Đề tài Tính toán và thiết kế hệ thống xử lý nước thải công ty TNHH cerubo Việt Nam

LỜI CẢM ƠN TÓM TẮT KHÓA LUẬN MỤC LỤC DANH SÁCH CÁC BẢNG DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Chương 1 MỞ ĐẦU Đặt Vấn Đề Kinh tế ngày càng phát triển, xã hội ngày càng văn minh hiện đại. quá trình công nghiệp hóa đã tạo sức ép cho môi trường. Cùng với sự khai thác tài nguyên quá mức, thiên tai, hạn hán.. xãy ra thường xuyên góp phần ảnh hưởng trực tiếp hay gián tiếp tác động đến đời sống, sức khỏe của con người. Vì vậy, bảo vệ môi trường trở thành vấn đề toàn cầu là ưu quốc sách của nhiều nước trên thế giới. Cùng với sự phát triển kinh tế đất nước, nhiều công ty, xí nghiệp, các khu công nghiệp được hình thành. Trong quá trình hoạt động sản xuất, các cơ sở này đã thải ra môi trường một lượng lớn chất thải như nước thải, khí thải, các kim loại nặng, các chất độc hại…là một trong những nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường chung của đất nước. trong đó, nước thải chiếm một phần quan trọng gây ảnh hưởng đến môi trường nước. Giảm thiểu ô nhiễm là vấn đề hàng đầu được đặt ra khi xây dựng một nhà máy xí nghiệp. Trong quá trình hoạt động sản xuất cần có một hệ thống xử lý nước thải đạt chuẩn để góp phần giảm thiểu ô nhiễm môi trường nước. Và đây cũng là mục đích để thực hiện luận văn tốt nghiệp “Tính Toán Và Thiết Kế Hệ Thống Xử Lý Nước Thải Công Ty TNHH Cerubo Việt Nam”. Sự Cần Thiết Của Đề Tài Nước thải sinh hoạt là một trong những mối quan tâm sâu sắc đối với các nhà quản lý môi trường và xã hội vì chúng có thể gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng. Vì vậy việc nghiên cứu, tìm ra giải pháp công nghệ thích hợp để xử lý hiệu quả đảm bảo các tiêu chuẩn cho phép khi thải ra môi trường đã được các nhà làm môi trường trong và ngoài nước quan tâm.Do đó việc xử lý nước thải trước khi thải vào nguồn tiếp nhận là một yêu cầu thiết yếu. Mục Tiêu Và Nội Dung Luận Văn Mục Tiêu Nghiên cứu, đề xuất phương án xây dựng hệ thống xử lý nước thải đạt tiêu chuẩn xả thải loại A QCVN 14: 2008. Tính toán, thiết kế và xây dựng hệ thống xử lý nước thải. Thiết lập các bản vẽ thiết kế xây dựng công trình. Nội Dung Khảo sát hiện trạng và tình hình hoạt động sản xuất của công ty. Nghiên cứu cơ sở lý thuyết về nước thải sinh hoạt. Tổng hợp, phân tích số liệu. Đề xuất phương án xử lý. Tính toán, thiết kế hệ thống xử lý nước thải. Triển khai bản vẽ thi công, thiết bị cho công trình. Dự toán kinh phí xây dựng hệ thống lý. Dự toán kinh phí hoạt động sau khi xây dựng. Phương Pháp Nghiên Cứu Phương Pháp Lý Thuyết Nghiên cứu, thu thập tài liệu về nước thải sinh hoạt. Nghiên cứu các tài liệu liên quan hệ thống xử lý nước thải và bản vẽ thi công công trình xử lý. Phương Pháp Thực Nghiệm Khảo sát hiện trạng, xác định nguồn gây ô nhiễm. Khảo sát hiện trạng, vị trí xây dựng hệ thống xử lý. Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải. Giới Hạn Phạm Vi Quy mô : Đề tài chỉ thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho công ty TNHH Cerubo Việt Nam với công suất 80 m3 / ngày đêm. Đối tượng : chỉ xử lý nước thải sinh hoạt cho công ty. Nước thải này bao gồm : nước thải từ nhà vệ sinh, căn tin, nhà tắm. Thời gian thực hiện : bắt đầu từ ngày 01/04/ 2010 và kết thúc ngày 15/06/2010. Ý Nghĩa Khoa Học, Thực Tiễn. Chương 2 TỔNG QUAN, HIỆN TRẠNG VỀ NƯỚC THẢI SINH HOẠT VÀ CÁC BIỆN PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT. 2.1 Tổng Quan, Hiện Trạng Về Nước Thải SINH HOẠT 2.1.1 Nguồn Gốc Nước Thải Sinh Hoạt. Nước thải sinh hoạt là nước được thải bỏ sau khi sử dụng cho các mục đích sinh hoạt cộng đồng như : tắm, giặt giũ, tẩy rữa, vệ sinh cá nhân… Nước thải sinh hoạt được thải ra từ các căn hộ, cơ quan trường học, bệnh viện, chợ, các cơ sở sản xuất và các công trình công cộng khác. 2.1.2 Đặc Tính Của Nước Thải. Nước thải sinh hoạt thường bị ô nhiễm bởi : các chất hữu cơ (thông qua các chỉ tiêu COD, BOD…), các chất vô cơ, các chất dinh dưỡng (N, P…) và các vi sinh vật ( E.coli, Coliforms…) 2.1.3 Thành Phần Và Tính Chất Nước Thải Thành phần của nước thải sinh hoạt gồm 2 loại : - Nước thải nhiễm bẫn do chất bài tiết của con người từ các phòng vệ sinh. - Nước thải nhiễm bẩn do các chất thải sinh hoạt : các chất thải nhà bếp, nước tắm giặt… 2.2 Tổng Quan Về Các Phương Pháp Xử Lý NTSH. Thành phần của nước thải sinh hoạt chứa những tạp chất khác nhau. Nồng độ và lưu lượng phụ thuộc vào từng nơi sinh ra nước thải. chúng ta thường dựa vào đặc điểm của từng loại nước thải mà lựa chọn một phương pháp xử lý hoặc kết hợp nhiều phương pháp xử lý để làm sạch nguồn nước. thường có các phương pháp xữ lý như sau : 2.2.1 Xử Lý Cơ Học - Nhằm loại bỏ những tạp chất không hòa tan có kích thước lớn chứa trong nước thải như : sỏi, đá, cát, rác thải, mãnh kim loại, thủy tinh, các vật liệu nổi… - Điều hòa lưu lượng và nồng độ chất ô nhiễm trong nước thải. - Xử lý cơ học là giai đoạn chuẩn bị cho quá trình xử lý hóa lý và xử lý sinh học. Các công trình xử lý cơ học : Sông chắn rác, lưới chắn rác : loại bỏ những tạp chất thô có kích thước lớn trong nước thải. Bể lắng cát : Bể lắng cát được thiết kế trong công trình xử lý nước thải nhằm lọai bỏ những tạp chất vô cơ có kích thước từ 0,2-2 mm, chủ yếu là cát. Nhằm đảm bảo an toàn cho máy bơm, đường ống tránh bào mòn, tắt đường ống và ảnh hưởng đến công trình sinh học sau này. Bể lắng cát thường có 3 loại: lắng cát ngang, lắng cát thổi khí, lắng cát tiếp tuyến. Cát từ bể lắng cát đưa đi phơi khô ở sân phơi cát và cát khô thường được sử dụng lại cho mục đích xây dựng. Bể lắng : Bể lắng có nhiệm vụ lắng các hạt cặn lơ lửng có trọng lượng riêng lớn hơn trọng lượng riệng của nước, cặn hình thành trong quá trình keo tụ tạo thành bông (bể lắng đợt 1) hoặc cặn