Đề tài Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho khu công nghiệp công suất 18000 m 3 /ngày đêm

∼ 1 ∼ MỞ ĐẦU 1. Đặt vấn đề Nước thải là mối quan tâm hàng đầu, các cơ sở sản xuất, các khu công nghiệp khi sử dụng nguồn nước sạch để sản xuất, sinh hoạt… để rồi trả lại chính nguồn nước đó nhưng đã thay đổi hoàn toàn về chất lượng. Nước này được xả trở lại các dòng sông để rồi phát tán ô nhiễm lên cả một hệ thống sông ngòi. Yêu cầu cấp thiết các cơ sở sản xuất, nhà máy phải có trách nhiệm với nguồn nước thải của mình, cần thực hiện các giải pháp để xử lý phù hợp với chuẩn mực chung đề ra (các quy chuẩn nhà nước ban hành, hoặc yêu cầu từ cơ quan địa phương chịu trách nhiệm) trước khi xả ra nguồn tiếp nhận. Nhà nước có vai trò quan trọng để đảm bảo họ thực hiện, cần ban hành luật định phù hợp và các biện pháp cưỡng chế bắt buộc thực thi cũng như các giải pháp khuyến khích mọi người thực hiện nghĩa vụ của mình. Xây dựng hệ thống xử lý nước thải hoàn chỉnh cho bất cứ Khu công nghiệp hay cơ sở sản xuất cũng không đơn giản, nó đòi hỏi kinh phí thực hiện và tính chất khoa học (xây dựng, vận hành, sữa chữa, bảo trì …), cũng như diện tích đất xây dựng lớn. Chính điều này làm cho các chủ đầu tư e ngại và không muốn chấp hành dù biết rằng nước thải của họ ảnh hưởng đến môi trường, và hành động này vi phạm với luật định. Nhưng nếu cải thiện hệ thống xử lý sao cho kinh phí xây dựng, vận hành, hệ thống làm việc ổn, diện tích đất ít, vận hành hệ thống đơn giản (cơ chế tự động) thì các chủ đầu tư sẽ thực hiện với tinh thần trách nhiệm cao hơn, từ đó giúp uy tín doanh nghiệp, thu hút khách hàng đầu tư vào KCN. Chính vì thực tiễn về sự phát triển công nghiệp hiện nay kéo theo sự ô nhiễm môi trường ngày một gia tăng tại Việt Nam, thì vấn đề giải quyết ô nhiễm môi trường là tính cấp thiết cho xã hội và cho các doanh nghiệp hiện nay. Vì vậy mà đề tài nghiên ∼ 2 ∼ cứu tính toán, lựa chọn công nghệ xử lý nước thải thích hợp đối với KCN An Tây được chọn để thực hiện. 2. Mục tiêu đề tài Đề tài nhằm vào mục tiêu chính: Tìm hiểu ơn lại kiến thức đã học nắm được các vấn đề liên quan giữa lý thuyết và thực tế. Đề xuất cơng nghệ xử lý nước thải thích hợp cho khu cơng nghiệp An Tây, nhằm giải quyết các vấn đề ơ nhiễm mơi trường cho khu vực. Giải quyết vấn đề kiện tụng về ơ nhiễm mơi trường đối với chủ đầu tư khu cơng nghiệp. • Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải của khu công nghiệp. • Tính toán chi phí xây dựng, vận hành. • Bản vẽ sơ đồ công nghệ, mặt bằng trạm xử lý và bản vẽ chi tiết công trình đơn vị. 3. Nội dung nghiên cứu Phân tích lựa chọn phương án, tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho khu công nghiệp công suất 18000 m3/ngày đêm nhằm đảm bảo nước thải đầu ra (được thải ra môi trường tiếp nhận), đạt tiêu chuẩn cho phép (QCVN 24:2009/BTNMT (cột A)). 4. Phạm vi ứng dụng đề tài Áp dụng cho một trường hợp cụ thể, đĩ là chọn lựa cơng nghệ thích hợp cho nhà máy xử lý tập trung của khu cơng nghiệp An Tây, nhằm đảm bảo chất lượng nước thải đầu ra của KCN ít ảnh hưởng tới nguồn tiếp nhận là sơng Sài Gịn, là nguồn nước cấp cho thành phố Hồ Chí Minh và Bình Dương… Mặt khác giảm thiểu tối đa sự ảnh hưởng của KCN tới mơi trường đặc biệt là ảnh hưởng tới người dân trong khu vực xung quanh. Giải quyết vấn đề kiện tụng của người dân, được người dân ủng hộ việc xây dựng KCN nhằm phát triển kinh tế trong vùng, giải quyết cơng ăn việc làm cho con em trong khu vực dự án và trên tồn quốc. ∼ 3 ∼ Giải quyết vấn đề ơ nhiễm mơi trường thực hiện đúng pháp luật về bảo vệ mơi trường của nhà nước, thu hút doanh nghiệp trong và ngồi nước đầu tư vào KCN sinh lợi nhuận cho chủ đầu tư, giải quyết được cơng ăn việc làm cho người dân. Ngồi ra đề tài cịn cĩ thể áp dụng cho các khu cơng nghiệp khác trên cả nước với qui mơ tương tự. ∼ 4 ∼ CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CƠNG TY 1.1 Giới thiệu chung Khu cơng nghiệp An Tây với diện tích 500 ha do cơng ty TNHH ASCENDAS- PROTRADE làm chủ đầu tư (trụ sở chính đặt tại xã An Tây, huyện Bến Cát, tỉnh Bình Dương). Cĩ Giấy chứng nhận đăng ký kinh doanh số 462045000306 ngày 29 tháng 10 năm 2007 do ban quản lý các KCN tỉnh Bình Dương cấp, với ngành nghề: đầu tư xây dựng, kinh doanh kết cấu hạ tầng KCN. Cơng ty cĩ vốn điều lệ 50 triệu USD tương đương 808,25 tỷ đồng; vốn pháp định 20 triệu USD. Dự án cĩ tổng vốn đầu tư là 150 triệu USD với thời hạn thực hiện là 50 năm kể từ ngày được cấp Giấy chứng nhận đầu tư. Doanh nghiệp được hưởng các ưu đãi như: thuế thu nhập doanh nghiệp hàng năm là 10% lợi nhuận thu được trong 15 năm kể từ khi bắt đầu hoạt động kinh doanh; thuế thu nhập doanh nghiệp hàng năm bằng 28% thời gian cịn lại. Cơng ty Cổ Phần Khống sản và Xây dựng Bình Dương (BIMICO) là cơng ty mẹ của cơng ty TNHH ASCENDAS-PROTRADE. Cơng ty Cổ Phần Khống sản và Xây dựng Bình Dương (BIMICO) tiền thân là doanh nghiệp nhà nước được thành lập ngày 13/01/1993 theo quyết định số 62/QĐUB của UBND tỉnh Sơng Bé nay là tỉnh Bình Dương. ∼ 5 ∼ Hình 1.1: Văn phịng cơng ty BIMICO Cơng ty được cổ phần hĩa và đi vào hoạt động theo loại hình cơng ty cổ phần từ tháng 5/2006 với vốn điều lệ là 70 tỉ đồng. Trong đĩ nhà nước giữ cổ phần chi phối 51%, cịn lại các cổ đơng là: Cán bộ cơng nhân viên, nhà đầu tư chiến lược và cổ đơng bên ngồi. Cơng ty cĩ chức năng thăm dị, khai thác chế biến khống sản, thi cơng giếng khoan, khai thác nước ngầm, sản xuất kinh doanh vật liệu xây dựng, nước uống tinh khiết đĩng chai, xây dựng cơ sở hạ tầng kỹ thuật, kinh doanh khu cơng nghiệp, thi cơng các cơng trình giao thơng, cơng trình cơng nghiệp và dân dụng, đầu tư kinh doanh du lịch và các dịch vụ khác. Về khai thác mỏ: cơng ty đang tổ chức và quản lý mỏ đá xây dựng Tân Đơng Hiệp, mỏ đá xây dựng Phước Vĩnh, mỏ đá xây dựng Thường Tân, mỏ cao lanh Tân Lập, mỏ sét gạch ngĩi Khánh Bình, mỏ cao lanh An Lập, chế biến cung ứng các loại nguyên liệu khống, sản xuất nước uống tinh khiết đĩng chai, sản xuất gạch ngĩi tuynel, sản xuất cống bê tơng ly tâm. Về đầu tư kinh doanh cơ sở hạ tầng khu cơng nghiệp. Trên cơ sở thành cơng của khu cơng nghiệp Đất Cuốc với tổng diện tích: 212,84 ha tại xã Tân Thành, huyện Tân Uyên, tỉnh Bình Dương. Cơng ty đã nắm bắt được xu hướng mở cửa phát triển cơng nghiệp ∼ 6 ∼ của nhà nước, vì vậy đã mạnh dạn đầu tư phát triển xây dựng cơ sở hạ tầng KCN An Tây. 1.2 Vị trí địa lý xây dựng KCN Vị trí: - Phía Đông: giáp đất trồng cao su và nhà dân. - Phía Tây: giáp đất trồng cao su của dân, đường ĐT744. - Phía Nam: giáp KCN Mai Trung, KCN Việt Hương, đất trồng cao su, nhà dân. - Phía Bắc: giáp KCN Rạch Bắp, xóm Bến Cò, nhà dân. KCN An Tây thuộc xã An Tây, huyện Bến Cát, tỉnh Bình Dương nằm trên cửa ngõ phía Bắc, vùng kinh tế trọng điểm phía Nam, tiếp giáp với tỉnh Bình Phước, các tỉnh vùng cao Tây Nguyên và gần với danh giới phía Đơng Bắc Campuchia, nên rất thuận lợi cho việc cung cấp nhiên liệu sản suất các ngành cơng nghiệp chế biến các mặt hàng từ nơng lâm sản, đặc biệt là các loại cây cao su, ca phê, điều, các loại gỗ các loại khống sản khác. Khu cơng nghiệp cĩ vị trí thuận lợi về giao thơng liên lạc với sân bay, cảng sơng và các trung tâm thương mại. Từ KCN An Tây đến Khoảng cách 1 Sân bay Tân Sơn Nhất, cảng Sài Gịn, trung tâm Tp.HCM 55 km 2 Thị xã Thủ Dầu Một, tỉnh Bình Dương 20 km 3 Thành phố Biên Hịa, tỉnh Đồng Nai 45 km 4 Cảng sơng Vinaconex do tổng cơng ty XNK Bộ xây dựng đầu tư 03 km 5 Cửa khẩu Mộc Bài, Tây Ninh 70 km Cơ sở hạ tầng:
Đường giao thơng + Đường bộ - Tuyến đường Quốc lộ 13 và đường ĐT 744 rộng 20m dẫn đến KCN. ∼ 7 ∼ - Đường nội bộ: Đường chính: rộng 30 – 40 m Đường phụ: rộng 20 – 24 m + Đường thủy, cảng: KCN nằm gần nhánh sơng Sài Gịn, cách cảng Vinaconex do tổng cơng ty XNK Bộ Xây dựng đầu tư 3 km.
Điện: tuyến dây trung thế 22KV chạy dọc đường ĐT 744.
Hệ thống nước cấp: nguồn nước từ nước mặt sơng Sài Gịn được xử lý.
Nhà máy xử lý nước thải: Cơng suất 18.000 m3/ng, nước thải được xử lý cục bộ trong các nhà máy và tại trạm xử lý nước thải trung trước khi thải ra sơng Sài Gịn.
