Đồ án Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải công ty Cổ phần mía đường Hiệp Hòa – Long An

= == 27,8 m3. Chọn kích thước bể điều hoà là: L . B . H = 7 x 4 x 4.5 . Tính lưu lượng không khí cần thiết: Lượng không khí cần cho 1 m3 dung tích bể trong một phút là: 0.01 – 0.015 m3. Chọn lượng không khí cần thiết cho 1 m3 dung tích bể là:Qkhi = 0.015 m3. Lượng khí cần trong một ngày là: Qkhí = 0.015 x 125 x 60 x 24 = 2700 m3/ ngày. Tính toán số lượng bể điều hoà: Chọn thiết bị phân phối khí là các đĩa phân phối khí có đường kính D =170mm. Lưu lượng riêng phân phối khí của đĩa là Z = 150 – 200 lit/ phút. Chọn Z = 150 lit/ phút. Số lượng đĩa phân phối khí trong bể điều hoà: Chọn N = 20 đĩa. Tính Áp lực cần thiết cho hệ thống ống dẫn khí: Áp lực cần thiết của máy thổi khí tính theo met cột nước: Hm = h + h1 + H. Với h: tổng tổn thất do ma sát bao gồm tổn thất do chiều dài và tổn thất do cục bộ . h1 = 0.5 m.Tổn thất qua vòi phun. H = 4 m độ sâu ngập nước của thiết bị. Vậy Hm = 0.4 + 0.5 + 4 = 4.9 m. Trong đó Hm là Áp lực cần thiết của máy nén khí tính theo met cột nước. Áp lực cần thiết của máy tính theo atmotphe là: Pm = atm. Chọn Pm = 0.5 atm. Tính toán và chọn máy thổi khí : Năng lượng tổng cộng của hệ thống máy nén khí: Pw= Với Pw : năng lượng của máy thổi khí . W : khối lượng riêng của không khí mà hệ thống cung cấp trong 1 giây. Tỷ trọng của không khí : 0.0118 kN/m3. W= kg/s. T : nhiệt độ tuyệt đối của không khí đầu vào T = 20 + 273 = 293. P1 = 1 tm : Áp suất tuyệt đối của không khí đầu vào. P2 = P1 + 1 = 0.5 + 1 = 1.5 atm Áp suất tuyệt đối của không khí đầu ra. n = e: hiệu suất của máy e = 0.7 0.9 Chọn e = 0.8 Vậy Pw = 5.85 Kw. Tính toán đường ống dẫn khí cho bể điều hoà: Chọn Vkhi = 12 m/s. Lưu lượng khí cung cấp Qkhi = 2700 m3 / ngày = 0.03125 m3/s D = == 0.0576 m. Chọn D = 50 mm. Lưu lượng khí qua mỗi ống nhánh: Từ ống dẫn khí chính, ta phân ra làm 4 ống nhánh cung cấp khí cho bể: qkhi = m3/s. Đường kính ống nhánh: d = = 0.0288 m. chọn loại ống sắt tráng kẽm d = 40 mm. 4.1.5. Bể lắng đứng đợt I. Nước thải sau khi qua bể lắng cát được dẫn đến bể lắng đợt 1. Nhiệm vụ của bể lắng đợt 1 là lắng các tạp chất phân tán nhỏ (chất lơ lửng) dưới dạng cặn lắng xuống đáy bể hoặc nổi lên trên mặt nước. Tính toán bể lăng đứng gồm các nội dung sau: Diện tích tiết diện ướt của ống trung tâm được tính theo công thức: (m2). Trong đó: Qmax = Lưu lượng tính toán lớn nhất, Qmax = 20,83 (m3/h) = 0,006 (m3/s). Vtt = Tốc độ chuyển động của nước thải trong ống trung tâm, lấy không lớn hơn 30 mm/s hay 0,03 m/s, Điều 6.5.9. TCXD – 51 – 84. Diện tích ướt của bể lắng đứng trong mặt bằng được tính theo công thức: (m2). Trong đó: V = Tốc độ chuyển động của nước thải trong bể lắng đứng. v = 0,5 ÷0,8 (mm/s), (Điều 6.5.9. TCXD – 51 – 84), chọn V = 0,6 (mm/s). Tổng diện tích của bể là: (m2). Đường kính của bể được tính theo công thức: (m) Chọn đường kính bể D = 4 (m). Đường kính của ống trung tâm được tính theo công thức: (m). Chiều cao tính toán của vùng lắng trong bể lắng đứng được tính theo công thức: hl = (m). Trong đó: t = Thời gian lắng, t = 1,6 (h) (m). Trong đó: h2 = Chiều cao của lớp nước trung hòa, m h3 = Chiều cao giả định của lớp cặn lắng trong bể, m. D = Đường kính trong của bể lắng, D = 4 (m). dn = Đường kính đáy nhỏ của hình nón cụt, lấy dn = 0,5 (m). á = Góc nghiêng của đáy bể lăng so với phương ngang, lấy không nhỏ hơn 500. (Điều 6.5.9. TCXD – 51 – 84), chọn á = 500. Chiều cao của ống trung tâm lấy bằng chiều cao tính toán của vùng lắng: htt = hl = 3,24 (m). Đường kính miệng loe của ống trung tâm lấy bằng chiều cao của phần ống loe và bằng 1,35 đường kính của ống trung tâm: (m) Đường kính của tấm chắn lấy bằng 1,3 lần đường kính miệng loe: (m). Góc nghiêng giữa bề mặt tấm chắn so với mặt phẳng ngang lấy bằng 170. Khoảng cách giữa mép ngoài cùng của miệng loe đến mép ngoài cùng của bề mặt tấm chăn theo mặt phẳng qua trục được tính theo công thức: (m) Trong đó: vk = Tốc độ dòng nước chảy qua khe giữa miệng loe ống trung tâm và bề mặt tấm chắn, vk # 20 mm/s. Chọn vk = 20 mm/s = 0,02 (m/s). Chiều cao tổng cộng của bể lắng đứng là: H = hl + hn + hbv = 3,24 + 2,1 + 0,3 = 5,64 (m). Trong đó: hbv = Là chiều cao bảo vệ từ mực nước đến thành, hbv = 0,3 (m). Máng thu nước đặt Ở vòng tròn có đường kính bằng 0.9 đường kính bể: D1 = 0.9 x D = 0.9 x 4 = 3,6 (m). Tốc độ lắng của hạt cặn lơ lửng trong bể lắng : U = (mm/s). Hiệu suất lắng của chất lơ lửng trong nước thải của bể lắng I phụ thuộc tốc độ lắng của hạt cặn lơ lửng trong nước thải ( u = 0.6 mm/s) và hàm lượng ban đầu của chất lơ lửng ( Ctc = 800 (mg/l). Thể tích ngăn chứa cặn tươi (cặn Ở bể lắng I được gọi là cặn tươi) : (m3). Trong đó: + Ctc = Hàm lượng chất lơ lửng trong hỗn hợp nước thải sau bể lắng cát,Ctc = 800 (mg/l). + Q = Lưu lượng trung bình, Q = 20,83 (m3/h). + E = Hiệu suất lắng, E = 65%. + t = Thời gian tích luỹ cặn, t = 8 (h). + P = Độ ẩm của cặn, bùn tươi, P = 95 %. + n = Số bể lắng công tác, n = 1 (bể) Bảng hiệu suất lắng của chất lơ lửng trong nước thải Ở Bể lắng I ( Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp 2010, Lâm Minh Triết, trang 128 ) Với Ctc = 600 mg/l và U = 0.6 mm/s à Hiệu suất lắng E = 60%. Hàm lượng chất lơ lửng trôi ra khỏi Bể lắng I: C = C x ( 100 – E )% = 600 x ( 100 – 60)% = 240 (mg/l). Hàm lượng BOD5 sau khi thực hiện quá trình lắng: L = L x ( 100 – 20 )% = 1800 x 80 % = 1440 (mg/l) Theo TCXD 