Đồ án Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải công ty nhuộm Thành Phát công suất 150 m3/ngày

ợc tính N = η ρ x xgxHxQ 1000 = 8,01000 100081,98017,0 × ××× = 0,167 (kw) Trong đó: - ρ : Khối lượng riêng của nước thải: ρ =1000(kg/m3) - η : Hiệu suất bơm: η = (0,7-0,8) chọn η = 0,7 Chọn bơm có công suất: P = 0,2(kw) Bảng 13: Các Thông Số Xây Dựng Hố Thu Gom STT Thông số Giá trị Đơn vị 1 Chiều dài hố thu gom 1.7 m 2 Chiều rộng hố thu gom 1.7 m 3 Chiều cao xây dựng 2 m 4 Bơm chìm đặc dưới bể 2 cái 4.4.3 Bể Điều Hòa a. Nhiệm vụ Bể điều hoà có nhiệm vụ điều hoà lưu lượng và nồng độ nước thải dòng vào tránh lắng cặn và làm thoáng sơ bộ, qua đó oxy hoá một phần chất hữu cơ trong nước thải. Nước thải ổn định về lưu lượng và nồng độ để thuận lợi cho việc xử lý kế tiếp, để bảo đảm được điều đó, trong bể phải bố trí hệ thống thổi khí làm việc liên tục. 59 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI 3CÔNG TY NHUỘM THÀNH PHÁT CÔNG SUẤT 150 m /NGÀY GVHD: TH.S VÕ ĐÌNH LONG SVTH: VÕ VƯƠNG ANH DƯƠNG b. Tính toán ¾ Thể tích bể điều hoà : V = Qmax x t = 15 x 5 = 75(m3) Trong đó : - Qmax : lưu lượng nước thải tính bằng m3/h - t : Thời gian lưu nước thải trong bể điều hoà từ 4-8h chọn t = 5h ¾ Kích thước bể : - Chọn chiều cao làm việc : h = 3(m) - Chiều cao bảo vệ : hbv = 0,5(m) Diện tích mặt bằng của bể điều hoà F = hbvh V + = 5,3 75 = 21(m2) Chọn kích thước bể: LxB = 7 x 3 Trong đó: - L : Chiều dài của bể (m) - B : Chiều rộng của bể (m) ¾ Đường kính ống dẫn nước vào bể : D = xv xQngtb π 4 = 7,014,3 0017,04 x x = 78 (mm) Chọn D = 90(mm) Trong đó: - Qtbng = 150 m3/h = 0,0017m3/s 60 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI 3CÔNG TY NHUỘM THÀNH PHÁT CÔNG SUẤT 150 m /NGÀY GVHD: TH.S VÕ ĐÌNH LONG SVTH: VÕ VƯƠNG ANH DƯƠNG - V0 : Vận tốc nước thải trong ống do chênh lệch độ cao V0 = [ 0.3-0.9m/s] chọn V0 =0.5(m/s) - Chọn D = 90 mm ống nhựa PVC ¾ Tính lưu lượng không khí cần thiết cho bể : - Lưu lượng khí cần cung cấp cho bể điều hòa Qkhí = qkhí x v x 60 Qkhí = 0,015x 60 x 75 = 67,5(m3/h) - qkhí : lượng khí cần thiết cung cấp cho 1m3 bể trong 1 giây là: 0,01- 0,015m3/s (tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải – Trịnh Xuân Lai ); chọn qkhí = 0,015m3 /s Thiết bị phân phối khí trong bể điều hoà là các ống nhựa PVC đục lổ, bao gồm 4 đường ống với chiều dài mỗi ống là 7m đặt cách nhau 0.75m ¾ Lưu lượng khí trong mỗi ống : qống= 4 Qkhí = 4 5,67 =16,89 (m3/h) ¾ Đường kính chính dãn khí vào bể : Dống= 3600 4 ×× × V Qkhi π = 36001014,3 5,674 ×× × =50(mm) Chọn Dống = 50(mm) ¾ Đường kính ống nhánh : dống= 3600 4 ×× × V qong π = 36001014,3 87,164 ×× × =0,025(m) chọn dống=25(mm) Vống: Vận tốc trong ống (10-15m/s) chọn Vống =10(m/s) 61 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI 3CÔNG TY NHUỘM THÀNH PHÁT CÔNG SUẤT 150 m /NGÀY GVHD: TH.S VÕ ĐÌNH LONG SVTH: VÕ VƯƠNG ANH DƯƠNG ¾ Đường kính lỗ ống dẫn khí : - Đường kính các lỗ thoát khí ( 2 - 5mm ) chọn 3(mm) - Vận tốc khí qua các lỗ: 15(m/s) - Lưu lượng khí qua các lỗ qlổ=vlổx ( ) 4 004,0 2×π x3600 =0,25(m3/h) Số lỗ trên 1 ống N= 25,0 87,16 =70 (lỗ) Số lổ trên 1m ống dài n= 7 70 =10 (lỗ/m ống dài) ¾ Tính áp lực cần thiết cho hệ thống dẫn khí : Áp lực cần thiết của máy thổi khí : Hk=hd + hc + h f + H Trong đó: - hd : Tổn thất áp lực do ma sát dọc theo chiều dài ống hd 0,4(m) ≤ chọn hd =0,4(m) - hc : Tổn thất cục bộ : hc ≤0,5(m) chọn 0,5(m) - hf: Tổn thất qua thiết bị phân phối khí hf ≤0,5(m) chọn 0,5(m) - H : Chiều sâu hữu ích của bể điều hoà H =3(m) H k=0,4 + 0,5 + 0,5 +3 = 4,4(m) Áp lực cần thiết của máy tính theo atm Pm= 12,10 kH = 0,4 (atm) Chọn Pm= 0,4 (atm) 62 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI 3CÔNG TY NHUỘM THÀNH PHÁT CÔNG SUẤT 150 m /NGÀY GVHD: TH.S VÕ ĐÌNH LONG SVTH: VÕ VƯƠNG ANH DƯƠNG ¾ Tính toán và chọn máy thổi khí : Năng lượng tổn thất của hệ thống nén khí Pw= 17,29 1 2 −⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛××× ×× n P P en TRQ Trong đó : - Pw: Năng lượng của máy thổi khí - W: Khối lượng riêng không khí hệ thống cung cấp trong 1s - Tỉ trọng riêng của không khí là: 0,0118 (kgN/m)3 W= 81,9 11,0118,0 × = 0,133(kg/s) - T: Nhiệt độ tuyệt đối của không khí đầu vào T =20+273= 293 - P1 =1atm: Aùp suất tuyệt đối của không khí đầu vào - P2 = Pm+1 = 1 + 0,4 = 1,4(atm) : Aùp suất không khí đầu ra - n = k k 1− = 395,1 1395,1 − = 0,283 (K =1,395 đối với không khí) - e: Hiệu suất của máy e = 0,7 – 0,8 chọn e = 0,8 Vậy Pw = 5,85 (kw) Bảng 14: Các thông số xây dựng bể điều hoà STT Thông số Giá trị Đơn vị 1 Chiều dài bể 7 m 2 Chiều rộng bể 3 m 3 Chiều cao bể 3.5 m 4 Số lổ phân phối khí trên 1 ống 70 lỗ 5 Đường kính ống chính 50 mm 6 Đường kính ống nhánh 25 mm 7 Máy thổi khí 2 cái 63 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI 3CÔNG TY NHUỘM THÀNH PHÁT CÔNG SUẤT 150 m /NGÀY GVHD: TH.S VÕ ĐÌNH LONG SVTH: VÕ VƯƠNG ANH DƯƠNG 4.4.4 Tính toán bể trộn a. Nhiệm vụ Sau khi nước thải điều hoà lưu lượng sẽ được dẫn vào bể trộn để các hạt keo lơ lửng trong nước kết hợp với hoá chất keo tụ thành các bông cặn dễ lắng. Phèn được bơm vào để khuấy trộn trong 2 phút và gradien vận tốc là 900s-1. So với trộn bằng thuỷ lực thì trộn bằng cơ khí có thể chỉnh vận tốc theo ý muốn, thể tích bể nhỏ nhưng tốn điện năng và đòi hỏi quản lý tốt. b. Tính toán ¾ Thể tích bể trộn: V = Qmaxx t = 15x 60 4 = 1 (m3) Trong đó - Qmax : Lưu lượng nước thải trung bình qua bể lớn nhất . Qmax=15(m3/h) - Thời gian lưu nước