứ cấp lại bể aeroten để duy trì nồng độ bùn hoạt tính trong bể aeroten tạo điều kiện tốt cho VSV phân huỷ hợp chất ô nhiễm trong nước thải nhằm nâng cao hiệu quả xử lý. Bể aeroten Dòng vào Dòng ra Không khí Sau đây ta đi tính toán thiết kế bể aeroten như đã lựa chọn ở trên. Ta có các thông số về nước thải khi vào bể aeroten như sau: * Ta có các thông số của nước thải khi vào bể aeroten là:  + Q=100 m3/ngày + BOD5 =BOD5đ(100-h)/100=2300(100-75)/100  BOD5 =575 mg/l + COD=COD.(100-h)/100= 3970.(100-75)/100 COD =993 mg/l + SS= SSđ(100-h)/100=870 (100-75)/100 SS =218 mg/l + t0C= 25 0C + Ph = 6,5-7,8 IV131 Thể tích bể aeroten là: Áp dụng công thức  V=Q.t m3 [7] Trong đó : + Q: lưu lượng nước thải m3/ngày + t : thời gian lưu nước trong bể (ngày) t= ngày [7] trong đó : X : là nồng độ bùn hoạt tính duuy trì trong bể . Thường dao động trong khoảng từ 1500 –4000 mg/l [7] . Chọn X=3500 mg/l qc :tuổi của bùn hoạt tính . Chọn qc =10 ngày S0 : nồng dộ BOD5 đầu vào của bể aeroten S0 = 575 mg/l S : Nồng độ BOD5 ra khỏi bể aeroten S=50mg/l . Đạt tiêu chuẩn thải loại B -kđ : hệ số phân huỷ nội bào của các vi sinh vật trong bùn hoạt tính ( 1/ngày ). Có giá trị tronng khoảng 0,02- 0,1 . Chọn kđ= 0,06 1/ngày Y : Hệ số năng suất ssử dụng chất nền đạt cực đại (mgbùn hoạt tính /mgBOD5 ). Có giá trị dao động trong khoảng 0,4-0,8.ChọnY =0,40 Thay số vào ta có thời gian lưu nước trong bể: t==0.375 ngày =9 h t=9h Vậy thể tích của bể aeroten là: V=Q.t=100.0,375=37,5 m3 qui tròn: V=38m3- Bể aeroten hình chữ nhật có kích thước như sau: + Chiều cao H=2,5 m + Chiều dài L=5 m + Chiều rộng B=3 m IV142. Lượng bùn hoạt tính sinh ra khi khử BOD5 Tốc độ tăng trưởng của bùn hoạt tính là:  yb = [7] yb =0,25 Lượng bùn hoạt tính sinh ra trong một ngày. Abùn= yb.Q(S0-S) [7]  Abùn=0,25.100.(575-50).10-3 Abùn=15 kgIV143 Xác định lưu lượng tuần hoàn. Để cho bể aeroten làm việc ổn định và đạt hiệu quả tốt thì ta cần phải duy trì nồng độ bùn hoạt tính trong bể là X=3500 mg/l . Do đó ta phải liên tục tuần hoàn lại bùn hoạt tính từ đáy bể lắng thứ cấp trở lại bể aeroten. Theo phương trình cân bằng bùn hoạt tính cho bể aeroten ta có: (Qv+Qth) X=Qth.Xth +Qv.X0 [7] trong đó : + Xth : là nồng độ bùn hoạt tính tuần hoàn lại bể aeroten. Ta chọn Xth=10000mg/l  + X0: là nồng độ bùn hoạt tính ở đầu vào coi như X0=0  + Qth : lưu lượng dòng tuần hoàn m3/ngày Từ phương trình căn bằng ta có: Qth/Qv==a Vậy hệ số tuần hoàn là: a=Qth/Qv==0,54 a=0,54 Vậy lưu lượng bùn nước cần tuần hoàn lại bể aeroten là: Qth= a.Qv=0,54.100 Bể aeroten V,X,Xt,S Bể lắng thứ cấp Qth=54 m3/ngày IV244. Tính lượng bùn xả:Từ sơ đồ: (Qv+Qt),S,X Qr,S,Xr  Qv,S0 Qth,S,Xth QxảXt  Nước thải đi vào bể aeroten Qv chứa chất nền có nồng độ S0. Còn lượng bùn hoạt tính không đáng kể X0 =0 . Nước thải đi vào bể được khuấy trộn hoàn chỉnh và phân bố đều ngay lập tức trong toàn bộ thể tích bể. Cùng với nước thải đi vào bể, còn có dòng bùn hoạt tính tuần hoàn lấy từ đáy bể lắng đưa vào với Qt và nồng độ Xt. Khi vào bể trộn đều với nước thải để có nồng độ bùn hoạt tính trong bể là X , và lượng chất nền khi ra khỏi bể là S. Sau thời gian lưu nước trong bể, nước chảy sang bể lắng với lưu lượng Qv +Qt , nồng độ hất nền S, nồng độ bùn hoạt tính X. Qua bể lắng nước được lắng trong và xả ra ngoài nguồn tiếp nhận Qr, với nồng độ S, và nồng độ bùn Xr. Bùn hoạt tính lắng xuống đáy bể lắng có nồng độ Xt một phần tuần hoàn lại, phần dư xả ra bể chứa cặn với lượng Qxả , Xt để xử lý tiếp . Coi việc giảm nồng độ chất nền và tăng khối lượng bùn hoạt tính chỉ xảy ra trong bể aeroten và thời gian tồn tại bùn trong hệ thống. Ta có phương trình cân bằng khối lượng sau: lượng bùn trong bể = lượng bùnđi vào – lượng bùn xả ra + lượng bùn tăng lên trong bể sau thời gian lưu nước [7] Trong đó :  + dx/dt: là tốc độ thay đổi nồng độ bùn hoạt tính trong bể aeroten + V : thể tích bể aeroten m3 + Q: lưu lượng nước thải vào bể m3/ngày  + X0 : nồng độ bùn hoạt tính đi vào không đáng kể X0=0 + Qxả : lưu lượng xả theo bùn ở bể lắng m3/ngày  + Xt : nồng độ bùn hoạt tính lấy từ đáy bể lắng để tuần hoàn lại bể aeroten mg/l  Qra :lưu lượng nước đã được xử lý đi ra khỏi bể m3/ngày  Xra : nồng độ bùn hoạt tính trong nước dã lắng mg/l  r’t : tốc độ tăng trưởng thực của bùn hoạt tính trong thời gian làm thoáng trong bể aeroten g/m3ngày Giải phương trình trên với X0=0 và ở thời điểm ổn định dx/dt =0 kết hợp với phương trình : r’t = - Yrd – kd.X ta có : =Y(rd/X) -kdta có :  =qc qc : Là tuổi của cặn ( thời gian lưu cặn trong công trình ) Từ đó ta có:  Qxả= - Vậy lưu lượng xả cặn là : (Qra=Qvào) Qxả = =13 m3/ngày Khôíi lượng bùn xả ra trong một ngày là:  Gbxả= Qxả.Xt=13.10000.10-3 Gbxả=13 kg/ngày IV145. Tốc độ sử dụng chất nền BOD5 của một g bùn hoạt tính trong 1 giờ được tính theo công thức sau: = r=0,016 (mgBOD5/mgbùn hoạt tính/h) Tỷ số khối lượng chất nền trên khối lượng bùn hoạt tính F/M F/M= =575/3500.9 F/M = 0,018 (mgBOD5/mgbùn hoạt tính/h) F/M =0,44 (mgBOD5/mgbùn hoạt tính ngày)IV136. Tải trọng BOD5 là: La= = La=1,1 kgBOD5/m3ngày IV137. Hiệu suất xử lý nước thải trong bể là: h==  h=91,3% IV138 . Tính lượng không khí cung cấp cho quá trình xử lý nước thải trong bể aeroten a. Lượng O2 tính theo lý thuyết cần thiết cho quấ trình xử lý sinh học bể aeroten là: OC0=-1,42Px [7] Trong đó : * Q : lưu lượng nước thải cần xử lý ( m3/ngày) * OC0 : lượng O2 cần thiết theo điều kiện tiêu chuẩn của phản ứng ở 200C * S0: nồng độ BOD5 đầu vào (mg/l ) * S: nồng độ BOD5 đầu ra (mg/l) * f: tỷ lệ giữa BOD5/COD =575/9925=0,58  * Px+ : là phần tế bào dư xả ra ngoài theo bùn dư  Px=Abùn =Yb.Q(S0-S).10-3 Px=13 kg/ngày  Thay số vào ta có :  OC0= -1,42.13 (kgO2/ngày) OC0=69 (kgO2/ngày)b. lượng O2 cần thiết trong điêù kiện thực tế: OCt=OC0 [7] Trong đó: * Cs: nồng độ O2 bão hoà trong nước sạch ở 200C. tra bảng ta có Cs=9,08 mg/l + C : nồng độ oxy duy trì trong công trình . Có giá trị trong khoảng 0,2-4 mg/l . ta chọn C=2,5 mg/l  + t: nhiệt độ xử lý nước thải t=250C  + a : hệ số điều chỉnh lượng oxy ngấm vào nước do ảnh hưởng của hàm lượng cặn , chất hoạt dộng bề mặt , thiết bị làm thoáng , hình dánh và kích thước bể . Có giá trị trong khoảng 0,6 – 0,94 . Chọn a=0,7 Thay số vào ta có :  OCt= 69  OCt= 120 (kgO2/ngày)c.Tính lượng không khí cần thiết trong điều kiện thực tế  - Lượng không khí cần thiết cung cấp cho hệ thống xử lý là: Qkk =OCt.f/OU ( m3/ngày ) [7] Trong đó:  + f: hệ số an toàn thường từ 1,5-2 . Chọn f=1,8 + OCt : lượng O2 cần thiết kg/ngày  + OU = Ou.h : công suất hoà tan ôxy vào nước thải của thiết bị phân phối tính theo gam O2 cho 1m3không khí, ở độ sâu ngập nước là h=1m. Đối với thiết bị làm thoáng bể bằng bọt khí nén có kích thước trung bình ta chọn Ou =5,5 (gO2/m3m) [7] + h: chiều sâu của bể aeroten h=2,5 m  thay số vào ta có:  Qkk= =11300 (m3/ngày ) Qkk=11300 (m3/ngày ) IV24. Thiết kế bể lắng bùn thứ cấp: Thiết kế bể lắng bùn hình tròn, có đáy hình chóp. Lưu lượng nước đi vào bể lắng là:  Q=Qv+Qth = 100+54 =154 m3/ngày  Q=154 m3/ngày - Bể lắng đợt hai có nhiệm vụ lăng trong nước ở phần trên được xả ra nguồn tiếp nhận và cô đặc bùn hoạt tính đến nồng độ nhất dịnh ở phần dưới của bể để tuần hoàn lại bể aeroten. IV141. Diện tích cắt ngang của bể lắng bùn là:  S= (m2 ) [7] Trong đó : + X: là nồng độ bùn hoạt tính trong bể aeroten X=3500 mg/l  + Xt : nồng độ bùn trong dòng tuần hoàn Xt=10000 mg/l + Vl : vật tốc lắng của mặt phân chia (m/h) phụ thuộc vào nồng độ cặn và tính chất của cặn Có thể tính vận tốc lắng theo công thức thực nghiệm của Lee& Wilson như sau : Vl = Vmax . (m/h) [7]  trong đó :  + Vmax =7 m/h  + k=600  +Cl = 0,5.Xt=0,5 .10000=5000 mg/l  Vl= 7. =0,35 m/h Vl= 0,35 m/hthay vào công thức ta có :  S=  S=6,4 m2 Đường kính của bể là: D== D=2,9 m  qui chuẩn D=3m Đường kính buồng phân phối trung tâm: d=0,25.D [7] d=0,25.3= 0,75 m d=0,75 m Tiết diện vùng phân phối trung tâm: f= 3,14.d2/4=3,14.0,752/4 f=0,44 m2 Tiết diện vùng lắng của bể: SL=S-f=6,4-0,44 =6 m2 SL=6 m2IV142. Tải trọng thuỷ lực của bể: - Tải trọng của bể dược tính theo công thức sau:[7] a=Q/SL= 154/6=25,67 m3/m2ngày  a=25,67 m3/m2ngày Vật tốc đi lên của dòng nước trong bể lắng là: v=25,67/24 =1,1 m/sIV143. Tải trọng bùn trong bể  b== b=3,74 kg/m2hIV144. Nồng độ bùn cặn đi vào bể lắng thứ cấp là: Lượng bùn cặn đi vào bể lắng bùn bao gồm bùn hoạt tính tuần hoàn từ đáy bể và bùn mới sinh từ bể aeroten. Gbùn =Q.X/1000 +Abùn=154.3500/1000 +13 Gbùn =552 kg/ngày Nồng độ bùn cặn khi đi vào bể lắng là: Xbùn=Gbùn.1000/Q=552.1000/154 Xbùn=3585 mg/lIV145. Chọn chiều cao của bể lắng : Chiều cao bể lắng gồm có hai phần: * Phần 1: là phần nước trong nằm phía trên tính từ mép máng thu nước xuống mặt phân chia. Ta chọn H1=1,5m Chọn chiều cao dự chữ từ mép thuy nước đến phần trên là H2=0,3 m * Phần 2 : là phần cô đặc cặn và lắng cặ .+ Xác định dung tích chứa bùn cặn trong 1 h theo công thứ : Vb= m3 trong đó :  - S0 : nồng độ bùn hoạt tính cần lắng . S0=10000 mg/l - S : hàm lượng chất rắn ra khỏi bể . S=50 mg/l  - Q : lưu lượng dòng nước vào bể lắng . Q=154 m3/ngày  - t : thời gian lắng bùn . chọn thời gian lắng t=2h - p: độ ẩm của bùn lắng sau bể aeroten p=98,5 % - r : khối lượng riêng của hỗn hợp nước thải. r=1400kg/m3 Thay vào công thức ta có :  Vb=  Vb=3 m3 Ngăn chứa bùn có cấu tạo hình chóp cụt , để cho bùn tự lắng xuống đáy + bán kính phần lắng hình trụ R=D/2=3/2=1,5 m + Bán kính phần đáy chứa bùn , chọn r=0,3 m+ hb : là chiều cao phần chứa bùn cô đặc Từ công thức tính thể tích hình nón cụt  Vb=3,14.hb(R2+r2+r.R) /3 hb= = hb=1 m Cấu tạo phần hình chóp của bể lắng: R=1,5 m r.