Đồ án Nghiên cứu và đề xuất công nghệ xử lý nước thải cá cơm hấp tại Làng nghề cá cơm hấp Mỹ Tân, huyện Ninh Hải, tỉnh Ninh Thuận

ùc thải cho vào beaker 2000 ml (8 becker). Cho lượng phèn khác nhau vào các becker trên. Dùng axit hoặc kiềm để điều chỉnh về pH tối ưu. Khuấy 100 vòng/phút trong 1 phút sau đó giảm tốc độ khuấy 20 vòng/phút trong 15 phút. Tắt máy và để lắng tĩnh trong 30 phút. Lấy nước sau khi lắng đem đo pH, độ đục và xác định hiệu quả xử lý. Liều lượng phèn tối ưu là liều lượng ứng với mẫu có độ đục, độ màu thấp nhất. 4.2. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Xác định lượng phèn để bông cặn hình thành Lượng nước thải (ml) Liều lượng phèn PAC (g) Bông cặn hình thành 500 0.01 0 500 0.05 0 500 0.1 X Nhận xét: Theo kết quả thí nghiệm thì khi lượng phèn PAC 0.1g tương ứng 500ml nước thải thì bông cặn sẽ hình thành. Thí nghiệm xác định pH tối ưu (dùng NaOH điều chỉnh pH) Mẫu nước thải ban đầu: pH = 6 Cốc 1 2 3 4 5 6 7 8 Lượng nước thải (ml) 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 Đầu vào pH 3.4 4.6 5.6 6 7.2 8.2 8.8 9.4 Độ đục (NTU) 672 711 702 615 802 724 892 743 NaOH 1N (ml) 0 0 0 0 2 3.9 5.9 9.1 H2SO4 0,1N (ml) 29.5 13.5 4.5 0 0 0 0 0 Phèn PAC (g) 0.2 Đầu ra pH 3.3 4.4 5.2 6 7.0 7.9 8.4 9.1 Độ đục (NTU) 47 45 24 14 78 46 35 54 Hiệu suất (%) 93 93.67 96.58 97.72 90.27 93.65 96.08 92.73 Hình 4.4. Đồ thị biểu diễn sự biến thiên độ đục theo pH Nhận xét: Hiệu suất xử lý cao (90.27% - 97.72%) chứng tỏ chất lượng phèn dùng keo tụ tốt. Mẫu nước dùng keo tụ là nước thải cá cơm hấp, pH=6. pH tối ưu cho quá trình là pH=6 (hạt keo tồn tại ở trạng thái hydroxit trung tính nên dễ dàng kết tủa nhất) bằng giá trị pH của nước thải ban đầu do đó việc xử lý mang tính kinh tế và lợi ích rất nhiều. Giá trị pH dung dịch thay đổi sau quá trình keo tụ. Tuy nhiên, khoảng thay đổi không lớn do trong nước thải còn có nhiều thành phần khác xảy ra phản ứng trong quá trình keo tụ. Thí nghiệm xác định lượng phèn tối ưu Cốc 1 2 3 4 5 6 7 8 Lượng nước thải (ml) 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 Đầu vào pH 6 6 6 6 6 6 6 6 Độ đục (NTU) 621 673 683 584 523 736 694 703 Phèn PAC (g) 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 Đầu ra pH 6 6 6 6 6 6 6 6 Độ đục (NTU) 87 53 32 33 25 18 36 29 Hiệu suất (%) 86 92.12 95.31 94.35 95.22 97.55 94.81 95.87 Hình 4.5. Đồ thị biểu diễn sự biến thiên độ đục theo lượng phèn Nhận xét: Theo kết quả thí nghiệm xác định lượng phèn tối ưu dựa trên pH tối ưu (pH = 6), ta thấy lượng phèn là 0.7 g/l cho vào hiệu quả khử độ đục là cao nhất (H = 97.55%). Kết luận chung cho các thí nghiệm trên: Theo kết quả thí nghiệm thì: pH tối ưu là 6 Lượng phèn PAC tối ưu là 0.7g/l Lưu ý khi tiến hành thí nghiệm: Nước thải phải được vớt hết mỡ trước khi cho vào quá trình keo tụ vì lượng mỡ sẽ ảnh hưởng đến quá trình keo tụ, cụ thể mỡ sẽ liên kết lại với nhau và nổi trên bề mặt nước và kéo theo các bông cặn nổi lên làm cho tăng độ đục của nước đầu ra. Nguyên nhân gây ra sai số: Khi điều chỉnh pH, các beaker không được khuấy đều khi thêm axit /bazơ. Có hiện tượng kết bông trước khi đưa vào khuấy, bông bị vỡ khi đưa vào khuấy nhanh. Máy đo pH cho kết quả sai. Sai số do dụng cụ, hoá chất (pipet, lượng nước thải đối với từng mẫu không thật chính xác do sử dụng beaker). pH trong quá trình làm không chính xác, sau quá trình keo tụ pH dung dịch thay đổi do các phản ứng xảy ra. Sai số trong quá trình khuấy trộn, thời gian lắng, cặn lắng bị nổi. Chương 5 ĐỀ XUẤT VÀ TÍNH TOÁN HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHẾ BIẾN CÁ CƠM HẤP 5.1. TÍNH CHẤT NƯỚC THẢI CÁ CƠM HẤP: Nghiên cứu, đề xuất công nghệ xử lý được dựa theo tính chất nước thải tại hố chứa nước thải tập trung của hộ Bà Nguyễn Thị Nhẫn. Nước thải đầu ra phải đạt loại B theo QCVN 24:2009/BTNMT – Quy chuẩn Kỹ thuật Quốc gia về nước thải công nghiệp được ban hành theo Thông tư số 25/2009/TT-BTNMT ngày 16 tháng 11 năm 2009 của Bộ Tài nguyên và Môi trường. Bảng 5.1. Tính chất nước thải cá cơm hấp và QCVN 24 : 2009/BTNMT STT Thông số Đơn vị Giá trị QCVN 24 : 2009/BTNMT (B) 1 pH 6,0 5,5 – 9 2 SS mg/l 1875 100 3 COD mg/l 16323 100 4 BOD5 mg/l 8520 50 5 Tổng N mg/l 1063 30 6 Tổng P mg/l 307 6 7 Coliform MNP/ml 4 5000 5.2. ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ XỬ LÝ: 5.2.1. Cơ sở lựa chọn: Mức độ cần thiết làm sạch nước thải được qui định theo QCVN 24:2009/BTNMT – Quy chuẩn Kỹ thuật Quốc gia về nước thải công nghiệp trước khi xả vào nguồn tiếp nhận. Lưu lượng nước thải không cao (130 m3/ngày), không liên tục (do hoạt động theo vụ mùa đánh bắt) nên chọn xử lý sinh học theo mẻ. Nước thải có hàm lượng chất lơ lửng, chất hữu cơ cao và có độ màu nên dùng phương pháp keo tụ tạo bông có thể làm lắng chất lơ lửng, giảm màu và hàm lượng hữu cơ trong nước thải do kết hợp hạt keo với tạp chất. 26 cơ sở chế biến cá cơm hấp đã nằm trong qui hoạch đất Làng nghề cá cơm hấp Mỹ Tân. 5.2.2. Sơ đồ dây chuyền công nghệ xử lý nước thải chế biến cá cơm hấp: Hình 5.1 Sơ đồ dây chuyền công nghệ xử lý nước thải chế biến cá cơm hấp 5.2.3. Thuyết minh công nghệ Nước thải từ các cơ sở chế biến cá cơm hấp qua hệ thống cống được tập trung vào hố thu gom có lắp song chắn rác để loại bỏ các tạp chất thô. Tại bể thu gom nước thải có sử dụng một máy bơm để bơm nước thải lên bể điều hòa. Trong bể đều hòa, ta sử dụng hệ thống làm thoáng bằng khí nén để cấp khí nhằm giảm thể tích các công trình phía sau cũng như ổn định về