Phương pháp xử lý cơ họcPhương pháp xử lý cơ học được sử dụng dựa vào các lực vật lý như lực trọngtrường, lực ly tâm… để tách các chất không hòa tan, các hạt lơ lửng có kích thước đáng k
CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT
P HƯƠNG PHÁP XỬ LÝ CƠ HỌC
Phương pháp xử lý cơ học sử dụng các lực vật lý như lực trọng trường và lực ly tâm để tách các chất không hòa tan và hạt lơ lửng lớn khỏi nước thải Phương pháp này đơn giản, tiết kiệm chi phí và hiệu quả trong việc xử lý chất lơ lửng, do đó được áp dụng phổ biến trong nhiều lĩnh vực.
Các công trình xử lý nước thải thường bao gồm: song lưới chắn rác, thiết bị nghiền rác, bể điều hòa, khuấy trộn, lắng, lắng cao tốc, tuyển nổi, lọc, hòa tan khí, bay hơi và tách khí Việc áp dụng các công trình này được tóm tắt trong bảng dưới đây.
Bảng 1 : Công dụng các công trình cơ học trong xử lý nước thải:
(1) Song chắn rác Tách các chất rắn có kích thước lớn hay nhỏ.
(2) Nghiền rác Nghiền các chất rắn thô đến kích thước nhỏ hơn và đồng nhất.
(3) Bể điều hòa Điều hòa lưu lượng, tải trọng BOD và SS.
(4) Khuấy trộn Khuấy trộn hóa chất hay khí vào trong nước thải nhưng vẫn giữ cặn ở trạng thái lơ lửng.
(5) Lắng Tạo các hạt cặn nhỏ thành các hạt có kích thước lớn hơn để tách cặn bằng lắng trọng lực và nén bùn.
(6) Tuyển nổi Tách các hạt cặn lơ lửng nhỏ và các hạt cặn có tỷ trọng xấp xỉ tỷ trọng nước, hoặc sử dụng để nén bùn sinh học.
(7) Lọc Tách các hạt lơ lửng còn lại sau xử lý sinh học hoặc hóa học.
(8) Vận chuyển khí Bổ sung hoặc tách khí.
(9) Bay hơi và bay khí Bay hơi các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi ra khỏi nước thải.
P HƯƠNG PHÁP XỬ LÝ HÓA HỌC VÀ HÓA LÝ
Phương pháp xử lý nước thải chủ yếu dựa vào các đặc tính và phản ứng hóa học, mang lại hiệu quả xử lý cao Tuy nhiên, chi phí cao và khả năng tạo ra các sản phẩm phụ độc hại khiến phương pháp này ít được áp dụng.
Bảng 2: Công dụng các quá trình hóa học trong xử lý nước thải:
Kết tủa Tách photpho và nâng cao hiệu quả của việc tách cặn lơ lửng ở bể lắng bậc 1.
Tách chất hữu cơ không được xử lý bằng phương pháp hóa học thông thường hoặc bằng phương pháp sinh học.
Khử trùng Phá hủy chọn lọc các vi sinh vật gây bệnh.
Khử trùng bằng Chlorine Phá hủy chọn lọc các vi sinh vật gây bệnh, Chlorine là chất được sử dụng rộng rãi nhất.
Khử Chlorine Tách lượng Clo dư còn lại sau quá trình Clo hóa.
Khử trùng bằng ClO2 Phá hủy chọn lọc các vi sinh vật gây bệnh.
Khử trùng bằng BrCl2 Phá hủy chọn lọc các vi sinh vật gây bệnh.
Khử trùng bằng Ozone Phá hủy chọn lọc các vi sinh vật gây bệnh.
Khử trùng bằng tia UV Phá hủy chọn lọc các vi sinh vật gây bệnh.
P HƯƠNG PHÁP SINH HỌC
Phương pháp sinh học là một kỹ thuật hiệu quả trong xử lý nước thải sinh hoạt, nhằm keo tụ và tách các hạt keo không lắng, đồng thời phân hủy các chất hữu cơ nhờ hoạt động của vi sinh vật hiếu khí hoặc kỵ khí Quá trình này dẫn đến sản phẩm cuối cùng chủ yếu là các khí như CO2 và N2.
CH4 ,H2S, các chất vô cơ như NH4 +, PO4 3- và các tế bào mới.
VSV đóng vai trò quan trọng trong xử lý sinh học, được chia thành hai loại chính là hiếu khí và kị khí, tùy thuộc vào tính chất hoạt động của chúng Trong một số trường hợp, có thể áp dụng kết hợp cả hai quá trình này Ngoài ra, các công trình sinh học cũng có thể được phân loại dựa trên điều kiện tự nhiên hoặc nhân tạo.
Hình 1: Sơ đồ các phương pháp
Phương pháp kị khí sử dụng vi sinh vật kị khí hoạt động trong môi trường không có oxy để phân hủy các hợp chất hữu cơ Quá trình này là một chuỗi sinh hóa phức tạp, tạo ra hàng trăm sản phẩm và phản ứng trung gian Tuy nhiên, các phản ứng sinh hóa trong điều kiện kị khí có thể được mô tả bằng một phương trình phản ứng tổng quát.
Tùy theo trạng thái của bùn, có thể chia quá trình xử lý kị khí thành:
+ Quá trình xử lý kị khí với VSV sinh trưởng dạng lơ lửng.
+ Quá trình xử lý kị khí với VSV sinh trưởng dạng dính
Xử lý nước bằng phương pháp xử lý sinh học kị khí với VSV sinh trưởng dạng lơ lửng
Ao sinh học hiếu khí
Lọc sinh học Aerotank Đĩa quay
Ao sinh học kị khí
Thiếu khí Kết hợp hiếu-kị khí
Ao hồ hiếu khí - kị khí
+ UASB: lớp bùn được lắng dưới đáy bể, dưới tác dụng của VSV kị khí chúng được chuyển hóa thành metan và cacbon dioxide.
+ Ao hồ kị khí: các VSV kị khí hoạt động sống không cần oxy của không khí
Xử lý nước bằng phương pháp xử lý sinh học kị khí với VSV sinh trưởng dạng bám dính
+ Quá trình xử lý nước thải bằng lọc sinh học kị khí: lọc kị khí với sinh trưởng gắn kết trên giá mang hữu cơ.
Phương pháp hiếu khí Điều kiện sử dụng:
+ Trong nước thải có pH dao động trong khoảng 6,5 ÷ 8,5, tỷ lệ BOD :N : P 100 : 5 : 1.
Nếu tỷ số COD/BOD ≤ 2, quá trình xử lý nước thải diễn ra hiệu quả Tuy nhiên, khi COD vượt xa BOD, chứa nhiều chất như xenlulozo, hemixenlulozo, protein và tinh bột chưa tan, cần thực hiện xử lý sinh học kị khí để đạt hiệu quả tối ưu.
Quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học hiếu khí sử dụng nhóm vi sinh vật (VSV) hiếu khí, diễn ra trong điều kiện cung cấp oxy liên tục Phương pháp này gồm ba giai đoạn chính.
Oxy hóa các chất hữu cơ:
Tổng hợp tế bào mới:
VSV phát triển theo hình thức dính bám, tương tự như quá trình bùn hoạt tính dính bám, bể lọc nhỏ giọt, bể lọc cao tải, đĩa sinh học và bể phản ứng nitrate với màng cố định.
Phương pháp xử lý sinh học hiếu khí nhân tạo:
Quá trình hiếu khí sinh trưởng lơ lửng (Aerotank) là phương pháp xử lý nước thải hiệu quả bằng vi sinh, sử dụng bùn hoạt tính và cung cấp oxy qua khí nén hoặc bằng cách khuấy đảo liên tục Trong quá trình này, bùn phát triển ở trạng thái lơ lửng, giúp nâng cao hiệu suất xử lý các hợp chất hữu cơ Bùn hoạt tính bao gồm các vi sinh vật trong nước thải, tạo thành các bông cặn có khả năng hấp thu và phân hủy các chất hữu cơ khi có mặt oxy.
Quá trình hiếu khí sinh trưởng dính bám, hay còn gọi là lọc sinh học hiếu khí, diễn ra nhờ sự bám dính của các vi khuẩn hiếu khí trên lớp vật liệu giá thể Quá trình này giúp tăng sinh khối vi sinh vật, kéo dài thời gian lưu bùn và xử lý hiệu quả tải trọng cao Vi sinh vật tham gia vào việc xử lý BOD, COD, cùng với một phần nitơ và phospho.
Đĩa quay sinh học hoạt động bằng cách cho màng sinh học tiếp xúc liên tục với các hợp chất hữu cơ (CHC) trong nước thải Quá trình quay không chỉ giúp màng sinh học tiếp xúc với không khí mà còn tương tác hiệu quả với CHC, từ đó thúc đẩy quá trình phân hủy nhanh chóng các hợp chất này.
+ Mương oxy hóa: là dạng cải tiến của bể Aerotank khuấy trộn hoàn chỉnh làm việc trong điều kiện hiếu khí kéo dài với bùn hoạt tính.
Phương pháp xử lý sinh học hiếu khí tự nhiên:
Cánh đồng tưới và bãi lọc là những phương pháp hiệu quả trong xử lý nước thải sinh hoạt, vốn chứa hàm lượng nitơ, phosphor và kali đáng kể Việc sử dụng vi sinh vật (VSV) tự nhiên để xử lý chất hữu cơ trong nước thải giúp cải thiện chất lượng nước, mặc dù quá trình này diễn ra chậm.
Ao hồ sinh học là hệ thống sử dụng vi sinh vật (VSV) để tạo ra oxy từ rêu tảo qua quá trình quang hợp, đồng thời hấp thụ oxy từ không khí để oxy hóa các chất hữu cơ Trong quá trình này, rong và tảo cũng tiêu thụ các chất hữu cơ, góp phần duy trì sự cân bằng sinh thái trong ao hồ.
CO2, Phosphat và nitrat amoni sinh ra từ sự phân hủy, oxy hóa các CHC bởi vi sinh.
Hồ sinh học xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học chủ yếu dựa vào quá trình tự làm sạch của hồ
Nước thải có khả năng giảm từ 90-98% BOD, nhưng chỉ giảm được 30-40% tổng Nitơ (N) và khoảng 30% Phốt pho (P) Do hàm lượng N và P cao vượt ngưỡng cho phép, cần áp dụng phương pháp xử lý bổ sung bằng cách thiếu khí để đảm bảo tiêu chuẩn môi trường.
Trong trường hợp thiếu oxy, vi khuẩn khử Nitrat denitrificans sẽ tách oxy từ Nitrat và nitrit để oxy hóa chất hữu cơ Quá trình này dẫn đến việc hình thành Nitơ phân tử, sau đó thoát ra khỏi nước Quy trình chuyển đổi diễn ra theo thứ tự: NO3 – NO2 – NO – N2O – N2.
(NO, N2O, N2: dạng khí) Tuy nhiên để cho quá trình này diễn ra thì cần phải xảy ra thêm
2 quá trình Nitrit hóa và Nitrat hóa ở điều điện hiếu khí.
Quá trình nitrit hóa: NH4 + O2 —Nitrosomonas—> NO2 -
Quá trình nitrat hóa: NH4 + O2 —Nitrobacter—> NO3 -
Để xử lý nitơ trong nước thải, cần có nguồn cacbon để tổng hợp tế bào Nước thải đã được nitrat hóa thường thiếu vật chất chứa cacbon, vì vậy cần bổ sung nguồn cacbon từ bên ngoài Trong các hệ thống khử nitrit sinh học, nước thải hoặc tế bào chất có thể cung cấp cacbon cần thiết Tuy nhiên, trong xử lý nước thải công nghiệp, thường thiếu cacbon hữu cơ, nên rượu metylic (CH3OH) thường được sử dụng làm nguồn cacbon bổ sung.
Kết hợp sinh học hiếu khí và kị khí
Ao hồ hiếu – kị khí là một loại ao hồ phổ biến, sử dụng phương pháp sinh học để xử lý nước thải Nó hoạt động bằng cách phân hủy hiếu khí các chất hữu cơ hòa tan trong nước, đồng thời phân hủy kị khí các cặn lắng ở vùng đáy.
NHIỆM VỤ THIẾT KẾ CỦA ĐỒ ÁN
N HIỆM VỤ THIẾT KẾ
- Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho khu dân cư 100.000 người, Niên hạn thiết kế = 20 năm Tiêu chuẩn nước thải : TCVN 6772:2000
+ Lựa chọn sơ đồ công nghệ
+ Tính toán các công trình đơn vị
+ Quy hoạch mặt bằng trạm xử lý
+ Thiết kế chi tiết 1 công trình đơn vị
S Ố LIỆU THIẾT KẾ
Bảng 3: Tính chất của nguồn nước thải cần xử lý
STT Thông số Đơn vị Nước thải đầu vào
5 Dầu mỡ thực vật mg/l 8
X ÁC ĐỊNH HIỆU SUẤT XỬ LÝ
- Bảng 4: So sánh chất lượng nước thải với TCVN 6772:2000
Thông số ô nhiễm Đơn vị
Mức I Mức II Mức III Mức IV Mức V
3 Chất rắn lơ lửng mg/l 50 50 60 100 100
4 Chất rắn có thể lắng được mg/l 0,5 0,5 0,5 0,5 KQĐ
5 Tổng chất rắn hòa tan mg/l 500 500 500 500 KQĐ
8 Dầu mỡ (thực phẩm) mg/l 20 20 20 20 100
100ml KQĐ không quy định
Dựa vào bảng so sánh ta có thể nhận thấy các thông số vượt với hiệu suất cần phải xử lý là:
+ BOD5 vượt tiêu chuẩn tới 4 lần
120 ×100 %u % + SS vượt tiêu chuẩn tới 1.8 lần
92 ×100 %= 45 , 6 %+ N và P nằm trong khoảng quy định cho phép, nên đạt tiêu chuẩn.
