Bài tập môn kĩ thuật xử lý nước thải

Bài tập môn Kĩ thuật xử lý nước thải Bài tâp: Hãy xác định thể tích bể điều hịa thời gian lưu nước thải bể điều hòa vừa tính nguồn nước thải có số liệu bảng sau Hãy đưa nhận xét đánh giá kết thu được: T hể tích tích lũy, m³ 1400 1200 Thể tích tích lũy 1000 800 600 400 200 1h 2h 3h 4h 5h 6h 7h 8h 9h 10h 11h 12h 13h 14h 15h 16h 17h 18h 19h 20h 21h 22h 23h 24h Thời gian đo lúc Thể tích tích lũy, m³ Từ đồ thị  Thể tích bể điều hịa là: V=220m³ QTB= 55,3125 m³/h  Thời gian lưu nước thải bể là: tlưu= V/QTB = 220/55,3125=3,98h Bài tập : Tính tốn bể lắng 1( bể lắng ngang) cho cơng trình xử lý nước thải công suất 2000 m³/ngày  Bể lắng ngang : L/B=4:1  Chiều cao vùng lắng: 3,6m  Tải trọng bề mặt: 35m³/m².ngày Bài Làm -Diện tích bề mặt lắng: F= Q/U0= 2000/35= 57 m² F= BxL= Bx 4B=57 B=3,7m ˜ 4m  L=16m  F= 4x16= 64m²  V=64x3,6= 230m³  HRT=V/Q=(230x24)/2000= ,76 h Bài 1: Xác định nhu cầu lượng lý thuyết diện tích cần thiết cánh khuấy để đạt gradient vận tốc 50 s⁻¹ bể khuấy trộn tích V=3000 m³ Giả thiết , nhiệt độ nước 15 ˚C, hệ số ma sát cánh khuấy hình chữ nhật 1,8, vận tốc đỉnh cánh khuấy Vp=0,6 m/s vận tốc tương đối cánh khuấy chất lỏng 0,75 m/s Năng lượng cần truyền vào nước: P=.G².V=1139.10⁻³.50².3000= 8,543 kW P= (CD.A V³)/2  A= 2P/(CD V³)=104,3 m² Bài 2: Một hệ thống thiết bị keo tụ gồm bể khuấy trộn tích 5,7 m³, bể keo tụ có chiều rộng 4,6m; chiều dài 21m; chiều sâu mực nước bể 2,5m bể lắng hình vng có cạnh 23m, chiều sâu mực chất lỏng 3,6m Hãy tính thơng số quan trọng thiết kế thiết bị vào lưu lượng nước thải 11400 m³/ngày V1=5.7 m³ V2=L.B.H=4,6.21.2,5=241,5 m³; A= 2,5x4,6=11,5 m² V3= a².H= 23.23.3,6=1904,4 m³; A= a²=23.23=529 m² Q=11400m³/ngày =475m³/h HRT1=5,7/475=0,012h=43,2s HRT2 =241,5/475=0,5h HRT3 = 1904,4/475= 4h Bài 3: Thiết kế thiết bị tuyển làm việc khơng tuần hồn có tuần hồn để làm đặc bùn hoạt tính có nồng độ 0.3% lên 0.4% Hàm lượng chất rắn hỗn hợp lỏng-rắn 3000 mg/l Hệ thống làm việc điều kiện sau: _Tỷ số Gkk/Gr tối ưu 0.008 ml/mg; _Nhiệt độ nước 20 ˚C; _Độ hịa tan khơng khí 18.7 mg/l; _Tải trọng bề mặt l/m².phút; _Lưu lượng bùn 400 m³/ngày; Bài làm:  Khơng tuần hồn Gkk/Gr=[1,3.b.(f.P – 1)]/CR 0,08=[1,3x18,7x(0,5xP - 1) /3000 P=3,98 atm P=(p+101,35)/101,35 p= Px101,35 – 101,35= 302 kPa Tiết diện bể: A= (400x1000)/(8x24x60)=34,7 m²  Có tuần hồn P=(p+101,35)/101,35= (275+101,35)/101,35=3,71atm Gkk/Gr=[1,3.b.(f.P – 1).R]/(CR.Q) 0,08=[1,3.18,7.