Luận văn Thiết kế hệ thống xử lý nước thải bệnh viện đa khoa huyện Hoà Bình - Tỉnh Bạc Liêu

ước thải có rất nhiều chất thải nguy hại, vi trùng. Ngoài ra nước thải y tế còn sử dụng một số hóa chất dùng để phục vụ cho quá trình rửa phim, siêu âm chính vì vậy, nước thải y tế có hàm lượng ô nhiễm rất cao như vi sinh, hữu cơ qua bảng phân tích mẫu nước thải của Bệnh Viện Đa Khoa Huyện Hòa Bình - Tỉnh Bạc Liêu cho thấy các chỉ tiêu đều không đạt tiêu chuẩn xả thải theo qui định là nguồn loại B. nếu lượng nước thải này không được xử lý, xả trực tiếp vào nguồn tiếp nhận sẽ gây ô nhiễm trầm trọng cho môi trường. Đặc biệt hữu cơ và vi sinh Do đó, việc xử lý nức thải Y Tế hiện nay là một vấn đề cần phải được thực hiện ngay.  3.2.4.3. Các thông số đề xuất phương án xử lý nước thải: STT Thông số Đơn vị Trị số Giới hạn cho phép xả vào nguồn Loại B ( TCVN 5945 – 1995) Chọn giới hạn cho phép xả cho thiết kế 1 pH 7,32 5,5 - 9 5,5 - 9 2 SS mg/l 149 100 100 3 BOD5 mg/l 1733 50 50 4 COD mg/l 2886 100 100 5 Nitơ mg/l 124,6 60 60 6 Coliform MPN/100ml 2400x103 17x103 17x103 Bảng 1 - 7: các thông số ô nhiễm Bệnh Viện Đa Khoa Huyện Hòa Bình Nguồn: Sở tài nguyên môi trường tỉnh Bạc Liêu 3.2.4.4. Đề xuất phương án xử lý nước thải. Phương án 1: Nước thải Lưới chắn rác Xe tải thu gom bùn Hố thu gom Bể lắng đợt 1 Bể Nén bùn Bể UASB Bể Nén bùn Bể Aerotank Máy nén khí Bể lắng đợt 2 Bể tiếp xúc Clorua vôi Thải ra sông Đường bùn Đường nước Đường khí Đường hóa chất Phương án 2: Nước thải Lưới chắn rác Hố thu gom Xe tải thu gom bùn Bể lắng đợt 1 Bể Nén bùn Bể UASB Bể Biophin Bể Nén bùn Bể lắng đợt 2 Clorua vôi Bể tiếp xúc Thải ra sông Đường bùn Đường nước Đường hóa chất CHƯƠNH IV: TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI BỆNH VIỆN ĐA KHOA HUYỆN HÒA BÌNH - TỈNH BẠC LIÊU 4.1. TÍNH TOÁN PHƯƠNG ÁN 1 4.2. Thuyết minh sơ đồ công nghệ Nước thải theo mương dẫn dẫn đến hố thu gom nước thải có đặt lưới chắn rác nhằm loại bỏ các tạp chất có kích thước lớn trước khi đi vào xử lý. Sau đó, nước thải được cho qua bể lắng đợt 1 để loại bỏ bớt các chất lơ lửng không tan trong nước. Tiếp theo, nước thải được dẫn vào bể UASB, tại đây, lượng ô nhiễm hữu cơ trong nước thải sẽ bị phân hủy kị khí tạo điều kiện để bể Aerotank xử lý tiếp theo. Nước ra từ bể Aerotank được lắng bông bùn ở bể lắng đợt 2 và khử trùng ở bể lắng 2 và bùn từ bể Aerotank nhằm duy trì hiệu quả xử lý của bể. Phần bùn còn lại từ bể lắng 2 và bùn từ bể UASB được đưa vào bể nén bùn để giảm độ ẩm của cặn, sau đó được lưu trong bể ổn định bùn( ở ngăn thứ nhất ) trước khi có xe đến thi gom. Bùn từ bể lắng 1 do tínhc hất độc hại nên được đưa vào lưu ở ngăn riêng của bể ổn định bùn ( ngăn thứ hai ). 4.3. Tính toán – thiết kế các công trình đơn vị: 4.3.1. Các thông số tính toán: 4.3.1.1. Các chỉ tiêu ô nhiễm của nước thải Bệnh Viện Đa Khoa Huyện Hòa Bình - Tỉnh Bạc Liêu + pH: 7.32 + SS: 149 mg/l. + BOD5: 1733 mg/l. + COD: 2886 mg/l + Tổng Nitơ:124.6 mg/l. + Tổng Coliform: 2400* 103 MPN/100ml  4.3.1.2.. lưu lượng tính toán: - Lưu lượng trung bình ngày đêm: Q = 13 m3/ngàyđêm. - Lưu lượng giờ lớn nhất( 9h – 10h ): Qmax.h = 1.5 m3/h. - Lưu lượng giờ nhỏ nhất ( 221h – 22h ): 0.1 m3/h. - Lưu lượng trung bình tính theo giờ: Q = = = 0.5416 m3/h. - Lưu lượng tính toán: + Hệ số không điều hoà chung: đối với nước thải bệnh viện Kch = 1.8 – 2.5, chọn Kch = 2 + Lưu lượng tính toán: Qtt = Kch Qtb = 2 0.541 = 1.082 m3/h 1.1 m3/h = 0.0003 m3/h 4.3.2. Tính toán các công trình chính: 4.3.2.1. Lưới lọc rác: Chức năng: Lưới chắn rác dùng để giử rác và các tạp chất có kích thước lớn có trong nước thải. Các tạp chất có kích thước như bông, băng, rác nếu không được loại bỏ khỏi nước thải sẽ gây tắc nghẽn đường ống, hư hỏng bơm và gây ảnh hưởng đến các công trình xử lý phía sau. Tính toán lưới lọc rác. - Khối lượng nước thải lấy ra trong một ngày đêm từ thiết bị lọc rác: W1 = a: lượng rác tính cho đầu người, với chiều rộng khe hở của lưới chắn rác trong khoảng 5mm thì lượng rác giử lại ở chổ chắn rác lấy theo bảnh 2 – 1 sách Xử Lý Nước Thải của PGS – TS Hoàng Huệ. a = 7 lít/người/năm. Ntt : dân số tính toán theo chất lơ lửng. Ntt = (người) (m3/ngày đêm). - Trọng lượng rác thu được trong một ngày đêm: (kg/ngàyđêm). G: trọng lượng riêng của rác, lấy G = 750 kg/m3 (theo Giáo Trình Xử Lý Nước Thải, PGS – TS Hoàng Huệ). - Trọng lượng rác mỗi giờ thu được từ thiết bị lọc rác: (kg/h). k: hệ số không điều hòa của rác lấy k = 2. Do lưu lượng nhỏ( 13 m3/ngàyđêm) nên lưới chắn rác được thiết kế dạng rổ, hình chử nhật, bằng thép không gỉ. Lượng rác lấy ra trong moat ngày đêm là P = 0,237 (kg/h): do đó việc lấy rác được thực hiện bằng các phương pháp thủ công. - Từ thể tích lấy rác ra mỗi ngày là 0,0038 m3 nên thể tích của thiết bị lọc rác được chọn như sau: (m) 4.3.2.2. Hố thu gom nước thải. a. Chức năng Thu gom nước thải từ các nơi thải ra, tập trung vào hố thu gom, hố thu gom có chức năng điều hòa lưu lượng nước thải. b.Tính toán hố thu gom nước thải. - Thể tích hố thu gom nước thải: t: thời gian lưu nước trong hố thu gom, chọn t = 1,5h Qtt: lưu lượng tính toán theo giờ. Qtt = 1,5 m3/h. (m3). - Chọn chiều cao công tác của hố thu H = 2 (m) chọn B = 0,8 L = 1,4 Chiều cao bảo vệ là 1 m. Vậy chiều cao tổng cộng của hố thu gom là: 3 m Các Thông số thiết kế hố thu gom: STT Tên Thông số Đơn vị Kích thước 1 Chiều Dài(L) m 0,8 2 Chiều rộng(B) m 1,4 3 Chiều