Đồ án Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho DNTN chế biến tinh bột khoai mì Phan Hữu Đức - Tây Ninh

àu cao bể (H) m 4 5 Chiều cao bảo vệ (hbv) m 0,5 4.2.2.8 Bể UASB Nhiệm vụ Giảm thiểu các chất hữu cơ dễ bị phân hủy sinh học có trong thành phần của nước thải. Từ bể trung hoà nước thải được bơm vào bể kỵ khí UASB, các chất hữu cơ bị phân huỷ bởi các VSV yếm khí, sản phẩm của quá trình này là sinh khối VSV và khí sinh học như : CO2, CH4.... Tính toán Các thông số đầu vào Lưu lượng Q = 300 (m3/ngày) BOD5vào = 1975,05(mg/l) CODvào = 2987,6 (mg/l) SSvào = 180,081(mg/l) Trong bể UASB để duy trì quá trình xử lý yếm khí, phải duy trì giá trị pH từ 6,6 – 7,6 và cần phải có tỷ số dinh dưỡng COD : N : P = 350 : 5 : 1. Lượng N, P cần thiết phải cho vào nước thải trước khi vào bể UASB (mg/l). (mg/l). Nồng độ N, P có trong nước thải khi phân tích là Ntổng = (40 – 60mg/l), Ptổng = (7,5 – 10mg/l). Như vậy tỷ lệ dinh dưỡng trong nước thải đã đáp ứng tốt cho hoạt động phân huỷ các hơp chất hữu cơ của VSV. Chọn tải trọng LA = 8 (kgCOD/m3.ngày), thì hiệu quả xử lý COD trung bình là khoảng 43 – 78%. Chọn hiệu quả xử lý ECOD = 70%, ESS = 10%. Chất lượng nước thải sau bể UASB Hàm lượng SS còn lại trong dòng ra SSra = SSvào (1- ESS ) = 180,081 (1- 10%) = 162,073 (mg/l). Hàm lượng COD còn lại trong dòng ra CODra = CODvào (1 - ECOD ) = 2987,6 (1 – 70%) = 896,28 (mg/l). Hàm lượng BOD5 còn lại trong dòng ra BODra = BODvào (1 - EBOD5 ) = 1975,05 (1 – 70%) = 592,515 (mg/l). Thể tích phần xử lý yếm khí cần thiết: (m3) Trong đó : + G: Là lượng COD cần khử trong một ngày (kgCOD/ngày) ( kgCOD/ngày) + LA : Tải trọng LA = 8 (kgCOD/m3.ngày) Þ (m3). Chọn Vxl = 79 (m3). Diện tích bề mặt cần thiết của bể: (m2) Trong đó : +Q : Lưu lượng nước thải (m3/ngày), Q = 300 (m3/ngày). + v : Tốc độ nước dâng trong bể v = 0,6 - 0,9 (m/h), để giữ cho lớp bùn hoạt tính ở trạng thái lơ lửng (Theo TS Trịnh Xuân Lai( 2000), Tính Toán Thiết Kế Các Công Trình Xử lý Nước Thải, NXB Xây Dựng, Trang 195). Chọn v = 0,7 (m/h). Þ (m2). Chọn Fb =18 (m2) Kích thước tiết diện bể là : L B = 6m 3m. Tính chiều cao xây dựng bể Tổng chiều cao xây dựng bể là Hxd = Hxl + Hl + Hbv Trong đó: + Chiều cao phần xử lý yếm khí : (m). Chọn Hxl = 4,4 (m). + Hl : Chiều cao vùng lắng. Để đảm bảo không gian an toàn cho bùn lắng xuống phía dưới thì Hl >1 (m). Chọn Hl = 1,2 (m) + Hbv: Chiều cao bảo vệ. Chọn Hbv = 0,4 (m) Hxd = 4,4 + 1,2 + 0,4 = 6 (m) Thể tích thực bể UASB là Vb (m3). (m3) Thời gian lưu nước trong bể Trong đó: + Q : Lưu lượng nước thải (m3/ngày), Q = 300 (m3/ngày). + Fb : Diện tích bề mặt cần thiết của bể (m2), Fb = 18 (m2) + Hxl : Chiều cao phần xử lý yếm khí (m), Hxl = 4,4 (m). + Hl: Chiều cao vùng lắng (m), Hl = 1,2 (m) (h) Nằm trong khoảng cho phép (4 -10h) Tính ngăn lắng Trong mỗi bể thiết kế ngăn lắng, nước đi vào ngăn lắng sẽ được tách bằng các tấm chắn khí đặt song song, bố trí 8 tấm chắn khí và 4 tấm hướng dòng. Nước thải khi đi vào ngăn lắng sẽ được tách khí bằng các tấm tách khí đặt nghiêng so với phương ngang 1 góc (Theo TS Trịnh Xuân Lai (2000), Tính Toán Thiết Kế Các Công Trình Xử lý Nước Thải, NXB Xây Dựng, Trang 195). Chọn . Tổng chiều cao của toàn bộ ngăn lắng Hnglắng (kể cả chiều cao vùng lắng) và chiều cao dự trữ chiếm trên 30% tổng chiều cao bể. Ta có: (m) Kiểm tra lại : >30% Vậy chiều cao xác định được là thích hợp. Thời gian lưu nước trong ngăn lắng, thời gian này phải > 1h Tính toán tấm chắn khí Trong bể UASB bố trí 4 tấm hướng dòng và 8 tấm chắn khí, các tấm này đặt song song với nhau và nghiên so với phương ngan một góc . Chọn khe hở giữa các tấm chắn khí và giữa tấm chắn khí với tấm hướng dòng là như nhau. Tổng diện tích giữa các khe hở này chiếm 15 - 20% tổng diện tích bể. Chọn Fkhe = 0,15 Fb Hình 4.4 : tấm chắn khí và hướng dòng bể UASB Trong bể có 4 khe hở, diện tích của mỗi khe: (m2) + Với Fb: Diện tích của bể UASB (m2), Fb = 18 (m2). Þ (m2) Bề rộng của khe hở: (m), rkhe = 225 (mm). + Với lkhe = B = 3 (m) (chiều dài khe bằng chiều rộng bể) Tính toán các tấm chắn Tấm chắn khí 1 Chiều dài : (m) Chiều rộng : (m) Chiều cao : (m) Tấm chắn khí 2 Chiều dài : (m) Chiều rộng : (m) (m) (đoạn xếp mí giữa hai tấm chắn khí) (m) (m) Tính toán tấm hướng dòng Tấm hướng dòng cũng được đặt nghiêng 1 góc 55o so với phương ngang cách tấm chắn khí 225 (mm) (như hình vẽ). Khoảng cách từ đỉnh tam giác của tấm hướng dòng đến tấm chắn khí 1 (m) Đoạn nhô ra của tấm hướng dòng nằm bên dưới khe hở từ 10 – 20 (cm), chọn mỗi bên nhô ra 15 (cm). Chiều dài tấm hướng dòng lhd = B =3 (m) Chiều rộng tấm hướng dòng bhd (m) Tính máng thu nước Máng bê tông Máng thu nước được thiết kế theo nguyên tắc máng thu của bể lắng, thiết kế 2 máng thu nước đặt giữa bể chạy dọc theo chiều dài bể. Vận tốc nước chảy trong máng vm = 0,3 (m/s). Diện tích mặt cắt nước của mỗi máng (m2) Trong đó : + vm : Vận tốc nươc chảy trong máng, (m/s), vm = 0,3 (m/s). + Q: Lưu lượng nước thải (m3/ngày), Q = 300 (m3/ngày). Máng thu nước được tạo độ dốc để dẫn nước thải về cuối bể rồi theo ống dẫn theo cơ chế tự chảy, chảy sang Aerotank. Þ (m2) Chọn chiều rộng máng là : bm = 80 (mm) Chiều cao máng là : hm = 200 (mm) Máng răng cưa Chiều cao răng cưa : 50 (mm) Dài đoạn vát đỉnh răng cưa : 40 (mm) Chiều cao cả thanh : 200 (mm) Khe dịch chuyển Cách nhau : 450 (mm) Bề rộng khe :12 (mm) Chiều cao :150 (mm) Máng bê tông cốt thép dày 65 (mm), có lắp đặt máng răng cưa thép không gỉ, được