sinh ra trong quá trình xử lý sinh học (bể lắng đợt 2). Theo chiều dòng chảy, bể lắng được phân thành: bể lắng ngang, bể lắng đứng, bể lắng radian. Bể điều hòa : Điều hòa lưu lượng và nồng độ chất ô nhiễm trong nước thải. đảm bảo sự vận hành liên tục của các công trình trong hệ thống xử lý nước. Tuyển nổi: Bể tuyển nổi dùng để tách các tạp chất lơ lửng không tan, tự lắng kém ra khỏi nước. Ngoài ra còn dùng để tách các hợp chất hòa tan như chất hoạt động bề mặt và gọi là bể tách bọt hay làm đặc bọt. Quá trình tuyển nổi được thực hiện bằng cách sụt các bọt khí nhỏ vào pha lỏng. Các bọt khí này sẽ kết dính với các hạt cặn, khi khối lượng riêng của tập hợp bọt khí và cặn nhỏ hơn khối lượng riêng của nước, cặn sẽ theo bọt khí nổi lên bề mặt. 2.2.2 Xử Lý Hóa Lý. Keo tụ : Trong nước thải, một phần các hạt vca85n tồn tại ở dạng các hạt keo mịn phân tán, kích thước thường dao động từ 0,1 -10 µm. các hạt này k thể tự lắng mà luôn tồn tại ở dạng lơ lửng. Muốn loại bỏ các hạt cặn lơ lửng phải dùng đến biện pháp xử lý cơ học kết hợp với biện pháp hóa học để xử lý. Thường cho vào nước thải những chất hóa học phản ứng để tạo ra những hạt keo có khã năng kết dính lại với nhau và liên kết với các hạt lơ lửng trong nước tạo thành các bông cặn lớn hơn có trọng lượng đáng kể. Do đó các bông cặn mới tạo thành dễ dàng lắng xuống ở bể lắng. Để thực hiện quá trình keo tụ, người ta cho vào trong nước các chất keo tụ thích hợp như: phèn nhôm Al2(SO4)3, phèn sắt loại FeSO4, Fe2(SO4)3 hoặc FeCl3. Các loại phèn này được đưa và nước dưới dạng dung dịch hòa tan. Hấp phụ: Phương pháp hấp phụ được ứng dụng rộng rãi để làm sạch nước thải triệt để khỏi các chất hữu cơ hòa tan sau khi xử lý bằng phương pháp sinh học, cũng như khi nồng độ của chúng không cao và không bị phân hủy bởi vi sinh vật hay chúng rất độc. Ưu điểm của phương pháp này là hiệu quả cao 80 ÷ 95% có khả năng xử lý nhiều chất trong nước thải đồng thời có khả năng thu hồi các chất này. Các chất hấp phụ thường được sử dụng: than hoạt tính, tro, xỉ, mạt cưa, silicegen, keo nhôm. Trao đổi ion: Phương pháp này có thể khử tương đối triệt để các tạp chất ở trạng thái ion trong nước như: Zn, Cu, Cr, Ni, Hg, Mn,… cũng như các hợp chất của Asen, Phospho, Cyanua, chất phóng xạ. Phương pháp này cho phép thu hồi các chất có giá trị và đạt được mức độ làm sạch cho nên được dùng nhiều trong việc tách muối trong xử lý nước thải. 2.2.3 Xử Lý Hóa Học. Phương Pháp Trung Hòa. Nhằm trung hòa nước thải có pH quá cao hoặc quá thấp nhằm tạo điều kiện cho các quá trình xử lý hóa lý và xử lý sinh học. Hóa chất trung hòa có thể gây ra một số vấn đề trong thực tế như: giải phóng các chất ô nhiễm dễ bay hơi, sinh nhiệt, làm sét thiết bị máy móc… Vôi (Ca(OH)2), NaOH thường được sử dụng rộng rãi như một bazơ để xử lý các nước thải có tính axit. Axit sulfuric (H2SO4) là một chất tương đối rẽ tiền dùng trong xử lý nước thải có tính bazơ. Phương Pháp Khử Trùng Quá trình khử trùng dung để tiêu diệt các vi sinh vật gây bệnh trong nước thải. khác với quá trình tiệt trùng, quá trình khử trùng chỉ tiêu diệt vi sinh vật gây bệnh có chọn lọc như bệnh thương hàn, dịch tả, kiết lỵ… Các hóa chất dùng cho việc khử trùng bao gồm : Clo và các hợp chất Clo, Brom. I-ot, Ozon, Phenol và các hợp chất của phenol, H2O2 … những chất thường dùng là Clo và các hợp chất Clo, Ozon, H2O2 . Phương pháp Oxy hóa – khử . Phương pháp này dùng để khử các kim loại nặng, các hoạt chất khó phân hủy và khử trùng nước thải. Các chất oxy hóa thông dụng: Ozon (O3), Chlorine (Cl2), Kali permanganate (KMnO4), Hydroperoxide (H2O2). 2.2.3 Xử Lý Sinh Học. Phương pháp này sử dụng khả năng sống, hoạt động của vi sinh vật để phân hủy những chất bẩn hữu cơ trong nước thải. Các sinh vật sử dụng các chất khoáng và hữu cơ để làm dinh dưỡng và tạo năng lượng. Trong quá trình dinh dưỡng chúng nhận được các chất làm vật liệu để xây dựng tế bào, sinh trưởng sinh sản nên sinh khối tăng lên. Quá trình sau là quá trình khoáng hóa chất hữu cơ còn lại thành chất vô cơ (sunfit, muối amon, nitrat…), các chất khí đơn giản (CO2, N2,…) và nước. Quá trình này được gọi là quá trình oxy hóa. Căn cứ vào hoạt động của vi sinh vật có thể chia phương pháp sinh học thành 3 nhóm chính như sau: Phương pháp hiếu khí Phương pháp kỵ khí Phương pháp thiếu khí 2.4.5.1 Phương pháp hiếu khí Phương pháp hiếu khí dựa trên nguyên tắc là các vi sinh vật hiếu khí phân hủy các chất hữu cơ trong điều kiện có oxy. Chất hữu cơ + O2 è H2O + CO2 + NH3 + ..… Các phương pháp xử lý hiếu khí thường hay sử dụng: Phương pháp bùn hoạt tính: Dựa trên quá trình sinh trưởng lơ lững của vi sinh vật. Và phương pháp lọc sinh học: Dựa trên quá trình sinh trưởng bám dính của vi sinh vật. Phương pháp bùn hoạt tính Bùn hoạt tính là tập hợp những vi sinh vật khác nhau, chủ yếu là vi khuẩn, kết lại thành các bông với trung tâm là các hạt chất rắn lơ lững trong nước (cặn lắng chiếm khoảng 30 – 40% thành phần cấu tạo bông, nếu hiếu khí bằng thổi khí và khuấy đảo đầy đủ trong thời gian ngắn thì con số này kgoảng 30%, thời gian dài khoảng 35%, kéo dài tới vài ngày có thể tới 40%). Các bông này có màu vàng nâu dễ lắng có kích thước từ 3 - 100. Bùn hoạt tính có khả năng hấp phụ (trên bề mặt bùn) và oxy hóa các chất hữu cơ có trong nước thải với sự có mặt của oxy. Quá trình xử lý nước thải bằng bùn hoạt tính bao gồm các bước Giai đoạn khuếch tán và chuyển chất từ dịch thể (nước thải) tới bề mặt các tế bào vi sinh vật. Hấp phụ: khuếch tán và hấp phụ các chất bẩn từ bề mặt ngoài các tế bào qua màng bán thấm. Quá trình chuyển hóa các chất đã được khuếch tán và hấp phụ ở trong tế bào vi sinh vật sinh ra năng lượng và tổng hợp các chất mới của tế bào. Các công trình bùn hoạt tính Trong điều kiện tự nhiên