51- 84, điều 6.5.3 quy định rằng nồng độ chất lơ lửng trong nước thải Ở Bể lắng I đưa vào Aerotank làm sạch sinh học hoàn toàn hoặc vào các bể lọc sinh học không vượt quá 150 (mg/l). Trong trường hợp đang xét, nồng độ chất lơ lửng C = 240 (mg/l). Trong trường hợp này phải chọn thêm công trình xử lý bổ xung. Bảng 4.6: Tóm tắt các thông số thiết kế bể lắng đứng đợt I. STT Tên thông số Đơn vị Số lượng 1 Đường kính bể (D) m 4 2 Chiều cao (H) m 5,64 3 Thời gian nước lưu (t) h 1,5 4 Chiều dày tường BTCT (#) m 0,3 4.1.6 Tính bể UASB: Tính toán: Sau khi qua các công trình: song chắn rác, bể điều hòa, bể lắng 1 hàm lượng các chất ô nhiểm giảm như sau: BOD5 giảm 20%(ban đầu là 1800 mg/l) COD giảm 43% (ban đầu là 3000mgl/) SS giảm 60% (ban đầu 600 mg/l) Do đó các thông số để tính toán các công trình được trình bày như sau: Các thông số đầu vào: Ph = 6,8 – 7,5 Lưu lượng Q= 500 m3/ngày đêm BOD5 = 1440mg/l COD = 1710 mg/l SS = 240 mg/l Trong bể UASB để duy trì sự ổn định của quá trình xử lý yếm khí phải có tỉ lệ chất dinh dưỡng Nitơ, Photpho theo COD là COD : N : P = 350 : 5 : 1. Lượng N, P cần thiết phải cho vào nước thải khi vào bể UASB là: N = (mg/l) , còn lại P = (mg/l) Nồng độ N, P có trong nước thải là Ntổng = 130 mg/l, Ptổng = 10 mg/l. Như vậy trước khi nước thải vào bể UASB ta có thể không thêm vào các chất dinh dưỡng N, P trên đường ống. Để tạo điều kiện tốt cho hoạt động phân huỷ các chất hữu cơ thành khí metan giá trị pH nước thải thích hợp từ 6,8-7,5. Các thông số đầu ra: Ph = 6,8 – 7,5 Lưu lượng Q= 500 m3/ngày đêm BOD5 = 198 mg/l COD = 428 mg/l SS = 50 mg/l Nước thải sau khi ra khỏi bể sẽ có hàm lượng COD 428 mg/l để vào bể Aerotank. Hiệu quả xử lý của bể UASB là: = % = 75% Lượng COD cần khử: COD = CODv – CODr = 1710 – 428 = 1282 mg/l. Lượng COD cần khử trong ngày: G = Q x COD = 500 x 1282 x 10-3 = 641 kg/ngày đêm. Chọn tải trọng xử lý trong bể UASB : L = 9 kg COD/m3.ngày đêm[1]. Thể tích phần xử lý yếm khí cần thiết: V = (m3) Để giữ cho lớp bùn hoạt tính Ở trạng thái lơ lửng, tốc độ nước dâng trong bể phải giữ trong khoảng 0,6 ÷ 0,9 m/h. Chọn vn = 0,9 m/h Diện tích bề mặt của bể : F = (m2) Chiều rộng bể: B = 4m, chiều dài bể : L = 6m Diện tích xây dựng : Fxd = 4 x 6 = 24 m2 Chiều cao phần xử lý yếm khí : H1 = = 3.11(m) Chọn H1 = 3,2 m Tổng chiều cao bể : Hbể = H1 + H2 + H3 Trong đó: H2 : chiều cao vùng lắng. Để đảm bảo không gian an toàn cho bùn lắng xuống phía dưới thì chiều cao vùng lắng phải lớn hơn 1,0 m ( Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải – TS Trịnh Xuân Lai), chọn chiều cao vùng lắng là 1,2 m. H3 : chiều cao dự trữ của bể. Chọn H3 = 0,5 m Hbể = 3,2 + 1,2 + 0,5 = 4,9 (m) Trong bể thiết kế một ngăn lắng. Nước đi vào ngăn lắng sẽ được tách bằng các tấm chắn khí. Tấm chắn khí đặt nghiêng một góc a (a ³ 550) Chọn a = 550 Gọi Hlắng : chiều cao toàn bộ ngăn lắng ® Hlắng = 2m ( Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải – TS Trịnh Xuân Lai) Kiểm tra: ( thỏa yêu cầu) Thời gian lưu nước trong ngăn lắng ( tlắng ³ 1h) Chọn tlắng = 1h tlắng = = 1 Lmặt thoáng = 5,21 m Khoảng cách từ mí trên cùng của ngăn lắng đến thành bể là: m = 395 mm Thời gian lưu nước trong bể ( HRT = 4 ¸ 12h) HRT = h ( thỏa yêu cầu) Tấm chắn khí và tấm hướng dòng: Gọi khoảng cách giữa 2 tấm chắn là b Vận tốc nước qua khe vào ngăn lắng ( vqua khe = 9 ¸ 10 m/h) Chọn vqua khe = 9m/h Ta có: vqua khe = = 150 mm Trong bể UASB ta bố trí 2 tấm hướng dòng và 4 tấm chắn khí, các tấm này đặt song song với nhau và nghiên so với phương ngang một góc 550 Tấm chắn khí 1: + Dài = B = 4m + Rộng = b1 = m Tấm chắn 2: Đoạn xếp mí của 2 tấm chắn khí lấy bắng 0,25m + Dài = B = 4m + Rộng 0,25 + Với h = b x sin ( 900 – 550) = 1,3 m Chọn rộng b2 = 0,8 m Tấm hướng dòng: được đặt nghiêng so với phương ngang một góc j và cách tấm chắn khí dưới 0,15 m Khoảng cách từ đỉnh tam giác của tấm hướng dòng đến tấm chắn 1: a1 = bkhe x cos 550 = 150 x cos 550 = 86 mm a2 = l – a1 = 183 – 86 = 97 mm h = bkhe x sin 550 = 150 x sin 550 = 122,9 mm tg q = j = 180 – 2 x q = 75,14 Đoạn nhô ra của tấm hướng dòng nằm bên dưới khe hỞ từ 10 – 20 cm, chọn mỗi bên nhô ra 20 cm D = 2 x l + 2 x 200 = 766 mm Chiều rộng tấm hướng dòng mm Máng thu nước: Chọn máng thu nước bê tông Máng thu nước được thiết kế theo nguyên tắc máng thu của bể lắng, thiết kế 1 máng đặt giữa bể chạy dọc theo chiều dài của bể. Vận tôc nước chảy trong máng là 0,6 ¸ 0,7 m/s ( Xử lí nước cấp – Nguyễn Ngọc Dung) Chọn vận tốc là 0,6 m/s Diện tích mặt cắt ướt của một máng: A = m2 Chọn chiều ngang máng 250 mm và chiều cao máng 200mm Máng bê tông cốt thép dày 65 mm, có lắp thêm máng răng cưa thép tấm 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. Tại đây có đặt ống thu nước f100 Máng răng cưa: Máng tràn gồm nhiều răng cưa hinh chữ V Chiều cao 1 răng cưa: 60 mm Dài đoạn vát đỉnh răng cưa: 40 mm Chiều cao cả thanh: 260 mm Khe dịch chỉnh cách nhau 450 mm Bề rộng khe: 12 mm Chiều cao: 150 mm Lượng khí sinh ra và ống thu khí: - Lượng khí sinh ra trong bể = 0,5 m3/kgCODloại bỏ Qkhí = 0,5m3/kgCODloại bỏ x 400 kgCOD/ngđ = 200 m3/ngđ = 8,3 m3/h Trong đó lượng khí metan sinh ra chiếm 70% - Lượng khí metan sinh ra = 0,35 m3/kgCODloại bỏ QCH4 = 0,35m3/khCODloại bỏ x 400kgCOD/ngđ = 140 m3/ngđ - Oáng thu khí: Chọn vận tốc khí trong ống vkhí = 10m/s Đường kính ống dẫn khí: Dkhí = m Chọn đường kính ống khí f 14 (ftrong = 8) Kiểm tra vận tốc khí: vkhí = m/s Lượng bùn sinh ra và