Mạng lưới thơng tin: hệ thống cáp ngầm do Bưu điện tỉnh Bình Dương đã đầu tư. ∼ 8 ∼ Hình 1.2: Vị trí khơng gian khu cơng nghiệp An Tây Khu cơng nghiệp An Tây Sông Sài Gòn Kênh Thị Tính Đường đi thị xã Vinacomex Đường DT 744 ∼ 9 ∼ Hình 1.3: Vị trí địa lý khu cơng nghiệp An Tây - Cơ cấu sử dụng đất KCN: LOẠI ĐẤT Diện tích (ha) Tỉ lệ (%) Đất dùng cho sản xuất cơng nghiệp 335,2417 67,040 Đất kho bãi 19,6420 3,928 Đất XD cơng trình điều hành và DV 16,4102 3,282 Đất cây xanh 50,3622 10,071 Đất cơng trình đầu mối HTKT 2,2586 0,465 Đất giao thơng 76,0853 15,215 TỔNG CỘNG 500 100 Khu cơng nghiệp An Tây ∼ 10 ∼ - Tổng diện tích: 500 ha - Hiện trạng KCN: Đầu tư CSHT đến tháng 9/2008 * Tổng vốn đầu tư CSHT được duyệt: 1.479.097 triệu VNĐ. * Tổng vốn đền bù giải tỏa, san lắp: 437.923 triệu VNĐ, đạt 30 %. 1.3 Tổng quan về mơi trường trong khu vực Điều kiện tự nhiên: Thực vật chủ yếu là cây cao su, điều và cây cơng nghiệp dài ngày. Khu vực cĩ hai nhánh sơng chính đi qua là sơng Sài Gịn và sơng Thị Tính. - Khơng mưa bão, động đất; cĩ 2 mùa rõ rệt trong năm: mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 11, mùa khơ từ tháng 12 đến tháng 4 năm sau. - Địa hình khu vực bằng phẳng, độ chênh cao khơng đáng kể khoảng 0,1%; - Địa chất nền mĩng xây dựng tương đối cao, cường độ đất đạt trung bình từ 1,5 - 2,0 kg / cm² (đất nền rất cứng nên khơng phải đĩng cọc trong hầu hết các trường hợp, cĩ thể bắt đầu ngay việc xây dựng nhà xưởng); - Khí hậu giống như thành phố Hồ Chí Minh; - Nhiệt độ trung bình trong năm là 26,7 0C (14oC – 38oC); - Độ ẩm trung bình là 79-80%, - Lượng mưa trung bình hàng năm 1.600 - 1.700 mm, số giờ nắng trung bình 2.500 - 2.800 giờ, giĩ thường theo hướng Tây Nam. Điều kiện kinh tế - xã hội tại khu vực: Huyện Bến Cát nằm ở phía Nam tỉnh Bình Dương, phía Bắc giáp với huyện Dầu Tiếng và huyện Phú Giáo, phía Nam giáp với thị xã Thủ Dầu Một, phía Đơng giáp huyện Tân Uyên, phía Tây giáp với thành phố Hồ Chí Minh mà ranh giới là sơng Sài Gịn. Theo số liệu thống kê năm 2003, huyện Bến Cát cĩ 1 thị trấn và 14 xã với diện tích là 558,37 km2, trong đĩ đất trồng lúa: 5854 ha, trồng rau đậu: 1056 ha, trồng mía: 282 ha, trồng lạc: 439 ha, trồng cà phê: 1 ha, trồng điều: 1847 ha, trồng cao su: 14682 ha. ∼ 11 ∼ Dân số huyện Bến Cát là 116.618 người, trong đĩ: nam giới 48%, nữ giới 52%. Số người sống ở khu vực thành thị là 11.539 người, số người sống ở nơng thơn: 105.069. Mật độ trung bình: 198 người/km2. Khu cơng nghiệp An Tây xây dựng tại khu vực xã An Tây, huyện Bến Cát, tỉnh Bình Dương. Xã An Tây tiếp giáp với xã An Điền, Thanh Tuyền, Phú An và phía Nam giáp vớ sơng Sài Gịn, cĩ diện tích là 2.500 ha. Tồn xã cĩ 3.200 người trong độ tuổi lao động. Người dân ở đây sống chủ yếu bằng cơng việc trồng trọt là chủ yếu như trồng điều, cao su, cây ăn trái, … với mức sống trung bình 350kg/người (quy ra thĩc). ∼ 12 ∼ CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH ĐÁNH GIÁ VÀ LỰA CHỌN CƠNG NGHỆ 2.1 Xác định lưu lượng cần xử lý Khu cơng nghiệp An Tây cĩ diện tích 500 ha đang trong giai đoạn giải tỏa và thiết kế thi cơng và mời nhà đầu tư vào KCN cho nên các nghành nghề được phép đầu tư vào khu cơng nghiệp đều phải thơng qua các cấp chính quyền của tỉnh Bình Dương. KCN An Tây nằm trên địa bàn xã An Tây, huyện Bến Cát tỉnh Bình Dương, là vùng tam giác sắt trong chiến tranh, là vùng nhạy cảm về vấn đề mơi trường trên địa bàn tỉnh Bình Dương. Hiện tại trên địa bàn xã An Tây, An Điền, Phú An các dự án sản xuất cĩ tính ơ nhiêm nặng đều khơng được cấp phép xây dựng đầu tư như : thuộc da, dệt nhuộm, xi ma,…. Đây cũng là điều làm giảm sức thu hút đầu tư của KCN nhưng thuận lợi cho quá trình giám sát và thực thi mơi trường, nhằm đảm bảo chất lượng mơi trường trong khu vực. Nước thải của khu cơng nghiệp gồm cĩ nước thải từ quá trình sản xuất của các doanh nghiệp trong KCN sau này và nước thải sinh hoạt của cơng nhân làm việc trong các xí nghiệp trong khu cơng nghiệp. Dự kiến KCN An Tây khi đi vào hoạt động ổn định thu hút khoảng 690.00 lao động. 3.3.1. Nước thải sản xuất cơng nghiệp: Là nước thải từ quá trình sản xuất cơng nghiệp của các doanh nghiệp trong KCN vì đang trong giai đoạn giải tỏa nên tính nước thải cơng nghiệp theo diện tích đất của KCN. Qsx = qtc*s = 18*335.2417= 6034.35(m3/ngày). Trong đĩ: S: Diện tích đất sản suất cơng nghiệp 335.2417ha qtc: Là tiêu chuẩn thải nước thải cơng nghiệp theo diện tích. ∼ 13 ∼ Đối với các ngành nghề cơng nghiệp sản xuất ra sản phẩm khơ thì lượng nước thải là từ 9 đến 14 (m3/ha.ngày). Đối với các ngành nghề cơng nghiệp sản xuất ra sản phẩm ướt thì lượng nước thải là từ 14 đến 28 (m3/ha. ngày). Vì đang trong giai đoạn quy hoạch và mời đầu tư nên chọn trong trường hợp bất lợi nhất là tồn khu cơng nghiệp tồn sản xuất ra sản phẩm ướt: qtc= 18m3/ha 3.3.2. Nước thải sinh hoạt: QSH = QSHCN + QTCN Trong đĩ: QSHCN: Nước thải sinh hoạt của cơng nhân trong giờ làm việc QTCN : Nước tắm của cơng nhân sau giờ làm việc. Nước thải sinh hoạt của cơng nhân trong giờ làm việc QSHCN. QSHCN =qSHCN * n = (45*2.5*69000)/1000 = 7762.5 m3/ngày đêm. qtc : Tiêu chuẩn thải nước thải sinh hoạt của cơng nhân trong giờ làm việc chọn trong trường hợp bất lợi nhất 45l/ngày. Đối với phân xưởng nĩng (cĩ toả nhiệt) tính theo đầu người trong ngày là 45l hệ số khơng điều hồ 2.5. Đối với phân xưởng lạnh tính theo đầu người trong ngày là 25l hệ số khơng điều hồ 3.0. Nước tắm của cơng nhân sau giờ làm việc QTCN . QTCN = qTCN * n = (60*69000)/1000 = 4140(m3/ngày đêm). qTCN: Tiêu chuẩn thải nước tắm cơng nhân tính theo tiêu chuẩn tắm vịi hoa sen riêng biệt trong các nhà sinh hoạt của các xí nghiệp trong KCN là 40 đến 60 (l/người một lần tắm), chọn 60(l/ng). Vậy QSH = 7762.5 + 4140 = 11902.5 (m3/ngày đêm) Vậy nước thải trong tồn KCN là: ∼ 14 ∼ Q = Qsx + QSH = 6034.35+11902.5 = 17936.85 (m3/ngay đêm) Chọn cơng suất 18000(m3/ngày đêm). 2.2 Đánh giá mức độ xử lý Thực tế nhiều khu cơng nghiệp ở Việt Nam cũng như ở Bình Dương phải xử lý theo TCVN 5945-2005 (cột A) và hiện nay thay thế bằng QCVN 24:2009/BTNMT (cột A), thì các doanh nghiệp trong KCN phải xử lý đạt cột B nên tính chất nước thải tập trung của KCN ơ nhiễm ít hơn dựa vào nhiều kết quả phân tích nước thải đầu vào của nhà máy tập trung khác trên địa bàn làm cơ sở thiết kế cho nhà máy xử lý tập trung của KCN An Tây. Các kết quả phân tích nước thải đầu vào của các KCN: KCN Đồng An 2, KCN Việt Hương 1, KCN Việt Hương 2, KCN Đại Đăng, KCN Sĩng Thần 3. (phần phụ lục). Để đảm bảo hiệu quả xử lý đạt yêu cầu thì chọn kết quả nước thải đầu vào KCN là kết quả nước thải đầu vào KCN Đồng An 2 là cơ sơ thiết kế cho nhà máy tập trung KCN An Tây. Bảng 2.1.: Tính chất đặc trưng nước thải đầu vào Chỉ tiêu Đơn vị Kết quả pH 8.1 BOD5(20 oC) mg/l 310 COD mg/l 661 SS mg/l 210 Tổng Nitơ mg/l 2.1 Tổng Photpho mg/l 0.38 ∼ 15 ∼ 2.3 Các phương pháp giảm thiểu và lựa chọn cơng nghệ xử lý 3.1.1. Thành phần nước thải KCN. Nước thải bao ngồm hai loại nước do là nước thải sản xuất và nước thải sinh hoạt của cơng nhân làm việc trong khu cơng nghiệp. Nước thải sản xuất là nguồn nước thải gây ơ nhiễm lớn nhất trong KCN vì ở đây sẽ tập trung nhiều ngành nghề khác nhau nên cĩ nhiều loại nước thải cơng nghiệp khác nhau hồ trộn với nhau tạo sự tác động cộng hưởng với nhau rất khĩ xử lý nếu như các doanh nghiệp trong KCN khơng cĩ nhà máy xử lý cục bộ trước khi thải vào đường cống thu gom nước thải chung của KCN. Thành phần tính chất nước thải sản xuất - Nhĩm ngành chế biến
Đơng lạnh hải sản
Thức ăn gia súc
Bia nước giải khát
Chế biến rau quả
Sản phẩm thịt gia súc gia cầm
Chế biến nơng hải sản Đặc điểm: hàm lượng chất hữu cơ cao, nước cĩ màu, bốc mùi khĩ chịu do quá trình phân huỷ chất hữu cơ thải ra từ quá trình sản xuất. - Nhĩm ngành tiêu dùng
Chế biến da (khơng dùng sản phẩm da muối)
Sản xuất giấy
Chế biến gỗ Đặc điểm: Lượng nước lớn nồng độ chất ơ nhiễm cao, khĩ phân huỷ, hàm lượng SS , COD, pH cao, nước cĩ màu đen. - Nhĩm mặt hàng điện, điện tử, cơ khí chính xác Nồng độ ơ nhiễm tương đối thấp, lưu lượng nhỏ, nước dùng chủ yếu cho quá trình cơng nghệ: ∼ 16 ∼
Nước làm mát máy mĩc thiết bị
Nước cho lị hơi
Nước rửa máy mĩc thiết bị, nguyên liệu sản phẩm
Nước vệ sinh nhà xưởng
Nước sinh hoạt của cơng nhân 3.3.2. Tính chất đặc trưng của nước thải KCN Nước thải ơ nhiễm bởi chất hữu cơ cao từ nước thải thuỷ hải sản, nước thải sinh hoạt … Nước thải ơ nhiễm bởi chất béo, dầu mỡ, nước cĩ màu và mùi khĩ chịu: chế biến da, thuỷ hải sản, điện tử, cơ khí chính xác… 3.1.2. Tính chất đặc trưng của nước thải sinh hoạt Thành phần chất nền quan trọng trong nước thải bắt nguồn từ 3 loại thức ăn cơ bản là cacbonhyđrat, protein và chất béo. Cacbonhyđrat là sản phẩm và là dạng phân nhỏ của axit hữu cơ, nĩ là thành phần đầu tiên bị phân hủy trong quá trình hoạt động của vi sinh. Chúng tồn tại dạng đường hồ bột khác nhau và cả ở dạng vật chất xenlulơ của bột giấy, chúng cũng là nguồn đầu tiên cung cấp năng lượng và các hợp chất chứa hợp chất hữu cơ cho vi khuẩn sống trong nước thải. Protein và các sản phẩm phân hủy của chúng như amino axit. Là các hợp chất chứa nhiều nito và cĩ nguồn gốc từ động, thực vật. chúng là nguồn cung cấp nito cần thiết cho quá trình hình thành và phát triển tế bào vi sinh trong nước thải. Chất béo và dầu cĩ nguồn gốc từ động thực vật, chúng bị phân hủy thành axit béo dưới tác động của vi khuẩn, chất béo và dầu cĩ độ hịa tan thay đổi trong nước, ở một số điều kiện nhất định thường nổi lên bề mặt nước. 2.4 Lựa chọn cơng nghệ Tiêu chí việc lựa chọn. - Tính chất nước thải đầu vào - Khả năng xử lý triệt để. - Cơng suất xử lý. ∼ 17 ∼ - Hiệu quả của dự án và tính khả thi. - Chi phí đầu tư. - Chi phí vận hành. - Mỹ quan cơng trình. - Tính hấp dẫn khách hàng khi tham quan trước khi đầu tư. - Yêu cầu nước thải đầu ra của nhà máy đạt QCVN 24:2009/BTNMT (cột A) Bảng 2.2 - Nước thải cơng nghiệp Giá trị giới hạn và nồng độ tối đa cho phép các chất ơ nhiễm TT Thơng số Đơn vị Giá trị giới hạn A B C 1 Nhiệt độ °C 40 40 45 2 pH 6 - 9 5,5 - 9 5 - 9 3 BOD5 (20°C) mg/l 20 50 100 4 COD mg/l 50 100 400 5 Chất rắn lơ lững mg/l 50 100 200 6 Arsen mg/l 0,05 0,1 0,5 7 Cadmium mg/l 0,01 0,02 0,5 8 Chì mg/l 0,1 0,5 1 9 Clo dư mg/l 1 2 2 10 Chrom (VI) mg/l 0,05 0,1 0,5 11 Chrom (III) mg/l 0,2 1 2 12 Dầu mỡ khống mg/l KPHĐ 1 5 13 Dầu mỡ động thực vật mg/l 5 10 30 14 Đồng mg/l 0,2 1 5 15 Kẽm mg/l 1 2 5 16 Mangan mg/l 0,2 1 5 17 Nickel mg/l 0,2 1 2 ∼ 18 ∼ 18 Phospho hữu cơ mg/l 0,2 0,5 1 19 Phospho tổng số mg/l 4 6 8 20 Sắt mg/l 1 5 10 21 Tetrachlorethylene mg/l 0,02 0,1 0,1 22 Thiếc mg/l 0,2 1 5 23 Thủy ngân mg/l 0,005 0,005 0,01 24 Nitơ tổng số mg/l 30 60 60 25 Trichlorethylene mg/l 0,05 0,3 0,3 26 