cao(H) m 3 4 Thời gian lưu nước h 1,5 4.3.2.3. Bể lắng đợt 1. Chức năng: Bể lắng đợt 1 có nhiệm vụ làm giảm tối đa hàm lượng cặn lơ lửng (SS ) ban đầu có trong nước thải. Chọn bể lắng đợt 1 là bể lắng đứng có ngăn phản ứng hình trụ, có dạng hình tròn trên mặt bằng và đáy bể có dạng hình nón hay chóp cụt. Bể lắng đứng thường có kết cấu đơn giản, đường kính bể không vượt qúa 3 lần chiều sâu công tác và có thể lên đến 10m. Nước thải theo ống dẫn chảy vào ống trung tâm. Sau khi ra khỏi ống trung tâm, nước thải va vào tấm chắn và đổi hướng từ đứng sang ngang rồi dâng lên theo thân bể. Nước đã lắng tràn qua máng thu đặt xung quanh thành bể. Khi nước dâng lên theo thân bể thì cặn lắng thực hiện chu trình ngưng lại. Vậy cặn chỉ lắng được khi tốc độ lắng U0 lớn hơn tốc độ nước dâng U0. b. Tính toán bể lắng đứng đợt 1. Kích thước của bể: + tốc độ lắng: k: hệ số sử dụng thể tích bể lắng, thường được chọn từ 0,3 – 0,5. chọn k = 0,45. h1: chiều cao công tác của bể lắng đứng đợt 1, thông thường 2,7 – 3,8 m, chọn h1 = 2,7 m. : hệ số kể đến ảnh hưởng của nhiệt độ đối với độ nhớt động học của nước thải, ở 250C, lấy = 0,9. T: thời gian lắng, t = 1,5 – 2 h, chọn t = 1,7 h = 6120 (s)( theo giáo trình Xử Lý Nước Thải Sinh Hoạt Qui Mô Vừa và Nhỏ – Trần Đức Hạ). 0,176(mm/s). - Đường kính bể: (m) (m) - Diện tích bể (m2) - Chiều cao phần nón của bể lắng đứng: D: đường kính của bể lắng: D = 2,6 m dn:đường kính đáy nhỏ của hình nón cụt, lấy dn= 0,5 m. : góc nghiêng của đáy bể lắng so với phương ngang, 9(m). - Chiều cao tổng cộng của bể lắng đứng: h0: khoảng cách từ mực nước đến thành bể h0 = 0,2(m). (m). - Vận tốc gới hạn của vùng lắng (m/s) VH: vận tốc giới hạn của vùng lắng( m/s). K: hằng số phụ thuộc vào tính chất cặn ở bể lắng 1 xử lý nước thải sinh hoạt có thể lấy K = 0,05 : tỷ trọng của hạt thường từ 1,2 – 1,6, chọn = 1,25. g: gia tốc trọng trường, g = 9,8 m3/s. d: đường kính tương đương của hạt( m), thường chọn d = 10-4(m) : hệ số ma sát phụ thuộc vào đặc tính bề mặt của hạt và số Raynol của hạt khi lắng, = 0,02 – 0,03, chọn = 0,025 Ta thấy: VH >> v (0,063 >> 0,0005m/s) thỏa điều kiện. ống trung tâm: - Đường kính ống trung tâm: chọn d= 0,5 m - Diện tích tiết diện ướt của ống trung tâm: m2. - Đường kính miệng loe lấy bằng 1,35 đường kính ống trung tâm( theo giáo trình Xử Lý Nước Thải Đô Thị Và Công Nghiệp – TS Lâm Minh Triết) d1 = 1,35d = 1,350,5 = 0,675 lấy d1= 0,7 m. - Chiều cao ống loe lấy bằng 0,4m. - Chiều cao phần hình trụ của ống trung tâm: m (Theo Giáo Trình Tính Toán Thiết Kế Các Công Trình Xử Lý Nước Thải NXB Xây Dựng – TS Trịnh Xuân Lai), chọn ht = 1,5 m. - Chiều cao ống trung tâm: m. - Đường kính tắm hắt: m. - Góc nghiêng giữa bề mặt tấm hắt so với mặt phẳng ngang, lấy bằng 170. - Khoảng cách giửa mép ngoài cùng của miệng ống loe đến mép ngoài cùng của bề mặt tấm hắt theo phương qua trục: (m) Qtt: lưu lượng tính toán theo giây( 1,5 m3/h = 0,0004 m3/s). Vk: tốc độ dòng nước chảy qua khe hở giữa miệng loe ống trung tâm và bề mặt tắm hắt, Vk mm/s. Chọn Vk = 20 mm/s = 0,02 m/s. Máng thu nước ra: Thiết kế máng thu nước ra bằng bê tông cốt thép theo chu vi bể lắng - Chiều dài máng: (m). - Tải trọng tính toán: Cm: Chu vi bể lắng, (m). (m3/m.h). - Diện tích mặt cắt ước của dòng chảy trong máng: m2 Vm: vận tốc nước chảy trong máng, Vm = 0,60,7 m/s, chọn Vm = 0,7 m/s. Chọn kích thước máng thu nước: (m2). Máng răng cưa: (m). - Tải trọng thủy lực trên 1 mét dài của máng: (m3/m.h) = 0,000053(m3/m.s). Chọn máng răng cưa có khe hình chử V góc đáy = 900, mỗi mét chiều dài của máng có 10 khe. - Lưu lượng nước qua một khe: (m3/m.s). h: chiều cao nước qua khe, ( Theo Giáo Trình Xử Lý Nước Cấp – TS Trịnh Xuân Lai). (m). Chọn máng răng cưa có chiều cao khe: hkhe = 0,025m, khoảng cách giửa 2 đáy khe bằng với kích thước đáy khe = 0,5 m, khoảnh cách giửa 2 đỉnh khe = 2x 0,05 = 0,1 m, chiều cao máng răng cưa là 0,1 m. Lượng bùn sinh ra từ bể lắng 1: - hiệu quả khử SS và BOD: E: hiệu quả khử BOD5 hoặc SS biểu thị bằng % T:thời gian lưu nước ( giờ). a, b: hằng số thực nghiệm chọn theo bảng 4 – 5 ( Theo Gáo Trình Tính Toán Thiết Kế Các Công Trình Xử Lý Nước Thải NXB Xây Dựng – TS Trịnh Xuân Lai). - Lượng cặn sinh ra từ quá trình lắng tính theo trọng lượng khô: Mbùn = (kg/ngày). (SS đầu vào = 149 mg/l = 0,149 kb/m3). - Thể tích bùn cặn sinh ra trong một ngày đêm: bùn = 0,13: tỉ trọng của cặn ở bể lắng. nước = 1000 kg/m3: khối lượng riêng của nước. Cbùn = 5%: nồng độ của cặn ở bể lắng 1. (Theo Gáo Trình Tính Toán Thiết Kế Các Công Trình Xử Lý Nước Thải NXB Xây Dựng – TS Trịnh Xuân Lai). (m3). Các thông số thiết kế bể lắng đứng đợt 1: STT Tên thông số Đơn vị Kích thước 1 Đường kính bể(D) m 2,6 2 Chiều cao bể( H) m 3,95 3 Máng thu nước ra: + Chiều dài máng + Chiều rộng máng + Chiều cao máng m m m 8,2 0,1 0,1 4 Ống trung tâm + Đường kính ống + Chiều dài ống m m 0,7 1,7 5 Thời gian lắng h 1,7 4.3.2.4. Bể UASB: a. Chức năng Nước thải sau khi qua bể lắng 1 theo ống dẫn vào hệ thống phân phối đảm bảo phân phối đều nước lên trên diện tích bể. Nước đi từ dưới lên trên. Hổn hợp bùn yếm khí trong bể hấp thụ chất hữu cơ hòa tan trong nước thải, phân hủy và chuyển hoá chúng thành khí. Bọt khí sinh ra bám vào hạt bùn cặn nổi lên trên làm xáo trộn và gây ra dòng tuần hoàn cục bộ trong lớp cặn lơ lửng. Khi hạt cặn nối lên trên qua phải tắm chắn hạt cặn bị vỡ, khí thoát lên trên cặn rơi xuống