ống xả bùn Lượng bùn sinh ra trong bể = 0,05 ¸ 0,1 kg VSS/kg CODloại bỏ Khối lượng bùn sinh ra trong một ngày: Mbùn = 0,1 kgVSS/ kgCODloại bỏ x 400 kgCOD/ngđ = 40 kg VSS/ngđ Theo sách XLNT đô thị và công nghiệp – Lâm Minh Triết, ta có: 1m3 bùn tương đương 260 kgVSS Thể tích bùn sinh ra trong một ngày: Vbùn = m3/ngày Lượng bùn sinh ra trong một tháng = 0,15 x 30 = 4,5 m3/ tháng Chiều cao của bùn trong 1 tháng: hbùn = m Chọn thời gian xả bùn 1 – 3 tháng một lần Thể tích bùn sinh ra trong 3 tháng Vbùn = 4,5 x 3 = 13,5 m3 Chọn thời gian xả bùn là 3h Lưu lượng bùn xả ra: Qbùn = m3/h Bùn xả ra nhờ Áp lực thủy tĩnh thông qua 1 ống inox f76, đặt cách đáy 400 mm, độ dốc 2% Hệ thống phân phối nước trong bể: Với loại bùn dạng hạt, tải trọng > 4 kgCOD/ m3.ngày thì số điểm phân phối nước trong bể cần thỏa ~ 2m2 trên đầu phân phối. Số điểm phân phối cần: đầu - Vận tốc nước chảy trong đường ống chính dao động từ 0,8 – 2m/s. Chọn vống = 1m/s. Đường kính ống chính: Dống chính = m Vậy chọn ống chính là thép không gỉ có đường kính 90 mm - Kiểm tra lại vận tốc nước chảy trong ống chính: vống = 0,91 m/s - Đường kính ống nhánh: + Chọn vận tốc nước chảy trong ống nhánh là 1,5 m/s + Chọn 4 ống nhánh để phân phối nước vào bể. Các ống này đặt vuông góc chiều dài bể. Mỗi ống cách nhau 1,5 m; 2 ống sát tường đặt cách tường 0,75 m. + Đường kính ống nhánh: Dống nhánh = m Vậy đường kính ống nhánh là 35 mm - Lổ phân phối nước: Tại 1 đầu phân phối nước bố trí 2 lổ theo 2 phía của đường ống Lưu lượng qua lổ phân phối: Qphân phối = m3/ngày Đường kính lổ phân phối: Dlổ = m Vận tốc nước qua lổ phân phối = 1,5 m/s Các ống phân phối nước đặt cách đáy 20 cm 4.1.6 Bể Aerotank: Tại bể Aerotank, các chất hữu cơ còn lại sẽ được tiếp tục phân huỷ bỞi các vi sinh vật hiếu khí. Trong điều kiện hiếu khí, phản ứng oxy hoá có thể biểu diễn như sau: CxHyOz + (x + y/4 – z/3 – ¾)O2 vsv xCO2 + y-3/2H2O + NO3 + H. CxHyOzN + NH3 + O2 C5H7NO2 + H2O + CO2 + H. C5H7NO2 + 5O2 vsv 5CO2 + NH3 + 2H2O + H. NH3 + O2 vsv HNO2 + O2 vsv HNO3. CXHYOZN là đặc trưng cho chất thải hữu cơ, C5H7NO2 là công thức cấu tạo của tế bào vi sinh. Các vi sinh tham gia phân huỷ tồn tại dưới dạng bùn hoạt tính. Nếu quá trình oxy hoá kéo dài thì sau khi sử dụng hết những chất hữu cơ sẵn có là quá trình oxy hoá các tế bào vi sinh. Quá trình oxy bể Aerotank xảy ra qua 3 giai đoạn: Giai đoạn 1 : Tốc độ oxy hoá xác định bằng tốc độ tiêu thụ oxy. Giai đoạn 2 : Bùn hoạt tính khôi phục khả năng oxy hoa, đồng thời o xy hoá tiếp những chất hữu cơ còn lại. Ở giai đoạn này, tốc độ o xy hoá cũng xác định bằng tốc độ tiêu thụ o xy nhưng nhỏ hơn giai đoạn 1 ( tốc độ oxy giai đoạn 2 bằng 1/3 tốc độ oxy giai đoạn 1). Giai đoạn 3 : Giai đoạn nitrô hoá các amon. Xảy ra sau một khoảng thời gian dài, tốc độ oxy hoá cầm chừng. Bùn hoạt tính là loại bùn xốp có chứa nhiều vi sinh vật có khả năng o xy hoá và khoáng hoá các chất hữu cơ có trong nước thải. Để giữ cho bùn hoạt tín Ở trạng thái lơ lửng và đảm bảo o xy dùng cho các quá trình o xy hoá các chất hữu cơ thì phải luôn luôn duy trì việc cung cấp khí. Số lượng quần thể vi sinh vật trong bùn hoạt tính, phụ thuộc vào nhiều yếu tố như thành phần chất thải, hàm lượng các chất thải, lượng oxy hoà tan, chế độ thuỷ động học của bể. Số lượng vi khuẩn trong bùn hoạt tính giao động trong khoảng 108 – 1012 khuẩn lạc/mg MLSS. Hiệu quả xử lý bể Aerotank đạt từ 75 – 98 % và phụ thuộc vào các yếu tố như 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 hoàn toàn. Các thông số thiết kế: Lưu lượng nước thải Q = 500 m3/ngày. Hàm lượng BOD5 Ở đầu vào = 300 mg/l. Hàm lượng COD Ở đầu vào = 240 Nước thải khi vào bể Aerotank có hàm lượng chất rắn lơ lửng bay hơi ( nồng độ vi sinh vật ban đầu ) X0 = 0. Tỷ số giữa chất rắn lơ lửng bay hơi (MLVSS) với lượng chất rắn lơ lửng (MLSS) có trong nước thải là 0.7 . Nồng độ bùn hoạt tính trong bể X = 3000mg/l. Nồng độ bùn tuần hoàn (MLSS = 10000mg/l) . Nồng độ bùn hoạt tín trong bể X= 3000 mg/l. Độ tro của cặn hữu cơ lơ lửng ra khỏi bể lắng là 0.3 Nước thải có đủ chất dinh dưỡng BOD5 : N : P = 100 : 5 : 1. Thời gian lưu bùn trong hệ thống fc = 10 ngày. Hệ số phân huỷ nội bào, kd = 0.09 ngày-1. Lượng cặn hữu cơ trong nước ra khỏi bể lắng: 30 x 0.65 = 19,5 mg/l. Trong đó cặn lơ lửng đầu ra SSra = 30 mg/l gồm 65% là cặn có thể phân huỷ sinh học. Lượng cặn hữu cơ tính theo COD 1.42 x 19.5 x 0.7 = 19.38 mg/l. (1mg COD tiêu thụ 1.42 mg O2) Lượng BOD5 trong cặn ra khỏi bể lắng : 0.69 x 19.38 = 13.37mg/l. lượng BOD5 hoà tan ra khỏi bể lắng 20 – 13,37 = 6.63 mg/l. E Với S0 = 300 mg/l :Hàm lượng BOD5 trong nước thải đầu vào. S = 6,63 mg/l : Hàm lượng BOD5 hoà tan ra khỏi bể lắng. Thể tích bể Aerotank : Trong đó : V : thể tích bể Aerotank , m3 Q : lưu lượng nước đầu vào Q = 500 m3/ngày. Y : hệ số sản lượng cực đại Y = 0,5. S0 - S = 300 - 6.63 = 293.37 mg/l. X : nồng độ chất rắn bay hơi được duy trì trong bể Aerotank , X=3000 mg/l. Kd = 0.06 ngày-1 : hệ số phân huỷ nội bào. fc = 10 ngày : thời gian lưu bùn trong hệ thống. V=m3. Thời gian lưu nước trong bể Aerotank : f = ngày = 4.32 h. Chọn chiều sâu công tác của bể là H = 4m. Vậy kích thước bể Aerotank là: V = H x B x L = 4 x 4 x 4.5 = 90 m3. Lượng bùn hữu cơ sinh ra khi khử BOD5 : Tốc độ tăng trưỞng bùn: Lượng bùn sinh ra trong ngày: Abun = Yb.Q.(S0 – S) = 0.184x500x(300 – 6.63) = 27Kg. Lượng bùn xả ra được tính theo công thức: Trong đó: V = 90m3 : thể tích bể Aerotank Qvào = Qra = 500 m3/ngày.