thải trong bể trộn t =4 phút - Chọn đường kính bể D = 1(m) ¾ Diện tích bể trộn: F = 4 2D×π = 0,785 (m2) - Chọn chiều sâu mực nước là: h = 1(m) - Chiều cao an toàn; hbv = 0.5(m) - Chiều cao tổng cộng là: H = h+ hbv=1,5(m) 64 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI 3CÔNG TY NHUỘM THÀNH PHÁT CÔNG SUẤT 150 m /NGÀY GVHD: TH.S VÕ ĐÌNH LONG SVTH: VÕ VƯƠNG ANH DƯƠNG ¾ Đường kính khuấy: - Đường kính khuấy tuabin 4 cánh hướng đứng lên - Đường kính cánh khuấy bằng 1/2 đường khính bể : dk= 2 1 x1 = 0.5 (m) Trong bể đặt 4 tấm ngăn chuyển động xoáy của dòng nước - Chiều cao tấm ngăn bằng chiều sâu của bể = 1 (m) - Chiều rộng tấm ngăn : b = 10 1 x D = 10 1 x 1 =0,1 (m) - Chiều rộng cánh khuấy : bk= 5 1 x dk = 5 1 x 0.5 = 0,1 (m) - Chiều dài cánh khuấy gắn trên đĩa trung tâm : 8 kd = 8 500 = 63 (mm) - Đường kính đĩa trung tâm : S = 4 D = 4 1 = 0,25 (m) - Năng lượng khuấy truyền vào nước : P = G2 x V x µ = 900 x 0.89 x 10-3x 1 = 801 (w) = 0,801 (kw) Trong đó G : Gradient vận tốc cho quá trình khuấy trộn G = 900s-1 V : Thể tích bể V = 1 (m) µ : Độ nhớt động lực của nước thải ở 250C µ = 0,89 x10-3 - Công suất động cơ : N = η P = 8,0 801,0 = 1 (kw) Với η =0,8 là hiệu suất của động cơ 65 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI 3CÔNG TY NHUỘM THÀNH PHÁT CÔNG SUẤT 150 m /NGÀY GVHD: TH.S VÕ ĐÌNH LONG SVTH: VÕ VƯƠNG ANH DƯƠNG - Số vòng quay của cánh khuấy : n = 3 1 5 ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ ×× ρkdk p = 3 1 5 10005,008,1 801 ⎟⎟⎠ ⎞⎜⎜⎝ ⎛ ×× = 2,873 (vòng/s) = 173 (vòng/phút) Trong đó ρ : Khối lượng riêng của nước ρ =1000 (kg/m3) P : Năng lượng khuấy trộn P = 801 (w) = 0.8 (kw) k : Hệ số sức cản trở của dòng nước phụ thuộc vào kiểu cánh khuấy, đối với cánh khuấy tuabin 4 cánh thì k = 1.08 - Lượng phèn sử dụng : 600(mg/l) x 150 (m3/ngày) = 90(kg/ngày) - Lượng polyme sử dụng : 0.2(l/m3) x 150(m3/ngày) = 30 (l/ngày) - Khối lượng polyme cần sử dụng là : 30 (l) x 0.6(g/l) = 18 9 (g/l) ¾ Bể chứa phèn: Nồng độ phèn sử dụng: 5% = 50 (kg/m3) Lượng phèn cần cung cấp: q = 50 90 =1,8 (m3/ngày) = 0,075 (m3/h) Thời gian lưu 1 ngày Thể tích bể Vbể = 0,75(m3/h) x 24 (h) x 1 (ngày) = 1,8 (m3) 66 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI 3CÔNG TY NHUỘM THÀNH PHÁT CÔNG SUẤT 150 m /NGÀY GVHD: TH.S VÕ ĐÌNH LONG SVTH: VÕ VƯƠNG ANH DƯƠNG ¾ Bể chứa polyme : q = 30 (l/ngày) = 1,25 (l/h) Thời gian lưu 30 ngày Vbể =1,25 (l/h) x 24 (h) x 30 (ngày) = 0,9 (m3) Bảng 15: Thông số xây dựng bể trộn STT Thông số Giá trị Đơn vị 1 Đường kính bể 1 m 2 Chiều cao bể 1.5 m 3 Thời gian lưu 4 Phút 4 Tua bin 4 cánh 1 Cái 5 Đường kính cánh khuấy 0.5 m 6 Chiều dài cánh khuấy trung tâm 60 mm 7 Bơm định lượng phèn 1 Cái 8 Bơm định lượng polyme 1 Cái 9 Chiều dài cánh khuấy 0.1 m 4.4.5 Bể Tạo Bông a. Nhiệm vụ Nước sau khi được trộn đều phèn, polyme được dẫn vào bể tạo bông để hoàn thành trình keo bông. Tại đây sử dụng cánh khuấy với vận tốc chậm nhằm tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình tiếp súc và kết dính giữa các bông đã keo tụ thành các bông cặn lớn. 67 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI 3CÔNG TY NHUỘM THÀNH PHÁT CÔNG SUẤT 150 m /NGÀY GVHD: TH.S VÕ ĐÌNH LONG SVTH: VÕ VƯƠNG ANH DƯƠNG b. Tính toán Chọn thiết kế bể tạo bông cánh guồng đứng, dòng chảy ngang. Thời gian lưu nước : T =90 phút. Bể được chia thành 3 ngăn nhằm ngăn vùng nước chết, khuấy trộn giảm dần về cuối bể. Tốc độ khuấy trộn đủ lớn để tạo bông nhưng không làm phá vỡ bông cặn. Cường độ khuấy trộn trong các buồng đạt giá trị gradient: G1=50(s-1),G2=35(s-1),G3=20(s-1) Như vậy, giá trị gradient tốc độ trung bình 35 s-1 Gtb x T = 35 x 45 x 60 = 94.500 ∈ (50.000 -100.000). ¾ Thể tích bể phản ứng : Vtb = 6024 90150 × × = 10 (m3) - Chọn bể phản ứng : rộng =1,2(m) , sâu = 2 (m) ¾ Tiết diện ngang bể : F =1,2 x 2 = 2,4 (m) ¾ Chiều dài bể : Ltb= 4.2 10 =4,17 (m) chọn 4,5 (m) ¾ Chiều dài mỗi ngăn : L = 3 5,4 = 1,5 (m) ¾ Dung tích 1 ngăn : V = Lx B x H = 1,5 x 1,2 x 2 = 3,6 (m3) 68 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI 3CÔNG TY NHUỘM THÀNH PHÁT CÔNG SUẤT 150 m /NGÀY GVHD: TH.S VÕ ĐÌNH LONG SVTH: VÕ VƯƠNG ANH DƯƠNG Tổng chiều cao và chiều cao bảo vệ bể: Hbv = 0,5 (m) H = 2+ 0,5 = 2,5 (m) ¾ Thể tích xây dựng bể : V = 3 x ( 1,2 x 2,5 x 1,5 ) = 13,5 (m3) Ở tâm mỗi ngăn đặt guồng khuấy theo phương đứng. Cấu tạo của guồng khuấy gồm trục quay và 8 bản cánh đối xứng ở 2 phía quanh trục. ¾ Đường kính guồng tính đến mép ngoài cùng L = B – 2 x 0,45 = 0,3 (m) ¾ Kích thước bản cánh : Rộng x dài = 0,15(m) x 0,3 (m) ¾ Tiết diện bản cánh : f = 0,1 x 0,3 = 0,045 (m2) bảng cánh khuấy đặt ở các khoảng cách tính từ tâm đến mép ngoài : R1= 0,3 (m), R2=0,2 (m) ¾ Tổng tiết diện bản cánh khuấy : F0 =4 x f = 4 x 0,045 = 0,18 (m2) ¾ Cường độ khuấy trộn : G = V P ×µ ⇒P = µ VG 2 Trong đó - µ : Độ nhớt động học của nước. ở nhiệt độ 250C, µ = 0,9 x 10-3 (Ns/m2) - P : Năng lượng tiêu hao ở mỗi buồng (w). 