Amoniac (tính theo N) mg/l 0,1 1 10 27 Fluor mg/l 1 2 5 28 Phenol mg/l 0,001 0,05 1 29 Sulfua mg/l 0,2 0,5 1 30 Xianua mg/l 0,05 0,1 0,2 31 Coliform MPN/100ml 5000 10000 - 32 Tổng họat độ phĩng xạ α Bg/l 0,1 0,1 - 33 Tổng họat độ phĩng xạ β Bq/l 1,0 1,0 - Chú thích: KPHĐ – khơng phát hiện được ⇒ Từ các đặc tính trên cơng nghệ xử lý nước thải được lựa chọn theo 2 phương án sau: ∼ 19 ∼ Phương án 1: Hình 2.1: Sơ đồ cơng nghệ của phương án 1 B ùn dư Tu ần ho àn Bể lắng 2 Bể keo tụ tạo bơng Châm phèn SCR thơ Nước thải Hố thu gom Bể lắng 1 Bể điều hồ Bể Aerotank Châm DAP, Ure SCR tinh Kho rác Bể nến bùn Máy thổi khí Bể khử trùng Nguồn tiếp nhận Máy ép bùn Kho chứa bùn ∼ 20 ∼ Chú thích: Đường dẫn nước thải Đường dẫn bùn thải Đường dẫn hĩa chất Đường dẫn bùn tuần hồn Đường dẫn khí Đường dẫn nước sau nén bùn - Thuyết minh cơng nghệ phương án 1 Trước khi vào hố thu gom cĩ song chắn rác. Tại đây, rác thơ được giữ lại và lấy rác bằng cơ khí, tại hố thu gom các hạt cát lớn được tách và lắng xuống đáy và được làm vệ sinh 2 năm một lần. Nước được bơm lên qua song chắn rác tinh (tại đây rác được chứa vào thùng chuyên dụng và cho vào kho chứa rác), trước khi được bơm lên bể cân bằng. Tại bể cân bằng mực nước được điều khiển bằng phao mực nước nhằm đảm bảo mực nước đạt 70% thể tích và được bơm tự động nhờ 3 bơm chìm (trong đĩ 1 bơm dự phịng) sang bể keo tự tạo bơng tại đây nước thải được trung hồ bằng axit bazo nhờ máy đo pH điều khiển tự động bơm axit hay bazo. Sau đĩ được châm phèn để keo tụ các chất bẩn cĩ trong nước thải làm giảm nồng độ ơ nhiễm trước khi qua bể Arotank. Sau đĩ nước tự chảy qua bể lắng ngang (bể lắng 1) tại đây quá trình lắng bơng cặn nước thải diễn ra. Nhằm giảm nồng độ chất ơ nhiễm quá cao trước khi qua bể Aerotank, hàm lượng chất lơ lửng sau bể lắng đợt 1 cần đạt ≤ 150mg/l trước khi đưa vào bể arotank. Bùn tại đây được gom lại hố gom bùn đầu bể nhờ cần gạt bùn và bùn được chuyển qua bể nén bùn nhờ bơm bùn đặt chìm dưới hố thu gom bùn. Tại bể Aerotank cĩ châm chất DAP và ure nhằm cung cấp chất dinh dưỡng cho vi sinh vật phát triển, tuỳ thuộc vào thành phần nước thải cụ thể, nitơ và photpho sẽ được bổ sung để tăng khả năng phân huỷ sinh học của vi sinh vật, lượng các nguyên tố dinh dưỡng cần thiết nằm trong giới hạn cho phép BODtồn phần : N : P = 100 : 5 : 1 hay COD : N : P = 150 : 5 : 1, nhiệt độ nước thải t = 6 – 37o C; topt = 25 – 37o C . Cung cấp oxi cho vi sinh vật phát triển sao cho lượng oxi sau bể lắng 2 khơng nhỏ hơn 2. Sau đĩ nước được chuyển qua bể lắng 2 (lắng đứng). Tại bể lắng 2 nước được lắng nhờ quá trình trọng lực lắng các bơng bùn hoạt tính và kéo theo các chất rắn trong nước. Tại bể lắng 2 bùn hoạt tính được tuần hồn lại một phần ∼ 21 ∼ nhằm đảm bảo nồng độ bùn trong bể arotank từ 125 – 300 (ml/lit) sau 5 phút lắng. Phần bùn dư được bơm qua bể nén bùn, sau đĩ chạy máy ép bùn. Sau khi nước thải qua lắng tự chảy qua bể khử trùng tại đây được châm clo sao cho sau thời giam tiếp xúc 30 phút lượng clo cịn lại trong nước 0,3 mg/l, nhằm đảm bảo tiêu diệt các vi sinh vật cĩ hại cho con người. ∼ 22 ∼ Phương án 2: Hình 2.2: Sơ đồ cơng nghệ của phương án 2 B ùn dư Bể keo tụ tạo bơng Châm phèn SCR thơ Nước thải Hố thu gom Bể lắng 1 Bể điều hồ Bể SBR Châm DAP, Ure SCR tinh Kho rác Bể nén bùn Máy thổi khí Bể khử trùng Nguồn tiếp nhận Máy ép bùn Kho chứa bùn Châm javen ∼ 23 ∼ Chú thích: Đường dẫn nước thải Đường dẫn bùn thải Đường dẫn hĩa chất Đường dẫn bùn tuần hồn Đường dẫn khí Đường dẫn nước sau nén bùn - Thuyết minh cơng nghệ phương án 2 Trước khi vào hố thu gom cĩ song chắn rác. Tại đây, rác thơ được giữ lại và lấy rác bằng cơ khí, tại hố thu gom các hạt cát lớn được tách và lắng xuống đáy và được làm vệ sinh 2 năm một lần. Nước được bơm lên qua song chắn rác tinh (tại đây rác được chứa vào thùng chuyên dụng và cho vào kho chứa rác), trước khi được bơm lên bể cân bằng. Tại bể cân bằng mực nước được điều khiển bằng phao mực nước nhằm đảm bảo mực nước đạt 70% thể tích và được bơm tự động nhờ 4 bơm chìm (trong đĩ 1 bơm dự phịng) sang bể keo tụ tạo bơng tại đây nước thải được trung hồ bằng axit hoặc bazo nhờ máy đo pH điều khiển tự động bơm axit hay bazo. Sau đĩ được châm phèn để keo tụ các chất bẩn cĩ trong nước thải làm giảm nồng độ ơ nhiễm trước khi qua bể SBR. Sau đĩ nước tự chảy qua bể lắng ngang (bể lắng 1) tại đây quá trình lắng bơng cặn nước thải diễn ra. Nhằm giảm nồng độ chất ơ nhiễm quá cao trước khi qua bể SBR, hàm lượng chất lơ lửng sau bể lắng đợt 1 cần đạt ≤ 150mg/l trước khi đưa vào bể SBR. Bùn tại đây được gom lại hố gom bùn đầu bể nhờ cần gạt bùn và bùn được chuyển qua bể nén bùn nhờ bơm bùn đặt chìm dưới hố thu gom bùn. Tại bể SBR được thiết kế 3 bể thơng nhau trong đĩ ngăn 2 là ngăn trung gian ngăn 1 và 3 là ngăn thay nhau lắng, nước thải trước khi vào bể SBR được châm DAP và ure nhằm cung cấp chất dinh dưỡng cho vi sinh vật phát triển, tuỳ thuộc vào thành phần nước thải cụ thể, nitơ và photpho sẽ được bổ sung để tăng khả năng phân huỷ sinh học của vi sinh vật, lượng các nguyên tố dinh dưỡng cần thiết nằm trong giới hạn cho phép BODtồn phần : N : P = 100 : 5 : 1 hay COD : N : P = 150 : 5 : 1, nhiệt độ nước thải t = 6 – 37o C; topt = 25 – 37o C, nồng độ bùn hoạt tính từ 125 – 300 ( ml/lit) sau 5 phút lắng. Phần bùn dư ∼ 24 ∼ được bơm qua bể nén bùn sau đĩ chạy máy ép bùn. Nồng độ oxi cung cấp cho vi sinh vật phát triển tại bể SBR sao cho lượng oxi sau ngăn lắng khơng nhỏ hơn 2 mg/l. Tại ngăn lắng nước được lắng nhờ quá trình trọng lực lắng các bơng bùn hoạt tính và kéo theo các chất rắn trong nước. Sau khi nước thải qua ngăn lắng tự chảy qua bể khử trùng tại đây được châm clo sao cho sau thời giam tiếp xúc 30 phút lượng clo cịn lại trong nước 0,3 mg/l. nhằm đảm bảo tiêu diệt các vi sinh vật cĩ hại cho con người trước khi thải ra mơi trường. Các phương án xử lý phần lớn đều như nhau, ngoại trừ công đoạn xử lý sinh học có thể dùng bể Aerotank hoặc bể SBR. Từ sơ đồ trên ta thấy bể SBR có hiệu quả xử lý triệt để bơn bể Aerotank, ngoài ra ta có thể so sánh hai phương án dựa trên một số yếu tố sau: Bảng 2.3: So sánh bể Aerotank và bể SBR. Phương án 1 (Bể Aerotank) Phương án 2 (SBR) ① Sử dụng phương pháp xử lý bằng vi sinh ② Quản lý đơn giản ③ Dễ khống chế các thông số vận hành ④ Cần có thời gian nuôi cấy vi sinh vật ⑤ Cấu tạo đơn giản ⑥ Aùp dụng phương pháp làm thoáng liên tục. ⑦ Phải có chế độ hoàn lưu bùn về ① Sử dụng phương pháp xử lý bằng vi sinh ② Quản lý phức tạp ③ Khó khống chế các thông số vận hành ④ Cần có thời gian nuôi cấy vi sinh vật ⑤ Cấu tạo phức tạp ⑥ Aùp dụng phương pháp làm thoáng gián đoạn. ⑦ Không cần chế độ hoàn lưu bùn ∼ 25 ∼ bể Aerotank ⑧ Hiệu quả xử lý nitơ, photpho kém hơn bể SBR vì không có quá trình khử nitra không có quá trình tuỳ nguy ray ra. mà chờ khi bùn dư thì bơm phần dư thải bỏ. ⑧ Hiệu quả xử lý triệt để hơn bể Aerotank, có khả năng khử nito, photpho sinh hoá triệt để . Nhưng cả hai phương án đều cĩ thể áp dụng được nên ta cần tính tốn chi tiết và giá dựa vào nhiều tiêu chí rồi đưa ra quyết định phương án nào thi cơng. ∼ 26 ∼ CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN CHI TIẾT CÁC CƠNG TRÌNH ĐƠN VỊ I. Tính tốn chi tiết các cơng trình đơn vị theo phương án 1 ① Lưu lượng nước thải đầu vào Q= 18000m3/ngđ = 750 m3/h = 0.21 m3/s. ② Lưu lượng nước thải giờ lớn nhất smhmkQQ hhtbh /52.0)/(18755.2*750* 33max ==== Trong đĩ: - h tbQ : Lưu lượng nước thải trung bình giờ - kh: Hệ số vượt tải theo giờ lớn nhất (kh = 1.5 – 3.5), chọn kh = 2.5. 3.1 Tính tốn Song chắn rác thơ 3.1.1 Chức năng và vị trí Song chắn rác cĩ nhiệm vụ tách các loại rác thải từ KCN rơi vãi vào hệ thống cống thu gom chảy về nhà máy xử lý như như cây, lá, cành, bịch bĩng … Các loại rác thải này chúng gây hại cho máy bơm và ảnh hưởng tới các cơng trình xử lý nước thải sau. - SCR cĩ thể chia ra các nhĩm sau: SCR thơ cĩ kích thước từ 30 – 200 mm, SCR trung bình cĩ kích thước từ 5 – 25 mm, thường SCR đặt nghiêng gĩc 45o – 90o, chọn 60o so với mặt phẳng ngang để thuận lợi cho việc lấy rác. Vị trí đặt song chắn rác từ đường cống dẫn nước thải từ KCN về trạm xử lý nhằm loại lỏ các loại rác thơ trước khi vào hố thu gom. 3.1.2 Tính tốn - Tiết diện song chắn rác hình chữ nhật cĩ kích thước: s x l = 8 x 50 mm - Chọn vận tốc nước trong mương đặt SCR: v = 0,5 m/s + Mặt cắt nước trong mương: )(042.1 3600*5.0 1875 2max m v QS h === Chọn mương dẫn nước vào: H * B = 1.5 * 1 (m), với chiều cao bảo vệ 0,5(m). + Số lượng khe hở ∼ 27 ∼ )(875.2105.1* 1*05.0*5.0*3600 1875 * ***3600 1 max khek hbv Q n z s h === Chọn 22 khe → cĩ 20 thanh song chắn rác. Trong đĩ : h1 :Chiều sâu lớp nước trong mương, chọn h1= 1(m) vs : Tốc độ nước chảy trong mương, chọn vs = 0.5(m/s) ks : Hệ số tính đến hiện tược thu hẹp dịng chảy, chọn ks = 1.05 b : Chiều rộng khe hở chọn b = 0,05 m h1 : Chiều sâu lớp nước trong mương là 1(m) (Nguồn: [2, tr. 412]) + Bề rộng buồng đặt song chắn rác Bs= s*(n-1)+(b*n) = 0.008*(22 -1)+(0.05*22)= 1.268(m) Trong đĩ : s : Là chiều dày thanh chắn rác, 0.008m. b : Chiều rộng khe hở chọn b = 0,05 m n: Số khe hở: 22 khe → chọn Bs = 1.3(m) + Tổn thất cột nước qua song chắn rác k g vhs *2 * 2 maxξ= Trong đĩ: vmax: vận tốc nước thải trước song chắn ứng với Qmax, vmax = 0.5 (m/s) k: hệ số tính đến sự tăng tổn thất áp lực do rác bám, k = 2 – 3, chọn k = 2.5 ξ: hệ số tổn thất áp lực cục bộ, được xác định theo cơng thức: 53,060sin* 05.0 008.042.2sin** 4/34/3 =      =      = αβξ b s Với: α: gĩc nghiêng song chắn rác, chọn α = 60o β: hệ số phụ thuộc vào hình dạng thanh chắn, β = 2.42 ∼ 28 ∼ (Nguồn: [1, tr. 62]) → )(17)(017.05.2* 81.9*2 )5.0( *53,0 2 mmmhs === + Chiều dài phần mở rộng trước SCR m tgtg BBL ks 412.0 202 13.1 2 01 = − = − = ϕ Chọn L1 = 0.5 (m) Trong đĩ: Bs: Chiều rộng song chắn 1.3 (m) Bk: Bề rộng mương dẫn. Bk = 1 (m) ϕ: Gĩc nghiêng chỗ mở rộng, thường lấy ϕ = 200(Nguồn[1]-62) + Chiều dài phần mở rộng sau SCR )(25.05.0*5.05.0 12 mLL === + Chiều dài xây dựng mương đặt SCR )(25.25.125.05.021 mLLLL s =++=++= Trong đĩ: Ls: chiều dài phần mương đặt SCR, chọn Ls = 1.5 (m) + Chiều sâu xây dựng mương đặt SCR )(72.15.02.01max mhhhH bvs =++=++= Chọn H = 1.3(m) Trong đĩ: hmax = hl = 1(m): Độ đầy nước ứng với chế độ Qmax. hs: Tổn thất áp lực qua song chắn 0.2 (m) hbv =0,5: Khoảng cách giữa cốt sàn nhà đặt SCR và mực nước cao nhất ∼ 29 ∼ Tĩm tắt thơng số thiết kế mương và song chắn rác Stt Tên thơng số Đơn vị Số lượng 1 Chiều dài mương (L) m 1.5 2 Chều rộng mương (Bs) m 1.3 3 Chiều sâu mương (H) m 1.72 4 Số thanh song chắn Thanh 20 5 Số khe (n) Khe 22 6 Kích thước khe (b) m 0.05 7 Bề dày thanh (s) mm 0.008 3.2 Hầm tiếp nhận 3.2.1 Chức năng và vị trí Là điểm thu gom nước thải từ cống chính của mạng lưới cống thu gom nước thải trong tồn KCN về hệ thống xử lý, tùy vào cốt cống thu gom nước thải như thế nào để đặt cốt đáy của hố thu gom. Vị trí hầm tiếp nhận được đặt sau song chắn rác thơ, trước song chắn rác tinh và bể điều hịa. 3.2.2 Tính tốn Hầm tiếp nhận (Hố thu gom) Thời gian lưu nước t = 10 ÷ 30 phút, chọn t = 15 phút (Nguồn: [3]) + Thể tích bể thu gom: )(75.468 60 15 *1875* 3max mtQV h === + Kích thước hố thu gom: L * B * H = 6 m * 6m * 14m Trong đĩ bảo vệ 1m + Bơm nước thải vào máy lược rác tinh trước khi qua bể cân bằng. Chiều cao cột áp bơm bằng chiều sâu hố thu gom cộng chiều cao bể cân bằng và tổn thất đường ống chọn H = 15 m. ∼ 30 ∼ • Cơng suất bơm một bơm, theo [4, tr. 46] ta cĩ: kwHgQN 13.19 8.0*1000 15*81.9*1000*104.0 1000 *** === η ρ Chọn N = 19 kw Trong đĩ - Q: lưu lượng nước của một bơm, chọn 6 máy trong đĩ cĩ một máy dự phịng nên lưu lượng một máy là: Q = Qmax :5 = 0.52 : 5 = 0.104m3/s - H: cột áp của bơm, 15m H2O. - ρ : khối lượng riêng của nước thải, chọn ρ =1000 kg/m3. - g: gia tốc rơi tự do, g = 9.81 m/s2 - η : hiệu suất của bơm, lấy η = 0.8 (thường η = 0.72 ÷ 0.93) • Cơng suất thực của 1 máy bơm N’ = 1.2 *N = 1.2 * 19 = 22.8 kw + Ống dẫn nước sau máy bơm • Đường kính ống ra của từng máy bơm: mmm v QD 3003.0 5.1*14.3 104.0*4 * *4 ==== pi Trong đĩ: Q: Lưu lượng 1 máy bơm. Q = 0.104 m3/s. v: Vận tốc ống dẫn: v = 0.8 ÷ 2 m/s