lưu lượng và nồng độ các chất ô nhiễm như: COD, BOD, SS... Đồng thời với việc ổn định chất lượng nước, hệ thống thổi khí tại bể điều hòa giúp tách một phần dầu mỡ và đưa lên bề mặt. Tiếp đó nước thải được bơm đưa sang bể tuyển nổi nhằm loại bỏ phần dầu mỡ có trong nước thải và thành phần chất rắn lơ lửng để tránh ảnh hưởng đến các công trình xử lý phía sau. Nước thải sau khi qua bể tuyển nổi với hàm lượng các chất hữu cơ cao được đưa qua bể trộn. Tại bể trộn dòng nước được cho thêm vào các hoá chất để tiến hành quá trình keo tụ tạo bông. Nước được hoà trộn đều với hoá chất nhờ cánh khuấy đặt trong bể. Sau khi nước tạo bông cặn lắng ở bể trộn sẽ được dẫn đến bể phản ứng xoáy hình trụ kết hợp với bể lắng đứng theo đường ống có gắn vòi phun phía cuối ống. Nước ra khỏi miệng phun với tốc độ lớn chảy quanh bể tạo thành chuyển động xoáy từ trên xuống tạo điều kiện tốt cho các hạt cặn, keo va chạm kết dính với nhau tạo thành bông cặn đi xuống dưới qua bộ phận hãm làm triệt tiêu chuyển động xoáy rồi vào bể lắng. Trong bể lắng đứng, nước chuyển động theo chiều đứng từ dưới lên trên, các tạp chất lơ lửng có tỷ trọng lớn hơn nước sẽ lắng xuống đáy, các chất lơ lửng có tỷ trọng nhẹ hơn sẽ nổi lên mặt nước được thiết bị gạt cặn tập trung về sân phơi bùn. Nước đã lắng trong được thu vào máng vòng bố trí xung quanh thành bể tiếp tục được bơm sang bể SBR. Trong bể SBR, ta bố trí hệ thống phân phối khí trên khắp diện tích bể. Bể hoạt động gồm 5 pha thực hiện nối tiếp nhau: Pha làm đầy (Fill); Pha phản ứng (React); Pha lắng (Settle); Pha tháo nước sạch (Decant) và Pha chờ (Idle). Thải bỏ bùn không nằm trong các pha hoạt động của SBR vì không có thời gian định cho quá trình thải bỏ. Bùn thường được thải bỏ trong pha lắng hoặc pha chờ. Khối lượng bùn và tần số thải bùn được quy định dựa vào hiệu quả xử lý mong muốn. Do quá trình sục khí và lắng diễn ra trong cùng một bể nên không có bùn chết trong quá trình phản ứng và không cần phải tuần hoàn bùn để duy trì nồng độ bùn trong bể phản ứng. Bùn được xả hút định kì về sân phơi bùn. Sân phơi bùn có nhiệm vụ giảm tỉ lệ độ ẩm trong bùn. Còn phần nước trong được dẫn sang bể tiếp xúc, tiếp xúc với Clorine trong một thời gian nhất định. Sau khi ra khỏi bể tiếp xúc, nước thải đã đạt tiêu chuẩn đối với nguồn thải loại B QCVN 24:2009/BTNMT – Quy chuẩn Kỹ thuật Quốc gia về nước thải công nghiệp trước khi xả ra nguồn tiếp nhận. 5.3. TÍNH TOÁN: Giá trị lưu lượng dùng để thiết kế: Hệ số không điều hòa là: Kmax = 1,54 (Theo Bảng I-4 Trịnh Xuân Lai, Tính Toán Thiết Kế Các Công Trình Xử Lý Nước Thải, Nhà xuất bản Xây Dựng Hà Nội, 2000) QTB = 130 m3/ngày = 130 m3/24h = 5,42 m3/h Qmax = 1,54QTB = 1,54 x 130 m3/ngày = 200,2 m3/24h = 8,34 m3/h Bảng 5.2. Các thông số lưu lượng dùng trong thiết kế Thông số Ký hiệu, đơn vị Giá trị Lưu lượng giờ trung bình ngày đêm QTB (m3/ngày) 130 Lưu lượng giờ trung bình QTB (m3/h) 5,42 Lưu lượng giờ lớn nhất Qh,max (m3/h) 8,34 5.3.1. Song chắn rác (SCR): Song chắn rác giữ lại các tạp chất có kích thước lớn hơn 5 mm. Do công suất nhỏ và lượng rác trung bình, chọn SCR làm sạch bằng thủ công. Rác sau thu gom được hợp đồng với đội vệ sinh xã thu gom và xử lý. Bảng 5.3. Các thông số tính toán cho song chắn rác Thông số Làm sạch thủ công Kích thước song chắn: Rộng, mm Dày, mm Khe hở giữa các thanh,mm Độ dốc theo phương đứng, độ Tốc độ dòng chảy trong mương đặt song chắn, m/s Tổn thất áp lực cho phép, mm 5-15 25-38 25-50 30-45 0,3-0,6 150 (Nguồn: Nguyễn Đình Tuấn & Nguyễn Khắc Thanh, Nghiên Cứu Công Nghệ Xử Lý Cục Bộ Nước Thải, Khí Thải Cho Một Số Cơ Sở Công Nghiệp Trọng Điểm ởû TP. Hồ Chí Minh, TP.HCM, 2000) 5.3.1.1. Kích thước mương đặt song chắn: Chọn tốc độ dòng chảy trong mương v = 0,3m/s Giả sử độ sâu đáy ống cuối cùng của mạng lưới thoát nước bẩn là H = 0,6m Chọn kích thước mương: B x H = 0,35m x 0,6m Chiều cao lớp nước trong mương là Chọn kích thước thanh rộng x dày = b x d = 5mm x 5mm và khe hở giữa các thanh là w = 20mm. 5.3.1.2. Kích thước SCR: Giả sử SCR có n thanh, suy ra số khe hở m = n+1 Mối quan hệ giữa chiều rộng mương, chiều rộng thanh và khe hở : à n = 13,2 thanh Chọn số thanh là n = 13, điều chỉnh khoảng cách giữa các thanh lại : à w = 20,3 mm 5.3.1.3. Tổn thất áp lực qua song chắn: Tổng tiết diện các khe song chắn Với B : Chiều rộng mương đặt SCR, B = 0,35m b : Chiều rộng thanh song chắn, b = 5mm = 0,005m n : Số thanh, n = 13 h : Chiều cao lớp nước trong mương, h = 0,022m Vận tốc dòng chảy qua song chắn Tổn thất áp lực qua song chắn mm<150mm Kết quả tính toán. STT Tên thông số (ký hiệu) Đơn vị Giá trị 1 Tốc độ dòng chảy trong mương m/s 0,3 2 Lưu lượng giờ lớn nhất, Q m3/h 8,34 3 Độ sâu đáy ống cuối cùng, H m 0,6 4 Kích thước mương, B x H: Chiều rộng, B m 0,35 Độ sâu, H m 0,6 5 Chiều cao lớp nước trong mương, h mm 22 6 Kích thước thanh Bề rộng, b mm 5 Bề dày, d mm 5 7 Khe hở giữa các thanh, w mm 20 8 Số thanh, n thanh 13 9 Độ nghiêng so phương đứng độ 30 10 Vận tốc dòng chảy qua song chắn, V m/s 0,369 11 Tổn thất áp lực qua song chắn, hL mm 3,36 Theo Lâm Minh Triết và những người khác, Xử Lý Nước Thải Đô Thị Và Công Nghiệp – Tính Toán Thiết Kế Công Trình, Nhà xuất bản ĐHQG TP. HCM, 2004 thì hàm lượng SS và BOD5 của nước thải sau khi qua song chắn rác đều giảm 4%. Hàm lượng cặn lơ lửng (SS) còn lại: Hàm lượng BOD5 còn lại: 5.3.2. Hầm bơm tiếp nhận: Hầm bơm tiếp nhận đặt chìm dưới mặt đất, có tác dụng tập trung, thu gom nước thải từ các nguồn trong