69 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI 3CÔNG TY NHUỘM THÀNH PHÁT CÔNG SUẤT 150 m /NGÀY GVHD: TH.S VÕ ĐÌNH LONG SVTH: VÕ VƯƠNG ANH DƯƠNG P1= 0,9x 10-3x 6,48 x 502 = 15 (w) P2 =0,9x 10-3x 6,48 x 352 = 7 (w) P3 =0,9x 10-3x 6,48 x 202 = 2,5 (w) ¾ Công suất motơ : Pm =η P = 7,0 P - η : Hiệu suất truyền động của môtơ, η = 0,7-0,85. ⇒ P1= 7,0 15 = 20(w), P2 = 7,0 5,7 = 10(w), P3= 7,0 5,2 = 3,5(w) - Vận tốc khuấy P = Fdx Vp = p pD V VAC ×××× 2 2ρ - Vp : Vận tốc tương đối của nước so với đường kính khuấy Vp=0,7 x V = 0,7 x (2π x n x R ) = ,.4nR - ρ : Trọng lượng thể tích của dung dịch được khuấy trộn. T = 250C ⇒ ρ = 997 (kg/m3) - V : Vận tốc cánh khuấy A = 4 x f = 4 x 0.045 = (m2) - Cd = dài/rộng = l/b = 15,0 3,0 = 2 - Đối với các bản cánh ở 2 vị trí R1 , R2 P = P1+ P2 = ×××2 ρACD ( ) 3231 pp VV + 70 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI 3CÔNG TY NHUỘM THÀNH PHÁT CÔNG SUẤT 150 m /NGÀY GVHD: TH.S VÕ ĐÌNH LONG SVTH: VÕ VƯƠNG ANH DƯƠNG P = ( )333 2,03,04,4 2 99718,02 +×××× x n3 n1= 3 5350 1P = 8 (vòng/phút) n2= 3 5350 2P = 6 (vòng/phút) n3= 3 5350 3P = 4,5 (vòng/phút) - Nước từ bể tạo bông sang bể lắng với vận tốc = 0,7 (m/s) ¾ Đường kính ống ra : D = 7,0 0017,04 × × π = 66 (mm) Chọn θ = 90 (mm) Bảng 16: Các thông số xây dựng bể tạo bông SST Thông số Giá trị Đơn vị 1 Thể tích bể 10 m3 2 Số ngăn 3 Ngăn 3 Chiều cao bể 2.5 m 4 Chiều rộng bể 1.2 m 5 Chiều dài bể 4.5 m 6 Môtơ 3 cái 71 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI 3CÔNG TY NHUỘM THÀNH PHÁT CÔNG SUẤT 150 m /NGÀY GVHD: TH.S VÕ ĐÌNH LONG SVTH: VÕ VƯƠNG ANH DƯƠNG 4.4.6 Bể Lắng Đợt I a. Nhiệm vụ Nhiệm vụ của bể lắng đợt 1 là loại bỏ bông cặn tạo ra bởi quá trình xử lý hoá lý trước đó. Ơû đây chất lơ lửng có tỷ trọng lớn của nước sẽ lắng xuống đáy. Các chất có tỷ trọng nhẹ hơn sẽ nổi lên mặt nước và sẽ được thiết bị gạt cặn tập trung đến máng và dẫn ra ngoài bể. Các chất lắng xuống đáy gồm bông cặn, bùn từ bể điều hoà sang, sau đó được bơm qua bể chứa bùn để xử lý tiếp. b. Tính toán ¾ Diện tích bể : F = V Qhmax = 3600108,0 15 3 ×× − = 5,2 (m 2) Trong đó - Qh : Lưu lượng nước thải đầu vào Qh = 15 (m3 /h) - V : Vận tốc chuyển động của nước thải trong bể lắng đứng : V = 0,5-0,8 (mm/s) chọn V = 0,8(mm/s) (TCXD 51-84) ¾ Diện tích tiết diện ướt của ống trung tâm : f = tt h V Q = 360003,0 15 × = 0.,4(m 2) trong đó - Vtt : Vận tốc chảy trong ống trung tâm Vtt = 30(mm/s) (TCXD 51-84) - Diện tích tổng công của mặt bằng : F1= F + f = 5,2 + 0,14 = 5,34 (m2) 72 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI 3CÔNG TY NHUỘM THÀNH PHÁT CÔNG SUẤT 150 m /NGÀY GVHD: TH.S VÕ ĐÌNH LONG SVTH: VÕ VƯƠNG ANH DƯƠNG ¾ Đường kính bể : D = π 14 F× = 14,3 34,54× = 3 (m) ¾ Đường kính ống trung tâm : d = π f×4 = 14,3 14,04× =0,42(m) ¾ Chiều cao tính toán của vùng lắng trong bể lắng đứng : htt= VxT=0,0008 x 1,5 x 3600 = 4,2 (m) Trong đó - V: Vận tốc chuyển động của nước thải trong bể lắng đứng V = 0,008(m/s) - t: Thời gian lưu nước trong bể lắng đứng. t =[1,5-2,5h] chọn t = 1,5h ¾ Đường kính hố thu bùn : - Đường kính hố thu bùn lấy bằng 20% đường kính bể: dh= 20% x D = 0,2 x 3 = 0,6 (m) chọn dh=1(m) - Chọn chiều cao hố thu bùn hh= 0,5 (m) - Đường kính ống dẫn bùn D = 100 (mm) - Chiều cao phần chóp đáy bể : hch= 100 x 2 hdD − =1,2 (m) 73 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI 3CÔNG TY NHUỘM THÀNH PHÁT CÔNG SUẤT 150 m /NGÀY GVHD: TH.S VÕ ĐÌNH LONG SVTH: VÕ VƯƠNG ANH DƯƠNG ¾ Chiều cao ống trung tâm : - Chiều cao ống trung tâm bằng chiều cao tính toán vùng lắng = 4,2(m) - Đường kính miệng ống loe trung tâm dl = 1,35 x 0,42 = 0,567 (m) - Chiều cao của miệng loe hl = dl =0,567 (m) - Đường kính tấm hắc dh = 1,3 x dl = 1,3 x 0,567 = 0,74 (m) - Góc nghiên giữa tấm hắc so với mặt phẳng nằm ngang lấy =170 - Chiều cao của tấm hắc hh = 2 hd x tg170 = 0,1 (m) ¾ Máng thu nước : Máng thu nước đặt vòng tròn có đường kính bằng 0.8 đường kính bể Dmáng= 0,8 x 3 = 2,4 (m) - Chiều dài máng thu nước : L =3,14 x 2,4 = 7,5 (m) - Tải trọng thu nước trên 1 m dài máng: al= == 5,7 150 l Q 20(m3/m dài. Ngày) <125 ¾ Hiệu quả xử lý BOD : EBOD = bta t + = 5,102,0018,0 5.1 x+ =31,25% Với a,b là hằng số thực nghiệm ở t = 200C 74 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI 3CÔNG TY NHUỘM THÀNH PHÁT CÔNG SUẤT 150 m /NGÀY GVHD: TH.S VÕ ĐÌNH LONG SVTH: VÕ VƯƠNG ANH DƯƠNG Bảng 17: Giá trị hằng số thực nghiệm Chỉ tiêu a đơn vị (h) b Khử BOD5 0,018 0,020 Khử cặn lơ lửng SS 0,0075 0,014 ¾ Hiệu quả sử lý SS : Ess = bta t + 5,1014,0075,0 5.1 x+ =52,63% t: Thời gian lưu nước t = 1,5h ¾ Hàm lượng chất lơ lửng ra khỏi bể lắng : SSra = 100 )63,52100(400 − =180 (mg/l) ¾ Lượng BOD ra khỏi bể lắng : BODra= 100 )25,31100(600 100 )25,31100( −=−vaoBOD =412,5(mg/l) ¾ Lượng cặn tươi từ bể lắng đợt I : Sau khi qua bể lắng đợt I - Hàm lượng chất lơ lửng giảm từ 50 – 70% - BOD5 giảm từ 25 – 40 % Vậy lượng cặn tươi trong bể lắng là : Wc= 10001000)100( xxP xQxExKGc − = 10001000)95100( 1,163,52150400 xx xxx − = 0,85(m 3/ngày) Trong đó - E : Hiệu suất lắng E = 52,63 % 75 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI 3CÔNG TY NHUỘM THÀNH PHÁT CÔNG SUẤT 150 m /NGÀY GVHD: TH.S VÕ ĐÌNH LONG SVTH: VÕ VƯƠNG ANH DƯƠNG - Gc: Hàm lượng chất rắn lơ lửng trong nước thải dẫn đến bể lắng I Gc= 200 (mg/l) - K: Hệ số tính đến khả năng tăng lượng cặn cở hạt lơ lửng lớn, k = 1,1-1,2. Chọn k =1,1 - P : Độ ẩm của cặn tươi P = 95% - Q : Lưu lượng nước thải trung bình Q =150(m3 /ngày) ¾ Tính toán máy bơm bùn cặn tươi từ bể lắng I sang bể chứa bùn Chọn bơm có lưu lượng Qb=4(m3/h) = 0,001(m3/s), cột áp H = 8 (m) Công suất bơm : N = 8,01000 81,91006801.,0 1000 × ×××=× ××× η ρ gHQb = 0,098 (kw) Trong đó - Qb : Lưu lượng bùn tính theo m3/s - H : Chiều cao cột áp bơm - ρ : Khối lượng riêng của bùn ρ = 1006(kg/l) - η : Hiệu suất bơm η = 0,8 Công suất bơm Nt= 1,2 x N = 0,117 (kw) Với 1,2 : hệ số an toàn 76 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI 3CÔNG TY NHUỘM THÀNH PHÁT CÔNG SUẤT 150 m /NGÀY