Phần tính toán thiết kế nhà máy xử lý nước thải của dãy nhà hàng ven biển phạm văn đồng đà nẵng

4.5 Bể tách dầu mỡ.Bể tách dầu mở có thể tách theo nguyên lý trọng lực bể có cấu tạo hình chữ nhật, trong khi tách thì dầu có thể lấy ra bằng cách vớt váng dầu trên bề mặt hoặc chúng bị

4.5 Bể tách dầu mỡ.

Bể tách dầu mở có thể tách theo nguyên lý trọng lực bể có cấu tạo hình chữ nhật, trong khi tách thì dầu có thể lấy ra bằng cách vớt váng dầu trên bề mặt hoặc chúng bị lắng cùngvới chất lơ lững trong nước thải Lượng cặn bị lắng xuống được cào ra ngoài qua sơi dây xích cào đặt ở sát đáy bể Có thể làm tăng hiệu quả tách dầu mỡ bằng cách bổ sung thêm một lượng phèn nhất định nhằm kết tủa lượng dầu mỡ và một ít cặn bám theo

Chọn bể có dạng hình chữ nhật

Dựa theo các chỉ tiêu chuẩn Việt Nam và các chỉ tiêu thiết kế thiết bị bể tách dầu mỡ trong sách “Xử lý nước thải công nghiệp – Trịnh Xuân Lai và Nguyễn Trọng Lương” cácthông số thiết kế được chọn như sau:

Bảng 4.7 các thông số lựa chọn tính toán

 Theo chỉ tiêu kích thước bể thì :

- Chiều rộng của bể nằm trong khoảng B = 1,8 ÷ 6 m, chọn B = 4m

- Chiều sâu của bể nằm trong khoảng h = 0,65 ÷ 2,4 m, chọn h=1,5

Diện tích hữu ích mặt nước trong bể và diện tích mặt cắt ngang của bể được xác định bằng công thức (2-6) và (2-7) trang 21 sách “Xử lý nước thải công nghiệp – Trịnh Xuân Lai và Nguyễn Trọng Lương”:

Diện tích hữu ích trong bể:

m = V × 1000 × mp = 60,6× 1000 × 60 = 3636 mg/ l = 3,636 kg/l

Trong đó: mp : khối lượng phèn cho vào theo TCVN7957 : 2000 thì

mp = 25÷75 mg/l, chọn mp = 60mg/l

 Hiệu quả xử lý :

Theo khả năng xử lý của bể được ghi ở trang 20 sách “ Xử lý nước thải công nghiệp“ của

Trịnh Xuân Lai và Nguyễn Trọng Lương thì :

 Hàm lượng dầu mỡ sau tuyển nổi giảm 90% Vậy hàm lượng dầu còn lại trong nước thải là:

Dra = Dvào × (100 – 90) % = 180 × (100 – 90) % = 18 mg/l

Với Dvào = 180mg/l là hàm lượng dầu trong nước thải đầu vào

- Lượng cặn sau khi qua bể tách dầu giảm khoảng 3% vậy hàm lượng SS

sau khi qua bể là:SS = SSvào × (100 – 3)% = 504,063 × 97% = 547.14mg/l

- Sau khi qua bể tách dầu thì hàm lượng COD và BOD giảm đi 5%, vậy BOD5 = BOD5vào × (100 – 5) % = 1037,9 × 95% = 986 mg/l

COD = COD5vào × (100 – 5) % = 1895,25 × 95% = 1800,488 mg/l

Bảng 4.8: Tổng kết tính toán cho bể tách dầu mỡ

Thông số Ký hiệu Đơn vị Giá trị

Hàm lượng chất rắn lơ lững sau xử lý SS mg/l 547,14

Hình 4.6 Cấu tạo bể điều hòa

Bảng 4.9 : Thông số cần thiết cho tính toán

- Thể tích bể điều hoà

V =Q tb h×t=100×8=800 m3Với t = 8h là thời gian lưu nước đã chọn theo TCVN 7957.

