Đồ Án 2 nhiệm vụ thiết kế Đồ Án công nghệ mt2

Tính toán hàm lượng chất bẩn: - Đối với nước thải sinh hoạt: 100% người dân đô thị dùng bể tự hoại.. - Đối với nước thải trong khu công nghiệp: + Chất lượng nước thải đô thị sau khi xử l

ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT ĐÀ NẴNG KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC – MÔI TRƯỜNG



ĐỒ ÁN 2

GVHD : Kiều Thị Hòa SVTH : Nguyễn Quốc Cường MSV : 1911507210102 LỚP : 19MT1

Đà Nẵng, tháng 12 năm 2022

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

Khoa Công nghệ Hóa học – Môi trường

-*** -NHIỆM VỤ THIẾT KẾ

ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ MT2

Họ và tên sinh viên : Nguyễn Quốc Cường

Đề số : 8 - Ngày giao: 30/08/2022

A Các thông số thiết kế

1 Số liệu về nước thải của đô thị

- Tiêu chuẩn cấp nước : 200 lít/người.ngđ.

2 Số liệu về nước thải chưa qua xử lý của dịch vụ, nhà máy trong đô thị

Thời gian hoạt động (giờ/ngđ)

Lưu lượng

Thông số SS

(mg/l)

BOD 5

(mg/l)

COD (mg/l)

Số giường (giường)

2500

30000

950

3 Số liệu khác

- Nhiệt độ trung bình của nước thải về mùa hè : 26 o C

- Mực nước ngầm cao nhất về mùa mưa : m.

4 Số liệu về nguồn tiếp nhận (Theo QCVN 14-MT: 2015/BTNMT cột B)

SS (mg/l) BOD 5 (mg/l) COD (mg/l) DO (mg/l)

Hệ thống thoát

-B Yêu cầu thiết kế

1 Tính toán và lập luận để đề xuất dây chuyền công nghệ phù hợp.

2 Tính toán và lập bản vẽ kỹ thuật chi tiết (trên khổ giấy A1) cho cụm công trình bất kỳ trong dây chuyền

công nghệ theo yêu cầu: Bể Aeroten

Đà Nẵng, ngày 30 tháng 08 năm 2022

Người ra đề

I TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ BAN ĐẦU:

1 Các số liệu cần thiết.

1.1 Lưu lượng nước thải sinh hoạt:

- Lưu lượng nước thải sinh hoạt (Q tb ngđ sh )

Q tb ngđ sh =Q tb × N

1000 + Trong đó:

 Qtb: tiêu chuẩn thoát nước trung bình

 Qtb = 80%.Qnước cấp = 0,8×200= 160 (l/ng/ngđ)

(trong đó: Qnước cấp là tiêu chuẩn cấp nước (lít/ người))

 N là số dân của thành phố, N = 85000 (người)

=> Q tb ngđ sh = 160× 850001000 = 13600 (m3/ngđ)

- Lưu lượng trung bình giờ (Q tb h sh )

Q tb h sh = Q tb ngđ sh

24 = 1360024 = 566,6 (m3/h)

- Lưu lượng trung bình trên giây (Q max s sh )

Q tb s sh = Q tb h sh

3600 = 566,6 x 10003600 = 157,38 (l/s)

=>Ksh = 1,6

1.2 Lưu lượng nước thải từ nhà máy A:

- Nhà máy hoạt động 24 giờ/ngđ.

- Lưu lượng là:Q tb ngđ A = 500 m3/ngđ (Q ng đ A )

- Lưu lượng nước thải trung bình giờ từ nhà máy A (Q tb h A )

Q tb h A = Q ngđ A

24 = 50024 = 20,83 (m3/h)

→ Q tb h A =4,167 % QngđA

- Lưu lượng nước thải trung bình giây từ nhà máy A (Q tb s A )

Q tb s A = Q tb h A

3600 = 20,38 x 10003600 = 5,661 (l/s)

1.3 Lưu lượng nước thải từ nhà máy B:

- Nhà máy hoạt động 12h/ngđ.

- Lưu lượng là 900 m3/ngđ (Q ng đ B ).

