đồ án nước thải sinh hoạt khu dân cư 5000 dân CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU I.T ổng quan về nước thải sinh hoạt: Nước thải sinh hoạt là loại nước thải được thải bỏ sau khi sử dụng cho các mục đích sinh hoạt của công đồng: tắm, giặt gĩu, tẩy rửa, vệ sinh cá nhân,…Chúng thường thải ra từ các căn hộ, các cơ quan, trường học, bệnh viện, chợ cà các công trình khác. Lượng nước thải sinh hoạt của khu dân cưu phụ thuộc và dân số, và vào tiêu chuẩn cấp nước và đặc điểm của hệ thống thoát nước tại khu vực đó. Tiêu chuẩn cấp nước sinh cho khu dân cư phụ thuộc vào khả năng cung cấp nước cho nhà máy nước hay các trạm cấp nước hiện nay. Các trung tâm đô thị thường sẽ có tiêu chuẩn cấp nước cáo hơn so với các vùng ngoại ô và nông thôn, vì thế lượng nước thải sinh hoạt tính trên đầu người cũng sẽ có sự khác biệt giữa thành thị và nông thôn. Nước thải sinh hoạt ở các trung tâm đô thị thường thoát bằng hệ thống thoát nước nước dẫn ra sông rạch, còn các vùng ngoại thành và nông thôn do không có hệ thống thoát nước nên nước thải thường được tiêu thoát tự nhiên vào các ao hồ hoặc thoát bằng biện pháp tự thấm. II.Thành phần và đặc tính của nước thải sinh hoạt 1. Thành phần của nước thải sinh hoạt: Nước thải sinh hoạt gồm có 2 loại: • Nước thải nhiễm bẩn do chất bài tiết của con người từ các phòng vệ sinh • Nước thải nhiễm bẩn do các chất thải sinh hoạt: cặn bã từ bếp, chất rửa trôi, kể cả làm vệ sinh nhà cửa. 2. Tính chất của nước thải sinh hoạt: Nước thải sinh hoạt thông thường sẽ có khoảng 80% lượng nước cấp cho sinh hoạt. Nước thải sinh hoạt chứa nhiều chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học và chứa cả các thành phần vô cơ, vi sinh vật và vi trùng gây bệnh rất nguy hiểm. Nồng độ các chất hữu cơ trong nước thải sinh hoạt dao động trong khoảng 150 – 450 mgl tính theo trọng lượng khô. Có khoảng 2040% chât hữu cơ khó bị phân hủy sinh học. Ở các khu dân cư dông đúc, điều kiện vệ sinh thấp kém, nước thải sinh hoạt không được xử lý thích đáng là một trong những nguồn gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng. Ngoài ra, trong nước thải sinh hoạt chứa nhiều thành phần dinh dưỡng cao. Trường hợp lương chất dinh dưỡng vượt quá nhu cầu phát triển của vi sinh vật dùng trong xử lý bằng phương pháp sinh học. Trong các công trình xử lý nước theo phương pháp sinh học, lượng dinh dưỡng cần thiết trung bình được tính theo tỷ lệ BOD5:N:P = 100 :5 :1. Các chất hữu cơ có trong nước thải không phải được chuyển hóa hết vì vi sinh vật có khoảng 20 – 40% BOD không qua quá trình chuyển hóa bởi vi sinh vật, chúng chuyển ra chung với bùn lắng
ĐỀ SUẤT SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ
Sơ đồ công nghệ và thuyết minh 1
Nguồn tiếp nhận Nước đầu ra đạt QCVN 14:2008 cía trị cột A
Bể lọc áp lực (TK-02)
Rác Vận chuyển chôn lấp
2 Thuyết minh sơ đồ công nghệ
Nước thải sinh hoạt từ khu dân cư sẽ được vào khu xử lý sơ bộ Tại đây nước đi qua song chắc rác để loại bỏ đi các rác thô, có kích thước lớn để tránh làm tắc nghẽn các đường ống trong hệ thống xử lý Rác thô sau đó sẽ được xe vận chuyển đến khu chôn lấp tập trung Sau đó nước được bơm sẽ qua hố thu gom để tiếp nhận và vận chuyển đến các công trình xử lý sau
Nước qua bể lắng cát để loại bỏ lượng cát trong nước Bể lắng cát kết hợp với bể lọc dầu mỡ vừa tách cát và tách dầu mỡ có trong nước thải sinh hoạt
Nước sẽ được bơm tiếp qua bể điều hòa để điều chỉnh lưu lượng nước thải tại đây nước thải sẽ được thổi khí liên tục
Nước tiếp tục được bơm vào bể SBR hiếu khí để thực hiện quá trình xử lý sinh học hiếu khí, trong bể SBR hiếu khí này nước thải được hệ vi sinh xử lý các chất hữu cơ sau đó sẽ lắng bùn trong một khoảng thời gian, sau khi lắng xong toàn bộ nước sạch và bùn sẽ được hút ra khỏi bể
Toàn bộ phần nước thải từ bể SBR sẽ được đưa vào bể trung gian, tại bể trung gian được bó trí hai bơm chìm để hỗ trợ cho việc bơm nước thải lên bồn lọc Trong bồn lọc được trải các lớp sỏi, đá và than hoạt tính để giữ cặn lơ lửng có trong nước thải lại,
Nước thải sau khi được lọc sạch cặn sẽ được cho qua bể khử trùng, nước thải sẽ được hòa trộn với dung dịch Clorine để khử trùng, tại đây nước thải đã được xử lý đạt yêu cầu QCVN 14-2008:BTNMT theo cột A và sau đó sẽ xả ra môi trường
Bùn từ bể lắng cát, bể tách dầu và bể SBR sẽ được đưa qua bể chứa bùn và vận chuyển đi đến nơi xử lý bùn
Sơ đồ công nghệ và thuyết minh 2
2 Thuyết minh sơ đồ công nghệ
Nước thải sinh hoạt sau khi được xử lý sơ bộ ở sẽ được thu gom về hệ thống xử lý nước thải tập trung