- Chiều dài bể điều hoà:

L= V B×h=

8008×4≈25 m

- Chiều cao tổng cộng:

H = h + hbv = 4 + 0,5 = 4.5 mVậy kích thước bể điều hoà: L × B × H = 25 m × 8 m × 4,5 m

Bể điều hòa có nhiệm vụ điều hòa phân phối lại hàm lượng nồng độ chất bẩn trong nước thải Dựa vào bảng tính toán hàm lượng BOD5 trước và sau bể điều hòa ([16], bảng 9-5,tr 417), có thể kết luận như sau:

- Hàm lượng BOD5 trong nước thải sau khi ra khỏi bể giảm 10% :

BOD5 = BOD5(vào) × (100 - 10 )% = 896 × 0,9 = 806,4 mg/l

- Hàm lượng COD trong nước thải sau khi ra khỏi bể giảm xuống 10% :COD = COD(vào) ×(100 – 10 )% = 1800,488×0,9 = 1273,3 mg/l

- Hàm lượng chất rắn giảm khoảng 7% nên

SS = SS(vào) × ( 100 – 7 )% = 547,14× 0,93 = 508,81 mg/l

Bảng 4.10 : Các thông số tính toán của bể điều hòa

2584.5

Hàm lượng các chất còn lại trong nước thải

- SS

- BOD5

- COD

mg/lmg/lmg/l

508,84806,41620,439

4.7 Bể chứa dung dịch NaOH và bơm châm dung dịch NaOH

Các công thức tính toán và các thông số chọn được lấy trong sách ‘Xử lý nước thải đô thị

và công nghiệp ‘ của tác giả Lâm Minh Triết nhà xuất bản Đại Học Quốc Gia Tp.HCM

- Trọng lượng riêng của dung dịch = 1,53g/l

- Liều lượng châm vào =

0 00001×40×185×100020×1 53×10 =0, 24 l/h

- Thời gian lưu: 15 ngày [20, tr 401]

- Thể tích cần thiết của bể chứa: V = 0.141×24×15 = 50.76 lít [16,tr 401]

- Chọn : - 2 bơm châm xút NaOH (1 bơm hoạt động, 1 bơm dự phòng)

- Đặc tính bơm định lượng: Q = 0,22l/h; áp lực 1,5bar

4.8 Bể lắng ly tâm đợt I

Hình 4.7 Cấu tạo bể lắng ly tâm ( [20,tr130] )

1 Ống dẫn nước thải vào 2 Hệ thống thanh gạt cặn

3 Hành lang công tác 4 Tấm chắn hướng vòng

- Chọn chiều cao xây dựng của bể là H = 4,5

- Tốc độ lắng của hạt cặn lơ lửng trong bể lắng được tính theo công thức :

U =

H1

3,6×t=

3,53,6×1,5 = 0,65 mm/s [20, tr128]

- Hiệu suất lắng của chất lơ lửng trong nước thải ở bể lắng I phụ thuộc vào tốc độ lắng của hat cặn lơ lửng trong nước thải ( U = 0,65mm/s) và hàm lượng đầu vào bể của chất lơ lửng SS ( SS = Ctc = 508,84 mg/l) và có thể lấy theo bảng 3-10 [20, tr129] để tính hiệu suất lắng các chất lơ lững thông qua công thức nội suy:

- So sánh giá trị Ctc với các giá trị Ctc trong bảng 3-10 [20, tr129] suy ra được

Ctc = 508,84 mg/l > 300mg/l và

Bảng hiệu suất của chất lắng lơ lững

Hiệu suất của chất lắng

- Hàm lượng chất lơ lửng trôi theo nước ra khỏi bể lắng đợt I được tính theo công thức : [20, tr131]

C L1=C tc (100−E )

508 ,84×(100−49 ,28 )

Trong đó: Ctc Hàm lượng chất lơ lửng trước lắng I, Ctc =508,84 mg/l

Theo yêu cầu của tiêu chuẩn xử lý nước thải Việt Nam thì hàm lượng chất lắng lơ lững trước khi vào thiết bị xử lý aerotank phải Ctc < 150mg/l Nhưng trong trong công trình này nước thải sau khi qua bể lắng I chưa đạt tiêu chuẩn vì vậy cần qua một vài thiết bị xử

lý nữa trước khi đi vào bể Aerotank

- Hàm lượng chất lơ lửng còn lại : SS = 258 mg/l

- Hàm lượng BOD5 sau khi qua bể lắng đợt I giảm 30%, còn lại:[20,tr204]

BOD5 = BOD5(vào) ¿(100−30) %= 806,4 × ( 100 - 30) % = 524,2 mg/l

- Sau khi qua bể lắng đợt I, hàm lượng COD của nước thải giảm 35% [20,tr204] , hàm lượng COD còn lại trong nước thải sau bể lắng I là: COD= CODvào x (100 – 35)% =1620,439 ×(100 – 35)% = 1053 mg/l