Cánh đồng lọc Hồ hiếu khí Trong điều kiện nhân tạo: Bể hiếu khí với bùn hoạt tính Mương oxy hóa Phương pháp lọc sinh học Là phương pháp dựa trên quá trình hoạt động của vi sinh vật ở màng sinh học, oxy hóa các chất bẩn hữu cơ có trong nước. Các màng sinh học là các vi sinh vật (chủ yếu là vi khuẩn) hiếu khí, kỵ khí, tùy nghi. Các vi khuẩn hiếu khí được taộ trung ở màng lớp ngoài của màng sinh học. Ở đây chúng phát triển và gắn với giá mang là các vật liệu lọc (được gọi là màng sinh trưởng gắn kết hay sinh trưởng bám dính). Các công trình lọc sinh học: Trong điều kiện tự nhiên: Cánh đồng tưới Cánh đồng lọc. Trong các công trình nhân tạo: Bể lọc sinh học nhỏ giọt. Bể lọc sinh học cao tải. Đĩa quay sinh học (RBC) 2.4.5.2 Phương pháp kỵ khí Quá trình này do một quần thể vi sinh vật (chủ yeếu là vi khuẩn) hoạt động không cần sự có mặt của oxy không khí, sản phẩm cuối cùng sinh ra là một hỗn hợp khí có CH4, CO2, N2, H2,… trong đó có tới 60% là CH4. Vì vậy quá trình này còn được gọi là lên men Metan và quần thể vi sinh vật được gọi là các vi sinh vật Metan. Quá trình lên men Metan gồm 3 giai đoạn: Pha phân hủy: Chuyển các chất hữu cơ thành hợp chất dễ tan trong nước. Pha chuyển hóa axit: các vi sinh vật tạo thành axit gồm cả vi sinh vật kỵ khí và vi sinh vật tùy nghi. Chúng chuyển hóa các sản phẩm phân hủy trung gian thành các axít hữu cơ bậc thấp, cùng các chất hữu cơ khác như axit hữu cơ, axit béo, rượu, axit amin, glyxerin, H2S, CO2, H2. Pha kiềm: Các vi sinh vật Metan đích thực mới hoạt động. Chúng là những vi sinh vật kỵ khí cực đoan, chuyển hóa các sản phẩm của pha axit thành CH4 và CO2. Các phản ứng của pha này chuyển pH của môi trường sang kiềm. 2.3 Một Số Công Nghệ Xử Lý NTSH Đã Được Áp Dụng . ( chưa xong ) Chương 3 TỔNG QUAN VỀ CÔNG TY CERUBO (chưa xong) 3.1 Vị Trí Địa Lý. 3.2 Tình Hình Phát Triển 3.3 Quy Mô + Sơ Đồ, Cơ Cấu Tổ Chức + Diện Tích, Số Công Nhân…. + Hệ Thống Nước Cấp, Nước Thải, Nước Mưa… Chương 4 TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI 4.1 Cơ Sở Lựa Chọn Công Nghệ Xử Lý 4.1.1 Tiêu Chuẩn Xử Lý. Nước thải sau khi được xử lý phải đạt loại A QCVN 14/ 2008. Bảng xxx : Tiêu chuẩn nước thải sau khi qua hệ thống xử lý (trích QCVN 14-2008- BTNMT) STT Thông số Đơn vị Giá trị (A) 1 pH - 5 - 9 2 BOD5 (20o C) mg/l 30 3 TSS mg/l 50 4 Tổng chất rắn hòa tan mg/l 5 Sunfua (tính theo H2S ) mg/l 1.0 6 Amoni (tính theo N ) mg/l 5 7 Nitrat (NO3- ) (tính theo N) mg/l 30 8 Dầu mỡ động vật, thực vật mg/l 10 9 Tổng các chất hoạt động bề mặt mg/l 5 10 Photphat (PO43- ) (tính theo P) mg/l 6 11 Tổng Colifroms MPV/100ml 3000 (nguồn: công ty TNHH Môi Trường Nông Lâm-năm 2010) 4.1.2 Tính Chất Nước Thải TT Thông số Đơn vị Giá trị 1 Nhiệt độ 0C 40 2 pH - 6.8 4 BOD5 (200C) mg/l 214 5 COD mg/l 325 6 Chất rắn lơ lửng (SS) mg/l 158 7 Tổng N mg/l 30 8 Tổng P mg/l 8 9 Dầu mỡ khoáng mg/l 10,4 10 Coliform mg/l 9200 ( nguồn : công ty TNHH Cerubo ) 4.1.3 Tính Toán Lưu Lượng Nhà máy hoạt động 2 ca/ ngày. Mỗi ca có 500 công nhân làm việc. Tiêu chuẩn cấp nước 45 l/người.ca. Lượng nước thải mỗi ngày là 40 m3 (bằng 90% lượng nước cấp) (tcxd 33). Nước thải từ căn tin với tiêu chuẩn thải nước là 26,5 l/xuất ăn. ngày.( trịnh xuân lai-trang 4) Với lượng nước thải là 13,25 m3/ngày. Tổng lưu lượng nước thải trung bình ngày đêm: Qtbngày= 40,5 + 13,25 =53,75 m3/ngđ » 54 m3/ngđ Lưu lượng trung bình giờ: Qhtb =Qngày/24 = 54/24 = 2,25(m3/h) Hệ số không điều hòa: Kmax= 3 [Nguồn tcxd 33], Lưu lượng giờ cao nhất: Qhmax =(354)/24= 6,75 m3/h Lưu lượng trung bình giây: Qmaxs (l/s) 4.1.4 Mức Độ Cần Thiết Xử Lí Nước Thải Mức độ cần thiết để xử lý nước thải theo SS : Trong đó : C – hàm lượng chất lơ lửng trong nước thải, C= 158 mg/l. m-hàm lượng chất lơ lửng trong nước thải sau xử lý cho phép xả vào nguồn, C=50 mg/l. Mức độ cần thiết để xử lý nước thải theo BOD5: Trong đó : L - Hàm lượng chất lơ lửng trong nước thải, L= 214 mg/l. Lt - hàm lượng chất lơ lửng trong nước thải sau xử lý cho phép xả vào nguồn, Lt =30 mg/l. Nhận xét : Hiệu suất xử lý của nước thải theo TSS và BOD cao nên cần kết hợp phương pháp xử lý cơ học và xử lý sinh học để đảm bảo đạt tiêu chuẩn. Một Số Yêu Cầu Khác Của Công Ty. - Hệ thống xử lý phải đạt hiệu quả tốt, đảm bảo nước đầu ra. - Hạn chế sự cố khi xử lý. 4.1.6 Nguồn Tiếp Nhận Nước Thải Sau Xử Lý. Nước thải sau xử lý sẽ được xả vào cống thoát nước đô thị, từ cống thoát nước này, nước sẽ được dẫn tiếp ra suối và vào sông Đồng Nai. Nước sông Đồng Nai là khu vực nước dung cho mục đích sinh hoạt, cung cấp nước cho thành phố Hồ Chí Minh và các tỉnh lân cận. 4.2 Lựa Chọn Công Nghệ Xử Lý. Việc lựa chọn công nghệ xử lý phụ thuộc vào các yếu tố sau : Tính chất và lưu lượng nước thải đầu vào. Nguồn tiếp nhận sau xử lý. Quy mô, công suất. Chi phí đầu tư ban đầu và chi phí quản lý vận hành. Điều kiện giới hạn về mặt bằng, diện tích. Phương án xử lý : Phương án 1: Công nghệ xử lý gồm các công trình đơn vị : Song Chắn Rác , Bể Điều Hòa, bể USBF , Bể Tiếp Xúc. Nước thải sinh hoạt của nhà máy sẽ được dẫn qua song chắn rác để giữ lại những tạp chất có kích thước lớn và vào hầm tiếp nhận. Từ đây nước thải sẽ được bơm vào bể điều hòa để khuấy trộn đều nước thải và giúp ổn định lưu lượng, làm cho hoạt động của các công trình sau hiệu quả hơn. Bể điều hòa được thiết kế với hệ thống phân phối khí dạng ống có đục lỗ lắp đặt ở đáy bể giúp cho việc xáo trộn nước được tốt hơn và tăng cường lượng oxy hòa tan trong nước thải. Hơn nữa, việc cung cấp oxy sẽ làm giảm bớt lượng BOD, COD trong nước thải. Nước thải từ bể điều hòa sẽ tiếp tục bơm vào bể USBF. Tại bể USBF sẽ thực hiện quá trình xử lý sinh học kết hợp lắng. Không khí sẽ được cấp vào vùng hiếu khí. Vi sinh trong bể USBF sẽ được bổ sung định kỳ từ bùn tuần hoàn