Đồ án Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho nhà máy sản xuất chiếu nhựa và dây thun xuất khẩu – Công ty TNHH – SXTM Khánh Thuận lưu lượng 50 m3/ngày đêm

ô nhiễm trong nước thải sinh hoạt như sau: Bảng 3.5: Tải lượng các chất ô nhiễm trong nước thải sinh hoạt Chất ô nhiễm Khối lượng (g/người.ngày) Tải lượng (kg/ngày) BOD5 45 – 54 11,8 – 14,2 COD (Dichromate) 72 – 102 18,9 – 26,8 Chất rắn lơ lửng (SS) 70 – 145 18,4 – 38,1 Amôni 2,4 – 4,8 0,6 – 1,2 Tổng Nitơ 6 – 12 1,6 – 3,1 Tổng phospho 0,8 – 4,0 0,2 – 1,1 Lưu lượng nước thải Nếu mỗi người một ngày sử dụng trung bình 100 lít nước thì lưu lượng nước thải sinh hoạt thải ra là 476 người x 100 lít/người/ngày.đêm = 47.600 lít/ngày.đêm. Nồng độ ô nhiễm Nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải sinh hoạt được tính toán trên cơ sở tải lượng ô nhiễm và lưu lượng nước thải. Kết quả tính toán nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải sinh hoạt được đưa ra như sau: Bảng 3.6: Nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải sinh hoạt Chất ô nhiễm TCVN 5945:2005 Nồng độ các chất ô nhiễm (mg/l) Không xử lý Xử lý bằng bể tự hoại BOD 30 450 – 540 100 – 200 COD 50 720 – 1020 180 – 360 SS 50 700 – 1450 80 – 160 Tổng N - 60 – 120 20 – 40 Amôni - 24 – 48 5 – 15 Vi sinh (MPN/100 ml) - Tổng coliform 3.000 106 –109 - Fecal coliform - 105 –106 - Trứng giun sán - 103 - So sánh nồng độ các chất ô nhiễm chính với tiêu chuẩn nước thải được phép thải ra môi trường (TCVN 5945 - 2005) thấy rằng : nước thải sinh hoạt sau khi xử lý bằng bể tự hoại có nồng độ BOD5, COD, SS vượt tiêu chuẩn nhiều lần. Việc ô nhiễm các chất hữu cơ sẽ dẫn đến suy giảm nồng độ ôxy hoà tan trong nước do vi sinh vật sử dụng oxy hoà tan để phân hủy các chất hữu cơ. Oâxy hòa tan giảm sẽ gây tác hại nghiêm trọng đến tài nguyên thủy sinh. Lưu lượng nước thải: Lưu lượng nước thải của Nhà máy được tính bằng lưu lượng nước cấp cho sinh hoạt và sản xuất của nhà máy là 50 m3/ngày đêm. 3.7. Đề xuất công nghệ xử lý nước thải cho nhà máy Đặc điểm của nước thải nhà máy Phân tích thành phần và tính chất nước thải của nhà máy: Nước thải tại trạm xử lý nước thải của nhà máy xuất phát chủ yếu từ quá trình sinh hoạt của công nhân, từ quá trình rửa và vệ sinh đường ống trong dây chuyền công nghệ sản xuất, từ hoạt động sản xuất. Nước giải nhiệt cho sợi nhựa và ống cao su có nhiệt độ cao, chất rắn lơ lửng cao. Nước làm nguội trục cán có nhiệt độ cao hơn tiêu chuẩn. Nước rửa máy móc thiết bị chứa hàm lượng SS, BOD/COD cao. Nước thải sinh hoạt của CBCNV có chứa các chất cặn bã, các chất lơ lửng, chất hữu cơ, các chất dinh dưỡng và vi sinh. Các thông số đầu vào Lưu lượng nước thải Q = 50 m3/ngày Tra bảng 2-3, “ Mạng lưới thoát nước của Hoàng Huệ – 1996 “ Þ kc = 3.6 Chọn kng = 1.3 ( Vi phạm kng = 1.15 – 1.35 ) COD = 550 ¸ 800 mg/l BOD = 300 ¸ 450 mg/l SS = 350 ¸ 600 mg/l Tổng N = 40 ¸ 60 mg/l Tổng P = 8 ¸ 10 mg/l Nhận xét thành phần và tính chất nước thải nhà máy BOD = 0.4 ¸ 0.5COD BOD, COD, SS dao động lớn. Hàm lượng cặn lơ lửng thay đổi tùy theo loại nước thải ở mỗi quy trình sản xuất. Nhìn chung hai đặc tính quan trọng của nước thải nhà máy lá tải lượng ô nhiễm cao và độ dao động của tính chất dòng thải lớn. Định hướng công nghệ xử lý nước thải của nhà máy Mục tiêu công nghệ Công nghệ xử lý phải đảm bảo chất lượng nước sau xử lý đạt tiêu chuẩn vào nguồn (TCVN 5945:2005) Công nghệ đảm bảo mức an toàn cao trong trường hợp có sự thay đổi lớn về lưu lượng và nồng độ giữa mùa mưa và mùa khô. Công nghệ xử lý phải đơn giản, dễ vận hành, có tính ổn định cao. Công nghệ xử lý phải mang tính hiện đại và có khả năng xử dụng trong thời gian dài. Vốn đầu tư thấp. Chi phí năng lượng và chi phí vận hành thấp. Tiết kiệm diện tích. Số bơm sử dụng là tối thiểu và tận dụng nguyên tắc tự chảy theo cao trình. Tận dụng cơ sở vật chất hiện có tại công ty. Lựa chọn công nghệ xử lý dựa vào các yếu tố sau Lưu lượng và thành phần xử lý. Tiêu chuẩn nước thải sau xử lý vào nguồn. Điều kiện thực tế xây dựng và vận hành hệ thống. Điều kiện về kỹ thuật ( xây dựng, lắp ráp và vận hành ) và khả năng về vốn đầu tư. Đề xuất công nghệ xử lý: Phương án 1 Lưu đồ xây dựng quy trình công nghệ Xây dựng lưu đồ quy trình công nghệ để ước tính sơ bộ thông số đầu ra của hệ thống xử lý liệu có đạt được tiêu chuẩn yêu cầu thiết kế không. Nhằm giúp cho việc tính toán dễ dàng và ít tốn thời gian. Cơ sở lựa chọn hiệu suất sơ bộ của từng công trình xử lý trong hệ thống là dựa trên giáo trình “Thoát nước và xử lý nước thải công nghiệp – Trần Hiếu Nhuệ”, giáo trình “Xử lý nước thải – Trần Văn Nhân và Ngô Thị Nga” và giáo trình “xử lý nước thải đô thị và công nghiệp, tính toán thiết kế các công trình – Lâm Minh triết”. Bảng 3.7: Lưu đồ ước tính hiệu suất xử lý theo phướng án 1 của HTXLNT Thông số Hàm lượng mg/l Tải lượng kg/ngày Hiệu suất xử lý Lưu lượng 50 m3/ngày COD 670 67 0% BOD 380 38 0% SCR + bể thu gom SS 450 45 0% COD 670 67 10% BOD 380 38 15% Bể điều hòa SS 450 45 10% COD 603 60.3 80% BOD 314.9 31.49 80% Bể AEROTANK SS 405 40.5 75% COD 114.57 11.457 30% BOD 60.98 6.098 30% Bể lắng II SS 91.125 9.1125 40% COD 80.199 8.0199 BOD 42.686 4.2686 Bể khử trùng SS 54.675 5.4675 Vậy, qua lưu đồ trên đã cho ta kết quả sơ bộ đầu ra nhỏ hơn tiêu chuẩn yêu cầu thiết kế ban đầu. Do đó, chúng ta có thể đưa ra sơ đồ công nghệ xử lý cho phương án 1 như sau: Sơ đồ công nghệ phương án 1: Song chắn rác Bùn khô Hố thu gom Sân