(0,5.3,71 – 1).R]/(3000.400)  R=461,9 m³/d Tiết diện bể: A=(461,9x1000)/(8x24x60)=40,1 m² Bài 4: Đánh giá chất lượng nước thải đầu vào cuả nhà máy xử lý nước thải, người ta lấy mẫu để phân tích có kết phân tích sau: Khối lượng bì đĩa nung Khối lượng đĩa nung mẫu sau bay 105˚C để nguội đến nhiệt độ phòng Khối lượng đĩa mẫu sau đốt 550˚C Khối lượng giấy lọc Whatman GF/C Phần mẫu lại giấy lọc sau sấy khô 105˚C Phần mẫu lại giấy lọc sau sấy khô 550˚C Hãy xác định : Nồng độ tổng chất rắn (TS) Nồng độ tổng chất rắn bay (TVS) Tổng chất rắn lơ lửng (TSS) Nồng độ chất rắn lơ lửng bay (VSS) 62.006g 62.039g 62.036g 1.540g 1.552g 1.549g Tổng chất rắn hòa tan (TDS) Biết lượng mẫu đem phân tích 50 ml Bài làm: Nồng độ tổng chất rắn (TS): TS=(62,039 - 62,006).10⁶/50= 660 mg/l Nồng độ tổng chất rắn bay ( TVS) TVS= (62,039 – 62,036).10⁶/50=60 mg/l Tổng chất rắn lơ lửng (TSS) TSS= (1,552 – 1,540).10⁶/50= 240 mg/l Nồng độ chất rắn lơ lửng bay (VSS) VSS= (1,552 - 1,549).10⁶/50 = 60 mg/l 5.Tổng chất rắn hòa tan (TDS) TDS= 660 – 240 = 420mg/l Bài 5: Thiết kế bể lắng cát có sục khí làm việc điều kiện sau:      Lưu lượng trung bình nước thải 16000 m³/ngày; Lưu lượng cực đại 40 000 m³/ngày; Hiệu suất máy thổi khí 60%; Hiệu suất động 90%; Giá điện 2000 đồng/kWh; Xác định:  Lượng khí cần thiết áp suất ống xả máy thổi khí  Nặng lượng cần thiết;  Chi phí lượng hàng tháng Bài Làm: Qtb=16000 m³/ngày=01852m³/s Qmax=40000 m³/ngày= 0,4630m³/s Chọn thiết kế bể lắng cát thổi khí (2 bể cơng tác bể dự phịng) Chọn đường kính nhỏ hạt cặn d = 0,2 (mm)  u0 = 18,7 (mm/s) = 0, 0187 (m/s) ( Theo Bảng 27, Mục 8.3.3, TCVN 7957:2008) Diện tích tiết diện ướt bể lắng cát: F= = = 1,93 (m2) Trong đó:  Q: Lưu lượng lớn nước thải (m3/s) Q = 0,4630 (m3/s)  n: Số bể n =  V: Vận tốc nước bể (m/s) V = 0,12 (m/s) Theo Mục 8.3.4b, TCVN 7957:2008 Chọn chiều rộng B chiều sâu H bể lắng cát theo mối quan hệ sau: B H = 1,93 m2 B : H = 1,25 H =2Hn Trong đó: Hn chiều sâu tính tốn bể Từ ta tính được: Hn = 0,625(m) H = 1,25(m) B = 1,56 (m) Kết tính tốn cho thấy chiều sâu bể lắng cát thổi khí H = 1,25 m, không nằm khoảng cho phép H = - 3,5m (Theo Mục 8.3.4b, TCVN 7957:2008) Chiều dài công tác bể lắng cát: L = = = 9,024 (m) Trong đó:  U0: Độ lớn thủy lực hạt (mm/s), xác định tốc độ lắng tự hạt trạng thái động bể (Theo Bảng 26, Mục 8.3.3, TCVN 7957:2008) U0 = 18,7 (mm/s)  K: Hệ số tỷ lệ U0 : U (Theo Bảng 27, Mục 8.3.3, TCVN 7957:2008) Chọn tỷ lệ B/H = 1,25  K = 2,25  Hn: Chiều cao tính tốn bể lắng cát nửa chiều cao tổng cộng bể Hn = 0,625 (m)  V: Vận tốc chuyển động nước thải bể mm/s (Theo Bảng 28, Mục 8.3.3, TCVN 7957:2008) V = 0,12 (mm/s)  Độ dốc ngang đáy bể i = 0,4 Theo Mục 8.3.4b, TCVN 7957:2008 Thời gian lưu nước bể lắng cát thổi khí ứng với kích thước xác định: t= = = 75,23(s) = phút 25 giây Kích thước tính tốn bể lắng cát: L = 9,024 (m) H = 1,25 (m) B = 1,56 (m) Tính tốn bơm cát  Chọn xả cát 30 phút, lưu lượng bơm cát: Q = 16 m 3/h.