nhà máy để tiếp chuyển lên bể điều hòa nhờ bơm. Thể tích hầm bơm tiếp nhận Với t: Thời gian lưu nước ở hầm bơm t = 10 – 30ph, chọn t = 20ph Chọn chiều sâu hữu ích h = 2m, chiều cao an toàn lấy bằng chiều sâu đáy ống cuối cùng hf = 0.6m, chiều cao bảo vệ hbv= 0,4m Chiều sâu tổng cộng Chọn hầm bơm có tiết diện ngang là hình chữ nhật trên mặt bằng. Diện tích hầm bơm tiếp nhận: Kích thước hầm bơm tiếp nhận L x B x H = 1,4m x 1m x 3m Thể tích thực tế: 1,4 x 1 x 3= 4,2m3 > 2,78m3 Chọn loại bơm nhúng chìm đặt tại hầm bơm có Qb = Qh,max = 8,34m3/h. Cột áp H=8 m Kết quả tính toán. STT Tên thông số (ký hiệu) Đơn vị Giá trị 1 Lưu lượng giờ lớn nhất, Q m3/h 8,34 2 Thời gian lưu nước, t phút 20 3 Thể tích thực hầm bơm, Vb m3 4,2 4 Chiều sâu hữu ích, h m 2 5 Kích thước hầm bơm Chiều dài, L m 1,4 Chiều rộng, B m 1 Chiều sâu tổng công, H m 3 5.3.3. Bể điều hòa: Bể điều hòa có nhiệm vụ điều hòa nước thải về lưu lượng và nồng độ, giúp làm giảm kích thước và tạo chế độ làm việc ổn định cho các công trình phía sau , tránh hiện tượng quá tải. 5.3.3.1. Kích thước bể: Thời gian lưu nước trong bể điều hòa 4 – 8h (Tiêu Chuẩn Xây Dựng TCXD-51-84, Nhà xuất bản ĐHQG Tp.HCM, 2001). Chọn t = 6h Thể tích bể điều hòa Chọn bể hình khối chữ nhật, chiều cao làm việc h = 4m, chiều cao bảo vệ hbv=1m Chiều cao xây dựng: Diện tích mặt bằng bể: Kích thước bể điều hòa: L x B x H = 5,5m x 2,5m x 5m Kết quả tính toán. STT Tên thông số (ký hiệu) Đơn vị Giá trị 1 Thời gian lưu nước, t h 6 2 Thể tích thực của bể, V m3 68,75 3 Chiều cao làm việc, h m 4 4 Chiều cao bảo vệ, hbv m 0,5 5 Chiều cao xây dựng, H m 5 6 Bề rộng của bể, B m 2,5 7 Chiều dài bể, L m 5,5 5.3.3.2. Dạng khuấy trộn, tính thiết bị xáo trộn bể điều hòa: Bảng 5.4. Các dạng khuấy trộn ở bể điều hòa Dạng khuấy trộn Giá trị Đơn vị Khuấy trộn cơ khí 4 – 8 W/m3 thể tích bể Khí nén, tốc độ khí nén 10 – 15 L/m3.ph (m3 thể tích bể) (Nguồn: Metcalf & Eddy, Wastewater Engineering – Treatment and Reuse. McGraw-Hill, New York, 2003) Khuấy trộn bể điều hòa bằng hệ thống thổi khí Lượng khí nén cần thiết cho khuấy trộn Với. R : Tốc độ khí nén, R = 10 – 15L/m3.ph, chọn R = 12L/m3.ph Vtt : Thể tích thực tế của bể, Vtt = 68,75m3 Chọn đĩa phân phối khí bố trí theo chu vi thành có lưu lượng khí 70l/ph. Số đĩa phân phối khí cần thiết cho khuấy trộn cái 12 cái Theo chiều dài bể đặt 4 đĩa, đĩa cách thành bể 0,8m, các đĩa cách nhau: Theo chiều rộng bể đặt 3 đĩa, đĩa cách thành bể 0,4m, các đĩa cách nhau: 5.3.3.3. Tính toán ống dẫn khí nén: Đường ống chính: . Chọn ống45 QKK lưu lượng không khí cần thiết 825L/ph = 0,01375m3/s Vkhi vận tốc dòng khí 15m/s (Theo Nguyễn Đình Tuấn & Nguyễn Khắc Thanh, Nghiên Cứu Công Nghệ Xử Lý Cục Bộ Nước Thải, Khí Thải Cho Một Số Cơ Sở Công Nghiệp Trọng Điểm ởû TP. Hồ Chí Minh, TP.HCM, 2000) Đường ống nhánh . Chọn ống 37 QKK lưu lượng không khí trong ống nhánh 825L/ph/4=206,25L/ph=0,0034 m3/s vKhí vận tốc không khí trong ống chọn 6m/s (Theo Nguyễn Đình Tuấn & Nguyễn Khắc Thanh, Nghiên Cứu Công Nghệ Xử Lý Cục Bộ Nước Thải, Khí Thải Cho Một Số Cơ Sở Công Nghiệp Trọng Điểm ởû TP. Hồ Chí Minh, TP.HCM, 2000) 5.3.4. Bể tuyển nổi: Bảng 5.5. Thông số bể tuyển nổi Thông số Đơn vị Giá trị Aùp suất kN/m2 170 - 475 Tỉ số khí :rắn 0,03 – 0,05 Chiều cao lớp nước m 1 - 3 Tải trọng bề mặt m3/m2.ngày 20 - 325 Thời gian lưu nước phút 20 - 60 Cột áp lực phút 0,5 - 3 Mức độ tuần hoàn % 5 - 120 (Nguồn: Metcalf & Eddy, Wastewater Engineering – Treatment and Reuse. McGraw-Hill, New York, 2003) Ta chọn các thông số thiết kế dựa vào kết quả thực nghiệm cho mô hình tuyển nổi không tuần hoàn: Tỉ số khí: rắn, A/S = 0,03mg khí/mg chất rắn. Nhiệt độ trung bình 270C Độ hoà tan của không khí sa = 16,4 ml/l Tỉ số bão hoà f = 0,5 Tải trọng bề mặt bể tuyển nổi 35 m3/m2.ngày Aùp xuất yêu cầu cho cộät áp lực: Suy ra P = 7,06 atm = 69,19 m cột nước. Trong đó : A/S: tỉ số khí / rắn, mL khí /mg chất rắn. f: phần khí hoà tan ở áp suất P, thông thường chọn f= 0.5. P: áp suất , atm Sa: hàm lượng SS, mgSS /L. Sa = 1800mgSS/L sa: độ hoà tan của khí , mL/L. Thể tích cột áp lực: Chọn chiều cao cột áp lực là H = 1m. Vậy đường kính cột áp lực là: Chọn các thông số cho bể tuyển nổi: Bể tuyển nổi hình chữ nhật. - Chiều sâu phần tuyển nổi: hn= 0,8m - Chiều sâu phần lắng bùn: hb = 0,2m - Chiều cao bảo vệ: hbv = 0,1m Chiều sâu tổng cộng của bể tuyển nổi: H = hn + hb + hbv = 0,8 + 0,2 + 0,1 = 1,1 m [1 – 3m] Diện tích bề mặt bề tuyển nổi: Chọn chiều rộng bể tuyển nổi: B = H = 1,1 m Kiểm tra tỉ số: B/H = 1:1 [1:1 – 2,5:1] Chiều dài bể tuyển nổi: L Kiểm tra tỉ số chiều dài/ chiều rộng: L/B=3,6:1 [ ≥ 3:1] Thể tích vùng tuyển nổi: W = B × L× H = 1,1m × 3,6m × 1,1m = 4,356m3 Thể tích lưu nước trong bể tuyển nổi: phút[20 – 60] Hàm lượng COD sau tuyển nổi: 16323mg/L × (1 – 0,5) = 8161,5mg/L Hàm lượng BOD5 sau tuyển nổi: 8179,2mg/L × (1 – 0,35) = 5316,48mg/L Hàm lượng SS sau tuyển nổi: 1800mgSS/L× (1 – 0,9) = 180mgSS/L Lượng cặn lơ lững thu được mỗi ngày: MSS = (1800 – 180) mgSS/L ×130m3/ngày×1 kg/1000g = 210,6 kgSS/ngày Giả sử bùn tươi (gồm hỗn hợp váng nổi và cặn lắng) có hàm lượng chất rắn là TSv =3,4%, VSv=65% và khối lượng riêng là Sv = 1,0072. Dung tích bùn tươi cần xử lý mỗi ngày: ngày Lượng VSS của bùn tươi cần xử lý mỗi ngày: MVS = MSSx0,65 = 210,6 x 0,65 = 136,89kg/ngày Kết quả tính toán. STT Tên thông số (ký hiệu) Đơn vị Giá trị 1 Thời gian lưu nước phút 48 2 Chiều cao bể tuyển nổi m 1,1 3 Chiều rộng bể m 1,1 4 Chiều dài bể m 3,6 