 Lượng cặn tươi từ bể lắng đợt I được tính theo công thức :

Clc : Hàm lượng chất lơ lửng trong nước thải dẫn đến bể lắng

đợt I: Clc = 508,84 mg/l

E : Hiệu suất lắng của bể lắng đợt I, E = 49,28 %

K : Hệ số tính đến khả năng tăng lượng cặn do có cỡ hạt lơ lửng

lớn, K=1,1 ¿ 1,2, chọn K = 1,1 [20,tr158]

P : Độ ẩm của cặn tươi, P = 95% [20,tr133]

Bảng 4.11 Các thông số thiết kế và tính toán bể lắng đứng đợt I

Ống trung tâm:

- Đường kính

- Chiều cao

mm

22,1 Kích thước bể lắng:

- Đường kính

- Chiều cao

mm

104,5

Lưu lượng bùn tươi cần phải xử lý m3/ngày 132,4

Hàm lượng COD của nước thải sau lắng I mg/l 1053

Hàm lượng BOD5 của nước thải sau lắng I mg/l 524,2

4.8 Bể UASB.

Sử dụng công nghệ xử lý kỵ khí để xử lý nước thải ở một số nhà máy bị ô nhiễm nồng độchất hữu cơ cao Bể có hình chữ nhật bên trên có nắp đậy kín , có các phễu chắn dùng đểthu gom khí tạo ra trong quá trình xử lý, các máng thu nước sau lắng được đặt bên trên đểdẫn nước thải tới các công trình xử lý tiếp theo Trong hệ thống bể sẽ chia làm một số nguyên đơn để dễ dàng phân phối lượng vi sinh vật và tăng hiệu quả xử lý Bùn kỵ khí nằm gần đáy bể, chúng được phân phối vào trong các nguyên đơn

Hình 4.7 Cấu tạo bể UASB [16]

Một số thông số được chọn từ bảng 10-9,10-10,10-11,10-12 trang 455 sách”Xử lý nước thải đô thị và môi trường” của tác giả Lâm Minh Triết cho thiết kế bể được chọn như

sau:

 Bùn nuôi cấy ban đầu cho vào bể với hàm lượng 30kgSS/m3

 Tỷ lệ MLVS/MLSS của bùn trong bể = 0,75

 Tải trọng bề mặt phần lắng LA = 12 m3/m2.ngày

 Tải trọng thể tích LCOD = 3 kgCOD/m3.ngày

 Hiệu quả xử lý COD đạt 75%, BOD đạt 75%

 Lượng bùn nuôi cấy ban đầu cho vào bể TS = 5%

 Y : Hệ số sản lượng bùn đây là một thông số động học được xác định bằngthực nghiệm Y = 0,04÷0,08gVSV/g COD, chọn Y= 0,04 gVSV/g COD

 Kd : hệ số phân hủy nội bào, đây cũng là một thông số thực nghiệm, khi thiếu số liệu thực nghiệm có thể lấy Kd =0,03 ngày-1

 Thời gian lưu bùn θc = 50 ngày

 Diện tích bề mặt phần lắng:

Nước ra

[20,tr457]

Trong đó :

- C0 :Hàm lượng COD trong nước thải đầu vào bể C0 = 1053 mg/l = 1053 g/m3

- 1000 : hệ số chuyển đổi từ g sang kg

Chọn 10 nguyên đơn hình vuông, vậy cạnh mỗi nguyên đơn là :

Chiều cao phễu thu khí hp = 1,5÷ 2m ( thông số thiết kế cho bể UASB trang 456 sách xử

lý nước thải đô thị và công nghiệp của tác giả Lâm Minh triết) Chọn hp = 1,5m

Chiều cao bảo vệ hbv = 0,3m ( TCVN 7957:2008 )

Chiều cao tổng cộng của bể UASB :

Htc = H + hp + hbv = 4,21+ 1,5 + 0,3 = 6,01 m

Giả sử mỗi nguyên đơn có 2 phễu thu khí, mỗi phễu có chiều cao 1,5m, đáy phễu thu phí

có chiều dài bằng cạnh nguyên đơn l = 4,5 m và chiều rộng B = 1,9 m.

Vậy phần diện tích bề mặt khe hở giữa các phễu thu khí là:

Ap: diện tích đáy phễu thu khí.