TÍNH TOÁN CÔNG SUẤT VÀ ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ XỬ LÝ
T ÍNH TOÁN CÔNG SUẤT CỦA TRẠM XỬ LÝ NƯỚC THẢI
- Niên hạn thiết kế : 20 năm.
- Tốc độ gia tăng dân số: r
3.1.2 Tính toán lưu lượng nước thải
- Lưu lượng nước thải trung bình được tính theo
+ qtb là tiêu chuẩn nước thải trung bình (lấy bằng 100% nước cấp, theo TCVN 33:2006), qtb = 200 lít/người.ngđ.
+ N số dân số sau 20 năm
- Lưu lượng nước thải trung bình giờ:
- Lưu lượng trung bình trên giây: Qtb s = 295 (l/s)
- Lưu lượng nước thải lớn nhất trong ngày
Qtb max = Qtb x k = 25389 x 1,2 = 30467 ( m3/ngđ) Trong đó: o k hệ số không điều hòa ( K= 1,15 -1,3 theo TCVN 7957:2008) Chọn k 1,2
- Lưu lượng nước lớn nhất và nhỏ nhất theo giờ trong ngày
Q max h = Q tb h × K max Bảng 5: Hệ số điều hòa chung
Hệ số không điều hòa chung K0
Lưu lượng nước thải trung bình qtb (l/s)
+ Dựa theo bảng và nội suy với lưu lượng 295 l/s ta có: o K0 max = 1,5513 l/s o K0 min = 0,6193 l/s
- Lưu lượng lớn nhất giờ:
- Lưu lượng nhỏ nhất giờ:
C Ơ SỞ ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ XỬ LÝ
Các thông số ô nhiễm vượt tiêu chuẩn thải, cần phải xử lý là: SS, COD, BOD5, dầu mỡ TV, Nitơ.
Nồng độ ô nhiễm hữu cơ không quá cao, tỷ lệ BOD 5
COD > 0,5 cho thấy nước thải thích hợp để xử lý bằng phương pháp vi sinh hiếu khí, tuy nhiên do hạn chế về mặt bằng, công nghệ xử lý sinh học không được lựa chọn Để vi sinh vật hiếu khí phát triển tốt, cần duy trì tỉ lệ dinh dưỡng BOD:N:P là 100:5:1 Hiện tại, tỉ lệ dinh dưỡng của nước đầu vào là BOD:N:P = 100:5,5:1,2, cho thấy lượng nito cung cấp cho vi sinh vật là dư Tuy nhiên, giá trị dinh dưỡng chỉ có ý nghĩa trong các công trình sinh học Ngoài ra, do có các công trình xử lý sơ bộ, lượng BOD có thể giảm hơn, do đó cần xác định hiệu suất xử lý của các công trình cơ học trước khi quyết định tỉ lệ chất dinh dưỡng cho các công trình sinh học hiếu khí.
Nồng độ chất lơ lửng SS mg/l < 150 mg/l, nên không cần phải cân nhắc có nên xây dựng bể làm thoáng sơ bộ hoặc đông tụ sinh học (theo 8.12.1, 7957:2008)
Theo yêu cầu của đồ án, nhóm sẽ không thiết kế công trình xử lý kim loại nặng Các công trình sinh học phía sau sẽ không bị ảnh hưởng bởi các kim loại nặng có hại cho vi sinh vật.
Dầu mỡ có thể bám vào thành ống nước thải, gây giảm hiệu suất của hệ thống Với nồng độ dầu mỡ trong nước thải là 8mg/l, tải lượng dầu mỡ sẽ rất lớn Vì vậy, nhóm đã quyết định sử dụng bể lắng kết hợp với tuyển nổi khí hòa tan DAF để xử lý hiệu quả dầu mỡ và chất rắn lơ lửng trong nước.
Đ Ề XUẤT CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHO KHU DÂN CƯ
Bảng 6: Hiệu suất đề xuất các công trình xử lý
Thông số Đầu vào Công trình Hiệu suất(%) Sau xử lý
BOD 5 (mg/l) 120 Song chắn rác thô
BOD 5 (mg/l) 109.25 Bể lắng kết hợp tuyển nổi
BOD 5 ( (mg/l) 11.799 Bể khử trùng(bằng clo)
Bể lắng II(ly tâm)
Bảng 7: So sánh chất lượng nước thải sau xử lý với TCVN 6772:2000
Thông số Nước thải sau xử lý TCVN 6772:2000 Mức I
Kết luận: xử lý nước thải theo phương án này đáp ứng được TCVN 6772:2000 , do đó có thể lựa chọn tính toán.
Hình 2: Sơ đồ công nghệ
3.3.2 Thuyết minh sơ đồ công nghệ
Nước thải phát sinh từ khu dân cư sẽ được thu gom tập trung về hệ thống xử lý nước thải.
3.3.2.1 Song chắn rác Đầu tiên nước thải được đưa qua song chắn rác nhằm loại bỏ các chất rắn có kích thước lớn, tạp chất thô trong nước thải, nhờ đó tránh được hiện tượng tắt nghẽn bơm, van, đường ống Lượng rác thu được từ song chắn rác sẽ được thu go lại và xử lý như chất thải rắn.
3.3.2.2 Bể lắng cát ngang
Nước thải sẽ được dẫn vào bể lắng cát ngang, nơi các hạt cát lớn lắng xuống đáy Khi cát tích tụ đủ, sẽ được hút đi và đưa ra sân phơi để làm ráo nước Sau khi cát khô, xe sẽ thu gom định kỳ Nước lắng tại bể cát và nước rút từ sân phơi sẽ được dẫn vào đầu bể điều hòa.
Bể điều hòa đóng vai trò quan trọng trong việc điều chỉnh lưu lượng và nồng độ nước thải, giúp tối ưu hóa hiệu quả xử lý và giảm kích thước các công trình tiếp theo Khi lưu lượng hoặc nồng độ nước thải tăng đột ngột, các công trình như bể tuyển nổi có thể hoạt động kém hiệu quả, đòi hỏi điều chỉnh liên tục lượng khí cấp vào, gây khó khăn trong vận hành Đối với các hệ thống xử lý sinh học, sự thay đổi đột ngột về lưu lượng và nồng độ có thể gây sốc tải trọng cho vi sinh vật, làm giảm hiệu suất xử lý và tăng thể tích bể cần xây dựng, từ đó không mang lại lợi ích kinh tế.
Các bơm chìm được lắp đặt cuối bể điều hòa để bơm nước sang bể tuyển nổi.
3.3.2.4 Bể lắng kết hợp tuyển nổi khí hòa tan (DAF) kiểu ly tâm
Tại bể tuyển nổi, nước tuần hoàn và khí nén được bơm vào bình tạo áp, tạo ra hỗn hợp khí và nước dẫn vào ngăn tuyển nổi Tại đây, nước sẽ tiếp tục đi xuống ngăn lắng, nơi các hạt cặn lắng xuống một phần Sau khi quá trình tuyển nổi hoàn tất, nước sẽ được dẫn qua vách ngăn vào bể anoxic.
Váng nổi được thu gom định kỳ sau khi được thanh gạt từ bể chứa Cặn lắng từ bể tuyển nổi được xả hai lần mỗi ngày và chuyển đến hố chứa cặn.
Nước thải được xử lý trong bể Anoxic, nơi thiếu oxy, nhằm loại bỏ các chất hữu cơ và khử Nitơ từ Nitrat Quá trình này diễn ra nhờ dòng tuần hoàn từ bể hiếu khí, trong khi bể Anoxic là nơi cư trú của các vi sinh vật khử Nitơ và Photpho Tại đây, quá trình nitrat hóa và photphorit hóa diễn ra liên tục, góp phần cải thiện chất lượng nước thải.
Bể aerotank đóng vai trò quan trọng trong hiệu quả xử lý của hệ thống Tại đây, máy thổi khí hoạt động liên tục, cung cấp oxy cho vi sinh hiếu khí thông qua các đĩa phân phối khí Các vi sinh vật này sử dụng oxy, chất nền (BOD) và dinh dưỡng (N, P) để chuyển hóa thành chất trơ không hòa tan và sản sinh tế bào mới.
Trong hệ thống aerotank, bùn hoạt tính gia tăng dần và sau đó được chuyển đến bể lắng thứ hai Một phần nước sẽ được hồi lưu về bể anoxic để tiếp tục tham gia vào quá trình xử lý nước thải theo chu trình mới.
Qua bể aerotank, lượng chất hữu cơ có trong nước thải được giảm đáng kể.
Hỗn hợp nước thải và bùn hoạt tính được dẫn đến bể lắng 2, nơi bùn sẽ lắng nhờ trọng lực Một phần bùn sau khi lắng sẽ được tuần hoàn lại bể Anoxic để duy trì sinh khối, trong khi phần dư sẽ được bơm về bể chứa bùn và sử dụng thiết bị ép bùn băng tải để tách bùn Bùn đã được tách sẽ được vận chuyển đến nơi xử lý chuyên biệt, và nước từ máy ép bùn sẽ được tuần hoàn về bể điều hòa để tiếp tục quá trình xử lý.
Nước sau khi lắng sẽ được chuyển sang bể khử trùng bằng hóa chất NaClO, nhằm tiêu diệt vi khuẩn gây bệnh Quá trình này đảm bảo nước thải đạt tiêu chuẩn an toàn về mặt vi sinh trước khi được xả ra nguồn tiếp nhận.
Nước sau khi xử lý đạt tiêu chuẩn loại A QCVN 14:2008 trước khi xả vào nguồn tiếp nhận.
3.3.2.8 Các công trình xử lý bùn cặn.
Các công trình xử lý bùn cặn được sử dụng bao gồm hố chứa bùn, sử dụng máy ép bùn.
Hố chứa cặn đóng vai trò quan trọng trong việc thu nhận cặn từ bể lắng kết hợp tuyển nổi và bể lắng đợt 2, giúp ổn định lưu lượng cặn trước khi bơm sang bể nén bùn Tại bể nén bùn, cặn sẽ được tách nước, giảm độ ẩm xuống còn 95%, sau đó được chuyển qua băng chuyền máy ép bùn để tạo thành bùn khô với độ ẩm từ 50-70% Bùn cặn sau khi phơi sẽ được xúc định kỳ 4 tuần một lần và được vận chuyển để sử dụng làm phân bón.
3.3.3 Bảng so sánh bể Aerotank và bể SBR ĐẶC ĐIỂM Bể Aerotank Bể SBR Ưu điểm
- Dễ xây dựng và vận hành
- Bể Aerotank được sử dụng nhiều trong các ngành có hàm lượng chất hữu cơ cao
- Cấu tạo đơn giản: không cần xây dựng bể lắng II cũng như tuần hoàn bùn hoạt tính nên tốn ít diện tích xây dựng
- Hiệu suất xử lý cao: có khả năng khử Nitơ, Phospho cũng như hàm lượng chất dinh dưỡng cao.
- Có khả năng điều khiển tự động hoàn tan, ít ảnh hưởng đến hiệu quả xử lý
- Do phải sử dụng bơm để tuần hoàn ổn định lại nồng độ bùn hoạt tính ở trong bể nên khi vận hành tốn nhiều năng lượng.
- Tốn nhiều diện tích xây dựng
- Cần cung cấp không khí thường xuyên cho vi sinh vật hoạt động
-Công suất xử lý nhỏ do SBR xử lý theo mẻ -Kiểm soát quá trình khó, đòi hỏi hệ thống quan trắc các chỉ tiêu tinh tế, hiện đại.
-Bảo dưỡng các thiết bị khó khăn do SBR sử dụng phương tiện hiện đại.
-Cần có trình độ kỹ thuật cao cho công tác quản lý vận hành bể.
Hệ thống thổi khí trong SBR có thể bị tắc nghẽn do bùn không được rút hết Nếu xảy ra sự cố trong quá trình lắng bùn, bùn có thể bị trôi theo ống đầu ra, gây ảnh hưởng đến hiệu suất hệ thống.
-Khi xả tốc độ dòng chảy rất lớn sẽ làm ảnh hưởng đến các hệ thống xử lý phía sau.
Quá trình khử nitrat có thể xảy ra trong pha lắng khi thời gian lưu bùn kéo dài, dẫn đến hiện tượng bùn nổi do khí nitơ Hiện tượng này trở nên nghiêm trọng hơn trong những ngày có nhiệt độ cao.
Từ bảng phân tích ưu, nhược điểm của 2 bể thì cả 2 phương án đều là những mô hình hợp lý để xử lý nước thải sinh hoạt
Mặc dù hàm lượng N và P trong nguồn nước đầu vào không cao, nhưng quá trình hoạt động của bể SBR phức tạp đòi hỏi đội ngũ vận hành có trình độ chuyên môn cao Do đó, bể aerotank được lựa chọn làm cơ sở cho thiết kế và tính toán.
TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ CHO CÔNG NGHỆ ĐỀ XUẤT
N GĂN TIẾP NHẬN
Chọn thời gian lưu nước trong bể (t = 10 – 30 phút) Chọn t = 20 phút (Theo Lâm
Minh Triết, Nguyễn Thanh Hùng, Nguyễn Phước Dân, 2010- Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp.)
4.2.1 Thể tích ngăn tiếp nhận.
Chọn chiều cao công tác của bể: h 1 = 3m
Chọn chiều cao địa hình h 2 = 1m
Chiều cao phần bể là: H = h 1 + h 2 + h = 3 + 1 + 1 = 5m
Chọn bể có tiết diện hình vuông: L (m) x B (m) = 11 (m) x 10 (m)
Các thông số xây dựng ngăn tiếp nhận: L (m) x B (m) x H (m) = 101(m) x 10 (m) x 5 (m)
Thể tích xây dựng bể: V xd = L × B × H = 11 × 10 × 5 = 550 m 3
4.2.2 Tính toán chọn bơm và đường ống dẫn nước lên bể lắng cát.
Q – Lưu lượng nước thải lớn nhất giờ vào ngăn tiếp nhận, m 3 /h ρ – Khối lượng riêng của nước, ρ00 kg/m 3 g – Gia tốc trọng trường, g = 9.81 m 2 /s
H – Cột áp bơm, H = 8 – 10m Chọn H = 8m η – Hiệu suất chung của bơm từ 0.71 – 0.93 Chọn η = 0.8
Bố trí 4 bơm chìm nước thải LH845 45Kw
Công suất 45kW Điện áp 380V/50Hz
Nước thải được bơm lên bơm chìm, với vận tốc chọn trong khoảng v = 0.5 – 1.5 (m/s) (Theo QCVN 33:0/BXD) Chọn v = 1.3 (m/s) Đường kính ống dẫn nước thải mỗi bơm:
Chọn ống nhựa PVC Bình Minh có ∅ 400 (400 × 11.7 mm ¿
Bảng 12: Thống kê chi tiết Ngăn tiếp nhận
STT Tên thông số Kí hiệu Giá trị Đơn vị
1 Thời gian lưu nước T 20 Phút
2 Thể tích ngăn tiếp nhận V 547 m 3
B Ể LẮNG CÁT
9 Thể tích xây dựng bể Vxd 550 m 3
10 Đường kính ống dẫn nước D 400 mm
Bể lắng cát ngang được thiết kế nhằm loại bỏ các tạp chất vô cơ không hòa tan như cát, sỏi, xỉ và các vật liệu rắn khác có trọng lượng riêng lớn hơn các chất hữu cơ có thể phân hủy trong nước thải Bên cạnh đó, bể lắng cát còn giữ lại các vật liệu hữu cơ lớn như vỏ trứng, dăm bào, vỏ hạt và rác thực phẩm nghiền Việc tách bỏ những tạp chất này là cần thiết để bảo vệ hiệu suất hoạt động của các công trình xử lý nước thải phía sau.
4.3.2 Tính toán kích thước bể lắng cát
Thể tích tổng cộng của bể lắng cát ngang:
Q max h : lưu lượng giờ lớn nhất; Q max h = 1642 m 3 h = 456 l/s t: thời gian lưu nước; t = 60s (Theo: Bảng TK-2, Xử Lý Nước Thải Đô Thị Và
Công Nghiệp – Lâm Minh Triết trang 124)
Diện tích mặt cắt ngang F của nước thải trong bể lắng cát ngang:
Diện tích mặt thoáng F của nước thải trong bể lắng cát ngang:
(Nguồn: trang 124, Xử Lý Nước Thải Đô Thị Và Công Nghiệp – Lâm Minh Triết)
Q max s : lưu lượng giây lớn nhất ( m 3 s ) v: vận tốc chuyển động ngang của nước trong bể lắng cát ngang, v= 0,3m/s
Chiều rộng của bể lắng cát ngang: B
F n : diệntích mặt cắt ngang của bể
H: chiều cao công tác bể, H= 1,2m
Chọn bể lắng cát ngang gồm 2 đơn nguyên, trong đó 1 đơn nguyên công tác 1 đơn nguyên dự phòng (Theo 7.31, trang 39, TCXDVN 51-2008)
Chiều ngang mỗi đơn nguyên khi đó là: b = B =1,25 m Chiều dài mỗi đơn nguyên
1×1,25×1,2.2(m) Trong đó: n: số đơn nguyên công tác, n=1 b: chiều ngang mỗi đơn nguyên, b=1,25m
Lượng cát trung bình sinh ra mỗi ngày:
Chiều cao lớp cát trong bể lắng cát ngang trong 1 ngày đêm:
Chiều cao xây dựng của bể lắng cát ngang:
Trong đó: 0,4 là khoảng cách từ mực nước đến thành bể đơn vị (m)
Kiểm tra lại tính toán với điều kiện Điều kiện tính toán với vmin ≥ 0,15 m/s (Theo 7.33, trang 40, TCXDVN 51-2008).
Hmin : độ sâu lớp nước ứng với Qmin = 181 (l/s) (bằng độ đầy h ứng với Qmin ; Hmin 0,2 m)
Từ đó thiết bị nâng thủy lực sẽ đưa hỗn hợp cát và nước đến nơi phơi cát.
Để vận chuyển cát đến sân phơi, thiết bị nâng thủy lực cần pha loãng cát với nước thải đã qua xử lý theo tỷ lệ 1:20 dựa trên trọng lượng cát.
- Nước công tác do máy bơm với áp lực 2-3 atm.
- Thời gian mỗi lần xả cát dài 30 phút.
- Trọng lượng thể tích của cát 1,5 T/m 3
(Nguồn: trang 122, Xử Lý Nước Thải Đô Thị Và Công Nghiệp – Lâm Minh Triết)
Lượng nước công tác cần cho thiết bị nâng thủy lực:
(Nguồn: trang 122, Xử Lý Nước Thải Đô Thi Và Công Nghiêp – Lâm Minh Triết)
Wc: thể tích phần chứa cặn của bể lắng cát ngang, Wc = 3,8 m 3
Cát sau khi lấy ra khỏi bể lắng thường chứa một lượng nước lớn, do đó cần phải tách nước khỏi cát để thuận tiện cho việc vận chuyển Quá trình làm ráo cát được thực hiện tại sân phơi cát Sau khi cát được làm khô, nó sẽ được vận chuyển đi nơi khác, trong khi lượng nước tách ra sẽ được đưa trở lại hệ thống xử lý nước thải.
4.3.3 Thiết kế ngăn phân phối Để phân phối đều trên toàn bộ mặt cắt ngang của bể cần đặt các vách ngăn ở đầu mỗi bể, cách tường 1÷2m Vận tốc nước qua lổ vách ngăn lấy bằng 0,5 m/s Đoạn dưới của vách ngăn trong phạm vi chiều cao 0,3÷0,5m kề từ mặt trên của vùng chứa cặn nén không cần phải khoan lỗ (Theo khoản 6.77 TCXD 33:2006).
Để đảm bảo hiệu quả trong việc phân phối nước vào bể, độ cao làm việc tối thiểu của vách ngăn so với mặt trên của vùng lắng cặn được chọn là 0,5m Diện tích công tác của vách ngăn sẽ được xác định dựa trên thông số này.
F ngăn =b × ( H−0 , 5)=1, 25 × ( 1 , 77− 0 , 5)=1 , 58m 2 Lưu lượng nước tính toán qua bể: qn = Q 0467 m 3 /ngày đêm = 0.35 m 3 /s
Diện tích cần thiết của các lỗ ở vách ngăn phân phối nước vào là:
Theo khoản 6.77 TCXDVN 33:2006, vận tốc nước qua lỗ vách ngăn phân phối lấy bằng 0,5m/s Do đó:
0 , 5 =0 , 7 m 2 Lấy đường kính lỗ ở vách ngăn phân phối là d1=0,05m (d1=0,05÷0,15 m theo trang 73-
Xử lý nước cấp - TS.Nguyễn Ngọc Dung)
Tổng số lỗ ở vách ngăn phân phối là: n 1 = ∑ F lỗ
Bố trí: ta bố trí 10 hàng dọc và 35 hàng ngang, với tổng số lỗ đục là 10 x 35= 350 lỗ.
Khoảng cách giữa trục các lỗ theo hàng dọc là: (1,77 – 0,5)/10 = 0,0635 m = 0,127m Khoảng cách giữa trục các lỗ theo hàng ngang là: 1,25/35 = 0,035m
4.3.4 Tính toán máng thu nước của bể lắng cát ngang
Lưu lượng đầu vào cũng chính là lưu lượng đầu ra Q = Qmax = 456 (l/s)
Máng thu có dạng hình chữ nhật.
Chiều cao xây dựng của máng thu:
Chiều dài máng thu bể lắng cát:
Vận tốc nước chảy vào máng thu được duy trì ổn định trong bể lắng cát với giá trị v = v max = 0,3 m/s, theo tiêu chuẩn TCXDVN 51-2008 (trang 40) Đường kính của ống dẫn nước từ máng thu cần được xác định dựa trên vận tốc này.
4.3.5 Tính toán máng thu cặn:
Thể tích vùng chứa cặn Wc = 3,8 m 3 /ng
Chiều cao trung bình của vùng chứa nén cặn:
Tính lượng nước dùng cho việc xả cặn bể lắng:
Lượng nước dùng cho việc xả cặn bể lắng tính bằng phần trăm lưu lượng nước xử lý, được xác định theo công thức:
Kp: hệ số pha loãng cặn, bằng 1,2 ÷ 1,5 n: số bể lắng cát ngang
Tính toán máng thu cặn:
Hệ thống xả cặn thủy lực sử dụng máng hình tam giác với ống thu dọc theo trục máng, cho phép xả cặn qua ống thu Thời gian xả cặn được quy định từ 10 đến 20 phút, trong đó thời gian tối ưu được chọn là 15 phút để tính toán Đặc biệt, tốc độ nước chảy tại cuối máng cần đạt tối thiểu 1m/s.
Lưu lượng cặn khi xả là:
Qc = Wc T = 15× 3 , 8 60=¿ 4.2 x10 -3 (m 3 /h) Chọn chiều rộng xây dựng của mỗi máng xả cặn là Bm = 1,4 m
Khoảng cách giữa 2 mép máng thu = 0,2m
Tường máng nghiêng 45 độ so với phương thẳng đứng, suy ra chiều cao của máng là Hm
Chiều rộng của máng + mép máng là: 1,5 (m)
Chiều dài máng xả cặn bằng chiều rộng của bể: 1,25(m)
Chọn ống thu cặn đặt trong máng thu cặn có đường kính D = 0,3 (m)
4.3.6 Thiết kế hố thu cát
Góc nghiêng của đáy thu cát không nhỏ hơn 60 0 theo phương ngang (8.3.6,7957:2008), chọn góc 60 0 Hố thu cát có dạng hình chóp cụt đều Đáy có hình vuông, cạnh 0,3m( d=0,3m00mm).
Chiều cao hố thu cát: h = 3 W c n(S ¿¿ 1+ S 2 + √ S 1 + S 2 )= 1 ( 1 , 3 + 0 , 3 09 × + 3 √ , 8 1 , 3 + 0 , 09 ) = 4 ¿
Ta có : thể tích bể lắng là 27,37 m 3 trong thời gian là 1 tiếng đồng hồ Vậy sẽ chọn loại bơm có thông số Q = 30 m 3 /h.
Chọn xả cát trong 60p , lưu lượng bơm cát Q > 32 m 3 /h
- WC : Thể tích phần chứa cặn của bể lắng cát ngang Wc = 3.8 m 3
-p: Khối lượng riêng của chất lỏng, p: 1000 kg/m 3
-n: Hiệu suất của bơm, (n = 0,7 0,9, chọn n = 0,8)
- k : Hệ số an toàn khi thiết kế trong thực tế, k = 2
Vậy chọn 2 máy bơm cát (1 bơm hoạt động và 1 bơm dự phòng ) có đặc tính như sau:
Hình 5: Hình máy bơm trong bể lắng cát
- Tên: Máy bơm Tsurumi Nhật
B Ể ĐIỀU HÒA
4.4.1 Chức năng Điều hòa lưu lượng, ổn định pH, COD, BOD, nitơ, photpho, làm thoáng sơ bộ, chống lắng cặn Giảm kích thước một phần các công trình phía sau và tăng hiệu quả xử lý của hệ thống.
Thể tích tích lũy trong bể điều hòa được xác định dựa trên tổng thể tích nước tích lũy vào bể qua từng giờ, kết hợp với thể tích nước được bơm ra mỗi giờ, với lưu lượng bơm được tính bằng lưu lượng trung bình theo giờ.
Thể tích tích luỹ dòng vào giờ thứ i được xác định (Trang 413 Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải và công nghiệp, Lâm Minh Triết):
Vv(i-1): Thể tích tích luỹ dòng vào của giờ trước đó, m 3 ;
Qi: Lưu lượng nước thải của giờ đang xét, m 3 /h;
Thể tích tích luỹ bơm đi của giờ thứ i (Trang 413 Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải và công nghiệp, Lâm Minh Triết):
Vb(i-1): Thể tích tích luỹ bơm đi của giờ trước đó
Qb(i) : Lưu lượng bơm của giờ đang xét, m 3 /h.
