Đồ án xử lý nước thải nhà máy tinh bột khoai mỳ

Đồ án Xử lý nước thải nhà máy tinh bột khoai mỳ LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án xử lý nước thải nhà máy tinh bột khoai mì Ts Trần Thị Mỹ Diệu Chương I GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN MÔN HỌC Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho nhà máy tinh bột khoai mì TÂN CHÂU – SINGAPORE tỉnh Tây Ninh Để nước thải xau xử lý đạt tiêu chuẩn thải vào nguồn loại B (TCVN 5945 – 1995) 1.2 NỘI DUNG THỰC HIỆN Lựa chọn cơng nghệ thích hợp để xử lý nước thải theo phương án hợp lý Tính tốn thiết kế cho cơng trình đơn vị theo lưu lượng tính chất nước thải nhà máy Đề phương án vận hành nêu lên số cố cần tránh biện pháp giải cố So sánh tín kinh tế cho trường trường hợp 1.3 GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC KU VỰC THIẾT KẾ Nhà máy Tân Châu – Singapore nằm tỉnh Tây Ninh Diện tích nhà máy koảng 80000 m2 (Trần Thị Mỹ Diệu, 2003) Cách hồ dầu tiến koảng 200 m, phía đơng giáp nhánh sông Do thuộc ku vực miền đông nam chịu ảnh hưởng thời tiết cận sích đạo nhiệt độ trung bình quanh năm (27 – 34oC) thời tiết chia làm hai mùa, mùa nắng khoảng từ tháng 12 – tháng 5, mùa mưa khoảng từ tháng – tháng 11 1-1 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án xử lý nước thải nhà máy tinh bột khoai mì Ts Trần Thị Mỹ Diệu CHƯƠNG II XÁC ĐỊNH LƯU LƯỢNG, TÍNH CHẤT NGUỒN NƯỚC VÀ LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ 2.1 LƯU LƯỢNG Công xuất nhà máy thiết kế 100 tấn/ ngày Lưu lượng nước thải 2000 m3/ ngày (nguồn: Trần Thị Mỹ Diệu, 2003) 2.2 TÍNH CHẤT NƯỚC THẢI VÀ TIÊU CHUẨN XẢ THẢI Thông số TCVN 5945 – 1995 Nguồn loại A Nguồn loại B Đơn vị Nước thải Color _ Trắng _ _ pH _ 4–5 6–9 5.5 – mg/ l 595 _ _ mgCaCO3/ l 526 _ _ SS mg/ l 4920 50 100 VSS mg/ l 4740 _ _ BOD5 “ 7500 20 50 CODtotal “ 11629 50 100 CODfilter “ 4537 _ _ N_NH3 “ 336 0.1 N_NO3 “ 0.80 _ _ N_Org “ 57 _ _ SO42- “ 7.19 _ _ PO4 “ 35.12 mg/ l 24 0.05 0.1 TDS Acidity - CN 2-1 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án xử lý nước thải nhà máy tinh bột khoai mì Ts Trần Thị Mỹ Diệu 2.3 LỰA CHỌN SƠ ĐỒ CƠNG NGHỆ 2.3.1 Sơ Đồ Cơng Nghệ nước tách cát sân phơi cát khí sinh học song nước chắn thải rác nước tách bùn UAF bể lắng cát bể lắng & tách váng thức ăn gia súc nguồn tiếp nhận UASB bể trộn bể điều hoà bùn tuần hoàn bể lắng đứng hồ sinh học aroten hồ sinh học bể nén bùn bùn thải bùn tuần hoàn nước tách bùn sân phơi bùn máy thổi khí bùn thải 2.3.2 Giải Thích Sơ Đồ Cơng Nghệ Để xử lý nước thải thường ứng dụng phương pháp xử lý sau: xử lý học, hoá học, hoá lý sinh học Các phương pháp lựa chọn để xử lý nước thải nhà máy tinh bột khoai mì: Xử lý học; Xử lý hố lý; Xử lý sinh học Các công nghệ lựa chọn cho phương pháp trên: Xử lý học: Song chắn rác (SCR); Bể lắng cát ngang; Bể lắng tách váng; 2-2 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án xử lý nước thải nhà máy tinh bột khoai mì Ts Trần Thị Mỹ Diệu Bể điều hồ; Bể lắng đợt II (bể lắng đứng); Bể nén bùn; Sân phơi bùn Xử lý hoá lý: Bể khuấy trộn Xử lý sinh học: Điều kiện nhân tạo: Điều kiện tự nhiên: Xử lý kỵ khí: UAF UASB Xử lý hiếu khí: Arotank Hồ sinh học Chức cơng trình: Xử lý học: - SCR: làm nhiệm vụ giữ lại tạp chất thô (chủ yếu rác) có nước thải - Bể lắng cát ngang: làm nhiệm vụ loại bỏ tạp chất vô khơng hồ tan cát, sỏi, xỉ vật liệu rắn khác có vận tốc lắng (hay trọng lượng riêng)lớn chất hữu phân huỷ nước thải - Bể láng tách váng: tách lượng váng bề mặt nước thải - Bể điều hoà: làm nhiệm vụ điều hoà lưu lượng tắng tính an tồn vận hành hệ thống - Bể lắng đợt II (bể lắng đứng): làm nhiệm vụ lắng hỗn hợp nước – bùn từ bể aroten dẫn đến - Bể nén bùn: Làm giảm độ ẩm bùn hoạt tính dư từ bể lắng đợt II cách (nén) học để đặt độ ẩm thích