( lượng cát thải bể m3)  Chiều cao cột áp: H = 10 m  Cơng suất bơm: Trong đó:      Qb - Lưu lượng bơm: Qb = 16 (m3/h) H - Cột áp bơm: H = 10 m  - Khối lượng riêng chất lỏng, 1008 kg/m3 g - gia tốc trọng trường, g = 9,81m/s2  - Hiệu suất bơm,  = 0,7 0,9, chọn  = 0,8  k : Hệ số an toàn thiết kế thực tế, k = Tính tốn hệ thống thổi khí  Cường độ nén khí: W = (m3/m2.h) Theo Mục 8.3.4c, TCVN 7957:2008  Lượng khí cần cung cấp: Qkhí = WBL = 51,56 9,024 = 70,3872 (m3/h) = 0,0195 (m3/s)  Chọn đường kính ống thổi d = 100 (mm)  Tốc độ thổi khí: Vthổi = = = ,48 (m/s) Đặt ống độ sâu: 0,75H = 0,75 1,25 = 0,9375˜ 0,94 (m)  Áp lực cần thiết máy thổi khí xác định theo cơng thức: Hct = hd + hc + hf + hhi = 0,4 + 0,4 + 0,5 +0,94 = 2,24 (m) (T148-[LMT]) Trong đó:  hd tổn thất áp lực ma sát dọc theo chiếu dài ống dẫn (m), giá trị không vượt 0,4m  hc tổn thất cục (m), không vượt 0,4m  hf tổn thất qua thiết bị phân phối (m), không 0,5m  hhi chiều sâu thổi khí hhi = 0,94m  Theo tinh toán nhà sản xuất áp lực cần thiết máy thổi khí là: Trong đó:  – Áp suất hút tĩnh, Chọn = -500 mmH2O  – Áp suất khí dịng ra, = +2800 mmH2O Áp lực máy thổi khí P= 98066,5.(1+(H/10,33)) =106966,53 (Pa) Cơng suất máy thổi khí N== ,89 x10⁻⁴ Kw Chọn xả cát 30 phút, lưu lượng bơm cát: Q = 16 m3/h.( lượng cát thải bể m3) Chiều cao cột áp: H = 10 m Cơng suất bơm N’ ===0,98 Kw Chi phí hàng tháng =( 2,89.10⁻⁴+ 0,98).24.30.2000= 1411616,16 đồng Bài 6: Thiết kế bể lắng cát theo số liệu sau:      Lưu lượng nước thải 0.5 m³/s; Thời gian lưu bể lắng cát có sục khí phút; Tỷ lệ chiều dài/ chiều rộng 5/1 chiều sâu 3; Tốc độ sục khí 12l/s.m chiều dài bể; Lượng cặn cát 30 m³/10⁶ m³ Bài làm: -Thể tích bể: V= Q.t=0,5x4x60= 120 m³ -Diện tích bể: A= Q / H= 120/3= 40 m² -Có A= L x B=40 L/B=5/1 Suy L=14,1421 m, B= 2,8254 m -Vận tốc nước bể là: v= Q/A= 0,5/40= 0,0125 m/s -Lượng khí cần thiết: Lk= I x L= (12/1000) x 14,1421= 0,17 m³/s -Vận tốc thổi khí (giả sử đường ống thổi khí d=0.1m) V thổi=(4Lk/= 21,66 m/s Nhận xét: o Ứng dụng: - Trạm xử lý nước thải cơng suất lớn; - Khí sẵn có, rẻ tiền; - Q trình sục khí làm tăng hiệu xử lý; o Ưu điểm: - Hiệu khơng phụ thuộc vào lưu