GVHD: TH.S VÕ ĐÌNH LONG SVTH: VÕ VƯƠNG ANH DƯƠNG Bảng 18: Các thông số xây dựng bể lắng đợt I STT Thông số Giá trị Đơn vị 1 Đường kính bể 3 2 Đường kính ống trung tâm 0.42 m 3 Chiều cao vùng lắng 4.2 m 4 Chiều cao phần hình nón của bể lắng 1.2 m 5 Đường kính miệng loe ống trung tâm 0.567 m 6 Đường kính tấm hắt 0.74 m 7 Chiều cao tấm hắt 0.1 m 8 Chiều cao miệng ống loe 0.567 m 9 Chiều cao xây dựng của bể lắng 5.7 m 10 Bơm bùn 2 cái 11 Đường kính máng 2.4 m 12 Chiều dài máng 7.5 m 4.4.7 Bể aerotank a. Nhiệm vụ Nhiệm vụ của bể Aerotank xử lý hiếu khí, cung cấp oxy cho vi sinh vật oxy hoá các chất hữu cơ có trong nước thải, quá trình được diễn ra như sau: - Khuấy trộn đều nước thải cần xử lý với bùn hoạt tính trong bể Aerotank - Làm thoáng bằng khí nén hay khuấy trộn bề mặt hỗn hợp nước thải và bùn hoạt tính có trong bể một thời gian đủ dài để lấy oxy cung cấp cho quá trình sinh hoá xảy ra trong bể - Làm trong nước và tách bùn hoạt tính ra khỏi hỗn hợp bằng bể lắng đợt II. - Tuần hoàn lại một lượng bùn cần thiết từ đáy bể lắng đợt II vào trong bể Aerotank để hoà trộn với nước thải đi vào, nhằm ổn định lượng bùn hoạt tính ở trong bể. 77 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI 3CÔNG TY NHUỘM THÀNH PHÁT CÔNG SUẤT 150 m /NGÀY GVHD: TH.S VÕ ĐÌNH LONG SVTH: VÕ VƯƠNG ANH DƯƠNG - Hiệu quả xử lý bể Aerotank đạt từ 75-98% và phụ thuộc vào các yếu tố như nhiệt độ, pH, hàm lượng oxy... nước thải sau khi qua bể Aerotank các chất hữu cơ dễ phân huỷ sinh học bị loại hoàn toàn. b. Tính toán Bảng 19: Các thông số đầu vào SST Thông số Giá trị Đơn vị 1 Lưu lượng nước thải 150 m3/ngày 2 PH 8,7 3 BOD5 600 mg/l 4 COD 800 mg/l 5 Tỷ số: MKVSS/MLSS (tỷ số giữa lượng chất rắn lơ lửng bay hơi với lượng chất lơ lửng có trong chất thải) 0,7 6 Hệ số sản lượng cực đại (Y) tỷ số giữa tế bào được tạo thành với lượng chất nền tiêu thụ Y=0.5 0,5 gVSS/gBOD 7 Nồng độ bùn hoạt tính (X) 3000 mg/l 8 Nồng độ bùn tuần hoàn (G) 10000 mg/l 9 Nồng độ vi sinh vật ban đầu (X0) 0 10 Thời gian lưu bùn (θ c) 10 Ngày 11 Hệ số phân huỷ nội bào (Kd) 0,06 Ngày-1 Nước thải sau xử lý đạt loại B, TCVN 5945-1995 + PH = 7 + Hàm lượng: BOD5 <= 50 (mg/l) (chọn BOD5 ra =50mg/l) + Hàm lượng: COD <= 100 (mg/l) (chọn COD ra = 80mg/l) + Hàm lượng: SS<= 100(mg/l) ( chọn SS ra = 60 mg/l) 78 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI 3CÔNG TY NHUỘM THÀNH PHÁT CÔNG SUẤT 150 m /NGÀY GVHD: TH.S VÕ ĐÌNH LONG SVTH: VÕ VƯƠNG ANH DƯƠNG + Độ màu: <= 50 (Pt-Co ) (chọn độ màu = 30 ( Pt-Co) + Hệ số chuyển đổi giữa BOD5và BOD20 (BOD hoàn toàn) là 0,7 + Độ tro cặn hữu cơ ra khỏi bể lắng là: 0,3 ¾ Tính nồng độ BOD 5 hoà tan trong nước đầu ra : - Lượng cặn hữu cơ trong nước ra khỏi bể lắng 0,65 x 60 =39 (mg/l) - Lượng cặn hữu cơ tính theo COD 1,42 x 39 x 0,7 = 38,77 (mg/l) - Lượng BOD5 có trong cặn ra khỏi bể lắng 0,6 x 38,77 =23,25 (mg/l) Lượng BOD5 hoà tan ra khỏi bể lắng bằng tổng BOD5 cho phép ở đầu ra trừ đi BOD5 có trong cặn lơ lửng. 50 – 23,25 = 26,74 (mg/l) ¾ Xác định hiệu quả xử lý : S= 0 0 S SS − x 100 = 600 74,26600 − x 100=95% Trong đó : + S0: Hàm lượng BOD5 đầu vào BOD5=600 (mg/l) + S: hàm lượng BOD5 khỏi bể lắng ¾ Thể tích bể : V = ( )( )000 0 1 θ θ ++ −××× KX SSYQ c 79 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI 3CÔNG TY NHUỘM THÀNH PHÁT CÔNG SUẤT 150 m /NGÀY GVHD: TH.S VÕ ĐÌNH LONG SVTH: VÕ VƯƠNG ANH DƯƠNG Trong đó : - V : Thể tích bể Aerotank - Q : Lưu lượng đầu vào Q = 150 (m3/ngày) - X : Nồng độ bùn hoạt tính X = 3000(mg/l) - Y : Hệ số sản lượng cực đại Y = 0,5 - K : Hệ số phân hủy nội bào K = 0,06(ngày-1) - 0θ : Thời gian lưu bùn 0θ = 10(ngày) V = ( )( )1006,013000 74,26600105,0150 ++ −××× = 90(m3) - Chọn chiều sâu của nước : H = 3,5 (m), (H = 3 – 4,6) ¾ Diện tích bể : F = == 5,3 90 H V 26 (m2) - Chọn tỷ số B :H = 1 : 1 - Chiều dài của bể L = 5,7 5,3 26 = (m) ¾ Chiều cao thực của bể : Ht = hbv + H = 3,5 + 0,5 = 4 (m) - Tổng thể tích xây dựng Vxd = B x L x H = 4 x 7,5 x 4 = 120 (m3) - Thời gian lưu nước trong bể 150 90== Q Vθ =0,6 (ngày) = 14h 80 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI 3CÔNG TY NHUỘM THÀNH PHÁT CÔNG SUẤT 150 m /NGÀY GVHD: TH.S VÕ ĐÌNH LONG SVTH: VÕ VƯƠNG ANH DƯƠNG ¾ Lượng bùn dư thải ra mỗi ngày của bể Aerotank : - Năng suất sử dụng bùn Yb= 1006,01 5,0 1 ++=++ cdK Y θ = 0,312 - Lượng bùn hoạt tính sinh ra do khử BOD5 Ab= Yb x Q x ( S0 - S) x 10-3= 0,31 x 150 x (600 – 26,74) x 10-3 = 26,65 (kg) - Lượng bùn xã ra raratxa c XQXQ XV ×+× −=θ ⇒ 107000 103,27)1503000(90 × ××−×=× ××−×= ct craxa xa X XQXV Q θ θ = 3,3 (m3/ngày) Trong đó : - Qvào= Qra= 150 (m3/ngày) - V = 90(m3) thể tích bể Aerotank - cθ = 10 ngày, thởi gian lưu bùn - X = 10000(mg/l) nồng độ bùn hoạt tính - Xt = nồng độ bùn hoạt tính tuần hoàn lại bể Aerotank Xt = 0,7 x 10000 = 70000(mg/l) Để nồng độ bùn hoạt tính trong bể luôn giữ giá trị X = 3000(mg/l) Ta có : Qt x Xt = (Qv + Qt) x X 30007000 3000 −=−=⇒ XX X Q Q tv t =0,75 Vậy α = 0,75 : Hệ số tuần hoàn bùn - Lượng bùn tuần hoàn : qt = α x qv = 0,75 x 150 = 112,5 (m3/ngày) 81 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI 3CÔNG TY NHUỘM THÀNH PHÁT CÔNG SUẤT 150 m /NGÀY GVHD: TH.S VÕ ĐÌNH LONG SVTH: VÕ VƯƠNG ANH DƯƠNG ¾ Kiểm tra chế độ làm việc của bể Aerotank : Chỉ số 30006,0 6000 ×=×= X S M F θ =0,33 Trong đó : - S0 : Giá trị BOD đầu vào - θ : Thời gian lưu nước trong bể 0.6 (ngày). - Giá trị F/M = 0,33 nằm trong khoảng cho phép từ (0,2-0,6 kg/kg.ngày) - Tốc độ oxy hóa 1g