đặt dọc bể, giữa các tấm chắn khí. Máng có độ dốc 1% để nước chảy dễ dàng về phần cuối máng. Hình 4.5 : Máng răng cưa Tính lượng khí và bùn sinh ra Tính lượng khí sinh ra trong bể Lượng khí sinh ra trong bể = 0,5m3/kgCODloạibỏ Qkhí = 0,5m3/kgCODloạibỏ khối lượng CODloạibỏ/ngày. Qkhí = 0,5 G = 0,5 627,396 = 313,698 (m3/ngày) + Với G : Lượng COD cần khử trong một ngày (kgCOD/ngày), G = 627,396(kgCOD/ngày) Tính lượng khí CH4 sinh ra: Thể tích khí CH4 sinh ra khi 1kg COD được loại bỏ là 0,35 m3/kgCODloạibỏ. Qkhí = 0,35m3/kgCODloạibỏ khối lượng CODloạibỏ/ngày. QCH4 = 0,5û 627,396 = 219,589 (m3/ngày). Tổng lượng khí sinh ra (m3/ngày). Tính toán đường ống thu khí (m) Trong đó : +Qkhí : Tổng lượng khí sinh ra (m3/ngày), Qkhí = 533,287 (m3/ngày). + vkhí : Vận tốc khí chạy trong ống v = 8 – 10 (m/s). Chọn vkhí = 8 (m/s) Þ(m). Þ Dkhí = 31 (mm) Chọn ống thu khí là ống sắt tráng kẽm có đường kính F40 (Ftrong = 30). Kiểm tra vận tốc khí trong ống (m/s) (thỏa điều kiện). Tính lượng bùn sinh ra Lượng bùn do VSV sinh ra từ 0,05 - 0,1kg VSS/kgCODloại bỏ Chọn Mbùn = 0,05kgVSS/kgCODloại bỏ Khối lượng bùn sinh ra trong một ngày Mbùn(kgVSS/ngày). Thể tích bùn sinh ra trong một ngày Vbùn (m3/ngày). Trong đó : + Mbùn: Khối lượng bùn sinh ra trong một ngày (kgVSS/ngày), Mbùn = 31,37 (kgVSS/ngày) + : 1m3 bùn tương đương với 260 (kgVSS) (Theo sách “Anaerobic Sewage Treatment”, Trang 91). Lượng chất rắn từ bùn dư : MSS (kgSS) + Với CSS : Nồng độ bùn của bể phân huỷ kỵ khí trên mô hình thực nghiệm, CSS = 30 (kgSS/m3) (Theo GS.TS Lâm Minh Triết (Chủ biên) (2006), Xử Lý Nước Thải Đô Thị & Công Nghiệp, Tính Toán Thiết Kế Công Trình, NXB Đại Học Quốc Gia TPHCM, Trang 451). Lượng bùn sinh ra trong một tháng = 30 ,121 = 3,63 (m3/tháng). Chiều cao lớp bùn trong 1 tháng hbùn (m) Tính ống xả bùn Thời gian xả bùn từ 1 – 3 tháng một lần. Thể tích bùn sinh ra trong 3 tháng Vbùn (m3). Lưu lượng xả bùn : Qbùn (m3/h) + Chọn thời gian xả bùn t = 3h Bùn xả ra nhơ øbơm thông qua 2 ống thép tráng kẽm F50 đặt cách đáy(m). Hệ thống phân phối nước trong bể Lưu lượng nước thải vào bể UASB Q = 300 (m3/ngày) Số ống phân phối nước trong bể cần thoả 2 (m2/đầu phân phối). Số đầu phân phối là : n = (đầu). Chọn n = 12 (đầu) Nước từ bể axít kết hợp với điều hoà bơm qua bể UASB theo đường ống chính, phân phối ra đều 4 ống nhánh nhờ hệ thống van và đồng hồ đo lưu lượng đặt trên từng ống.Vận tốc nước chảy trong ống chính vchính = 0,8 – 2(m/s), chọn vchính = 1 (m/s). Đường kính ống chính Dchính(m). Dchính = 67 (mm) Chọn ống PVC có đường kính F70 (Ftrong = 60) Đường kính một ống nhánh Vận tốc nước chảy trong ống nhánh v = 0,8 – 2 (m/s), chọn vnhánh = 1 (m/s). Dnhánh (m). Dnhánh = 33 (mm). Chọn ống PVC có đường kính F40 (Ftrong = 30) để dẫn nước phân phối trong bể UASB. Kiểm tra lại vận tốc nước chảy trong ống: (m/s). Bơm bùn sang bể nén bùn Lưu lượng cần bơm Q = 12,5 (m/h) Cột áp của bơm: H Trong đó : + : Khoảng cách từ mặt nước bể trung hoà đến mặt nước bể UASB, chọn = 2 (mH2O) + : Tổng tổn thất của bơm, bao gồm tổn thất cục bộ, tổn thất dọc đường ống, tổn thất qua lớp bùn lơ lửng trong bể UASB, chọn = 4 (mH2O). Þ H = 2 + 4 = 6 (mH2O). Công suất yêu cầu trên trục bơm: N = (kW) ÞN(kW) Vậy chọn bơm ly tâm công suất : 0,255 2 = 0,51 (kW) Lấy mẫu Để kiểm tra sự hoạt động bên trong bể, dọc theo chiều cao bể ta đặt các van lấy mẫu. Với các mẫu thu được ở cùng một van, ta có thể ước đoán lượng bùn ở độ cao đặt van đó. Sự ước đoán này rất cần thiết khi muốn biết tải trọng thực sự của bùn và thời gian lưu bùn hiện trong bể là bao nhiêu, từ đó mà có sự điều chỉnh thích hợp. Trong điều kiện ổn định, tải trọng của bùn gần như không đổi, do đó mật độ bùn tăng lên đều đặn. Nhưng ngay trong những trường hợp đó, việc lấy mẫu vẫn được đề nghị thực hiện đều đặn hàng ngày. Khi mở van, cần điều chỉnh sao cho bùn ra từ từ để đảm bảo thu được bùn gần giống trong bể vì nếu mở lớn quá thì nước sẽ thoát ra nhiều hơn. Thông thường lấy 500 – 1000 (ml) mẫu vào 2 lần cách nhau ít nhất 1h. Bể cao 6(m), do đó dọc theo chiều cao bể đặt 5 van lấy mẫu, các van đặt cách nhau 0,9(m), van dưới cùng đặt cách đáy 2,5(m). Chọn ống và van lấy mẫu bằng nhựa PVC cứng F27 (Ftrong = 20) Bảng 4.9 : Các thông số thiết kế bể UASB STT Tên thông số thiết kế (ký hiệu) Đơn vị Số liệu 1 Thể tích bể ( Vb) m3 108 2 Chiều dài bể (L) m 6 3 Chiều rộng bể (B) m 3 4 Chiều cao xử lý yếm khí (Hxl) m 4,4 5 Chiều cao xây dựng bể (Hxd) m 6 6 Chiều cao phần lắng (Hl) m 1,2 4.2.2.9 Bể Aerotank Nhiệm vụ Loại bỏ các chất hữu cơ (BOD, COD), các chất lơ lửng bằng các phản ứng sinh hoá thông qua hoạt động sống của các vi sinh vật có trong nước thải. Các chất hữu cơ là thức ăn của các vi sinh vật sẽ được chuyển hoá thành CO2, H2O và sinh khối mới. Không khí (O2) được cung cấp đủ và nước thải hoà trộn đều với bùn hoạt tính đảm bảo môi trường cho vi sinh vật phát triển tốt. Hiệu quả xử lý trong bể Aerotank đạt từ 75 – 95% và phụ thuộc vào các yếu tố nhiệt độ, pH, nồng độ oxy, lượng bùn Nước thải sau khi qua bể Aerotank các chất hữu cơ dễ phân huỷ sinh học bị loại bỏ hoàn toàn. Tính toán. Các thông số đầu vào Lưu lượng nước thải Q = 300 (m3/ngày) BOD5vào = 592,515 (mg/l) CODvào = 896,28 (mg/l) SSvào = 162,073 (mg/l) Nhiệt độ duy trì trong bể 16-280C Các thông số đầu ra Nước thải sau xử lý ở bể Aerotank đạt tiêu chuẩn nguồn loại B (TCVN 5945 – 2005). BODđầu ra = 50 (mg/l) CODđầu ra = 80 (mg/l) Cặn lơ lửng ở đầu ra