- Lưu lượng nước thải trung bình giờ từ nhà máy B(Q tb h B )

Q tb h B = Q ngđ B

12 = 90012 = 75 (m3/h)

→ Q tb h B =4,167 %QngđB

- Lưu lượng nước thải trung bình giây từ nhà máy B (Q tb s B )

Q tb s B = Q tb h B

3600 = 75 x 10003600 = 20,83 (l/s)

1.4 Lưu lượng nước thải từ nhà máy C

- Nhà máy hoạt động 8h/ngđ.

- Lưu lượng là 3500 m3/ngđ (Q ng đ B )

- Lưu lượng nước thải trung bình giờ từ nhà máy B(Q tb h B

)

Q tb h B = Q ngđ B

8 = 35008 = 437,5 (m3/h)

→ Q tb h B =4,167 %QngđB

- Lưu lượng nước thải trung bình giây từ nhà máy B (Q tb s B )

Q tb s B = Q tb h B

3600 = 437,5 x 10003600 = 121,527 (l/s)

1.5 Lưu lượng nước thải tại bệnh viện

- Bệnh viện hoạt động 24h/ngđ.

- Số giường: 500 giường.

- Lưu lượng thải (l/giường,ngđ): 250 l/giường/ngđ

- Lưu lượng thải tại bệnh viện ¿ ¿)

Q tb ngđ bv = 500 x 250 = 125000 (l/ngđ) = 125 (m3/ngđ)

- Lưu lượng nước thải trung bình giờ từ bệnh viện (Q tb h bv )

Q tb h bv = Q tb ngđ bv

24 = 12524 = 5,208 (m3/h)

→ Q tb h bv = 4,167 %Qngđ bv

- Lưu lượng nước thải trung bình giây từ bệnh viện (Q tb s bv ¿.

Q tb s bv = Q tb h

bv

3600 = 5,208 x 10003600 = 1,446 (l/s)

1.6 Tổng lưu lương nước thải.

- Tổng lưu lượng nước thải.

Qng.đ = Q tb ngđ sh + Q ng đ A +Q ng đ B +Q ng đ C + Q tb ngđ bv

= 13600 + 500 + 900 + 3500 + 125 = 18625 (m3/ngđ)

- Lưu lượng nước thải trung bình giờ (Qtb.h)

Qtb.h= Q ngđ

24 = 1862524 = 776,041 (m3/h)

- Lưu lượng nước thải trung bình giây (Qtb.s)

Qtb.s= Q tb h

3600 = 776,041 x 10003600 = 215,566 (l/s)

Tra bảng 2 trang 8 QCVN7957:2008 với lưu lượng nước thải tb giây là 215,566 (l/s) ta

tính được: K chung = 1,6.

Hệ số không điều hòa nước thải: Kchung = 1,6 > 1,5 ( không điều hòa)

 Cần có bể điều hòa

BẢNG 1 SỰ PHÂN BỐ LƯU LƯỢNG CỦA CÁC GIỜ TRONG NGÀY

13h-14h 5.55 755 4.17 20.83 8.33 75 12.5 437.5 4.17 5.21 6.94 1293

2 Tính toán hàm lượng chất bẩn:

- Đối với nước thải sinh hoạt: 100% người dân đô thị dùng bể tự hoại.

- Đối với nước thải trong bệnh viện:

+ Giả sử bệnh viện có 500 giường có 300 bệnh nhân, 300 người nhà, 200 nhân viên → tổng số người trong bệnh viện là 800 người Có dùng bể tự hoại

- Đối với nước thải trong khu công nghiệp:

+ Chất lượng nước thải đô thị sau khi xử lý cục bộ là:

+ Hàm lượng chất rắn lơ lửng nll= 300mg/l

+ Nhu cầu oxy sinh hóa không quá 5 ngày : n BOD5=250mg/l

2.1 Hàm lượng chất rắn lơ lửng:

- Đối với nước thải sinh hoạt:

Theo kinh nghiệm nước thải sau khi được xử lý qua bể tự hoại nồng độ SS giảm khoảng 55% đến 65%

 sẽ giảm xuống còn khoảng 30-35 (g/người.ngày) => chọn n SS SH= 32,5 g/người.ngày

SSsh = n SS SH х 1000

Q tb = 32,5 х 1000160 = 203,125 (mg/l)

+ Trong đó:

 n SS SH là tải lượng chất rắn lơ lửng của nước thải sinh hoạt tính cho 1 ngày đêm lấy theo bảng 25 trang 36 TCVN 7957:2008

 Qtb là tiêu chuẩn thoát nước trung bình, Qtb = 160 (l/ng.ngđ)

- Đối với nước thải trong bệnh viện:

+ Lượng nước thải trung bình 1 người trong bệnh viện thải ra

Q tb 1 người bv = Q tb ngđ bv

800 = 1251000800 = 156,25 (l/ người ngđ)

 Do nước thải bệnh viện đổ ra cổng chung là nước thải sinh hoạt bình thường nên lấy theo (bảng 25 trang 36 TCVN 7957:2008) ta tính được

+ Hàm lượng chất rắn trong nước thải bệnh viện là :

SSbv = n¿×1000

Q tb bv = 32,5× 1000125 = 260 (mg/l)

- Đối với nước thải trong khu công nghiệp:

+ Hàm lượng chất rắn lơ lửng nll= 300mg/l.(Theo giả sử)

- Hàm lượng chất rắn lơ lửng trong hỗn hợp nước thải là:

SShh = (SS sh × Q sh)+(SS bv × Q bv)+(SS B ×Q B)+(SS A ×Q A)

Q sh+Q bv+Q B+Q A

= (203,125× 13600)+(260 ×125)+(300 ×3500 )+(300 × 900)+(300 × 500)

+ Trong đó:

 SS sh, SS bv, SS B, SS C là hàm lượng chất lơ lửng có trong nước thải bệnh viện, nước thải sinh hoạt và nước thải công nghiệp

 Q sh ,Q bv , Q B , Q C là lưu lượng thải trung bình ngày đêm của nước thải sinh hoạt,

nước thải bệnh viện và nước thải công nghiệp (m3/ngđ)

2.2 Hàm lượng BOD 5

- Đối với nước thải sinh hoạt:

+ Hàm lượng BOD5 trong nước thải sinh hoạt

BOD5sh = n BOD5sh х 1000

Q tb = 32 х 1000160 = 200 (mg/l)

+ Trong đó:

 n BOD

5shlà tải lượng BOD5 của nước đã lắng của nước thải sinh hoạt tính cho 1 ngày đêm lấy theo bảng 25 trang 36 TCVN 7957:2008

 Qtb là tiêu chuẩn thoát nước trung bình, Qtb = 160 (l/ng.ngđ).

- Đối với nước thải trong bệnh viện:

 Do nước thải bệnh viện đổ ra cổng chung là nước thải sinh hoạt bình thường nên lấy theo bảng 25 trang 26 TCVN 7957:2008 ta tính được

+ Hàm lượng chất rắn trong nước thải bệnh viện là :

BOD5bv = n BOD5bv

х 1000

Q tb = 32 х 1000125 = 256 (mg/l )

- Đối với nước thải trong khu công nghiệp:

+ Hàm lượng BOD5 trong nước thải là: n BOD5=250mg/l( Theo giả sử)

- Hàm lượng BOD5 trong hỗn hợp nước thải là:

BOD5hh = (BOD5sh×Q sh)+(BOD5bv×Q bv)+(BOD5B×Q B)+(BOD5A×Q A)

Q sh+Q bv+Q B+Q A

= (200× 13600)+(256 ×125)+(250 × 3500)+ (250× 900)+(250 ×500)

13600+125+3500+900+500 = 213,53(mg/l)

+ Trong đó:

 BOD5sh, BOD5bv, BOD5B,BOD5Clà hàm lượng BOD5 có trong nước thải bệnh viện, nước thải sinh hoạt và nước thải công nghiệp

 Q sh ,Q bv , Q B , Q C là lưu lượng thải trung bình ngày đêm của nước thải sinh

hoạt, nước thải bệnh viện và nước thải công nghiệp (m3/ngđ)