bùn hoạt tính 30006,0 74,266000 xX QS −=− −= θρ = 0,32(mg/ngày) - Tải trọng thể tích của bể Aerotank l = 90 10.150600 30 −×=× V QS =1 (kgBOD/m3.ngày) giá trị l = 1 nằm trong khoảng cho phép (0,8 – 1,9) ¾ Lượng oxy hóa cần thiết : - Lượng oxy hóa cần thiết trong điều kiện chuẩn OC0 = 56,2642,178,01000 )74,26600(15042,1 78,01000 )( 0 ×−× −=×−× −× bunA SSQ = 72.52 {kgO2/ngày) Với f là hệ số chuyển đổi: f = 0,78 - Lượng oxy hóa cần thiết trong điều kiện thực OC1=OC0x 94,0)208,9( 08,952.72 )( ×−×=×− αcs s CC C = 100(kgO2/ngày) Trong đó : - Cs : Nồng độ oxy bão hòa trong nước ở 200C, Cs = 9,08(mg/l) 82 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI 3CÔNG TY NHUỘM THÀNH PHÁT CÔNG SUẤT 150 m /NGÀY GVHD: TH.S VÕ ĐÌNH LONG SVTH: VÕ VƯƠNG ANH DƯƠNG - Cc : Nồng độ oxy duy trì trong bể, Cc=2(mg/l) - α : Hệ số hiệu chỉnh oxy ngấm vào nước thải có giá trị từ (0,6-0,94). chọn α =0,94 ¾ Lượng khí phân phối trong bể Aerotank : Qkhí = 31 10.5,15,35,8 100 ××=×× fHO OC u =5042(m3/ngày) = 3,5 (m3/phút) Trong đó : - f: Hệ số an toàn f = 1,5 - H: Chiều sâu ngập nước trong bể, H = 3,5(m) - Ou: Nước thải có hệ số α ≤ 0,7 (tính toán thiết kế công trình XLNT Trịnh Xuân Lai) Ou = 8,5(grO2/m3.m) ¾ Thiết bị phân phối khí trong bể : Thiết bị phân phối khí dùng đĩa phân phối với đường kính D = 170(mm) Lưu lượng của đĩa thổi khí Z = 200(l/phút) N = 200 5.31000× =17,5 (đĩa) Chọn 20 (đĩa) Cách bố trí đĩa: - Từ ống chính chia thành 5 ống nhánh, mỗi ống nhánh có 4 đĩa phân phối khí. - Chiều dài bể Aerotank 7,59 (m), vậy khoảng cách giữa các ống là 1,25(m) 83 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI 3CÔNG TY NHUỘM THÀNH PHÁT CÔNG SUẤT 150 m /NGÀY GVHD: TH.S VÕ ĐÌNH LONG SVTH: VÕ VƯƠNG ANH DƯƠNG - Chiều rộng là 4(m), trên mỗi nhánh khoảng cách giữa các đĩa là 0,8(m) - Trụ đỡ có kích thước: D x R x C = 0,1 x 0,1 x 0,1(m) đặt giữa hai đĩa kế nhau từng trụ một. Áp lực thổi khí: Lượng khí cung cấp cho bể Aerotank được cung cấp bằng máy thổi khí Hm =h + h1 + H Trong đó : - h: Tổn thất do ma sát gồm tổn thất chiều dài và tổn thất cục bộ thường không quá 0,4(m), chọn h = 0,4(m) - h1: Tổn thất qua vòi phun, h1= 0,5(m) - H: Chiều cao ngập nước, H = 3,5(m) Hm = 0,4 + 0,5 + 3,5 = 4,4(m) Aùp lực cần thiết của máy thổi khí tính theo atmospher Pm = == 12,10 4.4 12,10 mH 0,43(atm) Chọn Pm= 0,5(atm) ¾ Tính và chọn máy thổi khí : Năng lượng tổng cộng máy thổi khí : Pw= ⎥⎥⎦ ⎤ ⎢⎢⎣ ⎡ −⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛××× ×× 1 7,29 1 2 n P P en TGR Trong đó : - Pw: Năng lượng máy thổi khí - W: Khối lượng riêng của không khí mà hệ thống cung cấp trong 1 giây. 84 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI 3CÔNG TY NHUỘM THÀNH PHÁT CÔNG SUẤT 150 m /NGÀY GVHD: TH.S VÕ ĐÌNH LONG SVTH: VÕ VƯƠNG ANH DƯƠNG - Tỷ trọng không khí: 0,0118 (KN/m3) Trọng lượng của dòng không khí: G = )/(133,0 81,9 0118,011.0 skg=× - 29,7 : Hệ số chuyển đổi. - e: Hiệu suất cảu máy bơm (0,7 – 0,8 ), chọn e = 0,8 - n = k k 1− = 0,283 đối với không khí k = 1,395 - T: Nhiệt độ tuyệt đối của không khí đầu vào T = 20 + 273 = 297 - R: Hằng số khí, đối với không khí R = 8,314 (KJ/mol0K) - P1: Aùp suất tuyệt đối của không khí đầu vào, P1 = 1(atm) - P2: Aùp suất tuyệt đối của không khí đầu ra, P2 = Pm + 1 = 0,5+1 = 1,5 (atm) Vậy PW = 5,85(kw) Chọn máy thổi khí có công suất Pw = 6(kw) ¾ Tính toán đường ống dẫn khí vào bể Aerotank : Đường kính phân phối khí chính D = 1214,3 058,044 × ×=× × k kk V Q π =0,08(m)=80(mm) Chọn ống sắt tráng kẽm có φ = 80(mm) Trong đó : - V : Vận tốc khí trong ống chính và ống nhánh (10-15(m/s)) 85 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI 3CÔNG TY NHUỘM THÀNH PHÁT CÔNG SUẤT 150 m /NGÀY GVHD: TH.S VÕ ĐÌNH LONG SVTH: VÕ VƯƠNG ANH DƯƠNG chọn V = 12(m/s) Lưu lượng khí qua mỗi ống nhánh: qkhí= 5 06,0 5 =khiQ =0,012(m3/s) Đường kính ống nhánh : d = 1014,3 012,04 × × =0,04(m) Chọn loại ống tráng kẽm φ = 40(mm) ¾ Tính đường ống dẫn nước vào bể : - Đường kính ống dẫn nước thải vào bể : D = 4,014,3 10.7,144 3 × ×=× × − V Q π =80,5(m) Chọn ống nhựa PVC φ = 80(mm) ¾ Chọn máy bơm nước thải vào bể : - Lưu lượng bơm 1,7.10-3(m3/s) - Cột áp H = 8(m) - ρ = 1000(kg/m3) khối lượng riêng của nước N = 8,01000 1000881,90017.0 8,01000 × ×××=× ××× ρHgQ =0,2(kw) Với η : Hiệu suất chung của bơm từ (0,72-0,9) chọn η = 0,8 ¾ Tính toán đường ống dẫn bùn tuần hoàn : - Lưu lượng bùn tuần hoàn: Qt = 112,5(m3/ngày) = 0,0015(m3/s) - Đường kính ống dẫn bùn: D = 114,3 0015,04 × × = 0,045(m) 86 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI 3CÔNG TY NHUỘM THÀNH PHÁT CÔNG SUẤT 150 m /NGÀY GVHD: TH.S VÕ ĐÌNH LONG SVTH: VÕ VƯƠNG ANH DƯƠNG - V: Vận tốc trong ống bùn, lấy V = 1(m/S) Chọn loại ống nhựa PVC có φ = 50 (mm) - Chọn máy bơm bùn tuần hoàn: N = 8,01000 1006881,90015,0 1000 × ×××=× ××× η ρHgQ =0,2(kw) Trong đó : - Lưu lượng : Q = 0,0015(m3/s) - Cột áp bơm : H = 8(m) - Khối lượng riêng của bùn ρ = 1006(kg/m3) Bơm bùn dư đến bể tuần hoàn : N= 8,01000 1006881,900004,0 1000 × ×××=× ××× η ρHgQx =0,004(kw) Trong đó : Lưu lượng bùn xã : Qxã = 4.10-5(m3/s) Hiệu suất của bơm η = 0,8 - Đường kính ống dẫn bùn tuần hoàn: D = 2,014,3 10.44 5 × × − =0,026(m) Chọn ống PVC có φ = 30(mm) 87 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI 3CÔNG TY NHUỘM THÀNH PHÁT CÔNG SUẤT 150 m /NGÀY GVHD: TH.S VÕ ĐÌNH LONG SVTH: VÕ VƯƠNG ANH DƯƠNG Bảng 20: Thông số xây dựng bể Aerotank STT Thông số Giá trị Đơn vị 1 Chiều dài 7.5 m 2 Chiều rộng 4 m 3 