hợp - Sân phơi bùn: làm nước cặn vầ giảm độ ẩm bùn thải Xử lý hoá lý: - Bể khuấy trộn: khuấy trộn hoá chất châm vào nước thải Xử lý sinh học: (trong điều kiện nhân tạo) - Xử lý kỵ khí:Ưu điểm: Xử lý SS – BOD – COD cao; Cần diện tích; Bùn dư ít; Sản xuất biogas; Tốn chi phí cho việc cung cấp lượng dinh dưỡng Nhược điểm: Khó đạt tiêu chuẩn xả thải; Vấn đề mùi; Vận hành phức tạp Ỵ Cơng nghệ lựa chọn: UAF, UASB UAF: Thành phần nước thải nhà máy tinh bột khoai mì với lượng cặn lơ lững (SS) cao 4920 khơng thích hợp để xử lý liền với UASB (SS < 3000 mg/l) Vì bể UAF chọn để xử lý lượng SS lớn Ngoài nước thải qua UAF phần chất hữu khử bớt Hiệu xử lý SS đạt khoảng 75 – 83%, CODtổng (7,3 – 10,8%), CODfilter (> 75%), sCOD (< 0,5%) Nước thải sau xử lý bơm vào UASB để tiếp tục xử lý, bùn thải sinh trình xử lý dùng làm thức ăn gia súc UASB: Xử lý lượng đáng kể chất hữu Với hiệu xử lý: CODtổng (88,4 – 91,9%), sCOD bị khử (85,2 – 92,2%) 2-3 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án xử lý nước thải nhà máy tinh bột khoai mì - Ts Trần Thị Mỹ Diệu Xử lý hiếu khí:Ưu điểm: Xử lý triệt để; Vận hành đơn giản Nhược điểm: Xử lý COD có nồng độ thấp; Bùn dư nhiều; Diện tích lớn; Tốn chi phí cho việc cung cấp lượng dinh dưỡng Ỵ Cơng nghệ lựa chọn: Arôten: Arôten: Dùng để xử lý triệt để lượng chất hữu lại từ UASB dẫn vào Hiệu xử lý BOD5 = 85% Xử lý sinh học: (trong điều kiện tự nhiên) - Hồ sinh vật: để giảm thiểu nồng độ chất hữu chất dinh dưỡng đến mức thấp đạt tiêu chuẩn xả thải công nghiệp Việt Nam (nguồn loại B) 2-4 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án xử lý nước thải nhà máy tinh bột khoai mì Ts Trần Thị Mỹ Diệu Chương III TÍNH TỐN THIẾT KẾ CÁC CƠNG TRÌNH ĐƠN VỊ 3.1 TÍNH TỐN THIẾT KẾ SONG CHẮN RÁC THƠ 3.1.1 Tính Tốn Mương Dẫn Chọn mương tiết diện hình chữ nhật, lưu lượng Qngđ = 2000 m3/ ngđ = 0,023 m3/ s Q Diện tích mặt cắt ướt W : W = v Vận tốc chuyển động nước thải trước song chắn rác(SCR) v: v = 0,4 ÷ m/s Tối ưu v = 0,6 m/s ỴW= Q 0,023m / s = = 0,038 m2 v 0,6m / s Chiều rộng mương B: Chọn B = 0,3 m Chiều sâu mực nước mương dẫn h: h = Ỵ h= W B W 0,038 = = 0,13 m B 0,3 Xác định độ dốc thuỷ lực i: v = c × i × R ẻ i= v2 c2 ì R Trong ú: × Ry n n: hệ số nhám n = × 013 dien.tich.uoc B × h 0,3m × 0,13m R: bán kín thuỷ lực R = = = = 0,07 m chu.vi.uoc b + 2h 0,3 + × 0,13 y: hệ số phụ thuộc vào R c: hệ số sêri c = R < phụ thuộc y = 1,5 ì n1/2 ẻ y = h s ph thuc = 1,5 × 0,0131/2 = 9,75 ×10-3 , 75×10 1 ẻ c = ì Ry = ì 0,07 = 59 0.013 n 0,6 v2 Ỵ i= = = 0,0015 c × R 59 × 0,07 3.1.2 Tính Tốn Song Chắn Rắc Q× K Số khe hở SCR n: n = l × hL × v Trong đó: K= 1,05 hệ số tính đến mức độ cản trở dòng chảy hệ tống cào rác 3-1 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án xử lý nước thải nhà máy tinh bột khoai mì Ts Trần Thị Mỹ Diệu hL = hmax = 0,13 (m) chiều sâu lớp nước SCR lấy chiều sâu mực nước mương dẫn l = 0,016 (m) khoảng cách khe hở v = 0,6 (m/s) tốc độ nước cảy qua SCR Qì K 0,023m / s ì 1,05 ẻ n= = = 19 (khe) l × hL × v 0,016m × 0,13m × 0,6m / s Chiều rộng SCR Bs: Bs = s × (n − 1) + l × n Bề dày chắn s: Thường lấy s = 0,008 (m) ẻ Bs = s ì (n − 1) + l × n = 0,008 × (19 − 1) + 0,016 × 19 = 0,45 (m) Chiều dài xây dựng phần mương đặt SCR, L: L = L1 + L2 + LS Trong đó: L1: Chiều dài mở rộng trước SCR B − Bm 0,45 − 0,3 L1 = s = = 0,2 (m) μ : góc nghiên mở rộng μ = 20 2tgμ 2tg 20 L2: chiều dài phần mở rộng sau SCR L 0,2 L2 = = = 0,1 (m) 2 LS: Chiều dài phần dặt SCR LS = 1,5 (m) Chiều sâu xây dựng phần mương đặt SCR, H: H = hmax + hs + 0.5 Trong đó: 0,5: chiều cao lớp nước bảo vệ ⎛s⎞ v × sin θ (m) hs : tổn thất áp lực: hs = β × ⎜ ⎟ × 2g ⎝l⎠ θ = 60 vớt rác thủ công, quy phạm 45 - 600 β = 1,83 chọn trước tròn sau vuụng 0.008 ẻ hs = 1.83 ì ⎜ ⎟ ⎝ 0.016 ⎠ × v2 × sin 