5.3.5. Bể trộn cơ khí: Khuấy trộn cơ khí có cường độ khuấy trộn cao, gradient vận tốc G thường từ 700 – 1000 s-1, thời gian khuấy trộn từ 10 – 40 s Bảng 5.6. Các giá trị G cho trộn nhanh Thời gian trộn, s Gradient vận tốc, s-1 10 – 20 20 – 30 30 – 40 > 40 1000 900 800 700 (Nguồn: Bài giảng môn học Xử lý nước cấp – TS. Nguyễn Phước Dân) Chọn thời gian khuấy trộn t = 10 s, gradient vận tốc G = 1000 s-1 Thể tích bể trộn cần: Trong đó: Bể trộn hình vuông có H : B = 2 : 1 Chiều rộng bể: B = = . Chọn B = 0,3 m Chiều cao hữu ích của bể m Chiều cao toàn phần của bể H = hhi + hbv = 0,22 + 0,3 = 0,52 m Kích thước bể trộn: BLH = 0,3 m0,3 m0,52 m Độ cao mực nước trong bể trộn so với tường tràn: = 0,02 m Chiều cao tường tràn là: Ht = 0,22 – 0,02 = 0,2 m Với: m0 là hệ số lưu lượng của đập tràn, m0 = 0,42 đối với đập tràn thành mỏng (Tài liệu môn học Thủy lực môi trường); B là chiều rộng tường tràn (chiều rộng 1 ngăn bể tạo bông), B = 0,3 m Mương dẫn nước vào bể tạo bông có chiều sâu lớp nước là 0,1 m, rộng 0,15m. Chiều cao lớp nước trong mương dẫn so với tường tràn sang bể phản ứng: = 0,03 m Chiều cao tường tràn là: Ht = 0,1 – 0,03 = 0,07 m Thiết bị khuấy trộn: Dùng cánh khuấy turbin 6 cánh phẳng, đường kính cánh khuấy d chiều rộng bể. Chọn d = = = 0,15 m Đường kính đĩa trung tâm: dđĩa = = = 0,075 m = 75 mm Chiều rộng cánh phẳng: b = = = 0,03 m = 30 mm Chiều dài cánh phẳng: = = = 0,038 m = 38 mm Chiều dài cánh gắn trên đĩa trung tâm: ’ = = = 19 mm Trong bể đặt 4 tấm chắn để ngăn chuyển động xoáy của nước, chiều cao tấm chắn là 0,45 m, chiều rộng là 0,1B = 0,03 m. Cánh khuấy đặt cách đáy 1 khoảng h = dturbin = 0,15 m Năng lượng cần truyền vào nước: P = = 100020,020,00084 = 16,8 J/s = 0,0168 KW Trong đó: G = 1000 s-1 : gradient vận tốc m = 0,00084 Ns/m2 : độ nhớt động lực của nước ứng với t = 28oC V = 0,02 m3: Thể tích bể trộn Hiệu suất của motor là 80% Công suất motor: Pm = = 0,021 kW Chọn Pm = 0,5 KW Số vòng quay: n = = = 3,28 vòng/s = 197 vòng/phút Trong đó: P là năng lượng cần truyền vào nước, P = 16,8 J/s KT là hệ số sức cản của nước, phụ thuộc vào kiểu cánh khuấy, KT = 6,3 đối với cánh khuấy turbin 6 cánh phẳng. là khối lượng riêng của nước, = 996 kg/m3 ở 280C d là đường kính cánh khuấy, d = 0,15 m Kiểm tra số Reynold: Re = = = 8,75105 > 10.000 Trong đó: n là số vòng quay, vòng/s là độ nhớt động học của nước, = 0,8410-3 N.s/m2 Như vậy, đường kính cánh khuấy và số vòng quay đã chọn đảm bảo chế độ chảy rối. Tính toán hóa chất: Lượng phèn PAC cần dùng trong một ngày là: 0,7 g/l x 130 m3/ngày x 1000l/m3 = 91000 g/ngày = 91 kg/ngày. Kết quả tính toán. STT Tên thông số (ký hiệu) Đơn vị Giá trị 1 Thể tích thực bể trộn m3 0,054 2 Chiều cao toàn phần bể m 0,52 3 Chiều rộng bể m 0,3 4 Chiều dài bể m 0,3 5 Đường kính cánh khuấy m 0,15 6 Chiều dài cánh phẳng m 0,03 7 Chiều rộng cánh phẳng m 0,038 5.3.6 Bể phản ứng xoáy hình trụ kết hợp với bể lắng đứng Hoàn thành nốt quá trình keo tụ, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình tiếp xúc và kết dính giữa các hạt keo với cặn bẩn. Đồng thời, thực hiện quá trình lắng tách rời các bông cặn ra khỏi nước thải. Các thông số Đơn vị Đầu vào Đầu ra BOD5 mg/l 5316,48 50 COD mg/l 8161,5 100 SS mg/l 180 100 5.3.6.1. Tính toán phần bể phản ứng : Chiều cao tính toán của vùng lắng h1=V2 t =0,7.10-3 7200 = 5 (m) Trong đó : t : Thời gian lắng t = 2 giờ = 7200 s V2 : Vận tốc của nước trong vùng lắng (vận tốc nước dâng) V2 = 0,7 mm/s = 0,7.10-3 m/s. Diện tích ngăn phản ứng xoáy hay diện tích ống trung tâm fb = (m2) Trong đó : t : Thời gian nước lưu lại trong bể t =15 phút (Quy phạm t=15–20 phút). Hf : Chiều cao tính toán của bể phản ứng lấy bằng 0,9 chiều cao vùng lắng của bể lắng Hf = 0,9 5 = 4,5 m. Q : Lưu lượng nước xử lý Q = 5,42 m3/h Đường kính của bể phản ứng hay đường kính của ống trung tâm d = = = 0,62 m Chọn đường kính ống dẫn nước vào bể D = 45 mm. Kiểm tra tốc độ nước chảy trong ống nằm trong khoảng 0,8 – 1 (m/s) 0,95 m/s [0,8 – 1] Khoảng cách từ miệng phun tới thành buồng phản ứng 0,2 d = 0,2 0,62 = 0,124 m Đường kính miệng phun df = (m) = 30 mm Trong đó : : Hệ số lưu lượng đối với miệng phun hình nón có góc nón b=250 lấy m = 0,908. vf : Vận tốc nước qua vòi phun vf = 2,5 m/s (Quy phạm vf = 2 – 3 m/s) Chiều dài miệng phun lf = = = 0,07 m Vận tốc phun kinh tế vfktế = = = 2,4 m/s Tổn thất áp lực ở miệng phun h = 0,06 v2fktế = 0,06 2,42 = 0,3456 (m) 5.3.6.2. Tính toán phần bể lắng đứng : a/ Tính toán vùng lắng. Chiều cao tính toán vùng lắng h1 = 5 m. Diện tích của ống trung tâm bằng diện tích ngăn phản ứng fb =fpu= 0,3 m2. Đường kính ống trung tâm Dtt = 0,62 m. Diện tích tiết diện ngang của vùng lắng. == 2,2 m2 Trong đó : Q : Lưu lượng nước xử lý Q = 5,42 m3/giờ V2 : Vận tốc của nước trong vùng lắng (vận tốc nước dâng). V2 = 0,7mm/s = 0,710-3 m/s. Diện tích tổng cộng của bể lắng Fb = F + fb = 2,2 + 0,3 = 2,5 m2 Đường kính bể lắng D = = = 1,8 m. Lưu lượng nước ngăn phản ứng. qpư = m3/s Đường kính ống dẫn nước vào bể. Dống dẫn = = = 0,044 (m) = 44 (mm) Trong đó: v là vận tốc nước chảy trong ống. Chọn: v= 1 (m/s) quy phạm v = 0,81 m/s. Đường kính phần loe ra miệng phễu chọn 1,3 đường kính ống trung tâm. Dp = 1,3Dtt = 1,3 x 0,62 = 0,806 m Chiều cao ống loe đến tấm chắn chọn là 0,2 m. Để triệt tiêu chuyển động xoáy và phân phối nước được đều vào bể lắng, đặt khung chắn ở dưới đáy ngăn phản ứng. Khung chắn có dạng hình nón kích thước: D = 1,3Dp =1,3 * 0,806 = 1,0478 m. Góc