SSra 40 (mg/l) (thấp hơn tiêu chuẩn nguồn loại B) trong đó gồm có 65% là cặn có thể phân huỷ sinh học. Nước thải khi vào bể Aerotank có hàm lượng chất rắn lơ lửng bay hơi (nồng độ vi sinh vật ban đầu), X0 = 0 Nước thải được điều chỉnh sao cho BOD5 : N : P = 100 : 5 : 1 Tỷ số giữa lượng chất rắn lơ lửng bay hơi (MLVSS) với lượng chất rắn lơ lửng (MLSS) có trong nước thải là 0,8 Þ = 0,8 ( độ tro của bùn hoạt tính Z = 0,2) Nồng độ bùn hoạt tính tuần hoàn (tính theo chất rắn lơ lửng) Xr = 8000 (mg/l) Nồng độ chất rắn lơ lửng bay hơi hay bùn hoạt tính (MLVSS) được duy trì trong bể Aerotank là : X = 3000 (mg/l) Thời gian lưu bùn trong hệ thống, qc = 10 (ngày) Hệ số chuyển đổi giữa BOD5 và BOD20 là 0,68 Hệ số phân huỷ nội bào, kd = 0,06 (ngày-1) Hệ số sản lượng tối đa (tỷ số giữa tế bào được tạo thành với lượng chất nền được tiêu thụ), Y = 0,6 (kgVSS/kg BOD5 ) Bể Aerotank khuấy trộn hoàn chỉnh, ưu điểm là không xảy ra hiện tượng quá tải cục bộ ở bất cứ phần nào của bể, áp dụng thích hợp cho xử lý nước thải tinh khoai mì. Xác định nồng độ BOD5 hoà tan trong nước thải ở đầu ra Bể lắng II II Bể Aerotank Q,X0, S0 Qe,S,Xe Qr , Xr , S Qw , Xr Hình 4.6 : Sơ đồ làm việc của hệ thống Trong đó : + Q , Qr, Qw , Qe : Lưu lượng nước đầu vào, lưu lượng bùn tuần hoàn , lưu lượng bùn xã và lưu lượng nước đầu ra, (m3/ngày) + S0 , S : Nồng độ chất nền (tính theo BOD5) ở đầu vào và nồng độ chất nền sau khi qua bể Aerotank và bể lắng II, (mg/l) +X , Xr , Xe : Nồng độ chất rắn bay hơi trong bể Aerotank, nồng độ bùn tuần hoàn và nồng độ bùn sau khi qua bể lắng II, (mg/l) Phương trình cân bằng vật chất BOD5 ở đầu ra = BOD5 hoà tan đi ra từ bể Aerotank + BOD5 chứa trong lượng cặn lơ lửng ở đầu ra. Trong đó: + BOD5 ở đầu ra : 50 (mg/l) + BOD5 hoà tan đi ra từ bể Aerotank là S, (mg/l) BOD5 chứa trong cặn lơ lửng ở đầu ra được xác định như sau: Lượng cặn có thể phân huỷ sinh học có trong cặn lơ lửng ở đầu ra: 0,65 ´ 40 = 26 (mg/l) Lượng oxy cần cung cấp để oxy hoá hết lượng cặn có thể phân huỷ sinh học là: 26 ´ 1,42 (mg O2/mg tế bào) = 36,92 (mg/l). Lượng oxy cần cung cấp này chính là giá trị BOD20 của phản ứng. Quá trình tính toán dựa theo phương trình phản ứng: C5H7O2N + 5O2 ® 5CO2 + 2H2O + NH3 + Năng lượng 113 (mg/l) 160 (mg/l) 1 (mg/l) 1,42 (mg/l) Chuyển đổi từ giá trị BOD20 sang BOD5 BOD5 = BOD20 ´ 0,68 = 36,92 ´ 0,68 = 25,11 (mg/l) Vậy : BOD5ban đầu = BOD5 hoà tan + BOD5cặn lơ lửng 50 (mg/) = S+ 25,11 (mg/l) Þ S = 24,89 (mg/l) Tính hiệu quả xử lý Tính hiệu quả xử lý tính theo BOD5 hoà tan E = ´ 100% = 100% = 95,79% Hiệu quả xử lý của bể tính theo BOD5 tổng E0 = ´ 100 = 91,56% Thể tích bể Aerotank V = Trong đó : + V : Thể tích bể Aerotank, ( m3) + Q : Lưu lượng nước đầu vào (m3/ngày), Q = 300 (m3/ngày) + Y : Hệ số sản lượng cực đại (tỷ số giữa tế bào được tạo thành với chất nền được tiêu thụ), Y = 0,6 (kgVSS/kg BOD5). + S0 : Nồng độ chất nền (tính theo BOD5) ở đầu vào, S0 = 592,515 (mg/l) + S : Nồng độ chất nền sau khi qua bể Aerotank và bể lắng II (mg/l), S = 24,89 (mg/l) + S0 – S = 592,515 – 24,89 = 567,625 (mg/l) + X : Nồng độ chất rắn bay hơi được duy trì trong bể Aerotank (mg/l), X = 3000 (mg/l) + kd : Hệ số phân huỷ nội bào, kd = 0,06 (ngày-1) + qc : Thời gian lưu bùn trong hệ thống, qc = 10 (ngày) Þ V = (m3). ChọnV = 213 (m3) Kích thước xây dựng bể Aerotank xáo trộn hoàn toàn Fb (m2) + H : Chiều cao hữu ích 2 – 5 (m). Chọn H = 3,5 (m) + hbv : Chiều cao bảo vệ. Chọn hbv = 0,5 (m). Chiều cao xây dựng : Hxd = H + hbv = 3,5 + 0,5 = 4 (m) Khoảng cách từ đáy đến đầu khuyết tán khí: 0,45 – 0,75 (m) Þ Fb(m2) . Chọn Fb = 54 (m2). Tỷ số chiều rộng : chiều cao xây dựng = B : Hxd = 1,5 : 1. Chiều rộng : B = 1,5 4 = 6 (m). Chiều dài bể : L (m). Thể tích thực bể : V = L B Hxd = 9 6 4 = 216 (m3) Thời gian lưu nước trong bể q (ngày) hay q = 0,7224 = 17,28 (h). Lượng bùn phải xả ra mỗi ngày Tính tốc độ tăng trưởng của bùn. Yb = = = 0,375 Trong đó : + Y : Hệ số sản lượng, Y= 0,6 (kgVSS/ kgBOD5) + kd : Hệ số phân huỷ nội bào, kd= 0,06 (ngày-1) + c : Thời gian lưu bùn, c = 10 (ngày). Lượng bùn hoạt tính sinh ra do khử BOD5 trong 1 ngày (tính theo VSS) Px (VSS) = Yb ´ Q ´ (S0 – S ) = 0,375 300 ´ 567,625 ´ 10-3 = 63,858 (kgVSS/ngày) Tổng lượng bùn sinh ra trong 1 ngày (tính theo SS) Ta biết = 0,8 Þ MLSS = Px (SS) = = = 79,823 (kgSS/ngày). Lượng bùn dư hằng ngày phải xử lý Pxả = Px (SS) – (Q ´ SSra ) = 79,823 – (300 ´ 40 ´ 10-3) = 67,823 (kgSS/ngày). Tính lượng bùn dư xả ra hằng ngày (Qw) từ đáy bể lắng II theo đường tuần hoàn bùn qc = Þ Qw = Trong đó: + V : Thể tích bể Aerotank (m3), V = 216 (m3). + X : Nồng độ chất rắn bay hơi trong bể Aerotank X = 3000 (mg/l) + qc : Thời gian lưu bùn qc = 10 (ngày) + Qe : Lưu lượng nước đưa ra ngoài từ bể lắng đợt II (lượng nước thải ra khỏi hệ thống ). Xem như lượng nước thất thoát do tuần hoàn bùn là không đáng kể nên Qe = Q = 300 (m3/ngày) + Xe : Nồng độ chất rắn bay hơi ở đầu ra của hệ thống Xe = 0,8 ´ SSra = 0,8 ´ 40 = 32 (mg/l) + Xr : Nồng độ chất rắn lơ lửng có trong bùn tuần hoàn. Xr = 8000 ´ 0,8 = 6400 (mg/l) Þ Qw (m3/ngày) Tính hệ số tuần hoàn (a) từ phương trình cân bằng vật chất viết cho bể lắng II (xem như lượng chất hữu cơ bay hơi ở đầu ra của hệ thống là không đáng kể) Ta có : X(Q+Qr) = X0Q + XrQr Trong đó: + Q : Lưu lượng nước thải (m3/ngày), Q = 300 (m3/ngày) + X : Nồng độ VSS trong bể Aerotank (mg/l), X = 3000 (mg/l) + Qr : Lưu lượng bùn hoạt tính tuần hoàn (mg/l). + X0 : Nồng độ VSS trong nước thải dẫn vào bể Aerotank, Xo = 0 +Xr : Nồng độ VSS trong bùn tuần hoàn (mg/l), Xr = 6800 (mg/l) Þ X(Q + Qr) = XrQr Vậy ta có : a = = = = 0,882 Lưu lượng bùn tuần hoàn : Qr = Q ´ = 300 ´ 0,882 = 264,6 (m3/ngày) = 11,025 (m3/h). Tính lượng oxy cần cung cấp cho bể Aerotank dựa trên BOD20 Lượng oxy cần thiết trong điều kiện tiêu chuẩn OC0 = - 1,42Px(VSS) Trong đó : + Q : Lưu lượng nước đầu vào (m3/ngày), Q = 300 (m3/ngày) + S0 : Nồng độ chất nền (tính theo BOD5) ở đầu vào, S0 = 592,515 (mg/l) + S : Nồng độ chất nền sau khi qua bể Aerotank và bể lắng II (mg/l), S = 24,89 (mg/l) + Px(VSS) : Lượng bùn hoạt tính sinh ra do khử BOD5 trong 1 ngày (tính theo VSS) Px = 63,858 (kgVSS/ngày) + f : Là hệ số chuyển đổi giữa BOD5 và BOD20 , f = 0,68 Þ OC0 = (kgO2/ngày) Lượng oxy thực tế cần sử dụng cho bể (trong điều kiện 200C) OCt = OC0 Trong đó : + Cs20 : Nồng độ bảo hoà oxy trong nước ở nhiệt độ làm việc Cs20 = 9,08 (mg/l) + Cd : Lượng oxy hoà tan cần duy trì trong bể Cd = 2 (mg/l) + Csh : Nồng độ oxy hòa tan trong nước sạch ở 26oC , Csh = 8,09 (mg/l) + b : Hệ số điều chỉnh sức căng bề mặt theo hàm lượng muối. Đối với nước thải lấy b = 1. + a : Hệ số điều chỉnh lượng oxy ngấm vào nước thải do ảnh hưởng hàm lượng cặn, chất hoạt động bề mặt, loại thiết bị làm thoáng, hình dáng và kích thước bể, có giá trị từ (0,6 - 0,94). Chọn a = 0,7. OCt = 159,744 ´ 295,117 (kgO2/ngày) Kiểm tra tỷ số F/M và tải trọng thể tích của bể Chỉ số F/M = Trong đó : + S0: BOD5 đầu vào, S0 = 592,515 (mg/) + X : Hàm lượng bùn hoạt tính trong bể, X = 3000 (mg/l) + : Thời gian lưu nước, = 0,72 (ngày) Þ (mgBOD5/mg bùn.ngày) Giá trị này nằm trong khoảng cho phép của thông số thiết kế bể (0,2- 0,6 kg/kg. ngày). Tốc độ oxy hoá của 1 g bùn hoạt tính = (mg BOD5/mgbùn.ngày)  Tải trọng thể tích của bể Aerotank L = 0,823 (kgBOD5/m3ngày) Giá trị này trong khoảng thông số cho phép khi thiết kế bể (0,8 -1,92 kgBOD5/m3. ngày). Tính thiết bị phân phối khí Tính lượng không khí cần thiết để cung cấp vào bể Qkk = ´ f (l/phút) Trong đó : + OCt : Lượng oxy thực tế cần sử dụng cho bể OCt = 295,117 (kgO2/ngày) + OU : Công suất hoà tan oxy vào nước thải của thiết bị phân phối OU = Ou ´ h = 7 ´ 3,5 = 24,5 (gO2/m3) + Với Ou : Công suất hoà tan oxy vào nước thải của thiết bị phân phối tính theo (gO2/m3) ta có Ou = 7 (gO2/ m3) + h : Độ sâu ngập nước của thiết bị phân phối h = 3,5 (m) (lấy gần đúng bằng chiều sâu bể). + f : hệ số an toàn, chọn f = 2 (f nằm trong khoảng 1,5 - 2) Qkk(l/pht) Hay Qkk = 0,278 (m3/s) Chọn dạng đĩa xốp, đường kính 170 (mm) , diện tích bề mặt F = 0,02 (m2) Cường độ thổi khí 200 (l/phút.đĩa) = 12 (m3/h) Số đĩa cần phân phối trong bể N = » 84 (đĩa). Chọn N = 90 (đĩa). Tính toán các thiết bị phụ Tính toán máy thổi khí Aùp lực cần thiết của máy thổi khí Hm = h1 + hd + H Trong đó : + h1 : Tổn thất trong hệ thống ống vận chuyển h1 = 0,4 (m) + hd : Tổn thất qua đĩa phun, hd = 0,5 (m) + H : Độ sâu ngập nước của miệng vòi phun H = 3,5 (m) Hm = 0,4 + 0,5 + 3,5 = 4,4 (m) » 0,44 (atm). Aùp lực máy thổi khí tính theo Atmotphe Pm 0,043 (atm) (Theo TS Trịnh Xuân Lai (2000), Tính Toán Thiết Kế Các Công Trình Xử lý Nước Thải, NXB Xây Dựng, Trang 108). Công suất máy thổi khí Pmáy = Trong đó : + Pmáy : Công suất yêu cầu của máy nén khí, (kW) + G : Trọng lượng của dòng không khí, (kg/s) Þ G = Qkk ´ rkhí = 0,278 ´ 1,2 = 0,334 (kg/s) + Qkk : Lượng không khí cần thiết để cung cấp vào bể (m3/s), Qkk = 0,278 (m3/s) + : Khối lượng riêng không khí (kg/m3), = 1,2 (kg/m3). + R : Hằng số khí , R = 8,314 (kJ/k.mol 0K) + T1 : Nhiệt độ tuyệt đối của không khí đầu vào, T1 = 273 + 27 = 300 0K + P1 : Áp suất tuyệt đối của không khí đầu vào P1 = 1 (atm) + P2 : Aùp suất tuyệt đối của không khí đầu ra, P2 = Pm + 1 = 0,043 +1 = 1,043 (atm) + n= = 0,283 (K = 1,395 đối với không khí ) + 29,7 : Hệ số chuyển đổi. + e : Hiệu suất của máy (0,7 – 0,8), chọn e = 0,7 Vậy : Pmáy = = 1,697 (kW). Tính toán đường ống dẫn khí Đường kính ống phân phối chính Dkk = = = 0,172 (m) = 172 (mm) Trong đó : + vkhí : Vận tốc khí trong ống dẫn khí chính (m/s), chọn vkhí = 12 (m/s) + Qkk : Lưu lượng khí cần cung cấp (m3/s), Qkk = 0,278 (m) Chọn ống thép tráng kẽm F190 (Ftrong = 180 mm) Từ ống chính ta phân làm 5 ống nhánh cung cấp khí cho bể . Lưu lượng khí qua mỗi ống nhánh (Khoảng cách giữa các nhánh từ 1 1,5). Q’kk = = = 0,056 (m3/s) Vận tốc khí qua mỗi ống nhánh v’khí = 12 (m/s) Đường kính ống nhánh dkk = = = 0,077 (m) = 77 (mm) Chọn loại ống sắt tráng kẽm có F90 (Ftrong = 80 mm) Kiểm tra lại vận tốc Vận tốc khí trong ống chính vkhí = = = 10,93 (m/s) Vậy vkhí nằm trong khoảng cho phép (10 -15 m/s) Vận tốc khí trong ống nhánh v’khí = = = 11,15 (m/s) Vậy v’khí nằm trong khoảng cho phép (10 -15 m/s) Tính toán đường ống dẫn nước thải vào bể Aerotank Chọn vận tốc nước thải trong ống : v = 0,3 (m/s) Lưu lượng nước thải : Q = 300 m3/ngày = 0,00347 (m3) Đường kính của ống dẫn nước thải Dống = = = 0,121 (m) = 120 (mm) Chọn loại ống dẫn nước thải là ống PVC có F130 (Ftrong = 120 mm) Tính lại vận tốc nước chảy trong ống v = = = 0,306 (m/s) Vận tốc nước vào nằm trong khoảng cho phép (0,3 – 0,7 m/s) Chọn máy bơm nước vào bể Aerotank Lưu lượng bơm : Q = 300 (m3/ngày) = 0,00347 (m3/s) Cột áp bơm : H = 6 (mH2O) h : hiệu suất chung của bơm từ (0,72-0,93), chọn h= 0,8 N = = = 0,255 (kW). Chọn 2 bơm hoạt động luân phiên Vậy chọn bơm ly tâm công suất: 0,255 2 = 0,51 (kW) Tính toán đường