Một phần các cặn rác thô có kích thước lớn sẽ được giữ lại song chắn rác để loại bỏ nhằm tránh gây hư hại hoặc tắc nghẽn bơm và các công trình xử lý tiếp theo Nước thải từ song chắn rác sẽ đi qua bể DAF Ở đây nước thải sẽ được tách dầu mỡ và cát ra khỏi nước để tránh là đóng cặn dầu mỡ cho đường ống Nước thải sau khi qua bể DAF tiếp tục đi qua ngăn tiếp nhân trước khi qua bể điều hòa Tại đây, bể có gắn hệ thống sục khí nhằm giảm bớt sự dao động của hàm lượng các chất bẩn trong nước do quá trình xả thải không đều, ổn định lưu lượng và nồng độ, tránh hiện tượng quá tải vào giờ cao điểm, do đó hệ thống xử lý làm việc ổn định
Tiếp theo nước từ bể điều hòa được đưa vè bể Anoxic Ở đây, nước thải được hòa trộn với vi sinh vật Trông điều kiện hiếu khí, vi sinh vật sẽ loại bỏ các hợp chất chứa N và P Sau đó toàn bộ hỗn hợp nước và bùn hoạt tính được dẫn vào bể Aerotank Tại đây, quá trình xử lý sinh học hiếu khí với bùn hoạt tính diễn ra nhờ lượng oxy hòa tan trong nước Các vi sinh vật hiếu khí sẽ dùng oxy và các hợp chất hữu cơ làm chất dinh dưỡng để duy trì sự sống, phát triển sinh khối và kết thành bông bùn, từ đó hàm lượng chất hữu cơ được giảm đi đáng kể.Bể Aerotank được xáo trộn hoàn toàn nhờ vào thiết bị sục khí Nước trong bể Aerotank sẽ được tuần hoàn về bể Anoxic với lưu lượng từ 2-4Q Sau đó, hỗn hợp gồm bùn hoạt tính và nước thải sẽ được chuyển đến bể lắng II Ở đây sẽ có nhiệm vụ lắng và tách bùn hoạt tính ra khải nước thải Bùn lắng được một phần được bơm tuần hoàn lại vào bể Anoxic để làm ổn dịnh nồng độ vi sinh vật để taho điều kiện phân hủy các chất hữu cơ, và một số lượng bùn còn lại sẽ đưa vào máy nén bùn và tiếp tục xử lý
Nước thải sau khi lắng sẽ tràn qua máng răng cưa vào máng tràn và dẫn qua bể khử trùng để loại bỏ các loại vi sinh vật gây bệnh trong nướ c thải trước khi thải ra môi trường Hàm lượng Chlorine cung cấp vào nước thải ổn định qua bơm định lượng hóa chất
Ngoài tác dụng khử trùng,Chlorie còn là một tác nhân oxy hóa mạnh, do đó có thể oxy hóa các chất hữu cơ còn tồn tại trong nước thải Nước thải sau khi khử trùng đảm bảo đạt tiêu chuẩn QCVN 14:2008/BTMT, cột B sẽ được thải ra hệ thống thoát nước khu vực
Phần bùn tươi ở bể lắng I và phần bùn dư ở bể lắng II được đưa vào máy nén bùn Nhiệm vụ của bể nén bùn là làm giảm độ ẩm của bùn bằng cách nén cơ học để dạt độ ẩm thích hợp (94-96%) Trong công nghệ này sử dụng phương pháp nén bùn trọng lực
Bùn từ bể nén bùn được đưa về máy ép bùn dây đai Máy ép bùn dây đai dung để khử nước ra khỏi bùn vận hành dưới chế độ cho bùn liên tục vào thiết bị Sau khi ra khỏi máy ép bùn dây đai, bùn có dạng bánh và sau đó được đem đi chôn lấp Nước từ máy ép bùn trở lại hố thu gom để được tái xử lý
TÍNH TOÁN SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ 1
SONG CHẮN RÁC
Song chắn rác là công trình xử lý đầu tiên trong trạm xử lý nước thải nhằm giữ lại các tạp chất có kích thước lớn, chủ yếu là rác
- Tính toán mương dẫn nước thải đến song chắn rác
Chiều cao lớp nước trong mương trước song chắn rác
𝑄 ,01 4 : lưu lượng giờ lớn nhất (m 3 /h)
𝑉 , : vận tốc nước chảy trong máng, chọn 𝑉 , =0,8 (m/s) (theo điều 6.12 -TCVN 51:2008)
Mương dẫn nước thải có tiết diện vuông cạnh B= 0,5 (m)
ℎ ( =),; ×),.×/7)) (/.,6- = 0,094(m) Tiết diện ướt của ngăn tiếp nhận
𝑄 ,01 4 : lưu lượng giờ lớn nhất (m 3 /h)
𝑉 , : vận tốc nước chảy trong máng, 𝑉 , = 0,8 (m/s)
Trong đó: n: hệ số nhám = 0,012 – 0,015 ( lấy theo bảng 3-7, TCVN 51:2008) phụ thuộc vào vật liệu làm mương, chọn n = 0,013 y: chỉ số mũ, phụ thuộc vào độ nhám, hình dáng vào kích thướn của mương
- Tính toán song chắn rác
Số khe hở song chắn rác:
𝑄 ,01 > : Lưu lượng nước thải theo giây lớn nhất
𝑣: : vận tốc nước chảy qua song chắn rác, lấy bằng vận tốc nước thải trong mương dẫn v 0,8 (m/s) l: khoảng cách giữa các khe hở của song chắn rác, (theo điều 7.21 – TCXDVN 51:2008, b
= 15 – 20 mm),chọn l = 16 mm = 0.016 m h1: chiều sâu mực nước qua song chắn, thường lấy bằng chiều sâu mực nước trong mương dẫn, h1= 0,094(m) k: hệ số tính đến mức độ cản trở của dòng chảy do hệ thống cào rác, k=1,05
0,8 × 0,016 × 0,094× 1,05 = 32,83 ≈ 33 (𝑘ℎ𝑒) Chiều rộng của song chắn rác:
𝐵 > = 𝑠(𝑛 − 1) + (𝑙 × 𝑛) Trong đó: s: bề dày của thanh chắn rác, lấy s= 0,008m
𝐵 > = 0,008(33 − 1) + (0,016 × 33) = 0,784𝑚 Kiểm tra vận tốc dòng chảy ở phần mở rộng của trước song chắn rác, vận tốc nước thải trước song chắn rác Vkt không được nhỏ hơn 0,4m/s (Theo giáo trình Xử lý nước thải – PGS.TS Hoàng Huệ)
Vkt=0,51 m/s > 0,4m/s ị thỏa món điều kiện lắng cặn
Chiều cao lớp nước trong mương trước song chắn rác ứng với Qmin:
𝑄 ,23 4 : lưu lượng giờ nhỏ nhất (m 3 /h)
𝑉 , : vận tốc nước chảy trong máng, chọn 𝑉 , = 0,8 (m/s)
B: chiều rộng của mương, chọn B= 0,5 m
𝑄 ,23 9 : lưu lượng giây nhỏ nhất= 0,00579 (m 3 /s)
Bs: chiều rộng của song chắn rác, m
𝑣 ,23 =),B;6×),)(6 ),)).BC = 0,5093(m/s) Tổn thất áp lực ở song chắn rác:
𝐾1: Hệ số tính đến sự tăng tổn thất do vướng mắc rác ở song chắn, 𝐾1=2−3, chọn 𝐾1= 3 x: Hệ số sức cản cực bộ của song chắn được xác định bởi công thức x=b× (𝑠