phơi bùn Bể điều hòa Máy thổi khí Bể chứa bùn dư Bể AEROTANK Bể lắng II Đường nước Hóa chất Bể khử trùng Đường khí Đường hoá chất Đường bùn Nguồn tiếp nhận Thuyết minh sơ đồ công nghệ Nước thải của nhà máy được dẫn vào cống chung để đưa vào bể tiếp nhận, trước khi vô bể tiếp nhận phải qua song chắn rác thô. Trong bể tiếp nhận chia làm hai ngăn để thực hiện quá trình lắng sơ bộ và ổn định nước. Nước thải sau khi vào bể tiếp nhận sẽ được bơm vào bể điều hòa. Tại đây sẽ thực hiện quá trình sục khí để diều hòa lưu lượng và điều hòa nồng độ. Sau đó nước thải tiếp tục được đưa sang bể xử lý sinh học hiếu khí AEROTANK, tại bể này các vi sinh vật hiếu khí thực hiện quá trình phân giải các chất hữu cơ nhờ quá trình sục khí và hoàn lưu bùn. Sau khi xử lý ở bể AEROTANK nước thải được đưa sang bể lắng II để loại bỏ những cặn lơ lửng, sau đó nước được đưa sang bể khử trùng, hóa chất khử trùng được bơm từ thùng hóa chất và cuối cùng là nước được thải ra nguồn tiếp nhận. Lượng bùn dư từ bể lắng II sẽ được thu hồi về bể chứa bùn dư, tại đây cũng có hệ thống hoàn lưu bùn về bể AEROTANK trong điều kiện bể này thiếu bùn. Lượng bùn dư từ bể chứa bùn sẽ được bơm sang sân phơi bùn, sau đó dược mang đi xử lý tiếp theo. Phương án 2 Lưu đồ xây dựng quy trình công nghệ phương án 2: Bảng 3.8: Lưu đồ ước tính hiệu suất xử lý theo phương án 2 của HTXLNT Thông số Hàm lượng mg/l Tải lượng kg/ngày Hiệu suất xử lý Lưu lượng 50 m3/ngày COD 670 67 0% BOD 380 38 0% SCR + bể thu gom SS 450 45 0% COD 670 67 10% BOD 380 38 15% Bể điều hòa SS 450 45 10% COD 603 60.3 90% BOD 314.9 31.49 90% Bể lọc sinh học SS 405 40.5 80% COD 57.285 5.7285 30% BOD 31.49 3.149 30% Bể lắng II SS 72.9 7.29 40% COD 40.0995 4.00995 BOD 22.043 2.2043 Bể khử trùng SS 43.74 4.374 Sơ đồ công nghệ phương án 2: Song chắn rác Bùn khô Hố thu gom Máy thổi khí Sân phơi bùn Bể điều hòa Bể chứa bùn dư Bể lọc sinh học Bể lắng II Đường nước Đường khí Bể khử trùng Đường hoá chất Đường bùn Hóa chất Nguồn tiếp nhận Thuyết minh sơ đồ công nghệ Nước thải của nhà máy được dẫn vào cống chung để đưa vào bể tiếp nhận, trước khi vô bể tiếp nhận phải qua song chắn rác thô. Trong bể tiếp nhận chia làm hai ngăn để thực hiện quá trình lắng sơ bộ và ổn định nước. Nước thải sau khi vào bể tiếp nhận sẽ được bơm vào bể điều hòa. Tại đây sẽ thực hiện quá trình sục khí để diều hòa lưu lượng và điều hòa nồng độ. Sau đó nước thải tiếp tục được đưa sang bể xử lý sinh học hiếu khí lọc sinh học nhỏ giọt, tại bể này các vi sinh vật hiếu khí thực hiện quá trình phân giải các chất hữu cơ nhờ qúa trình bám dính của chất hữu cơ vào vật liệu lọc. Sau khi xử lý ở bể lọc sinh học hiếu khí, nước thải được đưa sang bể lắng II để loại bỏ những cặn lơ lửng, sau đó nước được đưa sang bể khử trùng, hóa chất khử trùng được bơm từ thùng hóa chất và cuối cùng là nước được thải ra nguồn tiếp nhận. Lượng bùn dư từ bể lắng II sẽ được thu hồi về bể chứa bùn dư. Lượng bùn dư từ bể chứa bùn sẽ được bơm sang sân phơi bùn, sau đó dược mang đi xử lý tiếp theo. CHƯƠNG 4 TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ 4.1. Phương án 1 Song chắn rác: Nhiệm vụ: Nhiệm vụ của SCR là giữ lại các chất thải có kích thước lớn, tránh tắc nghẽn bơm, đường ống, baỏo đảm an toàn và điều kiện làm việc ổn định cho toàn hệ thống. Nước thải được thu gom và vận chuyển về trạm XLNT bằng MLTN, sau đó nước được đưa vào hố ga có đặt SCR bằng mương dẫn tiết diện hình chữ nhật. Tính toán Tính toán thủy lực của mương dẫn Tiết diện mương dẫn: Trong đó: v: vận tốc nước chảy trong mương (v = 0.6 ¸ 1 m/s), chọn v = 0.6 m/s Việc xác định độ sâu và bề rộng của mương dẫn sao cho nó có lợi nhất về mặt thủy lực. Theo giáo trình cơ học chất lỏng kỹ thuật của Trần Chấn Chỉnh, NXB Giáo dục 1996 thì mương dẫn hình chữ nhật có mặt cắt lợi nhất về mặt thủy lực khi: B = 2h B: là bề rộng mương h: là độ sâu mương dẫn Do đó: Chọn Bk = 0.16 m, h = 0.08 m Bảng 4.1: Kết quả tính toán mương dẫn đến SCR Các thông số tính toán Giá trị Đơn vị Qmax 0.008 m3/s Độ dốc i 0.4 % Chiều rộng Bk 0.16 m Chiều sâu h 0.08 m Vận tốc v 0.6 m/s (Theo Giáo trính xử lý nước thải của PGS-TS Hoành Huệ, NXB Xây Dựng 2005 ). Tính số khe hở cần thiết của SCR Số khe hở của SCR được tính theo công thức: Trong đó: n: số khe hở của SCR Qmax: lưu lượng giây cực đại trong ngày, Qmax = 0.008 m3/s v: vận tốc trung bình qua khe hở của SCR, v = 0.6 m/s K: hệ số nén dòng do các thiết bị vớt rác, lấy bằng 1.05 (Giáo trình XLNT của PGS-TS Hoàng Huệ, NXB Xây Dựng 2005) h: chiều sâu của lớp nước trước SCR, chính bằng độ đầy trong mương dẫn trước SCR trong trường hợp Qmax, h = 0.08 ® Chọn số khe hở của SCR là: 11 Tính chiều rộng của SCR Bs = S * (n – 1) + b * n S: chiều rộng của các thanh chắn rác, S = 8 mm = 0.008 m (Giáo trình XLNT của PGS-TS Hoàng Huệ, NXB Xây Dựng 2005) Bs = 0.008 * (11 – 1) + 0.016 * 11 = 0.256 m Chọn Bs = 0.26 m Chiều dài mương đặt SCR Chọn góc mở của buồng đặt SCR bằng 200 Chiều dài đoạn mở L1: Chiều dài đoạn thu hẹp L2: Chiều dài buồng đặt SCR chon Ls = 1m Vậy chiều dài mương đặt SCR là: L = 0.14 + 0.07 + 1 = 1.21m Tính tổn thất áp lực qua SCR Trong đó: b: hệ số phụ thuộc hình dạng thanh chắn, theo Trịnh Xuân Lai thì song chắn hình chữ nhật có giá trị b = 2.42 S: chiều rộng lớn nhất của thanh chắn, S = 0.008 m b: chiều rộng bé nhất của khe, b = 0.016 m Va: vận tốc dòng chảy qua khe hở a: góc nghiêng của SCR so với mặt phẳng nằm ngang, SCR thủ công có a = 45 ¸ 600, chọn