60 = 0,59 ì 10 2g ẻ H = hmax + hs + 0,5 = 0,13 + 0,59 × 10-3 + 0,5 = 0,6 (m) Bề dày chắn, s: Thường lấy s = 0,008 (m) Chiều dầy chắn, d: chọn d = 20mm Chiều cao chắn, ht: ht = cotg 300 × H = cotg300 × 0,6 = 1(m) Chiều cao lớp nước qua chắn, hnt: hnt = cotg 300 × h = cotg300 × 0,13 = 0,23(m) Số chắn : n – = 19 – = 18 (thanh) 3-2 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án xử lý nước thải nhà máy tinh bột khoai mì Ts Trần Thị Mỹ Diệu Tốc độ dòng chảy qua song chắn vsc: hL = u2 − v2 × ⇒ u = 0,7 × g × hl + v = 0,7 × × 9,8 × 0,59 × 10 −3 + 0,6 = 0,6 (m/s) 0,7 2g Các thông số thiết kế kích thước SCR TT Thơng số Đơn vị Giá trị Tốc độ chảy mương m/s 0,6 Lưu lượng trung bình m3/s 83,3 Kích thước mương, B × H Chiều rộng B mm 300 Độ sâu, H mm 650 Chiều cao lớp nước mương, h mm 130 Bề rộng, s mm Bề dày, d mm 20 Chiều cao ht mm 1000 Kích thước thanh, s × d Khe hở mm 16 Số khe hở SCR khe 19 Số SCR 18 Tốc độ dòng chảy qua song chắn, v m/s 0,6 Tổn thất áp lực qua song chắn, hs mm 0,00059 3.2 TÍNH TỐN BỂ LẮNG CÁT NGANG 3.2.1 Tính Tốn Thuỷ Lực Mương Dẫn Nước Thải từ SCR Đến Bể Lắng Cát Thông số Đơn vị Giá trị Chiều ngang, B mm 300 Độ sâu, H mm 650 Độ dốc, i mm 14 Vận tốc, v m/s 0,6 Độ đầy, h mm 130 3.2.2 Tính Tốn Bể Lắng Cát Ngang Chọn đường kính hạt cát d = 0,2 mmỈ độ lớn thuỷ lực hạt uo = 18,7 mm/s = 0,0187 m/s (nguồn: CNXL nước thải, Trần Thị Mỹ Diệu) Diện tích mặt thống BLC: F = k × Q 0,023m / s = 1,7 × = m2 uo 0,0187 m / s 3-3 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án xử lý nước thải nhà máy tinh bột khoai mì Ts Trần Thị Mỹ Diệu Trong đó: Q: Lưu lượng nước thải Q = 0,023 m3/s u o : độ lớn thuỷ lực hạt, u o = 0,0187 (m/s) k: hệ số ản hưởng dòng chảy đến vận tốc lắng k = 1,3 uo = 24,2 mm/s k = 1,7 uo = 18,7 mm/s (Điều 6.3.3 – TCXD – 51 – 84) Chiều dài bể L: Tỉ số chiều dài chiều sâu: L v =k× H uo Trong đó: L: ciều dài bể (m) H: chiều sâu lớp nước bể, lấy độ đầy mương dẫn, H = 0,13 m v: vận tốc chảy bể, v = 0,15 (m/s) (để chất hữu không lắng, vận tốc dịng chảy phải kơng đổi, v = 0,2 – 0,15m/s lưu lượng qua bể thảy đổi từ Qmax Ỉ Qmin) (nguồn: Tính Tốn Thiết Kế Các Cơng Trình XLNT, Trần Thị MỸ Diệu) 0.15 L v = k * = 1.7 * = 13.6 (m) 0.0187 H uo Ỉ L = 13,6 H Hệ số an tồn: f = 1,2 – 1,5 chọn f = 1.4 Ỉ L = 19 H = 19 ×0,13 = 2,5 (m) F Chiều rộng bểB: B = = = 0,8 (m) L 2,5 Ỵ Lượng cát trung bình sinh ngày tính theo cơng thức: Q Ỵ Wc = tb ng × qo 1000 = Wc = Q tb ng × qo 1000 2000m / ngd × 0,15 = 0,3 (m3/ngđ) 1000 Trong đó: Q tb ng qo : : Lưu lượng nước thải trung bình ngày Lượng cát 1000m3 nước thải, q o = 0.15 m3cát/1000m3 Chiều cao lớp cát bể lắng cát tính theo cụng thc: H c = ẻ Hc = Wc ì t L×b×n Wc × t 0.3m / ngd × / 2ngay = = 0,075 (m) L×b×n 2,5m × 0,4m * Trong đó: t : chu kỳ xả cát, t =1/2 ngày Chiều cao xây dựng bể lắng cát ngang : Hxd = Hct + Hc + Hbv = 0,13 + 0,075 + 0,4 = 0,6 (m) Trong đó: Hct: chiều cao cơng tác BLC Hc: chiều cao lớp cát BLC Hbv: chiều cao bảo vệ, koảng cách từ mực nước đến thành bể, (m) 3-4 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án xử lý nước thải nhà máy tinh bột khoai mì Ts Trần Thị Mỹ Diệu N_Org “ 57 _ _ SO42- “ 7.19 _ _ PO4 “ 35.12 mg/ l 24 0.05 0.1 - CN 3.6 TÍNH TỐN THIẾT KẾ BỂ UASB 3.6.1 Tính Thể Tích Và Kích Thước Bể Số liệu thiết kế: - Tải trọng COD: LCOD = 50kgCOD/m3 ngđ ( 36-101kgCOD/m3 ngđ) - Vận tốc dòng chảy: v = 0,88 m/h (nguồn: Huỳnh Ngọc Phương Mai, 2006 ) Thể tích hữu dụng thiết bị UASB: m3 g 2000 × 10466 Q × S COD ngđ m = = 418m Vn = g LCOD 50000 m ngđ Tổng thể tích phần chứa hỗn hợp nước thải thiết bị: V 418m Vl = n = = 475m E 0,88 Trong đó: E: hệ số hữu ích = 0,8 – 0,9 Tính diện tích thiết bị UASB: m3 2000 Q ngđ A= = = 95m v m h 0,88 × 24 h ngđ Chia làm bể → diện tích bể = 95 ÷ = 24m2 Tính kính