Chiều cao 4 m 4 Đường kính ống phân phối khí chính 80 mm 5 Đường kính ống phân phối khí nhánh 40 mm 6 Đường kính ống dẫn bùn tuần hoàn 50 mm 7 Đường kính ống dẫn bùn dư 30 mm 8 Đường kính ống dẫn nước thải vào bể 80 mm 9 Thời gian lưu nước 0.6 Ngày 10 Lưu lượng bùn xã ra mỗi ngày 3.3 m3/ngày 11 Lưu lượng khí cần cấp 5042 m3/ngày 12 Bơm cấp khí 2 Cái 13 Bơm nước thải 2 Cái 14 Bơm bùn tuần hoàn 2 cái 4.4.8 BỂ LẮNG ĐỢT II a. Nhiệm vụ Bể lắng 2 có nhiệm vụ lọc, lắng các bông bùn, cặn đã được phân hủy từ bể aerotank đưa sang. Một phần bùn lắng sẽ được tuần hoàn lại bể Aerotank, để đảm bảo duy trì lượng bùn hoạt tính trong bể, phần bùn dư sẽ được đưa sang bể chứa bùn. Nước sẽ được thu gom bằng máng đặt sung quanh bể và được chuyển sang bể khử trùng để xử lý công đoạn cuối. 88 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI 3CÔNG TY NHUỘM THÀNH PHÁT CÔNG SUẤT 150 m /NGÀY GVHD: TH.S VÕ ĐÌNH LONG SVTH: VÕ VƯƠNG ANH DƯƠNG b. Tính toán ¾ Diện tích phần lắng của bể : Slắng = 0 )1( C VC Q ct ×× +α Trong đó: - Q: Lưu lượng nước thải Q = 150(m3/ngày) = 6,25(m3/h) - Co: Nồng độ bùn duy trì trong bể aerotank, Co= =7,0 3000 4286(mg/l) = 4286(g/m3) - α : Hệ số tuần hoàn α =0,75 - Ct= 10000(g/m3) nồng độ bùn hoạt tính tuần hoàn - Vl: Vận tốc lắng bề mặt phân chia ứng với Cl (tính toán thiết kế công trình XLNTTrịnh Xuân Lai) Cl=1/2Ct =1/2x10000 = 5000(g/m2) Xác định vận tốc lắng Vl = 610 max −××−× lckeV Vmax=7(m/h) K = 600 ( cặn có chỉ số thể tích 50 <SVI <150) Vậy Vl=0,34(m/h) ¾ Diện tích phần lắng của bể Slắng = 428634,010000 )75,01(25,6 ×× + =14(m2) Diện tích bể tính thêm phần phân phối trung tâm S =1,1 x 14 = 15,4(m2) 89 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI 3CÔNG TY NHUỘM THÀNH PHÁT CÔNG SUẤT 150 m /NGÀY GVHD: TH.S VÕ ĐÌNH LONG SVTH: VÕ VƯƠNG ANH DƯƠNG ¾ Đường kính bể lắng : Dbể = 14,3 144 14,3 4 ×=× S =4,4(m) Chọn Dbể = 4,5(m) ¾ Đường kính buồng phân phối trung tâm: D = 0,25 x D=0,25 x 4,5 = 1,1(m) ¾ Diện tích buồng phân phối trung tâm: F = 2 4 d×π = 4 1,114,3 2× = 0,994(m2) Chọn F =1 (m2) ¾ Tải trọng thủy lực : a = == 14 150 S Q 10,4(m3/m2.ngày) Vận tốc đi lên của dòng nước trong bể V = 24 4.10 =0,43(m/h) ¾ Máng thu trong bể : - Máng thu đặt trong vòng tròn có đường kính bằng 0.8 đường kính bể Dmáng = 0,8 ×4,5 = 3,6(m) - Chiều dài máng thu nước L = π x Dmáng =3,14 x 3,6 =11,3(m) - Tải trọng máng thu trên 1m dài của máng Al = 3,11 150 =13,27(m3/mdài.ngày) <125 90 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI 3CÔNG TY NHUỘM THÀNH PHÁT CÔNG SUẤT 150 m /NGÀY GVHD: TH.S VÕ ĐÌNH LONG SVTH: VÕ VƯƠNG ANH DƯƠNG - Tải trọng bùn B = ( ) ( ) 30 10.5000.1424 5,112150 24 −×× +=×× + C S QQ t =3,7(kg/m2h ¾ Xác định chiều cao của bể : - Chọn H = 4m - Chiều cao dự trử trên mặt thoáng h1=0,3m - Chiều cao cột nước trong bể h = 3,7m - Chiều cao phần nước trong : h2=1,5m - Chiều cao phần chóp đáy bể có độ dốc 2% về tâm : h3=0,02 2 5,4× =0,045(m) ¾ Chiều cao phần chứa bùn hình trụ: h4 = H - h1 – h2 – h3 = 4 – 0,3 – 0,045 – 1,5 = 2,155(m) ¾ Diện tích phần lắng của bể : Vb=S x h4 = 15,4 x 2,155 = 33,2(m3) - Nồng độ bùn trung bình trong bể C tb = 2 100005000 2 +=+ tl CC =7500(mg/l) = 7,5(kg/m3) - Lượng bùn chiếm trong bể lắng: Gb = Vb x Ctb =7,5 x 33,2 = 249(kg) - Lượng bùn cần thiết cho 1 bể Aerotank: Gcần =Vaerotankx C0 = 90 x 2 4286 =193(kg) 91 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI 3CÔNG TY NHUỘM THÀNH PHÁT CÔNG SUẤT 150 m /NGÀY GVHD: TH.S VÕ ĐÌNH LONG SVTH: VÕ VƯƠNG ANH DƯƠNG Nếu tháo khô 1 bể Aerotank để sữa chửa sau đó hoạt động lại thì lượng bùn bể lắng đủ cấp để bể aerotank hoạt động ngay, không cần phải có thời gian khởi động để tích lũy cặn. - Dung tích bể lắng V = H x S = 3,7 x 15,4 = 56,98(m3) - Lượng nước vào bể lắng: Ql = (1+α )Q = (1+0,8)150=270(m3/ngày) - Thời gian lắng: T = 24 270 98,56 x Q V l = = 5 h ¾ Chiều dài và đường kính miêng ống loe : Dl=1,35 x Dtt = 1,35 x 1,1 =1,08(m) Chọn Dl = 1(m) - Chiều dài miệng ống loe Hl=Dl =1 m) - Đường kính tấm hướng dòng Dhd = 1.3 x 1 = 1,3 (m) Chọn Dhd = 1,3(m) 92 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI 3CÔNG TY NHUỘM THÀNH PHÁT CÔNG SUẤT 150 m /NGÀY GVHD: TH.S VÕ ĐÌNH LONG SVTH: VÕ VƯƠNG ANH DƯƠNG Bảng 21: Thông Số Xây Dựng Bể Lắng II STT Thông số Giá trị Đơn vị 1 Đường kính 4.5 m 2 Chiều cao ống trung tâm 1.5 m 3 Đường kính buồng phân phối trung tâm 1.1 m 4 Đường kính miệng ống loe 1 m 5 Chiều cao ống loe 1 m 6 Chiều cao bể lắng 4 m 7 Đường kính máng thu 3.6 m 8 Chiều dài máng thu 11.3 m 9 Đường kính tấm hướng dòng 1.3 m 4.4.9 Bể Chứa Bùn a. Nhiệm vụ Đây là bể dùng để chứa một lượng bùn khá lớn từ hai bể lắng đợt I và đợt II đưa qua. Bể chứa bùn gồm hai ngăn, một ngăn dùng để chứa và phân hủy bằng quá trình yếm khí tự nhiên, sau một thời gian bùn được bơm qua máy ép bùn, ngăn còn lại tiếp tục chứa bùn mới từ ngoài vào. b. Tính toán ¾ Lượng cặn từ bể lắng I : Wc= )10001000)(100( ×− ××× P KEQCtc = 610)95100( 1,15463150400 ×− ××× =0,7(m3/ngày) Trong đó : - Ctc: Hàm lượng cặn lơ lửng trong nước thải Ctc =400(mg/l) - E: Hiệu suất lắng E = 52,63 93 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI 3CÔNG TY NHUỘM THÀNH PHÁT CÔNG SUẤT 150 m /NGÀY GVHD: TH.S VÕ ĐÌNH LONG SVTH: VÕ VƯƠNG ANH DƯƠNG - K: Hệ số khả năng tăng lượng cặn - P: Độ ẩm cặn tươi. P = 95% ¾ Lượng bùn xã(lượng bông bùn cặn trong bể lắng II): Qxã = ct crara X XQXV θ θ × ××−× Trong đó : - Qvào=Qra=150(m3/ngày) lưu lượng nước thải - V = 90(m3): Thể tích