a = 600 g: gia tốc trọng trường, g = 9.81m/s2 ® Vậy chiều cao xây dựng của mương đặt SCR là: H = h + hs + hbv = 0.08 + 0.015 + 0.3 = 0.395m, chọn H = 0.4m Bảng 4.2: Các thông số xây dựng mương và SCR STT Tên thông số kỹ thuật Số liệu xây dựng Đơn vị tính 1 Chiều dài mương, L 1.21 m 2 Chiều dài đoạn mở rộng, L1 0.14 m 3 Chiều dài đoạn thu hẹp, L2 0.07 m 4 Chiều dài buồng đặt SCR, Ls 1 m 5 Chiều rộng mương dẫn, Bk 0.16 m 6 Chiều rộng SCR, Bs 0.26 m 7 Chiều cao của mương, H 0.4 m 8 Số thanh song chắn, n 11 Thanh 9 Kích thước khe hở, b 0.016 m 10 Bề dày thanh song chắn, S 0.008 m 11 Bề rộng thanh song chắn 0.05 m Bể tiếp nhận Nhiệm vụ: Là nơi tiếp nhận nước thải từ các phân xưởng của nhà máy, bể được chia làm hai ngăn mục đích là quá trình lắng sơ bộ và ổn định nước thải cho máy bơm bơm về bể điều hòa. Tính toán Lưu lượng nước thải: Q = 50 m3/ngày, hệ số không điều hòa kh = 3.6, lưu lượng vào hố gom : Qhmax = 22.5m3/h Chọn thời gian lưu nước, t = 10 ¸ 30 phút ( Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp của Lâm Minh Triết), chọn t = 20 phút Thể tích hố gom: Kích thước bể: Chọn chiều sâu hữu ích: h1 = 3 m Chiều cao bảo vệ: h2 = 0.3 m Chiều cao xây dựng bể: H = h1 + h2 = 3 + 0.3 = 3.3 m Tiết diện bể: Chọn: Dài * Rộng = 2m * 1.25m Thể tích xây dựng bể tiếp nhận: Dài * Rộng * Cao = 2 * 1.25 * 3.3 = 8.25m3 Bảng 4.3: Các thông số xây dựng bể tiếp nhận STT Tên thông số kỹ thuật Số liệu xây dựng Đơn vị tính 1 Chiều dài bể 2 m 2 Chiều rộng bể 1.25 m 3 Chiều cao bể 3.3 m Đường kính ống dẫn nước thải qua bể điều hòa Vận tốc chất lỏng đi trong ống đẩy của bơm từ vd = 1.5 ¸ 2.5 m/s, và trong ống hút là vh = 0.8 ¸ 2 m/s Khi: vh = 0.8m/s ® dh = 0.053m vh = 2 m/s ® dh = 0.033m Khi: vd = 1.5m/s ® dd = 0.037m vd = 2.5m/s ® dd = 0.029m Trong thực tế, đường kính ống hút bằng đường kính ống đẩy nên ta chọn dh = dd = 40mm ® Chọn PVC có F40mm Tính và chọn bơm nước thải sang bể điều hòa Aùp lực tổng (toàn phần) khi bơm chạy xác định theo phương trình Bernoulli Trong đó: H: Tổng áp suất khi bơm chạy tính theo m cột chất lỏng P1 và P2: Aùp suất trên bề mặt chất lỏng khoảng hút và kgoảng đẩy (P1 = P2 ) r: Khối lượng riêng của chất lỏng được đẩy đi, r = 1000 kg/m3 g: Gia tốc rơi tự do, g = 9.81m/s2 H0: Khoảng cách hình học giữa hai mặt thoáng, H0 = 4.5mH2O DH: Aùp suất mất do khắc phục trở lực trên đường hút và đường đẩy ( kể cả trở lực cục bộ của chất lỏng đi ra khỏi ống dẫn ở khoảng đẩy ) Xác định chế độ chảy Trong đó: d: Là đường kính ống, d = 40mm = 0.04m m(300) = 0.8007Cp = 0.8007 * 10-3Pa.s Đây là chế độ chảy rối ( công thức Blasius ) Aùp lực khắc phục trở lực trên đường ống hút và đường ống đẩy Với Trong đó: åxh: Tổng trở lực cục bộ trong ống hút, åxh = x x = 0.5, Hệ số trở lực khi vào ống hút Þ åxh = 0.5 - åxd: Tổng hệ số trở lực cục bộ trong ống đẩy Trên đường ống đẩy có 3 khúc cong 900, một van một chiều: åxd = x1 + 3x2 + x3 x1 = 1, Hệ số trở lực khi ra khỏi ống đẩy x2 = 0.11, Hệ số trở lực khúc cong 900 x3 = 0.5, Hệ số trở lực của van một chiều Þ åxd = 1 + 0.11 + 0.5 = 1.83 Þ åx = 0.5 + 1.83 = 2.33 Þ H = 4.5 + 0.7 = 5.2m Chọn H = 5.5m Chọn lưu lượng bơm là Qb = 6.25 m3/h. Vậy công suất của bơm là: Chọn hai bơm có công suất 0.5KW hoạt động luân phiên Bể điều hòa Nhiệm vụ: Bể điều hòa có nhiệm vụ điều hòa lưu lượng, nồng độ chất hữu cơ, tránh cặn lắng và làm thoáng sơ bộ. Qua đó oxy hóa một phần chất hữu cơ, giảm kích thước các công trình đơn vị phía sau và tăng khả năng làm việc hiệu quả. Tính toán: Bảng 4.4: bảng phân phối lưu lượng nước theo giờ của nhà máy Giờ Qvào (m3/h) Qbơm (m3/h) Nước vào bể (m3) Nước ra bể (m3) Dung tích bể (m3) 1-2 - 2.083 2.083 10.506 2-3 - 2.083 2.083 8.423 3-4 - 2.083 2.083 6.34 4-5 - 2.083 2.083 4.257 5-6 - 2.083 2.083 2.174 6-7 - 2.083 2.083 0.091 7-8 2 2.083 0.083 0 8-9 4 2.083 1.917 1.917 9-10 6 2.083 3.917 5.834 10-11 6.25 2.083 4.167 10.001 11-12 5 2.083 2.917 12.918 12-13 1.5 2.083 0.583 12.335 13-14 3 2.083 0.917 13.252 14-15 6.25 2.083 4.167 17.419 15-16 5 2.083 2.917 20.336 16-17 6 2.083 3.917 24.253 17-18 5 2.083 2.917 27.17 18-19 - 2.083 2.083 25.087 19-20 - 2.083 2.083 23.004 20-21 - 2.083 2.083 20.921 21-22 - 2.083 2.083 18.838 22-23 - 2.083 2.083 16.755 23-24 - 2.083 2.083 14.672 Thể tích bể điều hòa: V = 27m3 Chọn thời gian lưu nước trong bể điều hòa t = 4 giờ Kích thước xây dựng bể điều hòa: Chọn chiều cao làm việc là h = 2.5m Chiều cao bảo vệ là hbv = 0.5m Chiều cao xây dựng bể điều hòa: H = h + hbv = 2.5 + 0.5 = 3 m Tiết diện ngang của bể điều hòa: Chọn kích thước bể: Dài * Rộng = 4m * 3m Thể tích xây dựng bể điều hòa: Dài * Rộng * Cao = 4 * 3 *3 = 36m3 Tính lượng khí cấp nhằm xáo trộn nước thải Khuấy trộn bể điều hòa bằng hệ thống thổi khí. Lượng khí nén cần thiết cho khuấy trộn. Qk = R * Vdh = 0.015 * 27 = 0.405 m3/phút = 24.3 m3/h Lượng khí cấp cần thiết để chọn máy thổi khí: Qyc = f * Qk = 2 * 24.3 = 48.6m3/h Trong đó: R: tốc độ khí nén, R = 10 ¸ 15 l/m3.phút (Theo Wastewater Engineering/470). Chọn R = 15 l/m3.phút = 0.015m3/m3.phút Vdh: thể tích bể điều hòa, m3 f: hệ số an toàn, chọn f = 2 Chọn thiết bị phân phối khí dạng đĩa đường kính F = 250mm, lưu lượng riêng phân phối của đĩa Z = 150 – 200 l/phút. Chọn Z = 150 l/phút = 9m3/h Số đĩa phân phối khí cần thiết đĩa, chọn 6 đĩa Chọn số ống nhánh dẫn khí là 2, số đĩa trên mỗi ống nhánh là 3 Tính đường kính ống dẫn khí Tính đường ống chính Vận tốc khí đi trong đường ống dẫn khí chính vào bể