nghiêng giữa bề mặt tấm chắn so với mặt phẳnh nằm ngang lấy bằng 170 Góc nghiêng giữa đường sinh nón với phương ngang a = 17°. Suy ra chiều cao nón là hchắn = = 0,12 m Kiểm tra tải trọng bề mặt của bể, tải trọng bề mặt của bể lắng nằm trong khoảng 31 – 50 U0 = = m3/m2ngày [31 – 50] m3/m2ngày b/ Tính toán vùng chứa cặn. Thời gian giữa hai lần xả cặn xác định theo công thức. T = (giờ) Trong đó. - Wc: Dung tích phần chứa cặn của bể (m3). Wc = hn : chiều cao hình nón chứa cặn nén (m). hn = = 0,95 (m) Với. D: đường kính bể lắng (m). d: đường kính phần đáy hình nón (m), chọn: d = 0,2 m. : góc nghiêng của phần nón so với mặt phẳng ngang. Chọn = 500 quy phạm: = 50 550. Wc =0,9 m3. - n: Số bể lắng đứng n = 1 bể. - Q: Lưu lượng nước thải Q = 5,42 m3/h; - C: Hàm lượng cặn còn lại trong nước sau khi lắng, chọn C = 12 mg/l. - : Nồng độ trung bình của cặn đã nén chặt (lấy theo bảng (3-3) Xử lý nước cấp - Nguyễn Ngọc Dung, 1999). Chọn: = 38000 (g/m3) (sau thời gian 12 giờ) - Cmax : hàm lượng cặn trong nước đưa vào bể lắng. Xác định theo công thức. Cmax = Cn + KP + 0,25M + V Trong đó. Cn: hàm lượng cặn đầu vào. Cn = 180 mg/l P: liều lượng phèn tính theo sản phẩm không ngậm nước. Chọn phèn PAC. Lượng phèn dùng cho 1 m3 nước là P = 700 (g/m3) theo kết quả thực nghiệm. K: hệ số phụ thuộc vào độ tinh khiết của phèn sử dụng. Chọn K = 1 do phèn không sạch M: độ màu của nước thhải đầu vào. Chọn M = 50 Pt-co V: Lượng kiềm hóa phèn (do không sử dụng hóa chất để kiềm hóa nên V = 0) Cmax = 180 + (1 700) + (0,2550) + 0 = 892,5 mg/l. Vậy thời gian giữa hai lần xả cặn là: T = = 7 giờ. Lượng nước mất đi khi xả cặn tính bằng phần trăm lưu lượng xử lý. P = 100% = =2,73 % Trong đó. Kp: hệ số pha loãng khi xả cặn bằng thuỷ lực. Quy phạm: 1,15 1,2 chọn: Kp = 1,15 T: thời gian giữa hai lần xả cặn. T = 7h Wc: thể tích vùng chứa cặn. Wc = 0,9 m3 Q: lưu lượng nước xử lý. Q = 5,42 m3/h Chiều cao tổng cộng của bể lắng H = Hf + hn + hbv + hchắn + h1 = 4,5 + 0,95 + 0,3 + 0,12 + 0,2 = 6,07 m Trong đó: h1 : Khoảng cách từ miệng loe của ống trung tâm đến tấm chặn hình nón. Thường chọn h1 = 0,2 ÷ 0,5 m, chọn h2 = 0,2 m. c/ Tính toán hệ thống thu nước lắng: Máng thu nước sau lắng được bố trí theo chu vi sát thành ngoài bể. Máng răng cưa được neo chặt vào thành trong bể nhằm điều chỉnh chế độ chảy lượng nước tràn qua bể vào máng thu.. Nên diện tích mặt cắt ngang của máng vòng được xác định theo công thức: Fv = = = 0,00125 (m2) Trong đó. Q: lưu lượng tính toán. Q = 5,42 m3/h = 0,0015 m3/s. N: số bể lắng. N=1 v: vận tốc nước chảy trong máng. Chọn v = 0,6 m/s. Máng thu nước lắng Chọn: Bề rộng máng: bm = 0,24 m. Chiều sâu: hm = 0,2 m. Đường kính trong máng thu. m Với b: Bề dày thành bể, b= 0,2 (TCXD 51-84). Đường kính ngoài máng thu. Chiều dài máng thu đặt theo chu vi bể. Tải trọng thu nước trên bề mặt máng. m3/ m.ngày. Máng răng cưa. Đường kính máng răng cưa. dm = Dmt = 2,2 m Chiều dài máng răng cưa. m. Chọn : khe tạo góc 900 Bề rộng răng cưa : brăng = 100 mm Bề rộng khe: bk = 100 mm Chiều sâu khe: hk = bk = 100 mm Chiều cao tổng cộng của máng răng cưa: htc = 200 mm Tổng số khe: (khe) Chọn: n = 20 khe. Lưu lượng nước chảy qua một khe. (m3/khe.ng) Chiều sâu ngập nước của khe. Trong đó. Cd: Hệ số chảy tràn chọn: Cd=0,6 : Góc răng cưa (=900) = 0,017 m < 0,05 m = 0,000053 (m) Tính toán ống dẫn nước thải ra khỏi bể. Chọn vận tốc nước thải chảy trong ống: v = 0,7m/s. Lưu lượng nước thải ra: Q = 130 m3/ngày. Đường kính ống: =0,0523 m = 52,3 mm Chọn ống nhựa PVC có đường kính: = 55 mm. Hiệu quả xử lý sau lắng. Sau khi qua các công trình keo tụ thì hiệu quả xử lý là: Hàm lượng SS giảm 91,6%, lượng SS còn lại: SSs = 180 (1- 0,916) = 15,12 (mg/l). Hàm lượng BOD5 giảm 65%, lượng BOD5 còn lại: BOD5 = 5316,48 (1- 0,65) = 1860,768 (mg/l). Hàm lượng COD giảm 65%, lượng COD còn lại: COD = 8161,5 (1- 0,65) = 2856,525 (mg/l). Hàm lượng P giảm 95%, lượng P còn lại: P = 307 (1- 0,95) = 15,35 (mg/l). Hàm lượng N giảm 60%, lượng N còn lại: N = 1063 (1- 0,60) = 425,2 (mg/l). Kết quả tính toán. STT Tên thông số (ký hiệu) Đơn vị Giá trị 1 Diện tích bể lắng m2 2,2 2 Diện tích ống trung tâm m2 0,3 3 Đường kính ống trung tâm m 0,62 4 Đường kính bể lắng m 1,8 5 Số lượng bể lắng bể 1 6 Đường kính ống dẫn nước vào bể mm 44 7 Đường kính phần loe ống trung tâm m 0,806 8 Đường kính máng ngoài thu nước lắng m 2,35 9 Chiều dài máng thu nước lắng. m 7,379 10 Đường kính máng răng cưa. m 2,2 11 Chiều dài máng răng cưa. m 6,908 12 Đường kính ống thu nước lắng. mm 55 5.3.7. Bể SBR Các thông số đầu vào của bể SBR: - Công suất thiết kế: Q=130m3/ngđ. - BOD5 = 1860,768 mg/l. - COD = 2856,525 mg/l Các thông số đầu ra: (theo tiêu chuẩn loại B Quy chuẩn 24: 2009/BTNMT) - BOD5 = 50 mg/l - COD = 100 mg/l Các thông số thiết kế: - Nồng độ bùn hoạt tính ở đầu vào của bể X0 =0. - Thời gian lưu bùn (tuổi của bùn) c=10 – 30 ngày, chọn 10 ngày - Tỷ số F/M=0.05¸0.3 ngày-1 - Nồng độ bùn hoạt tính lơ lửng trong bể: X=2000 – 5000 mg/l, chọn X=3500 mg/l. - Độ tro của cặn: Z= 0,3 mg/mg. - Chỉ số thể tích bùn: SVI = 150 ml/g - BOD5 = 0,65COD - Tỷ số MLVSS:MLSS= 0,68 - Nhiệt độ nước thải: t= 28oC - Nồng độ cặn lắng trung bình dưới đáy bể XS=10000mg/l. - Chất lơ lửng trong nước thải đầu ra chứa 50mg/l cặn sinh học và 65% chất có khả năng phân hủy sinh học. 5.3.7.1. Thời gian hoạt động và kích thước bể: Thời gian sục khí: Với: a: Lưu lượng bùn hoạt tính,g/l : Độ tro bùn hoạt tính, 0,2-0,3. Chọn 0,3 So và S: nồng độ BOD