ở ngăn lắng đồng thời dưỡng chất cũng được cung cấp vào để vi sinh vật sinh trưởng. Các vi sinh vật này sẽ phân hủy các chất hữu cơ thành sản phẩm cuối cùng là CO2 ,H20, CH4 và làm giảm nồng độ bẩn trong nước thải. Hiệu quả khử BOD ở bể USBF có thể đạt 85 90%. Cặn lắng ở ngăn lắng của bể USBF được xả ra mỗi ngày vào bể thu bùn và một phần cặn ở ngăn lắng trong bể USBF được bơm tuần hoàn lại bể USBF nhằm ổn định sinh khối cho quá trình xử lý sinh học. Định kỳ lượng bùn này được chở đi nơi khác xử lý. Nước thải được bơm sang bể tiếp xúc để khử trùng trước khi cho vào nguồn tiếp nhận. Lượng Clo sử dụng trong bể khử trùng là 3 g/m3 nước thải nhằm loại bỏ những vi khuẩn gây bệnh như E.Coli. Song chắn rác Hầm tiếp nhận USBF NGUỒN TIẾP NHẬN NƯỚC CLO Bể điều hòa MÁY NÉN KHÍ Bể chứa bùn Chôn lấp Bể tiếp xúc Phương án 2: công nghệ xử lý gồm các công trình đơn vị : song chắn rác, bể điều hòa, bể Aerotank, bể lắng 2, bể tiếp xúc. Nước thải sinh hoạt của nhà máy sẽ được dẫn qua song chắn rác để giữ lại những tạp chất có kích thước lớn và chảy vào hầm tiếp nhận. Từ đây nước thải sẽ được bơm vào bể điều hòa để khuấy trộn đều nước thải và giúp ổn định lưu lượng, làm cho hoạt động của các công trình sau hiệu quả hơn. Bể điều hòa được thiết kế với hệ thống phân phối khí dạng ống có đục lỗ lắp đặt ở đáy bể giúp cho việc xáo trộn nước được tốt hơn và tăng cường lượng oxy hòa tan trong nước thải. Hơn nữa, việc cung cấp oxy sẽ làm giảm bớt lượng BOD, COD trong nước thải. Nước thải từ bể điều hòa sẽ tiếp tục bơm vào bể Aerotank. Với chế độ khuấy trộn hoàn toàn (dưới áp lực của hệ thống phân phối khí dạng đĩa) và khả năng xử lý tốt các chất hữu cơ của bùn hoạt tính tuần hoàn, hầu hết các chất hữu cơ được phân hủy thành các bông bùn. Hỗn hợp nước – bùn từ bể Aerotank sẽ được đưa vào bể lắng đợt 2, bể này có nhiệm vụ lắng và tách bùn ra khỏi nước dưới tác dụng của trong lực. Bể lắng đợt 2 được thiết kế theo dạng bể lắng đứng với tiết diện tròn, nước thải sẽ được phân phối vào bể từ ống trung tâm và ra ngoài theo máng lắng đặt ở thành trong của bể. Bùn sau khi lắng, một phần sẽ được bơm tuần hoàn về bể Aerotank, phần còn lại sẽ được đưa vào bể tự hoại để chứa bùn và lưu ở đó trong 60 ngày và sau đó sẽ dùng xe bồn hút đem đi xử lý đúng nơi quy định. Nước sau khi qua bể lắng đợt 2 sẽ được đưa vào bể tiếp xúc để khử trùng trước khi cho vào nguồn tiếp nhận. Lượng Clo sử dụng trong bể khử trùng là 3 g/m3 nước thải nhằm loại bỏ những vi khuẩn gây bệnh như E.Coli. Song chắn rác Hầm tiếp nhận Aerotank NGUỒN TIẾP NHẬN NƯỚC CLO Bể điều hòa MÁY NÉN KHÍ Lắng ly tâm Bể chứa bùn Chôn lấp Bể tiếp xúc 4.3 Tính Toán Thuyết Kế Hệ Thống Xử Lý Nước Thải 4.3.1 Phương Án 1. 4.3.1.1 Song Chắn Rác Thô Nhiệm Vụ Song chắn rác: tách các loại rác và các tạp chất thô có kích thước lớn ở trong nước thải trước khi đưa nước thải vào các công trình xử lý phía sau. Việc sử dụng song chắn rác sẽ tránh hiện tượng tắc nghẽn đường ống, mương dẫn và hư hỏng bơm do rác gây ra. Cấu Tạo Thiết bị chắn rác là các thanh đan sắp xếp kế tiếp nhau với khe hở từ 15 ÷ 20 mm. Các thanh có thể bằng thép, nhựa hoặc gỗ. Tiết diện các thanh này là hình chữ nhật, hình tròn hoặc elip. Thiết bị chắn rác thường đặt nghiêng theo dòng chảy một góc từ 50 ÷ 60˚. Vận tốc dòng chảy thường lấy từ: 0.8 ÷ 1 m/s để tránh lắng cát. Hàm lượng các chất ô nhiễm sau khi qua song chắn rác: Hàm lượng chất lơ lửng trong nước thải giảm 4%: Hàm lượng BOD trong nước thải giảm 5%: Máy bơm nước thải vào bể Aerotank Chọn 2 máy bơm hoạt động luân phiên. Lưu lượng mõi bơm Qstb = 0,00173 m3 /s Cột áp bơm H = 8 Công suất bơm Trong đó: Q: Lưu lượng nước thải, Q = 0,00173 m3/s H: Chiều cao cột áp, H = 8 m : Khối lượng riêng của nước (kg/m3) : Hiệu suất chung của bơm từ 0,72 – 0,93, chọn = 0,8 STT Thông số Đơn vị Giá trị 1 2 3 4 5 6 7 Thể tích bể Chiều cao bể Chiều dài ngăn thứ nhất Chiều rộng ngăn thứ nhất Chiều dài ngăn thứ hai và ba Chiều rộng ngăn thứ hai và ba Chiều cao lớp vật liệu lọc ở ngăn thứ ba m3 m m m m m m 60 2,5 3 4 3 2 1 4.3.2.3 Bể SBR Các thông số thiết kế bể SBR - công suất thiết kế : Q = 60 m3/ngđ. - BOD5 = 167,04 mg/l. - TSS = 107,14 Các thông số đầu ra : (loại A QCVN 14/ 2008) BOD5 £ 20 mg/l. TSS £ 50 mg/l Các thông số thiết kế : -nồng độ bùn hoạt tính ở đầu vào của bể X0 =0. - thời gian lưu bùn (tuổi của bùn ) c=10 – 30 ngày, chọn 10 ngày. (nguồn :) - tỷ số F/M = 0,05-0,3 ngày-1 - nồng độ bùn hoạt tính lơ lửng trong bể : X=2000 – 5000 mg/l, chọn X=3500 mg/l. - độ tro của cặn : Z= 0,3 mg/mg. - chỉ số thể tích bùn : SVI = 150 ml/g - BOD5 = 0,65COD - tỷ số MLVSS:MLSS= 0,68 - nhiệt độ nước thải : t= 25oC - nồng độ cặn lắng trung bình dưới đáy bể XS=10000mg/l. Chất lơ lửng trong nước thải đầu ra chứa 20mg/l cặn sinh học và 65% chất có khã năng phân hủy sinh học. Thời gian hoạt động và kích thước bể : Thời gian sục khí : Với: , (nguồn: [7]) a: lưu lượng bùn hoạt tính ,g/l . : độ tro bùn hoạt tính, 0,2-0,3, chọn 0,3 So và S: nồng độ BOD vào và ra khỏi bể . KT: hệ số tính đến ảnh hưởng nhiệt độ đối với quy trình xử lý . T: nhiệt độ trung bình nước thải, oC Tổng thời gian của một chu kỳ hoạt động T = tF + tA + tS + tD + t1= 2 + 1,5 + 0,5 + 0,5 = 4,5h Với : Thời gian làm đầy : tF = 2h. Thời gian phản ứng : tA = 1,5h. Thời gian lắng: tS = 0,5h. Thời gian rút nước: tD = 0,5h. Thời gian pha chờ : t1 = 0, (nguồn: [15]) Chọn SBR gồm 2 đơn nguyên, khi đơn nguyên này làm đầy thì đơn nguyên kia đang phản ứng. Số chu kì của một đơn nguyên trong một n = » 5 (chu kì/ đơn nguyên.) tổng số chu kì làm đầy trong một ngày N = 2 x n = 2 x 5 = 10 (chu kì/ngày) Thể tích bể làm đầy trong một chu kì. VF = = 6 (m3) Hàm lượng chất lơ lửng trong thể tích bùn lắng Xs = == 6666,67 (mg/l) Xét sự cân bằng khối