𝑎: góc nghiêng của song chắn so với hướng dòng chảy, α = 60 o b: Hệ số phụ thuộc vào tiết diện ngang của thanh song chắn, dựa vào hình 4-1 chọn b = 1,83
Hình 4-1: Hình dáng thanh chắn rác x= 1,83 × (0,008
2 × 9,81× 3 = 0,0615 Chiều dài phần mở rộng trước thanh chắn rác L1:
𝐵s: Chiều rộng của song chắn rác
𝐵m: Chiều rộng của mương dẫn j: góc nghiên chỗ mở rộng, j = 20 0 (Nguồn: Trang 114 sách thầy Lâm Minh Triết)
2 tan 20 = 0,39𝑚 Chiều dài phần mở rộng sau song chắn rác L2:
2 = 0,195𝑚 Chiều dài phần mương đặt song chắn rác Ls = 1.5 m (Nguồn: Trang 115 sách thầy Lâm Minh Triết)
Chiều dài xây dựng của phần mương lắp đặt song chắn rác:
𝐿 = 𝐿 ( + 𝐿 - + 𝐿 9 = 0,39 + 0,195 + 1,5 = 2,085𝑚 Chiều sâu xây dựng của phần đặt song chắn:
𝐻 = ℎ ( + ℎ 9 + 0,5 = 0,094 + 0,5 + 0,0615 = 0,6555𝑚 Chiều dài thanh chắc rác:
𝐿 !4 =ℎ ( + ℎ 9 sin 𝑎 =0,094 + 0,0615 sin 60 = 0,179𝑚 Khối lượng rác lấy ra ngày đêm từ song chắn rác:
365 × 1000 Trong đó: a: Lượng rác tính cho đầu người trong năm, lấy a = 8 L/ng.năm(Nguồn: Điều 4.1.11 Bộ xây dựng, tiêu chuẩn xây dựng TCXDVN 51-1984)
N: dân số tính toán theo chất lơ lửng, N = 5000 người
365 × 1000= 0,1095𝑚 / /𝑛𝑔đ Hiệu quả xử lý qua sông chắn rác: Hàm lượng chất lơ lửng (TSS) và (BOD5) của nước sau khi qua song chắn rác đều giảm 4% (Nguồn: Trang 118 [2]), còn lại:
STT Thông số Đơn vị Gía trị
4 Số thanh song chắn Thanh 32
Bảng tóm tắt các thông số song chắn rác
Hố thu gom
Thu gom nước thải từ trong khu chung cư bao gồm nước thải sinh hoạt và nước thai từ nhà vệ sinh vào chung một bể Nhiệm vụ chính của bể thug gom là tiếp nhận và trung chuyển nước từ khu chung cư vào bể điều hòa
Theo Giáo trình Xử lý nước thải đô thi và công nghiệp – Tính toán thiết kế công trình – Lâm Minh Triết, Nguyễn Thanh Hùng, Nguyễn Phước Dân, thời gian lưu nước trong bể thu gom là từ 10 – 30 phút Chọn thời gian lưu nước là t = 30 phút=0,5h
𝑉 = 𝑄 ,01 4 × 𝑡 Trong đó: t: thời gian lưu nước trong bể, chọn t = 0.5 h
Chọn chiều cao hữu ích của bể là H= 3,5 m
Chiều cao bảo về của bể Hbv = 0.5 m
Chiều cao xây dựng của bể 𝐻 1# = 𝐻 + ℎ "= = 3,5 + 0,5 = 4 𝑚
Thể tích xây dựng của bể
𝑉 1# = 𝐹 × 𝐻 1# = 20 × 4 = 80𝑚 / Bơm nước thải vào bể điều hòa
Lưu lượng nước cần bơm: QTBR,08 m 3 /h
Cột áp của bơm từ 8 – 10 mH2O, chọn H= 9 mH2O
1000 × 𝜂 Trong đó: η: hiệu suất máy thổi khí, η= 0,7 – 0,9, chọn η=0,8
H: cột áp của bơm từ 8 – 10 mH2O, chọn H = 10 mH2O
STT Thông số Đơn vị Giá trị
2 Thể tích xây dựng (Vxd) m 3 80
Bảng tóm tắt các thông số hố thu gom
Bể tách dầu mỡ kết hợp lắng cát
Ta có: Độ lớn thủy lực của hạt 0,2mm tra bảng 7-6 ( tcvn 51-2008 ) có Uo=0,0187 m/s Diện tích mặt thoáng bể lắng cát theo công thức 4-1 ( tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải – Trinh Xuân Lai)
𝑄 ,01 9 : lưu lượng nước thải lớn nhất, 𝑄 ,01 9 =0,03762 m3/s
K: K=1,3 khi Uo = 18 mm/s; K= 1,1 khi Uo= 24mm/s
Uo: độ lớn thủy lực của hạt cần giữ (m/s)
Tỷ số giữa chiều dài và chiều cao phần công tác theo công thức 4-2 (trang 36 ,1)
L: chiều dài phần chữ nhật của bể (m)
H: chiều cao phần công tác của bể (m)
V: vận tốc chuyển đổi của nước trong bể (m/s); ứng với 𝑄 ,01 9 thì V= 0,2 m/s Uo: độ lớn thủy lực của hạt cần giữ trong bể (m/s)
K: hệ số kinh nghiệm tính đến ảnh hưởng của dòng chảy rối cục bộ trong bể,làm cản trở tốc độ lắng của hạt, K=1,3
Chọn chiều sâu lớp nước công tác: H= 0,25 – 2m, chọn H= 1,5m, suy ra chiều dài bể L 14,5 × 𝐻 = 14,5 × 1,5 = 21,75𝑚 ≈ 22𝑚
𝐻 1# = 1,5 + 0,5 ≈ 2𝑚 Lượng cát trong một ngày đêm:
𝑄 !" # : lưu lượng trung bình ngày, 𝑄 !" # = 1250 𝑚 / /𝑑 qo: lượng cát trong 1000m 3 nước thải, qo=0,15m 3 cát /1000m 3 nước thải
Thời gian lưu cát trong vùng chứa cát: chọn T=4 ngày
Thể tích phần chứa cát:
𝑉 = 𝑊 × 𝑇 = 0,1875 × 4 = 0,75 𝑚 / Độ sâu phần chứa cát:
𝐿 G : chiều dài phần chứa cặn, lấy 𝐿 G =1,5m
V: thể tích phần chứa cát, V=0,75m 3
Phần lắng cát được bố trí trên mặt bằng có dạng hình vuông:
𝐿 × 𝐵 × 𝐻 = 1,5 × 1,5 × 0,5 Chọn độ dốc theo chiều dài bể i=1%
Chọn góc nghiêng của đáy thu cát so với phươn ngang bằng 60 0
Tính toán lượng mỡ sinh ra mỗi ngày:
Lượng dầu mỡ sinh ra mỗi ngày:
C: nồng độ dầu mỡ trong ngày: C= 40 mg/L
𝑄 !" # : lưu lượng trung bình ngày, 𝑄 !" # 50 m 3 /d
Lưu lượng dầu mỡ sinh ra mỗi ngày:
𝑅𝐷 HI : là tỷ trọng của dầu mỡ, tỷ trọng của dầu mỡ bằng 0,8 tỷ trọng của nước Kiểm tra vận tốc nước vào:
Diện tích mặt cắt ướt:
B: bể rộng tách bể dầu mỡ kết hợp lắng cát
H: chiều cao mực nước bể,H=1m
𝑉 = 5 J ! % =(,.×-6×/7)) (-.) = 0,01𝑚/𝑠 < 0,08𝑚/𝑠(thỏa điều kiện theo TCVN 7957-2008) Chọn bơm hút cát:
Lưu lượng cát một ngày đêm, Q=W=0,1875 m3/d
Cột áp cần thiết: 𝑃 = 𝐻 1# + 𝐻 GG + 𝐻 !! = 1,5 + 0,5 + 2 = 4𝑚𝐻 - 𝑂
𝐻 1# : chiều cao bể tách dầu kết hợp lắng cát, 𝐻 1# : 1,5m
𝐻 GG : chiều cao vùng chứa cặn, 𝐻 GG =0,5m
𝐻 !! : tổn thất áp lực do dọc đường và cục bộ, chọn 𝐻 !! = 2m