dưới, hổn hợp bùn nước đã được tách hết khí vào ngăn lắng. Nước trong ngăn lắng tách bùn lắng xuống dưới đáy và tuần hoàn lại vùng phản ứng yếm khí. Nước dâng lên trên được thu vào máng theo ống dẫn sang bể Aerotank. Khí thoát ra được thu về bình chứa rồi theo ống dẫn khí thoát ra ngoài. b. Tính toán bể UASB. Kích thước bể UASB: - Đầu vào của bể UASB: (mg/l) (mg/l) - Hiệu quả xử lý COD: (Theo Gáo Trình Tính Toán Thiết Kế Các Công Trình Xử Lý Nước Thải NXB Xây Dựng – TS Trịnh Xuân Lai). Chọn E = 70% - Đầu ra bể UASB: (mg/l)(mg/l) - Lượng COD cần khử trong 1 ngày: (g/ngày) = 28,353 (kg/ngày) - Tải trọng xử lý của UASB: kg/m3.ngày (Theo Gáo Trình Tính Toán Thiết Kế Các Công Trình Xử Lý Nước Thải NXB Xây Dựng – TS Trịnh Xuân Lai). chọn U = 4 kg/m3.ngày - Thể tích phần xử lý kỵ khí: - Diện tích phần thiết của bể: v: vận tốc nước đang dâng trong bể, v = 0,60,9 m/h (Theo Gáo Trình Tính Toán Thiết Kế Các Công Trình Xử Lý Nước Thải NXB Xây Dựng – TS Trịnh Xuân Lai). Chọn v = 0,7 m/h. - Chọn kích thước tiết diện ngang của bể UASB = B x L = 1,4 x 2 (m) - Chiều cao phần xử lý kỵ khí: lấy H1 = 3,4 (m) - Tổng chiều cao bể: H2: Chiều cao phần lắng, H2 1m (Theo Gáo Trình Tính Toán Thiết Kế Các Công Trình Xử Lý Nước Thải NXB Xây Dựng – TS Trịnh Xuân Lai), chọn H2 = 1,2 m. H3: Chiều cao phần bảo vệ của bể ( Chiều cao dự trữ ), chọn H3 = 0,3m. - Thời gian lưu nước trong bể: (ngày) = 3 (h) Theo yêu cầu: (Theo Gáo Trình Tính Toán Thiết Kế Các Công Trình Xử Lý Nước Thải NXB Xây Dựng – TS Trịnh Xuân Lai) thỏa điều kiện. - Chiều cao toàn bộ ngăn lắng: Ta thiết kế tấm chắn khí độc theo chiều rộng của bể, nghiêng một góc so với phương ngang: ( Theo Anaerobic Treatmeant Tecnology for Municipal and IndustrialWater – MS Switzenbaum) Chọn Ta có: H1: chiều cao toàn bộ ngăn lắng Kiểm tra điều kiện: Ta có: > 30% thỏa điều kiện - Thời gian lưu nước trong ngăn lắng (ngày) = 12,8(h). Vậy: t > 1 (h) thỏa điều kiện (Theo Gáo Trình Tính Toán Thiết Kế Các Công Trình Xử Lý Nước Thải NXB Xây Dựng – TS Trịnh Xuân Lai) Tấm chắn và tắm hướng dòng: Tổng diện tích khe hở giữa 2 tấm chắn trên và dưới Vkhe: tốc độ qua khe hở, Vkhe = 910 m/h (Theo Gáo Trình Tính Toán Thiết Kế Các Công Trình Xử Lý Nước Thải NXB Xây Dựng – TS Trịnh Xuân Lai) (m2) - Khoảng cách khe hở giữa hai tấm chấn khí tren và dưới: Bốn tấm chắn khí xếp thành hai bên đối xứng nhau, do đó chỉ cần tính cho một bên. - Tấm chắn khí dưới: + Chiều dài: l1 = 1,3 m + Chiều rộng: Tấm chắn khí trên: + Chiều dài: l2 = 1,3 m + Chiều rộng: với 0,1 là khoảng cách xếp mí giữa hai tấm chắn khí trên và dưới bằng với giá trị bề rộng ngăn thu khí bằng bê tông, - Tấm chắn hướng dòng: + Chiều dài: l3 = 1,3 m + Chiều rộng: , chọn r3 = 0,3 m Tấm hướng dòng gồm hai tấm hợp với nhau một góc = 1200, đỉnh nằm tại giao điểm của hai tắm chắn khí trên. - Chiều rộng mỗi tấm: Hệ thống ống phân phối nước: - Nước được phân phối theo ống chính rồi qua ống nhánh phân phối vào bể UASB. - Đường kính ống chính: v1: vận tốc nước đi trong ống chính, v1 = 0,82 m/s, chọn v1 = 0,8 m/s. - Diện tích ống chính: - Vận tốc nước đi trong ống nhánh: , chọn v2 = 1,5 m/s - Diện tích 1 ống nhánh: n: số ống nhánh, chọn n = 2 - Đường kính ống nhánh Máng thu nước ra: -Vận tốc nước chảy trong máng: , chọn vm = 0,6 m/s - Diện tích mặt cắt ướt của máng: - Kích thước máng thu: B x L = 0,1 x 0,1 (m) - Máng làm bằng bê tông cốt thép dày 10mm, độ dốc 1% để nước chảy dễ dàng về phía cuối máng. Thu nước ra bằng ống dẫn sang bể Aerotank, ống có kích thước giống với ống chính phân phối nước vào bể UASB. - Máng răng cưa: giống bể lắng 1. Hệ thống thu khí: Lượng khí sinh ra: 0,5 m3 trên một kg COD được loại bỏ( Theo Design of Anaerobic Process the Treament of Industrial and Minicipal Wastewater – Joseph F. Malina ). Trong đó gồm 70%80% là khí CH4 và 20%30% là khí CO2. - Vậy thể tích khí sinh ra từ bể UASB trong một ngày: Qkhí = 0,5 x 4,2 = 2,1 (m3/ngày) - Đường kính ống dẫn khí: v: vận tốc khí đi trong ống từ 1015 m/s, chọn v = 12 m/s - Chọn ống thu khí bằng nhựa PVC 10mm. Lượng bùn sinh ra: Lượng bùn sinh ra vào khoảng 0,10,5 kg trên 1 kg COD được loại bỏ ( Theo Design of Anaerobic Process the Treament of Industrial and Minicipal Wastewater – Joseph F. Malina ). Vậy khối lượng bùn sinh ra trong một ngày: Mb = 0,2 x G = 0,2 x 28,353 = 5,67 (kg/ngày) - Chọn ống thu bùn bằng nhựa PVC 32 x 2,9 mm được đặt ở đáy bể, cách đáy bể 0,2 m. - van lấy mẫu: có tác dụng thu mẫu từ bể nhằm kiểm soát chất lượng bùn trong bể. Bố trí 4 van cách đáy 0,1 m và cách nhau 0,4 m. - Van xả kiệt: đặt tại góc bể nhằm xả cạn nước bùn trong bể UASB khi muốn sữa chữa hay làm vệ sinh. Van khóa nằm ngoài bể. Các thông số thiết kế bể UASB: STT Tên thông số Đơn vị Kích thước 1 Chiều dài bể ( L) m 2,2 2 Chiều rộng bể ( B) m 1,4 3 Chiều cao bể ( H ) m 4,9 4 Thời gian lưu nước (t) m 3 4.2.2.5. Bể Aerotank: a. Chức năng: Nước thải sau khi di qua bể UASB có chứa các chất hoà tan là các chất lơ lửng đi vào bể phản ứng khí (Aerotank ). Khi ở trong bể các chất lơ lửng đóng vai trò là các hạt nhân để cho vi khuẩn cư trú, sinh sản và phát triển dần lên thành các bông cặn gọi là bùn hoạt tính. Vi sinh vật sử dụng chất hữu cơ (BOD ) và chất dinh dưỡng (N, P ) làm thức ăn để chuyển hóa chúng thành các chất trơ không hòa tan và thành các tế bào mới. Số lượng bùn hoà tan sinh ra trong thời gian lưu lại trong bể Aerotank của lượng