vào và ra khỏi bể KT: hệ số tính đến ảnh hưởng nhiệt độ đối với quy trình xử lý T: Nhiệt độ trung bình nước thải, T = 28oC Tổng thời gian của một chu kì hoạt động T = tF + tA + tS + tD + t1= 3 + 4 + 0,5 + 0,5 = 8h Với: - Thời gian làm đầy: tF = 3h. - Thời gian phản ứng: tA = 4h. - Thời gian lắng: tS = 0,5h. - Thời gian rút nước: tD = 0,5h. - Thời gian pha chờ: t1 = 0, (Nguồn: Metcalf & Eddy, Wastewater Engineering – Treatment and Reuse. McGraw-Hill, New York, 2003) Chọn SBR gồm 2 đơn nguyên, khi đơn nguyên này đang làm đầy thì đơn nguyên khác đang phản ứng. Số chu kì hoạt động của 1 đơn nguyên trong 1 ngày n = = 3 (chu kì/đơn nguyên.ngày) Tổng số chu kì làm đầy trong 1 ngày N = 2 x n = 2 x 3 = 6 (chu kì/ngày) Thể tích bể làm đầy trong 1 chu kì VF = = 21,67 (m3) Hàm lượng chất rắn lơ lửng trong thể tích bùn lắng Xs = == 6666,67 (mg/l) Xét sự cân bằng khối lượng VTX = VS XS à == = 0,525 Cần cung cấp thêm 20% chất lỏng phía trên để bùn không bị rút ra theo khi rút nước à 0,525 x 1,2 = 0,63. à=1 – 0,63 =0,37 chọn = 0,3 Thể tích của bể SBR: VT = = = 72 m3 Chọn: - Chiều cao của bể, H = 4,6 m - Chiều cao bảo vệ bể, hbv = 0,4 m Chiều cao xây dựng bể Hxd = H + hbv = 4,6 + 0,4 = 5 m Diện tích của bể: S ==16 m2 Vậy kích thước bể SBR: L x B x H = 6m x 3m x 5m Thời gian lưu nước trong suốt quá trình: [10 – 50 h] 5.3.7.2. Xác định hàm lượng BOD5 hoà tan trong nước thải ở đầu ra: Tổng BOD5 ra = BOD5 hoà tan + BOD5 của cặn lơ lửng Hàm lượng chất lơ lửng có khả năng phân hủy sinh học ở đầu ra: 50 x 0,65 = 32,5 (mg/l) Hàm lượng BOD của chất lơ lửng có khả năng phân hủy sinh học ở đầu ra: 32,5 mg/l x 1,42 mg O2tiêu thụ/mg tế bào bị oxi hoá = 46,15 mg/l Hàm lượng BOD5 của chất lơ lửng ở đầu ra: = 46,15 x 0,68 = 31,382 (mg/l) Hàm lượng BOD5 hoà tan trong nước thải ở đầu ra: = - = 50 – 31,382 = 18,618 mg/l 5.3.7.3. Hiệu quả xử lý: Hiệu quả làm sạch theo BOD5 hòa tan: . Tỉ số F/M: = = = 0,48 ngày-1 Tải trọng thể tích của bể phản ứng: = 3,36 kgBOD5/m3.ngày 5.3.7.4. Tính toán lượng bùn sản sinh ra mỗi ngày. Tốc độ tăng trưởng của bùn: Lượng bùn hoạt tính sinh ra do khử BOD5 theo VSS trong 1 ngày: kg/ngày Ta chọn: Y=0,4 g VSS/g bBOD Kd.T = k20 x (T-20)= 0,12 g/g.ngày (1,04)28-20 = 0,164 g/g.ngày Bảng 5.7. Hệ số động học bùn hoạt tính ở 20oC Hệ số Đơn vị Giới hạn Giá trị điển hình g VSS/g VSS.ngày 3-13,2 6 Ks g bCOD/m3 5-40 20 Y g VSS/g bCOD 0,3-0,5 0,4 kd g VSS/g VSS.ngày 0,06-0,2 0,12 fd Không thứ nguyên 0,08-,02 0,15 (Nguồn: Metcalf & Eddy, Wastewater Engineering – Treatment and Reuse. McGraw-Hill, New York, 2003) Tổng lượng bùn sinh ra theo SS trong 1 ngày: kg/ngày Tổng lượng bùn dư cần xử lýmỗi ngày: Lượng bùn dư cần xử lý(Gd) = tổng lượng bùn – lượng cặn trôi ra khỏi bể = 51,31 – 50x130x10-3 = 44,81 kg/ngày. Thể tích cặn chiếm chỗ sau 1 ngày: m3/ngày. Chiều cao cặn lắng trong bể: Thể tích bùn phải xả một bể(để lại 20%): Vb = 0,8 x hb x F = 0,8 x 0,14 x 6 x 3 =2,016 m3 Xét tỷ số: < 40% . 5.3.7.5. Xác định lượng không khí cần thiết cho một đơn nguyên: Lượng oxi cần thiết cung cấp cho mỗi bể theo đk chuẩn của phản ứng ở 20oC OCo = Q(So-S) - 1,42 x Px = (65m3/ngày)(1860,768–18,618)g/m3(1kg/103g)-1,42x(35,92kg/ngày)/2 = 94 kg/ngày Thời gian thổi khí của một bể: tối thiểu một nửa thời gian làm đầy nên thổi khí: +2h = 3,5 h Tổng thời gian sục khí một ngày của một bể: 3,5h x 4 = 14h Tỷ lệ chuyển hoá oxi trung bình: = 6,7 kg/h Lượng oxi thực tế: 6,7 kg/h x2 = 13,4 kg/h Ta chọn: Hệ suất chuyển hoá oxi là 9% Không khí có 23,2% trọng lượng O2 Khối lượng riêng không khí là 1,2 kg/m3 Lượng không khí cần cấp: Mkk == 534,8 m3/h Kiểm tra lượng không khí cần thiết cho xáo trộn hoàn toàn một bể: q = == 5,2 L/m3.phút Trị số này nằm ngoài khoảng cho phép: q = 20-40L/m3phút Vậy ta chọn q = 30L/m3.phút Lượng không khí cần thiết cho quá trình: Mkk = 30L/m3phút72m3= 2160L/phút = 0,036m3/s Số lượng đĩa thổi khí cần lắp đặt trong bể SBR N = = = 18 đĩa Vậy số đĩa thổi khí cần lắp đặt trong mỗi bể SBR là 18 đĩa. 5.3.7.6. Cách phân phối đĩa thổi khí trong bể: Khí từ đường ống dẫn chính phân phối ra 3 đường ống phụ (đặt dọc theo chiều dài bể) để cung cấp cho mỗi bể SBR Trên mỗi đường ống dẫn khí phụ lắp đặt 6 đầu ống thổi khí dạng đĩa cách nhau 1m và cách thành bể 0,5m Khoảng cách giữa 2 đường ống dẫn khí phụ đặt gần nhau là1m Khoảng cách giữa 2 đường ống ngoài cùng đến thành bể là 0,5 m 5.3.7.7. Tính toán đường ống, bơm dẫn nước, bùn và khí: Đường ống dẫn nước vào và ra khỏi bể SBR: Vận tốc dòng chảy trong ống có áp là v = 0,7 – 1,5 m/s (theo Lâm Minh Triết và những người khác, Xử Lý Nước Thải Đô Thị Và Công Nghiệp – Tính Toán Thiết Kế Công Trình, Nhà xuất bản ĐHQG TP. HCM, 2004) à chọn v=1,3 m/s. Lưu lượng: Q=130 m3/ngày= 0,0015 m3/s Đường kính ống dẫn nước: D ==0,038 (m). Vậy chọn ống nước PVC có 44 (đường kính trong 34mm) Kiểm tra lại vận tốc nước trong ống: V=m/s > v=1,3 m/s à thỏa điều kiện. Tính toán bơm nước thải vào bể SBR: Lưu lượng mỗi bơm: Q=130 m3/ngày= 0,0015 m3/s Cột áp mỗi bơm: H = 10 m Công suất mỗi bơm: N = = = 0,173 kW. Đường ống dẫn bùn ra khỏi bể SBR: Thể tích bùn xả trong 1 ngày: VW= 2,016 m3. Chọn xả bùn không liên tục, thời gian xả bùn cho mỗi chu kỳ là 5 phút. Lưu lượng bùn xả trong mỗi chu kỳ hoạt động: Chọn vận tốc bùn chảy trong ống v = 0,5m/s. Đường kính ống xả bùn: Chọn ống nhựa PVC loại F160 (đường kính trong 150mm) Kiểm tra lại vận tốc bùn trong ống: Tính toán bơm bùn ra khỏi bể SBR. - Lưu lượng bơm: QW=0,00672 m3/s. - Chiều