2.3 Mức độ xác định mức độ cần thiết xử lý nước thải

- Giá trị tối đa cho phép của các thông số ô nhiễm trong nước thải sinh hoạt,

nước thải đô thị khi xả ra nguồn tiếp nhận nước thải được tính theo công thức sau:

Cmax = C x Kq x Kf + Trong đó:

 Cmax là giá trị tối đa cho phép của thông số ô nhiễm trong nước thải sinh hoạt, nước thải đô thị khi xả ra nguồn tiếp nhận nước thải

 C là giá trị của thông số ô nhiễm trong nước thải sinh hoạt, nước thải đô thị quy định tại mục 2.2.2

 Kq là hệ số nguồn tiếp nhận nước thải quy định tại mục 2.2.3 ứng với lưu lượng dòng chảy của sông, suối, khe, rạch; kênh, mương; dung tích của hồ, ao, đầm: mục đích sử dụng của vùng nước biển ven bờ

 Kf là hệ số lưu lượng nguồn thải quy định tại mục 2.2.4 ứng với tổng lưu lượng nước thải sinh hoạt, nước thải đô thị khi xả ra nguồn tiếp nhận nước thải

- Để lực chọn phương pháp và công nghệ xử lý nước thải phải đảm bảo hiệu quả

xử lí đạt tiêu chuẩn vào nguồn tiếp nhận (nguồn loại B) với các yêu cầu cơ bản theo cột B bảng 2 điều 2.2.2 (QCVN 14-MT : 2015/BTNMT QUY CHUẨN

KỸ THUẬT QUỐC GIA VỀ NƯỚC THẢI SINH HOẠT)

+ Trong đó: Cột B bảng 2 quy định giá trị tối đa cho phép của các thông số ô nhiễm trong nước thải sinh hoạt, nước thải đô thị khi xả ra nguồn tiếp nhận nước thải không dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt của cơ sở có lưu lượng thải lớn hơn hoặc bằng 1500m3/ngđ

Ta có:

 Giá trị C của chất rắn lơ lửng: C TSS=100 mg/l

 Giá trị C của BOD5: C BOD5= 50 mg/l

 Kq = 0,9

 Kf = 1,1

- Cmax của TSS = C x Kq x Kf = 100 x 0,9 x1,1 = 99 mg/l

- Cmax của BOD5 = C x Kq x Kf = 50 x 0,9 x1,1 = 49,5 mg/l

2.3.1 Mức độ cần thiết của nước thải thường được xác định theo:

- Mức độ cần thiết xử lí nước thải theo TSS:

%ss = SS hh SS−SS TC

hh

× 100 %= 203,125−99203,125 х 100% = 51,26%

+ Trong đó:

 SS TClà hàm lượng chất lơ lửng của nước sau khi xử lí cho phép xả thải

vào nguồn nước (SS TC = 99 mg/l).

 SShh là hàm lượng chất lơ lửng trung bình của nước thải đầu vào (SShh = 203,125mg/l)

- Mức độ cần thiết xử lí nước thải theo BOD5:

%BOD5 = BOD BOD5−BOD 5TC

5

× 100% = 213,53−49,5213,53 х 100% = 76,81%

 BOD 5TC là hàm lượng BOD (nhu cầu oxy sinh hóa) của nước thải sau khi xử lí cho phép xả thải vào nguồn nước (BOD 5TC= 49,5 mg/l)

 BOD5hh là hàm lượng BOD trung bình của nước thải đầu vào (BOD5hh = 213,53 mg/l)

3 Dây chuyền công nghệ:

Rác

Cặn

Bùn

Trang 9

Nước thải

Song chắn rác

Thu gom

xử lý

Bể lắng cát

Máy thổi khí Bể điều hòa

Bể chứa bùn

Bể lắng ngang 1

Bể Aerotank

Bể lắng ngang 2

Máy ép bùn Clo

Xử lý định kỳ

Nguồn tiếp nhận QCVN

14-MT: 2015/BTNMT cột A

II TÍNH TOÁN BỂ AEROTEN

Lựa chọn bể Aeroten : Qhi= 19000 m3/ngđ

Ta có: Q= 19000 m3/ngđ >10000m3/ngđ→ dùng bể aeroten đẩy

(8.16/63 TCVN 7957:2008)