chọn v = 1.5m/s • Chọn 2 bơm đi một đường ống chung thì đường kính ống tại đoạn ống chung là mmm v QD 42042.0 5.1*14.3 2*104.0*4 * *4 ==== pi Chọn ống Inox φ 420 dày 3mm ∼ 31 ∼ Tĩm tắt thơng số thiết kế Stt Tên thơng số Đơn vị Số lượng 1 Chiều dài (L) m 6 2 Chều rộng (B) m 6 3 Chiều sâu hố th gom (H) m 13.5 4 Máy bơm chìm cái 6 5 Cơng suất KW 22.8 3.3 Tính tốn Song tách rác tinh (Lưới lược tinh) 3.3.1 Chức năng vị trí Tách rác cĩ kích thước lớn 5mm trong nước thải trước khi qua bể cân bằng. Ngồi ra, song chắn rác tinh cĩ thể giảm được 5% các chất ơ nhiễm. 3.3.2 Tính tốn Chọn 3 máy lược rác cơ khí kiểu lưới lọc đĩa trịn hình trụ hai máy bơm dẫn nước vào một máy, vậy cơng suất một máy lược rác: 0.104*2 =0.208(m3/s). Thơng số sàn đặt máy lược rác tinh. Stt Tên thơng số Đơn vị Số lượng 1 Chiều dài đặt máy (L) m 3 2 Chều rộng đặt máy (B) m 6 3.4 Bể điều hồ 3.4.1 Chức năng vị trí Nhiệm vụ điều hịa lưu lượng và nồng độ chất ơ nhiễm khi cĩ doanh nghiệp xả nước khơng ổn định, bể phải cĩ đủ dung tích để điều hịa lưu lượng, nồng độ ơ nhiễm nhằm đảm bảo cho các cơng trình sau hoạt động ổn định. Trong bể đối với bể điều hịa lưu lượng khơng nhất thiết phải cĩ thiết bị khuấy trộn cịn đối với bể điều hịa nồng độ thì nhất thiết phải cĩ thiết bị khuấy trộn và sục khí nhằm cân bằng nồng độ chất bẩn cho tồn thể tích bể và khoảng biên độ dao động thấp hơn. Năng lượng ∼ 32 ∼ cần khuấy trộn 0.004 – 0.008 kW/m3 thể tích bể, lượng khơng khí cần 0.01 – 0.015m3/m3 dung tích bể. Để xác định dung tích của bể điều hịa, ta cần cĩ các số liệu về độ biến thiên lưu lượng nước thải theo từng giờ trong ngày, lưu lượng trung bình của ngày, và biên độ sự thay đổi nồng độ chất ơ nhiễm. Ở đây, do khu cơng nghiệp đang trong giai đoạn thiết kế và giải tỏa mặt bằng nên em chỉ tính thể tích của bể điều hịa một cách gần đúng như sau: Lưu lượng nước thải trung bình Q = 18000 m3/ngày và trạm xử lý nước thải hoạt động liên tục 24/24 giờ. 3.4.2 Tính tốn Do do nước thải chưa cĩ nên ta lấy thời gian lưu nước dựa vào các KCN cĩ quy mơ tương tự chọn t = 8 h. Thể tích bể điều hồ. 3max 150008*1875* mtQV hdh === Trong đĩ: max hQ : Lưu lượng nước thải trung bình theo giờ lớn nhất, m3/h t: Thời gian lưu nước, ta chọn t = 8h • Chọn bể hình trịn cấu tạo bể bằng bê tơng cốt thép cĩ đường kính D = 40m ⇒ Chiều sâu hữu ích bể m D Vh dh 13 4 40 15000 4 22 =× == pipi Chiều cao an tồn hs = 0.5m Chiều cao tổng cộng của bể Hdh = h + hs = 13.5 m + Bể sử dụng 4 bơm (trong đĩ một bơm dự phịng) • Lưu lượng 1 bơm Q = Qtb giơ: 3 = 750 : 3 = 250 m3/h = 0.07 m3/s + Cơng suất bơm, theo [4, tr. 46] ta cĩ ∼ 33 ∼ kwHgQN 52.8 8.0*1000 10*81.9*1000*07.0 1000 *** === η ρ Chọn N = 9 kw =12 Hp Trong đĩ - Q: Lưu lượng của 1 bơm, 0.07 m3/s - H: Cột áp của bơm, 10m H2O. - ρ : Khối lượng riêng của nước thải, chọn ρ =1000 kg/m3. - g: Gia tốc rơi tự do, g = 9.81 m/s2 - η : Hiệu suất của bơm, lấy η = 0.8 (thường η = 0.72 ÷ 0.93) + Cơng suất thực của máy bơm N’ = 1.2 * N = 1.2 *9 = 10.8 Kw = 14.4 Hp + Ống dẫn nước sau máy bơm Vận tốc ống dẫn: v = 0.8 ÷ 2 m/s
chọn v = 2m/s Đường kính ống ra của từng máy bơm: mmm v QD 21021.0 3600*2*14.3 250*4 3600** *4 ==== pi Chọn D = 210 mm Với: Q là lưu lượng 1 máy bơm Q = 250 m3/h. + Chọn 2 bơm đi một đường ống chung thì đường kính tại đoạn ống chung là mmm v QD 297297.0 3600*2*14.3 2*250*4 3600** *4 ==== pi Chọn ống Inox φ 300 mm dày 3mm dẫn sang bể keo tự tạo bơng. 3.4.3 Chọn thiết bị khuấy trộn bể điều hồ. Khuấy trộn bể điều hòa bằng hệ thống thổi khí nhằm khơng cho các chất lắng xuống đáy bể, đảm bảo khơng cho quá trình khị khí sảy ra trong bể. Lượng khơng khí cần thiết cho một m3 nước thải là 0,01 đến 0,015m3/1 m3 nước thải trong 1 phút chọn 0,01 (Nguồn: [3, tr. 42]). Chọn thiết bị Ejector và thổi khí bề mặt là thiết bị xáo trộn cho bể cân bằng. ∼ 34 ∼ Lượng khí nén cần thiết cho bể Vkhí = 0.01* Vdh = 0.01*22500 = 225 m3 khơng khí/phút. Vậy oxi cung cấp là 47 m3 (oxi chiếm 20,9% về thể tích), tương đương kgmo 14.6732*1000*4.22 1000*47 2 == Vậy theo bảng 5.5 ta cĩ cơng suất máy Ejetor và máy airlift là P = 1,3*67.14 = 87.282 (kw), (Nguồn [1, tr. 148]). Chọn một máy thổi khí bề mặt kiểu bơm airlift đặt chân phao nổi [1, tr. 150] đặt chính giữa và 4 máy Ejector đặt phân đều dưới đáy quanh bể. Với cơng suất một máy: Pmáy = P/5 = 17.5 kw Thơng số bể điều hịa STT Tên, thơng số kỹ thuật Đơn vị Số lượng 1 Đường kính bể (D) m 40 3 Chiều sâu bể (H) m 13.5 4 Máy Ejetor 17.5 KW Bộ 4 5 Máy thổi khí kiểu airlift 17.5 KW Bộ 1 6 Máy bơm nước thải chìm 10.8 KW, cột áp 10m H2O cái 4 3.5 Bể keo tụ tạo bơng 3.5.1 Chức năng vị trí Bể keo tụ tạo bơng cĩ nhiệm vụ hịa trộn chất keo tụ vào nước thải theo thời gian nhất định nhằm đảm bảo bơng cặn lớn tối ưu trước khi sang bể lắng nhằm tăng hiệu quả bể lắng khi nồng độ chất ơ nhiễm vượt quá khả năng xử lý bể vi sinh hiếu khí tiếp theo. ∼ 35 ∼ Chọn bể trộn, bể tạo bông bằng cơ khí. Bể hình dạng như hình hộp chữ nhật được chia làm 2 buồng, một bể keo tụ, 1 bể tạo bơng, được ngăn cách bằng vách ngăn hứơng dòng, trong mỗi buồng đặt một máy khuấy. Thời gian lưu nước trong mỗi ngăn là 15 phút. 3.5.2 Tính tốn Dung tích một ngăn. W = 3225 60 18*750 * mtQhtb == Trong đó: Qhtb – Lưu lượng nước thải trung bình giờ. t – Thời gian lưu nước trong bể 10 – 30 phút, chọn t = 18 phút. Kích thước 1 bể: L x B x H = 6.5 x 6.5 x 5.5 (m), và chiều cao bảo vệ: 0.5m Trong bể yêu cầu khuấy trộn với gradien vận tốc G từ 30 – 60 S-1 chọn G = 40 S-1 (Nguồn [1]-329) Năng lượng cần thiết của cánh khuấy. (Nguồn [1]-329) kwsNVGP 3.0)/(300001.0*5.187*40** 22 ==== µ Hiệu suất động cơ 0,8 cơng suất động cơ: 0.3/0.8= 0.375(kw) = 0.5Hp. Trong đĩ: G – Radian, 40S-1 V – Thể tích bể keo tụ, 270,8m3 µ - Hệ số nhớt động học của nước thải.chon bằng 0.001(N.s/m2). (Nguồn [5, tr. 92])  Vận tốc cánh khuấy 3 2 22 P D P PD PD v AC v vAC vFP × ×× =× ××× =×= ρρ Trong đĩ: ∼ 36 ∼ vP : vận tốc tương đối của nước so với vận tốc đường kính cánh khuấy. vP = 0,75v = 0,75 x (2.pi .n.R) = 4,71 nR. ρ : trọng lượng thể tích của dung dịch được khuấy trộn. 30 /100020 mkgCt =⇒= ρ . v : vận tốc cánh khuấy. CD : hệ số sức cản của nước, phụ thuộc giữa chiều dài l và chiều rộng b của bản cánh quạt Khi l/b = 5, CD = 1.2 Khi l/b = 20, CD = 1.5 Khi l/b > 21, CD = 1.9 Dài / Rộng 2.15 15.0 75.0 =⇒== DCb l . A = 8 x f = 8 x 0.15 = 1.2 (m2). Đối với các bản cánh ở 2 vị trí R1 và R2 thì: 33333 3 2 3 121 2.1939)2.03.0(71.4 2 1000583.02.1 )( 2 nn vv ACPPP PPD ×=×+×× ×× =+× ×× =+= ρ P1, P2 : năng lượng khuấy do các bản cánh khuấy ở 2 bán kính R1, R2 tạo ra. 3 3,30 P n =⇒ )/(240/4 3.30 2.1939 3 phútvịngsvịngn === Nước từ bể phản ứng tạo bơng được dẫn bằng ống chờ 0.6 x 0.6 m sang máng tràn của bể lắng, vận tốc nước qua ống 2 m/s. ∼ 37 ∼ Các thơng số bể keo tụ tạo bơng STT Tên, thơng số kỹ thuật Đơn vị Số lượng 1 Dài (L) m 6.5 2 Rộng (B) m 6.5 3 Chiều cao m 5.65 4 Máy khuấy bể keo tụ 0.5 Hp, 240 vịng/phút cái 01 5 Máy khuấy bể tạo bơng 0.5 Hp, 240 vịng/phút. cái 01 3.6 Bể lắng 1 (lắng ngang) 3.6.1 Chức năng vị trí Lắng các bơng cặn sau khi keo tụ trong bể tạo bơng, làm giảm nồng độ các chất ơ nhiễm trước khi vào bể aerotank. Chọn bể lắng ngang cho cơng trình. 3.6.2 Tính tốn Chọn 2 bể lắng kích thước một bể (Theo[7, điều 6.5.2]) ① Diện tích bề mặt của bể lắng 2 0 180 2*50 18000 2* m U QF === Trong đĩ: Q- Lưu lượng nước thải18000m3/ngđ. U0- Tải trọng bề mặt 31 đến 50 chọn 50 m3/m2 ngày. (Nguồn: [3, tr. 45]) ② Chiều rộng bể F = B . L = B .4B = 4 .B2 = 180 m2 ⇒ B = 6.7 m, chọn 6.5 m ③ Chiều dài L=4*B = 4*8 = 32 m ④ Kiểm tra tải trọng bề mặt ∼ 38 ∼ ngàymm F QU 230 /432*32*5.6 18000 2* === Nằm trong giới hạn cho phép: 31 – 50 (m3/m2 ngày) theo bảng 4.3. (Nguồn: [3, tr. 45]) ⑤ Thể tích bể phần hữu ích. Chọn chiều cao vùng lắng chọn h = 3.6 m Vậy: V= F*h = 6.5*32 * 3.6 = 748.8 m3 + Chiều cao xây dựng Chiều cao chứa cặn hc = 0.5m Chiều cao bảo vệ hbv =0.4 m ⇒ Chiều cao tổng cộng bể lắng H = hc +hbv + h = 0.5 + 0.7 + 3.6 = 4.8 m + Máng phân phối nước. Chọn máng phân phối nước nằm ngang đầu bể kết cấu BTCT số lượng 1 máng • Tiết diện ướt của máng phân phối nước Trong đĩ: Q: Lưu lượng nước thải tính 0.21 (m3/s) V3: Vận tốc nước tự chảy trong máng V3 = 0.5 – 0.7 (m/s), chọn V3 = 0.6 (m/s), (Theo [7]) Chọn B*H = 0.6*0.6 Tải trọng máng tràn phân phối nước đầu bể. )./(28 24*5.6*2 18000 24*5.6*2 3 hmmQLs === + Máng thu nước )(35.0 6.0 21.0 2 3 3 mV QF === ∼ 39 ∼ Chọn 1 máng thu nước nằm ngang ở cuối bể cách thành cuối bể 0.5 m cĩ kết cấu bằng bê tơng cốt thép cĩ gắn răng cưa hai bên, nước chảy vào hai bên thành răng cưa của máng chảy vào máng sang bể aerotank nhờ ống inox. • Tiết diện ướt của máng thu nước Trong đĩ: - Q: Lưu lượng nước thải tính 0.21 (m3/s) - V3: Vận tốc nước tự chảy trong máng, (Theo[7]), V3 = 0.5 – 0.7 (m/s), chọn V3 = 0.7 (m/s) Chọn giá trị hiệu dụng của máng 60% vậy diện tích tiết diện (mặt cắt ngang) của máng là 0.7 m2 Chọn B*H = 0.7*0.7m Diện tích mặt cắt ngang 0.49 m2 > 0.3 m2 thỏa mãn. + Chiều cao lớp nước trong máng hn= F3/0,7=0.3/0.7 =0.42m + Chiều dài máng thu nước Lmang = 6.5 m Tải trọng máng thu nước cuối bể. )/(7.7)./(28 24*5.6*2 18000 24*5.6*2 3 slhmmQLs ==== (Theo [7, điều 6.5.8] không vượt quá 10 l/s) Máng vớt bọt nổi B x h = 0.5 x 0.5 (m) ⑥ Thời gian lưu nước trong vùng