nước thải đi vào trong bể không đủ để làm kết tủa nhanh các chất hữu cơ. Do đó phải sử dụng lại bùn tiến trình lắng xuống đáy của bể tăng đợt hai bằng cách tuần hoàn bùn ngược lại bể Aerotank để duy trì nồng độ của vi sinh vật trong bể. Bùn dư ở bể lắng II được xả qua bể nén bùn. b. Tính toán bể Aerotnk. Hiệu quả xử lý: - Đầu vào: COD = 705 mg/l BOD/COD = 0,6 BOD5 = 423 mg/l T0 = 260C - Đầu ra: BOD5 = 30 mg/l SS = 20 mg/l ( 65% là cặn hữu cơ) - lượng cặn hữu cơ có thể phân hủy được trong cặn lơ lửng ra khỏi bể lắng ( đầu ra ): 20 x 65% = 13 (mg/l) - BODC ( BOD cuối cùng ) của chất rắn có khả năng phân hủy sinh học ở đầu ra: 13 x 1,42 = 18,46 (mg/l ) 1,42 mg: là lượng oxy cần để oxy hóa hết 1 mg tế bào (Theo Gáo Trình Tính Toán Thiết Kế Các Công Trình Xử Lý Nước Thải NXB Xây Dựng – TS Trịnh Xuân Lai) - BOD5 có trong cặn ra khỏi bể lắng: 18,46 x 0,6 = 11,07 ( mg/l ) - Lượng BOD5 hòa tan của nước thải ra khỏi bể lắng: 30 – 11,07 = 18,93 ( mg/l ) - Hiệu quả khử BOD hòa tan ra khỏi bể lắng: - Hiệu quả khử BOD của toàn bộ hệ thống: Thể tích bể Aerotank: ( Theo Giáo Trình Xử Lý Nước Thải Đô Thị Và Công Nghiệp – TS Lâm Minh Triết ). Y: Hệ số sinh trưởng bùn, đây là một thông số động học được xác định bằng thực nghiệm, Y = 0,40,8 mg VSS/mgBOD5, chọn Y = 0,6 : Thời gian lưu bùn, = 515 ngày, chọn = 10 ngày. So: BOD5 của nước thải dẫn vào bể Aerotank, So = 423 mg/l S: BOD5 hòa tan của nước thải ra khỏi Aerotank, S = 18,93 mg/l X: Nồng độ chất lơ lửng dễ bay hơi hỗn hợp bùn hoạt tính, So (Theo Gáo Trình Tính Toán Thiết Kế Các Công Trình Xử Lý Nước Thải NXB Xây Dựng – TS Trịnh Xuân Lai), chọn X = 1500 mg/l. Kd: Hệ số phân hủy nội bào, đây cũng là một thông số động học được xác định bằng thực nghiệm, Kd = 0,06 ngày-1 m3 Lấy V = 13,1 m3 - Chiều cao bể: H1 = 1,2 m ( chiều cao từ mực nước tới đáy bể ) - Chiều cao bảo vệ: h = 0,5 m Tổng chiều cao xây dựng bể: H = H1 + h = 1,7 m - Diện tích mặt thoáng của bể Aerotank: Lấy F = 8,7 m2 - Chọn kích thước bể Aerotank là: L x B = 4 x 2,2 ( m) - Thời gian lưu nước lại trong bể: ( ngày) = 24 ( h) Lượng bùn dư thải bỏ mỗi ngày: - Tốc độ tăng trưởng của bùn hoạt tính: - Lượng bùn hoạt tính sinh ra do khử BOD ( trong một ngày): (kg/ngày) - Tổng lượng cặn sinh ra: (kg/ngày) 0,8: tỷ lệ cặn bay hơi trong tổng số cặn hữu cơ. - Lượng bùn thải bỏ mỗi ngày = tổng lượng cặn – hàm lượng chất lơ lửng còn lại trong dòng ra = 2,46 – (13 x 20 x 10-3) = 2,2 (kg/ngày) Lượng bùn thải bỏ: V: thể tích bể Aerotank, V = 13,1 m3 Qr = Qv = 13 m3/ngày X = 1500 mg/l = 10 ngày Cr: nồng độ chất rắn lơ lửng dễ bay hơi trong chất rắn lơ lửng ra khỏi bể lắng, Cr = 0,8 x 1,8 = 14,4 mg/l Ct: nồng độ chất rắn lơ lửng dễ bay hơi trong chất rắn lơ lửng trong dòng bùn tuần hoàn, Ct = C x 0,8 = 10000 x 0,8 = 8000 mg/l (m3/ngày) Lưu lượng bùn tuần hoàn: Ta có: ( Q + Qt)X = QtCt + QC0 Q: lưu lượng nước thải Qt: lưu lượng bùn hoạt tính tuần hoàn X: Nồng độ bùn hoạt tính ở bể Aerotank, X = 1500 mg/l Ct: Nồng độ VSS trong bùn tuần hoàn, Ct = 8000 mg/l C0: Nồng độ VSS trong nước thải dẫn vào Aerotank, mg/l Giá trị C0 thường rất nhỏ so với X và Ct, do đó trong phương trình cân bằng vật chất trên có thể bỏ qua đại lượng QC0. phương trình có dạng: QtCt = (Q + Qt)X (*) (Theo Gáo Trình Tính Toán Thiết Kế Các Công Trình Xử Lý Nước Thải NXB Xây Dựng – TS Trịnh Xuân Lai) Chia 2 vế cho Q và đặt tỉ số , (: được gọi là hệ số tuần hoàn bùn) (*):Ct = X + X - Lưu lượng bùn tuần hoàn: (m3/ngày) Lượng oxy cần thiết để cung cấp cho bể Aerotank: - Lượng BOD cần xử lý mỗi ngày: f: hệ số chuyển đổi giữa BOD5 và BOD20 ( Theo Giáo Trình Xử Lý Nước Thải – PGS.TS Hoàng Huệ) (kg/ngày) - Lượng oxy cần thiết ở điều kiện chuẩn ( 200C ): OC0 = G – 1,42Px Px = 1,97 kg/ngày ( kg/ngày ) - Lượng oxy cần thiết ở 260C: Cs20: nồng độ oxy bão hòa trong nước sạch ở 200C, Cs20 = 9,08 mg/l Csh: Nồng độ oxy bão hòa trong nước ứng với nhiệt độ ( T0C), Csh 260C = 8,09 mg/l Cd: Nồng độ oxy cần duy trì trong công trình, Cd = 1,5 – 2 mg/l, lấy Cd = 2 mg/l. : hệ số điều chỉnh lực căng bề mặt theo hàm lượng muối, với nước thải thường lấy = 1 : Hệ số điều chỉnh lượng oxy ngấm vào nước thải do ảnh hưởng của hàm lượng cặn, chất hoạt dộng bề mặt, loại thiết bị làm thoáng, hình dáng và kích thước bể có giá trị từ 0,60,94, chọn = 0,6 (Theo Gáo Trình Tính Toán Thiết Kế Các Công Trình Xử Lý Nước Thải NXB Xây Dựng – TS Trịnh Xuân Lai). (kg/ngày) - Lượng không khí cần cung cấp cho bể Aerotank: Qkhí = f: hệ số an toàn, f = 1,5, chọn f = 2 OU: công suất hòa tan vào nước thải của thiết bị phân phối tính theo gam oxy cho 1 m3 không khí. OU = Ou x h Ou: công suất hòa tan oxy vào nước thải của thiết bị phân phối thính theo gam oxy cho 1 m3 không khí, ở độ ngập nước h = 1m, chọn theo bảng ( 7 – 1, Tính toán Thiết Kế Các Công TrìnhXử Lý Nước Thải – TS Trịng Xuân Lai), chọn Ou = 7 gO2/m3.m h: chiều sâu ngập nước của thiết bị phân phối, h H = 1,2 m (kg/m3.m) Qkhí = (m3/ngày) = 1,74 (m3/phút) = 0,029(m3/s) Số đĩa cần phân phối trong bể( chọn đĩa xốp, kích thước đĩa D = 150 mm): q: lưu lượng riêng của không khí đối với diffuser, q = 100200 1/phút, chọn q = 100 1/phút. (cái) Chọn N = 15 cái Kiểm tra chỉ tiêu làm việc của bể Aerotank: Tỉ số khối lượng chất nền trên khối lượng bùn hoạt tính: : thời gian lưu nước trong bể ( ngày) tỉ số nằm trong khoảng cho phép từ (Theo Gáo Trình Tính Toán Thiết Kế Các Công Trình Xử Lý Nước Thải