BOD5 = 200mg/l của nước thải đưa vào aeroten La lớn hơn 150 mg/l, ta tái sinh bùn hoạt tính cho bể aeroten đẩy

1 Xác định thời gian làm việc của các ngăn aeroten.

- Thời gian oxy hoá các chất hữu cơ t0 (h):

t0= L a−L t

Ra r(1−Tr) ρ

Trong đó:

1 Xác định thời gian làm việc của các ngăn aeroten

- Thời gian oxy hoá các chất hữu cơ t0 (h):

t0= L a−L t

Ra r(1−Tr) ρ =

213,53−50

0,33.6,287 (1−0,3) 29,923 = 3,763(h) Trong đó:

- La và Lt: BOD5của nước thải trước và sau khi xử lý

- La =L a=¿ 213,53 mg/L

- L tLt = 50 mg/L

- R : Tỷ lệ tuần hoàn bùn , xác định theo công thức sau đây:

R=

a

1000

I −a

=

2,5 1000

100 −2,5

=0,33

Trong đó:

I: chỉ số bùn, thông thường từ 100 đến 200ml/g

a: liều lượng bùn hoạt tính theo chất khô(g/l), được chọn như sau:

2-3 g/l cho aeroten có tải lượng bùn cao

2,5-3,5 g/l cho aeroten có tải lượng bùn trung bình

3-4 g/l cho aeroten có tải lượng bùn thấp

3-5 g/l cho aeroten thổi khí kéo dài.

5 g/l cho aeroten khoáng hóa thành

- Tr: độ tro của bùn hoạt tính, phụ thuộc từng loại nước thải và được chọn theo

bảng 46 ( nước thải đô thị) =0,3

ρ : tốc độ oxh riêng các chất hữu cơ (mg BOD5/g chất khô không tro của bùn trong 1h)

với giá trị liều lượng bùn hoạt tính ar được xác định theo biểu thức sau đây:

ρ= ρmax L t C0

L t C0+K l C0+K0L t×

1

1+ϕaa r =85.

50 2 50.2+33.2+0,625 50.

1 1+ 0,07.6,287 = 29,923

Trong đó:

ρ max: tốc độ oxh riêng lớn nhất (mg BOD5/g chất khô không tro của bùn) trong 1h (

ρ max = 85 )

C0: nồng độ oxh hòa tan cần thiết phải duy trì trong aeroten(mg/l) (C0 = 2)

Kl : hằng số đặc trưng cho tính chất của chất bẩn hữu cơ trong nước thải (mg BOD/ l) ( Kl = 33 )

K0: hằng số kể đến ảnh hưởng của oxy hòa tan (mgO2/l) (K0 = 0,625 )

φ: hệ số kể đến sự kiềm hãm quá trình sinh học bởi các sản phẩm phân hủy bùn hoạt tính(l/h) (φ= 0,07 )

L t = 50

ar - liều lượng bùn hoạt tính trong ngăn tái sinh, g/l, xác định như sau:

a r=a( 1

2 R+1) = 2,5(2 x 0,331 +1) =6,287 (g/l)

- Thời gian cấp khí trong ngăn aeroten ta:

t a=2,5

a0,5lgL a

L t =

2,5 2,50,5lg213,53

50 =0,996 (h)

Vì thời gian cấp khí không được nhỏ hơn 2 giờ nên ta chọn ta = 2 (h)

- Thời gian cần thiết để tái sinh bùn hoạt tính tts:

tts = to - ta = 3,763–2= 1,763 (h)

2 Thể tích aeroten.

- Thể tích của ngăn aeroten Wa (m3):

Wa = ta(1+ R)Qtt = 2.(1+0,33).1393,75 = 3707,375 (m3) Qtt - Lưu lượngtính toán (m3/h), xác định như sau:

- Hệ số Kch=1,5>1,25, Qtt lấy bằng Qtb.max trong t giờ có lưu lượng nước thải lớn nhất