thước thiết bị UASB, bể dạng hình trụ vng: a × a = × =25 m2 Æ A = 25 m2 Bể làm bê tông cốt thép Chiều cao phần chứa hỗn hợp nước thải thiết bị: V 475m Hl = l = = 4,75m → 5m A × 25m Ỉ Thể tích UASB: Vl = A × H l = 25 × = 125m3 3.6.2 Tính Tốn Thiết Bị Thu Khí , Lấy Nước Ra Và Phân Phối Nước Và Thiết bị thu khí Diện tích bề mặt phần khe hở 15-20% tổng diện tích bề mặt bể - 12 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án xử lý nước thải nhà máy tinh bột khoai mì Ts Trần Thị Mỹ Diệu Akhe = 15%A = 15% × 25m2 = 4m2 Diện tích đáy hình nón chụp thu khí Achụp= A – Akhe = 25m2 – 4m2 = 21m2 Kích thước đáy chụp thu khí hình vng, a × a = 4,5 ì 4,5 ặ Achp = 20 m2 Chiu cao thiết bị thu khí:HG Góc nghiêng thiết bị tách pha 600 a chup 4,5 HG = = = 1,3m 2tg 60 × Thiết bị lấy nước Bố trí máng quanh thành bể Bề rộng máng b = 30cm = 0,3m Chiều dài máng L = 4a − 8b = × − × 0,3 = 17,6m a= Q 4L 2000 = m3 ngd × ngd 86400 s = 3,3 × 10 − m3/ms 17,6m × Chọn tải trọng máng thu nước a = 3,3×10-4 m3/ms < tải trọng a = 2×10-3 m3/ms Máng chữ V, chữ V/1m Lưu lượng qua khe chữ V a 3,3 × 10 −4 m3 = 1,1 × 10 − q= = 3 s q = 1,4h ⇒ h = 0,022m ≈ 22mm Đáy chữ V = 6cm Khoảng cách đỉnh chữ V = 20cm Q 3,85 × 10 −3 Chiều cao mực nước máng = = = 0,007 m ≈ mm L × b 17,6 × 0,3 Chiều cao toàn máng = 20cm Chọn đường kính ống dẩn nước Với lưu lượng =3.9l/s Chọn đường kính ống = 70mm Q 3,9 × 10 −3 = 1m / s = Vận tốc nước = πD π (70 × 10 −3 ) 4 - 13 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án xử lý nước thải nhà máy tinh bột khoai mì Ts Trần Thị Mỹ Diệu Thiết bị phân phối nước vào Thiết bị phân phối nước vào dàn ống khoan lỗ Tuyến ống gồm:- ống chính:-đường kính = 70mm -vận tốc = 1,12m/s -11 ống nhánh:-đường kính =50mm -vận tốc =0,23 m/s 3.6.3 Tính Thời Gian Lưu Nước V ×4 125m × = × 24 h = 6h ngd Q 2000m / ngd Thời gian lưu nước bể UASB dao động khoảng – HRT = 3.6.4 Tính Thời Gian Lưu bùn Q×Xe=PX,VSS Q = 2000 m3/ngđ Xe =948 mg/l = 948 g/m3 Q × Y × ( S − S ) f d × k d × Q × Y × ( S − S ) × SRT PX ,VSS = + + Q × nbVSS = Q × X e + k d × SRT + k d × SRT Với Y = 0,08 gVSS/gCOD, kd = 0,03 ngày-1, fd = 0,15 S0 = sCOD + 50% pCOD = (COD – pCOD) + 50% CODfiter = (10466 – 4537) + 50%×4537 = 8197.5 (g/m3) S = (1 – 0,9) × sCOD = (1 – 0,9) × (COD – pCOD ) = 0,1 × (10466 – 4537) = 592.9(g/m3) nbVSS = 50% VSS = 50% ì948 = 474 (g/m3) ẻ SRT = 11,7 ngày Kiểm tra lại giá trị SRT = 11,7 có phù hợp khơng K (1 + k d × SRT ) 360(1 + 0,03 × 11,7) S= S = = 308,996 SRT × (Yk − k d ) − 11,7 × (0,08 × 3,125 − 0,03) − k= μ max Y = 0,25 = 3,125ngd −1 0,08 Tỷ lệ sCOD lại sau xử lý - 14 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án xử lý nước thải nhà máy tinh bột khoai mì Ts Trần Thị Mỹ Diệu sCODe 308,996 %= = = 0,025 < 10% sCODinf 11624 3.6.5 Lượng VSS trung bình vùng chứa bùn Vn × X VSS SRT = (Q − QW ) × X e + QW X R Vì bùn xả theo nước sau XL → QW = V × X VSS SRT = n Q× Xe X VSS = ⇒ Q × X e × SRT 2000m / ngd × 948 g / m × 12,22ngay = = 55.428,5 g Vn 418m = 55,428 kg 3.6.6 Tốc độ sinh khí CH4 COD mol CH4 CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O mol 2×32gO2 hay 64gO2/mol CH4 Ở điều kiện chuẩn (00C, 1atm), thể tích mol CH4 22,4 L ⇒ 22,4 L/64 gCOD = 0,35 L/gCOD Ở điều kiện (300C,1atm), thể tích mol CH4 nRT × 0,082057 × 303 V = = = 25 L P n = mol R = 0,082057 atm.L/mol.0K T = 273 + 30 = 303 0K P = atm Ở điều kiện (300C, 1atm), thể tích CH4 = 0,3906 L/gCOD Lượng COD bị phân huỷ CODbị phân huỷ = CODcó khả phân huỷsinh học,inf – CODe CODbị phân huỷ = 11624 – 1162,4 = 10461,6 Lượng COD bị tiêu thụ trình khử SO42Nếu sử dụng CH3OH chất cho electron 119SO42- + 167CH3OH + 10CO2 + 3NH4+ + 3HCO3- + 178H+ = 3C5H7O2N + 60HS- + 331H2O 0,89 gCOD/gSO42Nếu CHC nước thải : 0,67 gCOD/gSO42- (Arceivala, 1998) ⇒ CODSulfate removal = 0,8 × 7,19 gSO42- × 0,67 gCOD/gSO42- = 3,85 g/m3 Lượng COD chuyển hoá thành CH4 CODCH4 = (10461,6 – 3,85)g/m3 × 2000m3/ngđ = 20.915.500 g/ngđ = 20.915 kg/ngđ Tốc độ phát sinh khí CH4 - 15 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án xử lý nước thải nhà máy tinh bột khoai mì Ts Trần Thị Mỹ Diệu = 0,3906 L CH4/gCOD × 20915500 g/ngđ = 8.169.594,3 L/ngđ = 8.169,6 m3/ngđ Năng lượng thu từ CH4 KLR CH4 350C = 0,6346 g/L KLR CH4 300C = 0,6346 g / L × 273 + 35 = 0,6451g / L 273 + 30 Năng lượng sinh từ CH4 = 8.169.594,3 L/ngđ × 0,6451 g/L × 50,1 kJ/g CH4 = 264.037.284,7 kJ/ngđ 3.6.7 Nhu cầu độ kiềm CH4 chiếm 65% tổng lượng khí sinh → CO2 chiếm 35% tổng lượng khí sinh Độ kiềm cần thiết 1800mg/L (tra bảng) Độ kiềm cần bổ sung 1800mg/L – 526mg/L = 1274mgCaCO3/L = 1274 g CaCO3/m3 Lượng kiềm bổ sung ngày 1274gCaCO3/m3 × 2000m3/ngđ × 10-3 kg/g = 2548 kg CaCO3/ngđ 3.6.8 Hiệu Quả Xử Lý Hiệu xử lý bể UASB : CODtổng giảm (88,4% - 91,9%) chọn 90%; sCOD bị khử (85,2%92,2%)chọn 90% (nguồn: Huỳnh Ngọc Phương Mai, 2006) Giả sử 50%VSS, 50% pCOD bị phân huỷ, 80% SO42- nước thải bị phân huỷ sinh học 90%CODfiter có khả phân huỷ sinh học,SS giảm 50% TT Thông số Đơn vị Giá trị CODtổng vào mg/l 10466 CODtổng mg/l 1046 BOD5 = sCOD /1,6 vào mg/l 7265 BOD5 = sCOD /1,6 mg/l 726,5 VSS vào mg/l 948 VSS mg/l 474 CODfiter vào mg/l 4537 CODfiter mg/l 453,7 SO42- vào mg/l 7,19 SO42- mg/l 1,438 SS vào mg/l 984 SS mg/l 492 - 16 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án xử lý nước thải nhà máy tinh bột khoai mì Ts Trần Thị Mỹ Diệu 3.6.9 Các Thơng Số Thiết Kế Và Kích Thước UASB TT Thơng số Diện tích bề mặt phần lắng Thể tích ngăn phản ứng Kích thước đơn nguyên: Giá trị m2 25 m 125 Số lượng, Cạnh bể, a m Chiều cao, Hl m Kích thước phểu thu khí: Số lượng, Đơn vị Diện tích đáy, Achụp m 20 Cạnh đáy phểu thu khí, a m 4,5 Chiều cao, HG m 1,3 Kích thước máng thu nước: Máng chữ V chữ V/1m Chiều rộng, b m 0,3 Chiều dài, L m 17,6 Chiều cao, H m 0,2 Chiều cao mực nước máng, Hnước m 0,007 Đáy chữ V m 0,1 Khoảng cách đỉnh chữ V m 0,35 Ống cái/ đơn nguyên Ống nhánh cái/ đơn nguyên Đường kính ống m 0,07 Đường kính ống m 0,05 Ống phân phối: Bảng thành phần nước thải nhà máy sau khổi bể UASB vào bể Aeroten Thông số TCVN 5945 – 1995 Nguồn loại A Nguồn loại B Đơn vị Nước thải Color _ Trắng _ _ pH _ 7–8 6–9 5.5 – mg/ l 595 _ _ mgCaCO3/ l 526 _ _ SS mg/ l 492 50 100 VSS mg/ l 948 _ _ BOD5 “ 726,5 20 50 TDS Acidity - 17 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án xử lý nước thải nhà máy tinh bột khoai mì Ts Trần Thị Mỹ Diệu CODtotal “ 1046 50 100 CODfilter “ 453,7 _ _ N_NH3 “ 336 0.1 N_NO3 “ 0.80 _ _ N_Org “ 57 _ _ SO42- “ 1,438 _ _ PO4 “ 35.12 CN- mg/ l 24 0.05 0.1 3.7 TÍNH TỐN THIẾT KẾ BỂ ACROTANK 3.7.1 Tính Thể Tích Và Kích Thước Bể Hiệu xử lý BOD5 = 85% Lượng BOD5 đầu vào 713 mg/l Ỉ Lương BOD5 cần xử lý 606 mg/l Lưọng BOD5 đầu 713 - 606 = 107 mg/l SS = 125 mg/l sau xử lý khỏi bể Hàm lượng cặn hữu SS khỏi bể lắng khoảng 65% Thể tích bể acrotank: V = Q × Y × SRT × (S O − S ) X × (1 + K d SRT ) Trong đó: Q: Lưu lượng nước thải, Q = 2000 (m3/ngđ) Y: hệ số thu hoạch, Y = 0,6 SRT: thời gian lưu bùn, SRT = 10 (ngày) So: lượng BOD5 đầu vào S: lượng BOD5 đầu X: nồng độ bùn hoạt tính bể, X = 2500 (mg/l) Kd: hệ số phân huỷ nội bào, Kd = 0,06 ngày-1 (nguồn: Trịnh Xuân Lai, 2000) ẻV = 2000 ì 0,6 ì 10 ì (713 − 107 ) = 1120 (m3) 2500 × (1 + 0,06 × 10 ) Chọn bể đơn nguyên dạng hình hộp V 1120 = = 280 (m3) 4 Chọn H1 = (m), chiều cao dự trữ h = 0,3 (m) Ỉ H = H1 + h = + 0,3 = 4,3 (m) V1 = V1 280 = = 70 (m2) H Chọn chiều dài: L = 10 m Ỉ chiều rộng: B = m Diện tích bề mặt: A = - 18 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án xử lý nước thải nhà máy tinh bột khoai mì Ts Trần Thị