lắng hQ V t 9.1 750 2*6.3*32*5.6 === )(3.0 7.0 21.0 2 3 3 mV QF === ∼ 40 ∼ ⑦ Vận tốc giới hạn. Trong đĩ VH : Vận tốc giới hạn trong vùng lắng (m/s) K : Hằng số phụ thuộc vào tính chất cặn, đối với hạt cĩ khả năng kết dính chọn k = 0,06 ρ : Tỉ trọng của hạt thường từ 1.2 – 1.6, chọn ρ = 1.25 g : Gia tốc trọng trường 9.81 m/s2 d : Đường kính hạt, chọn d =10-4 m f : Hệ số ma sát f = 0.02 - 0.03 chọn f = 0.025 (Nguồn [3]-48). ⇒ smf gdkVH /069.0025.0 .10*81.9*)125.1(*06.0*8)1(8 2 1 42 1 =      − =      − = −ρ + Vận tốc nước chảy trong vùng lắng. smsm hB QVn /069.0/0045.084600*2*6.3*5.6 18000 . <=== LƯỢNG BÙN SINH RA + Hiệu suất lắng của bể lắng ngang có sự hỗ trợ của chất keo tụ, hàm lượng SS giảm 65%, hàm lượng BOD giảm 50 – 65%, chọn 50% , hàm lượng COD giảm 60% theo (Nguồn [1, tr. 80]) + Hàm lượng các chất ô nhiễm còn lại sau khi nước qu a bể lắn g 1 • Hàm lượng SS còn lại trong dòng ra từ bể lắng đợt 1. )(5.73 100 65100 *210 100 65100 * lmgSSSS vaora = − = − = 2 1 )1(8       − = f gdkVH ρ ∼ 41 ∼ • Hàm lượng BOD5 sau khi qua bể lắng đợt 1. )(155 100 50100 *310 100 50100 *55 lmgBODBOD vao = − = − = • Hàm lượng COD sau khi nước qua bể lắng đợt 1. )(4.264 100 60100 *661 100 60100 * lmgCODCODra = − = − = • Lượng bùn sinh ra mỗi ngày tính theo hàm lượng SS )(245718000*10*210*65.0** 3 ngaykgQSSEG vaoSSbun === − Trong đó: - ESS: Hiệu suất khử SS bể lắng đợt 1 là 65% - SSvào: Hàm lượng SS đầu vào bể lắng đợt 1 (kg/ngày) - Q: Lưu lượng nước thải (m3/ngày) • Thể tích bùn sinh ra mỗi ngày )(7125.30 80 2457 3 ngàym C GV bunbun === Trong đó: - C: Hàm lượng chất rắn trong bùn ở khoảng 40 – 120 g/l = 40 – 120 kg/m3, chọn C = 80 kg/m3. • Thể tích chứa cặn ngày đêm. B * Hbun *L*n =6.5 * 2*1.5 * 2 = 39 m 3 thỏa mãn Hố gom cặn đầu bể có kích thước B *l*h*n = 6.5*2*1.5*2 (m). • Thời gian giữa 2 lần xả cặn )(2.10)5.73210(*750 34000*7125.30 )(* * max h CCQ fVT h tb bùn = − = − = Trong đó: - Cmax : Hàm lượng SS vào bể lắng đợt 1 là 210 mg/l) - C : Hàm lượng SS sau khi lắng đợt 1 là 73.5 (mg/l) ∼ 42 ∼ - f : Hệ số chọn theo bảng 3.3 - [8, tr. 78]. Chọn f = 34000 g/m3 • Thời gian xả cặn: Chọn thời gian xả cặn là 60 phút ⇒ Chọn máy bơm bùn công suất 30m3/h Thông số bể lắng STT Tên, thơng số kỹ thuật Đơn vị Số lượng 1 Chiều dài m 32 2 Chiều rộng m 6.5 3 Chiều cao m 4.5 3 Tải trọng máng phân phối nước, máng tràn, máng răng cưa. (m3/m.h) 28 4 Tải trọng máng thu nước, máng răng cưa. (m3/m.h) 28 5 Cần gạt bùn inox 304 Bộ 01 6 Bơm bùn Q30m3/h,10mH2O cái 02 7 Máng thu bọt inox 304 cái 01 3.7 Bể sinh học hiếu khí (aerotank) 3.7.1 Chức năng vị trí Nhằm xử lý chất ơ nhiễm hữu cơ cĩ thể phân hủy sinh học được cĩ trong nước thải nhờ quá trình sinh trưởng và phát triển của vi sinh vật hiếu khí. Trong điều kiện hiếu khí các vi khuẩn hiếu khí tiêu thụ các chất hưu cơ: Một mặt do nhu cầu năng lượng để tồn tại và phát triển (phân chia tế bào tổng hợp chất sống) và hơ hấp nội bào (oxi hĩa nội bào); Mặt khác, tạo một lượng cơ thể sống và chất trơ dư thừa (bùn dư). ∼ 43 ∼ Hai mặt này luơn luơn tồn tại, mặt thứ 2 khơng bao giờ hồn chỉnh vì nĩ tương ứng với thời gian lưu của bùn và luơn luơn tạo ra cơ thể sống mới, mà càng sinh ra cơ thể mới thì càng tiêu tốn oxi. Lấy ví dụ về sự phân hủy gluco. Lúc đầu nhờ sự hỗ trợ của nito cĩ thể đồng hĩa gluco thành protein tế bào (C5H7NO2), tiếp theo protein này phân giải nội bào để cung cấp năng lượng cho cơ thể sống. Cĩ thể viết hai phản ứng này theo sơ đồ sau: Tổng hợp 6C6H12O6 + 4NH3 + 16O2 → 4C5H7O2 +16CO2 +28 H2O Hơ hấp hoặc ơxi hĩa nội bào: 4C5H7NO2 + 20O2 → 20CO2 + 4NH3 +8H2O Vị trí: được đặt trước lắng 2, sau lắng 1. 3.7.2 Tính tốn • Các thơng số đầu vào - Cơng suất 18000 m3/ngđ - COD = 661 mg/l - BOD5 = 310 mg/l - SS = 150 mg/l - Tỷ lệ f = BOD5/COD = 310/661 = 0.5 - Nhiệt độ nước thải t = 25oC • Yêu cầu đối với nước xả ra nguồn (sau bể lắng 2) theo tiêu chuẩn QCVN 24:2009 (cột A) - BOD5 = 20mg/l - COD = 50mg/l - SS = 50mg/l cĩ 65% là cặn hữu cơ. Dựa vào: (Nguồn: [2]) Ta chọn các thơng số thiết kế bể aerotank như sau: ∼ 44 ∼ Các thơng số thiết kế bể Aerotank Nồng độ bùn hoạt tính trong bể X = 3000mg/l Độ tro của cặn – nồng độ cặn lắng ở bể lắng 2, cũng là nồng độ cặn tuần hồn 10000 mg/l z = 0.3 Thời gian lưu bùn θc = 10 ngày (θc = 5 – 15 ngày) Chế độ thuỷ lực của bể Khuấy trộn hồn chỉnh Giá trị của các thơng số động học Y = 0.5, Kd = 0,05/ngày Độ tro của cặn hữu cơ lơ lửng ra khỏi bể lắng 0.3 (70% lượng cặn bay hơi) Lượng bùn hoạt tính trong nước thải đầu vào Xo = 0 BOD5:N:P 100:5:1 Tổng nồng độ muối 500 mg/l ① Xác định hiệu quả xử lý • Lượng cặn hữu cơ trong nước ra khỏi bể lắng 2: b = 0.65*50 = 32.5mg/l • Lượng cặn hữu cơ tính theo COD: c = 1.42*b*(1-z) =1.42*32.5*(1- 0.3)= 32.305mg/l. • Lượng BOD5 cĩ trong cặn ra khỏi bể lắng 2: d = f*c = 0.59*32.305 = 19 mg/l. • Lượng BOD5 hồ tan ra khỏi bể lắng 2: S = BOD5 cho phép – d = 20 – 19 = 1 mg/l. • Hiệu quả xử lý tính theo COD: %3.97100* 661 )305.3250(661100*)( =−−=−−= vào COD ra COD vào COD C cCCE • Hiệu quả xử lý tính theo BOD5 hồ tan: %6.99100* 310 1310100* 5 5 = − = − = vào BOD vào BOD C SC E ∼ 45 ∼ • Hiệu quả xử lý tính theo BOD5 tồn bộ: %5.93 310 20310100* 5 55 = − = − = vào BOD ra BOD vào BOD C CC E ② Thể tích bể Aerotank )(6180)10*05.01(*3000 )1310(*10*5.0*18000 )*1( )( 3 m KX SSQYV cd oc = + − = + − = θ θ ③ Thời gian lưu nước trong bể )16.8)(34.0 18000 6180 hngđQ V ====θ • Tốc độ tăng trưởng của bùn hoạt tính 333.0 05.0*101 5.0 *1 = + = + = dc b K YY θ • Lượng bùn hoạt tính sinh ra trong 1 ngày ngđkg SSQYP obx /1852 10*)1310(*18000*333.0)(** 3 = −=−= − • Tổng cặn lơ lửng sinh ra theo độ tro của cặn z = 0.3 )/(2646 3.01 15.1852 1 ngđkg z PP xxl = − = − = • Lượng cặn dư hàng ngày phải xả đi tính theo SS kg/ngđ. )/(228610*20*18000264610** 33 ngđkgSSQPP raxlxa =−=−= −− Trong đĩ: - SSra: Nồng độ BOD đầu ra theo yêu cầu, SSra = 20 (mg/l) • Tính lưu lượng bùn sinh ra tính theo nồng độ bùn hoạt tính tối đa trong bể aerotank cT crr xa X XQXVQ θ θ * ** − = Trong đĩ: ∼ 46 ∼ - V: thể tích làm việc của bể, V = 6180 (m3) - Qra = Qvao = 18000 (m3/ngđ) (xem lượng nước theo bùn là khơng đáng kể) - X: Nồng độ bùn hoạt tính trong bể Aerotank, X = 3000mg/l (cặn bay hơi) - θc: Thời gian lưu bùn (tuổi của bùn), θc = 10 (ngày) - XT: Nồng độ bùn hoạt tính lấy từ đáy bể lắng để tuần hồn lại bể Aerotank, (cặn khơng tro, XT = (1-z)*10000 = 0.7*10000 = 7000(mg/l) - Xra: Nồng độ bùn hoạt tính trong nước đã lắng, Xra = (1-z) * b = 0.7*32.5 = 22.75(mg/l) Vậy: )/(206 10*7000 10*75.22*180003000*6180 3 sinh ngđmQ ra = − = • Thời gian tích luỹ cặn (tuần hồn lại tồn bộ) khơng xả cặn ban đầu )(10 15.1852 3000*6180* ngđ P XVT x === Nhưng thực tế, thời gian tích luỹ cặn (tuần hồn cặn lại tồn bộ) sẽ dài khoảng 30 – 40 ngđ, vì khi nồng độ bùn khơng đủ trong bể thì hiệu quả xử lý trong thời gian này sẽ thấp và lượng bùn sinh ra sẽ ít và tăng dần cho đến khi bùn ổn định. Để nồng độ bùn trong bể luơn luơn giữ ở giá trị 3000 mg/l, ta cĩ: QX0 + QrXu = (Q + Qr)X QX0 + QrXu = QX + QrX Qr(Xu – X) = Q (X – X0) ∼ 47 ∼ X: Nồng độ VSS ở bể Aerotank, X = 3000 mg/l Xu: Nồng độ VSS trong bùn tuần hoàn, Xu = 8000 mg/l X0: Hàm lượng bùn hoạt tính ở đầu vào. Giá trị X0 thường rất nhỏ so với X và Xu nên có thể bỏ qua chọn Xo=0 mg/l. 60 30008000 3000 ,= − = − = XX X u α Lưu lượng bùn tuần hoàn: ngaymQQ bunr /6.1232066,0 3=×=×= α Kiểm tra tải trọng thể tích LBOD. )9,18,0(9,0 6180 1031018000 30 −∈= ×× = × = − r BOD V SQL Tỷ số F/M 3,0 3000 24 18.8 3100 = × = × = X S M F θ ∈ (0,2 –0,6) Kiểm tra giá trị của tốc độ sử dụng chất nền (BOD5) của 1g bùn hoạt tính trong 1h )../(6.12 18.8 1 * 10*3000 13101 * 53 0 hgrambùnlitmgBOD X SS = − = − = −θ ρ • Tính lượng khí cần thiết ① Lượng oxy cần thiết trong điều kiện chuẩn 1000 )(75.4 *42.1 1000 )( 00 0 NNPf SSQOC x − +− − = Trong đĩ: - Q = 18000 m3/ngđ - S0 = 310 mg/l - S = 1 mg/l ∼ 48 ∼ - N0: Tổng hàm lượng nito đầu vào, N0 = 2.1 (mg/l) - N: Tổng hàm lương nito đầu ra, N = 15 (mg/l) - Px = 1852 (kg/ngđ) - f = BOD/COD = 0.5 Vì giá trị nito đầu vào nhỏ nên ta chỉ tính lượng ơxi cần thiết theo BOD Vậy: )/(84941852*42.1 5.0*1000 )1310(*18000 20 ngđkgOOC =− − = • Lượng oxy trong điều kiện thực tế cần α 1 * 024.1 1 * )20(0 − − = T dsd s t CC COCOC Trong đĩ: - Csd: Lượng oxy bão hồ trong nước, Cs = 9.08 mg/l - Cd: Lượng oxy cần duy trì trong bể, C = 2 – 3 mg/l, chọn C = 2 mg/l - α: Hệ số điều chỉnh lượng oxy khốch vào nước thải từ 0.6 – 0.94, chọn α = 0.7 - T: Nhiệt độ nước thải, T = 25oC Vậy: )/(13822 7.0 1 * 024.1 1 * 208.9 08.9 *8494 2)2025( ngđkgOOCt = − = − )/(576 24 13822 24 2 hkgOOCOC tttrungbinh === )/(864576*5.1*5.1 2max hkgOOCOC ttrungbinht === )/(461576*8.0*8.0 2min hkgOOCOC ttrungbinht === ② Lượng khơng khí cần thiết a t k fOU OCQ *= Trong đĩ: ∼ 49 ∼ - fa: Hệ số an tồn, fa = 1.5 – 2, chọn fa = 1.5 (Nguồn: [3]) - OU: Cơng suất hồ tan oxy vào nước thải của thiết bị phân phối tính theo gam oxy cho 1m3 khơng khí hOOU u *= Với:  Ou: Phụ thuộc hệ thống phân phối khí. Chọn hệ thống phân phối bọt khí nhỏ và mịn Ou = 7( gO2/m3.m) (tra bảng 7-1 sách tính tốn thiết kế các cơng trình xử lý nước thải – Trịnh Xuân Lai).  h : Độ ngập nước của thiết bị phân phối khí, chọn h=4.5m Nên: OU = Ou * h = 7*4.5 = 31.5 (gO2/m3) )/(6581905.1* 10*5.31 13822 3 3 ngđmQk ==⇒ − =27424 m3/h ③ Áp lực khơng khí là )(484.1 33.10 533.10 12.10 33.10 atm H p ct =+= + = Trong đĩ: Hct: Chiều sâu ngập nước ④ Cơng suất máy nén khí )(7.366 85.0*102 62.7*)1484.1(*34400 *102 *)1(*34400 29.029.0 kw n qPN k =−=−= Chọn N = 367(kw)=498 Hp chọn 6 máy mỗi máy cĩ cơng suất 100 Hp trong đĩ cĩ một máy dự phịng. Trong đĩ: - qk : Lưu lượng khơng khí )/(62.7 86400 658190 86400 3 sm Qq kk === n : Hiệu suất máy nén, chọn n = 0.85 • Bố trí hệ thống sục khí ∼ 50 ∼ Chọn hệ thống sục khí gồm 2 ống chính chạy dọc trên hành lang bể, các ống nhánh đặt ngang đáy bể cĩ các van khí trên mỗi nhánh Chọn dạng đĩa xốp, đường kính 200mm, diện tích bề mặt F=0.03m2, cường độ khí v = 187.5l/phút.