Qtt = Q tb max = 1450× 2+1327+1348

4 = 1393,75(m¿¿3/h)¿

- Thể tích của ngăn tái sinh Wts (m3):

Wts = tts.R.Qtt = 1,763.0,33.1393,75 = 810,87 (m3)

- Tổng thể tích aeroten W (m3):

W = Wa+Wts = 3707,375 + 810,87= 4518,245 (m3) Theo mục 8.16.15 TCVN 7957:2008 chọn số bể aeroten = 4

Thể tích 1 đơn nguyên bể aeroten:

W 1bể = W4 = 4518,2454 = 1129,56 (m3) Diện tích 1 đơn nguyên bể aeroten:

S 1bể = h V

bể = 1129,563 = 376,52 (m2) Chiều cao xây dựng của bể H=3m, Hbv=0,5m→Hxd=3,5 m

Chọn L= 32m; B= 12m

3.Aeroten đẩy thường chia thành các hành lang Bùn hoạt tính được đưa vào phía đầu bể, nước thải phân bố phía đầu và dọc theo chiều dài bể Hỗn hợp bùn và nước thải thu phía cuối bể

Để đảm bảo chế độ thuỷ động học của bể theo nguyên tắc đẩy, kích thước của hành lang aeroten như sau:

- Chiều cao công tác H = 3-6 m; Chọn H = 3m

- Chiều rộng mỗi hành lang B ≤ 2H; chọn B = 3m

- Chiều dài hành lang L ≥ 10H.; chọn L = 32m

Đối với aeroten đẩy có ngăn tái sinh, dựa vào tỷ lệ Wts/W =18% có thể chọn được số hành lang của aeroten Khi tỷ lệ này là 25%, chọn aeroten 4 hành lang, tỷ lệ là 30% thì chọn 3 hành lang, tỷ lệ 50% thì chọn 2 hành lang >> chọn 4 hành lang

4 Độ tăng sinh khối bùn Pr (mg/l) trong các ngăn aeroten khi xử lý nước thải sinh hoạt xác định theo công thức:

Pr = 0,8.C1 + 0,3.La = 0,8.114,5 + 0,3 213,53 = 155,659 (mg/l) (73)

Trong đó: C1 – Lượngchất lơ lửng trong nước thải đưa vào aeroten (mg/l) Giả sử, bể lắng loại bỏ được 1 phần SS là 50% ( 40% - 60% ) Vậy SS trong nước thải đưa vào bể aeroten là:

C1 = SSaeroten = 229 50% = 114,5(mg/l)

CHÚ THÍCH: Khi tính bể nén bùn, đường kính ống dẫn bùn và ống thông hơi bùn, trị số

độ tăng sinh khối bùn xác định theo công thức (73) nên tăng lên với hệ số 1,3 để kể tới sự không điều hoà theo từng mùa

5 Lượng không khí đơn vị D (m 3 không khí/m 3 nước thải) khi xử lý nước thải trong các aeroten cấp khí nén từ máy thổi khí, xác định theo công thức:

D =K Z (L a−L t)

1 K2.n1 n2.(C p−C)= 2,3.2,08 1,08 0,99 (43,47−2) 1,1.(213 ,53−5 0) = 0,848 (m3 không khí/

m3 nước thải)

Trong đó:

Z: lưu lượng oxy đơn vị tính bằng mg để xử lý 1mg BOD5 xác định như sau:

Khi xử lý sinh học hoàn toàn: 1,1 mg oxy /mg BOD5

K1: hệ số kể đến thiết bị nạp khí lấy như sau:

Thiết bị nạp khí tạo bọt khí cỡ nhỏ lấy theo tỉ số giữa diện tích vùng nạp khí

và diện tích aeroten (f/F), theo bảng 47 f/F= 1→ K1=2,3

Thiết bị phân phối khí tạo bọt cỡ trung bình và hệ thống phân phối khí áp lực lấy bằng 0,75

K2: hệ số phụ thuộc vào độ sâu thiết bị phân phối khí h (m), lấy bảng 48 Chọn h=3m→ K2=2,08