điều hòa trong khoảng 10 – 15 m/s, chọn vận tốc sơ bộ là v = 10 m/s Đường kính ống dẫn khí chính: Chọn ống PVC có F = 40 mm Kiểm tra lại vận tốc khí trong ống chính (thỏa) Tính đường ống nhánh Từ ống chính phân ra làm 2 ống nhánh dẫn vào bể. Lưu lượng qua mỗi ống nhánh: Vận tốc dòng khí trong ống nhánh 10 – 15 m/s. Chọn v = 10 m/s Đường kính ống nhánh: Chọn ống PVC có F = 30mm Tính toán máy sục khí Aùp lực cần thiết của máy sục khí: Hm = hd + hc + hf + H Trong đó: hd: tổn thất áp lực do ma sát dọc theo chiều dài trên ông dẫn, m hc: tổn thất cục bộ, m hf: tổn thất qua thiết bị phân phối khí, m H: chiều sâu ngập nước của đĩa, giá trị này xem như là chiều cao ngập nước của bể, H = 3m Tổng tổn thất hd và hc thường không vượt quá 0.4, chọn hd + hc = 0.4m Tổn thất hf không quá 0.5, chọn hf = 0.5m H = 0.4m + 0.5m + 3m = 3.9m Công suất yêu cầu của máy thổi khí Trong đó: Pm: công suất yêu cầu của máy thổi khí, KW W: trọng lượng của dòng không khí, kg/s R: hằng số khí, R = 8.314 KJ/Kmol.0K T1: nhiệt độ tuyệt đối của không khí đầu vào T1 = 30 + 273 = 303 0K P1: áp suất tuyệt đối của không khí đầu vào, P1 = 1 atm P2: áp suất tuyệt đối của không khí đầu ra , K = 1.395 đối với không khí e: hiệu suất của máy sục khí ( 0.7 – 0.9), chọn e = 0.7 29.7: hệ số chuyển đổi sang hệ SI Chọn hai máy thổi khí hoạt động luân phiên, công suất mỗi máy 0.7 KW Tính ống và bơm dẫn nước thải sang bể Aerotank Lưu lượng cần bơm là Vận tốc nước trong ống là: v = 1.5 m/s Đường kính ống Chọn ống PVC có F40 mm Cột áp của bơm H = 8 – 10mH2O, chọn H = 8mH2O Công suất bơm Chọn hai bơm chìm công suất 0.5KW hoạt động luân phiên Bảng 4.5: Các thông số xây dựng bể điều hòa STT Tên thông số kỹû thuật Giá trị Đơn vị 1 Chiều dài bể 4 m 2 Chiều rộng bể 3 m 3 Chiều cao bể 3 m 4 Đĩa phân phối khí cần thiết 6 Đĩa Bể AEROTANK Nhiệm vụ: Loại bỏ các hợp chất hữu cơ hòa tan có khả năng phân hủy sinh học nhờ quá trình vi sinh vật hiếu khí. Tính toán Các thông số thiết kế: Lượng BOD5 đầu vào: S0 = 314.9 mg/l Lượng COD đầu vào: 572.85 mg/l Lượng SS đầu vào: 364.5 mg/l Tỷ số BOD5/COD = 0.6 Nhiệt độ nước thải: t = 300C Nước sau xử lý đạt tiêu chuẩn loại B Hàm lượng BOD5 đầu ra: S ≤ 50 mg/l Hàm lượng COD đầu ra: S ≤ 100 mg/l Cặn lơ lửng đầu ra: SS ≤ 100 mg/l, gồm có 65% là cặn dễ phân hủy sinh học. Để tính toán an toàn ta chọn BODra = 30 mg/l, CODra = 70 mg/l Lượng bùn hoạt tính trong nước thải đầu vào: X0 = 0 Các thông số vận hành: Nồng độ chất rắn bay hơi hay bùn hoạt tính duy trì trong bể là X = 3000 mg/l Nồng độ bùn hoạt tính tuần hoàn là 1000 mg/l Thời gian lưu bùn trong bể Aerotank (SRT) hoặc được ký hiệu qc = 10 (ngày). Tỷ số giữa lượng chất rắn bay hơi (MLVSS) với lượng chất rắn lơ lửng trong nước thải (MLSS) là: MLVSS/MLSS = 0.7, tức độ tro của bùn Z = 0.3 Nước thải đầu vào phải điều chỉnh đủ chất dinh dưỡng và pH thích hợp cho điều kiện xử lý sinh học (pH = 6.5 – 8.5, tỷ lệ BOD5 : N : P tương ứng 100 : 5: 1). Giá trị các thông số động học được xác định theo kết quả thực nghiệm: Hệ số phân hủy nội bào Kd = 0.05ngày-1 Hệ số năng suất sử dụng chất nền tối đa (tỷ số giữa lượng tế bào đươc tạo thành với lượng cơ chất bị tiêu thụ) Y = 0.46(mgVSS/mgBOD5). Xác định hiệu quả xử lý bể: Lượng cặn hữu cơ trong nước thải ra khỏi bể lắng B = BOD5ra * a = 50 * 65% = 32.5 mg/l Lượng cặn hữu cơ được tính toán theo phương trình sau: C5H7NO2 + 5O2 ® 5CO2 + 2H2O + NH3 + Năng lượng 113 160 1 mg x mg Dựa vào phương trình trên thì lượng BOD sẽ cần là: lần lượng tế bào Để oxy hóa toàn bộ lượng cặn có khả năng phân hủy sinh học ở dòng ra cần lượng oxy: C = B * 1.42 = 32.5 * 1.42 = 46.15 mg/l Lượng BOD5 ở trong cặn ra khỏi bể lắng: d = f * C = 0.7 * 46.15 = 32.305 mg/l Lượng BOD5 hòa tan ra khỏi bể lắng bằng tổng BOD5 cho phép ở đầu ra trừ di lượng BOD5có trong cặn lơ lửng: e = BOD5 cho phép – d = 50 – 32.305 = 17.695 mg/l Hiệu quả xử lý: Hiệu quả xử lý tính theo BOD5 hòa tan: Hiệu quả xử lý theo COD: Hiệu quả xử lý BOD5 phải thiết kế: Kích thước bể Aerotank: Thể tích bể Aerotank: Trong đó: Q: lưu lượng nước thải, m3/ngày S0: hàm lượng BOD5 vào, mg/l S: hàm lượng BOD5 đầu ra, mg/l qc: tuổi bùn X: nồng độ bùn hoạt tính, X = 3000 mg/l Chọn: Chọn chiều cao của bể h = 2.5m Chiều cao bảo vệ: hbv =0.5 m Chiều cao tổng cộng của bể: H = 2.5 + 0.5 = 3m Diện tích đáy bể Aerotank: Chọn bể Aerotank có hình chữ nhật với: Dài * Rộng * Cao = 4m * 2m * 3m Thể tích xây dựng của bể là: Vxd = 4 * 2 * 3 = 24 m3 Xác định thời gian lưu nước ngày » 9.5 giờ Thể tích bùn xả hàng ngày: Lượng bùn xả ra trong một ngày: m3/ngày (Theo giáo trình Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải – TS Trịnh Xuân Lai). Trong đó: qc: Thời gian lưu bùn, ngày. V: Thể tích của bể Aerotank, m3 X: Nồng độ bùn hoạt tính trong bể Aerotank, mg/l Qb: Lưu lượng bùn thải bỏ, m3/ngày Qra: Lưu lượng nước vào bể, m3/ngày Xra: Nồng độ chất rắn bay hơi có trong bùn hoạt tính trong nước ra khỏi bể lắng II và bằng 0.7 * 32.5 = 22.75 mg/l, (0.7 là tỷ lệ lượng cặn bay hơi trong tổng số lượng cặn hữu cơ). Xt: Nồng độ bùn hoạt tính ở đáy bể lắng II cũng chính là nồng độ bùn hoạt tính tuần hoàn, (Xt = 0.7 * 10000 = 7000 mg/l). Tốc độ tăng trưởng của bùn được tính theo công thức: Lựơng bùn sinh ra mỗi ngày do khử BOD5 Px = Yb * Q * ( S0 – S ) * 10-3 = 0.3 * 50 * ( 314.9 – 17.695 ) * 10-3 = 4.5 kg/ngày Lượng cặn sinh ra với độ tro Z: kg/ngày Với: MLVSS/MLSS = 0.7 ® MLSS = MLVSS/0.7 Lượng bùn thải bỏ mỗi ngày là