Mỹ Diệu V 1120 = = 0,859 ngày = 13,4 (h) Q 2000 Y 0,6 = = 0,375 Tốc độ tăng trưởng bùn: Yb = + SRT × K d + 10 × 0,06 Lượng bùn sinh ngày: Abùn = Yb × Q × (So – S) Thời gian lưu nước bể: HRT = Abùn = 0,375 × 2000 × (713 – 107) = 454500 (gr) = 454,5 (kg) Lượng bùn xả Qxả: Q xa = Qr = Qv = 2000 (m3/ngđ) V × X − Qr × X r × SRT X t × SRT Xt: nồng độ cặn lắng bể lắng đợt II (nồng độ cặn tuần hồn) thơng số chọn thiết kế vận hành 10000 (mg/l), độ tro cn khong 30% ặ Xr = 70% ì 10000 = 7000 (mg/l) Xr: nồng độ bùn nước lắng (mg/l) Lượng cặn hữu nước thải khỏi bể lắng 0,65 × 125 = 81,25 (mg/l) Lượng cặn bay tổng số cặn hữu khong 70% ặ Xr = 81,25 ì 0,7 = 56,875 (mg/l) Q xa = 1120 × 2500 − 2000 × 56,875 × 10 = 23,75 (m3/ng) 7000 × 10 Thời gian tích luỹ cặn (tuần hồn lại tồn bộ) khơng xả cặn ban đầu: V × X 1120 × 2500 T= = = (ngày) Abun 4545000 Thực tế dài gấp – lần nồng độ bùn chưa đủ bể hiệu xử lý thòi gian đầu thấp lượng bùn sinh Abùn Sau hệ thống hoạt động ổn định, lượng bùn hữu xả ngày b = Qxả × 10000 (g/m3) = 23,68 × 10000 = 236800 (g/ng) = 236,8 (kg/ng) Cặn bay b’ = 0,7 × 236,8 = 165,76 (kg/ng) Xác định lưu lượng tuần hoàn Qt = để nồng độ bùn bể ln giữ giá trị X = 2500 (mg/l) Ta có: Qt ì Xt = (Qv + Qt)ìX ẻ Qt X = Qv X t − X Trong đó: Qt: lưu lượng hỗn hợp bùn tuần hoàn lại (m3/h) Qv: lưu lượng nước thải vào cơng trìn xử lý (m3/h) - 19 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án xử lý nước thải nhà máy tinh bột khoai mì Ts Trần Thị Mỹ Diệu X: nồng độ bùn hoạt tính trì bể aerotan (mg/l) Xt: nồng độ bùn hoạt tính hỗn hợp tuần hồn (mg/l) Ỉ Hệ số tuần hồn: α= Qt X 2500 = = = 0,556 Qv X t − X 7000 − 2500 Qt: lưu lượng hỗn hợp bùn tuần hồn lại (m3/h) Qt = 0,556 × 2000 = 1112 (m3/ngày) Tính lượng khí cần cung cấp: Va = 280 m3 Lượng oxy cần thiết: OCo = Q × (S o − S ) − 1,42 PX 1000 f Trong đó: OCo: lượng oxy cần thiết theo tiêu chuẩn phản ứng 20oC Q: lưu lượng nước thải cần xử lý (m3/ngđ) So: nồng đọ BOD5 đầu vào (mg/l) S: nồng độ BOD5 đầu (mg/l) BOD5 713 = = 0,68 f : hệ số chuyển đổi từ BOD5 sang COD f = COD 1047 Px: phần tế bào dư xả theo bùn dư A 454,5 PX = bun = = 113,6 (kg/ngay) 4 500 × (713 107) ẻ OCo = 1,42 ì 113,6 = 284 (kg/ng) 1000 × 0,68 Nhiệt độ nước thải T = 20oC độ muối < 5000 mg/l Lượng oxy bão hoà nước Cs = (mg/l) Lượng oxy cần trì bể C = (mg/l) Cs × C s −C 1024 (T − 20 ) = 284 × × = 0,365kg / ng − 1024 o Lượng oxy thực tế cần là: OC1 = OC o × Tính lượng khơng khí cần cấp Chọn hệ thống phân pối bọt kí nhỏ Ou = (gO2/m3.m) (tra bảng) Ou: cơng suất hoà tan oxy vào nước thải thiết bị phân phối ính theo gram oxy cho 1m3 khơng khí, độ sâu ngập nước (m) Độ sâu ngập nước của bể H = (m) Công suất hồ tan oxy thiết bị: Ou = Ou × H = × = 28 (gO2/m3) OC1 365 ×f = × 1,5 = 19554 (m3/ng) Lượng khơng khí cần cấp: Qk = Ou 28 × 10 −3 f : hệ số an toàn từ 1,5 – - 20 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án xử lý nước thải nhà máy tinh bột khoai mì Ts Trần Thị Mỹ Diệu 3.7.2 Hiệu Quả Xử Lý Hiệu xử lý bể Acrotank: BOD5 bị khử (85,2%-92,2%) chọn 90% TT Thông số Đơn vị Giá trị CODtổng vào mg/l 1046 CODtổng mg/l 392,15 BOD5 mg/l 726,5 BOD5 mg/l 72,65 3.7 Các Thơng Số Thiết Kế Và Kích Thước Acrotank TT Thơng số Diện tích bề mặt phần lắng Kích thước đơn nguyên: Đơn vị Giá trị m2 70 Số lượng, Cạnh dài m 10 Canh rộng m Chiều cao, Hl m Kích thước dàng phân phối nước Số lượng ống Đường kính ống Số lượng ống phân phối Đường kính ống phân phối mm 70 11 mm 50 mm 70 20 mm 50 mm 400 Kích thước dàng phân phối khí Số lượng ống Đường kính ống Số lượng ống phân phối Đường kính ống phân phối Kích thước dỉa Đường kính Bảng thành phần nước thải nhà máy sau khổi bể bể Aeroten Thông số Color Đơn vị Nước thải _ Trắng TCVN 5945 – 1995 Nguồn loại A Nguồn loại B _ _ - 21 