Chọn bơm thu váng dầu:
Q: lượng dầu mỡ sinh ra mỗi ngày, Q=0,06 m3/d
𝜌: khối lượng riêng của chất lỏng, 𝜌00kg/m3
𝜂: hiệu suất chung của bơm, từ 0,72 đến 0,93=chọn 0,8
STT Thông số Đơn vị Giá trị
Bể điều hòa
4.1 Nhiệm vụ Điều hòa lưu lượng và nồng độ nước thải, tránh cặn lắng và làm thoáng sơ bộ, qua đó oxi hóa một phần chất hữu cơ, giảm kích thước các công trình đơn vị phía sau và tăng hiệu quả xử lý nước thải của trạm, tạo chế độ làm việc ổn định và liên tục cho các công trình xử lý, tránh hiện tượng hệ thống xử lý bị quá tải
4.2 Tính toán Để thiết kế bể điều hòa, ta cần bảng biến thiên lưu lượng nước thải theo từng giờ trong ngày, lưu lượng giờ lớn nhất, lưu lượng giờ nhỏ nhất, lưu lượng giờ trung bình
Vì không có số liệu trên nên ta tạm chấp nhận tính theo lưu lượng giờ lớn nhất
Thời gian lưu nước trong bể điều hòa t = 4 – 8h Chọn t = 4h
𝑉 = 𝑄 ,01 4 × 𝑡 Trong đó: t: thời gian lưu nước trong bể, t phạm vi từ 4h-12h, chọn t= 8h
𝑄 ,01 4 : lưu lượng giờ lớn nhất (m 3 /h)
Chọn chiều cao hữu ích của bể là H= 5,5 m
Chiều cao bảo về của bể Hbv = 0,5 m
Chiều cao xây dựng của bể Hxd = 5,5+0,5=6 m
Thể tích xây dựng của bể:
𝑉 1# = 𝐹 × 𝐻 1# = 200 × 6 = 1200𝑚 / v Tính toán hệ thống đĩa,ống phân phối khí
Các dạng xáo trộn trong bể điều hòa được thể hiện trong Bảng 4.5
Dạng khuấy trộn Giá trị Đơn vị
Khuấy trộn cơ khí 4-8 W/m 3 thể tích bể
Tốc độ khí nén 10-15 L/m 3 phút (m 3 thể tích bể)
Các dạng khuấy trộn ở bể điều hòa (Nguồn: Tài liệu của TS Lê Hoàng Nghiêm)
Chọn khuấy trộn bể điều hòa bằng hệ thống máy thổi khí Lượng khí nén cần cho thiết bị khuấy trộn:
Trong khí: qkk: lượng không khí cần thiết để xáo trộn, qkk= 0,01 – 0,015 m 3 /m 3 phút, chọn qkk
𝑉 1# : Thể tích xây dựng của bể
𝑄 ?4í = 1200 × 0,012 = 14,4 𝑚 / /min = 864 𝑚 / /h = 240 L/s Loại khuếch tán khí- cách bố trí Lưu lượng khí
Hiệu suất chuyển hóa oxy tiêu chuẩn ở độ sâu 4,6m,% Đĩa sứ - lưới 11-96 25-40
Bản sứ - lưới 57 – 142 26 – 33 Ống plastic xốp cứng bố trí:
+ Hai phía theo chiều dài( dòng chảy xoắn hai bên)
+ Một phía theo chiều dài (dòng chảy xoắn một bên)
13 – 25 Ống plastic xốp mềm bố trí:
+ Một phía theo chiều dài
+ Một phía theo chiều dài
Khuếch tán không xốp (nonporous diffusers)
+Hai phía theo chiều dài
+ Một phía theo chiều dài
(Nguồn:Tài liệu của TS Lê Hoàng Nghiêm) Các thông số cho thiết bị khuếch tán khí Chọn ống khuếch tán khí plastic xốp cứng bố trí dạng một phía theo chiều dài chu vi thành có lưu lượng khí 200 l/phút Vậy số đĩa khuếch tán khí là:
200 = 72 Chọn số đĩa khuếch tán khí trong bể là 72 đĩa
Với diện tích đáy bể 20m x 10m, ống phân phối chính từ máy thổi khí đặt dọc theo chiều dài bể, các ống đặt trên giá đỡ cách đáy 20cm
Khoảng cách giữa các ống nhánh là 1m, các ống cách tường 0,5m
Chọn số ống nhánh là 20 ống
Lưu lượng khí trong ống phân phối chính: 𝑄 ?4í = 864 𝑚 / /h = 0,24𝑚 / /s
Vận tốc khí trong ống dẫn khí được duy trì trong khoảng 10 m/s đến 40 m/s (Điều 6.40 – TCXDVN 51:2008) Chọn vkhí = 30 m/s Đường kính ống dẫn khí chính:
Chọn đường kính ống dẫn khí chính là ống thép mạ kẽm có D = 65mm
Tính lại vận tốc ống dẫn khí chính:
Lưu lượng khí trong ống dẫn khí nhánh:
20 = 43,2𝑚 / /ℎ = 0,01𝑚 / /𝑠 Đường kính ống dẫn khí nhánh:
Chọn đường kính ống dẫn khí nhánh làm bằng thép mạ kẽm có D = 20mm
Thử lại vận tốc ống dẫn khí nhánh:
= 31,83𝑚/𝑠 ð Thỏa mãn vkhí = 10 m/s đến 40 m/s v Tính toán áp lực và công suất của hệ thống phân phối khí Áp lực cần thiết cho hệ thống phân phối khí được xác định theo công thức sau:
ℎ # : Tổn thất áp lực do ma sát dọc theo chiều dài trên đường ống dẫn (m)
ℎ G : Tổn thất áp lực cục bộ, ℎ # + ℎ G ≤0,4m Chọn ℎ # + ℎ G = 0,4m
ℎ L : Tổn thất qua thiết bị phân phối, ℎ L ≤0,5m Chọn ℎ L = 0,5m
𝐻: Chiều cao hữu ích của bể điều hòa, H = 5,5m
10,33 = 1,62(𝑎𝑡𝑚) Công suất máy thổi khí tính theo công thức sau:
P: Áp lực không khí, P= 1,62(atm)
𝑄 ?4í : Lưu lượng khí, Q= 0,24 m 3 /s η: Hiệu suất máy thổi khí, η= 0,7 - 0,9 Chọn η=0,8 chọn 2 máy thổi khí v Tính toán đường ống dẫn nước vào và ra của bể điều hòa
Lưu lượng của nước thải đầu vào: 𝑄 !" 4 R,03 m 3 /h
Chọn đường kính ống dẫn nước thải là ống PVC có D= 80mm
Kiểm tra lại vận tốc nước chảy trong ống:
Chọn đường kính ống dẫn nước ra bằng đường kính ống dẫn nước vòa với D= 80mm v Tính toán bơm
Lưu lượng cần bơm: 𝑄 !" 4 R,03 m 3 /h=0,01 m 3 /s Đường kính ống: D = 80mm
Cột áp của bơm: H = 8 – 10 mH2O, chọn H = 10 mH2O
1000 × 0,8 = 1,22625𝐾𝑊 = 1.6444𝐻𝑝 Trong đó: η: hiệu suất máy bơm, η= 0,7 – 0,9 Chọn η= 0,8
STT Thông số Đơn vị Giá trị
2 Thể tích xây dựng (Vxd) m 3 1200
6 Số đĩa thổi khí đĩa 72
7 Đường kính ống khí chính mm 65
8 Đường nhánh ống khí nhánh mm 20
9 Đường ống nước ra mm 80
Bảng tắc thông số của bể
Bể SBR