đêm X = 3000 mg/l : Nồng độ bùn hoạt tính trong bể. fc = 10 ngày : thời gian lưu của bùn hoạt tính trong công trình. Xt : Nồng độ bùn hoạt tính để tuần hoàn lại bể Aerotank Xt = 0.7 x 10000 = 7000 mg/l. Xr : nồng độ bùn hoạt tính đã lắng trong nước. Xr = 0.7 x 19.5 = 13.65 mg/l. Qra = m3/ngày. Xác định lượng bùn tuần hoàn: Để nồng độ bùn trong bể luôn giữ giá trị X = 3000 mg/l ta có: Qt Xt = (Qv + Qt) X vậy a = 0.75 Qt = 0.75 x Qv = 500 x 0.75 = 375 m3/ ngày Trong đó: a : hệ số tuần hoàn bùn. Qt : Lưu lượng bùn tuần hoàn (m3/ngày). Kiểm tra chỉ tiêu làm việc của bể Aerotank : Chỉ số : trong đó: S0 = 300mg/l : Giá trị BOD đầu vào. X = 3000mg/l : Hàm lượng SS trong bể f = 0.18 ngày : Thời gian lưu nước. Giá trị F/M = 0.55 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: Tải trọng thể tích của bể Aerotank 1.67 (Kg BOD/m3.ngày). giá trị L = 1.67 nằm trong khoảng thông số cho phép thiết kế bể L = 0.8 -1.9 Tính lượng oxy cần thiết: Lượng oxy cần thiết trong điều kiện chuẩn: Với f = 0.78 : hệ số chuyển đổi. Lượng oxy cần thiết trong điều kiện thực: kg O2/ngày Trong đó: Cs : Nồng độ bão hoà oxy trong nước Ở 200C; Cs= 9,08mg/l. CL : Nồng độ oxy duy trì trong bể Aerotank ; CL = 2 mg/l. a: Hệ số hiệu chỉnh lượng oxy ngấm vào nước thải do ảnh hưỞng của 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. Tính lượng không khí cần thiết: Tính lượng đĩa thổi khí trong bể Aerotank : Thiết bị phân phối khí dùng đĩa thổi khí có đường kính D = 170mm. Chọn lưu của đĩa lượng thổi khí Z = 200 lít/phút. đĩa. Chọn N = 40 đĩa. Cách bố trí đầu phân phối khí: Từ ống chia thành 8 ống nhánh, trên mỗi ống nhánh có 5 đầu phân phối khí. Theo chiều dài của bể là 5.5m ta bố trí như sau: khoảng cách giữa hai ống nhánh ngoài cùng với thành bể là 0.3m; khoảng cách giữa hai ống nhánh là 0.7m Trên mỗi ống nhánh bố trí đầu phân phối khí: khoảng cách giữa hai đầu phân phối khí ngoài cùng đến thành bể là 0.4m và khoảng cách giữa hai đầu phân phối khí là 0.8m. Trụ đỡ :đặt Ở giữa 2 đĩa kế nhau từng trụ một. Kích thước trụ đỡ là: D C R = 0.2m x 0.2m x 0.2m Tính Áp lực máy thổi khí: Lượng khí cấp cho bể Aerotank được cung cấp bằng hai máy thổi khí: Hm = h + h1 + H. Trong đó h là tổn thất do ma sát bao gồm tổn thất do chiều dài và tổn thất cục bộ, thông thường không vượt quá 0.4m ( chọn h1=0.4m). h1 = 0.5m là tổn thất qua vòi phun. H =3.8m là độ sâu ngập nước của thiết bị phân phối khí. Vậy Hm = 0.4 + 0.5 + 3.8 = 4.7m Áp lực cần thiết của máy thổi khí tính theo atmophe: Chọn Pm = 0.5 atm. Tính và chọn máy thổi khí: Năng lượng tổng cộng của hệ thống máy thổi khí: Với Pw : năng lượng của máy thổi khí . W : khối lượng riêng của không khí mà hệ thống cung cấp trong 1 giây. Tỷ trọng của không khí : 0.0118 kN/m3. kg/s. T : nhiệt độ tuyệt đối của không khí đầu vào T = 20 + 273 = 293. P1 = 1 tm : Áp suất tuyệt đối của không khí đầu vào. P2 = P1 + 1 = 0.5 + 1 = 1.5 atm Áp suất tuyệt đối của không khí đầu ra. e: hiệu suất của máy e = 0.7 0.9 Chọn e = 0.8 Vậy Pw= 5.85 kw Chọn máy thổi khí với công suất P = 6 kw. Tính toán đường ống dẫn khí vào bể Aerotank : Vận tốc khí trong ống chính và ống nhánh là vkhí = 10 – 15 m/s. Chọn vận tốc trong ống chính là vkhí = 12m/s. Lưu lượng khí cung cấp Qkhí = 9441 m3/ngày = 0.11 m3/s. Đường kính ống phân phối chính: = 0.108 m. Chọn loại ống sắt tráng kẽm f120 (ftrong = 110 mm) Lưu lượng khí qua mỗi nhánh: m3/s. Đường kính ống nhánh: D = == 0.038m. Chọn loại ống sắt tráng kẽm f 60 (ftrong = 49 mm) Tính toán đường ống dẫn nước thải vào bể: Chọn vận tốc nước thải trong ống : v = 0.7m/s (giới hạn 0.3 – 0.7 m/s) Lưu lượng nước thải Q = 500 m3/s = 0.00579 m3/s. Chọn loại ống dẫn nước thải là ống PVC, đường kính của ống: Chọn loại ống PVC f 125 (ftrong = 114 mm). Chọn máy bơm nước thải vào bể Aerotank : Lưu lượng bơm Q = 500 m3/ngày = 0.00579 m3/s. Cột Áp bơm H = 8m. Với h : hiệu suất chung của bơm từ 0.72 – 0.93 Tính toán đường ống dẫn bùn tuần hoàn: Lưu lượng bùn tuần hoàn Qt = 375 m3/ngày = 0.0043 m3/s. Chọn vận tốc bùn trong ống v = 1m/s. Chọn ống PVC f 114 (ftrong = 90 mm). Bơm bùn tuần hoàn : Lưu lượng bơm Q = 375 m3/ngày = 0.0043 m3/s. Cột Áp của bơm H = 8m. Với h : hiệu suất chung của bơm từ 0.72 – 0.93. Bơm bùn dư đến bể tuần hoàn: Lưu lượng bơm Qw = 2.83 m3/ngày. Công suất bơm: Tính toán đường ống dẫn bùn dư: Chọn vận tốc bùn trong ống là 0.2 m/s. Nên D = 15mm, vậy chọn D= 20 mm. 4.1.7 Bể lắng II: Nước thải sau khi qua bể Aerotank sẽ được đưa đến bể lăng II, bể này có nhiệm vụ lắng các bông bùn hoạt tính từ bể Aerotank đưa sang. Một phần bùn lắng sẽ được tuần hoàn trỞ lại bể Aerotank , phần bùn dư được thải ra ngoài. Diện tích bề mặt lắng theo tải trọng bề mặt: Trong đó: S1 : diện tích bề mặt lắng. Qtb : lưu lượng nước thải trung bình ngày. Gs = 16.4 – 32.8 m3/m2.ngày : tải trọng bề mặt. Chọn G = 25 m3/m2ngày. Diện tích bề mặt lắng tho tải trọng chất rắn: Trong đó: S2 : diện tích bề mặt lắng. Qtb = 500 m3/ngày. mg/l = 4285.7 g/m3. X: nồng độ bùn hoạt tính. G: tải trọng chất rắn, G = 3.9 – 5.85 kg/m2.h, chọn G = 5 kg/m2.h. Qt: lưu lượng bùn tuần hoàn, Qt = 375 m3/ngày. Do S2 > S1 nên ta chọn diện tích bể lắng theo tải trọng chất rắn. Đường kính bể lắng: Dbể = == 6.38 m. Chọn D = 6.4 m. Chiều cao ống phân phối trung tâm: Htt = 1.3m Diện tích buồng phân phối trung tâm: Trong đó: v1: tốc độ nước chảy trong ống trung tâm. Đường kính buồng phân phối trung tâm. Dtt = ==0.66m. Chọn