ống dẫn bùn tuần hoàn Lưu lượng bùn tuần hoàn Qr = 264,6 (m3/ngày) = 0,0031 (m3/s) Chọn vận tốc bùn trong ống v = 0,6(m/s) D = = = 0,08 (m) = 80 (mm) Chọn ống sắt tráng kẽm có đường kính F90 (Ftrong = 80 mm) Tính đường ống dẫn bùn dư Lưu lượng bùn dư QW = 8,625 (m3/ngày) Chọn vận tốc vw = 0,6 (m/s) Dw = = 0,015 (m) = 15(mm) Chọn ống nhựa PVC có đường kính F20 (Ftrong = 15 mm) Bơm bùn tuần hoàn Lưu lượng bơm : Q’r = 264,6 (m3/ngày) = 0,0031 (m3/s) Cột áp của bơm : H = 6 (m) Công suất bơm N = = = 0,23 (kW) h : Hiệu suất chung của bơm tư ø(0,72-0,93), chọn h= 0,8 Chọn N = 20,23 = 0,46 (kW) Chọn bơm có công suất (1HP). Bảng 4.10. : Tóm tắt các thông số thiết kế bể Aerotank STT Tên thông số thiết kế (ký hiệu) Đơn vị Số liệu 1 Thể tích bể (V) m3 216 2 Chiều cao xây dựng bể (Hxd) m 4 3 Chiều rộng bể (B) m 6 4 Chiều dài bể (L) m 9 5 Thời gian lưu nước trong bể (q) h 17,28 6 Đường kính ống khí chính (Dkk) mm 190 7 Đường kính ống nhánh (dkk) mm 90 8 Số đĩa phân phối khí (N) cái 90 2.2.2.10 Bể lắng II Nhiệm vụ Sau khi qua bể Aerotank, hầu hết các chất hữu cơ hoà tan trong nước thải bị loại bỏ gần như hoàn toàn. Tuy nhiên, nồng độ bùn hoạt tính có trong nước thải rất lớn, do vậy bùn hoạt tính và các chất lơ lửng sẽ được tách ở bể lắng đợt II. Tính toán Chọn bể lắng đứng Diện tích mặt bằng của bể Trong đó : + Q : Lưu lượng nước thải (m3/h), Q = 12,5 (m3/h) + CO : Nồng độ bùn duy trì trong bể Aerotank (tính theo chất lơ lửng) CO (mg/l) = 3750 (g/m3). + X : Nồng độ chất rắn lơ lửng bay hơi (MLVSS) hay bùn hoạt tính X = 3000 (mg/l). + Tỷ số : + : Hệ số tuần hoàn, chọn = 0,882 + Ct : Nồng độ bùn trong dòng tuần hoàn Ct = 8000 (mg/l). (hay nồng bùn ở đáy bể lắng) + VL : vận tốc lắng của bề mặt phân chia ứng với nồng độ cặn CL VL = Vmax Với : - Vmax : vận tốc lắng cực đại, Vmax = 7 (m/h). - K : hệ số phụ thuộc chỉ số SVI, chọn K = 600 (Theo TS Trịnh Xuân Lai (2000), Tính Toán Thiết Kế Các Công Trình Xử lý Nước Thải, NXB Xây Dựng, Trang 150 - 151). CL = = = 4000 (mg/l) = 4000 (g/m3) ÞVL = = 0,635 (m/h). Þ S = = 17,365 (m2). Chọn S = 17 (m2) Diện tích bể nếu tính thêm buồng phân phối trung tâm Sbể = 1,1 S =1,1 17 = 18,7 (m2). Chọn Sbể = 19 (m2) Đường kính của bể Db . Chọn Db = 5 (m). Đường kính buồng phân phối ống trung tâm d = 20% D = 0,2 5 = 1 (m). Diện tích buồng phân phối trung tâm (m2). Chọn f = 0,8 (m2). Vậy diện tích vùng lắng của bể : Slắng = Sbể - f = 19 – 0,8 = 18,2 (m2). Tính miệng loe ống trung tâm Đường kính miệng loe ống trung tâm (d1) bằng chiều cao ống loe (hl): d1 = 1,35 d = 1,35 1 = 1,35 (m). Chọn dl = hl = 1,35 (m) Đường kính tấm chắn hình nón dc = 1,3 d1 = 1,3 1,35 = 1,755 (m). Chọn góc nghiên = 170, khoảng cách từ miệng loe ống trung tâm đến tấm chắn là htc = 0,3 (m). Tải trọng thuỷ lực lên bể a(m3/m2.ngày). Vận tốc đi lên của dòng nước chảy trong bể (m/h). Tính toán máng thu nước Máng thu nước đặt theo chu vi vành trong của bể Dmáng = 0,8 Db = 0,8 5 = 4 (m). Chiều dài máng thu nước Lm = Dmáng p = 4 3,14 = 12,56 (m). Tải trọng máng thu nước trên 1m chiều dài máng am (m3/m2.ngày). Tải trọng bùn sinh ra Qb = (kg/m2.ngày) Trong đó : + Q : Lưu lượng nước thải, (m3/h) Q = 12,5 (m3/h) + CO : Nồng độ bùn duy trì trong bể Aerotank (tính theo chất lơ lửng) CO = 3750 (g/m3) + Qr : Lưu lượng bùn tuần hoàn (m3/ngày), Qr = 264,6 (m3/ngày). + Slắng : Diện tích phần lắng (m2), Slắng = 18,2(m2). Xác định chiều cao xây dựng bể Hxd = Hbv + Hn + Hl Chiều cao đáy nón Chọn đáy dạng hình nón có góc nghiêng ở đáy là 45O. (m) Trong đó : + Db : Đường kính bể lắng II (m), Db = 5 (m) + dn : Chọn đường kính đáy nhỏ hình nón (m), dn = 0,4 (m) + = 450 là góc nghiên đáy hợp với chiều ngang bể . + hth : Chiều cao lớp nước trung hòa Þ (m). Chọn chiều cao xây dựng Hxd = 4 (m). Chọn chiều cao bảo vệ (Hbv = 0,3 – 0,5 m), chọn Hbv = 0,3 m Chiều cao phần lắng là : Hl = Hxd – Hn – Hbv = 4 – 2,3 – 0,3 = 2,4 (m) Chiều cao ống trung tâm bằng chiều cao vùng lắng Hl = htt = 2,4 (m) Chọn chiều cao phần bùn : hb = 1,5 (m) Thể tích phần chứa bùn Vb = S hb = 19 1,5 = 28,5 (m3). Nồng độ bùn trung bình trong bể Ctb = = 6000 (g/m3) = 6 (kg/m3). Trong đó : + Ct : Nồng độ bùn hoạt tính trong dòng tuần hoàn (nồng độ bùn ở đáy bể lắng), (g/m3). Ct = 8000 (mg/l) = 8000 (g/m3). + CL : Nồng độ bùn ở bề mặt phân chia lắng (g/m3). CL = 4000 (g/m3) Lượng bùn chứa trong bể lắng II. Gb = Vb Ctb = 28,5 6 = 171 (kg). Việc xả bùn hoạt tính ra khỏi bể được thực bằng áp lực thuỷ tỉnh lớn hơn 10% và đường kính ống dẫn bùn F 90 mm (Điều 6.5.8 – TCXD – 51 – 84), lưu lượng bùn tuần hoàn bằng 70% lượng bùn xả. Dung tích bể lắng Vl = (Hl + H) S = (2,4 + 2,3) 19 = 89,3 (m3). Lưu lượng nước đi vào bể QL = (1 + ) Q = (1 + 0,882) 300 = 564,6 (m3/ngày). Thời gian lưu nước trong bể (thời gian lắng) T = = 3,796 (h). Đường ống dẫn nước thải vào bể lắng II Vận tốc nước vào nằm trong khoảng cho phép (0,3 – 0,7 m/s) Chọn v = 0,6 (m/s) Dống = = = 0,117 (m). Dống = 120 mm.Chọn ống nhựa PVC có đường kính F120 mm Bảng 4.11 : Tóm tắt các thông số thiết kế bể lắng II STT Tên thông số thiết kế (ký hiệu) Đơn vị Số liệu 1 Chiều cao xây dựng bể (Hxd) m 5 2 Đường kính bể (Db) m 5 3 Đường kính ống trung tâm (d) m 1 4 Đường kính miệng loe ống trung tâm (d1) m 1,35 5 Đường kính tấm chắn (dc) m 1,755 6 Chiều cao phần nón (Hn) m 2,3 4.2.2.11 Hồ hoàn thiện Nhiệm vụ Các chất hữu cơ còn lại, sau các công trình xử lý trên sẽ được phân huỷ tiếp tục nhờ quá trình tự làm sạch của hồ, phần