đĩa = 3.125 (l/s). Số đĩa phân phối trong bể là: )(2438 10*125.3 62.7 3 diav qN k === − Số lượng đĩa là 2438 cái, chia đều trên diện tích bể sau chọn số ống nhánh dẫn khí ra đĩa. ⑤ Đường kính ống chính dẫn khí )(568)(568.0 2*15*14.3 62.7*4 2** *4 mmm V qD k ==== pi Chọn D = 570 mm Với V là vận tốc khí trong ống chính , V = 10 – 15 (m/s), chọn V = 15m/s Chọn kích thước bể chọn hai bể thơng nhau cuối bể này là đầu bể kia: L * B * H = 20 *40 *4.5m. ⑥ Đường kính ống nhánh dẫn khí chọn 1m một ống nhánh số ống nhánh là 79 ống, chiều dài mỗi ống 20m. )(90)(09.0 79*15*14.3 62.7*4 2** *4 mmm V qD k ==== pi Thơng số bể aerotank STT Tên, thơng số kỹ thuật Đơn vị Số lượng 1 Số bể Bể 02 2 Chiều dài m 40 3 Chiều rộng m 20 4 Thời gian lưu nước h 8.16 5 Số đĩa phân phối khí Cái 2438 6 Áp lực máy nén khí atm 1.484 7 Cơng suất máy nén khí 100 HP Cái 06 ∼ 51 ∼ 8 Đường kính ống dẫn khí chính inox 304 mm 570 9 Đường kính ống dẫn khí nhánh inox 304 mm 90 3.8 Bể lắng 2 (Lắng đứng hình trụ vuơng) 3.8.1 Chức năng vị trí Bể lắng đợt 2 cĩ nhiệm vụ chắn giữ các bơng bùn hoạt tính đã xử lý ở bể aerotank và các thành phần khơng hịa tan chưa được giữ lại ở bể lắng 1 và được thu gom về bể nén bùn nhờ 2 bơm bùn, là một cơng trình đơn vị trong dây chuyền xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học. Nồng độ bùn và nước trong bể aerotank thường lớn hơn 1000 mg/l. Với nồng độ này các bơng cặn tiếp xúc với nhau tạo thành các đám bơng cặn và lắng xuống đáy bể trong quá trình xử lý, tốc độ lắng của các bơng cặn này phụ thuộc vào nồng độ và tính chất của cặn. Trong bể lắng 2 chúng ta cĩ thể tăng hiệu quả lắng, giảm thời gian lắng bằng cách cho thêm polymer hữu cơ hỗ trợ thêm. Lựa chọn bể lắng đợt 2 là bể lắng đứng dạng hình trụ tròn, cấu tạo bằng bê tơng cốt thép. 3.8.2 Tính tốn Chọn 4 bể. Với tải trọng bề mặt thích hợp cho loại bùn hoạt tính là 20m3/m2.ngày và tải trọng chất rắn là 5.0 kg/m2.h (Theo [7, điều 652]: số bể lắng lần 2 khơng ít hơn 3). Kích thước một bể là: ① Diện tích bề mặt lắng theo tải trọng bề mặt là: )(225 4*20 18000 2 m L QA A L === Trong đĩ: Q: Lưu lượng trung bình ngày, Q = 18000 m3/ngày LA: Tải trọng bề mặt, LA = 20m3/m2 Vận tốc dâng nước vùng lắng ∼ 52 ∼ )/(231.0)/(10*31.2 4*3600*24*225 18000 4 smmsm A QU L ==== − Với vận tốc nước trong vùng lắng đứng, Theo [7, Điều 6.5.6]: V ≤ 0.5 (mm/s), chọn V1 = 0.5 (mm/s). ② Diện tích bề mặt bể lắng tính theo tải trọng chất rắn là : )(150 3*2*1000*5 3750*)450750(*)( 2 m L MLSSQQA S T S = + = + = Trong đĩ: Ls: Tải trọng chất rắn, Ls = 5 kg/m2.h MLSS = MLVSS/0.8 = 3000/0.8 = 3750 (g/m3) QT: Thể tích bùn tuần hồn 10800 m3/ngđ = 450m3/h Q: Lưu lượng nước thải 750m3/h • Do As < AL, vậy diện tích 1 bể lắng là AL = 225 (m2) ③ Đường kính bể lắng )(9.16225* 14.3 4 * 4 1 mAD s === pi chọn 17 m ④ Đường kính ống trung tâm )(4.317*2.0%20 1 mDd === Diện tích tiết diện ống trung tâm )(9 4 4.3*14.3 4 * 2 22 m dAtt === pi ⑤ Máng thu nước. Tiết diện ướt của máng thu. Trong đĩ: V3: Vận tốc nước chảy trong máng, theo TCVN 51-84, V3 = 0.5 – 0.7 (m/s), chọn V3 = 0.5 (m/s) Chọn máng thu nước bằng kết cấu bê tơng, cĩ tiết diện: Bm*Hm = 350mm*350mm. )(0523.0 4*5.0*2 21.0 *2 2 3 max 3 mV QF s === ∼ 53 ∼ Chọn máng răng cưa bằng inox, dày 2.5mm, tấm răng cưa hình chữ V, cĩ gĩc ở đáy 90o, chiều cao răng cưa h = 150mm, đặt đáy chữ V cao hơn máng thu nước bằng btct: 3cm. Chiều dài một răng cưa là 300mm vậy số răng cưa là 906 răng cưa. Lưu lượng nước qua một răng cưa là: )./(2.0 906*4 750 3 khehm n Q q tb h === Tải trọng máng thu nước )./(22 272*3 18000 3 ngàymm L QLs === = 0.255(l/s) (Theo [7, điều 6.5.8] không vượt quá 10 l/m.s) Chiều cao bể lắng Chọn: Chiều sâu lắng, hL = 4(m); Chiều cao bảo vệ hbv = 0.5(m), Chiều cao lớp bùn chọn hB = 0.5m Chiều cao lớp bùn lắng hth = 2 m Chiều cao chĩp nĩn hn chọn chế độ gom cặn bằng cần gạt bùn cĩ độ dốc nghiêng của đáy i = 10% Hố gom cặn dưới đáy bể cĩ đường kính d= 0.6m, chiều cao là h = 0.3m Chiều cao phần chĩp nĩn. ⑥ Chiều cao tổn g cộng của bể mhhhhhH thbbvnL 8.725.05.082.04 =++++=++++= Chọn 8 m. Chiều cao ống trung tâm )(4.24*6.0%60 mhh L === Thể tích chứa bùn bể )(82.0%10* 2 6.017 * 2 midDhn = − = − = ∼ 54 ∼ )(7982.0*17*17 3 1 * 3 1 3 mhSV nlb === Thời gian lưu nước. )(8.4)(2.0 18000 4*4*225 hngđQ V ====θ Thơng số 1 bể lắng 2 STT Tên, thơng số kỹ thuật Đơn vị Số lượng 1 Đường kính m 17 2 Đường kính ống trung tâm m 3.4 3 Chiều cao ống trung tâm m 2.4 4 Chiều cao bể lắng m 8 5 Tải trọng máng thu nước l/s 0.255 6 Thời gian lưu nước h 4.8 7 Thời gian 2 lần xả bùn h 8 8 Cần gạt bùn cơng suất 1/2Hp Bộ 01 9 Máy bơm bùn 60m3/h, 10mH2O. cái 02 3.9 Bể khử trùng 3.9.1 Chức năng vị trí Nhằm tiêu diệt hết vi sinh vật cĩ hại cho con người và mơi trường trước khi xả vào nguồn tiếp nhận, chọn clorine là chất khử trùng, theo tiêu chuẩn việt nam thời gian tiếp xúc 30 phút, nồng độ clo sau khi nước đi ra khỏi bể khử trùng là 3g/m3. (Theo [7, điều 6.20]) Lựa chọn một bể khử trùng làm bằng bê tơng cốt thép, bể được đặt sau lắng 2 cĩ thể kết hợp đo lưu lượng nước thải nhà máy. 3.9.2 Tính tốn Lượng clo hoạt tính cần thiết khử trùng nước thải ∼ 55 ∼ hkgQaY h tb a /25.21000 750*3 1000 * === Trong đó: Qtb – Lưu lượng nước thải tính toán, Qtb = 750 m 3/h a - Liều lượng clo hoạt tính lấy theo điều 6.20 – TCXD – 51 – 84: Nước thải sau khi làm sạch sinh học hoàn toàn clo dư : a = 3 g/m3; Thể tích bể khử trùng )(375)/(60 30750 3m hphut tQV htb = × =×= Trong đó: Qtb : Lưu lượng nước thải tính toán, Qtb = 750 m 3/h t : Thời gian tiếp xúc của clo với nước thải chọn là 30 phút (Theo [7, điều 6.20.6]). Chọn kích thước bể: L x B x H = 11.7 x 6.3 x 3.3 Chiều cao bảo vệ hbv = 0.7m Thông số bể khử trùng STT Tên, thơng số kỹ thuật Đơn vị Số lượng 1 Chiều dài m 11.7 2 Chiều rộng m 6.3 3 Chiều cao m 4 4 Nồng độ clo dư ra khỏi bể g/m3 3 5 Thời gian lưu nước h 0.5 3.10 Bể nén bùn 3.10.1 Chức năng vị trí Bùn hoạt tính giữ lại ở bể lắng 2 cĩ độ ẩm cao (99 đến 99.2%) một phần được tuần hồn lại bể aerotank, phần dư được chuyển qua bể nén bùn để cơ đặc bùn trước khi chạy máy ép bùn. ∼ 56 ∼ Chọn 1 bể nén bùn cấu tạo hình trụ đứng, cấu tạo bằng BTCT . 3.10.2 Tính tốn ① Lượng lượng bùn. Lưu lượng bùn từ bể lắng 1 V1 = 30.7125(m3/ngđ). Chọn 2 máy bơm bùn chìm cơng suất 21(m3/h). Lượng bùn hoạt tính dư xả hàng ngày tại bể lắng 2: V2= 206m3/ngđ, chọn 2 máy bơm bùn cơng suất một máy 60m3/h, cột áp 10m, ngày xả bùn dư sinh ra 3 lần mỗi lần 1.1 h. Qbun = V1 + V2 = 21 + 60 = 81 (m3/h) Vận tốc lắng: VL = 0.1 mm/s = 0.0001 m/s Vận tốc bùn trong ống trung tâm: vtt = 20 mm/s Diện tích mặt thống của bể nén bùn. 2 1 1351.0*6.3 6.48 *6.3 m v pA x === Trong đĩ: V: Vận tốc bùn dâng trong bể V < 0.1(mm/s) (Nguồn: bảng 7.5 [1, tr. 216]). px: Lượng nước tối đa được tách ra trong quá trình nén bùn, m3/h px: Xác định theo hiệu quả nén bùn: hm p ppXq tx /6.4898100 982.9981 100 3 2 21 max = − − = − − = ② Diện tích ống trung tâm của bể nén bùn ( )22 5.03600*05.0 81 3600. m v QA tt bùn ≈== ③ Diện tích tổng cộng của bể ( )221 23.13523.0135 mAAA =+=+= ④ Đường kính bể nén bùn )(45.13 14.3 23.135*4*4 m AD === pi ⑤ Đường kính ống trung tâm ∼ 57 ∼ )(1 14.3 23.0*4*4 2 mAd ≈== pi Chọn 1m ⑥ Chiều cao phần lắng của bể nén bùn chính là chiều cao ống trung tâm. )(32.412*1.0*6.3**6.31 mtvh === Trong đĩ: t : Thời gian lắng bùn lấy theo bảng 10 -12h, chọn tL = 12(h) V: Tốc độ của nước và bùn dâng trong vùng lắng 0.1mm/s ⑦ Chiều cao phần chĩp cụt ⑧ Chiều cao tổng cộng của bể nén bùn )(99.75.067.05.0232.41 mhhhhhH bvnthbtc =++++=++++= Chọn 8m Trong đĩ: h1: Chiều cao phần lắng h1= 4.32m hb: Chiều cao phần bùn chọn 2 m hth: Chiều cao phần trung hịa hth 0.3 - 0.5m chọn 0.5 m hbv: Chọn 0.5m Tải trọng máng thu nước sau nén bùn. Chọn máng nằm quanh bể, chiều dài máng bằng chiều dài cạnh bể nén bùn là 52 m )./(433.0)./(56.1 52 81 3 mslhmm L Q L bns ==== (Theo [7, điều 6.5.8] không vượt quá 10 l/s) • Tiết diện ướt của máng thu nước sau khi nén bùn )(67.0%10* 2 6.014 * 2 midDhn = − = − = )(32.0 3600*7.0 81 2 3 3 mV QF === ∼ 58 ∼ Trong đĩ: - Q: Lưu lượng nước thải tính 0.21 (m3/s) - V3: Vận tốc nước tự chảy trong máng, (Theo [7]), V3 = 0.5 – 0.7 (m/s), chọn V3 = 0.7 (m/s) Chọn giá trị hiệu dụng của máng 80% vậy diện tích tiết diện (mặt cắt ngang) của máng là 0.4 m2 Chọn B*H = 0.65*0.65m Diện tích mặt cắt ngang 0.4225 m2 > 0.3 m2 thỏa mãn. + Chiều cao lớp nước trong máng hn= F3/0,7=0.32/0.7 =0.45m Chọn tốc độ quay cần gạt bùn 0.75-4 vịng/phút. Cơng xuất ½ Hp. Thơng số bể nén bùn STT Tên, thơng số kỹ thuật Đơn vị Thơng số, Số lượng 1 Đường kính bể m 13 2 Đường kính ống trung tâm m 0.6 3 Chiều cao bể m 08 4 Chiều cao ống trung tâm m 4.32 5 Thời gian lưu bùn h 12 6 Tải trọng máng thu nước sau nén bùn. l/s 0.433 7 Cần gạt bùn 1/2Hp bộ 01 3.11 Máy ép bùn 3.11.1 Chức năng Cấu tạo máy ép bùn băng tải máy ép bùn băng tải cấu tạo sườn và bánh lăn bằng inox 304. Máy ép bùn băng tải ép xong thì giao cho bên cĩ trách nhiệm xử lý chất thải nguy hại để xử lý tiếp theo, nhằm xử lý hết các chất thải độc hại cho mơi trường. 3.11.2 Tính tốn ∼ 59 ∼ Tổng khối lượng bùn cặn thu được trong bể lắng đợt 1 và đợt 2 theo trọng lượng khơ. )./(469810*)310*3.0210*8.0(1800010*)3.08.0( 33 ngaykgSSSQG =+=+= −− Trong đĩ : Q: Lưu lượng nước thải cần xử lý (m3/ ngđ). SS: Hàm lượng cặn lơ lửng 210 (mg/l) hay (g/m). S: Lượng BOD khử được 310 (mg/l). Lượng cặn đưa vào trong một tuần G1=7*4698=32886kg Lượng cặn đưa vào máy trong một giờ. Tuần làm việc 5 ngày mỗi ngày làm 8h. G=32886/5*8=822.15kg/h Chiều rộng băng tải chọn cơng suất 600kg/rộng giờ B=822.15/600=1.37m Chọn 1 máy ép bùn băng tải cĩ chiều rộng 1.4 m Với thiết bị đi kèm: Bơm bùn cơng suất tối đa 21m3/h cột áp 15m Cơng xuất mơtơ giảm tốc kéo băng tải 0.5hp Cơng xuất mơtơ giảm tốc khuấy trộn bùn và polymer 1/4hp Cơng xuất mơtơ giảm tốc kéo lồng tách nước ¼ hp Cơng xuất máy nén khí 1hp Máy bơm nước rửa băng tải 3hp cột nước 20m. 3.12 Tính tốn thiết bị pha chế và đựng hố chất 3.12.1 Bể chứa axit photphoric ((NH4)3PO4) và bơm châm (NH4)3PO4 Tỷ Lệ BOD : P = 100 : 1 do vậy với BODđầu vào = 602.3 mg/l Lượng P cần thiết là ( )lmgP /1.3 100 310*1 == Sử dụng axit H3PO4 làm tác nhân cung cấp P Khối lượng phân tử (NH4)3PO4 = 149 Khối lượng nguyên tử P = 31 ∼ 60 ∼ Tỷ lệ khối lượng: 149 31 )( 434 = PONH P Lượng (NH4)3PO4 cần thiết )/(9.1431 1.3*149 lmg== Lưu lượng trung bình nước thải cần xử lý: Q = 18000 m3/ngđ Lượng (NH4)3PO4 tiêu thụ )/(2.2681000 18000*9.14 ngđkg== Nồng độ (NH4)3PO4 sử dụng = 85% = 850 kg/m3 Dung dịch (NH4)3PO4 cung cấp )/(320)/(32.0/850 /2.268 3 3 ngđlngđm mkg ngđkg === Thời gian lưu = 12 ngày Thể tích bể yêu cầu = 4 m3 Chọn: 2 máy bơm châm axit (NH4)3PO4 (1 vận hành, 1 dự phịng) Đặc tính bơm định lượng Q = 13.33 l/h; áp lực 1.5 bar 3.12.2 Bể chứa dung dịch FeCl3 (10%) và bơm châm FeCl3 BOD = 100 mg/l thì cần Fe = 2.3 mg/l BOD = 310 mg/l thì )/(13.7 100 310*3.2 lmgFe == Sử dụng muối FeCl3 để làm tác nhân cung cấp Fe Khối lượng phân tử của FeCl3 = 162.2 Khối lượng nguyên tử Fe = 55.85 Tỷ lệ khối lượng: 2.162 85.55 3 = FeCl Fe Lượng FeCl3 cần thiết )/(71.2085.55 13.7*2.162 lmg== Lưu lượng trung bình nước thải cần xử lý: Q = 18000 m3/ngđ Lượng FeCl3 tiêu thụ )/(73.3721000 18000*71.20 ngđkg== Nồng độ FeCl3 sử dụng = 10% = 100 kg/m3 ∼ 61 ∼ Dung dịch FeCl3 cung cấp )/(3.3727)/(7273.3/100 /73.372 3 3 ngđlngđmmkg ngđkg === Thời gian lưu = 1 ngày Thể tích bể yêu cầu = 4 m3 Chọn: 2 máy bơm châm FeCl3 (1 vận hành, 1 dự phịng) Đặc tính bơm định lượng Q = 155 l/h; áp lực 1.5 bar 3.12.3 Bể chứa dung dịch axit H2SO4 và bơm châm H2SO4 Lưu lượng thiết kế: Q = 750 m3/h pH vào max = 9 pH trung hồ = 7 K = 0.000005mol/l Khối lượng phân tử H2SO4 = 98 g/mol Nồng độ dung dịch H2SO4 = 98% Trọng lượng riêng của dung dịch = 1.84 Liều lượng châm vào = )/(2.0 10*84.1*98 1000*750*98*000005.0 hl= Thời gian lưu = 60 ngày Thể tích cần thiết của bể chứa = 0.2*24*60 = 288 (l) ≈ 300l Chọn: 2 máy bơm châm axit H2SO4 (1 vận hành, 1 dự phịng) Đặc tính bơm định lượng Q = 0.2 l/h; áp lực 1.5 bar 3.12.4 Bể chứa dung dịch NaOH và bơm châm NaOH Lưu lượng thiết kế: Q = 750 m3/h pH vào max = 5 pH trung hồ = 7 K = 0.00001mol/l Khối lượng phân tử NaOH = 40 g/mol Nồng độ dung dịch NaOH = 40% Trọng lượng riêng của dung dịch = 1.53 ∼ 62 ∼ Liều lượng châm vào = )/(5.0 10*53.1*40 1000*750*40*00001.0 hl= Thời gian lưu = 30 ngày Thể tích cần thiết của bể chứa = 0.5*24*30 = 360 (l) Chọn: 2 máy bơm châm axit H2SO4 (1 vận hành, 1 dự phịng) Đặc tính bơm định lượng Q = 0.5 l/h; áp lực 1.5 bar 3.12.5 Bể chứa NaOCl (10%) và bơm châm NaOCl Lưu lượng thiết kế: Q = 18000 m3/ngđ Liều lượng clo = 8 mg/l Lượng clo châm vào bể tiếp xúc = 8*18000*10-3 = 144 kg/ngđ Nồng độ dung dịch NaOCl = 10% Liều lượng châm vào bể tiếp xúc = )/(60)/(1440 1.0 144 hlngđl == Thời gian lưu = 6 ngày Thể tích cần thiết của bể chứa = 60* = 360 (l) Chọn: 2 máy bơm châm NaOCl (1 vận hành, 1 dự phịng) Đặc tính bơm định lượng Q = 60 l/h; áp lực 1.5 bar 3.12.6 Chất kết tủa polymer sử dụng cho thiết bị khử nước cho bùn Lượng bùn khơ = 4698 kg/ngđ Thời gian vận hành = 8h/ngđ Lượng bùn khơ trong 1 giờ = 587.25 kg/h Liều lượng poly mer = 5kg/tấn bùn Liều lượng polymer tiêu thụ = (587.25*5)/1000 = 2.94kg/h Hàm lượng pholymer sử dụng = 0.2% = 2 kg/m3 Lượng dung dịch châm vào = 2.94/2 = 1.47 m3/h Chọn: 1 hệ thống châm polymer, cơng suất 1.47 m3/h ∼ 63 ∼ II. Tính tốn chi tiết các cơng trình đơn vị theo phương án 2 Phương án 2 chỉ khác phương án 1 bể SBR nên ta chỉ tính bể SBR cho phương án 2. Cịn các cơng trình cịn các bể cịn lại lấy kết quả từ phương án 1. Bể sinh học hiếu khí kết hợp với lắng (SBR cải tiến) Chức năng vị trí Bể cĩ cấu tạo bằng BTCT, chức năng xử lý các chất ơ nhiễm cĩ trong nước thải nhờ vi sinh vật, ngồi ra Trong công nghệ SBR có thể kết hợp quá trình khử bỏ Nitrogen theo 3 phương pháp: khuấy trộn không cấp khí ở pha đầy, cấp khí gián đoạn trong pha phản ứng và điều chỉnh nồng độ DO ở mức thấp (điều hành) tạo điều kiện cho quá trình Nitrate hoá - khử Nitrate. Với quá trình sục khí theo chu kì, là điều kiện xảy ra quá trình Nitrate hoá-khử Nitrate bởi Nitrate giảm đi thông qua hô hấp nội bào Khử Nitrate suốt giai đoạn khuấy trộn không cấp khí ngoài ý nghĩa loại bỏ Nitrate hiệu quả nó còn đưa ra một phương thức lựa chọn để ngừa sự cố bung bùn do các vi khuẩn dạng sợi. Lượng Nitrate sinh ra suốt quá trình cấp khí sẽ bị khử đi khi chuyển sang giai đoạn khuấy trộn không cấp khí nữa (thiếu khí) với điều kiện thời gian và đủ nguồn Carbon - Giới thiệu SBR cổ điển. Sequencing Batch Reactor (Lò phản ứng theo chuỗi) là hệ thống bùn hoạt tính kiểu làm đầy-và-rút, một hệ thống phản ứng kiểu khuấy trộn hoàn toàn bao gồm tất cả các bước của quá trình bùn hoạt tính xảy ra trong một bể đơn nhất, hoạt động theo chu trình. SBR không cần sử dụng bể lắng thứ cấp và quá trình tuần hoàn bùn, thay vào đó là quá trình xả cặn trong bể. ∼ 64 ∼ Thường có 5 pha xảy ra trong một chu kì hoạt động của bể, bao gồm: Pha đầy, pha phản ứng, pha lắng, pha rút, pha để yên Hình 6: Các pha và phản ứng trong một chu kì của bể SBR Rút nước bằng thiết bị phao nổi hoặc cố định; thiết bị thông khí thường sử dụng là thiết bị phun tia hoặc phân tán bọt thô đặt chìm dưới đáy Bảng 4: Tham số thiết kế đặc trưng của SBR[9] Tham số SRT (d) F/M (kg BOD/kg MLVSS*d) Tải lượn g thể tích (kgBOD/m3*d) MLSS (mg/l) HRT (h) Giá trị 10-30 0,04-0,1 0,1-0,3 3000-5000 15-40 ∼ 65 ∼ - SBR Cải tiến Dùng một bể trung gian để khắc phục các yếu điểm của SBR cổ điển. Việc xử lý nước vào và ra theo pha không ổn định lại tăng hiệu suất dùng bể 100% thể tích. Giải quyết máng tràn dao động cũng như máy thổi khí bề mặt, ít xảy ra sự cố, ít sửa chữa. Giải quyết được MLSS thoát ra vì chảy tràn nước do lưu lượng, nồng độ nước vào, ra không đổi, quá trình lắng tĩnh giúp nồng độ TSS ở đầu ra ổn định và thấp. Bể xử lý sinh học, bể lắng thứ cấp và khử dinh dưỡng được kết hợp lại thành một bể duy nhất. Tiết kiệm chi phí do giảm các hạng mục công trình. Giảm diện tích đất sử dụng. Hiệu quả xử lý cao và ổn định. Tính tốn bể SBR cải tiến: (Nguồn [3, tr 133]) Để tính toán chính xác và đầy đủ theo các phản ứng xảy ra trong bể thì phức tạp và nhiều khó khăn cần nghiên cứu kĩ và có nước thải đầu vào để chạy mô hình tìm ra thời gian sục khí, thời gian khuấy trộn, thời gian lắng, để đơn giản ta chọn thêm bể trung gian để thuận tiện cho quá trình đổi pha. Mặt khác có bể trung gian để đổi pha và điều khiển thời gian xảy ra quá trình Nitrate hóa, ở đây chỉ xét đến thời gian lưu nước trong phản ứng hiếu khí trong bể để đơn giản đi quá trình thiết kế, bao gồm các phản ứng oxy hoá hợp chất Carbon (khử COD) và quá trình Nitrate hóa. Nhà máy thiết kế 3 bể thời gian xử lý và xả nước liên tục. Trong đĩ bể 1 và 3 làm việc luân phiên nhau theo chu kỳ phân đoạn, bể 2 là bể trung gian và điều kiển thời gian khử Nitrate Chọn thể tích hữu ích bể là 100% thể tích bể. + Thể tích cần thiết các bể )(18000 1 18000 3 m H Q V tbngay === ∼ 66 ∼ Trong đĩ: Qtbngay: Lưu lượng nước trung bình ngày. H: Phần trăm thể tích bể tháo nước đi mỗi ngày chọn 100%. + Dung tích một bể Trong đĩ: n: Số bể chọn số bể 3 Thời gian lưu nước trong 1 bể + Diện tích 1 bể Trong đĩ : h: Chiều cao chứa nước bùn của bể chọn h = 6.5m. Chọn mỗi bể cĩ hình vuơng cĩ kích thước L*B*H = 30*30*7 (m) Trong đĩ chiều cao bảo vệ 0.6m + Xác định nồng độ bùn hoạt tính cần thiết duy trì trong bể: Dựa vào cơng thức )(6000 3 18000 3 1 m n VV b === )(857 7 6000 21 m h VS be === )( * )( * 00 M Fv SQX M FX SQ v =⇒= hQ V t bb 99.718000 24*600024*1 1 === ∼ 67 ∼ Trong đĩ: Q: Lưu lượng nước thải S0: BOD đầu vào 310 (mg/l) V: Thể tích cần thiết của 3 bể 18000(m3) F/M: Chọn 0.1mg/l gr bùn hoạt tính Ta cĩ Nồng độ bùn thực trong bể X1= cặn vơ cơ + bùn/0.8 = (310-150) + 3100/0.8 = 4035 (mg/l) Hàm lượng chất hữu cơ bay hơi trong cặn lơ lững chọn giá trị khoảng 150 (mg/l). Khối lượng bùn hoạt tính cần duy trì trong bể G=V * X *10-3 = 18000 * 3100*10-3= 55800(kg) Khối lượng bùn cặn trong bể: Gcặn = V*X1 = 18000 * 4035 *10-3=72630 (kg) Thể tích bùn chống chỗ so với thể tích bể từ 12,5 – 30% về thể tích. + Chiều cao bùn trong bể sau khi lắng 30 phút là từ 0.8 – 1.95m. + Chiều cao phần nước trong đã lắng trên lớp bùn. Từ 4.55 - 5.7m. + Tải trọng máng thu nước. Chọn máng tràn bố trí quanh 2 cạnh bể nằm bên trong chiều dài máng bằng chiều dài 2 cạnh 60m. )./(300 60 18000 3 ngàymm L QLs === =3.47(l/s) Giá trị này nằm trong khoảng cho phép, Ls < 10(l/s) • Tiết diện ướt của máng thu nước Trong đĩ: )/(3100 1.0*18000 310*18000 lmgX == )(3.0 7.0 21.0 2 3 3 mV QF === ∼ 68 ∼ - Q: Lưu lượng nước sau lắng 0.21 (m3/s) - V3: Vận tốc nước tự chảy trong máng, (Theo tiêu chuẩn TCXD 51-84), V3 = 0.5 – 0.7 (m/s), chọn V3 = 0.7 (m/s) Chọn giá trị hiệu dụng của máng 60% vậy diện tích tiết diện (mặt cắt ngang) của máng là 0.7 m2 Chọn mặt cắt ngang máng B*H = 0.7*0.7m Diện tích mặt cắt ngang 0.49 m2 > 0.3 m2 thỏa mãn. + Chiều cao lớp nước trong máng hn= F3/0,7=0.3/0.7 =0.42m + Tính lượng oxy cần thiết để khử BOD5 Trong đĩ: - Q = 18000 m3/ngđ - S0 = 310 mg/l - S = 1 mg/l - N0: Tổng hàm lượng nito đầu vào, N0 = 2.1 (mg/l) - N: Tổng hàm lượng nito đầu ra, N = 15 (mg/l) - Px = 1852 (kg/ngđ) - f = BOD/COD = 0.5 Vậy: )/(84941852*42.1 5.0*1000 )1310(*18000 20 ngđkgOOC =− − = 4 Lượng oxy trong điều kiện thực tế cần α 1 * 024.1 1 * )20(0 − − = T dsd s t CC COCOC Trong đĩ: Pf SSQOC 42.110*)( 3 0 0 − − = − ∼ 69 ∼ - Csd: Lượng oxy bão hồ trong nước, Cs = 9.08 mg/l - Cd: Lượng oxy cần duy trì trong bể, C = 2 – 3 mg/l, chọn C = 2 mg/l - α: Hệ số điều chỉnh lượng oxy khuếch tán vào nước thải từ 0.6 – 0.94, chọn α = 0.7 - T: Nhiệt độ nước thải, T = 25oC Vậy: )/(13822 7.0 1 * 024.1 1 * 208.9 08.9 *8494 2)2025( ngđkgOOCt = − = − )/(576 24 13822 24 2 hkgOOCOC tttrungbinh === = 160(gO2/s) )/(864576*5.1*5.1 2max hkgOOCOC ttrungbinht === )/(461576*8.0*8.0 2min hkgOOCOC ttrungbinht === Chọn mỗi bể 3 máy thổi khí bề mặt kiểu tuabin vận tốc cao đặt trên phao nổi cơng suất hịa tan O2một tubin là: 17.78 (gO2/s). Tra bảng 7-7 trang 129[3] ta cĩ cơng suất một máy là 41 kW, đường kính phao là 3.43 m, số vịng quay 900vịng/phút. Năng lượng cần thiết để khuấy trộn Chọn mỗi bể 4 máy khuấy chìm kiểu tubin hướng trục đặt tại 4 gĩc bể đẩy nước về cạnh đối diện tạo vịng xốy quanh bể. Dựa vào chiều sâu bể và chiều rộng tra bảng 7-8 trang 131 [3] ta cĩ cơng suất một máy là: 13.75 kW Thơng số kỹ thuật 1 bể SBR STT Tên, thơng số kỹ thuật Đơn vị Số lượng 1 A*A*A m 30*30*7 2 Thời gian lưu nước một bể h 8 3 Thời gian sục khí h 6 4 Thời gian trung gian 1 lần đảo pha h 0.5 ∼ 70 ∼ 5 Máy khuấy chìm trục ngang 13.75 kW Bộ 04 6 Máy thổi khí bề mặt tuabin trục đứng 41kW, 900vịng/phút. Bộ 03 7 Tải trọng máng thu nước l/s 3.47 ∼ 71 ∼ CHƯƠNG 4: TÍNH TỐN CHI PHÍ 4.1 Chi phí xây dựng vận hành theo phương án 1 4.1.1 Chi phí xây dựng vận hành Stt Cơng trình Giá thành xây dựng C (tỷ đồng). Chi phí vận hành quản lý M (tỷ đồng). Thời gian tính phục vụ T (Năm) 1 Cống thốt nước tự chảy 0.3 0.085 1 2 Trạm bơm chuyển bậc 1.2 0.022 1 3 Xử lý sơ bộ gồm bể song chắn rác, hố thu gom, bể điều hịa, bơm chìm 34 0,19 1 4 Bể lắng 1 cĩ 2 bơm bùn, cần gạt bùn. 1.5 0.014 1 5 Bể aerotank 50 0.0047 1 6 Bể lắng 2 sau bể aerotank 4.8 0.05 1 7 Hệ thống khử trùng 0.6 0.067 1 8 Trạm bơm bùn 0.3 0.00012 1 9 Bể nén bùn trọng lực 1.4 0.012 1 10 Máy ép bùn băng tải 1.7 0.14 1 11 Các cơng trình phụ trợ khác 0,9 0.02 1 Tổng cộng 96.7 tỷ 0.6 tỷ 1 4.1.2 Chi phí khấu hao tài sản cho một năm, tính tuổi thọ cơng trình 50 năm. 1.934 tỷ đồng. 4.1.3 Chi phí xử lý m3 nước thải. 15313 (VNĐ). ∼ 72 ∼ 4.2 Chi phí theo phương án 2 4.2.1 Chi phí xây dựng vận hành Stt Cơng trình Giá thành xây dựng C (tỷ đồng). Chi phí vận hành quản lý M (tỷ đồng). Thời gian tính phục vụ T (Năm) 1 Cống thốt nước tự chảy trong nhà máy 0.3 0.085 1 2 Trạm bơm chuyển bậc 1.2 0.022 1 3 Xử lý sơ bộ gồm bể song chắn rác, hố thu gom, bể điều hịa, bơm chìm 34 0,19 1 4 Bể lắng 1 cĩ 2 bơm bùn, cần gạt bùn. 1.5 0.014 1 5 SBR 60 0.0047 1 6 Hệ thống khử trùng 0.6 0.067 1 7 Trạm bơm bùn 0.3 0.00012 1 8 Bể nén bùn trọng lực 1.4 0.012 1 9 Máy ép bùn băng tải 1.7 0.14 