Dtt = 0.7m. Đường kính và chiều cao miệng ống loe: D1 = 1.35 x Dtt = 1.35 x 0.7 = 0.945m. Chọn D1 = 1m. H1 = 1.35 x Dtt = 1.35 x 0.7 = 0.945m. Chọn H1 = 1m. Đường kính tấm hướng dòng: D2 = 1.3D1 = 1.3 x 1 = 1.3m. Tính toán chiều cao của bể: Chọn chiều cao bể lắng H = 4m Chiều cao dự trữ trên mặt thoáng h1 = 0.3m Chiều cao cột nước trong bể: h = 4 – 0.3 = 3.7m Chiều cao phần nước trong: h2 = 1.5m Chiều cao đáy nghiêng 8% so với mặt nằm ngang: hđ = Chọn hđ = 0.3m Chiều cao chứa bùn: h = 4 – 0.3 – 1.8 – 0.3 = 1.6m Đường kính và chiều dài máng thu nước: Đường kính máng thu nước: Dmáng = 0.8 x Dbể = 0.8 x 6.4 = 5.12m Chọn Dmáng = 5.2m Trong đó: Dmáng: Ở các bể lắng đứng, máng thu nước đặt Ở vị trí cách tâm từ 0.75 – 0.8 đường kính bể. Chiều dài máng thu nước: L = pDmáng = 3.14 x 5.2 =16m. Thể tích phần chứa bùn: Vb = Sbể.h = 321.6 = 51.2m3. Nồng độ bùn trong bể lắng: g/m3=7.5Kg/m3. Lượng bùn chứa trong bể lắng: G = Vb.Ctb = 51.2=384 Kg. Thời gian lưu nước trong bể lắng: Dung tích bể lắng: Vbể = H.Sbể = 118.4m3. Nước đi vào bể lắng: Qt = (1+µ)Q = (1+0.95)500 = 975 (m3/ngày đêm). Thời gian lắng: t=. Kích thước xây dựng bể: STT Thông số Đơn vị Kích thước 1 Đường kính m 6.4 2 Chiều cao cột nước m 3.7 3 Chiều cao tổng m 4 4 Chiều cao phần chóp đáy m 0.3 Bể lọc Áp lực: Cấu tạo : Vật liệu lọc chế tạo bồn: Thép hoặc Composite. Tốc độ lọc 7 – 15 m/h. Vật liệu lọc: cát Thạch Anh,chiều dày lớp vật liệu lọc từ 1 – 1,5m. Lớp sỏi đỡ: 0,1 – 0,3 m. Suất giản nỞ của vật liệu khi rửa lọc: 25 – 50%. Tính toán bồn lọc: Diện tích bồn lọc = m2 (với Q = 20,83 m3/h) Trong đó: Q: lưu lượng nước (m3/h), Q = 20,83 m3/h; v: tốc độ lọc (m/h). Chọn v = 15 m/h. Đường kính bồn lọc: D= m Chọn D =1,4 m F= v=Q/F=20,85/1,5=14 m/h Chiều cao bồn lọc: Với: hd: chiều cao lớp sỏi đỞ, hd = 0,3 m; hv: chiều cao lớp vật liệu lọc, hv = 1 m, với vật liệu lọc là cát thạch anh có đường kính tương đương dtđ = 0,7 – 0,8 mm; hn= hv.e + 0,25 với (e=0,25-0,5 là hệ số dãn nỞ của vật liệu lọc khi rửa ngược) = hv.0,5 + 0,25=0,75 m hbv=0,25m là chiều cao bảo vệ Vậy: H = 0,3 + 1 + 0,75 + 0,25 = 2,3. Chọn H =2,3 m. Hệ thống thu nước và phân phối nước rửa lọc: Lưu lượng cần thiết để rửa bồn lọc được tính theo công thức: Với: F: là diện tích bồn lọc, F = 1,39 m2. W: cường độ nước rửa lọc. Chọn cường độ nước rửa lọc W = 10 l/sm2. Qr = m3/s Chọn đường kính ống chính Dc =100 mm Diện tích ống chính : (m2) Suy ra vận tốc trong ống chính là: Vc= (m/s) Chọn dàn thu nước theo kiểu xương cá với đường kính ống chính 100 mm và ống nhánh là ống xẻ rãnh có đường kính 45 mm. Chiều rộng mỗi khe 0,25 mm, bước cắt là 1,5 mm. Vậy sẽ có 572 rãnh trên 1m dài ống. Diện tích trên một khe được tính theo công thức như sau: f = (m2) Với: D: đường kính ống nhánh, D = 45 mm; h: chiều rộng khe, h = 0,25 mm. Tổng diện tích khe lấy bằng 1% diện tích công tác bể: (m) Tổng số khe được tính là: Do trong quá trình vận hành có thể những khe này bị nghẹt nên chọn thêm số khe gấp 3 lần số khe tính được. Vậy tổng số khe được tính sẽ là: 3*393 = 1180 (khe), lấy 1000 khe Tổng chiều dài ống nhánh sẽ là: m . Chọn Lấy khoảng cách giữa các ống nhánh là 300 mm. Số ống nhánh được tính theo công thức: (ống) chọn m=8 ống Trong đó: b: chiều dài ống chính, chọn b = 1,2 m. Vậy chiều dài mỗi ống nhánh là: chọn l=250 mm Tính tổn thất Áp lực khi rửa lọc: Áp lực bơm: Trong đó: : chênh lệch cao độ giữa mép máng thu nước rửa trong bể lọc đến mép nước thấp nhất trong bể chứa thường h từ 3,5-4 m. Chọn h=4m. : tổn thất qua hệ thống phân phối nước rửa lọc Do dùng hệ thống ống phân phối, dàn ống bố trí theo hình xương cá: Trong đó: Kw: tỷ số giữa tổng diện tích các lỗ trên hệ thống ống phân phối và diện tích mặt cắt ngang của ống chính; V1, V2: vận tốc của nước tại mặt cắt đầu của ống chính và ống nhánh; V1 = 1,7 m/s V2 = (m/s) g: gia tốc trọng trường, g = 9,81 m/s2. m. Tổn thất qua lớp sỏi đỡ: (m) Với: Hs: chiều dày lớp sỏi đỡ, Hs = 0,3 m; W: cường độ rửa lọc (m3/m2.h), W = 10(l/s.m)*3,6 = 36 m3/m2.h Tổn thất qua lớp qua lớp cát lọc: Với: m: độ rỗng của lớp cát lọc ~ 0,4; : trọng lượng của cát, = 2,65 : trọng lượng riêng của nước, = 1; L: chiều dày lớp vật liệu lọc; Vậy tổn thất qua lớp vật liệu lọc và sỏi đỡ là: h3 = hs + hc = 0,66 + 1 = 1,66 (m) Tổn thất trên đường ống dẫn từ bơm đến bể lọc: : tổn thất trên đường ống dẫn từ bơm rửa đến bể lọc. Chọn : tổn thất Ở đầu ống hút và đầu ống đẩy của máy bơm rửa tại các chỗ gây ra tổn thất cục bộ. Chọn : Áp lực để phá vỡ kết cấu ban đầu của lớp cát lọc. Chọn Vậy tổng Áp lực cần thiết của bơm rửa: H = 4 + 0,16 + 1,66 + 2 + 2 = 9,82 (m) Tính phểu thu nước rửa lọc và dẫn nước vào bể lọc: Thiết kế phểu thu nước bằng thép có dạng hình nón. Đầu nón có gắn manchon nhựa có ren để gắn vào đầu ống dẫn nước. Lưu lượng cần thiết để rửa bồn lọc được tính theo công thức: Chọn vận tốc chảy trong phểu: V = 0,2 m/s. S= (m2) Mặt khác: S=h.(R+r). Với: R: bán kính đáy lớn của phểu; r: bán kính đáy nhỏ của phểu (lấy bằng bán kính ống vào) F = (m2) Với V là vận tốc nước chảy trong đường ống vào chọn V=1 m/s D = (m) Chọn đường kính ống vào = 100 mm. r = 0,5 . D = 50 mm h: chiều cao của phểu, h = 150 mm. m Vậy chọn R = 0,25 m = 250 mm. Tính Cơ Khí : Xác định chiều dày thân bồn Áp lực: Bồn lọc Áp lực làm việc với Áp suất trong bằng 5 at = 5*9,81.104 N/m2 = 49,05.104 N/m2 = 0,4905 N/mm2. Chọn vật liệu làm bồn là thép CT3. Các thông số của thép: Ứng suất chịu kéo: σk = 380 . 