Bảng 13: Lượng nước tích lũy vào bể theo từng giờ
Thể tích tích lũy vào bể (A)
Thể tích tích lũy bơm đi (B)
Thể tích bể điều hòa
Thể tích lý thuyết của bể điều hòa được xác định bằng cách sử dụng đại số, dựa trên giá trị dương lớn nhất và giá trị âm nhỏ nhất của cột hiệu số giữa thể tích tích lũy và thể tích nước tuần hoàn từ bể nén bùn.
413 Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải và công nghiệp, Lâm Minh Triết):
Thể tích thực tế của bể điều hoà:
K là hệ số an toàn, lấy trong khoảng 1,1 ÷ 1,2 Chọn K = 1,1 (Trang 413 Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải và công nghiệp, Lâm Minh Triết).
Chọn bể điều hòa có dạng hình tròn, chiều cao lớp nước lớn nhất h max =5 m chiều cao bảo vệ h bv = 0 , 5 m Vậy chiều cao tổng cộng:
H= h max + h bv = 5m + 0,5m = 5m Chiều dài bề L = 32.5 m (chiều dài bên ngoài tính luôn tường bê tông: 33m)
Chiều rộng bể B = 33.5 m (chiều dài bên ngoài tính luôn tường bê tông: 34m)
Thời gian lưu nước trong bể:
Vì thời gian lưu nước trong bể điều hòa là 5.8 giờ > 2 giờ nên sử dụng hệ thống sục khí.
Để đảm bảo hiệu quả hoạt động của bể điều hòa, việc tính toán hệ thống phân phối khí là rất quan trọng Cần cung cấp một lượng không khí liên tục để tránh hiện tượng lắng cặn và ngăn chặn mùi hôi trong bể.
Lưu lượng không khí cần cung cấp cho bể điều hòa:
Tốc độ cấp khí trong bể điều hòa (vk) được xác định trong khoảng từ 0,01 đến 0,015 m³/m³.h, với lựa chọn vk = 0,015 m³/m³.phút Đây là thông số quan trọng trong thiết kế các công trình xử lý nước thải, theo nghiên cứu của TS Trịnh Xuân.
V: là thể tích bể điều hòa
4.4.3 Tính đường kính ống cấp khí Đường kính cấp khí cho bể: d chính = √ πx v 4 chính × L x kk 3600 = √ πx 4 15 × 5535 x 3600 = 0 ,35 m
Kiểm tra lại vận tốc trong ống chính: v chính = 4 × L kk d chính 2 × π = 4 × 5535
Lượng không khí cần cung cấp cho hệ thống là 5535 m³/h, với vận tốc khí trong ống được xác định trong khoảng 10 - 15 m/s Trong thiết kế, vận tốc khí được chọn là 15 m/s, theo tính toán của TS Trịnh Xuân Lai trong các công trình xử lý nước thải.
Chọn dống chính = 355 mm Đặt 1 ống chính dọc theo chiều rộng bể để phân phối khí.
Đặt ống nhánh vuông góc với bể và chạy dọc theo chiều dài của bể Chiều dài ống nhánh bằng chiều rộng bể, cụ thể là 30 m, và khoảng cách giữa các ống là 2 m.
Số ống nhánh: nống= 30−2∗1 2 + 1= 15 ống
Lưu lượng khí trong mỗi nhánh: q kk = L kk
13 B5 (l / ph) Đường kính mỗi ống nhánh: d nhánh = √ π x v 4 nhánh x q x kk 3600 = √ π x 4 10 x 425 x 3600 = 0 ,1 m
Chọn ống có đường kính d = 110 mm
Tính toán đường kính ống dẫn nước ra vào bể điều hòa:
Nước thải được bơm từ bể chứa vào bể điều hòa với tốc độ nước vào bể nước là 2m/s, vậy đường kính ống là:
Dv = √ v × 3.14 4 ×Q ×3600 max h = √ 2 × 4 3.14 ×1642 × 3600 = 518 mm (chọn ống 500)
Chọn vận tốc nước ra khỏi bể điều hoà là 1,5m/s thì đường kính ống ra là :
Dr = √ v × 3.14 4 × Q ×3600 h tb = √ 1 , 5 4 × ×1058.25 3.14 × 3600 = 0,43m= 430 mm (chọn ống 450)
4.4.4 Tính lượng không khí cần thiết
Lượng khí nén cần cho mỗi bể điều hòa là:
Với qkk: Lượng không khí cần cấp để xáo trộn
V: là thể tích bể điều hòa vkk : tốc độ khí nén trong bể điều hòa : 0,01 – 0,015 m 3 /m 3 phút, chọn vkk = 0,015 m 3 /m 3 phút (Theo “Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải – TS Trịnh Xuân Lai NXB Xây Dựng, 2009”trang 42) Đĩa sục khí:
Loại đĩa khí: Bọt thô
Hãng sản xuất: Heywel RSD 168 – Taiwan Đài Loan Đường kính: 168 mm
Lưu lượng khí: 6 - 24 m 3 /giờ ( Chọn Q = 20 ) n đĩa =L kk
Chọn hệ thống phân phối khí gồm 15 ống nhánh phân phối khí được bố trí được bố trí theo chiều rộng bể
Khoảng cách giữa các ống nhánh rnhánh= 2 m, khoảng cách từ ống nhánh đến thành bể là 1 m.
Số đĩa sục khí trên ống nhánh: ¿207
=> Số đĩa là 14 cái trên một ống.
Chọn khoảng cách giữa các đĩa là rđĩa = 2m và khoảng cách giữa 2 đầu nhánh đến thành bể là 1m.
4.4.5 Tính toán máy thổi khí Áp lực cần thiết cho hệ thống thổi khí được xác định theo công thức:
H: Áp lực cần thiết cho hệ thống thổi khí hd, hc: Tổn thất áp lực do ma sát dọc theo chiều dài trên đường ống dẫn và tổn thất cục bộ tại các điểm uốn, khúc quanh, (m) Tổng tổn thất do hd và hc không quá 0,4m hf: Tổn thất qua các lỗ phân phối, không vượt quá 0,5m
H: Độ ngập sâu của ống sục khí H= 5m. Áp suất không khí theo atmosphere:
Công suất yêu cầu của máy thổi khí:
102 × 0 , 8 = 88.3 kW Trong đó: η :hiệu suất của máy nén khí (0,7÷0,9), chọn η = 0,8 qkk.chính = 92.25 m 3 /phút = 1,5 m 3 /s
Sử dụng 2 máy thổi khí, 1 máy hoạt động, 1 máy dự phòng.
Công suất máy: 23kW –20 kPa
Hãng sản xuất: ANLET-Nhật
Chọn 3 bơm chìm hoạt động, 1 bơm dự phòng đặt tại hầm bơm có lưu lượng Qtb 1058.25 m 3 /h.
Hãng sản xuất: Kaiquan – Trung Quốc
Bảng 14: Thống kê số liệu tính toán bể điều hòa
STT Tên chi tiết Kí hiệu Giá trị Đơn vị
6 Đường kính ống chính dẫn khí vào bể D 355 mm
7 Đường kính ống nhánh d 110 mm
8 Số ống nhánh nnhánh 15 nhánh
9 Số đĩa thổi khí nđĩa 207 cái
10 Đường kính ống nước vào D vào 510 Mm
11 Đường kính ống nước ra D ra 470 mm
4.5 Bể lắng kết hợp tuyển nổi
4.5.1 Tính kích thước bể tuyển nổi
Xây dựng 1 bể lắng kết hợp tuyển nổi khí hòa tan (DAF) kiểu ly tâm. a Kích thước ngăn tuyển nổi Đường kính ngăn tuyển nổi:
Qt: tổng lưu lượng nước vào bể tuyển nổi,
Qt= Qtb.h + R = 1058.25 + 158.7375 = 1216.9 (m 3 /h) Với R: Lưu lượng hoàn lưu lại bình tạo áp , R = (10-25%)Q, Chọn R % Q 158.7375 m 3 /h ( Theo TS Nguyễn Trung Việt, Giáo trình xử lý nước thải, 2006)
Uk: Vận tốc nước trong ngăn tuyển nổi, thường chọn bằng 10,8 m/h, n: số bể tuyển nổi
Chiều cao ngăn tuyển nổi không nhỏ hơn 1,5m, chọn htn = 1,5m (theo 8.9.2, 7957:2008). b Kích thước toàn bể Đường kính chung của bể lắng kết hợp tuyển nổi kiểu ly tâm.
Trong đó U0 :Vận tốc nước trong vùng lắng, thường chọn bằng 4,7 m/h.
Chiều cao ngăn tuyển nổi không nhỏ hơn 1,5m, chọn htn = 2.5m (theo 8.9.2, 7957:2008),
Chiều cao vùng lắng không nhỏ hơn 1,5m, chọn hl = 2.5m (theo 8.9.2, 7957:2008),
Chọn chiều cao bảo vệ là: hbv = 0,5 (m).
Tính áp suất bồn tạo áp
Tỉ lệ A/S (ml khí trên mg chất rắn và dầu mỡ) ở áp suất khí quyển thường được xác định bằng thực nghiệm, với giá trị dao động từ 0,005 đến 0,06 Theo Lê Hoàng Việt trong cuốn "Phương pháp xử lý nước thải" (2003), giá trị A/S được khuyến nghị là 0,01.
R: Lưu lượng hoàn lưu lại bình tạo áp , R = 158.7375 m 3 /h, f : hệ số tỉ lệ độ hòa tan không khí vào nước tại áp suất P, thông thường lấy bằng 0,5 ( Theo Lâm Minh Triết),
P: áp suất tuyệt đối (lực nén trong bình tạo áp),
S : nồng độ chất rắn (mg/L) (CSS + CDM)
CSS : hàm lượng chất rắn trong nước thải sau bể lắng cát, CSS = 87.4 mg/l,
CDM : hàm lượng dầu mỡ trong nước thải sau bể lắng cát, CDM = 8 mg/l,
Hệ số 1,3: Trọng lượng của 1 ml không khí tính bằng mg,
Hệ số (-1) phản ánh sự ảnh hưởng của hệ thống hoạt động ở áp suất khí quyển Khả năng hòa tan của không khí trong nước, ký hiệu là sa, được xác định ở điều kiện tiêu chuẩn 25 độ C và 1 atm, theo bảng 2-6 trong tài liệu “Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp”, NXB ĐHQG.
TpHCM, Lâm Minh Triết, trang 56.
Bảng 15: Độ hoà tan của khí phụ thuộc vào nhiệt độ
Nội suy với nhiệt độ bằng 25 0 C, ta được sa = 17,2ml/l.
Thế vào công thức (*) ta được:
Từ đó tính được: P = 2,56 (atm)
Thiết kế bồn áp có áp suất bằng 3 atm. b Tính kích thước bình tạo áp
Chọn thời gian lưu nước trong bình tạo áp là: t = 1,5 phút (thời gian bão hoà không khí từ 1 đến 3 phút, theo 8.9.2, TCVN 7957: 2008/BXD).
Thể tích nước chứa trong các bình tạo áp là:
60 =3.96(m 3 ) Trên thực tế, thể tích nước (Vn) chỉ chiếm 2/3 thể tích bình tạo áp (Vb)
Thể tích thực của bình:
3×3.96=2.64(m 3 ) Chọn chiều cao bình tạo áp Hbta = 2 m. Đường kính bình tạo áp:
Lưu lượng khí cung cấp:
+ S: lượng cặn tách ra trong 1 phút,
Css: hàm lượng chất rắn trong nước thải sau bể lắng cát, Css = 87.4 mg/l
Qt: tổng lưu lượng đi vào bể tuyển nổi Qt = 1058.25 + 158.7375 = 1216.9 (m 3 /h)
Công suất của máy nén khí:
0.554l/phút Với f: hệ số tỉ lệ độ hòa tan không khí vào nước tại áp suất P (P = 3 atm), f = 0,5.
=> Chọn máy nén khí có Qmn = 354 l/phút, P = 3 atm.
4.5.4 Tính toán máy bơm cho bồn áp lực
Chọn cột áp cho bơm nước vào bình áp lực H = 10 m.
Lưu lượng bơm tuần hoàn: R = 158.7375 m 3 /h.
+ R: Lưu lượng nước tuần hoàn, R = 158.7375 m 3 /h,
: Khối lượng riêng của nước, 1000 kg/m 3 ,
: Hệ số gia tốc trọng trường, = 9,81 m/s 2 ,
Bảng 16: Thông số thiết kế Bể lắng kết hợp tuyển nổi ly tâm
Kích thước bể lắng kết hợp tuyền nổi li tâm
Số đơn nguyên 1 Đường kính 21.75 (m)
Kích thước bồn tạo áp
Số đơn nguyên 1 Đường kính 1,29 (m)
4.5.5 Tính lượng bùn cần xử lý
Lượng chất lơ lửng thu được qua bể tuyển nổi mỗi ngày:
Lượng dầu mỡ thu được mỗi ngày:
1000 2.334 (kg/ngày) Lượng dầu sinh ra được thu gom riêng, xử lý theo chất rắn nguy hại hoặc đốt.