NXB Xây Dựng – TS Trịnh Xuân Lai). Tải trọng thể tích của bể Aerotank: (kg/ngày) Ống dẫn khí: Vận tốc khí đi trong ống: v = 1015 m/s, chọn v = 12 m/s Đường kính ống dẫn khí ( ống làm bằng thép mạ): (m)  Các thông số thiết kế bể Aerotank: STT Tên thông số Đơn vị Kích thước 1 Chiều dài bể (L) m 4 2 Chiều rộng bể (B) m 2,2 3 Chiều cao bể (H) m 1,7 4 Thời gian lưu nước (t) h 24 5 Số đĩa phân phối khí trong bể cái 15 6 Lưu lượng không khí cần thiết m3/h 104,3 4.2.2.6. Bể lắng đợt 2: a. Chức năng. Hỗn hợp nước và bùn hoạt tính chảy ra từ công trình xử lý sinh học được dẫn đến bể lắng 2. Bể này có nhiệm vụ lắng và tách bùn hoạt tính đả xử lý ở bể Aerotank hay màng vi sinh vật đã chết từ bể Aerotank và các phần nhỏ chất không tan. Bùn sau khi lắng một phần sẽ tuần hoàn lại bể Aerotank để tạo hổn hợp bùn và nước có nồng độ MLSS = 2800 – 3000 mg/l. b. Tính toán bể lắng đứng đợt 2. Kích thước bể: Thể tích phần công tác của bể lắng: 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) - Chiều cao công tác của bể lắng: (h1 ) v: vận tốc dòng chảy trong bể lắng, vmax = 0,5 mm/s, chọn v = 0,25 mm/s - Diện tích tích diện của bể lắng: - Diện tích tiết diện của ống trung tâm: - Đường kính bể lắng: lấy D = 2,2 (m) - Đường kính ống phân phối trung tâm: lấy d1 = 0,17(m) - Ống phân phối trung tâm: + Đường kính miệng loe bằng với chiều cao ống loe: d2 = 1,35xd1 = 0,23 (m) + Đường kính tấm chắn hướng dòng: Dhd = 1,3d2 = 0,29 (m) + Khoảng cách từ ống trung tâm đến tấm hướng dòng: l = 0,3 m ( l = 0,25) + Khoảng cách từ tấm hướng dòng đến mực bùn = 0,2 (0,20,3) + Chiều cao ống phân phối trung tâm: h = 1 (m) (1 2,5 m) - Vận tốc nước chảy trong ống trung tâm: (m/ngày) = 0,014 (m/s) ( thỏa điều kiện) - Tính lại diện tích vùng lắng: - Tải trọng thể lực của bể: - vận tốc nước đi lên trong bể: ( Theo Giáo Trình Xử Lý Nước Thải – GS.PTS Hoàng Huệ: đối với bể lắng đặt sau bể Aerotank xử lý tuần hoàn thì v < 5 mm/s thỏa điều kiện) Xác định chiều cao bể: - Chiều cao phần nón của bể lắng: (chọn dn = 0,89 m) chiều cao tổng cộng của bể: - Chiều cao cột nước trong bể: hnước = h1 + hn = 1,8 + 0,89 = 2,69(m) - Chiều cao phần nước trong: h2 1,5 m, chọn h2 = 1,5 m Máng thu nước ra: đặt theo chu vi phía trong bể - Chiều dài máng thu nước: - Tải trọng thu nước trên một m dài của máng: ( thỏa điều kiện) : hệ số tuần hoàn, = 0,23 - Máng thu có kích thước: B x L = 0,1 x 0,1(m) - Máng răng cưa giống bể lắng 1 Lượng bùn cặn lưu trong bể: - Thể tích phần chứa cặn hình trụ trong bể: - Nồng độ trung bình bùn cặn trong bể: : nồng độ cặn tại mặt phân chia giữa vùng lắng và vùng chứa bùn. : nồng độ bùn trong dòng tuần hoàn, = 8000 mg/l. - Lượng bùn cặn lưu trong bể: - Tải trọng bùn của bể lắng: = 21,84(kg/m2.ngày) Thời gian lưu nước trong bể: (ngày) = 0,48 (h) Trong đó: - Thời gian lắng: (ngày) = 9,5(h) - Thời gian cô đặc cặn ( nén cặn ): (ngày) = 5,41(h) Các thông số thiết kế bể lắng đợt 2: STT Tên thông số Đơn vị Kích thước 1 Đường kính bể (D) m 2,2 2 Chiều cao bể (H) m 2,89 3 Máng thu nước ra: + Chiều dài máng + Chiều rộng máng + Chiều cao máng m m m 6,9 0,1 0,1 4 Ống trung tâm + Đường kính ống + Chiều dài ống m m 0.17 1 5 Thời gian lắng h 2 4.2.2.7. Bể tiếp xúc ( khử trùng ): Bình dung dịch và bình hòa trộn hóa chất: - Ta sử dụng thiết bị chân dung dịch Ca(OCL)2 2,5% 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 thùng hòa trộn, sau đó được dẫn đến thùng dung dịch rồi pha thành dung dịch nồng độ 2,5%. - Liều lượng Clo hoạt tính cần châm: a = 3 g/m3 ( sau khi xử lý sinh học hoàn toàn )( Theo Giáo Trình TÍNH TÓAN THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI NXB Xây dựng – TS Trịnh Xuân Lai ). - Lượng Clo hoạt tính cần sử dụng để khử trùng: - Lượng Clo hoạt tính có trong Ca(OCL)2 là . Do trừ di tổn thất trong bảo quản nên lấy giá trị là 30%. - Lượng Ca(OCL)2 nguyên chất cần châm vào bể tiếp xúc: - Lưu lượng dung dịch Ca(OCL)2 2,5% cần châm vào bể tiếp xúc: với : là khối lượng riêng của dung dịch - Dung tích bình châm hoá chất ( bình dung dịch ): t: thời gian cần thiết cho một lần pha, chọn t = 2ngày = 48 h. lấy W1 = 11(l) - Dung tích bình pha hóa chất ( bình hòa trộn ): lấy bằng 40%dung tích bình dung dịch lấy W2 = 4(l) Thể tích bể tiếp xúc: - Thể tích bể tiếp xúc với thời gian lưu nước t = 30 phút = 0,5h lấy V = 1 m3 - Chọn kích thước bể tiếp xúc: B x L x H = 0,5 x 2 x 1,3 (m) ( Với h = 0,3 là chiều cao dự trữ ). - Chiều dài vách ngăn lấy bằng 2/3 chiều rôkng của bể: - Bể tiếp xúc có 2 ngăn, khoảng cách giửa bể đến vách ngăn là 1 m. Các thông số thiết kế bể tiếp xúc: STT Tên thông số Đơn vị Kích thước 1 Chiều dài bể ( L ) m 2 2 Chiều rộng bể ( B ) m 0,5 3 Chiều cao bể ( H ) m 1,3 4 Chiều dài vách ngăn m 0,3 5 Khoảng cách các vách ngăn m 1 4.2.2.8. Bể nén bùn: nén bùn thải ra từ bể lắng 2 và bể UASB. - Lượng cặn dư thải bỏ hằng ngày từ bể lắng 2: 0,04 kg/ngày. - Lượng cặn sinh ra từ bể UASB: 5,67 kg/ngày. Tổng lượng cặn dẫn đến mỗi ngày: (kg/ngày). - Thể tích bùn đưa vào bể nén mỗi ngày: d: tỉ trọng của cặn sau nén, d = 1,005. C: nồng độ cặn, C = 1%. ( Theo Giáo Trình TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI NXB Xây Dựng – TS Trịnh Xuân Lai ) - Thể tính bùn lưu trong bể nén bùn: t: thời gian lưu bùn, chọn t = 10 ngày ( t = 0,5 20 ngày ). - Chọn chiều cao bùn nén hb = 1m - Diện tích bể nén bùn: kích thước bể nén bùn: B x L = 2 x 2,85 (m) - Chọn chiều cao lắng ( lớp nước trên mặt bùn ): h1 = 1m - Thể tích phần lắng: - Thời gian lưu nước để lắng: (ngày) - Chiều cao bể nén bùn: H = hb + h1 + h0 = 1 + 1 + 0,2 = 2,2 (m) (h0 = 0,2 m : chiều cao dự trữ ) - Thể tích bể nén bùn: V = 1 x 2 x 2,85 = 5,7 (m3) - Tải trọng bùn trên một đơn vị thể tích bể: ( kg/m3.ngày). Nước tách ra trong quá trình nén bùn được dẫn trở lại bể Aerotank để tiếp tục xử lý. Các thông số thiết kế bể nén bùn: STT Tên thông số Đơn vị Kích thước 1 Chiều dài bể (L) m 2,85 2 Chiều cao bể (H) m 1 3 Chiều rộng bể (B) m 2 4 Thời gian lưu bùn trong bể ( t) ngày 1 4.2.2.9. Bể ổn định bùn: - Lưu giữ bùn trước khi xe tải thu gom. Thêm vôi để khử mùi. - Bể ổn định bùn được xây dựng thành 2 ngăn: + Ngăn thứ nhất: chứa bùn bơm từ bể nén bùn + Ngăn thứ hai: chứa bùn bơm từ bể lắng 1 ( bùn thô dộc hại nên chứa riêng ở ngăn 2 ). - Thời gian lưu ở ngăn thứ nhất: 20 ngày. - Thể tính ngăn thứ nhất của bể: chọn kích thước ngăn thứ nhất: B x L x H = 2,9 x 2 x 2 (m) - Thời gian lưu ở ngăn thứ hai: 30 ngày. - Thể tính ngăn thứ hai: chọn kích thước ngăn thứ hai: B x L x H = 0,3 x 2 x 2 (m) Vậy kích thước của toàn bộ bể ổn định bùn: B x L x H = 3,2 x 2x 2 (m) Các thông số thiết kế bể ổn định bùn: STT Tên thông số Đơn vị Kích thước 1 Ngăn thứ nhất: + Chiều dài + Chiều rộng + Chiều cao m m m 2 2,9 2 2 Ngăn thứ hai + chiều dài + Chiều rộng + Chiều cao m m m 2 0,3 2 4.3.3. Tính toán các công trình phụ: 4.3.3.1. Đường ống dẫn nước trong dây truyền công nghệ: - Đường kính ống dẫn nước: v: tốc độ nước chảy trong ống dẫn ( từ ), chọn v = 0,8 m/s. Vậy chọn ống dẫn nước thải bằng nhựa PVC 32 x 2,9 mm 4.3.3.2. Máy nén khí: - Lưu lượng không khí cần cung cấp: q = Qkhí = 0,0028 m3/s - Tổn thất áp lực của máy nén khí: Hct = hd + hc + hf + H hd: tổn thất áp lực do ma sát dọc theo chiều dài ống dẫn (m) hc: tổn thất cục bộ (m), tổng hd + hc thường không quá 0,4m. hf: tổn thất thiết bị phân phối (m), thường không quá 0,5 m. H: chiều sâu hữu ích của bể, H = 2 m. ( Theo Giáo Trình XỬ LÝ NƯỚC THẢI ĐÔ THỊ VÀ CÔNG NGHIỆP – TS Lâm Minh Triết ) - Aùp lực không khí: at - Công suất máy nén khí: q: lưu lượng không khí, q = 0,0028 m3/s : hiệu suất máy nén khí, = , chọn =0,7 Vậy chọn máy nén khí có công suất 0,1 KW, 1 máy sử dụng và 1 máy dự phòng. 4.3.3.3. Động cơ khuấy: Do lưu lượng quá nhỏ Q = 13 m3/ngàyđêm, qua tính toán bồn pha hóa chất cũng nhỏ, dẫn đến chiều dài của cách khuấy rất nhỏ nên ta chọn phương pháp khuấy ở bồn pha hóa chất là khuấy thủ công. 4.3.3.4. Bơm: Bơm nước thải: ( từ hố thu gom lên bể lắng 1) + D = 32mm + v = 0,8 m/s + Q = 13 m3/ngàyđêm - Aùp lực toàn phần: H = H3 + åHtổn thất H3: độ cao địa hình từ mực nước ở hố thu gom đến mực nước của bể lắng1, H3 = 3,2 m åHtổn thất : tổng tổn thất áp lực qua đường ống bơm và bơm, bao gồm tổn thất dọc đường trên ống và tổn thất cục bộ. ( Theo Giáo Trình XỬ LÝ NƯỚC CẤP – TS Trịnh Xuân Lai ). - Tổn thất dọc đường trên đường ống: hdđ = l: chiều dài đường ống, l = 6m. D: đường kính ống, D = 32 mm. v: vận tốc nước trong ống, v = 0,8 m/s. g: gia tốc trọng trường. : hệ số tổn thất dọc đường. Tính : : độ nhớt động học Ta thấy: Re > 104 Chế độ chảy rối thành nhám thủy lực, nên ta có hệ số tổn thất dọc đường ( Theo Giáo Trình CƠ LƯU CHẤT – Anterun ): : độ nhám tuyệt đối, = 0,2 ( ống PVC ) hdđ = - Tổn thất cục bộ: hcb =å å: tổng hệ số tổn thất Ống hút máy bơm: = 5,5 ( có gắn van 1 chiều) Đầu ra của ống đẩy: = 1 Van 1 chiều: =2,5 Khủy cong 900: = 0,29 x 4 cái Cửa vào bể lắng: = 1 Cửa ra( thu hẹp đột ngột ): =0,5 å åHtổn thất = hdđ + hcb = 1,063 + 0,38 = 1,443 (m) Vậy H = 3,2 + 1,443 = 4,643 (m) Chọn bơm có Q = 1 m3/h ( Q = 24m3/ngàyđêm ), tổn thất H = 11 m, công suất N = 1HP ( Theo Giáo Trình XỬ LÝ NƯỚC CẤP – TS Trịnh Xuân Lai ). Bơm bùn tuần hoàn: - Lưu lượng: Q = 2,99 m3/ngày - Tổn thất: H = 5m. - Công suất: N = 0,5HP Bơm bùn sang bể nén bùn và bể ổn định bùn: - Lưu lượng: Q = 0,057 m3/ngày - Tổn thất: H = 5m. - Công suất: N = 0,5 HP 4.4. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ PHƯƠNG ÁN 2 Trong 2 phương án lựa chọn thiết kế, có sự khác nhau như sau: Phương án 1 thiết kế bể Aerotank; phương án 2 thiết kế bể Biophin, các công trình ở 2 phương án hoàn toàn giống nhau. 4.5. BỂ BIOPHIN. 4.5.1. Chức năng: Bể lọc sinh học cao tải là loại công trình xử lý sinh học hiếu khí. Nồng độ BOD5 giới hạn trong nước thải đầu vào là nhỏ hơn hoặc bằng 300mg/l trong bể lọc sinh học, nướci thải đi qua lớp vật liệu lọc theo chiều từ trên xuống dưới. Nước được đưa vào qua hệ thống phân phối nước phun thành giọt đều kắp trên bề mặt của lớp vật liệu lọc. Khi nước thải đến bề mặt lớp vật liệu sẽ chảy thành lớp màng mỏng qua khe lọc di xuống dưới. Sau 1 thời gian, chiều dày của lớp màng này tăng lên ngăn cản oxy không thắm qua được lớp màng này tạo ra quá trình phân hủy yếm khí, sinh ra khí CO2 và CH4, các loại khí này làm tróc lớp màng và tế bào già ra khỏi lớp vật liệu rồi bị nước cuốn trôi xuống phía dưới. Trên bề mặt lớp vật liệu hình thành lớp màng mới và hiện tượng này cứ lặp đi lặp lại cho tới khi làm sạch BOD và chất dinh dưỡng có trong nước thải. 4.5.2. Tính toán Lưu lượng thiết kế 13 m3/ ngày đêm BOD5 của nước thải đi vào bể lọc sinh học là: 423 mg/l SS của nước thải đi vào bể lọc sinh học la: 149 mg/l a. Xác định giá trị BOD20 cho phép của nước thải khi chảy vào bể lọc sinh học: BOD20chophép = BOD20xử lý ( mg/l). = 7,5 x 44,118 = 330,885 