Bể SBR hiếu khí để thực hiện quá trình xử lý sinh học hiếu khí, là một dạng công trình xử lý sinh học nước thải bằng bùn hoạt tính Phương pháp này lợi dung khả năng phân hủy các hợp chất hữu cơ của vi sinh vật hiếu khí để xử lsy các chất hữu cơ có trong nước thải
5.2 Tính toán v Các thông số thiết kế bể SBR:
Nồng độ bùn hoạt tính đầu vào bể X0 = 0 Độ tro của cặn Z = 0.3 mg/mg ( Nguồn: trang 135 Trịnh Xuân Lai)
Chỉ số thể tích bùn: SVI = 150ml/g
Nồng độ cặn lắng trung bình dứoi đáy bể Xs 00mg/l trong đó 0.8 x 8000 = 6400 mg/l là bùn hoạt tính
Chất lơ lửng trong nước thải đầu ra chứa 20mg/l cặn sinh họv và 65% chất có khả năng phân hủy sinh học v Các thông số đầu ra (Loại A QCVN 14:2008)
Chu kỳ vận hành bể SBR :
Thời gian làm đầy: chọn tF = 2h
Thời gian lắng, chọn tS = 1 h (Nguồn: mục 7.53 [1])
Thời gian rút nước, chọn tD = 1h
La: BOD5 của nước thải khi đưa vào bể mg/l
Lt: BOD5 của nước thải sau khi làm sạch mg/l a: Liều lượng bùn hoạt tính (g/l) a = 4
S: Độ tro của bùn trong một liều lượng đơn vị khối lượng bùn, S=0.3
𝜌: Tốc độ oxy hóa trung bình các chất bẩn, 𝜌 = 30.3
Chọn thời gian phản ứng 𝑡 J = 4 h
Tổng thời gian của một chu kỳ hoạt động:
𝑇 = 2 + 4 + 1 + 1 = 8 ℎ Chọn bể SBR gồm 2 đơn nguyên hoạt động luân phiên nhau, khi đơn nguyên này làm đầy thì đơn nguyên kia đang phản ứng
Số chu kì hoạt động của 1 đơn nguyên:
𝑛 = -6 D = -6 ; = 3 chu kỳ/nguyên đơn Tổng số chu kỳ làm đầy trong ngày đêm (24h)
𝑁 = 2 × 3 = 6 𝑐ℎ𝑢 𝑘ỳ Thể tích nước làm đầy trong 1 chu kỳ
Q: Lưu lượng nước vào bể, m 3 /ngd
Thể tích bể SBR được tính dựa vào phương trình cấn bằng vật chất: Tổng hàm lượng SS đầu vào = tổng hàm lượng SS sau lắng
VT: Thể tích của 1 bể, m 3
X: Hàm lượng MLSS đầu vào, X = 3500 g/m 3
Vb: Thể tích bùn lắng sau nước rút, m 3
Xb: Hàm lượng MLSS trong bùn lắng, mg/l
150 = 6666.67 𝑚𝑔 𝑙⁄ Kiểm tra tỷ lệ thể tích
Gọi K1 là tỷ lệ giữa thể tích bùn lắng và thể tích bể SBR
6666.67= 0.52 = 𝐾 ( Để đảm bảo hàm lượng chất lơ lửng SS không trôi theo nước trong giai đoạn rút nước cần tính thêm 20% thể tích, khi đó:
𝑉 D = 1.2 × 0.52 = 0.6 Thể tích của bể SBR:
Chọn chiều cao hữu ích của bể là H = 5.5 m
Chiều cao bảo vệ của bể Hbv = 0.5 m
Chiều cao xây dựng của bể Hxd = 6 m
Chiều cao phần chứa bùn ℎ " = 42%𝐻 = 42% × 5.5 = 2.31 𝑚
Thể tích phần chứa bùn, 𝑉 9 = 0.42𝑉 D = 0.42 × 520 = 218 𝑚 /
Thể tích xây dựng của bể:
𝑉 1# = 𝐹 × 𝐻 1# = 95 × 6 = 570 𝑚 / Thời gian lưu nước của 2 bể trong suốt quá trình:
Q: Lưu lượng nước vào bể, m 3 /ngd
Tổng lượng bùn sinh ra trong suốt quá trình lưu bùn:
PX,TSS: lượng bùn sinh ra mỗi ngày, kgTSS/ngày
𝜃 G : Thời gian lưu bùn, ngày
𝑉 D : Thể tích của 1 bể SBR, m 3
XMLSS: Nồng độ cặn lơ lửng của bùn hoạt tính, g/m 3
S0: Nồng độ bCOD đầu vào của nước thải, g/m 3
S: Nồng độ bCOD đầu ra của nước thải, g/m 3
Giả sử S0 - S≈ S0 Mà S0 = bCOD = 1.65 × BOD5= 1.65 × 320 = 528 g/m 3
Q: là lưu lượng nước trung bình ngày đối với mỗi bể Q = 625 m 3 /ngd
NOx = 0.8 (TKN) =0.8× 70 = 56 mg/l nbVSS: Hàm lượng VSS không phân hủy sinh học, nbVSS = 0.15 × TSS= 0.15× 150 22.5 mg/l
Y: Hiệu suất tăng trưởng tế bào của vi khuẩn tiêu thụ COD, Y = 0.4 gVSS/gbCOD
Yn: Hiệu suất tăng trưởng tế bào của vi khuẩn tiêu thụ NOx, 𝑌 3 =0.12 gVSS/gNOx
Kd: Hệ số phân hủy nội bào của vi khuẩn tiêu thụ NOx ở 25 0
Kdn: Hệ số phân hủy nội bào của vi khuẩn tiêu thụ NOx ở 250
𝐾 = 0.08 × 1.04(25−20) = 0.097 𝑔𝑉𝑆𝑆/𝑔𝑉𝑆𝑆 𝑑 𝑑𝑛 fd: Tỷ lệ vụn tế bào, fd = 0.15
Thay vào các giá trị vào phương trình:
Giải phương trình ta được SRT = 16 ngày, nằm trong khoảng cho phép SRT = 10 – 30 ngày
Xác định nồng độ MLVSS:
625 × 22.5 × 16 w9474 m 3 /g.m 3 Với PX,TSS: Giá trị thực của bùn hoạt tính sinh ra mỗi ngày ( không tính rắn trơ) (Kg VSS/d)
3500 = 0.42 Hàm lượng BOD5 hòa tan của nước thải đầu ra
Hàm lượng chất lơ lửng có khả nằn phân hủy sinh học đầu ra:
30 × 0.42 = 12.6𝑚𝑔/𝑙 Hàm lượng BOD5 của chất lơ lửng có khả năng phân hủy sinh học đầu ra:
12.6 × 0.8 × 1.42 mg O2 tiêu thụ/mg tế bào bị oxy hóa = 24.31 mg/l
Lượng BOD20 bị chuyển thành cặn tăng lên 1.42 lần, tức là 1 mg BOD20 tiêu thụ 1.42 mg O2 :
Hàm lượng BOD5 của chất lơ lửng ở đầu ra:
BODu = 24.31 × 0.68 = 16.5308 mg/l Hàm lượng BOD5hòa tan trong nước thải ở đầu ra:
BOD5ht = BOD5u - BOD5ra = 30 – 16.5308 = 13.46 mg/l Hiệu quả xử lý
Hiệu quar lfam sạch theo BOD5 hòa tan:
Hiệu suất xử lý trong bể SBR đạt 93% thỏa theo E = 80 – 95%
Q: Lưu lượng nước thải vào, m3/ngđ
S0: Hàm lượng BOD5 đầu vào, mg/l
VT: Thể tích bể SBR, m3
X: Hàm lượng MLSS đầu vào, X = 3500 g/m3
Tải trọng thể tích của bể phản ứng:
Q: Lưu lượng nước thải vào, m3/ngđ
S0: Hàm lượng BOD5 đầu vào, mg/l
VT: Thể tích bể SBR, m3
520 × 1000= 0.76 𝑘𝑔𝐵𝑂𝐷 ⁄𝑚 / 𝑛𝑔à𝑦 Lượng bùn sinh ra mỗi ngày
Tốc độ tăng trưởng của bùn
1 + 0.146 × 10= 0.163 Lượng bùn hoạt tính sinh ra do khử BOD5 theo VSS trong 1 ngày:
Q: Lưu lượng nước thải vào, m 3 /ngđ
S0: Hàm lượng BOD5 đầu vào, mg/l
S: Hàm lượng BOD5 hòa tan, mg/l
Yb: Tốc độ tang trưởng của bùn