Xem tỷ trọng của nước là 1T/m 3 , thể tích hỗn hợp cặn lắng được tính theo công thức:
S: Tỷ trọng hỗn hợp cặn (T/m 3 ), S = 1,02,
P: Nồng độ % của cặn khô trong hỗn hợp, P = 4-10%, chọn P = 5%.
4.5.6 Tính toán ống thu bùn
Xả bùn lắng 12h một lần, mỗi lần xả 10’ Chọn vận tốc thu bùn trong ống v = 0,5 m/s.
2×10 e.25m 3 /h Đường kính ống dẫn bùn cho mỗi bể: d b = √ 3600 ×3 4 ×Q , 14 bx × v × n = √ 3600× 3 4 , × 14 65.25 × 0 , 5 ×0 , 6 =0.27 (m)
Chọn đường kính ống dẫn bùn là ống thép, DN325mm
Các công thức tính toán bể Anoxic được áp dụng dựa trên tài liệu của TS Trịnh Xuân Lai, trong cuốn sách "Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải" xuất bản năm 2008 bởi NXB Xây Dựng Hà Nội.
4.6.1 Tốc độ vi khuẩn nitrate
Tốc độ tăng trưởng riêng của vi khuẩn nitrate trong điều kiện vận hành ổn định: μN = μNmax × N
Công thức tính tốc độ tăng trưởng tối đa của vi khuẩn là (Ko 2 + DO) x e0,098(T-15) × [1- (0,833 × (7,2 – pH)], trong đó àNmax đạt giá trị 0,45 ngày -1 ở nhiệt độ 25°C (theo Bảng 5.3 trong tài liệu thiết kế các công trình XLNT của Trịnh Xuân Lai) Đối với nước thải đầu vào, pH được xác định là 6,6.
DO: Nồng độ oxy hòa tan trong nước, DO = 2 mg/l
KO2 = 1,3 mg/l (Bảng 5.3 Tính toán thiết kế các công trình XLNT-Trịnh Xuân Lai) Suy ra: μN = 0,9 × 8 + 1 8 , 31 × 1, 3 2 + 2 x e0,098(20-15) × [1 - 0,833(7,2 – 7,0)] = 0,7 (ngày -1 )
Tốc độ sử dụng NH4 + của vi khuẩn nitrat hóa theo yêu cầu đầu vào 8 mg/l, đầu ra 1.6 mg/l là: ρ N = K × N
1 , 31+1.6 =2.6(mgNH4/mgbùn N ngày) Trong đó:
K = μ N YN = 3.75 ngày -1 , với YN từ 0,1-0,3 chọn YN = 0,16 (mg bùn hoạt tính/mg
KN = 1,31 (Bảng 5.4 trang 80, Tính toán thiết kế các công trình XLNT - Trịnh Xuân Lai)
Xác định thời gian lưu bùn:
=> tc = 0,376 1 = 2,6 (ngày) Vậy tuổi của bùn là 2,6 ngày.
KdN = 0,04 ngày -1 (Bảng 5.4 trang 80, Tính toán thiết kế các công trình XLNT- Trịnh Xuân Lai);
YN = 0,16 (mg bùn hoạt tính/mg NH4 +).
Xác định thành phần hoạt tính của vi khuẩn Nitrate hóa trong bùn hoạt tính:
Do đó thành phần hoạt tính của vi khuẩn Nitrate hóa trong bùn hoạt tính:
X : nồng độ chất rắn bay hơi = 3000 mg/lit
Thời gian cần thiết để nitrat hóa: t n = N 0 − N ρ N × X N = 8 − 1.6
2, 6 × 60 = 0 , 04 ngày Tốc độ khử NO 3
Y × ( t 1 c − Kd ) = 0 1 , 6 × ( 2 1 ,6 −0,055 ) =0,549( mg N 2 / mg bùn ngày)
Y = 0,6 ; Kd = 0,055 (bảng 5-1, trang 71 tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải, Trịnh Xuân Lai); t c = (ngày) theo tuổi của bùn Nitrat hóa.
Thời gian cần thiết để khử Nitrat: t K =V
Khi đó, thời gian lưu nước trong bể Anoxic là tA = tk + tn = 0,04+ 0,03= 0,07 ngày
Tính hệ số tuần hoàn α:
Phương trình cân bằng vật chất cho bể sinh học:
Qw: Lưu lượng bùn thải;
Qth: Lưu lượng bùn hoạt tính tuần hoàn;
X0: Nồng độ SS trong nước thải ra bể Anoxic;
X: Nồng độ bùn hoạt tính trong bể Aerotank, Từ 2000 tới 3000,chọn X = 3.000 mg/l;
Xth: Nồng độ SS trong bùn hoạt tính tuần hoàn, Xth = 8.000 mg/l;
Giá trị X0 thường nhỏ hơn nhiều so với X và Xth, vì vậy trong phương trình cân bằng vật chất, chúng ta có thể loại bỏ đại lượng Q x X0 Do đó, phương trình cân bằng vật chất sẽ được đơn giản hóa.
Chia 2 vế của phương trình cho Qw và đặt tỷ số
(gọi là tỷ số tuần hoàn) phương trình trở thành: α = X
Giá trị nằm trong khoảng cho phép [1]
Lưu lượng trung bình của hỗn hợp bùn hoạt tính tuần hoàn:
Thể tích bùn tuần hoàn từ bể trong 1h:
Lượng nước tuần hoàn từ cuối bể Aerotank về đầu bể thiếu khí để khử Nitơ chọn 100%
4.6.2 Tính toán kích thước bể
Thông số thiết kế thời gian lưu nước t = 1,5– 2h (Metcalf and Eddy, 2003,
Wastewater Engineering Treatment and Reuse) Chọn t = 1,5h.
W = Q tb h × t = 1058.250 × 1, 5 = 1583.375( m 3 ) Chọn chiều cao làm việc của bể: H = 5 m Chọn chiều cao bảo vệ: hbv = 0,5m.
Chiều cao xây dựng của bể: H xd = H+ h bv =5+0 , 5= 5 , 5( m )
Diện tích mặt bằng bể:
5 = 317.475( m 2 ) Chọn chiều dài của bể: L = 24m
Chọn chiều rộng của bể: B = 12m
Kích thước của bể anoxic: L × B× H = 24 m×12 m× 5 , 5 m
Thể tích thực tế của bể anoxic: W t $ × 12× 5 , 584( m 3 )
B Ể ANOXIC
Các công thức tính toán bể Anoxic được tham khảo từ cuốn sách của TS Trịnh Xuân Lai, xuất bản năm 2008, mang tên "Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải" của Nhà xuất bản Xây Dựng Hà Nội.
4.6.1 Tốc độ vi khuẩn nitrate
Tốc độ tăng trưởng riêng của vi khuẩn nitrate trong điều kiện vận hành ổn định: μN = μNmax × N
Tốc độ tăng trưởng tối đa của vi khuẩn (àNmax) được tính bằng công thức (Ko 2 + DO) x e0,098(T-15) × [1 - (0,833 × (7,2 – pH)], với àNmax đạt 0,45 ngày -1 ở nhiệt độ 25 độ C Trong đó, pH của nước thải đầu vào được xác định là 6,6.
DO: Nồng độ oxy hòa tan trong nước, DO = 2 mg/l
KO2 = 1,3 mg/l (Bảng 5.3 Tính toán thiết kế các công trình XLNT-Trịnh Xuân Lai) Suy ra: μN = 0,9 × 8 + 1 8 , 31 × 1, 3 2 + 2 x e0,098(20-15) × [1 - 0,833(7,2 – 7,0)] = 0,7 (ngày -1 )
Tốc độ sử dụng NH4 + của vi khuẩn nitrat hóa theo yêu cầu đầu vào 8 mg/l, đầu ra 1.6 mg/l là: ρ N = K × N
1 , 31+1.6 =2.6(mgNH4/mgbùn N ngày) Trong đó:
K = μ N YN = 3.75 ngày -1 , với YN từ 0,1-0,3 chọn YN = 0,16 (mg bùn hoạt tính/mg
KN = 1,31 (Bảng 5.4 trang 80, Tính toán thiết kế các công trình XLNT - Trịnh Xuân Lai)
Xác định thời gian lưu bùn:
=> tc = 0,376 1 = 2,6 (ngày) Vậy tuổi của bùn là 2,6 ngày.
KdN = 0,04 ngày -1 (Bảng 5.4 trang 80, Tính toán thiết kế các công trình XLNT- Trịnh Xuân Lai);
YN = 0,16 (mg bùn hoạt tính/mg NH4 +).
Xác định thành phần hoạt tính của vi khuẩn Nitrate hóa trong bùn hoạt tính:
Do đó thành phần hoạt tính của vi khuẩn Nitrate hóa trong bùn hoạt tính:
X : nồng độ chất rắn bay hơi = 3000 mg/lit
Thời gian cần thiết để nitrat hóa: t n = N 0 − N ρ N × X N = 8 − 1.6
2, 6 × 60 = 0 , 04 ngày Tốc độ khử NO 3
Y × ( t 1 c − Kd ) = 0 1 , 6 × ( 2 1 ,6 −0,055 ) =0,549( mg N 2 / mg bùn ngày)
Y = 0,6 ; Kd = 0,055 (bảng 5-1, trang 71 tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải, Trịnh Xuân Lai); t c = (ngày) theo tuổi của bùn Nitrat hóa.
Thời gian cần thiết để khử Nitrat: t K =V
Khi đó, thời gian lưu nước trong bể Anoxic là tA = tk + tn = 0,04+ 0,03= 0,07 ngày
Tính hệ số tuần hoàn α:
Phương trình cân bằng vật chất cho bể sinh học:
Qw: Lưu lượng bùn thải;
Qth: Lưu lượng bùn hoạt tính tuần hoàn;
X0: Nồng độ SS trong nước thải ra bể Anoxic;
X: Nồng độ bùn hoạt tính trong bể Aerotank, Từ 2000 tới 3000,chọn X = 3.000 mg/l;
Xth: Nồng độ SS trong bùn hoạt tính tuần hoàn, Xth = 8.000 mg/l;
Giá trị X0 thường rất nhỏ so với X và Xth, vì vậy trong phương trình cân bằng vật chất, đại lượng Q x X0 có thể được bỏ qua Do đó, phương trình cân bằng vật chất sẽ được điều chỉnh thành dạng đơn giản hơn.
Chia 2 vế của phương trình cho Qw và đặt tỷ số
(gọi là tỷ số tuần hoàn) phương trình trở thành: α = X
Giá trị nằm trong khoảng cho phép [1]
Lưu lượng trung bình của hỗn hợp bùn hoạt tính tuần hoàn:
Thể tích bùn tuần hoàn từ bể trong 1h:
Lượng nước tuần hoàn từ cuối bể Aerotank về đầu bể thiếu khí để khử Nitơ chọn 100%
4.6.2 Tính toán kích thước bể
Thông số thiết kế thời gian lưu nước t = 1,5– 2h (Metcalf and Eddy, 2003,
Wastewater Engineering Treatment and Reuse) Chọn t = 1,5h.
W = Q tb h × t = 1058.250 × 1, 5 = 1583.375( m 3 ) Chọn chiều cao làm việc của bể: H = 5 m Chọn chiều cao bảo vệ: hbv = 0,5m.
Chiều cao xây dựng của bể: H xd = H+ h bv =5+0 , 5= 5 , 5( m )
Diện tích mặt bằng bể:
5 = 317.475( m 2 ) Chọn chiều dài của bể: L = 24m
Chọn chiều rộng của bể: B = 12m
Kích thước của bể anoxic: L × B× H = 24 m×12 m× 5 , 5 m
Thể tích thực tế của bể anoxic: W t $ × 12× 5 , 584( m 3 )
Nước thải từ bể điều hòa và nước tuần hoàn từ bể sinh học hiếu khí, cùng với bùn tuần hoàn từ bể lắng 2, sẽ được phân phối đồng đều trên diện tích đáy bể.
Chọn ống có DP0mm
Chọn năng lượng khuấy: 5 kW/10 3 m 3 (3 – 10 kW/10 3 m 3 ) (Nguồn: theo Metcalf & Eddy, 2003, Wastewater Engineering Treatment and Reuse, Chương 9 mục 9.5: Activated Sludge with Fixed Film Packing, 952 trang).