lượng cặn sinh khối tổng cộng mỗi ngày tính theo MLSS trừ đi hàm lượng chất rắn lơ lửng còn lại trong dòng ra khỏi bể lắng II: Pxả = P1x – Pra = P1x – SSra * Q = 6.4 – 70 * 50 * 10-3 = 2.9 kg/ngày Hệ số tuần hoàn Xác định tỷ số tuần hoàn bằng cách viết phương trình cân bằng vật chất đối với bể Aerotank: Phương trình cân bằng vật chất cho bể Aerotank: Qv * X0 + Qt * Xt = ( Qv + Qt ) * X Trong thực tế nồng độ bùn hoạt tính trong nước thải đi vào bể X0 là không đáng kể, ta có: Trong đó: a: Tỷ lệ tuần hoàn bùn Qv: Lưu lượng nước thải, m3/h Qt: Lưu lượng hỗn hợp bùn hoạt tính tuần hoàn lại, m3/h X: Nồng độ bùn hoạt tính muốn duy trì trong bể Aerotank, mg/l Xt: Nồng độ bùn hoạt tính trong hỗn hợp tuần hoàn hay nồng độ bùn hoạt tính sau khi lắng ở đáy bể lắng, mg/l Khi đó tỷ lệ tuần hoàn bùn là: Kiểm tra chỉ tiêu làm việc của bể Aerotank Tỷ lệ BOD5 có trong nước thải và bùn hoạt tính: Giá trị này nằm trong khoảng cho phép thiết kế bể khuấy trộn hoàn chỉnh là 0.2-1 (g BOD5 /g bùn hoạt tính). (Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải – Trịnh Xuân Lai). Tải trọng thể tích: (kg BOD5/m3ngày) Giá trị này nằm trong khoảng cho phép thiết kế bể khuấy trộn hoàn chỉnh là 0.8-1.9 (kg BOD5/m3 ngày). (Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải – Trịnh Xuân Lai). Lượng không khí cung cấp cho bể Aerotank Lượng oxy cần thiết: Trong đó: N0: Hàm lượng Nitơ vào N: Hàm lượng Nitơ ra Chú ý: Nếu hàm lượng Nitơ đầu vào thiếu so với tiêu chuẩn thì ta tính lượng oxy cần thiết theo công thức: (kg O2 / ngày) f: Hệ số chuyển đổi từ BOD5 sang COD, BOD5/COD = 0.45 – 0.68. Chọn f = 0.6 Lượng oxy thực tế cần cho bể: (kg O2 / ngày) Trong đó: Cs: Nồng độ bão hòa oxy trong nước ở nhiệt độ làm việc, Cs =9.08 mg/l Cl: Lượng oxy hòa tan cần duy trì trong bể, Cl = 2 mg/l Tính lượng oxy cần thiết để cung cấp vào bể Trong đó: F: Hệ số an toàn, F = 1.5 OCt: Lượng oxy thực tế cần sử dụng cho bể OU: Công suất hòa tan oxy vào nước thải của thiết bị phân phối Tra bảng 7.1 “ Tính toán thiết kế các công trình của TS. Trịnh Xuân Lai” ta co:ù Ou = 7 (gO2 / m3.m) Þ OU = Ou * h = 7 * 2.5 = 17.5 (gO2 / m3) Vậy (m3 / ngày) = 83.03 (m3 / h) = 0.023 (m3 / s) Tính ống phân phối và ống dẫn khí Chọn vận tốc khí trong ống trong ống chính v = 12 m/s. (Theo quy định v = 10 – 15 m/s) Lưu lượng khí cần cung cấp: Qkk = 0.023 m/s Đường kính ống dẫn khí chính: Chọn ống PVC có F = 50 mm Số đĩa phân phối khí cần thiết: đĩa q: Lưu lượng dòng khí qua lỗ phân phối, q = 150 l/phút = 216 m3/ngày Số ống nhánh là 3 ống, mỗi ống gắn 3 đĩa khuyếch tán Đường kính ống nhánh: Chọn ống PVC có F = 30 mm Tính toán máy thổi khí Aùp lực cần thiết của máy thổi khí: Hm = hd + hc + hf + H Trong đó: hd: Tổn thất áp lực do ma sát dọc theo chiều dài trên ống dẫn, m hc: Tổn thất cục bộ, m hf: Tổn thất qua thiết bị phân phối khí, m H: Chiều sâu hữu ích của bể, H = 3 m Tổng tổn thất hd và hc thường không vượt quá 0.4 m, chọn hd + hc = 0.4 m. Tổn thất hf không quá 0.5 m, chọn hf = 0.5 m Do đó, áp lực cần thiết sẽ là: Hm = 0.4 + 0.5 + 3 = 3.9 m Chọn Hm = 4 m = 0.4 at Công suất yêu cầu của máy thổi khí: Trong đó: Pm: Công suất yêu cầu của máy thổi khí, KW W: Trọng lượng của dòng không khí, kg/s W = Qkk * rk = 0.023 * 1.166 = 0.027 kg/s R: Hằng số khí, R = 8.314 KJ/Kmol0K T: Nhiệt độ tuyệt đối của không khí đầu vào, T = 273 + 30 = 303 0K P1: Aùp suất tuyệt đối của không khí đầu vào, P1 = 1 atm P2: Aùp suất tuyệt đối của không khí đầu ra, P2 = Hm + 1 = 0.4 + 1 = 1.4 atm K = 1.395 đối với không khí e: Hiệu suất của máy thổi khí ( 0.6 – 0.9 ), chọn e = 0.7 29.7: Hệ số chuyển đổi sang hệ SI Chọn hai máy thổi khí hoạt động luân phiên, công suất mỗi máy 1.2 KW Tính ống dẫn nước thải sang bể lắng II Lưu lượng nước dẫn sang bể lắng Chọn vận tốc nước tự chảy trong ống là: v = 0.5 m/s Đường kính ống Chọn ống PVC có F60 mm Bảng 4.6: Các thông số xây dựng bể Aerotank STT Tên thông số Giá trị Đơn vị 1 Chiều dài bể 4 m 2 Chiều rộng bể 2 m 3 Chiều cao bể 3 m 4 Số đĩa phân phối khí 9 đĩa Bể lắng II: Nhiệm vụ: Hỗn hợp nước và bùn hoạt tính sau Aerotank được dẫn đến bể lắng đợt hai có nhiệm vụ lắng và tách bùn ra khỏi nước thải. Bùn sau khi lắng, một phần sẽ tuần hoàn lại bể Aerotank nhằm duy trì sinh khối trong bể, một phần bùn dư sẽ được xả ra ngoài. Vì lưu lượng nước thải nhỏ nên chọn bể lắng đứng. Tính toán Kích thước bể : - Thể tích phần công tác của bể lắng : Wct = Qtt t t : thời gian lắng, t = 2h = 7200 s ( chọn theo bảng 2-2 Giáo trình XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT VỪA VÀ NHỎ – Trần Đức Hạ ) Wct = 16.87 2 = 33.74 m3 - Chiều cao công tác của bể lắng : h1 = v t = 0.0005 2 3600 = 3.6 m v : vận tốc dòng chảy trong bể lắng, v = 0.5 mm/s - Diện tích tiết diện của bể lắng : Fct = = 9.4 m2 - Diện tích tiết diện ống trung tâm : F = = 0.2 m2 - Đường kính bể lắng : 3.5 m - Đường kính ống phân phối trung tâm : d1 = = 0.3 m - Ống phân phối trung tâm : + Đường kính miệng loe bằng với chiều cao ống loe: d2 = 1.35d1 = 0.4m + Đường kính tấm hướng dòng : Dhd = 1.3d2= 0.52 m + Khoảng cách từ đáy ống trung tâm đến tấm hướng dòng : l = 0.5m + Khoảng cách từ tấm hướng dòng đến mực bùn = 0.3m + Chiều cao ống phân phối trung tâm : h = 2m - Vận tốc nước trong ống trung tâm : = 437.5 m/ngày - Tính lại diện tích vùng lắng : Fct = = 9.2 m2 - Tải trọng thủy lực của bể : U = = 1.8 m3/m2.h - Vận tốc dòng nước đi lên trong bể : = 0.5 mm/s ( Theo Giáo trình XỬ LÝ NƯỚC THẢI – GS.PTS