=0,3m Hb=1m Xác định chiều cao phần lắng của bùn: vận tốc lắng của các hạt được tính theo công thức. Vl=7,8. m/h [5] Trong đó :  + SVI : chỉ số thể tích bùn, xác định bằng thể tích bằng ml của 1g khô bùn hoạt tính lắng trong 30 phút. Nó có giá trị trong khoảng 80-150 ml/g đối với bùn có hàm lượng 2000-3500 mg/l . Ta xchọn SVI=120ml/g  + C : hàm lượng chất rắn cần lắng tính theo g/l ( chính là lượng bùn đi vào bể lắng thứ cấp ) C=3,585 g/l Thay số vào ta có: Vl=7,8.=2,73 m/h Vl=2,73 m/h– Chọn thời gian lưu nước thải là t=45 phút =0,75 h. Vậy ta có chiều cao phần lắng là: Hl=Vl.t=2,73.0,75 Hl= 2m Vậy chiều cao của toàn bộ bể lắng thứ cấp là: H=H1+H2+Hl+Hb=0,3+1,5+2+1 H=4,8m Thể tích của bể lắng là : Vbể=Vb+Vl trong đó : + Vb=3 m3 + Vl: thể tích phần lắng phía trên của bể thứ cấp Vl=h.F=(4,8-1) .6,4=24,3 m3 Vl =24,3 m3Vậy thể tích của bể là : Vbể =3+24,3=27,3 m3 Vbể =27,3 m3IV15. Bể xử lý bùn cặn: * Ta chọn bể xử lý bùn là loại bể tự hoại, bể này có nhiệm vụ xử lý bùn cặn thải ra ở đáy bể lắng thứ cấp, ở bể UASB và bể điều hoà kết hợp lắng sơ bộ. * Khối lượng bùn cặn xả vào bể nén bùn trong 1 ngày là: G= Gđh+GlắngII+GUASB G= 20+13 +12  G=45 kg/ngàyBể xử lý bùn làm việc theo nguyên lý của bể tự hoại kết hợp việc lắng bùn cặn và phân huỷ yếm khí ở dưới đáy bể trong điều kiện tự nhiên. Bùn dư từ các bể lắng và bể UASB xả vào bể mỗi ngày 1 lần, cặn bùn lắng xuống dưới còn nước trong sẽ chảy tràn lên phía trên. Trong bùn xả có khoảng 70% là hợp chất hữu cơ và 30% là hợp chất vô cơ. Giả xử thời gian lưu bùn cặn trong ể là 6 tháng. + Khối lượng bùn vô cơ trong 6 tháng là: Gvôcơ=6.30.Gbùn.30%=6.30.45.0,3 Gvôcơ=2430 kg+ Khối lượng bùn hữu cơ trong 6 tháng là: Ghưucơ=6.30.Gbùn.70%=6.30.45.0,7 Ghưucơ=5670 kg Trong 6 tháng lưu bùn thì lúc này bùn hữu cơ bị phân huỷ theo cơ chế yếm khí. Vậy lượng bùn hữu cơ còn lại sau 6 tháng là: Wt=W0.e-Kd.T ( kg ) [7]trong đó: - Wt: lượng bùn còn lại sau thời gian t  - W0 : Tổng lượng bùn hữu cơ đưa vào  - Kd : hệ số phân huỷ yếm khí có giá trị trong khoảng 0,0011-0,00137 (1/ngày). Chọn Kd =0,0012 (1/ngày ) Wt=5670.e-0,0012.6.30 Wt=4568 kg Khối lượng bùn cặn còn lại dsau 6 tháng là : G=Gvôcơ+Wt=4568 +2430 G=6998 kg* Thể tích bể nén bùn cặn được tính theo côngb thức sau: V= [7] trong đó: + P : tỷ lệ phần trăm của cặn khô trong hỗn hợp theo tỷ lệ thập phân . P=0,08 + S: tỷ trọng hỗn hợp cặn kg/m3 .  Tra bảng ta có S=1,1(T/m3) V= V=80 m3 Bể tự hoại được chia làm 2 ngăn một ngăn chứa bùn còn ngăn kia chứa nước trong, nước trong này có lưu lượng nhỏ có thể thải luôn ra nguồn tiếp nhận, và sau 6 tháng thì tiến hành tháo bùn và đi xử lý tiếp. Ta có kích thước của bể như sau: Cao H=3,5 m Rộng B=4 Dài L=6 IV1.6. Xử lý bùn cặn sau khi ổn định ở bể tự hoại: Bùn cặn của nước thải trong nhà máy xử lý là hỗn hợp của nước và cặn lắng có chứa nnhiều chất hữu cơ có khả năng phân huỷ, dễ bị thối rữa và có cả các vi khuẩn gây độc hậi cho môi trường vì vậy cần có biện pháp xử lý trước khi thải ra ngeồn tiếp nhận . Mục đích của quá trình xử lý bùn cặn : + Giảm khối lượng bùn cặn bằng cách loại bỏ một phần nước để giảm kích thước thiết bị xử lý và giảm trọng lượng phải vận chuyển đến nguồn tiếp nhận. + Phân huỷ các chất hữu cơ bị thối rữa , chuển chúng thành các chất hữu cơ ổn định và không gây tác động xấu đến môi trường của nơi tiếp nhận. Việc xử lý bùn cặn bắt đầu từ công đoạn cô đặc, đến xử lý bùn cặn làm khô nước, xử lý tinh thể làm phân bón hoặc đốt, chọn mức độ cần xử lý và và các công đoạn xử lý cặn phụ thuộc vào: + Tính chất và số lượng cặn  + Yêu cầu về môi trường ở nơi tiếp nhận  + Mặt bằng đất đai ở nhà máy xử lý  + Điều kiện khí hậu  + Vốn đầu tư và chi phí quản lý  +Vị trí tương quan giữa nhà máy xử lý nước thải và khu dân cư Các qui trình xử lý cặn áp dụng chủ yếu hiện nay là cô đặc, ổn định cặn, giảm độ ẩm từ 99% xuống 80-75% thành cặn tương đối đặc và khô, kiểm tra hàm lượng các chất dinh dưỡng và các chất độc kim loại nếu cho phép thì vận chuyển đến nơi cần san lấp và cải tạo đất trồng trọt . Việc nén ép cặn hoặc xử lý nhiệt cho cặn khô hơn nữa để giảm khối lượng vận chuyển và giảm thể tích nơi chứa.  Sau đây là một số công trình xử lý bùn cặn : a. Sân phơi bùn : Bể ổn định yếm khí và cô đặc bùn Sân phơi bùn Cặn khô đưa ra bãi thải Nước lọc xuống đáy, bơm lại khu xử lý Cặn từ bể lắng thứ cấp Hình 4.2: Sơ đồ sân phơi bùn cặn Bảng kết quả các kích thước của các thiết bị chính trong dây truyền xử lý :  Dạng thiết Bị Chiều dài (m) Chiều rộng (m) Chiều cao (m) Bán kính R ( m) Thể tích M3 Bể điều hoà và bể lắng 4,7 2,6 2,5 32 Bể UASB 8 1,4 48 Bể aeroten 5 3 2,5 38 Bể lắng 4,8 1,5 27 Bể xử lý bùn 6 4 3,5 80 IV.3. Tính toán các thiết bị phụ trợ.