N = W × 5 = 1583.375( m 3 ) ×5 ( kW / 10 3 m 3 )= 7916 KW Bảng 17: Thông số thiết kế bể Anoxic
STT Thông số Ký hiệu Đơn vị Giá trị
Chiều cao xây dựng Hxd m 5,5
3 Thể tích xây dựng của bể Wt m 3 1584
4 Công suất của máy khuấy N KW 7916
Lưu lượng nước thải đầu ra bể Aerotank:
Hiệu suất xử lý BOD của bể là 85%, nên:
S0: Hàm lượng BOD5 vào, S0 = 87.4 mg/l;
S: Hàm lượng BOD5 hòa tan trong nước thải đầu ra;
Vậy nồng độ BOD 5 đầu ra là:
Bảng 18: Các thông số thiết kế bể Aerotank
STT Thông số Giá trị
1 Thời gian lưu bùn, ngày 5 – 15
3 Nồng độ bùn hoạt tính, mg/l MLVSS = 10000-14000
B Ể A EROTANK
Hệ số sản lượng quan sát (Y b ) tính theo phương trình:
Y: Y = 0,6 (mg bùn hoạt tính/mg BOD5 tiêu thụ);
Kd: Hệ số phân hủy nội bào, Kd = 0,055 ngày -1 ;
𝜃 c : Thời gian lưu của bùn, 𝜃 c = 10 ngày
1 +0,055 ×10 =0,387 mg/ mg Lượng bùn dư sinh ra mỗi ngày theo VSS:
Lượng bùn sinh ra hàng ngày:
SS: Lượng cặn lơ lửng trong nước thải vào bể, SS = 43.7 mg/l;
BOD5: Lượng BOD5 có trong nước thải vào bể, BOD5 = 87.4 mg/l;
Tính hệ số tuần hoàn α:
Phương trình cân bằng vật chất cho bể sinh học:
Qw: Lưu lượng bùn thải;
Qth: Lưu lượng bùn hoạt tính tuần hoàn;
X0: Nồng độ SS trong nước thải dẫn vào bể Aerotank;
X: Nồng độ bùn hoạt tính trong bể Aerotank, chọn X = 3.000 mg/l;
Xth: Nồng độ SS trong bùn hoạt tính tuần hoàn, Xth = 8.000 mg/l;
Giá trị X0 thường nhỏ hơn nhiều so với X và Xth, vì vậy trong phương trình cân bằng vật chất, đại lượng Q x X0 có thể được loại bỏ Do đó, phương trình cân bằng vật chất sẽ được đơn giản hóa.
Chia 2 vế của phương trình cho Q và đặt tỷ số
(gọi là tỷ số tuần hoàn) phương trình trở thành: α = X
Giá trị nằm trong khoảng cho phép
Lưu lượng trung bình của hỗn hợp bùn hoạt tính tuần hoàn:
Thể tích bùn tuần hoàn từ bể trong 1h: V 2 = Q th t = 635
1 c5 (m 3 ) Lưu lượng bùn thải ra:
4.7.2 Tính toán kích thước bể
Thể tích làm việc của bể hiếu khí:
Q: Lưu lượng nước trung bình trong ngày; Q= 25389 m3/ngày
Y: Hệ số sản lượng, Y = 0,6 (mg bùn hoạt tính/mg BOD5 tiêu thụ);
Kd: Hệ số phân hủy nội bào, Kd = 0,055 ngày -1 ;
𝜃 c : Thời gian lưu của bùn, 𝜃 c = 10 ngày;
X: Nồng độ bùn hoạt tính trong bể Aerotank, chọn X = 3.000 mg/l;
S : Hàm lượng BOD vào, S = 87.4 mg/l;
S: Hàm lượng BOD5 hòa tan trong nước thải đầu ra, S = 13.11 mg/l.
Do đó: Thể tích bể xử lý sinh học cần thiết là:
Thời gian lưu nước trong bể: t = V
1693.25 = 1.4 ( h ) Chọn chiều cao công tác của bể: H = 4 m, chiều cao bảo vệ của bể: hbv = 0,5m.
Chiều cao xây dựng của bể: Hxd = H + hbv = 4 + 0,5 =4,5 m
Diện tích mặt thoáng của bể: F= V
8 x 2 = 38 m Chọn xây 2 đơn nguyên 1 hành lang
Vậy kích thước của bể Arotank: L x B x Hxd = 38 x 16 x 4,5 (m)
4.7.3 Chỉ tiêu làm việc của bể
Tỷ lệ BOD 5 có trong nước thải và bùn hoạt tính (F/M): F
S0: Hàm lượng BOD5 vào bể, S0 = 87.4 mg/l; t: Thời gian lưu của nước thải trong bể, t = 1.4
X: Nồng độ bùn hoạt tính trong bể Aerotank, X = 3.000 mg/l;
Do đó: M F = 0 , 1× 87.4 3.000 =0 , 29(mg BOD 5 /mg bùn ngày )
Tốc độ sử dụng chất nền của 1g bùn hoạt tính trong ngày: ρ = S 0 −S t × X = 87.4 − 13.11
0 , 1 ×3.000 = 0 , 24 ( mg BOD 5 / mg bùn ngày )
Xác định lượng oxy cần thiết cho quá trình xử lý
Lượng oxy cần thiết cho xử lý nước thải bằng sinh học bao gồm oxy để làm sạch BOD5, oxy hóa amoni NH4+ thành NO3- và khử NO3-.
Lượng oxy cần thiết trong điều kiện tiêu chuẩn:
OC0: Lượng oxy cần thiết ở điều kiện tiêu chuẩn của phản ứng ở 20 o C;
Q: Lưu lượng nước thải cần xử lý (m 3 /ngày);
S0: Hàm lượng BOD5 vào bể, S0 8,62 mg/l = 138,62 g/m 3 ;
S: Hàm lượng BOD5 ra bể, S0 = 13.11 mg/l = 13.11 g/m 3 ; f: Hệ số chuyển đổi từ BOD5 sang COD hay BOD20, f = 0,57;
PX: Lượng bùn sinh ra do khử BOD5, PX = Abùn = 1058 kg/ngày;
1,42: Hệ số chuyển đổi từ tế bào sang COD;
N0: Tổng hàm lượng Nitơ đầu vào (g/m 3 ), N0 = 8 mg/l = 8 g/m 3 ;
N: Tổng hàm lượng Nitơ đầu ra (g/m 3 ); N = 1.6 mg/l = 1.6 g/m 3 ;
4,57: Hệ số sử dụng ôxy khi oxy hóa NH4 + thành NO3 -.
Vậy OC 0 ≈ 2550 kg O 2 / ngày đêm Lượng oxy cần thiết trong điều kiện thực tế:
OC t = OC 0 × ( β ×C C s sh 20 −C d ) × α × 1,024 1 (T−20) , kg O 2 / ngày
Trong đó: β: Hệ số điều chỉnh lực căng bề mặt theo hàm lượng muối, β = 1;
Nồng độ oxy bão hòa trong nước sạch tại nhiệt độ 25°C và độ cao so với mực nước biển tại nhà máy xử lý được ước tính khoảng 8 mg/l.
Cs20: Nồng độ oxy bão hòa trong nước sạch ở 20 0 C, Cs20 = 9,2 mg/l lượng BOD5 vào bể;
Để duy trì nồng độ oxy trong công trình, cần đảm bảo Cd = 1,5 mg/l Hệ số điều chỉnh lượng oxy ngấm vào nước thải, ký hiệu là α, phụ thuộc vào hàm lượng cặn, chất hoạt động bề mặt, loại thiết bị làm thoáng, cũng như hình dáng và kích thước bể Giá trị của α dao động từ 0,6 đến 0,94, và trong trường hợp này, chọn α = 0,7.
Thay số vào ta có:
Lượng không khí cần thiết: Q k =OC t
Lượng oxy cần thiết thực tế cho quá trình xử lý nước thải là 65 kg O2/ngày, với hệ số an toàn f được chọn là 1,5, nằm trong khoảng từ 1,5 đến 2 Thông tin này được căn cứ theo tài liệu "Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải" của tác giả Trịnh Xuân Lai.
Công suất hòa tan oxy vào nước thải của thiết bị phân phối khí được tính bằng 8,5 gO2/m³.m ở độ sâu ngập nước 1m Đối với thiết bị phân phối có kích thước bọt khí mịn, độ sâu ngập nước h được chọn là 4m (Nguồn: Bảng 7.1 trang 112, sách Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải, Trịnh Xuân Lai).
OU: Công suất hòa tan oxy vào nước thải của thiết bị phân phối khí tính theo gam oxy cho 1m 3 không khí ở độ sâu ngập nước h,
Bố trí hệ thống phân phối khí
Hệ thống phân phối khí được tính toán với thiết bị tạo bọt khí có kích thước trung bình.
Hệ thống gồm máy thổi khí và mạng các ống phân phối khí sử dụng đĩa thổi khí
Chọn vận tốc khí đi trong ống chính: v = 10 ÷ 15 (m/s), chọn v= 12 m/s. Đường kính ống dẫn khí chính: D = √ 4 v × π × Q k = √ 12 4 × ×3 0.87 , 14 = 0 , 3 ( m )
Chọn ống Inox 304 không rỉ với đường kính ống DN = 300 (mm)
Dẫn vào 2 bể nên chọn 2 ống Inox 304 không rỉ với đường kính ống DN = 300 (mm)
Kiểm tra lại vận tốc khí đi trong ống chính: v =4×Q k π × D 2 = 4×0.87
Ống phân phối khí chính được lắp đặt dọc theo chiều rộng của bể, trong khi các ống nhánh được bố trí song song với chiều dài bể Các ống nhánh cách nhau 1m và cách bể 0,5m, đồng thời phân bố cách sàn 0,5m Tâm của đĩa thổi khí cũng được đặt cách nhau 1m, với khoảng cách 0,5m từ hai đầu bể.
Số ống nhánh: N = B − 2× 1 0 , 5 +1 = 8 − 2 1 × 0 , 5 +1 = 8 ống Đường kính ống nhánh là: D n = √ 8 4 × v × π ×Q k = √ 8 × 4 12 × 0.87 ×3 , 14 =0 , 10( m)
Chọn 2 bể nên đường kính ống nhánh mỗi bể là Inox 304 không rỉ DN = 200 (mm)
Kiểm tra lại vận tốc khí đi trong ống nhánh v= 4×Q k
Tính toán đĩa thổi khí:
Trên các ống phân phối khí ta bố trí các đĩa thổi khí bọt lớn, số đĩa thổi khí được tính theo công thức: N = Q k
Iđ: Cường độ thổi khí bọt lớn, Iđ = 15 m 3 /h.đĩa;
Qk: Lưu lượng khí yêu cầu, Qk =0.87 (m 3 /s)
Vậy: Số đĩa khí là: N = 0.87∗3600 15 !0 (đĩa)
Số đĩa khí trên mỗi ống phân phối: tâm đĩa cách nhau 1,385 m n= N
8×2≈14(đĩa) Thông số thiết kế đĩa thổi khí
Tên sản phẩm: Đầu phân phối khí tinh SSI AFD350 12 Inch
Diện tich hoạt động bề mặt: 0.065m2
Vật liệu màng: EPDM, PTFE, fEPDM
Hình 7: Đĩa thổi khí Máy thổi khí: Chọn 2 máy thổi khí chạy luân phiên cho 2 bể Các thông số kỹ thuật của máy thổi khí
Tốc độ vòng quay: 1150 - 1900 vòng/phút
Cột áp từ 0,1 kg/cm 2 – 0,6 kg/cm 2
Motor đi kèm từ 1Hp (0.75kW) đến 60Hp (45kW).
4.7.4 Tính toán đường ống dẫn bùn tuần hoàn và chọn bơm tuần hoàn Để đảm bảo quá trình xử lý một cách triệt để Nito có trong nước thải đòi hỏi phải tuần hoàn nước thải trở lại bể Anoxic nhằm thực hiện quá trình khử nitrat hóa.
Lưu lượng tuần hoàn tối thiểu 100% nước thải tức toàn bộ lưu lượng nước thải trong một giờ, chọn 100% Vậy lưu lượng tuần hoàn:
Q th =Q tb h × 100 %c5 ×100 %c5 m 3 / h Đường kính ống dẫn bùn từ bể Aerotank đi qua bể Anoxic:
Qth: Lưu lượng bùn tuần hoàn về bể Anoxic, Qth = 635 m 3 /h; v: Vận tốc bùn trong ống, v = 1 – 1,5 (m/s), chọn v = 1,2 m/s;
Chọn ống dẫn bùn là 2 ỐNG SUS304 DN = 250mm
Chọn 2 bơm bùn tuần hoàn chạy luân phiên cho mỗi bể
Cột áp tối thiểu của máy bơm: H = hbể + htt = 5 + 1,5 = 6,5m
Chiều cao của bể xử lý nước thải được xác định là 5m, trong khi tổn thất trên đường ống và tổn thất cục bộ được chọn là 1,5m, theo tài liệu "Tính toán thiết kế các công trình Xử Lý Nước Thải" của Trịnh Xuân Lai.
Công suất tính theo lý thuyết của máy bơm:
Q tb h : lưu lượng mỗi giờ ρ : khối lượng riêng của nước, ρ = 1000 kg/m 3 g : gia tốc trọng trường, g = 9,81 m2/s
Công suất thực tế máy bơm là:
Trong đó: β : Hệ số an toàn với:
Thông số kỹ thuật của bơm tuần hoàn
Chọn 2 bơm chìm nước thải Ebara (hoạt động luân phiên), với các thông số sau:
Tính toán đường ống dẫn nước ra
Tính đường kính ống: Đường kính ống dẫn nước thải từ bể Aerotank đi qua bể lắng ly tâm:
QMr: Lưu lượng nước thải trung bình giờ ra từ bể Aerotank v: Vận tốc nước thải trong ống, v = 0,8 (m/s)
Chọn 2 ống dẫn nước là ống uPVC Bình Minh DN = 400 mm
Bảng 19: Thông số thiết kế của bể Aerotank
Tên thông số Ký hiệu Đơn vị Số lượng
Thông số thiết kể của bể Aerotank
Kích thước: Dài x Rộng x Cao LxBxH M 38 x 16 x 4,5
Lượng khí cần thiết Qk m 3 /s 0.87
Thiết bị phân phối khí: Ống dẫn khí chính
Số ống nhánh Đường kính ống nhánh Đĩa thổi khí
Số đĩa trên mỗi ống
Mm Ống mm đĩa đĩa
600 8 200 210 14 Ống dẫn nước tuần hoàn D th mm 250 Ống dẫn nước ra D mm 400
4.8 Bể lắng ly tâm
Bể lắng đợt 2 làm nhiệm vụ lắng hỗn hợp nước – bùn từ bể Aerotank dẫn đến và bùn lắng ở đây được gọi là bùn hoạt tính.