Hoàng Huệ : đối với bể lắng đặt sau Aerotank xử lý hoàn toàn thì v < 5mm/s thỏa điều kiện ) Xác định chiều cao bể : - Chiều cao phần hình nón của bể lắng : hn = = 1.5 m ( chọn dn = 0.5m ) Chiều cao tổng cộng của bể : H = h1 + hn + ho = 3.6+ 1.5 + 0.2 = 5.3 m - Chiều cao cột nước trong bể : hnước =h1 + hn = 5.1m - Chiều cao phần nước trong : h2 1.5m, chọn h2 = 3m Máng thu nước ra : đặt theo chu vi phía trong bể - Chiều dài máng thu nước : L = = = 11 m - Tải trọng thu nước trên một m dài của máng : = 2.7 m3/m.h : hệ số tuần hoàn, = 0.75 - Máng thu nước có kích thước : B m Máng răng cưa : - Chiều dài máng răng cưa : = 10.7 m - Tải trọng thủy lực trên 1 mét dài của máng : = 1.6 m3/m.h = 0.00045 m3/m.s Chọn máng răng cưa có khe hình chữ V góc đáy = 90o, mỗi mét chiều dài của máng có 10 khe. - Lưu lượng nước qua một khe : =0.000045 m3/s.m h : chiều cao nước qua khe (Theo Giáo trình XỬ LÝ NƯỚC CẤP – TS Trịnh Xuân Lai) = 0.05 m Chọn máng răng cưa có chiều cao khe: hkhe = 0.08m, khoảng cách giữa 2 đáy khe bằng với kích thước đáy khe = 0.05m, khoảng cách giữa 2 đỉnh khe = 20.05 = 0.1m, chiều cao máng răng cưa là 0.1m. Lượng bùn cặn lưu trong bể : - Thể tích phần chứa cặn hình trụ trong bể : Vb = = 1.2 m3 - Nồng độ trung bình bùn cặn trong bể : =7500 mg/l CL : nồng độ cặn tại mặt phân chia giữa vùng lắng và vùng chứa bùn Ct : nồng độ bùn trong dòng tuần hoàn, Ct = 10000 mg/l - Lượng bùn cặn lưu trong bể : = 9 kg - Tải trọng bùn của bể lắng : =11.5 kg/m2.h Thời gian lưu nước trong bể : = 0.5 ngày Trong đó : - Thời gian lắng : = 0.3 ngày = 7.2h Oáng dẫn nước thải sang bể khử trùng Lưu lượng: Q = 50m3/ngày Vận tốc tự chảy trong ống là v = 0.1 – 0.5m/s, chọn v = 0.5m/s Đường kính ống dẫn nước Chọn ống PVC có F60 mm Bảng 4.7: Các thông số thiết kế bể lắng đợt 2 : STT Tên thông số Đơn vị Kích thước 1 Đường kính bể (D) m 3.5 2 Chiều cao bể (H ) m 5.3 3 Máng thu nước ra: + Chiều dài máng + Chiều rộng máng + Chiều cao máng m m m 11 0.1 0.1 4 Ống trung tâm : + Đường kính ống + Chiều dài ống m m 0.3 2 5 Thời gian lắng h 7.2 Bể chứa bùn Nhiệm vu:ï Chứa bùn dư từ bể lắng, có nhiệm vụ ổn định bùn để bơm về sân phơi bùn và có nhiệm vụ là chứa lượng bùn dùng để hoàn lưu về bể Aerotank. Tính toán Tổng lượng bùn cặn của nhà máy G = Q * ( 0.8SS + 0.3BOD5 ) kg/ngày Trong đó: Q: lưu lượng nước thải, m3/ngày SS: hàm lượng SS của nước thải, g/m3 BOD5: hàm lượng BOD5 của nước thải, g/m3 G = 50 * ( 0.8 * 450 + 0.3 * 380 )* 10-3 = 24 kg/ngày Giả thiết tỉ trọng của cặn lắng là 1.02 tấn/m3, nồng độ cặn lắng là 2% Thể tích cặn lắng: m3/ngày Chọn thời gian lưu bùn là 5 ngày, suy ra thể tích bể cần xây dựng là 6m3 Kích thước xây dựng bể: Dài * Rộng * Cao = 2m * 1.5m * 2m Bảng 4.8: Các thông số xây dựng bể chứa bùn STT Tên thông số Giá trị Đơn vị 1 Chiều dài bể 2 m 2 Chiều rộng bể 1.5 m 3 Chiều cao bể 2 m Bể khử trùng Thể tích bể khử rùng Clo Chọn vận tốc dòng chảy trong bể v = 2 m/phút Tiết diện ngang của bể Giả sử chiều sâu hữu ích của bể là h = 0.7m, chiều cao an toàn là 0.3m. " Chiều rộng bể Chiều dài bể Tuy nhiên, để giảm bớt chiều dài ta xây dựng bể hình vuông trong bể chia làm 4 ngăn, nước vận chuyển trong bể theo hình ziczac. Kích thước bể xây dựng bể như sau: Dài * Rộng * Cao = 2m * 2m * 1m Tính lượng hóa chất dùng để khử trùng Lượng Clo hoạt tính cần thiết cho một đơn vị thể tích nước thải là: 3 g/m3 ( Theo giáo trình cấp theo nước của Trần Hiếu Nhuệ ) Vậy lượng Clo cần thiết để khử trùng trong một ngày: 3 g/m3* 50 m3 = 0.15kg Bảng 4.9: Các thông số xây dựng bể khử trùng STT Tên thông số Giá trị Đơn vị 1 Chiều dài bể 2 m 2 Chiều rộng bể 2 m 3 Chiều cao bể 1 m Sân phơi bùn Trọng lượng bùn đưa ra sân phơi hàng ngày G = 24kg, tỉ trọng dung dịch bùn S1 = 1.02, nồng độ bùn đầu vào Pv = 2%, bùn khô ra đạt 25%. Thể tích dung dịch bùn 2% đưa vào sân phơi mỗi ngày Chọn chiều dày bùn 25% là 8cm sau 21 ngày 1m2 sân phơi được lượng cặn g = V * S2 * Pr = 0.08 * 1.07 * 25% = 0.0214 tấn = 21.4kg/21 ngày Trong đó: V: thề tích bùn của 1m2 sân phơi, V = 1 * 0.08 = 0.08 m3 S2: tỉ trọng bùn 25%, chọn S2 = 1.07 tấn/m3 Lượng bùn cần phơi trong 21 ngày G = 21 * 24 = 504kg Diện tích sân phơi Diện tích tổng cộng của sân phơi W = F + f Trong đó: F: Diện tích các ô phơi f: Diện tích đường bao, hố thu nước, f lấy bằng 40% F f = 40% F = 0.4 * 23.5 = 9.4m2 Þ W = 23.5 + 9.4 = 33m2 Cứ năm ngày thì ta bơm bùn từ bể chứa bùn đến sân phơi một lần. Do đó, ta chọn 4 ô. Diện tích mỗi ô: Để đảm bảo an toàn khi thời tiết bất thường ta chọn 6 ô, như vậy cũng dễ dàng cho việc xây dựng sân phơi bùn. Chiều cao thành sân phơi H = h1 + h2 + h3 + h4 Trong đó: h1: Chiều cao lớp sỏi = 200 mm h2: Chiều cao lớp cát = 200 mm h3: Chiều cao dung dịch bùn, h4: Chiều cao an toàn, h4 = 250 mm H = 200 + 200 + 250 + 250 = 900 mm » 1m Bảng 4.10: Thông số xây dựng sân phơi bùn STT Tên thông số Giá trị Đơn vị 1 Diện tích tổng cộng 33 m2 2 Chiều cao sân 1 m 3 Số ô 4 ô 4 Diện tích mỗi ô 4.7 m2 4.2 Phương án 2 Tất cả các công trình: song chắn rác, bể tiếp nhận, bể điều hòa, bể lắng II, bể chứa bùn, bể khử trùng, sân phơi bùn giống phương án 1. Tính toán bể lọc sinh học nhỏ giọt Tính toán dung tích bể Hàm lượng BOD5 đầu vào = 314.9 mg/l Hàm lượng BOD5 cho phép ở đầu ra = 50mg/l Tính toán bể lọc sinh học theo phương pháp của Iacovlev.C.V, phương pháp này dựa vào kết quả nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm đưa ra phương trình toán học về sự phụ thuộc giữa các nhân tố cơ bản ảnh hưởng trực tiếp quá trình oxy hóa sinh hóa. Nguồn: ( Lâm Minh Triết. Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp, tính toán thiết kế công trình. CEFINA. Năm 2001 – trang 247 ). Hiệu quả xử lý cần thiết của bể là: 84.12% Tổng lượng BOD cần khử trong ngày W = Q * ( S0 – S ) = 50 * ( 314.9 – 50 ) *10-3 = 13.25 kg/ngày Hàm lượng BOD đầu vào » 300 mg/l nên ta không cần phải tuần hoàn nước, do đó giá trị thông số tuần hoàn F = 1 Thể tích lớp vật liệu lọc Diện tích bể lọc Kích thước bể Chọn bể lọc dạng hình vuông kích thước mỗi cạnh: 4.1m * 4.1m Tải trọng thủy lực ngày Tải trọng chất hữu cơ tính cho 1m3 vật liệu kgBOD5/m3ngày Chiều cao của bể lọc sinh học H = h1 + h2 + h3 + h4 = 0.5 + 4 + 0.3 + 0.5 = 5.3m Với: h1: Chiều cao dữ trữ, chọn = 0.5m h2: Chiều cao lớp vật liệu lọc nhựa, h2 = 4m h3: Chiều cao khoảng trống lấy gió tự nhiên, h3 = 0.3m h4: Chiều cao phần đáy bể lọc, h4 = 0.5m Xác định lưu lượng không khí cần cung cấp Lưu lượng không khí cần cung cấp là lượng không khí tự nhiên lấy từ mặt thoángtrên hệ thống phân phối, lấy từ khoảng trống sàn đỡ và lấy từ các cửa lấy gió tự nhiên. Cửa thông gió đựoc bố trí xung quanh tướng nằm giữa khoảng cách của chiều cao lớp vật liệu lọc và có tổng diện tích các cửa bằng 20% diện tích bề sàn phân phối. Tổng diện tích cửa Sc = 0.2 * S = 0.2 * 16.5 = 3.3m2 Chọn diện tích mỗi cửa: 0.7m * 0.7m Số cửa thông gió cửa Bố trí đường ống dẫn nước và hệ thống phân phối nước Nước từ bể trung gian được bơm đến bể lọc sinh học qua ống trung tâm đặt ở giữa bể lọc sinh học, đỉnh ống có lắp khớp quay hình cầu đưa nước ra hai ống nhánh dặt nằm ngang song song với bán kính bể. Trên ống nhánh đục các lỗ phun nước xuống mặt bể, các tia nước phun ra cùng một phía và ngược với chiều quay của ống nhánh. Động lượng của các tia nước tạo ra lực làm cho giàn ống quay quanh trục. Chọn vận tốc nước vận chuyển trong ống chính và ống nhánh là v = 1.5m/s Đường kính ống trung tâm Chọn ống chính là ống PVC F40 mm, ống nhánh F20 mm, lỗ phân phối F10 mm Bảng 4.11: Thông số xây dựng bể lọc sinh học STT Tên thông số Giá trị Đơn vị 1 Chiều dài bể lọc 4.1 m 2 Chiều rộng bể lọc 4.1 m 3 Chiều cao tổng cộng của bể lọc 5.3 m 4 Chiều cao bảo vệ 0.5 m 5 Chiều cao vật liệu lọc 4 m 6 Chều cao khoảng trống sàn đỡ 0.3 m 7 Chiều cao phần đáy chứa nước 0.5 m 8 Đường kính ống dẫn nước chính 40 mm 9 Đường kính lỗ phân phối 20 mm 10 Cửa thông gió 7 cái Tính ống dẫn nước sang bể lắng II Chọn vận tốc nước tự chảy trong ống: v = 0.5 m/s Đường kính ống Chọn ống PVC có F60 mm CHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN GIÁ THÀNH VÀ LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ 5.1. Tính toán giá thành Phương án 1 Phần xây dựng Bảng 5.1: Giá thành phần xây dựng phương án 1 STT Tên công trình Đơn vị Khối tích Đơn giá (Triệu VND) Thành tiền (Triệu VND) 1 Mương dẫn m3 1 1 1 2 Hố thu gom m3 8.25 1.5 12.375 3 Bể điều hòa m3 36 1.5 54 4 Bể Aerotank m3 24 1.5 36 5 Bể lắng m3 33 1.5 49.5 6 Bể khử trùng m3 6 1.5 9 7 Bể chứa bùn m3 4 1.5 6 8 Sân phơi bùn - - - 20 Tổng cộng (A) 188 Phần thiết bị Bảng 5.2: Giá thành phần thiết bị phương án 1 STT Tên thiết bị Đơn vị SL Đơn giá (Triệu VND) Thành tiền (Triệu VND) Bể tiếp nhận 1 Song chắn rác Cái 1 1 1 2 Bơm chìm nước thải 0.5KW Cái 2 2 4 Bể điều hòa 3 Bơm chìm nước thải – 0.5KW Cái 2 2 4 4 Máy thổi khí – 1KW Cái 2 10 20 5 Đĩa phân phối khí Cái 6 0.1 0.6 Bể Aerotank 6 Máy nén khí – 1KW Cái 2 4 8 7 Đĩa phân phối khí Cái 9 0.1 0.9 Bể lắng II 8 Máng thu nước răng cưa Bộ 1 1 1 9 Mô tơ gạt bùn bể lắng II Cái 1 1.5 1.5 10 Bơm hút bùn – 1KW Cái 2 5 10 Bể chứa bùn Bơm hút bùn - 1KW Cái 2 5 10 Hóa chất và các công trình phụ 11 Bơm hóa chất – 0.2KW Cái 3 2 6 12 Thùng đựng hóa chất Cái 2 0.2 0.4 13 Tủ điều khiển Cái 1 30 30 14 Hệ thống đường điện kỹ thuật Hệ thống 1 10 10 15 Hệ thống đường ống nhựa Hệ thống 1 15 15 16 Các chi tiết phụ phát sinh 10 17 Chi phí lắp đặt 20 Tổng cộng (B) 152.5 Chi phí khác STT Chi phí Ký hiệu Cách tính Thành tiền 1 Chi phí thiết kế A1 2.1%(A+B)* 1.1 7,865,000 2 Chi phí phân tích và khảo sát mẫu 3,000,000 3 Chi phí lập thuyết minh và chọn phương án xử lý 10%A1 786,500 4 Chi phí chuyển giao công nghệ 3.5%(A+B) 11,920,000 Tổng cộng (C) 23,570,000 Tổng vốn đầu tư cho hệ thống xử lý nước thải là: A + B + C = 188 + 152.5 + 23.57 = 365 triệu đồng Chi phí vận hành và quản lý Chi phí năng lượng Bảng 5.3: Chi phí năng lượng phương án 1 STT Tên thiết bị SL Công suất (KW) Thời gian (h/ngày) Điện năng tiêu thụ (KWh/ngày) 1 Bơm nước thải bể tiếp nhận 2 0.5 12 * 0.5 6 2 Bơm nước thải bể điều hòa 2 0.5 24 * 0.5 12 3 Bơm bùn bể lắng II 2 1 2 * 1 2 4 Bơm bùn bể chứa bùn 1 2 1* 2 2 5 Máy thổi khí bể điều hòa 2 1 24 * 1 24 6 Máy nén khí bể Aerotank 2 1 24 * 1 24 7 Bơm định lượng hóa chất 2 0.2 24 * 0.2 4.8 8 Mô tơ gạt bùn bể lắng II 1 0.5 24 * 0.5 12 Tổng cộng 86.8 Chi phí cho 1KW điện: 800 VNĐ/KWh Chi phí điện năng cho một ngày vận hành là: TĐ = 86.8 KWh/ngày * 800 VNĐ/KWh = 69,440 VNĐ/ngày Chi phí sửa chữa và bảo dưỡng Chiếm 1% (chi phí xây dựng và chi phí thiết bị) NS = 1% * 280 triệu = 2,800,000 VNĐ/năm = 7,671 VNĐ/ngày Chi phí nhân công Vì hệ thống vận hành bán tự động nên cần 2 kỹ sư môi trường, làm việc thay ca với lương tháng và các khoản liên quan 1.2 triệu/người.tháng. Tổng chi phí nhân công TNC = 2 * 1.2 = 2.4 triệu/tháng = 80,000 VNĐ/ngày Chi phí hóa chất Tổng chi phí hóa chất: THC = 30,000 VNĐ/ngày Chi phí đầu tư