𝑃X =0.163×1250×(320 −13.46)b.46𝑘𝑔/𝑛𝑔à𝑦 𝑋 Lượng bùn sinh ra theo SS trong 1 ngày:
1 − 0.2= 89.22 𝑘𝑔 𝑛𝑔à𝑦⁄ Tổng lượng bùn dư cần xử lý hàng ngày = Lượng tăng sinh khối tổng cộng tính theo MLSS - Hàm lượng chất lơ lửng còn lại trong dòng ra:
Gd = 89.22 - 20×1250×10 -3 = 64.22 kg/ngày Thể tích cặn chiếm sau 1 ngày:
Gd: Lượng bùn dư cần xử lý, kg/ngày
Xs: Nồng độ cặn lắng trung bình dưới đáy bể, mg/l
1.02 × 8000 = 7.8 𝑚 / ⁄𝑛𝑔à𝑦 Chiều cao cặn lắng trong bể:
Vs: Thể tích cặn chiếm chổ, mg/l
2 × 95 = 0.041 𝑚 Thể tích bùn phải xả bỏ ở 2 bể SBR (để lại 20%)
𝑉 =2×0.8×hb ×𝐹=2×0.8×0.041×95=6.23𝑚3/𝑛𝑔à𝑦 𝑏𝑏 Xác định lượng Nitơ bị oxy hóa thành Nitrate
Dựa vào phương trình cân bằng Nitrogen:
NOx: Hàm lượng nitơ bị oxy hóa
TKN: Tổng nito kendal gồm N-NH4 và nito hữu cơ
Ne: Hàm lượng N-NH4 đầu ra, giả sử Ne = 0.5 g/m3 N-NH4
Px,bio: Hàm lượng bùn hoạt tính sinh ra mỗi ngày (không tính rắn trơ và hữu cơ không phân hủy sinh học)
Y: Hiệu suất tăng trưởng tế bào của vi khuẩn tiêu thụ COD, Y = 0.4 gVSS/gbCOD Yn: Hiệu suất tăng trưởng tế bào của vi khuẩn tiêu thụ NOx, Yn = 0.12 gVSS/gNOx Kd: Hệ số phân hủy nội bào của vi khuẩn tiêu thụ NOx ở 250
Kdn: Hệ số phân hủy nội bào của vi khuẩn tiêu thụ NOx ở 250
S0: Nồng độ bCOD đầu vào của nước thải, g/m3
So = bCOD = 1.65×BOD5 = 1.65 × 320 = 528 g/m3 μnm: Tốc độ tăng trưởng tối đa
Ks: Hằng số tốc độ, Ks = 20 g/m3
S: Nồng độ giới hạn phát triển chất nền trong nước thải
16 × (8.42 − 0.146) − 1 = 0.51 𝑔𝑏𝐶𝑂𝐷 𝑚⁄ / Giả sử NOx = 0.8(TKN) = 0.8 × 70 = 56 mg/l fd: Tỷ lệ vụn tế bào, fd = 0.15
Thay vào phương trình ta có:
7- = 57 𝑚𝑔 𝑙⁄ Lượng N-NH4 được oxy hóa trong mỗi chu kỳ làm đầy
𝑉F ×𝑁𝑂x = 208 × 57 = 11856 𝑔/𝑐h𝑢𝑘ỳ Lượng N-NH4 còn lại trước khi làm đầy
𝑉s ×𝑁e =(𝑉T −𝑉F )×𝑁e =(520−208)×0.56𝑔 Tổng lượng N có thể được oxy hóa trong một chu kỳ:
∑ 𝑁= 11856 + 156 = 12012 g Nồng độ ban đầu trong bể phản ứng:
4 = (-)(- -) = 23.1 𝑔 𝑚⁄ / Thời gian phản ứng cần thiết tính cho Nitơ
Thời gian Nitrate hóa được xác định theo công thức sau
N0: Hàm lượng nitơ trong bể (đã được pha loãng), N0 = 25 mg/l
N: Hàm lượng nito sau xử lý, N = Ne = 0.5 mg/l
DO: Hàm lượng oxy hòa tan (mg/l) DO = 2 g oxy/m3
Yn: Hiệu suất tăng trưởng của vi khuẩn tiêu thụ NOx, Yn = 0.12 gVSS/gNOx μn,m: Tốc độ tăng trưởng cực đại của sinh khối vi khuẩn nitơ
Kn,25: Hằng số bán vận tốc của vi khuẩn tiêu thụ Nox ở 250
0.5 × 2ˆ × 𝑡 Giải phương trình trên, ta được 𝑡 'V $ 5 = 0.12 ngày = 3h
Thời gian sục khí để khử BOD5
S0 và S: Hàm lượng BOD5 của nước trước khi xử ký và yêu cầu sau xử lý
X: Nồn g độ bùn hoạt tính, X = 3500 g/m3 ρ: Tốc độ oxy hóa (giảm) BOD5 mg/l
𝜃 G + 𝐾 # ˆ Trong đó: θc: Thời gian lưu bùn, θc = 16 ngày
Vậy thời gian sục khí để khử BOD5 :
1.1 × 3500 = 0.08 𝑛𝑔à𝑦 = 2 ℎ Thời gian khuấy trộn không cần sục khí để khử Nito là 1h
Mà tổng thời gian sục khí là 4h Do đó, cần sục khí trong thời gian làm đầy là 1h
Trong pha làm đầy diễn ra các hoạt động phản ứng theo mẻ nối tiếp nhau: Làm đầy – tĩnh
1 giờ, làm đầy – sục khí 1 giờ
Lượng không khí cần thiết cho một đơn nguyên
Lượng oxy cần thiết cung cấp cho mỗi bể theo điều kiện cần để làm sạch BOD, oxy hóa amoni NH4+ thành NO3
OC0: Lượng oxy cần thiết theo điều kiện tiêu chuẩn của phản ứng ở 200 S0: Nồng độ BOD5 đầu vào (g/m3)
S: Nồng độ BOD5 đầu ra (g/m3)
1,42: Hệ số chuyển dổi từ tế bào sang COD
NOx: Lượng Nito bị oxy hóa (g/m3)
4.33: Hệ số sử dụng oxy khi oxy hóa NH4+ thành NO3-
1000 − 1.42 × 64.6 + 4.33 × 625 × 0.062 = 296.4 𝑘𝑔 𝑛𝑔à𝑦⁄ Thời gian thổi khí của một bể: tối thiểu một nữa thời gian làm đầy nên thổi khí
2 + 2ℎ = 4ℎ Tổng thời gian sục khí một ngày của một bể: 12 h
Lượng oxy cần cấp cho 1 giờ:
OC0: Lượng oxy cần thiết cho quá trình xử lý của bể SBR
1.5: Hệ số an toàn để cung cấp đủ lượng O2 khi xử lý cao tải ở giai đoạn nạp nước ban đầu
Lượng oxy thực tế cần sử dụng cho bể
𝐶 > -) / Z : Nồng độ oxy bão hòa trong nước ở 20, 𝐶 > -) / Z = 9.02 mg/l
𝐶 > 6) / Z : Nồng độ oxy bão hòa trong nước ở 20, 𝐶 > 6) / Z = 6.41 mg/l 𝑠𝑠
C: Nồng độ oxy cần duy trì trong bể, C = 2 mg/l
1.024 (-.Q-)) = 54.8 𝑘𝑔𝑂 - ⁄ℎ Lưu lượng không khí cần thiết để cung cấp vào bể
OCt: Lượng oxy thực tế cần sử dụng cho bể
Ou: Công suất hòa tan oxy vào nước thải của thiết bị phân phối khí, Ou = 5.5 grO2/m3.m (Tham khảo bảng 7.2 [4]) h: Chiều sâu của lớp nước trong bể
5.5 × 4 = 2490.9 𝑚 / ⁄𝑛𝑔à𝑦 = 103.8 𝑚 / ⁄ℎ Kiểm tra lượng không khí cần thiết cho xáo trộn hòan toàn trong bể
Qkk: Lưu lượng không khí cần thiết để cung cấp vào bể
E: hiệu suất chuyển hóa của thiết bị khuếch tán E %
260 × 0.2 × 720= 69.2 𝐿 𝑚⁄ / 𝑝ℎú𝑡 Lượng không khí cần thiết cho quá trình
Chọn đĩa phân khí Heyewel RSD 120
STT Thông số Giá trị
2 Đường kính mặt đĩa 270 mm
3 Đường kính nối ren 20 mm có thông số kỹ thuật dưới bảng 4-7
Số thiết bị phối khí cần thiết cho khuấy trộn:
𝑄𝑘hí : Lưu lượng không khí cần thiết cho xáo trộn, m3/h r: Lưu lượng khí qua đĩa thổi khí, chọn r = 15 m3/h
15 = 72 đĩ𝑎 Chọn n= 72 đĩa Ứng với thiết kế 72 đĩa ta sẽ vận chuyển bằng cách 1 ống chính từ máy thổi khí tới 2 ống phụ và mỗi ống phụ cung cấp khí cho 4 ống nhánh đặt ngang theo chiều rộng bể Tổng bể có 8 đường ống nhánh dọc theo chiều dài của bể và mỗi ống nhánh đặt 9 đĩa thổi khí tương ứng với 72 đĩa cho tổng bể
Tương ứng với chiều dài của bể là 12 m, ta chọn thiết kế cách 2 đầu bể 0,75 m và đường ống đặt đĩa có chiều dài 13,5 m Khoảng cách giữa các ống nhánh
Tương ứng với chiều rộng của bể là 7,5 m, ta chọn thiết kế cách 2 đầu bể 0,35 m và đường ống đặt đĩa có chiều dài 6,8 m Khoảng cách giữa các đĩa
9 − 1= 0,85 𝑚 Đường kính ống dẫn khí vào bể Đường ống dẫn khí chính vào 2 bể:
Q: Lưu lượng khí trong ống khí chính, m3/s
Vk: Vận tốc khí đi trong ống khí được duy trì khoảng 10 - 15 m/s [1] Chọn v = 14 m/s Chọn ống Inox SUS304 có đường kính D = 168 mm
Kiểm tra lại vận tốc
Lưu lượng khí trong ống khí nhánh
15 = 0.02 𝑚 / ⁄𝑠 Đường kính ống dẫn khí nhánh
Vận tốc khí đi trong ống khí được duy trì khoảng 10 - 15 m/s [1] Chọn v = 15 m/s Chọn đường kính ống dẫn khí chính là ống PVC có D = 42 mm
Kiểm tra lại vận tốc:
Máy thổi khí Áp lực cần thiết cho hệ thống phân phối khí được xác định theo công thức
𝐻𝑐𝑡 =h𝑑 +h𝑐 +h𝑓 +𝐻=0.4+0.5+5.5=6.4m Trong đó hd : Tổn thất áp lực do ma sát dọc theo chiều dài trên đường ống dẫn (m) hc : Tổn thất cục bộ, hd + hc ≤ 0.4, chọn hd + hc = 0.4 m hf : Tổn thất qua thiết bị phân phối, hf ≤ 0.5, chọn hf = 0.5 m Áp lực không khí:
10.33 = 1.62𝑚 Công suất máy thổi khí tính theo công thức
G: Trọng lượng dòng khí, G =Qk x Pk = 0.13 x 1.3 = 0.17 kg/s e: Hiệu suất máy thổi khí, e = 0.7 - 0.8, chọn e = 0.8
R: Hằng số khí, R = 8.314 KJ/Kmol.k
T1: Nhiệt độ không khí đầu vào T1 = 298 0K
P1: Áp suất tuyệt đối của không khí đầu vào, P1 =1 atm
P2: Áp suất tuyệt đối của không khí đầu ra
1.395 = 0.283 Công suất máy thổi khí:
Chọn 2 máy thổi khí Model BK-100 có Q = 8.18 m3/min, công suất = 13.09 Kw, đường kính ống DN80 của hãng Tohin, 2 máy hoạt động luân phiên nhau (Tham khảo catologe công ty Tohin) Đường kính ống dẫn nước ra bể SBR:
𝑉 : vận tốc nước chảy có áp v = 0.7 - 1.2 m/s, chọn 𝑉m = 0.9 m/s
Chọn ống nhựa PVC có đường kính D = 315 mm
Kiểm tra lại vận tốc
𝜋 × 0.315 - × 3600 = 0.7 𝑚 𝑠⁄ Nằm trong khoảng cho phép v = 0.7 – 1.2 m/s
Thu nước bằng thiết bị Decanter Decanter là thiết bị thu nước mặt sau xử lý trong hệ thống xử lý nước thải với công nghệ SBR Thiết bị gồm một phao nổi, phía trên là hệ thống cơ điện tử tự động điều khiển việc hút nước Hệ thống này được nối với ống dẫn nước ra bằng nhựa dẻo có thể uốn công theo sự lên xuống của thiết bị Sau cùng, ống dẫn nhựa dẽo nối với ống dẫn nước ra cố định bằng nhựa PVC
Chọn thiết bị Decanter MRD200 có lưu lượng 200 m3/h, Chiều dài ống thu nước 2 m, đường kính ống dẫn nước ra D = 315 mm công suất 0.37 Kw
Bảng catalogue thiết bị thu nước Decanter
Tính toán bơm bùn ra khỏi bể SBR
Thể tích bùn xả bỏ trong một ngày: Vb = 7.08 m3/ngày
Lượng bùn xả bỏ cho một chu kỳ
Vb: Thể tích bùn xả bỏ trong một ngày n: số chu kỳ trong một bể
6 = 1.18 𝑚 / ⁄𝑛𝑔à𝑦 Cột áp của bơm từ 8 - 10 mH2O, chọn H= 10 mH2O
Chọn bơm SEG.40.09.2.1.502 có cột áp 10 mH2O, công suất 0.9 Kw, đường kính ống DN50
Tính toán cánh khuấy chìm:
Trong đó q: Công suất khuấy trộn cho bể SBR, q = 10 W/m3
V: Thể tích hữu ích của bể SBR, m3
Chọn Máy khuấy chìm Tsurumi Nhật MR41NR3.0, công suất 3Kw, đường kính cách quạt 400mm
STT Thông số Đơn vị Giá trị
2 Số chu kỳ trong một bể Chu kỳ 6
7 Số đĩa thổi khí Đĩa 72
8 Đường kính ống khí chính mm 168
9 Đường kính ống khí nhánh mm 42
10 Đường ống nước ra mm 315
Bảng tóm tắc thông số của bể SBR
Bể trung gian
Nước từ bể SBR ra sẽ được chảy qua bể trung gian Trong bể trung gian được bố trí bơm chìm để bơm nước lên bồn lọc áp lực
𝑉 = 𝑄 !" 4 × 𝑡 Trong đó: t: thời gian lưu nước trong bể, chọn t = 1h
Chọn chiều cao hữu ích của bể là H = 3.5 m
Chiều cao bảo vệ của bể Hbv = 0.5 m
Chiều cao xây dựng của bể Hxd = 4 m
Thể tích xây dựng của bể :
Bơm nước thải lên bể SBR:
Lưu lượng nước cần bơm: Qtb = 52 m 3 /h
Chọn cột áp lên bồn lọt áp lực H = 35mH2O
𝜂: Hiệu suất máy thổi khí 𝜂 = 0.7 – 0.9 Chọn 𝜂 = 0.8
H: cột áp của bơm, chọn H = 35 mH2O
1000 × 0.8 = 6.2 𝐾𝑤 Chọn 2 bơm trục ngang Ebara model 3D/I 50-160/7.5, công suất 7.5 Kw, đường kính hộng hút 76 mm, đường kính họng xả 60 mm, 2 bơm hoạt động luân phiên nhau
STT Thông số Đơn vị Giá trị
5 Thể tích bể xây dựng (Vxd) m 3 60
6 Đường kính ống ra mm 90
Bảng tóm tắt bể trung gian
Bể lọc áp lực
Cho phép các hợp chất hữu cơ, các chất có nguồn gốc từ phân hủy động thực vật được hấp thụ tại bề mặt của lớp vật liệu lọc Vật liệu lọc được phân thành các lớp:
Lớp cát thạch anh biển phía trên cùng, có tác dụng giảm độ đục, loại bỏ các tạp chất có kích thước lớn còn sót lại sau hệ thống lắng
Lớp than hoạt tính có tác dụng giữ lại bằng cơ chế hấp phụ các chất hửu cơ, các huyền phù có nguồn gốc từ động thực vật là những hợp chất gây mùi trong nước
Lớp sỏi có tác dụng đỡ các lớp vật liệu trên và thu nước sạch
Số lượng bồn lọc: 2 bồn
Cát thạch anh: đường kính d = 0.5 mm, chiều cao lớp cát hc =0.5 m
Than hoạt tính: đường kính d = 1.2 mm, chiều cao lớp than ht = 0.7 m
Sỏi đỡ: đường kính d = 2 - 4 mm, chiều cao lớp sỏi đỡ hđ = 0.2 m
Diện tích bề mặt bồn lọc:
Q: lưu lượng nước vào bồn lọc, m 3 /h
H: chiều cao tổng cộng bể lọc, m hđ: chiều cao lớp sỏi đỡ, hđ = 0.2 m hvl: chiều cao lớp vật liệu lọc gồm cát thạch anh và than, hvl = 1.2 m hbv: chiều cao bảo vệ, hbv = 0.5 m hn: Khoảng cách từ bề mặt lớp vật liệu lọc đến phiễu phân phối nước, m Theo điều 6.119
[5] h𝑛 =h𝑣𝑙 ×𝑒+0.3 Trong đó e: Độ nở tương đối vật liệu khi rửa ngược, e = 0.5 (Nguồn: Bảng 6.13 [5]) hvl: chiều cao lớp vật liệu lọc gồm cát thạch anh và than, hvl = 1.2 m h𝑛 =1.2×0.5+0.3=0.9𝑚 Chiều cao bồn lọc:
Sau một thời gian vận hành phải tiến hành rửa bể lọc (nhằm tránh tăng tổn thất áp lực) khi bể lọc đạt tới tổn thất giới hạn hgh ≥ 6 - 8 m
Phương pháp rửa ngược: Rửa bằng nước thuần túy
Thời gian rửa ngược: t = 5 - 6 phút
Lưu lượng nước rửa ngược 1 bồn lọc
As: Diện tích bề mặt bồn lọc vb: Cường độ rửa ngược: vb = 30 - 35 m/h (Nguồn www.clackcorp.com) chọn vb = 30 m/h
Hệ thống ống dẫn nước rửa lọc:
Lưu lượng nước rửa lọc: Q = 130.2 m3/h
Vận tốc nước chảy trong ống
Hệ thống ống dẫn nước vào và ra bồn nước
Lưu lượng nước vào bồn lọc: Q 'm 3 /h
Vận tốc nước chảy trong ống
𝜋 × 0.06 - = 2.65 𝑚 𝑠⁄ Tính bơm nước thải ra bồn lọc
Lưu lượng nước cần bơm: QTB = 52.08 m3/h
Cột áp của bơm lên bồn lọc H= 30 mH2O
1000 × 𝜂 Trong đó η: Hiệu suất máy thổi khí, η = 0.7 - 0.9, chọn η = 0.8
H: cột áp của bơm, chọn H = 30 mH2O
1000 × 0.8 = 5.3 𝑘𝑊 Chọn 2 bơm trục ngang Ebara model 3D/I 50-160/5.5, công suất 5.5 Kw, đường kính hộng hút 76 mm, đường kính họng xả 60 mm, 2 bơm hoạt động luân phiên nhau Áp suất làm việc trong bồn lọc
Pmt: Áp suất pha khí trong thiết bị (áp suất của bơm nước thô) Do bơm nước sạch, không chứa tạp chất rắn nên áp lực là 4 bar Pmt = 0.4 (N/mm2)
P1: Áp suât thủy tĩnh của cột chất lỏng trong thiết bị
𝑃 !! = 0.4 + 0.025 = 0.425 𝑁 𝑚𝑚⁄ - Tổn thất áp lực qua lớp vật liệu lọc theo công thức Hazen
T: Nhiệt độ nước, T = 25 0 d: Đường kính hiệu quả, mm v: Vận tốc lọc, m/ngày
L: Chiều dày lớp vật liệu, m Đối với thạch anh
52 Đối với than hoạt tính
1.2 - × 24 = 0.12 𝑚 Tổn thất qua 2 lớp vật liệu lọc
STT Thông số Đơn vị Giá trị
5 Đường kính ống dẫn nước m 60
Bảng tóm tắt các thông số bồn lọc áp lực
Bể khử trùng
Nước thải sau khi qua qua trình xử lý sinh học, còn mang theo một lượng vi khuẩn theo nước thải ra ngoài Do đó bể khử trùng có nhiệm vụ tiêu diệt lượng vi khuẩn đó trước khi đưa nước ra nguồn tiếp nhận
𝑄 !" 4 : Lưu lượng giờ lớn nhất (𝑚 / /ℎ) t: Thời gian lưu nước trong bể, chọn t = 1h
Chọn chiều cao hữu ích của bể là H = 3.5 m
Chiều cao bảo vệ của bể 𝐻 "= = 0.5 𝑚
Chiều cao xây dựng của bể 𝐻 1# = 4 𝑚
Thể tích xây dựng của bể
𝑉 1# = 𝐹 × 𝐻 1# = 15 × 4 = 60 𝑚 - Chọn bể khử trùng 3 ngăn, diện tích mỗi ngăn:
3 = 5 𝑚 - Kích thước ngăn L×B×H =3×1.6×4 m Đường kính ống dẫn nước thải ra:
𝜋 × 0.3 × 3600 = 0.248 𝑚 v : Vận tốc nước chảy trong ống, chọn v = 0.3 m/s
Chọn ống nhựa uPVC có đường kính D = 315 mm
Lượng Clorine cần thiết để khử trùng:
Q: Lưu lượng nước thải vào, m 3 /h a: Liều lượng clorine, a = 3
Lượng Clo sử dụng cho một ngày:
𝑚 = 0.16 × 24 = 3.8 𝑘𝑔 𝑛𝑔à𝑦⁄ Lượng Clo sử dụng cho một tháng:
Trong đó: 𝑃 m: khối lượng clorine trong một tháng
P: Trọng lượng riêng của Clo, P = 2.35 kg/L
2.35 = 48𝐿 Chọn 1 bơm định lượng MC101 có lưu lượng 0.1m 3 /h, công suất 0.3 Kw
STT Thông số Đơn vị Giá trị
2 Thể tích xây dựng (Vxd) 𝑚 / 60
6 Số ngăn bể khử trùng Ngăn 3
9 Đường kính ống dẫn nước ra mm 315
Bảng tóm tắt thông số của bể khử trùng
Bể chứa bùn
𝑄 " : lưu lượng bùn thải, m 3 /ngày
𝑡 : Thời gian lưu bùn, t = 15 ngày
Chọn chiều cao hữu ích của bể là H = 5.5 m
Chiều cao xây dựng của bể Hxd = 6 m
Thể tích xây dựng của bể
𝑉 1# = 𝐹 × 𝐻 1# = 22 × 6 = 132 𝑚 - Tính toán bơm bùn lên máy ép bùn
Lưu lượng bùn cần bơm: QTB = 0.3 m3/h
Cột áp của bơm từ 8 - 10 mH2O, chọn H= 9 mH2O
1000 × 𝜂 Trong đó η: Hiệu suất máy thổi khí, η = 0.7 - 0.9, chọn η = 0.8
H: cột áp của bơm từ 8-10 mH2O, chọn H = 10 mH2O
1000 × 0.8 × 3600 = 0.01𝐾𝑤 Chọn 2 bơm chìm SLV.65.65.11.2.1.502 có lưu lượng 0.3 m3/h, cột áp 10 mH2O, công suất 1.1 Kw, đường kính ống ra DN65, hai bơm hoạt động luân phiên nhau (Tham khảo catologue của công ty GRUNDFOS)
STT Thông số Đơn vị Giá trị
2 Thể tích bể xây dựng ( Vxd) 𝑚 / 120
6 Đường kính ống bơm bùn ra mm 90
Bảng tóm tắt thông số của bể chứa bùn