4.8.1 Tính toán thiết kế bể lắng
Theo Lâm Minh Triết, Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp, Mục 11.5.12 Bể lắng đợt II.
Bảng 20: Thống kê số liệu thiết kế bể lắng sinh học
Tải trọng bề mặt (m 3 /m 2 Ngày)
Chiều sâu tổng cộng Trung Trung bình Lớn nhất Trung bình Lớn nhất bình
Bùn hoạt tính 16 - 32 40 - 48 3,9 - 5,8 9,7 3,7 - 6,0 Bùn hoạt tính có oxy 16 - 32 40 - 48 4,9 - 6,8 9,7 3,7 - 6,0 Aerotank tăng cường 8 - 16 24 - 32 0,98 - 4,9 6,8 3,7 - 6,0
(Nguồn: Trang 499 “Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp – Lâm Minh Triết”)
Chọn loại xử lý là bể Bùn hoạt tính, với tải trọng bề mặt trung bình là: LA= 24 m 3 /m 2 ngày.
24 = 1058.25 m 3 Diện tích bề mặt bể lắng tính theo tải trọng chất rắn:
Q: lưu lượng trung bình ngày (m 3 /h)
Qth: lưu lượng bùn tuần hoàn (m 3 /h), Qth= 635 (m 3 /h)
MLSS: nồng độ bùn hoạt tính (mg/l)
Ls: tải trọng chất rắn Chọn bằng 4kg/m 2
H l : Chiều sâu vùng lắng (lấy 1,5-5m) Chọn H l = 3,5 (m) (Theo mục 7.56.b Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam, TCXD 51-2008/BXD Thoát nước - Mạng lưới và công trình bên ngoài - Tiêu chuẩn thiết kế )
Hệ số sử dụng dung tích của vùng lắng được chọn là Ks = 0,4 cho bể lắng ly tâm, theo Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam TCXD 51-2008/BXD Nồng độ bùn hoạt tính trong nước sau lắng được xác định là a = 3 g/l, không vượt quá 15 g/l, trong khi nồng độ bùn hoạt tính sau lắng at là 24 mg/l, đảm bảo không dưới 10 mg/l.
I: Chỉ số bùn Theo thực nghiệm, chỉ số bùn từ 50 – 150cm/g Chọn I = 100 cm3/g.
Diện tích bề mặt của bể lắng với 2 bể hoạt động:
0 × n = 1587 2× 2 , 4 ≈ 397(m 2 ) Đường kính của mỗi bể là:
Chọn bể lắng có đường kính D = 22 m
Thiết kế thành bể dày 250 mm, đáy bể dày 250 mm có quét sơn chống thấm, đáy bể được gia cố nền chắc chắn.
Chiều sâu vùng lắng H lấy 1,5 – 5m Tỉ lệ giữa đường kính bể và chiều sâu vùng lắng là 6
- 12 trong một số trường hợp có thể lấy từ 6 - 30 (đối với nước thải sản xuất) (Điều 7.60, TCXDVN 51:2008).
Chiều cao xây dựng của mỗi bể lắng đợt II là:
H =H l + H n + H bv + H ht + H nt =3 , 5 +0 , 5+0 , 5+0 , 04 + 0 , 3=4 , 84 m Trong đó:
Hn : chiều cao phần hình nón đáy bể, Hn = 0,5 m (điều 7.60 TCXDVN 51:2008)
Hbv : chiều cao bảo vệ Hbv = 0,5 m (điều 7.59 TCXDVN 51:2008)
Hht : chiều cao hố thu bùn Hht = 0,04 m (tính toán phía dưới)
Hnt: chiều cao lớp nước trung hòa, Hnt = 0,3 ( điều 7.60 TCXDVN 51:2008)
Chọn chiều sâu hữu ích bể lắng: hL = 3,5 m.
Chiều cao lớp bùn lắng: hb = 0,5 m.
Chọn chiều cao bể là 5 m.
Chiều cao ống trung tâm: h = 60% × H l = 60% × 3,5 = 2,1 m Đường kính ống trung tâm: d = 20% × D = 20% ×22 = 4,4 m
Q tb h + Q t h =1058 1389 ,25+ , 2 ×2 635 = 1,64 (h) Thời gian lưu nước t = 1,64 h > 1,5 h nên thể tích bể lắng tính toán là hợp lý.
Q: lưu lượng trung bình ngày của hệ thống.
Qth: lưu lượng bùn tuần hoàn cho bể Aerotank n: số đơn nguyên (chọn 2 bể lắng hoạt động song song)
Thể tích phần chứa bùn của 1 bể lắng:
Thời gian lưu bùn trong bể: tb = Vl/(Qtb/h+ Qth) = 1389,5/( 1058 , 25 + 635 ) = 0,8 (h)
Tính toán hố thu bùn
Chiều cao phần hình nón của bể chọn h = 0,5 m. Đường kính hố thu gom bùn lấy bằng 20% đường kính của bể lắng :
Chiều cao hố thu bùn lấy bằng 2% bán kính hố thu:
Nồng độ bùn trung bình trong bể:
Xth nồng độ bùn trong vòng tuần hoàn, Xt = 8000 mg/l (Thông số thiết kể bể Aeerotank)
4.8.2 Tính toán các số liệu khác
Vận tốc đi lên của nước trong bể:
(Lâm Vĩnh Sơn, Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học, trang 135)
24=0,083m/h Trong đó: qo là tải trọng thủy lực
Tính toán máng thu nước
Nước được thu bằng máng vòng quanh trong thành bể.
Diện tích mặt cắt ướt của máng thu nước ở mỗi bể:
2×0,6×24×3600=0,2m 2 Trong đó: n: số bể lắng tham gia v: vận tốc dòng nước chảy trong máng Vận tốc chảy trong máng thu từ 0,6 – 0,7 m/s, chọn v = 0,6 m/s
Chọn chiều rộng và chiều cao máng thu nước của bể lần lượt là:
Cao: Hm = 0,5 m Đường kính máng thu nước:
Chiều dài máng thu nước:
Bm: Chiều rộng máng thu nước, Bm = 0,4 (m) Độ dốc của máng: Độ dốc của máng thu nước về phía ống tháo nước ra: i = 0,02
3.8.3 Tính toán máng răng cưa
Máng răng cưa được lắp đặt vào máng thu nước thông qua lớp đệm cao su, giúp điều chỉnh độ cao của mép máng thu Điều này đảm bảo rằng nước được thu đều trên toàn bộ chiều dài của máng tràn.
Máng răng cưa xẻ khe thu nước chữ V, được thiết kế 5 khe/1m chiều dài, góc 80 0 để điều chỉnh cao độ mép máng.
Khoảng cách giữa các đỉnh: 400 mm
Máng răng cưa được bắt dính với máng thu nước bê tông bằng bu-lông qua các khe dịch chuyển.
Khe dịch chuyển có đường kính 10mm, với bu lông được lắp đặt cách mép máng răng cưa 50mm và cách đáy V cũng 50mm Hai khe dịch chuyển được bố trí cách nhau 0,5m Đường kính máng răng cưa tại mỗi bể lắng là một yếu tố quan trọng cần được lưu ý.
Chiều dài máng răng cưa:
Tổng số khe dọc theo một máng là: 66,6 × 5 = 333 khe
Lưu lựơng chảy qua mỗi khe: q= Q tb số khe= 25389
4.8.3 Tính toán thanh gạt ván nổi
Chiều dài thanh gạt : L g =0 , 8 × R b ể =0 , 8 ×11=8.8 m Đường kính ống thu ván nổi : Dvn00mm
Vận tốc của thanh gạt ván nổi bằng thanh gạt bùn là 0,42 vòng/phút.
Tính toán thanh gạt bùn
Chiều dài thanh gạt bùn:
2 =9 , 9 m Tính toán đường ống dẫn nước vào và ra Ống dẫn nước vào:
Chọn vận tốc ống dẫn nước có v = 1m/s.
Chọn đường kính ống dẫn nước vào là 500 mm. Đường kính ống dẫn nước ra:
Tính toán phần thu xả cặn
Lượng bùn tươi sinh ra mỗi ngày là:
Mbùn = SS × Q × H = 30,59 × 25389 × 80% = 621319 g/ngày ≈ 621 , 32 Kg /ngày
SS: hàm lượng SS đầu vào (g/m 3 )
Q: lưu lượng trung bình ngày đêm
H: Hiệu quả xử lý cặn lơ lửng, Lấy H = 80% (Theo hiệu suất)
Lượng bùn tươi cần xử lý:
Mbùn: lượng bùn tươi sinh ra mỗi ngày (kg/ngày) a: hàm lượng cặn trong bùn tươi, a = 0,8% p: khối lượng riêng của bùn tươi, p = 1053 (kg/m 3 )
Lượng bùn tươi có khả năng phân huỷ sinh học:
Chọn tỉ số VSS:SS = 0,8
Lượng bùn dư: Qdư = Qbùn = 73,7 m 3 /ngày. Định kỳ sau mỗi ngày bùn được bơm xả 1 lần, một lần xả 1 giờ vậy lưu lượng bơm:
Qb: lưu lượng bùn dư bơm đi: 1,54 (m 3 /h) Ρ: khối lượng riêng của bùn, lấy ρ = 1053 kg/m 3
H: chiều cao cột áp, H = 8 – 10 chọn H = 10 m g: Gia tốc trọng trường, g = 9,81 m/s 2 η: hiệu suất thực tế của máy bơm, 0,7 – 0,9, chọn η = 0,8
Chọn máy bơm ly tâm trục ngang Ebara có các thông số:
Tính thời gian bơm hoạt động
- Chọn 2 bơm bơm bùn cho 2 bể lắng .
- Định kỳ sau mỗi ngày bùn được bơm xả 1 lần, một lần xả 1 giờ vậy lưu lượng bơm:
Hãng: BƠM LY TÂM TRỤC NGANG PENTAX
Bảng 21: Thông số bể lắng ly tâm đợt 2
STT Tên chi tiết kết cấu Ký hiệu Giá trị Đơn vị
1 Đường kính mỗi bể (2 bể) D 22 m
2 Đường kính ống trung tâm Dtt 4,4 m
3 Chiều cao ống trung tâm Htt 2,1 m
4 Chiều cao lớp bùn lắng Hb 0,5 m
5 Tổng chiều cao xây dựng bể Hxd 5 m
B Ể CHỨA BÙN
Máng thu nước + Chiều dài máng thu + Chiều rộng máng thu + Chiều cao máng thu + Đường kính máng thu
Máng răng cưa + Đường kính máng răng cưa
+ Số khe + Khoảng cách giữa các đỉnh + Chiều dài máng răng cưa
8 Chiều dài thanh gạt bùn L 9,9 m
9 Chiều dài thanh gạt ván nổi l 8,8 m
9 Đường ống dẫn nước vào bể Dvào 500 mm
10 Đường ống dẫn nước ra bể Dra 500 mm
11 Thời gian lưu nước trong bể t 1,64 giờ
Nhiệm vụ là giảm độ ẩm của bùn hoạt tính từ bể lắng 2 vào bể chứa bùn, sau đó bùn sẽ được bơm lên máy ép bùn.
4.9.2 Tính toán bể chứa bùn:
Tổng thể tích bùn được chuyển đến bể chứa bùn:
Qbùn = Qlắng 2 +Qlắng1 = 118+ 73,65 = 191,65 (m 3 /ngày) Chọn thời gian lưu bùn trong bể là 1 ngày.
Xây dựng bể chứa bùn gồm 2 đơn nguyên
Bể chứa bùn có thiết kế hình chữ nhật với đáy bể có độ dốc tối đa 45%, giúp thuận lợi cho việc tháo bùn.
2 = 191, 2 65 = 95 , 83 (m 3 ) Chọn chiều cao 1 đơn nguyên là hct = 4,5m, chiều cao bảo vệ là hbv = 0,5m
Chiều cao tổng cộng H = hct + hbv = 4,5 + 0,5 = 5m
Diện tích bề mặt bể:
4,5 !,3 (m 2 ) Chọn chiều dài =6,chiều rộng =4
Thể tích thực của bể:6 × 4 ×5 = 120
Tính toán bơm bùn và đường ống dẫn bùn lên máy ép bùn:
Bùn được bơm sang máy ép bùn, nên vận tốc dẫn bùn ra có v = 0,8 – 2 m/s.