khấu hao Chi phí xây dựng khấu hao trong 10 năm, chi phí thiết bị khấu hao trong 5 năm (triệu đồng/năm) = 112,328 VNĐ/ngày Chi phí xử lý 1m3 nước thải Tổng chi phí vận hành hệ thống xử lý nước thải trong một ngày TC = 69,440 + 7,671 + 80,000 + 30,000 + 112,328 = 299,440 VNĐ/ngày Chi phí tính cho 1m3 nước thải được xử lý VNĐ/m3 Phương án 2 Phần xây dựng Bảng 5.4: Giá thành phần xây dựng phương án 2 STT Tên công trình Đơn vị Khối tích Đơn giá (triệu VNĐ) Thành tiền (triệu VNĐ) 1 Mương dẫn m3 1 1 1 2 Hố thu gom m3 8.25 1.5 12.375 3 Bể điều hòa m3 36 1.5 54 4 Bể lọc sinh học m3 80 1.5 120 5 Bể lắng m3 33 1.5 49.5 6 Bể khử trùng m3 6 1.5 9 7 Bể chứa bùn m3 4 1.5 6 8 Sân phơi bùn - - - 20 Tổng cộng (A) 272 Phần thiết bị Bảng 5.5: Giá thành phần thiết bị phương án 2 STT Tên thiết bị Đơn vị SL Đơn giá (Triệu VND) Thành tiền (Triệu VND) Bể tiếp nhận 1 Song chắn rác Cái 1 1 1 2 Bơm chìm nước thải – 0.5KW Cái 2 2 4 Bể điều hòa 3 Bơm chìm nước thải –0.5 KW Cái 2 2 4 4 Máy thổi khí – 1KW Cái 2 10 20 5 Đĩa phân phối khí Cái 6 0.1 0.6 Bể lọc sinh học 6 Vật liệu lọc m3 16 0.5 8 Bể lắng II 7 Máng thu nước răng cưa Bộ 1 1 1 8 Mô tơ gạt bùn bể lắng II Cái 1 1.5 1.5 9 Bơm hút bùn – 1KW Cái 2 5 10 Bể chứa bùn 10 Bơm hút bùn - 1KW Cái 2 5 10 Hóa chất và các công trình phụ 11 Bơm hóa chất – 0.2KW Cái 3 2 6 12 Thùng đựng hóa chất Cái 2 0.2 0.4 13 Tủ điều khiển Cái 1 30 30 14 Hệ thống đường điện kỹ thuật Hệ thống 1 10 10 15 Hệ thống đường ống nhựa Hệ thống 1 15 15 16 Các chi tiết phụ phát sinh 10 17 Chi phí lắp đặt 20 Tổng cộng (B) 151.5 Chi phí khác STT Chi phí Ký hiệu Cách tính Thành tiền 1 Chi phí thiết kế A1 2.1%(A+B)*1.1 9,783,000 2 Chi phí phân tích và khảo sát mẫu 3,000,000 3 Chi phí lập thuyết minh và chọn phương án xử lý 10%A1 978,300 4 Chi phí chuyển giao công nghệ 3.5%(A+B) 14,823,000 Tổng cộng (C) 28,584,000 Tổng vốn đầu tư cho hệ thống xử lý nước thải là: A + B + C = 151.5 + 272 + 28.584 = 452 triệu đồng Chi phí vận hành và quản lý Chi phí năng lượng Bảng 5.6: Chi phí năng lượng phương án 2 STT Tên thiết bị SL Công suất (KW) Thời gian (h/ngày) Điện năng tiêu thụ (KWh/ngày) 1 Bơm nước thải bể tiếp nhận 2 0.5 12 * 0.5 6 2 Bơm nước thải bể điều hòa 2 0.5 24 * 0.5 12 3 Bơm bùn bể lắng II 2 1 2 * 1 2 4 Bơm bùn bể chứa bùn 1 2 1* 2 2 5 Máy thổi khí bể điều hòa 2 1 24 * 1 24 6 Bơm định lượng hóa chất 2 0.2 24 * 0.2 4.8 7 Mô tơ gạt bùn bể lắng II 1 0.5 24 * 0.5 12 Tổng cộng 62.8 Chi phí cho 1KW điện: 800 VNĐ/KWh Chi phí điện năng cho một ngày vận hành là: TĐ = 62.8 KWh/ngày * 800 VNĐ/KWh = 50,250 VNĐ/ngày Chi phí sửa chữa và bảo dưỡng Chiếm 1% (chi phí xây dựng và chi phí thiết bị) NS = 1% * 354 triệu = 3,540,000 VNĐ/năm = 9,700 VNĐ/ngày Chi phí nhân công Vì hệ thống vận hành bán tự động nên cần 2 kỹ sư môi trường, làm việc thay ca với lương tháng và các khoản liên quan 1.2 triệu/người.tháng. Tổng chi phí nhân công TNC = 2 * 1.2 = 2.4 triệu/tháng = 80,000 VNĐ/ngày Chi phí hóa chất Tổng chi phí hóa chất: THC = 30,000 VNĐ/ngày Chi phí đầu tư khấu hao Chi phí xây dựng khấu hao trong 10 năm, chi phí thiết bị khấu hao trong 5 năm (triệu đồng/năm) = 145,900 VNĐ/ngày Chi phí xử lý 1m3 nước thải Tổng chi phí vận hành hệ thống xử lý nước thải trong một ngày TC = 50,250 + 9,700 + 80,000 + 30,000 + 145,900 = 315,850 VNĐ/ngày Chi phí tính cho 1m3 nước thải được xử lý VNĐ/m3 5.2. Lựa chọn công nghệ Xét về mặt giá thành và chi phí xử lý thì phương án 1 thấp hơn phương án 2. Xét về diện tích bố trí công trình thì phương án 1 có diện tích nhỏ hơn phương án 2. Trên cơ sở đó, ta lựa chọn phương án 1 là hợp lý để xây dựng HTXLNT cho nhà máy. CHƯƠNG 6 KẾT LUẬN - KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN Trong khi vấn đề môi trường đang ngày càng trở nên xấu đi do các hoạt động của con người, trong đó có hoạt động sản xuất, việc xử lý nước thải ở mỗi nhà máy là điều hết sức cần thiết. Xử lý nước thải trước khi thải ra nguồn tiếp nhận góp phần bảo vệ nguồn nước khỏi bị nhiễm bẩn, giữ gìn vệ sinh môi trường và đảm bảo được cân bằng sinh thài và đa dạng sinh học của vùng. Hơn nữa nền kinh tế của chúng ta đang hội nhập với nền kinh tế thế giới. Do đó, để sản phẩm của công ty hội nhập và cạnh tranh trên thị trường trong nước và thế giới thì nhà máy cần thiết phải xây dựng hệ thống xử lý nước thải để góp phần nâng cao tính thân thiện của sản phẩm với môi trường nhằm đáp ứng được nhu cầu của ngừoi tiêu dùng và tính cạnh tranh trên thị trường. Trên cơ sở đó luận văn đã đưa ra công nghệ xử lý nước thải phù hợp với điều kiện thực tế của nhà máy. Hệ thống xử lý nước thải được thiết kế dựa trên sự kết hợp hóa lý và sinh học, nước thải vào hệ thống xử lý có nồng độ ô nhiễm hữu cơ khá cao, do đó công nghệ xử lý chủ yếu dựa vào các công trình xử lý sinh học. Ưu điểm nổi bật của hệ thống xử lý là khả năng xử lý ô nhiễm hữu cơ khá cao, hạn chế tối đa chi phí xử lý nhưng nước đầu ra đạt được TCVN. Hơn nữa hệ thống xử lý hoạt động tự động nhờ bộ điều khiển dựa trên mạch PLC. Việc tự động hóa giúp vận hành dễ dàng, chính xác, giảm chi phí nhân công. KIẾN NGHỊ Do thời gian thực hiện luận văn tương đối ngắn nên các thông số tính toán chủ yếu dựa vào tài liệu tham khảo. Cần chạy mô hình để xác định điều kiện vận hành tối ưu. Hệ thống xử lý cần được bảo trì, bảo dưỡng, thường xuyên theo dõi, cần có biện pháp và đội ngũ nhân viên quản lý cũng như vận hành một cách chuyên nghiệp. Chất lượng nước đầu ra cần được theo dõi thường xuyên.