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án xử lý nước thải nhà máy tinh bột khoai mì pH Ts Trần Thị Mỹ Diệu _ 7–8 6–9 5.5 – mg/ l _ _ _ mgCaCO3/ l _ _ _ SS mg/ l _ 50 100 VSS mg/ l _ _ _ BOD5 “ 72,65 20 50 CODtotal “ 392,15 50 100 CODfilter “ _ _ _ N_NH3 “ _ 0.1 N_NO3 “ _ _ _ N_Org “ _ _ _ SO42- “ _ _ _ PO4 “ _ mg/ l _ 0.05 0.1 TDS Acidity - CN 3.8 TÍNH TỐN THIẾT KẾ BỂ LẮNG ĐỢT II (bể lắng đứng) Thể tích vùng lắng bể lắng đợt II VL = Q × t = 2000 m3/ngđ × 2h × 1ngđ/ 24h = 167 (m3) Chọn bể lắng đợt II: bể hoạt động bể dự phòng V 167 V1L = = = 84 (m3) 2 Chọn đường kính bể lắng đợt II: Db = 5,5 (m) π × Db2 π × 5,5 = = 24(m ) Diện tích bể: A = 4 V 84 = 3,5 (m) Chiều sâu vùng lắng bể lắng đợt II: H L = = A 24 Chiều cao xây dựng bể: Hxd = HL + hth + hb + hbv = 3,5 + 0,2 + 0,5 + 0,3 = 4,5 (m) Trong đó: hth: chiều cao lớp trung hoà, hth = 0,2 m hb: chiều cao lớp bùn bể lắng, hb =v0,5 m hbv: chiều cao lớp bảo vệ, hbv = 0,3 m Thể tích bể lắng đợt II: V = Hxd × A = 4,5 × 24 = 108 (m3) Chiều cao ống trung tâm: Lống tt = Lxd = 4,5 (m) Đường kính ống trung tâm: Φ = 114(mm) = 0,114(m) Đương kính buồng phân phối: Dpp = 0,3 Db = 0,3 × 5,5 = 1,4 (m) - 22 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án xử lý nước thải nhà máy tinh bột khoai mì Ts Trần Thị Mỹ Diệu Quy phạm 0,25 – 0,3 đường kính bể (nguồn: Trịnh Xuân Lai, 2000) Diện tích buồng phân phối trung tâm: π × D pp π × 1,4 = = 1,5 (m) Abuồng pp = 4 Diện tích vùng lắng bể: AL = A - Abuồng pp = 24 – 1,5 = 22,5 (m) Vận tốc lên lớn dòng nước bể: v = 0,5 mm/ s = 1,8 m/h (nguồn: TCXD – 51 – 84) Thời gian lắng1h: (nguồn: TCXD – 51 – 84) Máng thu nước đặt vịng trịn có đường kính 0,9 đường kính bể Dmáng = 0,9 × Db = 0,9 × 5,5 = (m) Tính tốn máng thu nước: L = π × Dmáng = 3,14 × = 15, (m) Tải trọng thu nước 1m dài máng: Q 2000m / ngd aL = = = 63,7 m3/m.dài.ngđ L × 15,7 (Q + Qt ) × C o Tải trọng bùn: b = 24 × S Trong đó: Q: lưu lượng xử lý (m3/h), Q = 2000 m3/ngđ Qt: lưu lượng tuần hoàn, Qt = 1112 m3/ngđ Co: nồng độ bùn hoạt tính bể aerotan, Co = 2500 (mg/l) = 2500 (g/m3) S: diện tích vùng lắng bể: S = 22,5 (m2) (2000 + 1112)m / ngd × 2500 × 10 −3 kg / m = 7204 kg/m3.ngd ẻ b= 24h ì × 22,5m Thể tích phần chứa bùn: Vb = AL × hb = 22,5 × 0,5 = 11,25 (m3) Các Thơng Số Thiết Kế Và Kích Thước bể lắng đứng TT Thông số Đơn vị Giá trị Diện tích bề mặt phần lắng m2 24 Kích thước đơn nguyên: Số lượng, Đườg kính m 5,5 Chiều cao, Hl m 4,5 3.9 TÍNH TỐN BỂ CHỨA BÙN 3.9.1 Tính Tốn Bể Chứa Bùn Tuần Hoàn: - 23 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án xử lý nước thải nhà máy tinh bột khoai mì Ts Trần Thị Mỹ Diệu Qt × t th 1112m / ngd × 10 phut = = (m3) 24h × 60 phut 24h × 60 phut Vbth = Trong đó: Qt: lưu lượng bùn tuần hoàn, Qt = 1112 m3/ngd tth: thời gian lưu bùn tuần hồn, tth = 10 phút Kích thước bể chứa bùn tuần hồn: L × B × H = × × m 3.9.2 Tính Tốn Bể Chứa Bùn Dư Vbd = Qd × t td 1,53m / h × 5h = = 7,65 (m3), chọn Vbd = (m3) 24h 24h Trong đó: Qd: lưu lượng bùn dư, Qd = 1,53 m3/h tth: thời gian lưu bùn dư, ttd = h Kích thước bể chứa bùn dư: L × B × H = × × m 3.10 TÍNH TỐN THIẾT KẾ BỂ NÉN BÙN (kiểu lắng đứng) Thể tích bùn hoạt tính sinh ngăn lắng tính theo cơng thức: 220 × 2000 × 100 b × Q × 100 = = 3,06 (m3/h) Wb = (100 − P) × 1000 × 1000 (100 − 99,4) × 1000 × 1000 Trong đó: b: lượng bùn hoạt tính dư, b = 220 g/m3 P: độ ẩm bùn hoạt tính dư, P = 99,4% Lượng bùn hoạt tính dư dẫn đén bể nén bùn: qbd = 0,5 × Wb = 0,5 × 3,06 = 1,53 (m3/h) Diện tích hữu ích bể nén bùn đứng xác định theo cơng thức: q 1,53 × 1000 A1 = bd = = 4,25 (m2) v1 0,1 × 3600 Trong đó: qbd: lưu lượng bùn hoạt tín dư dẫn vào bể nén bùn, qd = 1,53 m3/h v1: tốc độ chảy chất lỏng vùng lắng bể nén bùn kiểu lắng đứng, (lấy theo điều 6.10,3 – TCXD – 51 – 84: v1 = 