* Các thiết bị phụ trợ của hệ thống xử lý nước thải bao gồm:  - Quạt thổi không khí nén vào bể điều hoà và bể aeroten  - Các dàn sục khí nén  - Các loại bơm nước thải trong quá trình vận hành là:  + Bơm nước thải từ bể điều hoà vào bể UASB  + Bơm tuần hoàn bùn hoạt tính lại bể aeroten.IV31. Tính toán máy thổi khí: a. Tính toán hệ thống thổi nén khí vào bể aeroten. Lưu lượng không khí cần cung cấp vào bể là Q=11300 (m3/ngày ). Ta chọn hệ thống cung cấp không khí dàn ống phân phối bọt khí kích thước trung bình. Không khí được đưa vào bể aeroten qua các lỗ có đường kính từ 2-5 mm chạy dọc theo ống phân phối khí , được đặt dọc theo chiều dài bể , chiều dài của ống bằng chiều dài của bể , Lbể = lống=5 m . các ống đặt song song với nhau và cùng trên một mặt phẳng, đặt cách đáy bể 10 –30 cm. Khoảng cách giữa các ống lấy bằng 0,4 m. Vậy số ống cần đặt trong bể là:  N= B/0,4=3/0,4=7,5 ống. Khi đặt 2 ống ở hai bên cách thành bể 0,2 m . Do vậy số lượng ống cần đặt là N=6 chiều dài tổng cộng các ống là : 6.6=36 m Tốc độ khí trong các ống chính (wchính) thường nằm trong khoảng 10 –15 m/s . Ta chọn wchính= 10m/s . Lưu lượng khí cung cấp cho 1 ống trong 1 ngày là : q=Q/N=11300/6=1883 m3/ngày  q=0,022 m3/s Dường kính của các ống là : D== D=0.053 m=53mm làm tròn : D=50 mm Mỗi ống ta khoan thành 2 hàng lỗ , có đường kính ống lỗ thoát khí là d=3mm. Khoảng cách giữa các lỗ là : 5.d =15 mm. Năng lượng cần thiết của máy thổi khí là : Pa=[(P2/P1)n –1] [7] trong đó : + R : hằng số khí lý tưởng R=8,314 (KJ/mol.K) + T: nhiệt độ tuyệt đôíi của không khí t=250C=2980K + n: là hệ số năng lượng n=0,282  + e: hiệu suất là việc .Có giá trị trong khoảng 70-90 %. Ta chọn e =85%  +P1: là áp suất tuyệt đối trong ống . +P2 :là áp suất tuyệt đối bên ngoài ống. Chọn tỷ số P2/P1=2 [7] +w : là trọng lượng dòng không khí (kg/s ) w ==  w =0,17 (kg/s)Thay số vào ta có :  Pa =( 20,282 -1) Pa=6 kw Chọn máy thổi khí là quạt ly tâm có công suất : Pc=k.Pa k: là hệ số dự trữ , chọn k=1,0 Pc=6.1,0=6,0 kw Hiệu suất của quạt khí là : h=95%. Ta có công suất thực tế của quạt là : Pquạt= Pc/h=6,0/0,95  Pquạt=6,3 (KW). Để cho quá trinh vận hành được tốt, tránh những sự cố xảy ra trong quá trình vận hành ta chọn mua 3 máy thổi khí, mỗi máy có công suất p=P/2=6,3/2=3,15 kw. Trong quá trình làm việc ta cho 2 máy làm việc còn 1 máy dự phòng lúc xảy ra sự cố. Mặt bằng hệ thống xử nước thải của nhà máy : Khi bố trí mặt bằng tổng thể hệ thống xử lý nước thải cần lưu ý tới các vấn đề sau : -Phải lựa chọn nơi đặt hệ thống xử lý sao cho phù hợp với toàn bộ khu vực của nhà máy . + hệ thống phải đặt gần nguồn thải và cuối hướng gió  + Xem xét địa hình đất cát nơi đặt hệ thống , xem mức chiệu lún nén của đất để đặt các thiết chìm hay nổi  + Đặt hệ thống phải có tính thẩm mĩ cao +Diện tích mở rộng và phát triển hệ thống xử lý trong tương lai + Tính khả thi và tiết kiệm kinh tế khi vận hành . + Đánh giá về giao thông đi lại + Tuỳ thuộc về cao độ của từng thiết bị mà ảnh hưởng tới sơ đồ xử lý vì nó quyết định khối lượng công tác đất các thiết bị như bể UASB , bể lắng thứ cấp có chiều cao lớn thì ta nên đặt nửa chìm nửa nổi .Và điều quan trọng trong bố trí mặt bằng hệ thống xử lý cần phải chú ý lợi dụng chiều cao của các thiết bị để bố trí nhằm tạo ra dòng nước thải tự chảy trong quá trình xử lý nhằm hạn chế bơm nước và không tiêu tốn điện năng giảm chi phí vận hành . Để đảm bảo nước thải tự chảy qua các thiết bị , mực nước ở đầu chạm xử lý phải cao hơn mực nước cao nhất ở sông hồ tiếp nhận một giá trị bằng toỏng số tổn thất áp lực qua công trình và có dự chữ 11-1,5 m. Việc xác định chính xác tổn thất áp lực qua mỗi thiết bị và ống là điều kiện đầu tiên bảo đảm cho trạm xử lý và làm việc bình thường . Tổn thất áp lực trạm xử lý gồm :  + tổn thất chiều dài khi chuyển động theo ống , kênh , máng nối các công trình với nhau  + Tổn thất khi nước chảy qua cửa tràn và ra khỏi thiết bị + tổn thất qua từng thiết bị ở những chỗ chênh lệch mực nước + Để duy trì được chế độ tự chảy ở 1 số thiết bị thì cần phai có các thiết bị phụ trợ như các van 1 chiều , thiết bị kiểm tra chất lượng , thiết bị đo lưu lượng nước thải … Tóm lại : dựa trên những phân tích ở trên để lựa chọn và bố trí mặt bằng hệ thống xử lý cho phù hợp , và cố gắng thiết kế tận dụng chế độ tự chảy trong dây truyền xử lý . Chính vì vậy nên trong dây truyền công nghệ xử lý nước thải của nhà máy cồn em đã chọn ra sơ dồ xử lý nước thải như sau : 1 2 3 4 5 Dòng vào Dòng ra 0.00 - chú thích : 1. Bể điều hoà kết hợp lắng 2. bể UASB  3. Bể aeroten  4. Bể lắng cấp II 5. Bể xử lý bùn IV22. Tính toán bơm nước thải : Từ mặt bằng bố trí hệ thống xử lý nước thải , để vận hành quá trình xử lý thì cần tối thiểu là 3 bơm nước thải . Đó là bơm từ bể điều hoà sang bể UASB và 1 bơm tuần hoàn bùn hoạt tính từ bể lắng thứ cấp trở lại bể aeroten .Theo [7] thì 2 bơm này có công suất bằng nhau và bơm nước thải từ bể điều hoà lên dàn làm thoáng và bơm này có công suất bằng với 2 bơm ban đầu . Còn các dòng chảy khác thì áp dụng chế độ tự chảy từ cao xuống thấp . Tính bơm nước thải vào bể UASB : Chọn tốc độ của nước thải trong ống là v = 0,8 m/s. [12] Đường kính ống dẫn nước thải (m) V: lưu lượng nước thải (m3/s) , V = = 1,2.10-3 m3/ s. Thay số vào công thức ta được : d.