bùn hoạt tính từ hồ làm thoáng sẽ được lắng tại đây và thu gom định kỳ. Mặt khác, hồ hoàn thiện giúp ổn định nước thải trước khi xả ra nguồn tiếp nhận. Tính toán Các thông số đầu vào BOD5 50 (mg/l) COD 80(mg/l) SS 40 (mg/l). pH = 5,5 ÷ 9. Chọn tải lượng của bể L = 0,013; hiệu quả xử lý = 30% Thời gian lưu nước t = 3 (ngày). Chọn chiều sâu của hồ là H = 2,5 (m). (Chiều cao bảo vệ hbv = 0,5m) Thể tích hồ : V = = 300 3 = 900 (m3) Diện tích hồ : F = = = 360 (m2) Kích thước hồ : L B H = 30 12 2,5 (m3) Đường ống dẫn nước thải vào Hồ hoàn thiện Vận tốc nước vào nằm trong khoảng cho phép (0,3 – 0,7 m/s) Chọn v = 0,3 (m/s) Q : Lưu lượng nước thải (m3/ ngày), Q = 300 (m3/ ngày). Dống = = = 0,12 (m). Dống = 120 mm.Chọn ống nhựa PVC có đường kính F120 mm  Bảng 4.12 : Tóm tắt các thông số thiết kế Hồ hoàn thiện STT Tên thông số (ký hiệu) Đơn vị Số liệu 1 Thể tích bể (V) m3 900 2 Chiều dài bể (L) m 30 3 Chiều rộng bể (B) m 12 4 Chiều cao bể (H) m 2,5 4.2.2.12 Bể nén bùn Nhiệm vụ Tại đây bùn từ bể lắng I, bể UASB và bùn hoạt tính ở bể lắng II có độ ẩm cao 99 ÷ 99.3%, vì vậy cần phải thực hiện nén bùn ở bể nén bùn để giảm độ ẩm còn khoảng 95÷ 97%. Tính toán Chọn bể nén bùn (kiểu lắng đứng) Tổng lượng bùn dẫn đến bể lắng bùn G = G2 + G3 = 3,63 + 67,823 = 71,453 (kgSS/ngày) (Hay tổng lưu lương bùn trong bể nén bùn) Qn = Qbùn + Qw = 0,121 + 8,625 = 8,746 (m3/ngày) Trong đó : + G2 : Lượng bùn sinh ra từ bể UASB dẫn đến bể nén bùn G2 = 3,63 (kgSS/ngày) [(Lượng bùn sinh ra trong một ngày trong bể UASB, Qbùn (m3/ngày)]. + G3 : Lượng bùn cặn dư sinh ra dẫn đến bể nén bùn từ bể lắng II (sau khi đã tuần hoàn bùn về bể Aerotank). G3 = 67,823 (kgSS/ngày). [Lượng bùn xả ra hằng ngày (Qw) từ đáy bể lắng II theo đường tuần hoàn bùn, Qw (m3/ngày)]. Lượng bùn cực đại G’ = KG = 1,271,453 = 85,744 (kgSS/ngày) Chọn K = 1,15 – 1,2. Chọn K = 1,2. Diện tích bề mặt nén bùn. F = (m2) Trong đó : + G’: Lượng bùn cực đại trong bể nén bùn (kgSS/ngày), G’ = 85,744 (kgSS/ngày) + a : Tải lượng cặn trên bề mặt bể nén bùn (35 – 78 kg/m2.ngày). Chọn a = 35 (kg/m2.ngày). F (m2). Chọn F = 3 (m2). Diện tích bể nếu tính thêm buồng phân phối trung tâm Fbể = 1,1 F =1,1 3 = 3,3 (m2). Đường kính của bể nén bùn Þ Db (m). Chọn Db = 2 (m) Đường kính buồng phân phối ống trung tâm. dtt = 20% Db = 0,2 2 = 0,4 (m). Tính miệng loe ống trung tâm Đường kính miệng loe ống trung tâm (d1) bằng chiều cao ống loe (hl): d1 = 1,35 dtt = 1,35 0,4 = 0,54 (m). Chọn dl = hl = 0,54 (m) Đường kính tấm chắn hình nón dc = 1,3 d1 = 1,3 0,54 = 0,70 (m). Chiều cao phần lắng của bể nén bùn Þ Hl = vl t Trong đó : + vl : vận tố nước bùn trong vùng lắng của bể nén bùn đứng (m/s), vl = 0,00005 (m/s) + t : thời gian nén bùn (h), chọn t = 12 (h) Þ Hl = 0,00005 12 36000 = 2,16 (m) Chiều cao phần nón Chọn đáy dạng hình nón có góc nghiên ở đáy là 45O. (m) Trong đó : + Db : Đường kính bể nén bùn (m), Db = 2 (m) + dn: Chọn đường kính đáy nhỏ hình nón (m), dn = 0,2 (m) + = 450 là góc nghiên đáy hợp với chiều ngan bể . Þ (m) Chiều cao phần bùn hoạt tinh đã nén được Hn = hb + hth + h0 (m). Chọn góc nghiên = 170, khoảng cách từ miệng loe ống trung tâm đến tấm chắn 0,25 – 0,5 (m) là h0 = 0,25 (m). Chọn chiều cao lớp nước trung hoà (m), hth = 0,3 (m) Þ hb = Hn - h0 - hth = 0,9 - 0,25 - 0,3 = 0,35 (m). Xác định chiều cao xây dựng bể Hxd = Hbv + Hn + Hl = 0,3 + 0,9 + 2,16 = 3,36 (m). Chọn Hxd = 3,4 (m) Trong đó : + Hn : Chiều cao phần nón (m) Hn = 0,9 (m) + Chọn chiều cao bảo vệ (Hbv = 0,3 – 0,5 m), chọn Hbv = 0,3 (m) + Hl : Chiều cao phần lắng (m) Hl = 2,16 (m) Bùn được lấy ra khỏi bể nén bùn bằng ống thép có đường kính F 90 (mm) Nước tách ra khỏi bể nén bùn được dẫn đến bể Aerotank để xử lý Chọn ống dẫn nước ra là ống thép tráng kẽm có đường kính F 100 (mm). Lưu lượng bùn cực đại bơm Q’n = Qn K = 8.746 1,2 = 10,495 (m3/ngày) = 0,0012 (m3/s) Trong đó : + Tổng lưu lương bùn trong bể nén bùn Qn = 8,746 (m3/ngày) + Chọn K = 1,15 – 1,2. Chọn K = 1,2. Bơm bùn Cột áp của bơm: H =6 (m) Công suất bơm N = = = 0,088 (kW) h : Hiệu suất chung của bơm tư ø(0,72-0,93), chọn h= 0,8 Chọn N = 20,088 = 0,18 (kW). Chọn bơm có công suất (1 HP). Bảng 4.13 : Tóm tắt các thông số thiết kế bể Nén bùn đứng. STT Tên thông số thiết kế (ký hiệu) Đơn vị Số liệu 1 Chiều cao xây dựng bể (Hxd) m 3,4 2 Đường kính bể (Db) m 2 3 Đường kính ống trung tâm (dtt) m 0,4 4 Đường kính miệng loe ống trung tâm (d1) m 0,54 5 Đường kính tấm chắn (dc) m 0,7 6 Chiều cao phần nón (Hn) m 0,9 4.2.2.13 Sân phơi bùn Nhiệm vụ Sân phơi bùn để thực hiện quá trình làm ráo nước trong cặn, làm giảm độ ẩm của bùn xuống còn 75 – 80 %. Tính toán Lượng cặn tổng cộng dẫn đến sân phơi bùn là cặn từ bể nén bùn G = 71,453 (kgSS/ngày) Hay tổng lưu lương bùn trong bể nén bùn Qnb = Qbùn dư + Qw = + 0,121 + 8,625 = 8,746 (m3/ngày) Trong đó : + Qbùn dư : Lượng bùn sinh ra trong một ngày trong bể UASB (m3/ngày), Qbùn (m3/ngày). + Qw : Lượng bùn xả ra hằng ngày từ đáy bể lắng II theo đường tuần hoàn bùn, (m3/ngày), Qw (m3/ngày) Thể tích bùn dẫn đưa vào sân phơi mỗi ngày Vb = 8,746 (m3). Chọn V = 9 (m3) Chỉ tiêu thiết kế : đạt nồng độ cặn 25% (độ ẩm 75%) Chọn chiều dày bùn 25% là 10 cm, sau 4 tuần 1m2 sân phơi được lượng cặn g = V S P = 0,1 1,4 0,25 = 0,035 (tấn) = 35 (kg/28ngày). Trong đó : + V = 1m2 0,1 = 0,1 (m3) + S : tỷ trọng bùn khô, S = 1,4 + P = 0,25 (Theo TS Trịnh Xuân Lai (2000), Tính Toán Thiết Kế Các Công Trình Xử lý Nước Thải, NXB Xây Dựng, Bảng 