lượng; - Q trình sục khí cung cấp lượng tách chất hữu khỏi cát; - Hiệu tách cát cao; - Tránh tình phân hủy hữu vận tốc dịng chảy nhỏ Bài 7: Thiết kế hệ thống chắn rác loại rác loại đứng để lọc nước thải chảy vào hệ thống xử lý cống hình trịn có đường kính D= 1.25 m, hệ số độ nhám n 0,013, góc nghiêng S 0,00064 Biết Q max= 4QTB khe hở chắn chọn 25mm = (1.25²x3.14)/4=1,23 m² Áp dụng phương trình Hazen-Williams, trường hợp nước chảy đầy ống, lưu lượng lớn là: Qmax =4QTB  QTB =0,275 m³ Vận tốc trung bình dịng chảy ống : Vtb= Vmax/4= 0,9/4= 0,225 m/s Giả sử chắn rác có kích thước s=10 mm Bề rộng song chắn 1,5m Số chắn cần thiết là: n= (1,5x1000 – 25 )/(25+10)=42,1 chọn 42 Tổn thất cột nước ứng với Vtb là: hL=B(s/b)^⁴⁴₃.hv.sin Chọn B=1,83 hình chữ nhật, s=10mm=0,01m b= 25mm=0,025m, hv=Vtb²/2g  hL= 0,014m Bài 8: Thiết kế bể lọc sinh học để xử lý nước thải từ bể lắng sơ cấp có lưu lượng 500 m³/ngày hàm lượng BOD₅ 150 mg/l Tải lượng tính theo BOD₅ bể lọc 0,5 kg/m³.ngày Tính diện tích chiều sâu bể, tỷ số tuần hoàn Biết: - Tổng BOD₅ dòng 20 mg/l; tổng SS dòng 20 mg/l - TSS dịng có 60% phân hủy sinh học 1,42 BODϲ BOD₅/BODϲ 0,68; - LD/Lo , LD hàm lượng BOD₅ hịa tan độ sâu D tính theo mg/l, Lo hàm lượng BOD hịa tan sau trộn lẫn với nước tuần hồn đưa vào bể lọc, mg/l; K- tốc độ khử BOD ( K=0,49 l/m) Hiệu suất khử bể lọc 68% Bài làm Q= 500 m³/ngày BODSL1 = 150 mg/l < 300 có tuần hồn nước Chọn thiết bị loại giọt: -Chiều cao làm việc Hlv =2m -Tải trọng bề mặt Lq= m³/m².ngày LBOD₅ =0,5 kg/m³ ngày = 500 g/m³.ngày Thể tích mơi trường lọc là: Vmtr= = =150 m³ Thời gian lưu nước bể: HRT= = = 0,3 ngày= 7, 2h Ta chọn bẻ hình trụ có đường kính D  Vmtr= Hlv  D= 9,8m  A = =75m² Chất lượng nước đầu ra: BOD₅ sau= BOD₅ht + BOD₅ll = BOD₅ht + SS x 1.42 x 0.6 x 0.68 = 20 + 20.1,42.0,6.0.68 = 31.5872 mg/l SS= 20 mg/l Hiệu xử lý theo BOD₅ hòa tan: E = = x 100% = 86,67% Lq=  Qth= Lq.A – Q= -350 (m³/ngày)  Mỗi ngày tuần hoàn 350m³ vào bể Tỷ số tuần hoàn R= = = 0.7 LD/Lo= == Lo= 31.5872 mg/l  LD = 0.0005 mg/l Bài 9: Tính thơng số cho q trình bùn hoạt tính xử lý nước thải có lưu lượng 2000 m³/d BOD₅= 180 mg/l Nước thải sau xử lý đạt BOD₅= 30mg/l Các điều kiện sau: X=2500 mg/l ; R=0,5; OLR=0.5 kg.BOD₅/m³/d OLR= 10⁻³  V= = = 720m³ V=  = = = 0.2 Tốc độ sử dụng chất gam bùn hoạt tính: = ; E = 100  = 100 = R= =  Qr=1000 m³/d ; Xr=540 mg/l Thời gian lưu thủy lực = = = 0.24 d = 5.76 h LBOD₅ = = 500 mg/l.d Bài 10: Câu hỏi: 1- Sục khí vào bể aeroten nhằm mục đích gì? Tăng lượng oxy hịa tan vào nước, cung