= d = 0,05 m. áp suất toàn phần do bơm tạo ra: (m) Trong đó: + P1 : áp suất trên bề mặt không gian hút ( N/m2) là áp suất khí quyển, P1= Pkq + P2 : áp suất trên bề mặt không gian đẩy (N/m2)là áp suất khí quyển, P2= Pkết quả Vậy P2 - P1 = 0 + H0: chiều cao nâng chất lỏng (m) H0 = H(hút) + H(đẩy) - H(hút) là khoảng cách chiều cao giữa mức nước trong bể điều hòa so với máy bơm, lấy giá trị là chiều sâu của bể điều hòa.  H(hút) = 2,5 m. - H(đẩy) là khoảng cách chiều cao đẩy nước lên tính bằng chiều cao của bể UASB, H(đẩy) = 8 m. Vậy H0 = H(hút) + H(đẩy) = 2,5+8 = 10,5 m. H0 = 10,5 m + Hm : áp suất tiêu tốn để thắng toàn bộ trở lực trên đường ống hút và đẩy (m) (m) Trong đó: - g: là gia tốc trọng trường, g=9,81 m/s2. -: là khối lượng riêng của nước thải r=1100 kg/m3. : áp suất động học (N/m2) (N/m2) : áp suất để khắc phục trở lực ma sát (N/m2) L : chiều dài ống dẫn, chọn L = 20 m : hệ số ma sát. Tính giá trị Re. Với là độ nhớt , tra bảng = 10-6 m2 Tra bảng II-12 , sổ tay quá trình và thiết bị. = 0,02 Ta có : (N/m2) : áp suất cần thiết để thắng trở lực cục bộ (N/m2) + : hệ số trở lực cục bộ. Bao gồm trở lực do các ống nối đổi góc và do lắp đặt van một chiều . Với số ống nối đổi góc là n1=4 ; số van một chiều là n2=1. Tra bảng II-16 , sổ tay quá trình và thiết bị. = 0,8 ; =5,7 (N/m2) ==0,6 (N/m2) Vậy áp suất toàn phần do bơm tạo ra : (m) Chọn loại bơm ly tâm có năng suất Q = 4,16 m3/h. Công suất yêu cầu trên trục của bơm tính theo công thức sau : (kW) Trong đó :  + : là khối lượng riêng của nước thải, = 1000 kg/m3. + g: là gia tốc trọng trường, g=9,81 m/s2. +H : là áp suất toàn phần mà bơm cần phải tạo ra, đơn vị m cột nước. + : là hiệu suất của bơm . Chọn là 80%. (kW) Công suất động cơ điện của bơm tính theo công thức. (kW) Nđcđ=0,7 kw Trong đó: + B là hệ số dự trữ , chọn B=2. + Hs(truyền động) = 80% là hiệu suất truyền động từ trục động cơ đến trục máy bơm. + Hs(động cơ)= 80% là hiệu suất của động cơ. Để vận hành hệ thống xử lý nước thải được tốt ta chọn mua bơm ly tâm có công suất điện 1kw Vậy tronng quá trình hoạt động hệ thống xử lý nước ta cần có 3 bơm ly tâm có công suất điện là :1kw. Trong đó 1 bơm dùng để bơm nước thải từ bể điều hoà lên bể UASB còn một bơm dùng để bơm tuần hoàn bùn hoạt tính lại bể aeroten . Và 2 bơm này có cong suất bằng nhau . Còn 1 bơm để dự trữ khi có sự cố Chương V: DỰ TOÁN CHI PHÍ XÂY DỰNG VÀ VẬN HÀNH HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI Việc đánh giá tính kinh tế của hệ thống xử lý bao gồm việc ước tính chi phí xây dựng cơ bản và chi phí vận hành hệ thống để xử lý nước thải cho cơ sở. Các khoản chi phí có ý nghĩa quyết định chủ yếu tới tính khả thi của hệ thống xử lý nước thải. Bởi vì lợi ích kinh tế vẫn là vấn đề hàng đầu mà các cơ sở sản xuất luôn đề cao. Nếu chi phí xây dựng quá lớn cơ sở sẽ không thể áp dụng được hệ thống xử lý mặc dù nó sẽ cho một hiệu quả bảo vệ môi trường rõ rệt. Nếu chi phí vận hành quá lớn thì lợi nhuận của cơ sở sẽ giảm thậm chí bằng không.Do đó cần phải cân nhắc giữa vấn đề về kinh tế và vấn đề về môi trường sao cho phù hợp với lợi ích kinh tế của xí nghiệp nhưng đồng thời không gây ảnh hưởnh sấu tới môi trường .V.1. Dự toán chi phí vận hành : Dự toán chi phí vận hành hệ thống bao gồm :+ Là khoản chi phí phát sinh khi vận hành hệ thống xử lý nước thải bao gồm chi phí chạy máy bơm,chạy quạt thổi không khí, chi phí mua hoá chất nếu cần.+ Chi phí cho người quản lý và vận hành hệ thống . Trong quá trình vận hành hệ thống cần : - Một quạt thổi khí vào bể aeroten có công suất điện P=7 kw– Một bơm dùng để bơm nước thải từ bể điều hoà vào bể UASB và một bơm dùng để bơm tuần hoàn lại bùn hoạt tính vào bể aeroten , và một bơm dùng để bơm nước thải từ bể điều hoà lên làm nguội ở dàn làm thoáng . Ba bơm này có công suất là P=3 kw. Vậy công suất cho toàn bộ máy bơm và quạt thổi khí trong một ngày vận hành xử lý nước thải của nhà máy là : P=Pquạt + Pbơm=24(6,3 + 3) P=223 kw - Giá điện cho sản xuất là 1000đ/1kw. Vậy tiền điện trong 1 ngày là : 223.1000=223000 đ/ngày Trong quá trình hoạt động xử lý nước thải cần 2 người quản lý và điều hành . Tiền lương cho 1 người trong 1 tháng là :1000000 đ. Vậy tiền chi trả cho 2 người trong 1 ngày là : 1000000.2/30 = 66666 đ/ngày. Vậy tổng chi phí vận hành hệ thống xử lý nước thải trong 1 ngày là : 223000 +66666 =289666 đ/ngày. Vậy tổng chi phí vận hành để xử lý 1 m3 nước thải là : 289666 /100 =2896,7 đ/m3 V.2. Dự toán chi phí xây dựng cơ bản : Chi phí xây dựng cơ bản bao gồm : Chi phí vật liệu : là giá trị vật liệu chính, vật liệu phụ, cấu kiện, các vật liệu luân chuyển, phụ tùng, bán thành phẩm để hoàn thành công trình. Tiền xây dựng nhà phân tích , đường đi nội bộ , hệ thống chiếu sáng ,hệ thống an toàn . - Chi phí nhân lực : là tiền công, các khoản phụ cấp để chi trả cho những người tham gia vào công việc xây dựng và lắp đặt hệ thống hệ thống. - Chi phí máy thi công : là tiền mua máy hoặc thuê sử dụng máy xây dựng phục vụ cho quá trình xây dựng. Chi phí mua các thiết bị: bao gồm tiền mua các máy bơm nước thải, bơm bùn tuần hoàn, quạt thổi khí vào bể aeroten, quạt thổi khí vào bể điều hoà . Các thông số hình học của các công trình cần xây dựng trong hệ thống xử lý nước thải : Các công trình Dạng hình học Thể tích (m3) Bể điều hòa Hình hộp chữ nhật 32 Bể UASB Hình trụ tròn 48 Bể aeroten Hình hộp chữ nhật 38 Bể lắng bùn thứ cấp Hình trụ tròn 27 Bể nén và xử lý bùn Hình hộp chữ nhật 80 Các công trình Chiều dài (m) Chiều rộng (m) Chiều sâu dưới đất (m) Chiều cao (m) Bể điều hòa 3,5 2,6 2,5 0,0 Bể UASB 2,8 2,8 2,0 6,0 Bể aeroten 5,0 3,0 0,0 2,5 Bể lắng bùn 3,0 3,0 2,8 2,0 Bể xử lý bùn cặn 6 4 0,0 3,5 Tính toán chi phí xây dựng cơ bản : Các hạng mục xây dựng chính trong một công trình là : - Đào đất đối với các công trình có độ sâu. - Làm nền móng cho công trình. - Xây tường của công trình. - Láng trát hoàn thiện. Bảng đơn giá sau bao gồm : Các chi phí vật liệu, chi phí nhân công, chi phí máy phục vụ cho việc xây dựng các hạng mục chính của công trình lấy trong bảng đơn giá xây dựng cơ bản. Hạng mục công trình Đơn vị tính đơn giá Đơn giá Đào đất Đ/ m3 4223,31 Xây tường gạch Đ/m3 376547 Xây móng gạch Đ/m3 397625 Xây tường bê tông Đ/m3 1324516 Xây móng bê tông Đ/m3 1543081 Láng trát hoàn thiện Đ/m2 10538 Do đặc tình chịu lực của các công trình khác nhau nên cách thức xây dựng cũng khác nhau. Cụ thể ta chia các công trình làm hai nhóm : + Nhóm A gồm các công trình cần độ vững chắc lớn nên phải xây dựng bằng bê tông, bao gồm bể UASB, bể lắng bùn thứ cấp. + Nhóm B gồm các công trình không quá cần độ vững chắc như các công trình thuộc nhóm A có thể xây bằng gạch, bao gồm bể điều hòa, bể nén và xử lý bùn cặn và bể aeroten. Chi phí xây dựng cơ bản sẽ được tính bằng cách nhân khối lượng thực hiện từng hạng mục công trình với đơn giá. Bảng khối lượng hạng mục công trình và tổng chi phí xây dựng. Công trình Đào đất (m3) Thể tích tường (m3) Thể tích móng (m3) Diện tích bề mặt (m2) Bể điều hòa 23 6,1 1,5 40 Bể UASB 16 15 3,0 150 Bể aeroten 3 8 2,6 95 Bể lắng bùn 30 10 2,7 80 Bể xử lý bùn cặn 80 14 6 94 Tổng khối lượng từng hạng mục công trình nhóm A 106 28,1 10.1 229 Tổng chi phí từng hạng mục công trình nhóm A (đ) 447670 10580971 4016013 2413202 Tổng khối lượng từng hạng mục công trình nhóm B 46 25 5,7 230 Tổng chi phí từng hạng mục công trình nhóm B 194272 33112900 8795562 2423740 Tổng chi phí từng hạng mục của các công trình 641942 43693871 12811575 4836942 Tổng chi phí xây dựng cơ bản 61.984.330 đ Tính toán chi phí mua các thiết bị phục vụ cho hệ thống xử lý: Bảng các thiết bị phục vụ cho hệ thống xử lý. Thiết bị Công suất (kW) Lưu lượng (m3/h) Số giờ làm việc (h) Giá (Đồng) Bơm nước thải làm nguội 1 4,16 24 2.000.000 Quạt thổi khí cho bể aeroten 6,3 24 20.000.000 Bơm nước thải vào bể UASB 1 4,16 24 2.000.000 Bơm bùn tuần hoàn 1 6,416 24 2.000.000 Tiền chạy thử 2.000.000 Tiền thiết kế công trình 5.000.000 Một bơm dự chữ 1 2.000.000 chi phí mua thiết bị dàn ống thổi khí , ống dẫn nước… 5.000.000 đ Tổng chi phí mua thiết bị 40.000.000 đ Ngoài ra trong chi phí xây dựng cơ bản còn phải xây: Đường đi nội bộ trong khu xử lý, hệ thống chiếu sáng, hệ thống an toàn và nhà phân tích và quản lý. Tổng chi phí cho các hạng mục này khoảng 40.000.000 đ Chi phí bảo dưỡng hệ thống xử lý nước thải chiếm khoảng 5% tổng chi phí xây dựng cơ bản.  0,05.(61984330+40000000 +40000000)=7100000 đ Tổng chi phí xây dựng cơ bản bao gồm: Chi phí xây dựng các thiết bị chính + chi phí mua thiết bị + chi phí phụ trợ cho quá trình vận hành + Chi phí bảo dưỡng hệ thống. Tổng chi phí xây dựng cơ bản = 61.984.330 + 40.000.000 +40.000.000+7.100.000=149.083.000 đồng Hệ thống xử lý nước thải sẽ hoạt động trong 15 năm. Mỗi năm gồm có 360 ngày. Số ngày hoạt động = 15 . 360 = 5400ngày. Khấu hao giá trị hệ thống xử lý tính cho một ngày hoạt động sẽ là: 149083000/5400 =27610 đ/ngày Tính giá trị khấu hao của hệ thống xử lý cho 1 m3 nước thải cần xử lý : 27610/100=276 Đồng/ m3. Chi phí để xử lý 1 m3 nước thải = Chi phí vận hành + giá trị khấu hao = 3896,7 + 276 =3172,7 Đồng / m3 nước thải . =3172,7Đồng / m3 nước thải . V.3. Quản lý vận hành hệ thống xử lý nước thải. V.3.1. Quản lý giám sát Mục tiêu cuẩ việc giám sát là tìm hiểu về quá trình hoạt động của các công trình trong hệ thống xử lý, tạo điều kiện thuận lợi để điều chỉnh các thông số vận hành nhằm đạt được hiệu quả xử lý tối ưu.