13 – 1 ,Trang 200). Lượng bùn cần phơi trong 28 ngày G’ = G 28 = 71,453 28 = 2000,68 (kg) Diện tích sân phơi F = Diện tích các công trình phụ của sân phơi (đường bao, hố thu nước,trạm bơm,...) lấy bằng 20% diện tích sân phơi bùn. Tổng diện tích sân phơi Ftổng = 0,02 57,2 + 57,2 = 58,344 (m2). Ta bố trí 4 ô. Diện tích 1 ô . Chọn 15 (m2). Mỗi ô có kích thước = L B = 5 3 (m), Bùn được phơi và thu gom theo chu kỳ 28 (ngày/lần) Chiều cao lớp cát (m) : hcát = 0,25 (m) Chiều cao lớp sỏi (m) : hsỏi = 0,3 (m) Dàn ống thu nước có đường kính 100 (mm), độ đốc 1% Chiều cao bảo vệ (m) : hbv = 0,3 (m). Chiều cao dung dịch bùn h0 (m) Chiều cao sân phơi là : Hxd = 0,25 + 0,30 + 0,30 + 0,31 = 1,16 (m). Bảng 4.14 :Tóm tắt các thông số thiết kế 1 ô phơi bùn STT Tên thông số (ký hiệu) Đơn vị Số liệu 1 Hình dạng Hình chữ nhật 2 Dài (L) m 5 3 Rộng (B) m 3 4 Chiều cao tổng cộng (Hxd) m 1,16 5 Chiều cao lớp cát (hcát) m 0,25 6 Chiều cao lớp sỏi (hsỏi) m 0,30 7 Dàn ống thu nước : + Đường kính + Độ dốc mm 100 1% 8 Chiều cao bảo vệ (hbv) m 0,30 9 Chiều cao dung dịch bùn (h0) m 0,31 CHƯƠNG 5 TÍNH KINH TẾ 5.1 DỰ TOÁN THÀNH PHẦN XÂY DỰNG VÀ THIẾT BỊ 5.1.1 Phần xây dựng Bảng 5.1 : Chi phí phần xây dựng STT Công trình đơn vị Thể tích (m3) Số lượng Đơn giá (đồng) Thành tiền (đồng) 1 Hầm tiếp nhận (Nước thải sản xuất) 168 4 8.400.000 33.600.000 2 Hầm tiếp nhận (Nước thải rửa củ) 168 1 8.400.000 8.400.000 3 Hố thu gom 8 1 1.200.000 9.600.000 4 Bể lắng I 30 1 1.200.000 36.000.000 5 Bể axít kết hợp điều hoà 600 1 1.200.000 720.000.000 6 Bể UASB 108 1 1.200.000 129.600.000 7 Bể Aerotank 216 1 1.200.000 280.800.000 8 Bể lắng II 95 1 1.200.000 114.000.000 9 Bể nén bùn 12 1 1.200.000 14.400.000 10 Hồ hoàn thiện 900 1 50.000 45.000.000 11 Sân phơi bùn 17,4 1 1.200.000 20.880.000 Tổng cộng 1.412.280.000 Phần thiết bị Bảng 5.2 : Chi phí phần thiết bị STT Công trình đơn vị Số lượng Đơn giá (VNĐ) Thành tiền (VNĐ) 1 Song chắn rác 1 1.500.000 1.500.000 2 Lưới chắn rác 1 3.000.000 3.000.000 3 Thiết bị bể lắng I 30.000.000 30.000.000 4 Thiết bị bể lắng II 50.000.000 50.000.000 5 Thiết bị bể nén bùn 30.000.000 30.000.000 6 Bơm nước thải vào bể lắng I (Nhà sản xuất : Sear – Italy, N = 0,55 kw) 2 6.200.000 12.400.000 7 Bơm nước thải vào bể Aerotank (Nhà sản xuất : Sear – Italy, N = 0,55 kw) 2 6.200.000 12.400.000 7 Bơm nước thải bể axít kết hợp điều hoà vào bể UASB (Nhà sản xuất : Saer – Italy, N = 0,55 kw) 2 6.200.000 12.400.000 8 Bơm bùn tuần hoàn từ bể lắng II về bể Aerotank (Nhà sản xuất : Saer – Italy, N = 0,55 kw) 2 6.200.000 12.400.000 9 Bơm bùn từ bể UASB sang bể nén bùn (Nhà sản xuất : Saer – Italy, N = 0,55 kw) 2 6.200.000 12.400.000 10 Máy thổi khí bể Aerotank (Nhà sản xuất KFM – Hàn Quốc, N = 5,5 kw) 2 32.000.000 64.000.000 11 Đĩa phân phối khí (Nhà sản xuất SSI – Mỹ) 90 350.000 31.500.000 12 Thùng chứa dung dịch NaOH 1 500.000 500.000 13 Bơm định lượng cấp I (Nhà sản xuất Blue – White Mỹ, N = 45 w) 1 4.500.000 4.500.000 14 Hệ điều khiển (tủ điện, cáp điện, phao khống chế mực nước) 1 30.000.000 30.000.000 15 Nhà điều hành 1 10.000.000 10.000.000 16 Hệ thống van, đường ống, vận chuyển lắp đặt hướng dẫn vận hành 30.000.000 30.000.000 17 Các chi phí phụ phát sinh 10.000.000 10.000.000 Tổng cộng 357.000.000  5.1.3 Tổng dự toán vốn đầu tư ban đầu Bảng 5.3 : Chi phí cơ bản được khấu hao trong vòng 20 năm STT Các hạng mục công trình Giá tiền (VNĐ) 1 Chi phí phần xây dựng 1.412.280.000 2 Chí phí phần thiết bị 357.000.000 3 Tổng chi phí xây dựng và thiết bị 1.769.280.000 Chi phí đầu tư được khấu hao trong mỗi năm (đồng/năm) Suất đầu tư cho 1m3 nước thải = (Chi phí xây dựng + Chi phí thiết bị)/ Lưu lượng nước thải = = 5.897.600 (đồng) 5.2 CHI PHÍ VẬN HÀNH 5.2.1 Chi phí nhân công Hệ thống cần : 1 kỹ sư môi trường, 3 nhân công vận hành Bảng 5.4 : Chi phí nhân công STT Vai trò Số lượng Lương (đồng/tháng) 1 Kỹ sư môi trường 1 1.500.000 2 Nhân công 2 1.200.000 Tổng cộng 3.900.000 Tổng chi phí nhân công vận hành trong một năm là: 3.900.000(đồng/tháng) 12(tháng/năm) = 46.800.000 (đồng/năm)  5.2.2 Chi phí hoá chất Chi phí hoá chất NaOH tiêu thụ trong một ngày dùng để điều chỉnh pH trước khi vào bể UASB. Lượng NaOH ước lượng khoảng 7,5 kg/ngày. 2 Chi phí sử dụng NaOH trong 1 ngày : 7,5 20.000(đồng/ngày) = 150.000 (đồng/ngày) Chi phí sử dụng NaOH trong một năm 150.000(đồng/ngày) 365(ngày/năm) = 54.750.000 (đồng/năm) Chi phí sử dung hoá chất phân tích mẫu 10.000 (đồng/ngày) 365(ngày/năm) = 3.650.000 (đồng/năm). Tổng chi phí sử dụng hoá chất trong một năm 54.750.000(đồng/năm) + 3.650.000(đồng/năm) = 58.400.000 (đồng/năm). 5.2.3 Chi phí điện năng Chi phí điện năng tính cho một năm (theo công suất tiêu thụ từng thiết bị) Bảng 5.5 : Bảng chi phí điện năng STT Thiết bị Số lượng Công suất tiêu thụ (KW) Thời gian Hoạtđộng (h/ngày) Công suất tiêu thụ trong ngày (KWh/ngày) 1 Máy thổi khí bể Aerotank 2 5,5 24 264 2 Bơm nước thải hố thu gom vào bể lắng I 2 0,55 24 26,4 3 Bơm từ bể axit kết hơp điều hoà vào bể UASB 2 0,55 24 26,4 4 Bơm bùn bể UASB 2 0,55 24 26,4 5 Bơm nước thải từ bể UASB vào bể Aerotank 2 0,55 24 26,4 6 Bơm bùn bể nén bùn 2 0,55 3 1,64 7 Bơm bùn tuần hoàn 2 0,55 24 26,4 8 Bơm định lượng 1 0,045 24 1,08 9 Nhà điều hành 1 10 24 240 10 Tổng 638,72 Chi phí tiêu thụ cho 1KWh điện năng = 1.000 (đồng/KWh) Chi phí điện năng cho một năm tiêu thụ = 638,72 1000 365 = 233.132.800 (đồng/năm) 5.2.4 Chi phí sửa chửa và bảo trì Chi phí sửa chửa và bảo trì trong 1 ngày : 10.000 (đồng/ngày). Chi phí sửa chửa và bảo trì trong 1 năm 20 000 (đồng/ngày) 365(ngày/năm) = 3.650.000 (đồng/năm). 