mg/l Trong đó: BOD20 cho phép: giá trị BOD5 cho phép của nước thải, mg/l. BOD20 sau xử lý: giá trị BOD20 yêu cầu của nước thải sau khi lọc cần đạt được là: BOD20 su xử lý = BOD5/ 0,68 = 30/ 0,68 = 44,118 mg/l Với K: hệ số phụ thuộc vào nhiệt độ trung bình của nước thải và chiều cao lớp vật liệu lọc, với nhiệt độ, t = 270C, ta có: K = 7,5 ( Bảng 7-2, Xử Lý Nước Thải, Trần Hiếu Nhuệ, 1978 ) . b. Chọn chiều cao lớp vật liệu lọc. Chọn HL = 2 m ( Theo Lâm Minh Triết ). c. Tải trọng bề mặt của bể lọc sinh học: Ls = N / BOD20 cho phép = 4500 / 330,885 = 13,6 m3/m2. ngày đêm. Tải trọng này thỏa giới hạn [10/30] (m3/m2.ngày đêm ), ( lâm Minh Triết, 1978 ). Với: N: tải trọng cho phép tính bằng gam BOD20 trên 1m2 diện tích bể trong 1 ngày đêm, nhiệt độ t > 160C N = 4500 g BOD20/ m2 diện tích bể. Ngày ( Lâm Minh Triết, 1978). d. Hệ số tuần hoàn nước: Trong đó: BOD20vao là BOD20của nước thải trước khi vào bể lọc. BOD20vao = BOD20 vao/ 0,68 = 423/0,68 = 622.05 mg/l e. Lưu lượng tuần hoàn Qtb = n x Q = 1,015 x 0,541 = 0,549 m3/h ( Theo Xử Lý Nước Thải – Hoàng Huệ ). f. Kích Thước bể lọc sinh học Diện tích bề mặt cần thiết của bể lọc sinh học Đường kính bể lọc: g. Chọn độ dốc đáy ngăn thu nước dốc vè phía máng thu la: i = 0,01 ( Lâm Minh Triết, 1978 ) h. Chiều cao bổ sung cho phần dốc đáy là: Hđ = 0,01 x D = 0,01 x 0,764 = 0,0076 m Chiều cao tổng cộng của bể lọc sinh học: H = Hbv + HL + Hđ + Hdưới = 0,3 + 2 + 0,00764 + 0,5 = 2,8 m Trong đó: Hbv: chiều cao bảo vệ, Hbv = 0,3 m HL: chiều cao lớp vật lịeu lọc Hđ: chiều cao bổ sung do phần dốc đáy Hdưới: chiều cao của không gian bên dưới vật liệi lọc ( ngăn thu nước), chọn Hdưới = 0,5 m j. Thể tích lớp vật liệu lọc: Wvll =S * HL = 0,96 * 2 = 1,92 m3 Chọn vật liệu lọc là tấm nhựa đúc lượn sống k. Hệ thống phân phối nước: hiệu quả xử ly của bể lọc sinh học phụ thụoc vào sự phân phối đêu nước của hẹ thống đầu vào. Vi đối với tháp lọc sinh học, thông thường người ta dùng hệ thống tưới phản ứng. l. Đường kính của hệ thống tưới DT = D -200 = (0,764 * 103) – 200 = 564 mm Với D: đường kính bể lọc sinh học m. chọn 4 ống phân phối trong hệ thống tưới. Đường kính của mõi ống được tính như sau: D0 = Trong đó: V: vận tốc chuyển đọng của chất lỏng trong ống, v =1 (m/s), ( Theo Lâm Minh Triết, 1978 ), chọn v = 1 (m/s) Q: lưu lượng tính toán Q = 0,000154 (m3/s) n. Số lỗ trong ống tưới m = lổ o. Khoảng cách của một lỗ bất kỳ ri cách tâm trục của hệ thống tưới như sau: ri = Với i: số thứ tự của lỗ cách trục hệ thống tưới r1 = (mm) p. Khoảng cách giửa 2 lỗ: r2 – r1 = 56,4 – 39,88 = 16,52 mm q. Số vòng quay của hệ thống tưới trong phút: Trong đó: d: đường kính lỗ phân phối ( d >= 10 mm, chọn d = 10 mm) q1; lưu lượng trung bình cho 1 ống tưới, có 4 ống tưới q1 = (13* 564)/(4*86400) = 0,0212 lít/s vòng/phút r. Ống đứng: Lưu lượng ống đứng = lưu lượng thiết kế của bể lọc sinh học qống đứng = (13/86400)*1000 = 0,15 l/s s. Diện tích tiết diện ống đứng: sống đứng = qống đứng /v = 0,15*10-3/1 = 0,00015 m2 f. Đường kính ống đứng: Xây bể lọc co máy che để tránh mưa gió gây ảnh hưởng đến lớp màng vi sinh vật phía trên lớp vật liệu lọc. u. Hiệu quả xử lý của bể lọc sinh học: Hàm lượng SS sau khi qua bể lọc sinh học không giảm: SSBiophin = SS UASB = 249 mg/l Hàm lượng SS sau khi qua bể lọc sinh học giảm 85% ( Theo Lâm Minh Triết , 1978) BODBiophin = (423*15)/ 100 = 63,45 mg/l 4.6. Bể lắng đợt 2: Kích thước bể: Thể tích phần công tác của bể lắng: t: thời gian lắng, t = 1,5h = 5400 s ( chọn theo bảng 2 -2 Giáo Trình Xử Lý Nước Thải Sinh Hoạt Vừa Và Nhỏ – Trần Đức Hạ) - Chiều cao công tác của bể lắng: v: vận tốc dòng chảy trong bể lắng, vmax = 0,5 mm/s, chọn v = 0,25 mm/s - Diện tích tích diện của bể lắng: - Diện tích tiết diện của ống trung tâm: - Đường kính bể lắng: lấy D = 2,2 (m) - Đường kính ống phân phối trung tâm: lấy d1 = 0,17(m) - Ống phân phối trung tâm: + Đường kính miệng loe bằng với chiều cao ống loe: d2 = 1,35xd1 = 0,23 (m) + Đường kính tấm chắn hướng dòng: Dhd = 1,3d2 = 0,29 (m) + Khoảng cách từ ống trung tâm đến tấm hướng dòng: l = 0,3 m ( l = 0,25) + Khoảng cách từ tấm hướng dòng đến mực bùn = 0,2 (0,20,3) + Chiều cao ống phân phối trung tâm: h = 1 (m) (1 2,5 m) - Vận tốc nước chảy trong ống trung tâm: (m/ngày) = 0,014 (m/s) ( thỏa điều kiện) - Tính lại diện tích vùng lắng: - Tải trọng thể lực của bể: - vận tốc nước đi lên trong bể: Xác định chiều cao bể: - Chiều cao phần nón của bể lắng: (chọn dn = 0,89 m) chiều cao tổng cộng của bể: - Chiều cao cột nước trong bể: hnước = h1 + hn = 1,35 + 0,89 = 2,24(m) - Chiều cao phần nước trong: h2 1,5 m, chọn h2 = 1,5 m Máng thu nước ra: đặt theo chu vi phía trong bể - Chiều dài máng thu nước: - Tải trọng thu nước trên một m dài của máng: ( thỏa điều kiện) : hệ số tuần hoàn, = 0,23 - Máng thu có kích thước: B x L = 0,1 x 0,1(m) - Máng răng cưa giống bể lắng 1 Lượng bùn cặn lưu trong bể: - Thể tích phần chứa cặn hình trụ trong bể: - Nồng độ trung bình bùn cặn trong bể: : nồng độ cặn tại mặt phân chia giữa vùng lắng và vùng chứa bùn. : nồng độ bùn trong dòng tuần hoàn, = 8000 mg/l. - Lượng bùn cặn lưu trong bể: - Tải trọng bùn của bể lắng: = 21,84(kg/m2.ngày) Thời gian lưu nước trong bể: (ngày) = 0,00045 (h) Trong đó: - Thời gian lắng: (ngày) = 9,5(h) - Thời gian cô đặc cặn ( nén cặn ): (ngày) = 5,41(h) CHƯƠNG V: KHÁI TOÁN KINH TẾ 5.1. TÍNH TOÁN KINH TẾ CHO PHƯƠNG ÁN 1: 5.1.1. Chi phí