- Các thông số cần quản lý và giám sát là: Tải lượng đầu vào như( lưu lượng, BOB, COD, SS…), hàm lượng oxy hoà tan (DO); thể tích bùn; hàm lượng bùn (MLSS); pH; các chất rắn có thể lắng; độ trong chất lượng dòng thải; tỷ lệ chất dinh dưỡng … Sau đây ta đi xét từng yếu tố trong quá trình vận hành: pH : pH cần được đo hàng ngày, giá trị Ph =6,5-7,8 biểu thị hoạt động sinh học tốt. Thông số pH đặc biệt quan trọng trong suốt thời gian chạy thử hệ thống và trong quá trình làm việc ổn định, nếu như pH không nằm trong giới hạn đó thì phải điều chỉnh cho nó phù hợp nếu không sẽ ảnh hươngr tới hiệu quả xử lý của hệ thống. ôxy hoà tan:Hàm lượng ôxy hoà tan là thông số quan trọng nhất trong vật hành hệ thống bể aeroten. Giá trị DO không được nhỏ hơn 0,5 mg/l và nó thường nằm trong khoảng 1,5 – 2 mg/l nhằm tránh điều kiện kỵ khí trong bùn lắng . . Vì vậy phải theo dõi giá trị DO hành ngày, quá trình đo cần được tiến hành trực tiếp trong bể aeroten bằng máy đo DO, cần phải kiểm tra trong toàn bộ bể tránh gây ra hiện tượng yếm khí từng vùng Thể tích bùn:Bên cạnh chỉ số DO, trong bể aeroten cần phải có hàm lượng bùn sinh khối đủ lớn và có khả năng lắng tốt.Thể tích bùn cần đạt 400 –600 mg/l và nước phải trong với hàm lượng nhỏ các bông nổi. Thể tích bùn cần được đo hàng ngày. Hàm lượng bùn lỏng (MLSS) MLSS là hàm lượng bùn lỏng trong bể sục khí. MLSS cần được phân tích hàng tuần giống như phân tích hàm lượng chất rắn lơ lửng trong bể nước sục khí. Quá trình phân tích thường được tiến hành trong phòng thí nghiệm với mẫu được lọc và sấy khô ở nhiệt độ 105 0C. Giá trị này cần phải đạt trong khoảng từ 3-5 g/l Lượng chất rắn có thể lắng đọng: Lượng chất rắn có thể lắng đọng là 1 chỉ số nói lên hiệu quả của bể lắng. Lấy một mẫu khoảng 1l từ đầu ra của bể lắng và đỏ vào 1 phễu Imhoff. Mẫu này được để lắng trong 2h, sau đó chúng ta đọc thể tích bùn (mg/l). Thể tyích bùn lắng phải 0,3 mg/l thì có thể là bể lắng đã bị quá tải. Chỉ số thể tích bùn (SVI): SVI là thông số chỉ khả năng lắng của bùn hoạt tính. Có thể tính chỉ số thể tích bùn dựa trên kết quả đo đạc đồng thời 2 chỉ số SV và MLSS : SVI = SV/MLSS (ml/g)Chỉ số SVI <150 ml/g vì nếu lớn hơn thì khả năng lắng của bùn kém và cần tìm hiểu nguyên nhân của vấn đề này. Lấy mẫu: Phải lấy mẫu và phân tích mẫu nước thải dòng vào và ra của hệ thống xử lý nước thải ít nhất 1 lần trong 1 tháng: kiểm tra các thông số như là:COD; BOD; SS; Nồng độ chất dinh dưỡng ; pH …xem đã đạt yêu cầu chưa. Chương trình quản lý và giám sát hệ thống đầy đủ và đúng tại hệ thống xử lý nước thải bao gồm : - Quan trắc hàng ngày như : (lưu lượng ; DO;Ph; và SV trong bể xử lý hiếu khí ) - Quan trắc hàng tuần như ( lấy mẫu ngẫu nhiên ở đầu ra để phân tích COD,và SS) - Hàng tháng như : + Mẫu tỷ lệ lưu lượng trong thời gian 24 h ở đầu vào : COD,BOD5, SSvà NH3-N + Mẫu ở đầu ra: COD,BOD5 , SSvà NH3-N Báo cáo: Tất cả các số liệu quan trắc phải được ghi và lưu giữ. Các số liệu sản xuất cơ bản cũng được lưu trữ để khi có các sự cố trong vận hành có thể tìm hiểu nguyên nhân từ các điều kiện sản xuất đặc biệt. Hàng tháng phải có báo cáo cho ban lãnh đạo về các số liệu trung bình, các nhận xét, đánh giá và các ý kiến đề suất, kiến nghị V.3.2 Vận hành hệ thống: a. Chạy thử :  Khi bắt đầu vận hành một hệ thống xử lý nước thải mới hay khởi động lại hệ thống cũ sau khi bị hỏng hóc ( chẳng hạn sau khi rửa sạch bùn do nước thải quá tải hay bị nhiễm độc tính ) có một số nguyên tắc cần tuân thủ để hệ thống trở lại hoạt động bình thường trong thời gian sớm nhất : Cần tăng dần tải lượng của hệ thống XLNT trong thời gian 1 tháng Lượng DO cần giữ ở mức 2-3mg/l và nhất thiết không sục khí quá nhiều khi trong giai đoạn khởi động cần điều chỉnh dòng khí mỗi ngày Phải kiểm tra lượng DO và SV ( thể tích bùn )trong bể hiếu khí. Thể tích bùn sẽ tăngvà khả năng tạo bông và lắng của bùn cũng tăng dần trong thời gian 1 tháng Cần kiểm tra lượng SS trong bể hiếu khí hàng tuần Không lấy bùn dư chừng nào thể tích bùn chưa đạt 500mg/l và lượng SS từ 3-4 mg/l. b. Vận hành hàng ngày: Vận hành hệ thống xử lý nước thải sinh học hàng ngày, ngoài việc thực hiện chương trình quang trắc còn phải đảm bảo: Giữ lượng DO trong bể hiếu khí từ 2-4 mg/l bằng cách điều chỉnh dòng khí Điều chỉnh lượng bùn dư và giữ thể tích bùn ở mức 500 mg/l Đảm bảo nồng độ bùn hoạt tính trong bể aeroten từ 2000-5000mg/l bằng cách tuần hoàn liên tục bùn từ đáy bể lắng thứ cấp Điều chỉnh pH phù hợp và bổ sung đủ chất dinh dưỡng cho các vi sinh vật hoạt động trong quá trình xử lý sinh học.c. Xử lý sự cố trong quá trình xử lý nước