lượng VTxX = VSxXS à == = 0,525 Cần cung cấp thêm 20% chất lỏng phía trên để bùn k bị rút theo khi rút nước 0,525x1,2=0,63 à=1 – 0,63 =0,37 chọn = 0,3 Thể tích của bể SBR: VT = = = 20 m3 Chọn : - chiều cao của bể, H = 2,5 m - chiều cao bảo vệ bể , hbv = 0,3 m Chiều cao xây dựng bể Hxd = H + hbv = 2,5 + 0,3 = 2,8 m Diện tích của bể S == 8 m2 Vậy kích thước của bể SBR: L x B x H = 4m x 2m x 2,8m Thời gian lưu nước trong suốt quá trình: [10 – 50 h] Xác định hàm lượng BOD5 trong nước thải đầu ra : Tổng BOD5 ra = BOD5 hòa tan + BOD5 của cặn lơ lửng Hàm lượng chất lơ lửng có khã năng phân hủy sinh học ở đầu ra : 20 x 0,65 = 13 (mg/l) Hàm lượng BOD của chất lơ lửng có khã năng phân hủy sinh học ở đầu: 13 mg/l x 1,42 mg O2 tiêu thụ/mg tế bào bị oxy hóa = 18,46 mg/l Lượng BOD20 bị chuyển thành cặn tăng lên 1.42 lần, tức là 1mg BOD20 tiêu thụ 1.42 mgO2 (theo TS. Trịnh Xuân Lai) Hàm lượng BOD5 của chất lơ lửng đầu : = 18,46 x 0,68 = 12,6 (mg/l) Hàm lượng BOD5 hòa tan trong nước thải đầu ra : = - = 20 – 12,6=7,4 mg/l Hiệu quả xử lý: Hiệu quả làm sạch theo BOD5 hòa tan: . Tỷ số F/M: = = = 0,143 ngày-1 [0,05-0,3] ngày-1 Tải trọng thể tích của bể phản ứng: = 0,5 kgBOD5/m3.ngày Tính toán lượng bùn hoạt tính sinh ra mỗi ngày : Tốc độ tăng trưởng của bùn Lượng bùn hoạt tính sinh ra do khử BOD theo VSS trong một ngày: kg/ngày Ta chọn: Y=0,4 g VSS/g bBOD Kd.T = k20 x (T-20)= 0,12 g/g.ngày (1,04)25-20 = 0,0146 g/g.ngày Bảng XXX. hệ số động học bùn hoạt tính ở 20oC Hệ số Đơn vị Giới hạn Giá trị điển hình g VSS/g VSS.ngày 3-13,2 6 Ks g bCOD/m3 5-40 20 Y g VSS/g bCOD 0,3-0,5 0,4 kd g VSS/g VSS.ngày 0,06-0,2 0,12 fd Không thứ nguyên 0,08-,02 0,15 (Nguồn: [15]) Tổng lượng bùn sinh ra theo SS trong một ngày: kg/ngày Tổng lượng bùn dư cần xử lý mỗi ngày: Lượng bùn dư cần xử lý (Gd) = tổng lượng bùn – lượng cặn trôi qua khỏi bể = 4,79 – 20 x 60 x 10-3 = 3,59 kg/ngày. Thể tích cặn chiếm chỗ sau 1 ngày: m3/ngày. Chiều cao cặn lắng trong bể : Thể tích bùn phải xả một bể (để lại 20%): Vb = 0,8 x hb x F =0,8 x 0,022 x 4 x2 =0,14m3 Xét tỷ số: < 40% Xác định lượng không khí cần thiết cho một đơn nguyên: Lượng không khí cần thiết cung cấp cho mỗi bể theo điều kiện chuẩn của phản ứng ở 20oC OCo = Q x (So- S) - 1,42 x Px = (60 m3/ngày) x (167,04 - 7,4)g/m3(1kg/103g) -1,42 x (3,35kg/ngày)/2 = 4,8 kg/ngày Thời gian thổi khí của một bể : tối thiểu một nữa thời gian làm đầy nên thổi khí +1,5h = 3 h Tổng thời gian thổi khí một ngày của một bể: 3 h x 4 = 12 h Tỷ lệ chuyển hóa oxy trung bình: = 0,66kg/h Lượng oxy thực tế : 0,66 kg/h x 2 = 1,3 kg/h Ta chọn : Hệ số chuyển hóa oxy là 9% Không khí có 23,2% trọng lượng O2 Khối lượng riêng không khí là 1,2 kg/m3 Lượng không khí cần cung cấp: Mkk == 51,88 m3/h Kiểm tra lượng không khí cần thiết cho xáo trộn hoàn toàn một bể: q = == 1,8L/m3.phút trị số nằm ngoài khoảng cho phép: q = 20-40L/m3phút vậy ta chọn = 30L/m3.phút lượng không khí cần thiết cho quá trình: Qk = 30l/m3phút20 m3= 600L/phút = 0,01m3/s Số lượng đĩa thổi khí cần lắp đặt trong bể SBR chọn đĩa phân phối khí dạng đĩa xốp đường kính 170 mm, diện tích bề mặt F = 0,02 m2 . lưu lượng riêng phân phối khí của đĩa thổi khí W = 150-200 l/ phút, chọn W = 150 N = = = 4 đĩa Vậy số đĩa thổi khí cần lắp đặt trong mỗi bể SBR là : 4 đĩa. Cách phân phối đĩa thổi khí trong bể : Khí từ đường ống dẫn chính phân phối ra 2 đường ống phụ (đặt dọc theo chiều dài bể ) để cung cấp cho mỗi bể SBR. Trên mỗi đường ống dẫn khí phụ lắt đặt 2 đầu ống thổi khí dạng đĩa cách nhau 2 m và cách thành bể 0,5 m. Khoảng cáh giữa 2 đường ống dẫn khí phụ đặt gần nhau là 1 m. Khoảng cách giữa 2 đường ống ngoài cùng đến thành bể là 0,5m. Tính tóa đường ống, bơm , khí , nước thải: Đường ống dẫn nước vào và ra khổi bể SBR: Vận tốc dòng trong ống có áp là v = 0,7–1,5 m/s, (nguồn:[8]). Chọn v=1,0 m/s. Đường kính ống dẫn nước : D ==0,029 (m). Vậy ống nước PVC có đường kính trong 30 mm Kiểm tra lại vận tốc trong ống: V=m/s à thỏa điều kiện. Tính toán bơm nước thải vào bể SBR: Lươu lượng mỗi bơm: Q=60 m3/ngày. Cột áp mỗi bơm : H = 10 m Công suất mỗi bơm : N = = = 0,08 kW. Đường ống dẫn bùn ra khỏi bể SBR: Thể tích bùn xả trong một ngày: VW= 0, 14 m3. Chọn xả bùn không liên tục, thời gian xả bùn cho mỗi chu kỳ là 5 phút . Lưu lượng bùn xả trong mỗi chu kỳ hoạt động: Chọn vận tốc bùn chảy trong ống v = 0,5m/s. Đường kính ống xả bùn : Chọn ống nhựa Inox loại đường kính trong 35mm Kiểm tra lại vận tốc bùn trong ống : Tính toán bơm bùn ra khỏi bể SBR. - lưu lượng bơm: QW=0,00052 m3/s. - chiều cao cột áp : H =10m. - công suất của bơm: Với : r: khối lượng riêng của bùn thải lấy bằng khối lượng riêng của bùn, r=1080kg/m3. h: hiệu suất hữu ích của bơm. Chọn h=0,8. Đường kính ống dẫn khí vào bể SBR: - đường ống chính : Đường kính ống dẫn khí chính (cung cấp cho 2 bể SBR) Dk = = =0,037 m. Với: vk: Vận tốc khí trong ống dẫn chính, vkhí=9m/s, Chọn ống dẫn khí chính là ống sắt tráng kẽm 40 mm - đường ống nhánh: Lượng không khí qua mỗi ống nhánh: qk = = 0,005 m3/s Đường kính ống nhánh dẫn khí: dk = = 0,026 m Với: vn: Vận tốc khí trong ống nhánh vn=9m/s, (nguồn:[8]). Chọn ống nhánh dẫn khí là ống nhựa STK, Đường kính 30 mm . - tính toán máy thổi khí: Áp lực cần thiết của hệ thống phân phối khí: Hk = hd + hc + hf + H = 0,4 + 0,4 + 0,5 + 2,5 = 3,8 m. Với : hd: tổn thất áp lực qua ma sát doc chiều dài ống; hd 0,4 m; chọn hd = 0,4 m hc: tổn thất cục bộ ; hc 0,4 m, chọn hc = 0,4 m hf: tổn thất qua thiết bị phân phối khí; hf 0,5 m, chọn hf = 0,5 m H: chiều sâu hữu ích của bể SBR, H = 2,5 m Công suất máy thổi khí: Pk = = = 0,45 kW. Với: e : hiệu suất máy thổi khí; e = 0,7 - 0,8. Chọn e = 0,8 Gk: trọng lượng dòng khí Gk = Qk x = 0,01 x 1,3 = 0,013 kg/s R : hằng số khí; R = 8,314 KJ/KmoloK (đối