106 (N/m2) Ứng suất chảy: σc = 240 . 106 (N/m2) Hệ số hiệu chỉnh: Tốc độ gỉ: 0,06 mm/năm Ứng suất cho phép của thép Trong đó: nk, nc: là hệ số an toàn nk = 2,6 nc = 1,5 = 1 Vậy chọn ứng suất cho phép [] = 146.106 N/m2 Áp lực của bồn lọc: P1 = 5 at = 0,4905 N/mm2. Áp suất thủy tĩnh: P2 = ρ.g.h Trong đó: ρ: khối lượng của nước, ρ = 1000kg/m3; g: gia tốc trọng trường, g = 9,81 m/s2; Tính cho cột nước trong thÁp. Chọn H = 2,3 m. Vậy P2 = 1000 . 9,81 . 2,3 = 22563 N/m2 = 0,022563 N/mm2. Áp suất tính toán trong bồn lọc sẽ là: P = P1 + P2 = 0,4905 + 0,022563 = 0,513 N/mm2 Ta có Do đó chiều dày tính toán thân thiết bị bồn lọc được tính theo công thức như sau: S’= (mm) Trong đó: Dt: đường kính trong của thiết bị, Dt = 1,4 m = 1400 mm; P: Áp suất trong bồn lọc, P = 0,513 N/mm2; []: ứng suất cho phép, [] = 146.106 N/m2 = 146 N/mm2; : hệ số mối hàn, = 0,95. Chiều dày thực thân thiết bị: S = S’ + C Với: C: hệ số chọn thêm, C = Ca + Cb + Cc + C0; Ca: hệ số thêm do ăn mòn, Ca = 10 năm*0,06 mm/năm = 0,6 mm (niên hạn sử dụng 10 năm); Cb: hệ số thêm do bào mòn cơ học, Cb = 0; Cc: hệ số thêm do cơ khí, Cc = 0; C0: hệ số thêm do sai số qui tròn, C0 = 1,05 mm. Vậy S = 2,6 + 0,6 + 0,8 = 4,0 mm. Chọn S=5 mm để đảm bảo an toàn Kiểm tra điều kiện bền: (thỏa) Kiểm tra điều kiện Áp suất: >0,513(thỏa) Tính chiều dày đáy và nắp bồn lọc Áp lực: Chọn đáy và nắp cho bồn lọc là đáy nắp ellipse tiêu chuẩn được hàn liền với thân Ta có : Do đó chiều dày tính toán đáy và nắp thiết bị bồn lọc được tính theo công thức như sau: Trong đó: Dt: đường kính trong của thiết bị, Dt = 1,4 m = 1400 mm; P: Áp suất trong bồn lọc, P = 0,513 N/mm2; []: ứng suất cho phép, [] = 146.106 N/m2 = 146 N/mm2; : hệ số mối hàn, = 0,95. tra bảng XIII.10 Sổ tay Quá Trình và Thiết Bị Công Nghệ Hóa Chất tập 2, ht = 350 mm =0,35 m Chiều cao gờ, h= 25 mm. Diện tích bề mặt trong F= 2,24 m2 : hệ số không thứ nguyên. Do đáy và nắp có lỗ nhưng được tăng cứng nên k = 1. Chiều dày thực đáy nắp thiết bị: S = S’ + C Với: C: hệ số chọn thêm, C = Ca + Cb + Cc + C0 ; Ca: hệ số thêm do ăn mòn, Ca = 10 năm*0,06 mm/năm = 0,6 mm (niên hạn sử dụng 10 năm); Cb: hệ số thêm do bào mòn cơ học, Cb = 0; Cc: hệ số thêm do cơ khí, Cc = 0; C0: hệ số thêm do sai số qui tròn, C0 = 1 mm Vậy : S = 2,7 + 0,6 +0,7 =4 ,0 mm. Chọn S=5mm Kiểm tra điều kiện bền: (thỏa) Kiểm tra điều kiện Áp suất: Tính bích: Nắp thám bên: (1 cái) Đường kính ngoài: Dn = 411 mm Đường kính ngoài của bích: D = 515 mm Đường kính từ tâm đến tâm bulông: = 475 mm Đường kính từ tâm đến mép vát: Dl = 450 mm Đường kính bulông: dl = M16 Số bulông: Z = 20 cái Chiều cao bích: h = 20 mm Nắp thám trên:(1 cái) Đường kính ngoài: Dn = 411 mm Đường kính ngoài của bích: D = 515 mm Đường kính từ tâm đến tâm bulông: = 475 mm Đường kính từ tâm đến mép vát: Dl = 450 mm Đường kính bulông: dl = M16 Số bulông: Z = 20 cái Chiều cao bích: h = 20 mm Tính toán bích và bulông của bộ phận ống dẫn nước và khí vào bồn lọc: Chọn bích bằng kim loại đen để nối các bộ phận của thiết bị và ống dẫn. Tra bảng XIII-26 STT2 Quá trình thiết bị công nghệ hóa chất Ống dẫn nước vào:(1 cái) Lưu lượng nước vào là:20,85 m3/h, vận tốc nước chảy trong ống cho phép 0,9-1,5 m./s. Chọn đường kính ống dẫn 100 mm. Đường kính trong: Dt = 100 mm Đường kính ngoài: Dn = 114 mm Đường kính ngoài của bích: D = 185 mm Đường kính từ tâm đến tâm bulông: = 150 mm Đường kính từ tâm đến mép vát: Dl = 128 mm Đường kính bulông: dl = M16 Số bulông: Z = 4 cái Chiều cao bích: h = 20 mm Ống dẫn nước rửa:(1 cái): Đường kính trong: Dt = 100 mm Đường kính ngoài: Dn = 114 mm Đường kính ngoài của bích: D = 235 mm Đường kính từ tâm đến tâm bulông: Db = 200 mm Đường kính từ tâm đến mép vát: Dl = 178 mm Đường kính bulông: dl = M16 Số bulông: Z = 8 cái Chiều cao bích: h = 20 mm Ống thoát khí:(1 cái) Đường kính ngoài: Dn = 27 mm Đường kính ngoài của bích: D = 100 mm Đường kính từ tâm đến tâm bulông: = 75 mm Đường kính từ tâm đến mép vát: Dl = 60 mm Đường kính bulông: dl = M10 Số bulông: Z = 4 cái Chiều cao bích: h = 12 mm Tính chân đỡ và tai treo: Khối lượng đáy và nắp bồn lọc: Mđ + Mn = 83,8 + 83,8 =167,6 kg Bảng XIII.11 Sổ tay tập 2 Khối lượng thân bồn lọc: (kg) Khối lượng lớp nước trong bồn lọc: Mnước = Vnước*nước = *Dt2*hnước*nước = (kg) Khối lượng lớp cát: Mcát = Vcát*cát = *Dt2*hcát*cát = 0,785.1,42.1.1000=1538,6 9 (kg) Khối lượng lớp sỏi đỡ: Msỏi = Vsỏi*sỏi = *Dt2*hsỏi*sỏi = 0,785.1,42.0,3.1500=692,4 (kg) Tổng khối lượng của bồn lọc: M = Mđ + Mn + MT + Mnước + Mcát + Msỏi = 83,8+83,8+401+1154+1538,6+692,4=3953,6 (kg) Tính thêm hệ số an toàn cho khối lượng bồn lọc với hệ số an toàn bằng 1,5 Vậy tổng khối lượng thân bồn lọc: M = 1,5 * 3953,6 = 5930,4 kg Trọng lượng toàn bồn lọc: P = M*g = 5930 * 9,81 = 58177 N Tính chân đỡ : Chọn bồn lọc có 4 chân đỡ Tải trọng lên 1 chân đỡ: G = (N) Chọn tải trọng cho 1 chân: 25000N Tra bảng XIII.35 – Sổ tay tập 2 L = 250 mm B = 180 mm B1 = 215 mm B2 = 290 mm H = 350 mm h = 185 mm s = 16 mm l = 90 mm d = 27 mm Tính tai treo: Chọn bồn lọc có 4 tai treo Tải trọng lên 1 tai treo: G = (N) Chọn tải trọng cho 1 tai treo: 25000N Tra bảng XIII.36 – Sổ tay tập 2 L = 150 mm B = 120 mm B1 = 130 mm H =215 mm S = 8 mm l = 60 mm a = 20 mm d = 30 mm Tính bơm: Tính bơm bể lọc: Lưu lượng bơm: Trong đó: F: diện tích bể lọc (m2), F = 1,39 m2; W: cường độ rửa lọc (m3/m2.h), W=10 l/s.m2=10*3,6=36 m3/m2.h. Công suất bơm được tính theo công thức: Trong đó: Q: lưu lượng