thải: Nếu thực hiện chương trình quan trắc và tiến hành các hoạt động thường nhật, chúng ta có thể được hệ thống XLNT hoạt động tối ưu trong 1 thời gian dài. Tuy nhiên nếu có sự cố xảy ra, điều quan trọng là phải phân tích nguyên nhân để giải quyết sự cố. Dưới đây là một số sự cố thường gặp khi vận hành HTXLNT cùng với nguyên nhân và hành động sửa chữa tiến hành : Hạng mục Sự cố Nguyên nhân Sửa chữa và khắc phục Bể điều hoà Nhiệt độ cao Tắc dàn ống thổi khí nén vào bể Thông lại các ống hoặc thay mới Bể aeroten Bọt trắng nổi trên mặt bể Có quá ít bùn (thể tích bùn thấp ) Dừng lấy bùn dư Bùn có màu đen Có lượng ôxy hoà tan (DO) quá thấp Tăng cường sục khí Bùn có chỉ số thể tích bùn cao Lượng DO trong bể thấp Kiểm tra sự phân bổ khí và điều chỉnh Có bọt khí ở một số chỗ trong bể Thiết bị phân phối khí bị nứt Thay thế thiết bị phân phối khí Bể UASB Bùn không ở trạng thái lơ lửng Do vận tốc nước đi vào bể không ổn định Kiểm tra lại bơm nước thải vầo Vi sinh vật phát triển chậm Do hở thiết bị , nên có ôxy xâm nhập vào bể Kiểm tra và làm kín lại bể không cho ôxy hoà tan Bể lắng Bùn đen trên mặt Thời gian lưu bùn quá lâu Loại bỏ bùn thường xuyên Có nhiều bông nổi ở dòng thải Nước thải quá tải ,máng tràn quá ngắn Xây bể to hơn , tăng độ dài của máng tràn Nước thải không trong Khả năng lắng của bùn kém Tăng hàm lượng bùn hiếu khí Tóm lại : Để cho quá trình xử lý nước thải được tốt thì chúng ta cần phải thường xuyên quản lý giám sát , theo dõi trong quá trình vận hành hệ thống nhằm giải quyết nhanh các sự cố có thể xảy ra và tìm hiểu nguyên nhân gây ra sự cố để tìm cách giải quyết. KẾT LUẬN Đồ án tập trung vào phân tích các đặc trưng của dòng thải từ phân xưởng sản xuất cồn từ rỉ đường đó là: + Nước thải có nhiệt độ cao từ 80-850C + Có hàm lượng BOD, COD rất cao có trường hợp lên tới COD từ 50000-80000 mg/l. +Ngoài các thành phần dinh dưỡng như BOD, N, P, K trong dòng thải còn chứa nhiều độc tố từ nguồn mật rỉ như Furrurol, melanoidin, caramelon v.v..và trong quá trình lên men hoá như Na2SiF6 ( chất thanh trùng ), axit axetic còn lại các chất Fuzen v.v.. là những chất có nhiều khả năngức chế hoạt động của vi sinh vật. +Bên cạnh đó dòng nước thải này còn có màu nâu đặc trưng. Từ các đặc trưng trên đồ án đã tập hợp phân tích các công nghệ đã sử dụng và đề xuất một sơ đồ xử lý thích hợp với điều kiện của mình. Đặc điểm của sơ đồ xử lý này là: -Thiết bị điều hoà, vừa có nhiệm vụ điều hoà sự thăng giáng nồng độ, lưu lượng nhưng còn có nhiệm vụ giảm nhiệt độ và nồng độ đến miền làm việc tối ưu như dàn toả nhiệt, hệ thống pha loãng (tận dụng nước thải sau xử lý). Sử dụng bể UASB để xử lý cấp I phù hợp với điều kiện đầu vào có nhiệt độ và nồng độ cao. Sử dụng bể aroten để xử lý cấp II nhanh xử lý đến tiêu chuẩn thải theo yêu cầu. -Kết hợp bể xử lý bùn yếm khí để vô cơ hoá triệt để bùn hoạt tính thải. - Sử dụng sân phơi cát để chuyển thành bùn khô. Hệ thống không sử dụng bể clo hoá để tiêu diệt vi khuẩn vì nguồn vào ở nhiệt độ cao, mặt khác hệ vi sinh sử dụng ở đây là hệ vi sinh được phân công từ ban đầu Tác giả đã cố gắng lựa chọn các điều kiện thiết kế khác nhằm để đảm bảo độ tin cậy cao của đồ án. Tuy nhiên do chưa có sự kiểm tra qua thử nghiệm thiếu các số liệu công nghệ thực tế cho nên chắc chắn có những hạn chế nhất định. Tuy nhiên đồ án này có những đóng góp nhất định cho các cơ sở xử lý nước thải sản xuất cồn tham khảo và có thể áp dụng vào việc xử lý nước thải của cơ sở mình. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Trần Hiếu Nhuệ Thoát nước và xử lý nước thải công nghiệp  Nhà xuất bản khoa học và kỹ thật, Hà Nội 1999 [2] Nguyễn Ngọc Lân Bài giảng công nghệ sản xuất cồn [3] Hoàng Huệ Xử lý nước thải công nghiệp Nhà xuất bản xây dựng, Hà Nội-1999 [4] kỹ thuật sản xuất rượu [5] Nguyễn Ngọc Dung Xử lý nước cấp [6] Báo cáo đánh giá tác động môi trường nhà máy đường Việt Trì [7] Trịnh Xuân Lai Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải Nhà xuất bản Xây dựng, TPHCM-1999. [8] Trần Hiếu Nhuệ Xử lý nước cấp và nước thải Trường Đại học Xây Dựng,Hà Nội-1999. [9] Sổ tay hoá công [10] Trần Văn Nhân, Ngô Thị Nga Giáo trình công nghệ xử lý nước thải Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội-1999. [11] Thông báo khoa học của các trường đại học Bộ Giáo dục và Đào tạo, Hà Nội-2000. [12] Bộ môn quá trình và thiết bị công nghệ hoá học Sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hoá chất Đại học Bách Khoa Hà Nội. [13] J.Gruhler Các công trình làm sạch nước thải loại nhỏ (sách dịch) Nhà xuất bản Xây dựng-1985. [14] Brother Joseph McCabe and W.W.Eckefnelder. Biological treatment of sewage and industrial wastes J.R.Manhattan College. [15] Sổ tay xử lý nước Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật-2000. [16] Kỹ thuật môi trường