bể Aerotank - X = 10.000(mg/l) nồng độ bùn hoạt tính - θ c = 10 ngày thời gian lưu bùn hoạt tính - Xt: Nồng độ bùn hoạt tính tuần hoàn tại bể Aerotank Xt =0,7 x 10000 = 7000(mg/l) - Xra: Nồng độ bùn hoạt tính đã lắng trong nước Xra=0,7 x 39 = 27,3(mg/l) Qxã = 107000 103,27150300090 × ××−×=× ××−× ct crara X XQXV θ θ = 3.3(m3/ngày) ¾ Tổng lượng cặn: Qt = Wc + Qw = 0,7 + 3,3 = 4(m3) Trong đó : - Wc: Lượng cặn tươi trong bể lắng I - Qw: Lượng bùn hoạt tính trong bể lắng II 94 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI 3CÔNG TY NHUỘM THÀNH PHÁT CÔNG SUẤT 150 m /NGÀY GVHD: TH.S VÕ ĐÌNH LONG SVTH: VÕ VƯƠNG ANH DƯƠNG ¾ Thể tích bể chứa bùn : V = Qt x t = 4 x 1 = 4(m3) - t : Thời gian lưu bùn trong bể chứa t = 1 ngày - Chọn chiều cao bể chứa H = 1.5 (m) Diện tích bể chứa F = == 5,1 4 H V 2,7(m2) Chọn kích thước bể L x B x H = 2 x 1,5 x 1,5 ¾ Công suất bơm bùn qua máy ép bùn : - Chọn bơm có lưu lượng Qb = 4(m3/h) = 0,001(m3/s) - Cột áp H = 8(m) N = η ρ × ××× 1000 gHQ = 8,01000 100681,98001,0 × ××× = 0,1(kw) Trong đó : - η : Hiệu suất bơm η = 0,8 - ρ : Khối lượng riêng của bùn ρ = 1006(kg/m3) - Công suất thực của bơm Nt =1,2 x 0,1 = 0,12 (kw) Bảng 22: Thông Số Xây Dựng Bể Chứa Bùn SST Thông số Đơn vị Giá trị 1 Chiều cao bể 1.5 m 2 Chiều rộng bể 1.5 m 3 Chiều dài bể 2 m 4 Bơm bùn 1 cái 95 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI 3CÔNG TY NHUỘM THÀNH PHÁT CÔNG SUẤT 150 m /NGÀY GVHD: TH.S VÕ ĐÌNH LONG SVTH: VÕ VƯƠNG ANH DƯƠNG 4.4.10 Máy ép bùn a. Nhiệm vụ Chủ yếu làm giảm khối lượng bùn bằng cách ép, nén làm cho bùn khô lại thành bánh, đễ dễ vận chuyển đến nơi xử lý. Phần nước còn lại sau khi ép đưa trở lại hố thu gom đễ xử lý tiếp. b. Tính toán Khối lượng bùn cần ép : G = Qt x ρ = 4 x 1006 = 4024(kg/ngày) - Qt: Tổng lượng cặn đưa vào bể Qt = 4(m3/ngày) - ρ = 1006 (kg/m3) khối lượng riêng của bùn Nồng độ bùn sau khi ép là 5% Khối lượng bùn sau ép = 100 54024× =201(kg/ngày) Số giờ hoạt động của máy ép là 12h chọn chiều rộng băng tải với năng suất 6000(kg/m.h) B= 60012 4024 × = 0,6(m) Vậy chọn máy ép bùn có chiều rộng đai ép là 0,6(m) 4.4.11 Bể khử trùng a. Nhiệm vụ Phá hủy các loại vi khuẩn gây bệnh nguy hiểm chưa được hoặc không thể khử bỏ trong các công trình xử lý phía trước. Hóa chất sử dụng trong quá trình khử 96 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI 3CÔNG TY NHUỘM THÀNH PHÁT CÔNG SUẤT 150 m /NGÀY GVHD: TH.S VÕ ĐÌNH LONG SVTH: VÕ VƯƠNG ANH DƯƠNG trùng là Clo lỏng. Giai đoạn khử trùng được thực hiện trong các công trình : trạm cloratơ và bể tiếp xúc. b. Tính toán Trạm clorato Clo lỏng chứa trong bình kín, khi mở van bình clo lỏng sẽ bốc hơi và dẫn qua thiết bị định lượng clo gọi là clorato. Hơi clo kết hợp với nước tạo thành nước clo, nước clo được dẫn đến bể tiếp xúc để thực hiện quá trình khử trùng. ¾ Lượng clo hoạt tính cần thiết để khử trùng nước thải V = a x Q Trong đó : - a: liều lượng clo hoạt tính a = 3(g/m3) = 3 x 10-3(kg/h) - Q: lưu lượng nước cần xử lý Q = 6,25(m3/h) V = 3 x 6,25 = 0,02(kg/h) ¾ Lưu lượng nước clo tại tramk clorato Qclo = cloC V Trong đó: - V: lượng clo hoạt tính cần thiết để khử trùng nước thải V = 0,02(kg/h) - Cclo: hàm lượng clo trong nứớc clo, kg/m3. lấy bằng độ hòa tan của clo trong nước ở nhiệt độ làm việc của nước thải 0,2% hay 2 kg/m3 Qclo = 01,02 2,0 == cloC V (m3/h) 97 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI 3CÔNG TY NHUỘM THÀNH PHÁT CÔNG SUẤT 150 m /NGÀY GVHD: TH.S VÕ ĐÌNH LONG SVTH: VÕ VƯƠNG ANH DƯƠNG ¾ Tính toán ngăn khử trùng Chọn ngăn khử trùng là bể trộn với các tấm chắn có lỗ. Đường kính lỗ d1 = 20 -100(mm), chọn d1 =20(mm) = 0,02(m) ¾ Thể tích hữu ích của bể V = Q x t = 150(m3/ngày) x 30(phút)=3.5(m3) Trong đó : - Q : lưu lượng nước thải Q = 150(m3/ngày) - t : thời gian tiếp xúc giữa nước thải và dung dịch clo ¾ Diện tích bể F = == 2,1 5,3 H V 3 (m2) - H = 1.2(m) : Chiều cao mực nước trong bể Chia bể 3 thành ngăn chảy ziczac ¾ Kích thước mỗi ngăn L x B =2 x 1,5 = 2,4 (m) Tổng diện tích của 3 ngăn sẽ là : 3 x 2,4 = 7,2 (m2) 4.5 TÍNH TOÁN CHI PHÍ CÔNG NGHỆ 4.5.1 Phần xây dựng Bảng 23: Các Hạng Mục Xây Dựng STT Hạng Mục Thể Tích Đơn Vị Đơn Giá (VNĐ) Thành Tiền 1 Hố thu gom 7.5 m3 1.800.000 13.500.000 98 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI 3CÔNG TY NHUỘM THÀNH PHÁT CÔNG SUẤT 150 m /NGÀY GVHD: TH.S VÕ ĐÌNH LONG SVTH: VÕ VƯƠNG ANH DƯƠNG 2 Bể điều hòa 75 m3 1.800.000 135.000.000 3 Bể trộn 1 m3 1.800.000 1.800.000 4 Bể tạo bông 10 m3 1.800.000 18.000.000 5 Bể lắng đợt I 30 m3 1.800.000 54.000.000 6 Bể aerotank 90 m3 1.800.000 162.000.000 7 Bể lắng đợt II 56 m3 1.800.000 100.800.000 8 Bể chứa bùn 4.5 m3 1.800.000 8.100.000 TỔNG CỘNG : 493.200.000(VND) 4.5.2 Phần Thiết Bị Bảng 24: Danh Sách Thiết Bị STT Thiết Bị Số Lượng Đơn Vị Đơn Giá (VND) Thành Tiền 1 Song chắn rác 1 Cái 500.000 500.000 2 Bơm nước lên bể điều hòa 2 Cái 20.000.000 40.000.000 3 Bơm định lượng 2 Cái 5.000.000 10.000.000 4 Máy thổi khí bể điều hòa 2 Cái 50.000.000 100.000.000 5 Cánh khuấy trộn 2 Cái 5.000.000 10.000.000 6 Moto khuấy nhanh 1 Cái 20.000.000 20.000.000 7 Moto khuấy chậm 2 Cái 15.000.000 30.000.000 8 Đĩa phân phối khí Cái 500.000 500.000 9 Máy thổi khí bể aerotank 2 Cái 50.000.000 100.000.000 10 Máy gom bùn bể lắng 2 Cái 60.000.000 120.000.000 11 Máng thu nước răng cưa bể lắng 2 Cái 3.000.000 6.000.000 12 Bơm bùn 2 Cái 20.000.000 20.000.000 13 Bơm nước dư 1 Cái 5.000.000 5.000.000 14 Thùng chứa dung dịch 2 Cái 1.000.000 