với không khí) T1: nhiệt độ không khí đầu vào à T1 = 25 + 273 = 298oK P1: áp suất tuyệt đối của không khí đầu vào à P1 = 1 atm P2: áp suất tuyệt đối của không khí đầu ra P2 = 1 + = 1 + = 1,375 atm n : hệ số n n = = (K = 1,395) = 0,283 4.2.1.4 Khử Trùng Nước Thải: Sau các giai đoạn xử lý cơ học, sinh học… song song với việc làm giảm nồng độ các chất gây ô nhiễm đạt tiêu chuẩn quy định thì số lượng vi trùng trong nước tải cũng giảm đáng kể đến 90 ÷ 95%. Tuy nhiên, lượng vi trùng vẫn còn cao và theo nguyên tắc bảo vệ vệ sinh nguồn nước là cần thực hiện giai đoạn khử trùng nước thải. Để thực hiện khử trùng nước thải có thể sử dụng các biện pháp như: clo hóa, ozon, khử trùng bằng tia cực tím… Công trình này sẽ dùng clo vì phương pháp này tương đối đơn giản, rẽ tiền và hiệu quả có thể chấp nhận được. Phản ứng thủy phân giữa clo và nước thải diễn ra như sau: Axit hypocloric (HOCl) rất yếu, dễ dàng phân hủy thành HCl và O nguyên tử: Hoặc có thể phân lý thành H+ và OCl- Cả HOCl, OCl- và O đều là các chất oxy hóa mạnh, có khả năng tiêu diệt vi trùng. Khử trùng nước thải bằng Clo: Lượng Clo hoạt tính cần để khử trùng: Trong đó: Q : lưu lượng tính toán nước thải a : liều lượng hoạt tính, lấy theo điều 6.20.3 TCXD 51 – 84, nước thải sau khi xử lý sinh học hoàn toàn có a = 3 g/m3 Lưu lượng Clo cần thiết để khử trùng: Tính toán bể tiếp xúc: Nước thải sau khi ra khỏi bể lắng sinh học sẻ được dẫn đấn bể tiếp xúc để khử trùng bằng Clo. Bể tiếp xúc được thiết kế có vách ngăn để tăng sự xáo trộn của nước thải với Clo. Thể tích bể tiếp xúc: Trong đó: t : thời gian lưu nước, chọn t = 30 phút Diện tích mặt bằng của bể tiếp xúc: Trong đó: H : chiều cao lớp nước trong bể, chọn H = 1m Chọn bể có kích thước: Thiết kế bể có 5 vách ngăn, khoảng cách mỗi vách ngăn là 0.3m, chiều dài mỗi vách ngăn là 0.5m Bảng 4.8: Các thông số thiết kế bể tiếp xúc. STT Thông số Đơn vị Giá trị 1 2 3 4 5 Thể tích bể Chiều cao bể Chiều dài bể Chiều rộng bể Thời gian lưu nước m3 m m m phút 1.25 1 1.8 0.7 30 4.3.2 Phương Án 2. 4.3.2.1 Song Chắn Rác 4.3.2.2 Bể Điều Hòa 4.3.2.3 Bể Aerotank Các thông số thiết kế Lưu lượng nước thải Q = 60 (m3/ngày) Lượng BOD5 đầu vào: La = 208,8 mg/l. Tỷ số:BOD5/ COD=0,6 Nhiệt độ nước thải:t= 250C Hàm lượng COD đầu vào 347,76 (mg/l) Hàm lượng chất lơ lững đầu vào C = 107.14 mg/l. Nước thải sau xử lý đạt tiêu chuẩn loại A: Hàm lượng BOD5 đầu ra: S = 20 mg/l Cặn lơ lững đầu ra 18 (mg/l) , gồm có 65% là cặn dễ phân huỷ sinh học Lượng bùn hoạt tính trong nước thải đầu vào: X0 = 0 Tỷ số giữa lượng chất rắn lơ lững bay hơi ( MLVSS) với lượng chất rắn lơ lững trong nước thải( MLSS) là , Tức độ tro của bùn hoạt tính Z=0,3 Tỉ số chuyển đổi: BOD5 = 0,68 x BOD20 Nồng độ bùn hoạt tính tuần hoàn ( tính theo cặn lơ lững) là 10.000 (mg/l) Nồng độ chất rắn lơ lững bay hơi hay nồng độ bùn hoạt tính (MLVSS) được duy trì trong bể Aerotank, đối với nước thải sinh hoạt X = 3500 mg/l Thời gian lưu bùn trong bể Aerotank θc = 5 ÷15 ngày, chọn θc = 10 ngày. Nước thải đầu vào đã điều chỉnh đủ chất dinh dưỡng và pH thích hợp điều kiện xử lý sinh học Chế độ thuỷ lực khuấy trộn hoàn chỉnh Giá trị các thông số động học Hệ số phân huỷ nội bào, lấy Kd = 0.06 ngày-1 đối với nước thải sinh hoạt. Hệ số sản lượng tối đa ( tỷ số giữa lượng tế bào được tạo thành với lượng cơ chất bị tiêu thụ) đối với nước thải đô thị: Y = 0.4 ÷ 0.8 mgVSS/mgBOD5. chọn Y = 0,6 (). Loại và chức năng bể: Bể Aerotank khuấy trộn hoàn chỉnh Q, S0 Bể Aeroten Qe, S, Xe Bể lắng II Qr, Xr, S Qw, Xr Hình 6.1 : Sơ đồ làm việc của bể Aerotank Tính nồng độ BOD trong nước thải sau xử lý sinh học Phần có khả năng phân hủy sinh học của chất rắn sinh học ở đầu ra là: Lượng BOD20 bị chuyển thành cặn tăng lên 1.42 lần, tức là 1mg BOD20 tiêu thụ 1.42 mgO2 (theo TS. Trịnh Xuân Lai) Lượng BOD5 có trong cặn ra khỏi bể lắng Lượng BOD5 hoà tan ra khỏi bể lắng II bằng tổng BOD5 cho phép ở đầu ra trừ đi lượng BOD5 có trong cặn lơ lững : Hiệu quả xử lý Hiệu quả xử lý tính theo BOD5 hoà tan: Hiệu quả xử lý tính theo BOD5 tổng cộng: Etc = Kích thước bể Aerotank Thể tích bể Aerotank: Trong đó: Q: Lưu lượng tính toán, Q = 60 m3/ngày qc: Thời gian lưu bùn, qc = 10 ngày Y: Hệ số tải lượng bùn, Y = 0,6 mg VSS/mg BOD5 La: Hàm lượng BOD5 của nước thải đầu vào, La = 208,8 mg/l Lt: Hàm lượng BOD5 của nước thải đầu ra, Lt = 8,7 mg/l X: Nồng độ VSS trong hỗn hợp bùn, X = 3500 mg VSS/l Kd: Hệ số phân hủy nội bào, kd = 0,06 ngày -1 Chọn Chiều cao hữu ích của bể từ 2-3 m. Chọn h = 2,5 m Chiều cao bảo vệ: 0,5m Chiều cao tổng cộng của bể : 2,5 + 0,5 = 3 m Diện tích bề mặt bể Aerotank Chọn kích thước bể : dài x rộng = 2,5m x 2 m. Thể tích thực của bể Aeroten là V = L BH =2,5 2 3 = 15 (m3) Thể tích bùn xả hàng ngày Từ công thức (m3/ngày) Trong đó: SRT: Thời gian lưu bùn ( ngày) V: Thể tích của bể Aerotank, m3 X: Nồng độ bùn hoạt tính trong bể Aerotank, X= 3500 mg/l : Lưu lượng bùn thải bỏ, m3/ngày : Lưu lượng nước thải sau xử lý ( nước ra khỏi lắng II), coi như thất thoát nước theo bùn là không đáng kể = Q = 60( m3/ngày) : Nồng độ bùn hoạt tính trong nước đã xử lý, mg/l Sinh khối của bùn hoạt tính được tính bằng khối lượng chất lơ lững bay hơi trong tổng hàm lượng bùn nên: = 0,8 x 18 = 14,4 mg/l Xr: Nồng độ bùn hoạt tính ở đáy bể lắng II cũng chính là nồng độ bùn hoạt tính tuần hoàn, tính theo VSS: = Lượng bùn thải bỏ hàng ngày Hệ số tạo bùn từ BOD5: Lượng bùn sinh ra mỗi ngày do khử BOD5 ( Tính theo VSS) (kg/ ngày) Lượng tăng sinh khối tổng cộng mỗi ngày tính theo MLSS: ( kg/ngày) Với: MLSS= Lượng bùn thải bỏ mỗi ngày là lượng cặn sinh khối tổng cộng mỗi ngày tính theo MLSS trừ đi hàm lượng chất rắn lơ lững còn lại trong dòng ra khỏi bể lắng II và bằng (kg/ngày) Hệ số tuần hoàn Xác định tỷ số tuần hoàn bằng cách viết phương trình cân bằng vật chất đối với bể Aerotank: Phương trình cân bằng vật chất cho bể Aerotank: QX0 + QrXr = (Q +Qr)X Trong đó: Q : Lưu lượng nước thải, Q = 60m3/ngày Qr: Lưu lượng bùn hoạt tính tuần hoàn X0: Nồng độ VSS trong nước thải dẫn vào Aerotank, mg/l Giá trị X0 thường rất nhỏ so với X và Xr, do đó trong phương trình cân bằng vật chất ở trên có thể bỏ qua đại lượng QX0 X: Nồng độ VSS trong bể Aeroten, X = 3500 mg/l Xr: Nồng độ VSS trong bùn tuần hoàn: Xr=8000mg/l Khi đó phương trình cân bằng vật chất có dạng: QrXr= (Q+Qr)X Thời gian lưu nước t = ngày) = 0,21 x 24 » 5(giờ) Kiểm tra tỷ số F/M và tải trọng hữu cơ: Tỷ lệ BOD5 có trong nước thải và bùn hoạt tính: (g BOD5/gVSS) Giá trị này nằm trong khoảng cho phép thiết kế bể khuấy trộn hoàn chỉnh là 0,21-1(g BOD5/g bùn hoạt tính).(Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải- Trịnh Xuân Lai) Tải trọng thể tích: (kg BOD5/m3ngày) Giá trị này nằm trong khoảng cho phép thiết kế bể khuấy trộn hoàn chỉnh là 0,8- 1,9 (kg BOD5/m3.ngày) (Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải- Trịnh Xuân Lai) Lượng không khí cấp cho bể Aerotank Lượng oxy cần thiết cho quá trình khử các họp chất chứa Cacbon( CBOD) = (kg/ngày) Trong đó: Q: Lưu lượng nước thải, Q = 60m3/ngày La: Hàm lượng BOD5 của nước thải đầu vào, La = 208,8 mg/l Lt: Hàm lượng BOD5 của nước thải đầu ra, Lt = 8,7 mg/l f: là hệ số chuyển đổi từ BOD5 sang COD Px: Phần tế bào dư xả ra theo bùn dư, Px = 4,48 kg/ngày Thiếu oxy sẽ cản trở quá trình phát triển của VSV, làm cho các VS dạng sợi phát triển làm giảm khả năng lắng cũng như chất lượng của bùn hoạt tính. Do đó, nồng độ oxy duy trì ở mức 1,5 4 mg/l ( giá trị thường dùng là 2 mg/l) trong bể Aerotank. Nếu DO 4 mg/l thì không những không làm tăng hiệu quả xử lý của bể mà còn tăng đáng kể giá thành của việc sục khí Lượng oxy cần thiết để duy trì lượng DO = 2 mg/l, trong điều kiện nhiệt độ 200C trong bể Aerotank: = (kg/ngày) Trong đó: CS20: Nồng độ oxy bão hoà ở trong nước ở 200C, CS20 = 9,08 (mg/l) Cd: Nồng độ oxy hoà tan cần duy trì trong bể, Cd= 2 (mg/l) CSh: Nồng độ oxy boã hoà trong nước sạch ứng với nhiệt độ duy trì trong bể t=200C, Tra bảng E-1/1258 (Wastewater Engineering), CSh = 7,54 (mg/l) Hệ số hiệu chỉnh sức căng bề mặt theo hàm lượng muối Đối với nước thải: Hệ số điều chỉnh lượng oxy thâm nhập vào nước thải do ảnh hưởng của hàm lượng cặn, chất hoạt động bề mặt, loại thiết bị làm thoáng, hình dáng và kích thước bể, có giá trị từ 0,6 đến 0,94., chọn Lượng không khí cần thiết: Lượng oxy cần thiết được tính theo công thức: Trong đó: OC1 : lượng oxy thực tế cần sử dụng cho bể , OC1 = 13.35 kg/ngày OU : công suất hòa tan oxy vào nước thải của thiết bị phân phối Chọn đĩa phân phối khí dạng đĩa xốp đường kính 170mm, diện tích bề mặt F = 0.02m2. Lưu lượng riêng phân phối khí của đĩa thổi khí = 150 – 200 l/phút, chọn = 180 l/phút. Khi dùng hệ thống thổi khí, chiều sâu của bể Aerotank lấy 2.5 ÷ 7m, để tăng cường khả năng hòa tan của khí. Với thể tích cần thiết của bể là V = 12,86 m3, ta chọn độ ngập nước của thiết bị phân phối h1 = 2.3m, trong đó độ sâu hữu dụng của bể là: 2.5m Với nồng độ bùn hoạt tính X < 4000 mg/l thì hệ số α = 0.7 (theo TS. Trịnh Xuân Lai) Công suất hòa tan oxy vào nước của thiết bị bọt khí mịn ở điều kiện trung bình: Ou = 7 gO2/m3.m f : hệ số an toàn, thường lấy từ 1.5 ÷ 2, chọn f = 1,5 Qkk trung bình = 90,18 m3/h = 1503 l/phút Số đĩa cần phân phối trong bể: đĩa Phân phối đĩa thành 3 hàng theo chiều dài bể, mỗi hàng 3 đĩa Lưu lượng không khí cần để khử 1kg BOD5: = 108,27 m3khí/kgBOD5 Trong đó: Q : Lưu lượng nước thải, Q =60m3/ngày Qkk : Thể tích không khí , Qkk= 2164,28 m3/ngày La : BOD5 trong nước thải đầu vào, La= 208,8 mg/l Lt : BOD5 trong nước thải đầu ra, Lt = 8,7 mg/l Máy thổi khí: Áp lực cần thiết cho hệ thống ống nén khí được xác định theo công thức: Ho = hd + hc + hf + H = 0.4 + 0.5 +2,5 = 3,4 m Trong đó: hd, hc: Tổn thất áp lực dọc theo chiều dài ống và tổn thất cục bộ tại các điểm uốn, khúc quanh(m), Tổng tổn thất hd và hc không vượt quá 0.4m hf : Tổn thất qua các đĩa phân phối (m), giá trị này không vượt quá 0.5m H: Độ ngập sâu của đĩa phân phối , bằng chiều cao ngập nước của bể điều hoà, H = 2,5m Áp lực của máy nén khí tính theo atmphotphe: Pm = = 0.336 atm. Công suất của máy: Pw = Trong đó: G: Khối lượng của dòng không khí, kg/s G = Qkhi x = 0,025 x 1.3 = 0,0325 kg/s Qkhi : Lưu lượng không khí, Qkhi=2164,28 m3/ngày = 0,025m3/s : Khối lượng riêng của không khí, = 1.3kg/s R: Hằng số lý tưởng, R = 8.314 KJ/Kmol.oK T: Nhiệt độ tuyệt đối không khí, T= 25 +273 = 299oK P1: Áp suất tuyệt đối không khí đầu vào, P1 =1atm. P2: Áp suất tuyệt đối không khí đầu ra P2= Pm + 1 = 0.336 + 1 = 1.336 atm. n = k : Hệ số đối với không khí, k= 1.395 e: Hiệu suất của máy nén khí, n=0.7 – 0.9, chọn n =0.8 Ống phân phối khí: Ống dẫn khí chính: Dchính= ==0.052m Trong đó: Qkhi: Lưu lượng khí ở ống chính, Qkhi= 0,32m3/s v : Vận tốc khí trong ống chính, v = 10 – 15 m/s, chọn v =15m/s Chọn ống thép không gỉ đường kính =50mm Ống dẫn khí nhánh: dn = ==0.032m Trong đó: Qn: Lưu lượng khí trên ống nhánh Qn = Qkhi/n = 0,0325/3= 0.01m3/s n: Số hàng phân phối đĩa sục khí v: Vận tốc khí, chọn v =12m/s Chọn ống thép không gỉ đường kính = 40mm Tính ống dẫn nước thải và ống dẫn bùn tuần hoàn: Ống dẫn nước thải vào: Chọn vận tốc nước thải chảy trong ống: v = 0.7m/s Đường kính ống dẫn là: D = == 0.035m. Trong đó: QTB: Lưu lượng nước thải, QTBh= 2,5 m3/h Chọn ống nhựa PVC đường kính ống = 40 mm Bể được xây bằng bêtông cốt thép M150 dày 0.2m Ống dẫn nước thải ra: Chọn vận tốc nước thải chảy trong ống v = 0.7m/s Lưu lượng nước thải : QTBh + Qr = 2,5 + 1,95 = 4,45 m3/h Trong đó: QTB: Lưu lượng nước thải, QTBh= 