Lượng bùn cần bơm từ bể chứa bùn qua máy ép bùn là 95,83m 3 /ngày.bể Chọn ngày bơm bùn 1 lần, mỗi lần 3h Vậy lượng bùn cần bơm 1h là
Qb = 95,83m 3 /3h = 31,94 m 3 /h Đường ống dẫn bùn:
Chọn ống dẫn bùn uPVC Bình Minh đường kính = 0.09m
Lưu lượng bùn được xác định là Qb = 33,9 m³/h, với khối lượng riêng của chất lỏng là ρ = 1050 kg/m³ Hiệu suất máy bơm được chọn là η = 0,8, nằm trong khoảng từ 0,7 đến 0,9 Để đảm bảo an toàn trong điều kiện thực tế, hệ số an toàn được sử dụng là k = 1,5.
H: là cột áp máy bơm, chọn H = 10m.
Chọn 2 bơm ly tâm Pentax, có đặc tính sau:
4.9.3 Tính toán máy ép bùn:
Chọn 2 máy ép bùn băng tải dotapha model 2500
4.9.4 Tính toán lượng Polymer cần thiết châm vào bùn
Trong quá trình ép bùn có độ ẩm cao, việc bổ sung Polymer Cation là cần thiết để tăng cường khả năng kết dính của bùn Lượng polymer được sử dụng thường được xác định thông qua các thử nghiệm thực tế.
Lượng polymer cần châm vào là 3,5 kg/tấnbùn, nồngđộ polymer không cố định. Giả sử hàm lượng bùn hoạt tính sau nén có C = 50(kg/m 3 )
Khối lượng bùn sau khi nén trong một ngày:
Vậy lượng polymer cần sử dụng trong một ngày là:
Bảng 22: Thông số thiết kế bể chứa bùn
STT Thông số Đơn vị Gía trị
B Ể KHỬ TRÙNG
Giả sử hiệu quả khử trùng sau các công trình xử lý trên là 90%.
Lượng Coliform còn lại sau quá trình xử lý sinh học (sau bể bùn hoạt tính):
N0 – Số Coliform còn lại sau bể bùn hoạt tính (N0/100ml);
E – Hiệu quả khử trùng của quá trình xử lý sinh học (%);
Ni – Số Coliform trong nước thải đầu vào (N0/100ml); Ni = 49x10 4 MPN/100ml;
Tính lượng Chlorine cần châm vào
Theo QCVN 14:2008/BTNMT, cột B thì số vi khuẩn yêu cầu còn lại sau khi qua bể tiếp xúc Nt = 5000 MPN/100ml.
Chọn thời gian tiếp xúc t = 30 phút (Điều 7.200 - TCXDVN 51:2008)
Liều lượng Chlorine cho vào có thể tính toán theo công thức sau:
Nt – Số vi khuẩn Coliform sau thời gian tiếp xúc t;
N0 – Số vi khuẩn Coliform vào bể tiếp xúc
Ct – Lượng Chlorine dư yêu cầu (mg/l); t – Thời gian tiếp xúc (phút);
Phương trình trên có thể viết lại như sau:
Bảng 23: Liều lượng Chlorine cho khử trùng
Nước thải Liều lượng (mg/l)
Nước thải sinh hoạt đã lắng sơ bộ 5 – 10
Nước thải kết tủa bằng hóa chất 3 – 10
Nước thải sau xử lý bể lọc sinh học 3 – 10
Nước thải sau xử lý bùn hoạt tính 2 – 8
Nước thải sau lọc cát 1 – 5
(Nguồn: Trang 471 – Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp – Tính toán thiết kế công trình – Lâm Minh Triết, Nguyễn Thanh Hùng, Nguyễn Phước Dân).
Theo bảng 4.12, một phần Chlorine bị tiêu hao do quá trình oxy hóa các chất khử như chất hữu cơ còn tồn tại trong nước thải Do đó, lượng Chlorine cần bổ sung có thể xác định là C = 5 mg/l.
4.10.2 Tính toán kích thước bể
Thể tích bể tiếp xúc:
Q – Lưu lượng nước thải đưa vào bể tiếp xúc (m 3 /h);
T – Thời gian tiếp xúc, t = 30 phút;
Chọn chiều sâu lớp nước trong bể H = 5m Diện tích mặt thoáng của bể tiếp xúc sẽ là:
Chiều cao xây dựng của bể: H xd = H+ h bv =5+0 , 5= 5 , 5( m )
Chọn diện tích mặt thoáng của bể : F = 96 m 2
Chọn bể tiếp xúc gồm 2 ngăn, diện tích mỗi ngăn: f = F
Chọn chiều rộng của bể khử trùng là B = 7 m.
Vậy chiều dài của bể là:
Thể tích thực tế của bể tiếp xúc:
Tính toán đường ống dẫn nước thải
Chọn vận tốc nước thải chảy trong ống là v = 1,2 m/s. Đường kính ống dẫn nước thải:
Chọn ống dẫn nước thải vào và ra của bể khử trùng là ống PVC, có D = 500mm.
4.10.3 Tính hóa chất khử trùng
Lưu lượng thiết kế : Q = 22850 m 3 /ngđ
Lượng Chlorine cần thiết được tính toán là Ct = 1,21 mg/l Tuy nhiên, do một phần Chlorine bị mất trong quá trình oxy hóa các chất hữu cơ, nên liều lượng Chlorine được khuyến nghị cho bể là 5 mg/l.
Lượng Chlorine tiêu thụ trong 1 ngày:
M=Q ×C"850×10 −3 ×54(kg/ngày) Chọn cột áp bơm: 11m và V = 25 lít/h
Ta chọn được máy bơm:
Bơm định lượng là thiết bị quan trọng để định lượng Clo, kết hợp Clo hơi với nước công tác Quá trình này thường được thực hiện thông qua clorator chân không, một thiết bị chuyên dụng trong việc khử trùng và chế biến Clo nước.
Chọn mua 2 clorator chân không Loni-100 với công suất mỗi cái từ 2,05 đến 20,5 kg/h, bao gồm 1 thiết bị chính và 1 thiết bị dự phòng Các đặc tính kỹ thuật quan trọng bao gồm công suất theo clo hơi đạt 0,7125 kg/h, áp lực nước trước ejector từ 3 đến 3,5 kg/h, và độ dâng sau ejector lên đến 5 m cột nước.
(Bảng 3.18: Đặc tính kỹ thuật của một kiểu clorator chân không, trang 170, Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp, Lâm Minh Triết).
Lượng NACLO 10% chăm vào bể khử trùng :
V = 114 0.1= 1140 lít/ngày = 47.5 lít/h Thời gian lưu: 9 ngày
Bảng 24: Thông số thiết kế bể tiếp xúc khử trùng
STT Thông số Ký hiệu Đơn vị Giá trị
1 Thời gian tiếp xúc t phút 30
Chiều cao xây dựng Hxd m 5,5
3 Số ngăn của bể ngăn 2
4 Đường ống dẫn nước thải D mm 500
5 Thể tích xây dựng của bể Wt m 3 476
6 Lượng Chlorine tiêu thụ trong 1 ngày M kg/ngày 114
Nhiệm vụ chính là trộn đều hóa chất khử trùng với nước thải trong thời gian nhanh chóng, từ 1 đến 2 phút Để thực hiện, cần sử dụng máng trộn có vách ngăn và lỗ với đường kính lỗ phù hợp.
20 – 100 mm chọn d = 100 mm, mỗi máng có 2 ngăn
Số lỗ trong mỗi ngăn được xác định theo công thức: n=4×Q tb s π d 2 × v = 4×0,412 π ×0,1 2 ×0,9`Lỗ Trong đó: v: vận tốc nước chảy qua lỗ, chọn v = 0,9 m/s
Q: Lưu lượng nước thải lớn nhất giây, Q = 0,412 m 3 /s. d: đường kính lỗ d = 0,1 m
Chọn số lỗ là 60 lỗ Bố trí theo chiều đứng là 6 lỗ, số lỗ theo chiều ngang là 10 lỗ
Khoảng cách giữa các tâm lỗ theo chiều ngang lấy bằng 2d = 0,2 m.
Khoảng cách giữa 2 lỗ ngoài cùng đến các thành trong của máng trộn theo chiều ngang lấy bằng d = 0,1 m.
B = 2 × d × ( n n − 1 ) + 2× d = 2 × 0 , 1× ( 10 − 1 ) + 0 , 2 = 3 , 8 m Chọn xây dựng máng trộn có chiều ngang 4m
Khoảng cách giữa tâm các lỗ theo chiều đứng của vách ngăn thứ nhất (tính từ cuối máng trộn) lấy bằng 2d = 0,2 m
Khoảng cách từ tâm lỗ của hàng ngang dưới cùng đến đáy máng trộn lấy bằng d = 0,1 m.
Chiều cao lớp nước trước vách ngăn thứ nhất:
Chiều cao lớp nước trước vách ngăn thứ hai:
Trong đó: h: tổn thất áp lực qua các lỗ của vách ngăn thứ hai, được tính theo công thức: h= v 2 μ 2 ×2 g = 0 , 9 2
Khoảng cách a giữa tâm lỗ theo chiều đứng của vách ngăn thứ nhất được tính theo công thức:
Trong đó b là khoảng cách giữa tâm lỗ của hàng ngang dưới cùng ở vách ngăn thứ nhất đến đáy máng trộn Chọn b = 1,75 × d = 0,175 m
Chiều cao xây dựng của máng trộn:
Chiều cao tổng thể Hxd được tính bằng công thức Hxd = H1 + hdp, với H1 = 2,2 m và hdp = 0,35 m Kết quả là Hxd = 2,55 m Trong đó, hdp là chiều cao dự phòng tính từ tâm dãy lỗ ngang trên cùng của vách ngăn thứ hai đến mép trên cùng của máng trộn.
Thời gian nước lưu lại trong máng trộn chọn t = 60 s t = H 1 × B × L
L là chiều dài tổng cộng của máng trộn Chọn L = 3 m.
Khoảng cách giữa các vách ngăn: l = L−2 δ
Với δ là chiều dày vách ngăn δ = 0,2 m
Bảng 25: Kích thước của bể khử trùng
Chiều cao xây dựng của máng trộn:
Chiều dài tổng cộng của máng trộn: L
2 Khoảng cách giữa các vách ngăn l = 1
TÍNH TOÁN KINH TẾ
C HI PHÍ QUẢN LÝ VÀ VẬN HÀNH TRẠM XỬ LÝ
Bảng 29: Chi phí quản lý của phương án
STT Loại chi phí Giá trị Thành tiền (VNĐ)
3 Chi phí đấu thầu + tư vấn giám sát 1%X 211.805.810
4 Chi phí hướng dẫn vận hành 1.5%X 317.708.715
Bảng 30: Thống kê chi phí nhân lực
STT Chức vụ Số lượng
Mức lương (tháng) Thành tiền (VNĐ)
Bảng 31: Thống kê chi phí điện năng cho phương án
STT Thiết bị Số lượng
Thời gian hoạt động (giờ) Đơn giá (đồng/kWh ) Điện năng tiêu
1 Bơm nước thải ở ngăn tiếp nhận 4 45 12 1864 2160 4.026.240
4 Bơm nước thải ở bể điều hòa 2 30 12 1864 720 1.342.080
5 Máy thổi khí cho bể điều hòa 2 23 12 1864 552 1.028.928
Máy nén khí bể lắng kết hợp tuyển nổi
Máy bơm nước cho bồn tạo áp 1 11 24 1864 264 492.096
8 Bơm tuần hoàn bể aerotank 4 22 1 1864 88 164.032
9 Bơm bùn dư bể lắng II 2 0,375 1 1864 0,75 1.398
12 Bơm bùn bể chứa bùn 2 2,2 3 1864 13,2 24.605
13 Máy ép bùn bể chứa bùn 2 5,5 1 1864 11 20.504
Chi phí điện năng cho 1 tháng:
- Khấu hao xây dựng cơ bản theo tháng:
Tính thời gian khấu hao 20 năm:
- Khấu hao thiết bị xử lý theo tháng:
Tính thời gian khấu hao cho 2 năm:
Q 4 = M 1 + M 2 = 281.187.711 (VNĐ) 4.2.2.2.2 Chi phí hóa chất
Bảng 32: Thống kê chi phí hóa chất của phương án
STT Tên hóa chất Khối lượng
Bảng 33: Phụ tùng linh kiện
STT Phụ tùng Tổng tiền
1 Bulong, ốc vít, đinh, co… 53.471.422
2 Chi phí phát sinh nhỏ dự trù 20.000.000
Tổng Q 6 = 73.471.422 (VNĐ) 4.2.2.2.4 Lãi suất ngân hàng
Bảng 34: Tổng số tiền vay ngân hàng để xây dụng và vận hành trạm xử lý trong 2 năm của phương án
STT Khoản vay Thời gian (tháng) Tổng tiền (VNĐ)
1 Xây dựng công trình chính 8.551.640.000
Tổng số tiền cần vay ngân hàng cho dự án là 36.000.000.000 VNĐ Để thực hiện dự án, khoản vay sẽ được thực hiện tại ngân hàng Agribank trong thời gian 5 năm (60 tháng) với lãi suất 7,4%/năm Hình thức vay áp dụng là gói dư nợ giảm dần.
Bảng 35: Lãi suất ngân hàng của phương án Triệu
(VND) Năm 1 Năm 2 Năm 3 Năm 4 Năm 5
Vậy lãi suất phải trả tính trung bình cho 1 tháng là:
5.2.3.1 Tổng chi phí vận hành và quản lý trạm xử lý.
5.2.3.2 Chi phí xử lý 1m 3 nước thải