0,1 mm/s) Diện tích ống trung tâm bể nén bùn đứng tính theo cơng thức: q 1,53 × 1000 A2 = bd = = 0,015 (m2) v2 28 × 3600 Trong đó: v2: tốc độ chuyển động bùn ống trung tâm, v2 = 28 ÷ 30 mm/s, chọn v2 = 28 mm/s Diện tích tổng cộng bể nén bùn đứng: A = A1 + A2 = 4,25 + 0,015 = 4,265 (m2) Đường kính bể nén bùn: - 24 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án xử lý nước thải nhà máy tinh bột khoai mì × 4,265 = (m) π 3,14 Đường kính ống trung tâm: × A2 × 0,015 d= = = 0,14 (m) π 3,14 D= 4× A Ts Trần Thị Mỹ Diệu = Đường kính phần loe ống trung tâm: d1 = 1,35 × d = 1,35 × 0,14 = 0,189 (m) Đường kính chắn dch = 1,3 × d1 = 1,3 × 0,189 = 0,246 (m) Chiều cao phần lắng bể nén bùn đứng: h1 = v1 × t × 3600 = 0,0001m/s × × 3600 = 2,9 (m) Trong đó: t: thời gian lắng bùn lấy theo bảng – 13, t = 8h (nguồn: Lâm Minh Triết, 2000) Chiều cao phần nón với góc nghiên 45o, đường kính bể D = m đường kính đáy bể: 02, m bằng: D 0,2 h2 = − = 0,9 (m) 2 Chiều cao phần bùn hoạt tính nén: hb = h2 – ho – hth = 0,9 – 0,3 – 0,3 = 0,3 (m) Trong đó: ho: khoảng cách từ đáy ống loe đến tâm chắn, ho = 0,25 ÷ 0,5 m, lấy ho = 0,4 m hth: chiều cao lớp trung hoà, hth = 0,3 m Chiều cao tổng cộng bể nén bùn: Htc = h1 + h2 + h3 = 3,6 + 0,9 + 0,4 = 4,9 (m), chọn Htc = (m) Trong đó: h3: khoảng cách từ mực nước bể nén bùn đén thành bể, h3 = 0,4 (m) Lượng bùn thu sau qua bể nén: 100 − 99,2 q = qbd× = 0,306 (m3/ngđ) 100 − 96 Các Thơng Số Thiết Kế Và Kích Thước Bể Nén Bùn: TT Thơng số Số lượng bể Đơn vị Giá trị 2 Diện tích hữu ích bể m 4,25 Diện tích ống trung tâm m2 0,015 Diện tích tổng cộng m 4,265 Đường kính bể m Đường kính ống trung tâm m 0,14 - 25 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án xử lý nước thải nhà máy tinh bột khoai mì Ts Trần Thị Mỹ Diệu Đường kính phần loe ống trung tâm m 0,189 Đường kính chắn m 0,246 Chiều cao tổng cộng bể m 3.11 TÍNH TỐN THIẾT KẾ SÂN PHƠI BÙN Giả sử thời gian làm việc công ty năm 300 ngày Diện tích hữu ích sân phơi bùn: 300 × Qb 300 × 0,306m / ngd Ab = = 24 m2 = qo × n 1,5 × 3,2 Thể tích sinh năm bùn giảm từ độ ẩm 96% - 75% là: 100 − 96 100 − 96 Vd = 300 × Qb × = 300 × 0,306m / ngd × = 15 (m3) 100 − 75 100 − 75 Chiều cao chứa bùn sân phơi bùn: V 15m Hb = b = = 0,625 (m) Ab 24m Chiều cao xây dựng sân phơi bùn: Hxd = Hb + Hbv = 0,625 + 0,3 = 0,925 (m), chọn Hxd = 1(m) Các Thơng Số Thiết Kế Và Kích Thước Sân Phơi Bùn: TT Thông số Đơn vị Giá trị Số lượng sân Diện tích m2 24 3 Thể tích m 15 Chiều cao chứa bùn m 0,625 Chiều cao xây dựng m 3.12 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỒ SINH HỌC Bước xử lý triệt để áp dụng hệ thống hồ sinh học tự nhiên gồm hồ tảo hồ lục bình, hệ thống dùng để loại bỏ hoàn toàn COD SS Thời gian lưu 13 – 15 ngày Hệ thống loại bỏ hàm lượng COD cao mà làm giảm bớt đáng kể lượng N P Như nước sau xử lý đạt tiêu chuẩn xả thải vào nguồn loại B Thể tích bể: V = Q × t = 2000 m3/ ngđ × 13 ngày = 26000 m3 Chọn chiều cao hồ 2,5 m Diện tích hồ: A = 10400 m2 Ỉ Chia làm hồ Diện tích hồ: A1 = 5200 m2 Chiều dài: L = 100 m Chiều rộng: B = 52 - 26 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com .. .Đồ án xử lý nước thải nhà máy tinh bột khoai mì Ts Trần Thị Mỹ Diệu Chương I GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN MÔN HỌC Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho nhà máy tinh bột khoai mì... bùn thải 2.3.2 Giải Thích Sơ Đồ Cơng Nghệ Để xử lý nước thải thường ứng dụng phương pháp xử lý sau: xử lý học, hoá học, hoá lý sinh học Các phương pháp lựa chọn để xử lý nước thải nhà máy tinh bột. .. luanvanchat@agmail.com Đồ án xử lý nước thải nhà máy tinh bột khoai mì Ts Trần Thị Mỹ Diệu 2.3 LỰA CHỌN SƠ ĐỒ CƠNG NGHỆ 2.3.1 Sơ Đồ Cơng Nghệ nước tách cát sân phơi cát khí sinh học song nước chắn thải rác nước