2,5 m3/h Qr: Lưu lượng bùn hoạt tính tuần hoàn, Qr = 2,5 x 0,78 = 1,95 m3/h Đường kính ống là: D = ==0.047m = 47 mm Chọn ống nhựa PVC có đường kính =50 mm Ống dẫn bùn tuần hoàn: Chọn vận tốc bùn chảy trong ống: v = 1m/s Lưu lượng tuần hoàn : Qr = 1,95 m3/h Đường kính ống dẫn là: D = == 0,026m =26mm Chọn ống nhựa PVC đường kính ống = 30 mm STT Thông số Đơn vị Giá trị 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Thể tích làm việc của bể Chiều dài bể Chiều rộng bể Chiều cao công tác của bể Chiều cao xây dựng của bể Thời gian lưu nước trong bể Lượng không khí cần cung cấp cho bể Số đĩa phân phối khí Số ống phân phối khí Lượng bùn tuần hoàn Lượng bùn thải bỏ mỗi ngày m3 m m m m h m3/ngày đĩa ống m3/ngày m3/ngày 12,86 2,5 2 2.5 3 5 2164,28 9 2 1,95 0,45 4.2.1.4 Bể lắng 2 Bảng xxx: Các thông số thiết kế đặc trưng cho bể lắng li tâm Thông số Đơn vị Giá trị Khoảng Đặc trưng Thời gian lưu nước h 1,5 – 2,5 Tải trọng bề mặt + Lưu lượng trung bình + Lưu lượng cao điểm m3/m2.ngày 32 – 48 32 – 48 80 - 120 Tải trọng máng tràn m3/m.ngày 125 – 500 Ống trung tâm + Đường kính + Chiều cao m 15 – 20% D 55 – 60%H Chiều sâu H bể lắng m 3 – 4,6 3,7 Đường kính D m 3 - 60 12 – 45 Độ dốc đáy mm/m 62 - 267 83 Tốc độ thanh gạt bùn vòng/phút 0,02 – 0,05 0,03 Chọn tải trọng xử lí cho bể lắng 2, căn cứ theo bảng sau: Bảng 6.11 Bảng các thông số chọn tải trọng xử lí bể lắng 2 Loại công trình xử lí sinh học Tải trọng bề mặt (m3/m2.ngày) Tải trọng chất rắn (kg/m2.h) Chiều cao công tác (m) Trung bình Lớn nhất Trung bình Lớn nhất Bùn hoạt tính khuếch tán bằng oxy không khí 16,3 – 32,6 40,7 – 48,8 3,9 – 5,9 9,8 3,7 – 6,1 Bùn hoạt tính khuếch tán bằng oxy nguyên chất 16,3 – 32,6 40,7 – 48,8 4,9 – 6,8 3,7 – 6,1 Nguồn : trinh xuan lai Chọn tải trọng bề mặt thích hợp cho bùn hoạt tính này là 20m3/m2.ngày và tải trọng chất rắn là 5.0kg/m2.h Diện tích bề mặt bể lắng theo tải trọng bề mặt: AL = Trong đó: Q : Lưu lượng trung bình ngày, m3/ngày LA: Tải trọng bề mặt, m3/m2.ngày Diện tích bề mặt lắng tính theo tải trọng chất rắn là: As = Trong đó: LS: Tải trọng chất rắn, kgSS/m2.ngày Do AL<AS, vậy diện tích bề mặt lắng tính theo tải trọng chất rắn là diện tích bề mặt tính toán, A = 3,4m2 Đường kính bể lắng: D = ==2 m Đường kính ống trung tâm: d = 20%D = 20% = 0,4m Như vậy, ta chọn: Chiều sâu lắng : hL = 3m Chiều sâu lớp nước trung hòa: hth = 0,3 m Chiều sâu bùn lắng: hb = 0,5 m Chiều cao bảo vệ: hbv = 0,3 m Tổng chiều cao xây dựng của bể: Hxd = hL + hth + hb + hbv = 3,0 + 0,3 + 0,5 + 0,3 = 4,1 m. Chiều cao ống trung tâm h = 60%hL = 60% x 3.0 = 1.8m Thời gian lưu nước của bể lắng: Thể tích phần lắng: VL = Thể tích bể chứa bùn: Vb = A. hb = 3,4 0,5 = 1,7 m3 Thời gian lưu bùn trong bể: Trong đó: VL : thể tích bể lắng II Q : lưu lượng thải trung bình theo giờ, Q = 2,5 m3/h Qw : lưu lượng tuần hoàn về bể Aerotank R = 0,78 : hằng số tuần hoàn có được từ quá trình tính toán bể Aerotank Tải trọng bề mặt: LS = m3/m.h = 66,72m3/m.ngày Giá trị này nằm trong khoảng cho phép LS < 500 m3/m.ngày Máng thu nước: Máng bê tông cốt thép dày 100mm, có lắp thêm máng răng cưa thép tấm không gỉ. Vận tốc nước trong máng thu: Trong quá trình lắng, bùn cặn lắng xuống nên để tính máng chảy tràn ta chỉ quan tâm đến lưu lượng nước (hàm lượng bùn theo dòng nước tràn ra máng thu coi như không đáng kể) vmáng = = 0,0006m/s Máng thu nước đặt theo chu vi vành trong bể, đường kính ngoài của máng lắng chính là đường kính trong của bể Đường kính trong của máng lắng lấy bằng 80% đường kính bể: Chiều dài máng thu nước: Tải trong thu nước trên 1m dài của máng Tải trong bùn: Tính ống dẫn nước thải và ống dẫn bùn tuần hoàn: Ống dẫn nước thải vào: Chọn vận tốc nước thải chảy trong ống: v = 0.7m/s Lưu lượng nước thải vào bể: QT = Q+ Qr = 2,5 + 1,95 = 4,45 m3/h. Đường kính ống dẫn là: D = == 0,047m = 47mm Chọn ống nhựa PVC đường kính ống = 50 mm Bể được xây bằng bêtông cốt thép M250 dày 0.2m Ống dẫn nước thải ra: Chọn vận tốc nước thải chảy trong ống v = 0.7m/s Lưu lượng nước thải : Q = 2,5 m3/h. Đường kính ống là: D = ==0.035m = 35mm Chọn ống nhựa PVC có đường kính =35 mm Ống dẫn bùn: Chọn vận tốc bùn chảy trong ống: v = 1m/s Lưu lượng bùn: Qb = Qr + Qw = 1,95 + 0,45 = 2.4 m3/h Đường kính ống dẫn là: D = == 0,029m =29mm Chọn ống nhựa PVC đường kính ống = 30 mm Bơm bùn Bơm bùn tuần hoàn Công suất bơm: N = Trong đó: Q- Lưu lượng nước thải, Q = 6,9 x 10-4 m3/s H- Chiều cao cột áp, chọn H = 10 mH20 - Hiệu suất của bơm từ 0,72 – 0,93. Chọn Bơm bùn dư Công suất bơm: N = Trong đó: Q w- Lưu lượng bùn xã ra hằng ngày, Q = 1,25 x 10-4 m3/s H- Chiều cao cột áp, chọn H = 10 mH20 - Hiệu suất của bơm từ 0,72 – 0,93. Chọn Bảng 6.12: Tổng hợp tính toán bể lắng đợt II. STT Thông số Đơn vị Giá trị 1 2 3 4 5 6 7 8 Đường kính bể Chiều cao bể Đường kính buồng phân phối trung tâm Chiều cao ống trung tâm Đường kính máng thu nước Chiều dài máng thu nước Độ dốc đáy Thời gian lưu nước trong bể m m m m m m h 2 3 0.4 1,8 1.2 3.77 45˚ 2.02 4.4 Tính Toán Kinh Tế 4.4.1 Dự Toán Kinh Tế Cho Phương Án 1 4.4.1.1 Chi Phí Đầu Tư Cơ Bản 4.4.1.2 Chi Phí Quản Lý Vận Hành 4.4.1.3 Khấu Hao Tài Sản Và Lãi Suất 4.4.1.4 Giá Thành Xử Lý Cho 1m3 Nước Thải Đã Xử Lý 4.4.2 Dự Toán Kinh Tế Cho Phương Án 4.4.2.1 Chi Phí Đầu Tư Cơ Bản 4.4.2.2 Chi Phí Quản Lý Vận Hành 4.4.2.3 Khấu Hao Tài Sản Và Lãi Suất 4.4.2.4 Giá Thành Xử Lý Cho 1m3 Nước Thải Đã Xử Lý 4.5 Lựa Chọn Phương Án Chương 5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ: Sau hoi tinh toan va thiêt ke TÀI LIỆU THAM KHẢO Trần Đức Hạ - Xử Lý Nước Thải Đô Thị - NXB Khoa Học Kỹ Thuật Trịnh Xuân Lai- Nguyễn Trọng Dương - Xử Lý Nước Thải Công Nghiệp - NXB Xây Dựng. Lâm Minh Triết – Xử Lý Nước Thải Công Nghiệp & Đô Thị- NXB ĐHQG.TPHCM Sổ tay xử lý nước 1 & 2