cao cột áp: H=10m. - Công suất của bơm: Với: r: khối lượng riêng của bùn thải lấy bằng khối lượng riêng của bùn, r=1080kg/m3. h: hiệu suất hữu ích của bơm. Chọn h=0,8. Đường ống dẫn khí vào bể SBR: - Đường ống chính: Đường kính ống dẫn khí chính (cung cấp cho 2 bể SBR) Dk = = =0,07 m. Với vk: Vận tốc khí trong ống dẫn chính vkhí= 9m/s. Chọn ống dẫn khí chính là ống sắt tráng kẽm loại 75, Kiểm tra lại vận tốc khí trong ống: = 8,2 m/s - Đường ống nhánh: Lượng khí qua mỗi ống nhánh: qk = = = 0,013 m3/s Đường kính ống nhánh dẫn khí: dk = == 0,043 m Với v: Vận tốc khí trong ống nhánh vn=9 m/s. Chọn ống nhánh dẫn khí là ống nhựa PVC, đường kính 50 Kiểm tra lại vận tốc khí trong ống: = 6,6 m/s. - Tính toán máy thổi khí: Áp lực cần thiết của hệ thống phân phối khí: Hk = hd + hc + hf + H = 0,4 + 0,4 + 0,5 + 4,6 = 5,9 m. Với: hd: Tổn thất áp lực do ma sát dọc chiều dài ống; hd 0,4 m; chọn hd = 0,4 m hc: Tổn thất cục bộ; hc 0,4 m, chọn hc = 0,4 m hf: Tổn thất qua thiết bị phân phối khí; hf 0,5 m, chọn hf = 0,5 m H: Chiều sâu hữu ích của bể SBR, H = 4,6 m Công suất máy thổi khí: Pk == = 2,42 kW. Với: e : Hiệu suất máy thổi khí; e = 0,7 - 0,8; chọn e = 0,8 Gk: Trọng lượng dòng khí Gk = Qk x = 0,036 x 1,3 = 0,0468 kg/s R : Hằng số khí; R = 8,314 KJ/KmoloK (đối với không khí) T1: Nhiệt độ không khí đầu vào à T1 = 28 + 273 = 301oK P1: Aùp suất tuyệt đối của không khí đầu vào à P1 = 1 atm P2: Aùp suất tuyệt đối của không khí đầu ra P2 = 1 + = 1 + = 1,583 atm n : hệ số n, n = = = 0,283 (K = 1,395) 5.3.7.8. Thiết bị tháo nước trong: Sử dụng phao nổi để cố định miệng ống trên mặt nước 5.3.7.9. Bộ điều khiển PLC: Bộ điều khiển dựa trên mạch PLC (Programmable Logical Controller), bộ vi xử lý Allen Bradley SLC5/04, được thiết kế với mục đích tối ưu hóa các quá trình của hệ thống SBR. Kết quả tính toán. STT Tên thông số (ký hiệu) Đơn vị Giá trị 1 Lưu lượng thiết kế,Q m3/ngày 130 2 Thời gian làm đầy: tF h 3 3 Thời gian phản ứng :tA h 4 4 Thời gian lắng: tS h 0,5 5 Thời gian rút nước:tD h 0,5 6 Thời gian chờ, tI h 0 7 Số đơn nguyên 2 8 Số chu kì /ngày.bể 3 9 Chiều cao bể m 4,6 10 Chiều cao bảo vệ, hbv m 0,4 11 Chiều cao xây dựng, Hxd m 5 12 Chiều dài bể, L m 6 13 Chiều rộng bể, B m 3 14 Thời gian lưu nước h 27 15 Tỉ số F/M ngày 0,48 16 Tải trọng thể tích kgBOD/ngày 3,36 5.3.8. Bể khử trùng (Bể tiếp xúc). Chọn loại chất khử trùng là dung dịch Chlorine (Cl2) Lượng Clo hoạt tính cần thiết dùng để khử trùng. G = kg/h. Trong đó: Q: lưu lượng nước thải. Q = 5,42 (m3/h). a: liều lượng Clo hoạt tính cần thiết để khử trùng nước thải. Quy phạm: a = 510 g/m3. chọn a = 5 g/m3. Chọn thiết bị hòa chộn Clo là Clorator với các đặc tính kỹ thuât: Aùp lực nước trước Ejector : 3,0 3,5 kg/cm2 Độ dâng sau Ejector : 5 m cột nước. Lưu lượng nước : 7,2 m3/h. Trọng lượng của Clorator : 37,5 kg Tính toán kích thước bể tiếp xúc. Chọn thời gian lưu nước trong bể là 30 phút (0,5 giờ). Thể tích bể: V = Q * t = 5,42 * 0,5 = 2,71 (m3) Chọn chiều cao công tác của bể: h = 1 m. Chiều cao bảo vệ của bể: hbv = 0,4m. Chiều cao tổng cộng của bể. H = h + hbv = 1 + 0,4 = 1,4 (m). Diện tích của bể tiếp xúc: (m2). Kích thước bể: L x B x H = 1,8 x 1 x 1,4 = 42,5 (m3). Để giảm chiều dài xây dựng có thể chia ra làm 4 ngăn chảy ziczăc, chiều rộng mỗi ngăn là 1m chiều dài mỗi ngăn là: Ln =0,68m. Kết quả tính toán. STT Tên thông số (ký hiệu) Đơn vị Giá trị 1 Chiều cao xây dựng bể (H). m 1,4 2 Chiều rộng bể (B). m 1 3 Chiều dài bể (L). m 1,8 4 Thời gian lưu nước. phút 30 5 Số ngăn tiếp xúc trong bể . ngăn 4 6 Chiều rộng ngăn. m 1 7 Chiều dài ngăn. m 0,68 5.3.9. Sân phơi bùn: Sân phơi bùn có nhiệm vụ làm ráo nước trong cặn để đạt đến độ ẩm cần thiết thuận lợi cho vận chuyển và xử lý cặn tiếp theo. Diện tích hữu ích của sân phơi bùn Với : Tải trọng cặn lên sân phơi bùn có thể lấy theo bảng dưới đây. Trong trường hợp xét cặn tươi và bùn hoạt tính lên men với nền nhân tạo có hệ thống rút nước, chọn n: Hệ số phụ thuộc vào điều kiện khí hậu, tạm thời có thể lấy : - Đối với các tỉnh phía Bắc : n = 2,2 – 2,8 - Đối với các tỉnh miền Trung : n = 2,8 – 3,4 - Đối với các tỉnh phía Nam : n = 3,0 – 4,2 (và cần lưu ý đến 6 tháng mùa mưa, khi đó cần có biện pháp rút nước nhanh) Lượng cặn tổng cộng dẫn đến bể nén bùn, Qc= 2,0162 = 4,032 m3/ngày Bảng 5.8. Tải trọng cặn trên 1 m2 sân phơi bùn. Cặn dẫn đến sân phơi bùn Tải trọng cặn, m3/m2.năm Nền tự nhiên không có ống rút nước Nền nhân tạo có ống rút nước Cặn tươi và bùn hoạt tính chưa lên men 1 1.5 Cặn tươi và bùn hoạt tính lên men 1.5 2 Cặn lên men ở lắng 1.5 3.5 ( Nguồn: Lâm Minh Triết và những người khác, Xử Lý Nước Thải Đô Thị Và Công Nghiệp – Tính Toán Thiết Kế Công Trình, Nhà xuất bản ĐHQG TP. HCM, 2004) Ta chọn 4 đơn nguyên kích thước sân phơi bùn: L x B x H= 8m x 6m x 1m Diện tích phụ của sân phơi bùn:lấy bằng 20% diện tích sân phơi bùn: F2 = 0,2 x 192 =38,4 m2 Diện tích tổng cộng sân phơi bùn: F = F1 + F2 = 192 + 38,4 = 230,4 m2 Lượng bùn phơi từ độ ẩm 96% đến 75% trong một năm là: W = 300Qc= 3004,032= 193 m3 Khoảng 20-30 ngày xả một lần, bùn khô được thu gom bằng thủ công và bán để làm phân vi sinh Kết quả tính toán. STT Tên thông số (ký hiệu) Đơn vị Giá trị 1 Lưu lượng bùn,Q m3/ngày 4,032 2 Chiều dài sân phơi bùn m 8 3 Chiều rộng sân phơi bùn m 6 4 Chiều cao sân phơi bùn m 1 5 Số đơn nguyên 4 Chương 6 DỰ TOÁN CHI PHÍ 6.1. CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG ĐƠN VỊ STT Các công trình Khối lượng ĐVT Đơn giá (1.000VNĐ) Thành tiền (1.000VNĐ) A Phần xây dựng 01 Hầm tiếp nhận 4,2 m3 1.200 5.040 02 Bể điều hòa 68,75 m3 1.200 82.500 03 Bể tuyển nổi 5 m3 1.200 6.000 04 Bể trộn 0,054 m3 1.200 64.8 05 Bể phản ứng xoáy hình trụ kết hợp bể lắng đứng 13,45 m3 1.200 16.140 06 Bể SBR 90 x 2 m3 1.200 216.000 07 Sân phơi bùn 48 x 4 m3 1.200 230.400 08 Bể khử trùng 42,5 m3 1.200 51.000 09 Nhà điều hành 01 10.000 10.000 Tổng cộng 617.144 B Phần thiết bị, máy móc 01 Song chắn rác 01 Bộ 1.600 1.600 02 Bơm nước thải hầm tiếp nhận 02 Cái 10.000 20.000 03 Bơm nước thải bể điều hòa 02 Cái 12.000 24.000 04 Đĩa phân phối khí bể điềuhòa 12 Cái 100 12.000 05 Máy thổi khí bể SBR và bể điều hòa 04 Cái 10.000 40.000 06 Ejector 02 Cái 5.000 10.000 07 Bồn áp lực 01 Cái 5.000 5.000 08 Bơm định lượng phèn 01 Cái 1.300 1.300 09 Bơm định lượng polyme 01 Cái 3.000 3.000 10 Bồn hoà trộn phèn (Thép V = 500 lít) 01 Cái 1.500 1.500 11 Hoà trộn polymer (Thép V = 500 lít) 01 Cái 1.500 1.500 12 Motor gạt bùn 02 Cái 25.000 50.000 13 Bơm bùn 06 Cái 15.000 90.000 14 Bơm nước bể SBR 02 Cái 15.000 30.000 15 Thiết bị thu nước bể SBR 02 Cái 5.000 10.000 16 Đĩa phân phối khí bể SBR 26 Cái 100 26.000 17 Thùng chứa hóa chất 01 Cái 1.000 1.000 18 Bơm định lượng hóa chất 02 Cái 5.000 10.000 19 Van điện 01 H. T 5.000 5.000 20 Tủ điện điều khiển PLC 01 Cái 200.000 200.000 21 Hệ thống đường điện KT 01 H. T 15.000 15.000 22 Hệ thống đường ống CN 01 H. T 75.000 75.000 23 Các chi phí phát sinh 15.000 Tổng cộng 646.950 Tổng kinh phí: T = Chi phí xây dựng + Chi phí thiết bị, máy móc = 617.144.000 + 646.950.000 = 1.264.094.000 (VNĐ) 6.2. CHI PHÍ XỬ LÝ. 6.2.1. Chi phí xây dựng. Chi phí xây dựng cơ bản được khấu hao trong 15 năm, chi phí máy móc thiết bị khấu hao trong 8 năm. Vậy tổng chi phí khấu hao như sau: Tkh = 122.011.683 (VNĐ/năm) = 334.278 (VNĐ/ngày) 6.2.2. Chi phí vận hành. 6.2.2.1. Chi phí điện năng (D). STT Thiết bị Số lượng (cái) Công suất (KW) Thời gian hoạt động (h/ngày) Tổng điện năng tiêu thụ (KWh/ngày) 01 Bơm nước thải hầm tiếp nhận 02 1,5 12 x 2 36 02 Bơm nước thải bể điều hòa 02 3,0 12 x 2 72 03 Máy thổi khí bể điều hòa và bể SBR 02 2,5 12 x 2 60 04 Bơm bùn 06 0,2 2 x 6 3,6 06 Bơm nước bể SBR 02 1,6 1 x 2 2,2 07 Ejector 02 2 12 x 2 24 08 PLC 01 0,5 24 12 Tổng cộng 197,8 - Điện năng tiêu thụ trong 01 ngày = 197,8 (KWh) - Lấy chi phí cho 01 KWh = 1500 (VNĐ) - Chi phí điện năng cho 01 ngày vận hành: D = 197,8 x 1500 = 296.700 (VNĐ/ngày) 6.2.2.2. Chi phí hoá chất (H): Chi phí hóa chất hàng ngày cho hệ thống tính theo khối lượng: Hoá chất Khối lượng (kg/ngày) Đơn giá ( VNĐ/kg) Thành tiền (VNĐ/ngày) Chlorine 0,8 2.000 1.600 Phèn PAC 91 6.000 546.000 Polyme 0,91 5.000 4.550 Chi phí Hóa chất tính trong một ngày: H = 1.600 + 546.000 + 4.550 = 552.150 (VNĐ/ngày) 6.2.2.3. Nhân công (N). STT Nhân lực Số lượng Lương tháng Tổng chi phí 01 Nhân viên vận hành 02 người 1.500.000 (VNĐ/tháng) 3.000.000 (VNĐ/tháng) 02 Kỹ sư 01 người 2.500.000 2.500.000 Chi phí Nhân công tính trong một ngày: N = (3.000.000 + 2.500.000)/30 = 183.333 (VNĐ/ngày) 6.2.2.4. Chi phí sữa chữa nhỏ (S). Chi phí sữa chữa nhỏ hằng năm ước tính bằng 0,6% tổng số vốn đầu tư vào công trình xử lý: S = 0,006 x T = 0,006 x 1.300.904.000 = 7.805.424 (VNĐ/năm) Chi phí sữa chữa tính trong một ngày S = 21.385 (VNĐ/ngày) Tổng chi phí cho 01 ngày vận hành hệ thống xử lý nước thải: Tvh = D+H+N+S = 297.700 + 552.150 + 183.333 + 21.385 = 1.054.568 (VNĐ/ngày) 6.2.3. Chi phí xử lý 01m3 nước thải. Chi phí tính cho 01m3 nước thải được xử lý: (VNĐ/ngày) Chương 7 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 7.1. KẾT LUẬN: Làng nghề chế biến cá cơm hấp Mỹ Tân (Làng nghề Mỹ Tân) đã góp phần giải quyết công ăn việc làm cho người dân xã Thanh Hải, tăng thu nhập, cải thiện đời sống của người dân ngày một khá hơn. Nhưng bên cạnh những mặt tích cực Làng nghề Mỹ Tân mang đến thì cũng có những mặt tiêu cực đó là vấn đề ô nhiễm môi trường do nước thải chế biến cá cơm hấp gây ra. Nguồn nước thải này khi thải ra ngoài gây ô nhiễm hữu cơ nguồn nước, gây nhiễm mặn , mà hiện nay vùng này chưa có một hệ thống xử lý nước thải nào để xử lý nguồn thải này trước khi thải ra môi trường để không ảnh hưởng đến sức khỏe con người và môi trường sinh thái xung quanh. Phương pháp xử lý nước thải bằng keo tụ là phương pháp đơn giản nhất vì nguyên liệu rẻ tiền (6.000 đồng/kg), dễ kiếm trên thị trường, dễ sử dụng và hiệu quả xử lý cao. Do đó, phương pháp được lựa chọn nghiên cứu trong đồ án tốt nghiệp này là phương pháp keo tụ – tạo bông. Qua kết quả nghiên cứu thí nghiệm thì nước thải chế biến cá cơm hấp đã giảm độ đục rất nhiều với hiệu quả xử lý 97,55% còn giảm thiểu chất hữu cơ thì nghiên cứu này không đánh giá được nhưng theo quan sát bằng mắt thường thì nước thải sau xử lý giảm độ đục 97,55% thì nước ra trong hơn nhiều và bông cặn hình thành có kích thước lớn, chất lơ lửng hầu như không thấy. Vì vậy, theo em phương pháp keo tụ có thể áp dụng tốt cho việc xử lý nước thải chế biến cá cơm hấp tại Làng nghề chế biến cá cơm hấp Mỹ Tân, huyện Ninh Hải, tỉnh Ninh Thuận. 7.2. KIẾN NGHỊ: Khu vực sản xuất nên xây dựng hệ thống thu gom, xử lý nước thải tập trung, không nên đổ trực tiếp ra môi trường xung quanh. Cần nhanh chóng tiến hành xây dựng hệ thống xử lý nước thải cho các khu vực sản xuất chế biến cá cơm hấp để hoạt động sản xuất được duy trì mà không gây ảnh hưởng đến sức khỏe, đời sống người dân xung quanh và cảnh quan môi trường sinh thái.