bơm; Q = 0,014 (m3/s) : khối lượng của nước; hiệu suất máy bơm chọn = 0,75 H: tổn thất khi bơm lên bồn lọc chọn H = 20 m kW. Chọn 2 bơm 7,5 Hp . Bể tiếp xúc: Nhiệm vụ: Có nhiệm vụ khử trùng nhằm tiêu diệt các vi trùng có thể gây hại cho con người và môi trường khi thải vào nguồn tiếp nhận. Tính toán: Bể tiếp xúc được thiết kế với dòng chảy ziczac qua từng ngăn để tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình tiếp xúc giữa nước thải và hóa chất khử trùng. Thời gian lưu nước trong bể 30 phút. Dung tích của bể: W=Qtbh ´ t = 20,83 ´ 0,5 = 10,5 m3 Chọn W = 12 m3 Chiều sâu lớp nước trong bể, chọn H = 1,5m. Diện tích mặt thoáng hữu ích của bể: Chọn bể tiếp xúc gồm 5 ngăn, kích thước mỗi ngăn: L ´ B = 4m ´ 2 m = 8 m2 Tổng diện tích 4 ngăn: Diện tích mỗi bên là: B x L = 1 x 2 (m) Chiều dài mỗi ngăn là 1 m. Bể xây dựng bằng bêtông cốt thép dày 200 (mm). Tính lượng hóa chất: Ta sử dụng thiết bị châm dung dịch Ca(OCl)2 1% vào nước thải trước khi vào bể tiếp xúc. Dung dịch này được pha chế từ bột Ca(OCl)2 thành dung dịch 10% trong bình pha chế để lắng cặn rồi mới pha thành dung dịch 1% trong bình châm hóa chất Liều lượng Clo hoạt tính cần châm: a = 3g/m3 (sau khi xử lý sinh học hoàn toàn) Lượng Clo hoạt tính cần sử dụng để khử trùng: GCl = a ´ Qtbh = 3 ´ 20,83 = 62,49 g/h Lượng Clo hoạt tính có trong Ca(OCl)2 là 30-45%. Do trừ đi tổn thất trong bảo quản nên ta lấy giá trị clo hoạt tính là 30% Lượng Ca(OCl)2 nguyên chất cần châm vào bể tiếp xúc: G = GCl ´ = = 208,3 g/h Lưu lượng dung dịch Ca(OCl)2 1% cần châm vào bể tiếp xúc: Q = G ´ -3 = 20,8 l/h Dung tích bình châm hóa chất: W = Q ´ t Với t là thời gian cần thiết cho một lần pha. Chọn t = 2 ngày = 48h àW1 = 20,8 ´ 48 = 998,4 lít Chọn thùng nhựa 1000 Lít Thể tích dung dịch Ca(OCl)2 10% cần pha: V = = (lít) Bảng 4.11: Tóm tắt các thông số thiết kế bể tiếp xúc – khử trùng. STT Tên thông số Đơn vị Số lượng 1 Chiều dài (L) m 4 2 Chiều rộng (B) m 2 2 Chiều cao (H) m 1,5 3 Thời gian nước lưu (t) h 20 4 Chiều dày tường BTCT (#) m 0,2 Bể nén bùn: Tải lượng bùn từ các bể lắng chuyển tới bể nén bùn là: M = M1 + M2 = 463,5 + 88 =551,5 (kg/ngày) . Với: + M1= tải lượng bùn từ bể lắng I. + M2= tải lượng bùn từ bể lắng II. Diện tích mặt thoáng của bể nén bùn: F = (m2). Với: + m : tải trọng cặn trên bề mặt bể cô đặc cặn trọng lực đối với hỗn hợp cặn từ bể lắng I và II (39-78 kg/m2ngày) chọn m = 70 (kg/m2.ngày) . [Trịnh Xuân Lai.Tính toán thiết kế các công trình trong hệ thống xử lý nước thải. Nhà Xuất bản Xây dựng. Năm 2000 _ (Bảng 14-1 /189)] Chiều cao phần lắng của bể nén bùn: hlắng= v . t = 0,05. 10 . 10-3. 3600 = 1,8 (m) Với: + v : vận tốc của nước bùn chọn v = 0,05 mm/s [PGS-Ts Hoàng Huệ . Giáo trình xử lý nước thải . ĐHKTHN_( bảng 3-14)]. + t : thời gian lưu bùn chọn t = 10h [PGS-Ts Hoàng Huệ . Giáo trình xử lý nước thải . ĐHKTHN_( bảng 3-14)]. Đường kính bể nén bùn: D = (m) chọn D=3,2 (m). Chiều cao buồng phân phối trung tâm: h = 0,6 . 1,8 = 0,6 . 1,8 = 1,1 (m) . Đường kính buồng phân phối trung tâm: d = 0,25 . D = 0,25 . 3,2 = 0,8 (m ) . Đường kính máng thu nước: Dmáng = 0,9. D = 0,8 . 3,2 = 2,5 ( m ) L==3,14.2,5 = 7,85 (m). Tải trọng thu nước trên một mét dài máng: A= (m3/m dài . ngày) <500. Lưu lượng bùn đưa đến bể nén bùn: Vc = V1 + V2 = 7,1 + 9 = 16,1 (m3/ngày) = 0,67 (m3/h). Với: + V1 : lưu lượng bùn xả ra hằng ngày của bể lắng II, V1=7,1 (m3/ngày). + V2 : lưu lượng bùn xả ra hằng ngày của bể lắng I, V2 = 9 (m3/ngày). Dung tích phần bùn của bể: Wb = (m3). Với: + Vc : lưu lượng bùn đưa đến bể nén bùn (m3/h). + tb : thời gian giữa hai lần lấy bùn, chọn tb=8 h. + P1: độ ẩm của bùn trước khi nén , P1= 99,2 %. + P2: độ ẩm của bùn sau khi nén , P2= 97 %. Chiều cao phần hình nón chứa bùn: Wb = (m). Với: + D : đường kính bể nén bùn, D = 3,2 (m). + dn: đường kính đáy bể nén bùn chọn dn=1 (m). Chiều cao hố đặt bơm hút bùn: Đáy hố thu chọn = 0,5 m , thành có góc nghiêng 450 so với đáy bể nén bùn. h = (m) Chiều cao toàn phần của bể nén bùn: H = hlắng + h1 + h2 + hdt = 1,8 + 0,42 + 0,25 + 0,5 = 2,97 (m). Chọn H = 3 (m). Trong đó: + hlắng : chiều cao vùng lắng của bể nén bùn. + h1 : chiều cao phần hình nón chứa nén cặn. + hdt : chiều cao dự trữ an toàn chọn hdt = 0,5 m. + h2 : chiều cao hố đặt bơm hút bùn. Lượng bùn sau khi nén : Lượng nước tách ra khỏi bùn : 99,2 – 97 = 2,2 %. Qb = Vc – (99,2-97).Vc = 0,67 – (2,2% . 0,67) = 0,65 (m3/h). Với: + Vc : lưu lượng bùn chuyển tới bể nén bùn (m3/h) . Tính công suất bơm hút bùn : thời gian hút bùn 20 phút, 8h lấy bùn 1 lần. N=(kW). Chọn cặp bơm hút bùn 2 Hp. Với: + Q : lưu lượng bùn sau khi nén (m3/s). + H : chọn cột Áp của bơm 10 m. + : hiệu suất của bơm chọn = 0,8. + : khối lượng riêng của bùn nén, =1200 (kg/m3). Bảng 5.9 : Thông số xây dựng bể nén bùn STT Tên thông số Đơn vị Giá trị 1 Đường kính bể m 3,2 2 Chiều cao bể m 3 3 Đường kính máng thu nước m 2,5 4 Đường kính buồng phân phối trung tâm m 0,8 5 Chiều cao buồng phân phối trung tâm m 1,1 6 Thời gian lưu bùn trong bể h 10 4.1.11 Tính máy ép bùn: Hàm lượng bùn sau khi nén C = 50 kg/m3. Lưu lượng bùn đến lọc ép dây đai : qb = q. (m3/h). Với : q: lưu lượng bùn dư dẫn vào bể (m3/h) P1: độ ẩm ban đầu của bùn =99,2%. P2: độ ẩm của bùn sau khi nén = 97%. Tải lượng cặn đưa đến máy: Q= C . qb = 50 . 0,18 = 9 kg/h = 216 (kg/ngày). Máy ép làm việc 1h/ngày , 7 ngày / tuần khi đó: Lượng cặn đưa đến máy trong một tuần là: Gngày = 216 . 