1 10 Các cơng trình phụ trợ khác 0.9 0.02 1 Tổng cộng 101.9 tỷ 0.55 tỷ 1 4.2.2 Chi phí khấu hao tài sản tính cơng trình tuổi thọ 50 năm. 2.038 tỷ. 4.2.3 Chi phí xử lý một m3 nước thải. 16124 (VNĐ). ∼ 73 ∼ KẾT LUẬN TỔNG HỢP VÀ ĐƯA RA PHƯƠNG ÁN THI CƠNG Dùng phương pháp phân tích đa tiêu chí để lựa chọn phương án thi cơng (MCA) Để đáp ứng được nhu cầu chủ cơ sở hạ tầng, đảm bảo yếu tố mơi trường theo quy định pháp luật và thu hút được các doanh nghiệp cĩ vốn nước ngồi (FDI) thì KCN cần phải đầu tư một hệ thống xử lý nước thải tập trung đủ năng lực xử lý tất cả các nguồn thải trong KCN, ngồi ra phải mang tính chiến lược lâu dài. PHÂN TÍCH ĐA TIÊU CHÍ “Lựa chọn cơng nghệ xử lý nước thải KCN An Tây cơng suất 18000m3/ngđ” 1. Xác định nhiệm vụ và đưa ra cơng nghệ Nhiệm vụ: lựa chọn cơng nghệ xử lý nước thải đảm bảo được chất lượng nước thải đầu ra mà chi phí xây dựng và chi phí vận hành thấp nhất, lại cĩ tính thiện chí cộng đồng, thu hút khách hàng đầu tư vào khu cơng nghiệp. Các sơ đồ cơng nghệ xử lý cĩ thể cĩ: Phương án 1 (PA1): dùng SBR phương án 2 phần tính tốn Phương án 2 (PA1): dùng aroten phướng án 1 phần tính tốn Ngồi 2 phương án ta đã tính tốn trên để tính chọn lọc chính xác cao và dễ lựa chọn phương án hợp lý nhất ta chọn thêm phương pháp ít khả thi hơn để tiện đánh giá đĩ là phương án 3. Phương án 3 (PA3): UASB và aerotank  Sơ đồ khối của quy trình phương án 3: ∼ 74 ∼ 2. Xác định các mục tiêu - tiêu chí – chỉ thị đánh giá • Xác định mục tiêu: Cần xác định cơng nghệ xử lý đạt tiêu chuẩn đầu ra, chi phí đầu tư thấp (chi phí xây dụng và vận hành thấp), lại cĩ tính thu hút khách đầu tư vào KCN. • Chuyển đổi mục tiêu thành tiêu chí • Sự bền vững: chất lượng nước thải đầu ra. • Tính khả thi: chi phí đầu tư thích hợp – vận hành dễ. • Khả năng chấp nhận: sự cân bằng giữa kinh tế và mơi trường • Rủi ro từng phương án : vốn đầu tư, khả năng xử lý mơi trường, trình độ vận hành, khả năng thu hút nhà đầu tư vào KCN. Hố thu gom Song chắn rác Bể cân bằng UASB Aerotank Bể lắng Bể khử trùng Nguồn tiếp nhận Điều chỉnh pH DAP Javel Bể nén bùn Nước thải Máy ép bùn ∼ 75 ∼ • Chỉ thị đo • Mức độ phù hợp với quy định (văn bản pháp luật) • Chi phí đầu tư (tính theo VNĐ) • Lợi ích cộng đồng (sức khỏe, kinh tế, xã hội) • Lợi ích mơi trường • Sự linh hoạt cơ động, khơng phụ thuộc yếu tố bên ngồi 3. Đánh giá các phương án dựa vào tiêu chí và chỉ thị Phương án xử lý nước thải Chi phí đầu tư (tỷ đồng) Mức độ phù hợp với quy định Lợi ích mơi trường Sự linh hoạt cơ động, khơng phụ thuộc PA1 101.9 3 3 2 PA2 96.7 2 2 3 PA3 110 1 1 2 max 110 3 3 0 min 96.7 1 1 3 Chỉ số đo của các tiêu chí “Mức độ phù hợp với quy định “ và “Lợi ích mơi trường”được đo bằng thang điểm từ 0 – 3 điểm, mang tính thỏa mãn tăng dần. 3 điểm: cho lợi ích tối đa 2 điểm: cho 1 số lợi ích 1 điểm: cho ít lợi ích 0 điểm: khơng cho lợi ích gì Cịn tiêu chí “Sự linh hoạt cơ động, khơng phụ thuộc” thì tính thỏa mãn càng tăng khi điểm càng ít. 3 điểm: Khơng linh hoạt, phụ thuộc 2 điểm: Cĩ linh hoạt và phụ thuộc một số ∼ 76 ∼ 1 điểm: Cĩ linh hoạt và phụ thuộc 1 ít 0 điểm: Linh hoạt và khơng phụ thuộc Mức “Max” là biểu thị cho giá trị mà ta mong muốn và mức “Min” thì ngược lại biểu thị giá trị ta khơng mong muốn. 4. Tiêu chuẩn hĩa Để cĩ thể so sánh các phương án và quyết định lựa chon phương án phù hợp giá thành và lợi ích mơi trường, ta đưa các dữ liệu về một mốc chuẩn bằng cách tính theo cơng thức sau: minmax min XX XXS ii − − = Ví dụ: tính cho PA1 4.0 7.96110 7.969.101 minmax min1 1 = − − = − − = XX XXS 1 13 13 minmax min2 2 = − − = − − = XX XXS 1 13 13 minmax min3 3 = − − = − − = XX XXS 33.0 30 32 minmax min4 4 = − − = − − = XX XXS Vậy, ta tính tương tự thì được bảng số liệu như sau: Phương án xử lý nước thải Chi phí đầu tư (tỷ đồng) Mức độ phù hợp với quy định Lợi ích mơi trường Sự linh hoạt cơ động, khơng phụ thuộc PA1 0.4 1 1 0.33 PA2 0 0.5 0.5 0 PA3 1 0 0 0.33 ∼ 77 ∼ 5. Gán trọng số cho các tiêu chí và xếp hạng phương án Theo mục tiêu của dự án thì mức độ phù hợp với khả năng xử lý mơi trường là tiêu chí quan trọng do đĩ sẽ gán trọng số cĩ giá trị lớn, và được sắp xếp như sau: Tiêu chí Chi phí đầu tư (tỷ đồng) Mức độ phù hợp với quy định Lợi ích mơi trường Sự linh hoạt cơ động, khơng phụ thuộc Trọng số 2 3 3 2 Sau khi gán trọng số cho các tiêu chí, tiến hành tính điểm và xếp hạng các phương án theo cách tính điểm sau Tính điểm = Trọng số * Si Bảng tính điểm và xếp hạng Phương án Chi phí đầu tư (tỷ đồng) Mức độ phù hợp với quy định Lợi ích mơi trường Sự linh hoạt cơ động, khơng phụ thuộc Tổng điểm Xếp hạng PA1 0.8 3 3 0.67 7.47 1 PA2 0 1.5 1.5 0 3 2 PA3 2 0 0 0.67 2.67 3 ∼ 78 ∼ KẾT LUẬN Với điểm đánh giá và trọng số chủ quan trên, PA1 là phương án được lựa chọn thi cơng, chính là phương án 2 trong giai đoạn thiết kế. Quy trình vận hành và hoạt động bể SBR cải tiến theo mục lục đính kèm. ∼ 79 ∼ TÀI LIỆU KHAM KHẢO [1] PGS-TS Hồng Văn Huệ (2002), Thốt nước (tập 2) xử lý nước thải, Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật, Hà Nội. [2] Lâm Minh Triết (2004), Xử lý nước thải đơ thị và cơng nghiệp – Tính tốn thiết kế cơng trình, Nhà xuất bản Đại học quốc gia thành phố Hồ Chí Minh, thành phố Hồ Chí Minh. [3] TS. Trịnh Xuân Lai, Tính tốn thiết kế các cơng trình xử lý nước, Nhà xuất bản xây dựng. [4] Nguyễn Văn May (2005), Bơm quạt máy nén khí, Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật, Hà Nội. [5] TS Trần Xoa, TS Nguyễn Trọng Khuơng, KS Hồ Lê Viên (2006), Sổ tay quy trình và thiết bị cơng nghệ hĩa chất (Tập 1), Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật, Hà Nội. [6] TS. Trịnh Xuận Lai (2002), Cấp nước (tập 2) Xử lý nước thiên nhiên cấp cho sinh hoạt và cơng nghiệp, Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật, Hà Nội. [7] Tiêu chuẩn TCXD 51-84 [8] Đồ án xây dựng khu cơng nghiệp An Tây (2007) [9] Báo cáo đánh giá tác động mơi trường khu cơng nghiệp An Tây (2007) PHỤ LỤC 1. Kết quả phân tích nước đầu vào của các khu cơng nghiệp 2. Các bản vẽ ∼ 80 ∼ MỤC LỤC MỞ ĐẦU .............................................................................................................. 1 1. Đặt vấn đề ...................................................................................................... 1 2. Mục tiêu đề tài ............................................................................................... 2 3. Nội dung nghiên cứu ...................................................................................... 2 4. Phạm vi ứng dụng đề tài ................................................................................. 2 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CƠNG TY .............................................................. 4 1.1 Giới thiệu chung............................................................................................. 4 1.2 Vị trí địa lý xây dựng KCN ............................................................................ 6 1.3 Tổng quan về mơi trường trong khu vực ...................................................... 10 CHƯƠNG 2: ....................................................................................................... 12 PHÂN TÍCH ĐÁNH GIÁ VÀ LỰA CHỌN CƠNG NGHỆ ............................... 12 2.1 Xác định lưu lượng cần xử lý ....................................................................... 12 2.2 Đánh giá mức độ xử lý ................................................................................. 14 2.3 Các phương pháp giảm thiểu và lựa chọn cơng nghệ xử lý ........................... 15 2.4 Lựa chọn cơng nghệ ..................................................................................... 16 CHƯƠNG 3: ....................................................................................................... 26 TÍNH TỐN CHI TIẾT CÁC CƠNG TRÌNH ĐƠN VỊ ..................................... 26 I. Tính tốn chi tiết các cơng trình đơn vị theo phương án 1 ............................... 26 3.1 Tính tốn Song chắn rác thơ ......................................................................... 26 3.2 Hầm tiếp nhận .............................................................................................. 29 3.3 Tính tốn Song tách rác tinh (Lưới lược tinh) .............................................. 31 3.4 Bể điều hồ .................................................................................................. 31 3.5 Bể keo tụ tạo bơng ....................................................................................... 34 3.6 Bể lắng 1 (lắng ngang) ................................................................................. 37 3.7 Bể sinh học hiếu khí (aerotank) .................................................................... 42 3.8 Bể lắng 2 (Lắng đứng hình trụ vuơng) .......................................................... 51 3.9 Bể khử trùng ................................................................................................ 54 3.10 Bể nén bùn .................................................................................................. 55 3.11 Máy ép bùn ................................................................................................. 58 3.12 Tính tốn thiết bị pha chế và đựng hố chất ................................................ 59 II. Tính tốn chi tiết các cơng trình đơn vị theo phương án 2 .............................. 63 Bể sinh học hiếu khí kết hợp với lắng (SBR cải tiến) .......................................... 63 CHƯƠNG 4: TÍNH TỐN CHI PHÍ .................................................................. 71 4.1 Chi phí xây dựng vận hành theo phương án 1 ............................................. 71 4.2 Chi phí theo phương án 2 ............................................................................. 72 KẾT LUẬN TỔNG HỢP VÀ ĐƯA RA PHƯƠNG ÁN THI CƠNG .................. 73 ∼ 81 ∼ PHÂN TÍCH ĐA TIÊU CHÍ ....................................................................................... 73 1. Xác định nhiệm vụ và đưa ra cơng nghệ .............................................................. 73 2. Xác định các mục tiêu - tiêu chí – chỉ thị đánh giá............................................... 74 3. Đánh giá các phương án dựa vào tiêu chí và chỉ thị ............................................. 75 4. Tiêu chuẩn hĩa ...................................................................................................... 76 5. Gán trọng số cho các tiêu chí và xếp hạng phương án ......................................... 77 KẾT LUẬN .................................................................................................................. 78