cấp oxy cho trình phân hủy chất hữu vi sinh vật Đảm bảo oxy cần thiết cho vi sinh vật điểm bể Đảo trộn bùn hoạt tính trạng thái lơ lửng để tiếp xúc với chất ô nhiễm nước thải 2- Tại hệ thống phân phối khí lại đặt gần sát đáy bể aeroten? Tăng quãng đường, thời gian bọt khí Để lượng khí kịp hịa tan nước, tăng khả hịa tan khơng khí Tăng hiệu đảo trộn bùn, hạn chế lắng bùn với nước bùn thường có xu hướng lắng xuống đáy bể 3- Tại phải định kỳ thải bỏ lượng bùn khỏi hệ thống aeroten? Theo yêu cầu thiết kế, đảm bảo hàm lượng bùn vi sinh vật theo giá trị thiết kế  trì thơng số F/M  Đảm bảo hiệu hoạt động Đảm bảo lượng bùn vào bể lắng ổn định Đảm bảo chất lượng nước 4- Có thể rút bùn liên tục không? Phụ thuộc vào quy mô công suất hệ thống 5- Có thể lấy bùn vị trí nào? Ở bể hiếu khí bể lắng Bài 11: Thiết kế hồ hiếu khí – yếm khí để xử lý nguồn nước thải có lưu lượng 3800 m³/ngày Do hồ nằm gần khu vực dân cư nên số thiết bị thơng khí bề mặt sử dụng để trì hàm lượng oxy cần thiết lớp nước mặt hồ Giả thiết hồ làm việc điều kiện sau: - Hàm lượng SS dòng vào 300 mg/l; Hàm lượng BOD₅ dòng vào 200 mg/l; Nhiệt độ nước mùa hè 25 ; nhiệt độ nước mùa đông 15; Tổng số tốc độ phân hủy bậc BOD 20 0,25 l/ngày; Hệ số nhiệt độ 1,06 ; chiều sâu hồ chọn 1,2m; Tổng hiệu suất khử BOD₅ 80% Bài làm Cách S˳= 200 mg/l = 0.2 kg/m³ Tải trọng hữu bề mặt: A= Ls= = = 166,7 (kgBOD₅/ha.ngày) Tổng lượng BOD₅ đầu vào: L= S˳ Q= 0.2 x 3800= 760 kg/ngày A= L/Ls = 760 : 166.7=4.6 ha= 46000 m² Thể tích hồ: V= A.h= 46000 1,2 = 55200m³ Thời gian lưu: t= V/Q = 15 ngày Chọn tỷ lệ L : B= 3:1  B = 124m ; L=372m Cách Q= 3800 m³/d SS= 300 mg/l BOD₅ = 200 mg/l Ts= 25 ; Tw=15 K20= 0.25 H= 80% = 1.06 Hằng số tốc độ : K15 = K20 = 0.25 x =0.19 (l/d) Ta có H=80%  BOD₅ ra= 20 =60 mg/l Có =  =  t=21d V= Q.t = 3800 21= 79800 m³ Chiều sâu h= 1.2m  A= V/h = 79800/1,2 = 66500 m² Có A= L.B  L.B= 66500 Chọn tỷ lệ L:B= 3:  L= 444m ; B 148m ... V=220m³ QTB= 55,3125 m³/h  Thời gian lưu nước thải bể là: tlưu= V/QTB = 220/55,3125=3,98h Bài tập : Tính tốn bể lắng 1( bể lắng ngang) cho cơng trình xử lý nước thải cơng suất 2000 m³/ngày  Bể lắng... = 0.0005 mg/l Bài 9: Tính thơng số cho q trình bùn hoạt tính xử lý nước thải có lưu lượng 2000 m³/d BOD₅= 180 mg/l Nước thải sau xử lý đạt BOD₅= 30mg/l Các điều kiện sau: X=2500 mg/l ; R=0,5;...  R=461,9 m³/d Tiết diện bể: A=(461,9x1000)/(8x24x60)=40,1 m² Bài 4: Đánh giá chất lượng nước thải đầu vào cuả nhà máy xử lý nước thải, người ta lấy mẫu để phân tích có kết phân tích sau: Khối