7 = 1512 (kg). Lượng cặn đưa đến máy trong một giờ là: Gh = ( kg/h). Tải trọng cặn trên 1 m rộng băng tải dao động trong khoảng 90-680 kg/m chiều rộng băng giờ. Chọn băng tải có năng suất 200 kg/m rộng giờ. Chiều rộng băng tải: b = (m). Chọn máy có chiều rộng băng tải là 1,2 m và năng suất 200 kg/m rộng giờ. CHƯƠNG 5: DỰ TOÁN KINH PHÍ ĐẦU TƯ CHO TRẠM XỬ LÝ Dự toán chi phí: STT Mô tả công trình thiết bị Khối lượng hạn mục Đơn vị Đơn giá (VNĐ) Thành tiền PHẦN XÂY DỰNG 01 Bể thu gom 4,7 m3 1.500.000 7.050.000 02 Bể điều hoà 15,5 m3 1.500.000 23.250.000 03 Bể lắng 1 16,7 m3 1.500.000 25.050.000 04 Bể UASB 130 m3 1.500.000 195.000.000 05 Bể Aerotank 26,5 m3 1.500.000 39.750.000 06 Bể lắng II 24 m3 1.500.000 36.000.000 07 Bể tiếp xúc khử trùng 4,5 m3 1.500.000 6.700.000 08 Bể nén bùn 15 m3 1.500.000 22.500.000 09 Nhà diều hành 50.000.000 TỔNG CỘNG 405.750.000 PHẦN THIẾT BỊ, MÁY MÓC 01 Song chắn rác 01 Cái 2.000.000 2.000.000 02 Bơm nước thải bể điều hoà 02 Cái 8.000.000 16.000.000 03 Đĩa phân phối khí bể điều hoà và bểâ aeroten 20 Cái 350.000 7.000.000 04 Máy thổi khí bể điều hoà 02 Cái 5.000.000 10.000.000 05 Bơm nước thải bể UASB 02 Cái 12.000.000 24.000.000 07 Máy thổi khí bể Aerotank 03 Cái 5.000.000 15.000.000 08 Đĩa phân phối khí bể Aerotank 40 Cái 350.000 14.000.000 10 Máng thu nước răng cưa bể lắng bể lắng 2 02 Cái 2.000.000 4.000.000 11 Máng thu nước răng cưa bể nén bùn 01 Cái 1.500.000 1.500.000 12 Dàn quay bể nén bùn 01 Cái 30.000.000 30.000.000 13 Bơm bùn 02 Cái 6.500.000 13.000.000 14 Bơm nước dư 02 Cái 4.500.000 9.000.000 15 Thùng chứa dung dịch 03 Cái 1.000.000 3.000.000 16 Bơm định lượng dung dịch 06 Cái 4.500.000 27.000.000 17 Bơm nước sạch 01 Cái 5.000.000 5.000.000 18 Máy lọc ép băng tải 01 Cái 150.000.000 150.000.000 19 Tủ điều khiển điện 01 Cái 10.000.000 10.000.000 20 Hệ thống đường điện kĩ thuật 01 HT 10.000.000 10.000.000 21 Hệ thống ống dẫn PVC 01 HT 10.000.000 10.000.000 22 Cột lọc Áp lực 01 cái 30.000.000 30.000.000 TỔNG CỘNG 390.500.000 Chi phí phát sinh: Chi phí phát sinh = 5% chi phí thiết bị =0,05 x 390.500.000 = 19.525.000 T1 = chi phí xây dựng + chi phí máy móc + chi phí phát sinh = 405.300.000+ 390.500.000+ 19.525.000 = 815.325.000 VNĐ CHI PHÍ XỬ LÝ : Chi phí xây dựng: Vậy tổng vốn đầu tư cơ bản cho hệ thống xử lý nước thải của công ty theo phương án đã lựa chọn là T1 = 815.325.000 (VNĐ) Chi phí xây dựng cơ bản được khấu hao trong 20 năm, chi phí máy móc thiết bị khấu hao trong 10 năm. Vậy tổng chi phí khấu hao như sau: (VND/năm) = 218.674 (VNĐ/ngày) Chi phí vận hành: Chi phí điện năng: STT Thiết bị Số lượng (cái) Công suất (kw) Thời gian hoạt động (h/ngày) Tổng điện tiêu thụ (kwh/ngày) 01 Bơm nước thải bể điều hoà 02 0.37 24 x 1 17.76 02 Máy nén khí bể điều hoà 02 5 24 x 1 240 03 Cánh khuấy bể trộn 01 3 24 x1 72 04 Máy nén khí bể Aerotank 03 11 24 x 2 528 05 Máy gom bù bể lắng 01 1.5 24 x 1 36 06 Dàn quay bể nén bùn 01 1.5 24 x 1 36 07 Bơm bùn 04 1.6 12 x 3 57.6 08 Bơm nước dư 02 1.1 5 x 2 11 09 Bơm định lượng dung dịch 06 0.2 24 x 6 28.8 10 Bơm nước sạch 01 1.1 1 x 1 1.1 11 Thiết bị tạo bông bùn 01 1.5 8 x 1 12 15 Máy lọc ép băng tải 01 08 8 x 1 6.4 TỔNG CỘNG 1046.66 Điện năng tiêu thụ trong 1 ngày là 1046.66 kw Lấy chi phí cho 1kw là 1000 VNĐ. Chi phí điện năng cho một ngày vận hành: D = 1044.66 x 700 = 731.262 (VNĐ)  Chi phí nhân công: STT NHÂN LỰC SỐ LƯỢNG LƯƠNG THÁNG TỔNG CHI PHÍ 01 Nhân viên vận hành 02 người 1.600.0000 đ/th 3.200.000 đ/tháng Chi phí nhân công trong một ngày: N = 1.600.000/30 = 106.000 (VNĐ/ngày). CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 6.1 KẾT LUẬN Nước thải nhà máy đường với hàm lượng hữu cơ cao là hiểm họa với nguồn nước và môi trường xung quanh do vậy cần phải xử lý triệt để trước khi thải ra môi trường. Nguồn hữu cơ chủ yếu trong quá trình vệ sinh thiết bị và nhà xưỞng cần có biện phÁp thay đổi công nghệ vệ sinh (ví dụ vệ sinh bằng khí nén, chân không,...) và tách riêng nguồn thải này để xử lý). Nước thải mía đường có tính chất đặc trưng là nồng độ chất hữu cơ rất cao vì vậy trong công nghệ xử lý đòi hỏi hệ thống phải có bể phân huỷ chất hữu cơ. bể uasb và bể Aerotank có khả năng phân huỷ chất hữu cơ với hiệu suất cao và xử lý được đến tiêu chuẩn cho phép nên được quan tâm đến trước tiên trong hệ thống xử lý đã chọn. Nhưng trước khi cho nước thải qua bể Aerotank cần phải có các công trình xử lý khác ( song chắn rác , bể điều hòa ,bể lắng I) để làm giảm bớt nồng độ chất hữu cơ. Để đạt hiệu quả cao, khi thiết kế bể Aerotank cần phải cung cấp đầy đủ oxy để khuấy trộn đều các chất hữu cơ trong nước thải, và cung cấp đủ lượng bùn hoạt tính tuần hoàn cho bể;trong bể UASB giữ cho bùn hoạt tính Ở trạng thái lơ lửng. 6.2 KIẾN NGHỊ : Để hệ thống hoạt động hiệu quả phải kịp thời đào tạo cán bộ chuyên trách về môi trường, cán bộ kỹ thuật có thể vận hành hệ thống xử lý, theo dõi hiện trạng môi trường của công ty. Cần hạn chế ô nhiễm mùi phát sinh ra từ các khí độc hại do quá trình phân huỷ các chất hữu cơ bằng các biện phÁp: + Tăng cường sử dụng nước tái tuần hoàn. + Kiểm soát chặt chẽ nước thải ra tại các khâu trong xử lý. Thường xuyên theo dõi hiện trạng của hệ thống thoát nước, các thiết bị sản xuất, nhằm giảm thiểu tối đa lượng chất thải phát sinh ra ngoài. Để tránh các sự cố đáng tiếc xảy ra, cần phải có biện phÁp an toàn lao động và phòng tránh cháy nổ. Giáo dục ý thức bảo vệ môi trường cho toàn bộ cán bộ, công nhân viên trong toàn công ty.