2.000.000 15 Bơm nước sạch 1 Cái 5.000.000 500.000 16 Máy ép băng tải 1 Cái 150.000.000 150.000.000 17 Hệ thống ống dẫn nước thải thép không rỉ 40 m 400.000 1.600.000 99 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI 3CÔNG TY NHUỘM THÀNH PHÁT CÔNG SUẤT 150 m /NGÀY GVHD: TH.S VÕ ĐÌNH LONG SVTH: VÕ VƯƠNG ANH DƯƠNG 18 Hệ thống ống dẫn nước thải nhựa PVC 40 m 100.000 400.000 19 Tủ điện điều khiển 1 Cái 20.000.000 20.000.000 20 Hệ thống đường điện 1 Cái 10.000.000 21 Chi phí phát sinh 20.000.000 TỔNG CỘNG: 656.000.000(VND) Tổng chi phí = chi phí xây dựng + chi phí thiết bị = 493.200.000+656.000.000 = 1.149.200.000(VND) 4.5.3 Chi phí xử lý 1m3 nước thải. a. Chi phí xây dựng Tổng số vốn đầu tư cơ bản cho hệ thống xử lý nước thải của công ty là : T = 1.149.200.000(VND) Chi phí xây dựng cơ bản được khấu hao trong 20 năm, chi phí máy móc, chi phí thiết bị được khấu hao trong 10 năm. Tkh = 10 000.000.656 20 000.200.493 + = 24.660.000 + 65.6000.000 = 90.260.000(VND/năm) = 250.722(VND/ngày) b. Chi phí vận hành Bảng 25: Chi Phí Vận Hành STT Thiết Bị Số lượng (cái) Công suất (kw) Thời gian (h/ngày) Tổng điện năng (kw.h) 1 Bơnm nước thải vào bể điều hòa 2 0.8 24 x 1 38,4 2 Máy nén khí bể điều hòa 2 5.8 24 x 1 278,4 3 Cánh khuấy bể trộn 1 0.8 24 x 1 19,2 4 Máy nén khí bể Aerotank 2 12 24 x 2 576 100 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI 3CÔNG TY NHUỘM THÀNH PHÁT CÔNG SUẤT 150 m /NGÀY GVHD: TH.S VÕ ĐÌNH LONG SVTH: VÕ VƯƠNG ANH DƯƠNG 5 Máy gom bùn bể lắng 2 1.5 24 x 1 72 6 Bơm bùn 4 1.6 12 x 2 76,8 7 Bơm nước dư 2 1 5 x 1 10 8 Moto khuấy 3 0.2 24 x 3 14,4 9 Bơm định lượng dung dịch 4 0.5 24 x 4 19,2 10 Bơm nước sạch 1 1 1 x 1 1 11 Thiết bị tạo bông bùn 1 1.5 8 x 1 12 12 Máy ép băng tải 1 0.8 8 x 1 6,4 - Tổng số diện năng trong một ngày là : 1109,4 (kw) - Chi phí cho 1kw điện năng là: 650(VND) - Chi phí điện năng cho 1 ngày hoạt động : Dl = 1109,4 x 650 = 721.110 (VND/ngày) c. Chi phí cho nhân công - Lương cơ bản cho nhân công là 1.200.000(đ/tháng) - Số nhân công làm việc trong khâu vận hành hệ thống điện là 2 người.chi phí cho một tháng nhân công là : 2.4000.000(VND) D2 = 30 00.400.2 = 80.000 (VND) d. Chi phí sửa chửa Chi phí dành cho sửa chữa hệ thống hàng năm khoảng 0,5% tổng số vốn đầu tư vào công trình. Ds = 0.005 x 1.149.200.000 = 5.746.000(VND/năm) - Chi phí sữa chữa trong một ngày : Dsl = 365 000.746.5 =15.743(VND/ngày) 101 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI 3CÔNG TY NHUỘM THÀNH PHÁT CÔNG SUẤT 150 m /NGÀY GVHD: TH.S VÕ ĐÌNH LONG SVTH: VÕ VƯƠNG ANH DƯƠNG - Chi phí hóa chất cho một ngày vận hành hệ thống là : 150.000(VND/ngày) - Tổng chi phí cho một ngày vận hành hệ thống là : Tvh= 15.743 + 80.000 + 720.980 = 816.723(VND/ngày) e. Chi phí xử lý 1m3 nước thải Dxl = 150 723.816722.250 150 +=+ khvh TT = = 7.100(VND/m3) Với Q = 150(m3/ngày): Lưu lượng nước thải Vậy chi phí xử lý cho 1m3 nước là 7.100(VND/m3) 102 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI 3CÔNG TY NHUỘM THÀNH PHÁT CÔNG SUẤT 150 m /NGÀY GVHD: TH.S VÕ ĐÌNH LONG SVTH: VÕ VƯƠNG ANH DƯƠNG CHƯƠNG 5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 5.1 KẾT LUẬN Loại hình hoạt động dệt nhuộm đã tạo ra một lượng nước thải rất lớn, đa dạng về thành phần nên việc xây dựng một quy trình công nghệ để xử lý nước thải là cần thiết Qua thời gian tìm hiểu các số liệu cụ thể cũng như cơ sở hạ tầng hiện có của công ty cộng với sự tích lũy kiến thức trong những năm học vừa qua. Em xin đưa ra mô hình xử lý nước thải dệt nhuộm cho công ty bao gồm ba bước chính. - Xử lý cơ học. - Xử lý hóa học. - Xử lý sinh học. Có nhiều phương pháp để xử lý nước thải dệt nhuộm đạt hiệu quả, nhưng mô hình trên có thể là hợp lý nhất về xử lý nước thải dệt nhuộm ở nước ta. - Thứ nhất: Chi phí cho công nghệ xử lý nước thải vừa phải. - Thứ hai: Khi hệ thống đi vào hoạt động giá thành xử lý thấp, 7.100 đồng/m3 - Thứ ba: Hiệu quả làm sạch 95%, chất lượng nước thải sau xử lý luôn trong giới hạn cho phép. Vì đơn giản dễ vận hành, dễ sữa chữa khi có sự cố xảy ra. Khi đưa vào hoạt động sẽ cải thiện được sức khỏe cho công nhân làm việc ở đó cũng như những người dân sống quanh khu vực. 103 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI 3CÔNG TY NHUỘM THÀNH PHÁT CÔNG SUẤT 150 m /NGÀY GVHD: TH.S VÕ ĐÌNH LONG SVTH: VÕ VƯƠNG ANH DƯƠNG Khi xây dựng phải tuân thủ nghiêm ngặc phần kỹ thuật và thiết kế đã đưa ra. Phối hợp tốt giữa thiết kế và thi công nhằm tránh thất thoát về chi phí xây dựng cũng như qui trình xử lý không hiệu quả vì lỗi kỹ thuật. 6.2 KIẾN NGHỊ Là một công trình xử lý sinh học, muốn duy trì xử lý nước thải đạt hiệu quả. Phải có sự phối hợp tốt giữa cán bộ kỹ thuật và công nhân vận hành thiết bị, yêu cầu công nhận làm việc phải theo dõi thường xuyên 24/24, nếu có sự cố phải báo cáo ngay lên ban lãnh đạo để xử lý kịp thời. Phải có cán bộ kỹ thuật môi trường, bằng cách cho đi đào tạo hoặc học lớp nghiệp vụ, để có thể vận hành tốt hệ thống xử lý, theo dõi diễn biến hiện trạng môi trường của công ty. Thường xuyên theo dõi hệ thống thoát nước, các thiết bị sản xuất, nhằm giảm tối đa lượng chất thải phát sinh. Công nhân làm việc trong môi trường phải có bảo hộ về an toàn lao động, tuân thủ nghiêm ngặt về phòng chống cháy nổ. Tuyên truyền ý thức bảo vệ môi trường cho toàn bộ công nhân viên trong công ty, có hình thức kỷ luật đối với những người vô ý thức hoặc không tuân thủ những qui định chung về việc bảo vệ môi trường. 104