5.2.5 Tổng chi phí vận hành Tổng chi phí vận hành trong 1 năm = Chi phí năng lượng + chi phí nhân công + chi phí hoá chất + chi phí bảo dưỡng. = 233.132.800 + 46.800.000 + 58.400.000 + 3.650.000 = 341.982.800 (đồng/năm) Chi phí xử lý cho 1m3 nước thải Tổng chi phí đầu tư trong một năm là = Chi phí khấu hao mỗi năm + tổng chi phí vận hành = 88.464.000 + 341.982.800 = 430.44.680 (đồng/năm) Giá thành xử lý 1m3 nước thải trong một ngày là: (đồng/ngày). Giá thành xử lý 1m3 nước thải trong một ngày là 3.931 (đồng/ngày) CHƯƠNG 6 QUẢN LÝ VÀ VẬN HÀNH HỆ THỐNG 6.1 ĐƯA HỆ THỐNG VÀO HOẠT ĐỘNG Khi bắt đầu vận hành một hệ thống vận hành nước thải mới hay khởi động lại hệ thống củ sau khi bị hỏng cần tuân theo một số nguyên tắc sau : Cần tăng dần tải lượng của hệ thống xử lý nước thải. Khi xây dựng một hệ thống mới thì chỉ cho một phần nước thải vào bể sục khí để VSV dần dần thích nghi. Lượng DO (oxy hoà tan) cần giữ ở mức 2 – 3 mg/l và không sục khí quá nhiều (cần điều chỉnh dòng khí mỗi ngày). Kiểm tra DO và SVI trong bể sục khí. Thể tích bùn sẽ tăng, khả năng tạo bông và lắng của bùn tăng dần trong giai đoạn thích nghi. 6.2 VẬN HÀNH HỆ THỐNG Vận hành hệ thống xử lý nước thải cần đảm bảo các yếu tố sau: Giữ DO trong bể sục khí ổn định (từ 2 – 4 mg/l). Điều chỉnh luợng bùn dư bằng cách chỉnh dòng bùn tuần hoàn để giữ cho thể tích bùn ở mức độ nhất định Làm sạch máng tràn Lấy rác ở song chắn rác Vớt vật nổi trên bề mặt của bể lắng Thường xuyên kiểm tra, bảo trì thiết bị 6.3 KIỂM SOÁT THÔNG SỐ VẬN HÀNH DO : Cần kiểm tra DO trong bể Aerotank thường xuyên để điều chỉnh lượng khí cần cung cấp, DO trong bể sục khí ổn định (từ 2 – 4 mg/l). SVI : Chỉ số thể tích bùn, SVI đạt từ 75 – 120 (mg/l) là bùn tốt nhất, SVI > 150 bùn non xấu thiếu chất dinh dưỡng, ức chế hoạt động của VSV, SVI < 70 bùn già. F/M : Tỷ số thứ ăn trên/ vi sinh vật, F/M = 0,1 – 0,5 (kgBOD/kgMLVSS ngày). Nếu F/M quá lớn dư lượng thức ăn, khi đó quá trình tổng hợp tế bào diễn ra yếu. SRT : Thời gian lưu bùn thích hợp sẽ tạo cho bông bùn kết cụm và lắng tốt. SRT = 5 – 15 (ngày). 6.4 SỰ CỐ VÀ BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC Một số sự cố thường gặp khi vận hành hệ thống xử lý nước thải Nguồn điện bị ngắt đột ngột khi hệ thống xử lý đang hoạt động, nên có nguồn điện dự phòng kịp thời khi xảy ra sự cố trên (dùng máy phát điện). Các thiết bị không kịp thời sửa chửa như các thiết bị chính là máy nén khí hoặc bơm đều phải có thiết bị dự phòng để hệ thống hoạt động liên tục. Phải nắm rõ quy tắc vận hành của hệ thống xử lý nước thải. Các vấn đề khác như Song chắn rác : Mùi hoặc bị ngẹt là do lâu ngày các cặn lắng bị giữ lại nên cần vệ sinh liên tục. Bể Aerotank : Bọt trắng nổi lên trên bề mặt là do thể tích bùn thấp vì vậy phải tăng hàm lượng bùn hoạt tính. Bùn có màu đen là do hàm lượng oxy hoà tan trong bể thấp, tăng cường thổi khí. Bọt khí không đều là do hệ thống phân phối khí bị hư hoặc đường ống bị nứt cần thay thế thiết bị phân phối khí và hàn lại đường ống, tuy nhiên đây là một công việc rất khó vì hệ thống hoạt động liên tục nên khi xây dựng và vận hành bể ta phải kiểm tra kỹ Bể lắng : Bùn đen nổi lên trên mặt là thời gian lưu bùn quá lâu cần loại bỏ bùn thường xuyên. Nước thải không trong là do khả năng lắng bùn kém, cần tăng hàm lượng bùn trong bể Aerotank. CHƯƠNG 7 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 7.1 KẾT LUẬN Nước thải tinh bột khoai mì nói chung và tại DNTN chế biến tinh bột khoai mì Hữu Đức nói riêng mang tính axít cao, pH rất thấp nằm trong khoảng (4,2 – 4,8) cùng với nồng độ ô nhiễm chất hữu cơ : BOD5, COD Và CN- cao nhưng có thể dễ phân huỷ sinh học. Về mặt công nghệ Công nghệ xử lý nước thải mà doanh nghiệp áp dụng gồm 2 giai đoạn : Xử lý cơ học (hầm chứa, song chắn rác, bể lắng I) Xử lý sinh học (bể UASB, bể Aerotank) Ngoài yếu tố quan trọng là đảm bảo chất lượng nước thải đầu ra đạt tiêu chuẩn loại A (TCVN 5945 – 2005) thải vào nguồn tiếp nhận là kênh rạch ờ Tây Ninh thì còn những ưu điểm khác như : Bể lắng I được thiết kế đặc trưng riêng nhằm thu hồi lượng tinh bột còn xót lại nhằm tận dụng làm nguồn thức ăn cho gia súc. Ơû bể axít kết hợp với điều hoà khử hàm lượng CN- độc tính cao gần như hoàn toàn (hiệu quả 99%), nước thải sau khi qua bể axít kết hợp điều hoà châm thêm dung dịch NaOH nâng giá trị pH : 6,5 – 7,5 tạo điều kiện môi trường thuận lợi cho VSV kỵ khí phát triển và phân huỷ hợp chất hữu cơ trong bể UASB. Bùn dư sinh ra cần xử lý đề tận dụng làm nguồn phân bón cũng rất tốt. Tuy nhiên công nghệ này chỉ hạn chế về mặt thời gian phân huỷ sinh học hợp chất hữu cơ chậm nên diện tích công trình đơn vị tương đối lớn. Nhưng về mặt môi trường sống được đảm bảo thân thiện và lâu dài hơn là áp dung xử lý nước thải bằng phương pháp hoá học mang tính tức thời. Về mặt kinh tế Suất đầu tư 1m3/nước thải là : 5.897.600 (đồng) Chi phí xử lý 1m3 nước thải trong một ngày là : 3.191 (đồng) là hợp lý cho việc xử lý nước thải tinh bột khoai mì đạt tiêu chuẩn loại A (TCVN 5945 – 2005) trước khi xả vào nguồn tiếp nhận. KIẾN NGHỊ Hệ thống xử lý nước thải tinh bột khoai mì này với chi phí tương đối hợp lý, xử lý nước thải đạt tiêu chuẩn cho phép thải vào nguồn tiếp nhận, vận hành đơn giản nên cần sớm đưa vào hoạt động nhằm tạo nếp sống thân thiện với môi trường.