xây dựng STT Tên Công Trình Đơn vị Số lượng Đơn gía (VNĐ) Tành tiền (VNĐ) 1 Lưới lọc rác Cái 1 1.300.000 1.300.000 2 Hố Thu gom m3 2,25 1.000.000 1.250.000 3 Bể lắng đứng 1 m3 2,35 nt 2.350.000 4 Bể UASB m3 15,092 nt 15.092.000 5 Bể Aerotank m3 14,96 nt 14.960.000 6 Bể lắng đợt 2 m3 3,65 nt 3.650.000 7 Bể tiếp xúc m3 1,3 nt 1.300.000 8 Bể nén bùn m3 5,7 nt 5.700.000 9 Bể ổn định bùn m3 12,8 nt 12.800.000 Tổng Cộng (A) 58.402.000 Chi phi thiết bị STT Thiết bị Đơn vị Số lượng Đơn giá (VNĐ) Thành tiền (VNĐ) 1 Bơm hóa chất cái 1 11.000.000 11.000.000 2 Thùng đựng hóa chất bằng nhựa cái 2 30.000 60.000 3 Bơm nước thải 1 HP bộ 2 4.000.000 8.000.000 4 Bơm bùn 0.5 HP Bộ 5 3.000.000 15.000.000 5 Máy nén khí 0.5HP Bộ 2 9.000.000 18.000.000 6 Đĩa phân phối Cái 15 90.000 1.350.000 7 Tủ Điều khiển 1 32.000.000 32.000.000 8 Hệ thống gạt bùn Bộ 2 5.500.000 11.000.000 9 Van + Phụ tùng + Đường ống kỹ thuật 18.000.000 10 Máng thu nước 2.500.000 Tổng cộng (B) 116.910.000 Chi phí khác: STT Chi Phí Ký Hiệu Cách tính Thành tiền 1 Chi Phí thiết kế A1 2.1%(A+B)x 1.1 4.050.000 2 Chi phí phân tích và khảo sát mẫu 3.000.000 3 Chi phí lập thiết minh và lựa chọ phương án xử lý 10%A1 405.000 Tổng Cộng(C) 7.455.000 Tổng kinh phí đầu tư cho hệ nước thải là: A + B + C = 58.402.000 + 116.910.000 + 7.455.000 = 182.767.000 (VND) Chi phí quản lý vận hành: Chi phí hóa chất: Lượng Ca(OCL)2 nguyên chất cần sử dụng: b = 83 (g/h) = 0.1992 (kg/ngày ) 0.2 ( kg/ngày ). Chi phí hóa chất = 0.2 x 30000 = 6000 (VND/ngày ) ( 1 kg Ca(OCL)2 = 30000 VND ) Chi phí hóa chất tính trên 1m3 nước thải: (VND/m3) Chi phí điện năng: STT Thiết Bị Công suất tiêu thụ (KW) Thời gian làm việc (h/ngày) Điện năng tiêu thụ 1 Bơm nước thải 0.736 12 8.832 2 Bơm bùn 1 3 3 3 Bơm hóa chất 0.05 24 1.2 4 Máy nén khí 0.1 24 2.4 Tổng điện năng tiêu thụ trong ngày (KWh/ngày ) 15.432 Chi phí điện cho 1 ngày (VND/ngày)( 1 KWh: 1000VND) 15.432VND Chi phí điện VND/ 1m3 nước thải 800VND 5.1.4.3. chi phí nhân công: Mỗi ngày chỉ cần trực ở hệ thống xử lý nước thải 2 giờ. Công nhân vận hành: 500 VND/tháng Tổng cộng: 500 VND tháng = 16.700 VND/ngày = 835 VND/m3. 5.1.4.4. Chi phí xử lý nước thải: - Khấu hao công trình trong 15 năm, lãi suất 8% năm. Vậy chi phí xử lý cho 1m3 nước thải là: VND/m3 - Chi phí xử lý cho 1m3 nước thải không kể đến chi phí đầu tư xây dựng công trình ( Chi phí mỗi ngày phải trả để xử lý 1m3 nước thải ) là: 300 + 800 + 835 = 1.935 VND/m3 5.2. TÍNH TOÁN KINH TẾ PHƯƠNG ÁN 2. 5.2.1. Chi phí xây dựng: STT Tên Công Trình Đơn vị Số lượng Đơn gía (VNĐ) Tành tiền (VNĐ) 1 Lưới lọc rác Cái 1 1.300.000 1.300.000 2 Hố Thu gom m3 2,25 1.000.000 1.000.000 3 Bể lắng đứng 1 m3 2,35 nt 2.350.000 4 Bể UASB m3 15,092 nt 15.092,000 5 Bể Biophin m3 15.23 nt 15.230.000 6 Bể lắng đợt 2 m3 3,65 nt 3.650.000 7 Bể tiếp xúc m3 1,3 nt 1.300.000 8 Bể nén bùn m3 5,7 nt 5.700.000 9 Bể ổn định bùn m3 12,8 nt 12.800.000 Tổng Cộng (A) 58.422.000 5.2.2. Chi phi thiết bị STT Thiết bị Đơn vị Số lượng Đơn giá (VNĐ) Thành tiền (VNĐ) 1 Bơm hóa chất cái 1 11.000.000 11.000.000 2 Thùng đựng hóa chất bằng nhựa cái 2 30.000 60.000 3 Bơm nước thải 1 HP bộ 2 4.000.000 8.000.000 4 Bơm bùn 0.5 HP Bộ 5 3.000.000 15.000.000 6 Đĩa phân phối Cái 15 90.000 1.350.000 7 Tủ Điều khiển 1 32.000.000 32.000.000 8 Hệ thống gạt bùn Bộ 2 5.500.000 11.000.000 9 Van + Phụ tùng + Đường ống kỹ thuật 18.000.000 10 Máng thu nước 2.500.000 Tổng cộng (B) 98.910.000 Vậy tổng chi phí đầu tư cho hệ thống xử lý nước thải là: A + B = 58.422.000+ 98.910.000 = 157.322.000 Chi phí khác: STT Chi Phí Ký Hiệu Cách tính Thành tiền 1 Chi Phí thiết kế A1 2.1%(A+B)x 1.1 3.635.000 2 Chi phí phân tích và khảo sát mẫu 3.000.000 3 Chi phí lập thiết minh và lựa chọ phương án xử lý 10%A1 363.500 Tổng Cộng(C) 6.998.500 Tổng kinh phí đầu tư cho hệ nước thải là: A + B + C = 58.422.000+ 98.910.000 + 6.998.500= 164.330.500 (VND) Chi phí quản lý vận hành: Chi phí hóa chất: Lượng Ca(OCL)2 nguyên chất cần sử dụng: b = 83 (g/h) = 0.1992 (kg/ngày ) 0.2 ( kg/ngày ). Chi phí hóa chất = 0.2 x 30000 = 6000 (VND/ngày ) ( 1 kg Ca(OCL)2 = 30000 VND ) Chi phí hóa chất tính trên 1m3 nước thải: (VND/m3) Chi phí điện năng: STT Thiết Bị Công suất tiêu thụ (KW) Thời gian làm việc (h/ngày) Điện năng tiêu thụ 1 Bơm nước thải 0.736 12 8,832 2 Bơm bùn 1 3 3 3 Bơm hóa chất 0.05 24 1,2 Tổng điện năng tiêu thụ trong ngày (KWh/ngày ) 13,032 Chi phí điện cho 1 ngày (VND/ngày)( 1 KWh: 1000VND) 13.032 VND Chi phí điện VND/ 1m3 nước thải 543 VND 5.2.4.3. chi phí nhân công: Mỗi ngày chỉ cần trực ở hệ thống xử lý nước thải 2 giờ. Công nhân vận hành: 500.000 VND/tháng Tổng cộng: 500.000 VND tháng = 16.700 VND/ngày = 835 VND/m3. 5.2.4.4. Chi phí xử lý nước thải: - Khấu hao công trình trong 15 năm, lãi suất 8% năm. Vậy chi phí xử lý cho 1m3 nước thải là: VND/m3 - Chi phí xử lý cho 1m3 nước thải không kể đến chi phí đầu tư xây dựng công trình ( Chi phí mỗi ngày phải trả để xử lý 1m3 nước thải ) là: 300 + 543 + 835 = 1.678 VND/m3 5.3. LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN. Dựa trên kết quả tính toán kinh tế ở 2 phương án cho thấy: Giá thành của phương án 1 và phương án 2 trên lệch không nhiều Mặt khác, xét về hiệu quả xử lý thì phương án 1 tốt hơn phương án 2, riêng phương án 2 để bể Biophin hoạt động đạt hiệu suất tốt thì hàm lượng BOD đầu vào bể phải nằm trong giới hạn 150 – 200 mg/l ( theo PGS. PTS HOÀNG HUỆ).