Vậy

A kh

A =

4,52−2×4,5×1,94,52 ×100=15 ,56 (% diện tích bề mặt bể)Giá trị này nằm trong khoảng Akh / A1 = 15÷20% thỏa mãn yêu cầu thiết bị (bảng 10-9, [20,tr456] )

Giả sử mỗi nguyên đơn có 10 ống dẫn phân phối nước thải đầu vào, diện tích trung bình cho một đầu phân phối:

 Hàm lượng COD trong nước thải sau xử lý :

CODra = CODvào × ( 1 – 0,75) = 1053 × (1 – 0,75) = 263,25 mg/l

 Hàm lượng BOD5 trong nước thải sau xử lý:

BOD5(ra) = BOD5(vào) × ( 1 – 0,75 ) = 524,2 × (1 – 0,75) = 136 mg/l

 Hàm lượng SS trong nước thải sau xử :

SSra = SSvào × ( 1 – 0,4 ) = 258× ( 1 – 0,45) = 141,9 mg/l

Theo yêu cầu của TCVN 7957:2008 thì hàm lượng chất lơ lững trong nước thải trước khi vào bể Aerotank phải <150mg/l để đạt được hiệu quả xử lý cao Trong trường hợp này sau khi ra khỏi bể UASB hàm lượng SS = 141,9 mg/l <150 mg/l nên nó thỏa mãn

yêu cầu Vậy nước thải sau khi ra khỏi bể UASB sẽ tiếp tục đi vào bể Aerotank tiếp tục quá trình xử lý.

 Lượng sinh khối hình thành mỗi ngày:

P x=

Y[(S o−S)×Qngtb]

1+ k d×θ c [20 tr 459]

Trong đó:

Y: hệ số sản lượng tế bào, Y = 0,04 kg VSS/kg COD

So : hàm lượng COD vào bể UASB, So = 1053 mg COD/l

S: hàm lượng COD ra khỏi bể UASB, S = 263,25 mg COD/l

θc: thời gian lưu bùn, θc = 50 ngày

kd: hệ số phân hủy nội bào, kd = 0,03 ngày -1

Q tb ng : lưu lượng trung bình ngày của nước thải, Q tb ng = 2400 m3/ngày

4 : thể tích khí Methane sinh ra trong điều kiện chuẩn (0oC và áp suất 1atm)

Qb: lưu lượng bùn vào bể kỵ khí, m3/ngày

Px: sinh khối tế bào sinh ra mỗi ngày, kg VS/ ngày

350,84: hệ số chuyển đổi lý thuyết lượng khí Metan sản sinh từ 1 kg BODL chuyểnhoàn toàn thành khí Metane và CO2, lít /kg BODL

Vậy V CH 4 = 350,84 × [(1053 – 263,25) × 2400 × 1kg/1000g – 1,42 × 30,3] = 354246,9(l/ngày) ¿ 354,246 (m3/ngày)

 Lượng bùn dư phải bơm ra trong mỗi ngày :

0 , 75×C SS [20, tr 459]

Trong đó: Px : lượng sinh khối hình thành mỗi ngày, kg VS/ngày

CSS : lượng bùn nuôi cấy ban đầu, CSS = 30 kg SS/m3

Vậy QW= 30,3

0,75×30 =1,35 (m3/ngày)

 Lượng chất rắn từ bùn dư:

MSS = QW × CSS = 1,35 × 30 = 40,4 (kg SS/ngày)

Bảng 4.12 Các thông số tính toán cho bể UASB.

Hàm lượng COD trong nước thải sau xử lý COD mg/l 263,25Hàm lượng BOD5 trong nước thải sau xử lý BOD5 mg/l 136

Hàm lượng SS trong nước thải sau xử lý SS mg/l 141,9

4 m3/ngày 354,24

6

4.9 Bể thông khí sinh học Aeroten

Tuần hoàn bùn

Xả bùn hoạt tính thừa

Hình 4.9: Sơ đồ làm việc của bể aeroten thông khí có khuấy đảo hoàn chỉnh.

- Lưu lượng trung bình của nước thải trong một ngày đêm : Qtb

ng đ = 2400 m3/ng.đ

- Hàm lượng BOD5 trong nước thải dẫn vào Aeroten : La = 136 mg/l

- Hàm lượng chất lơ lửng trong nước thải dẫn vào Aeroten : C = 141,9 mg/l

- Hàm lượng BOD5 trong nước thải cần đạt sau xử lý Lt = 40 mg/l (TCVN

7957:2008)

- Hàm lượng chất lơ lửng trong nước thải cần đạt sau xử lý : Cs = 30 mg/l (TCVN 7957:2008)

- Hàm lượng COD trong nước thải đầu vào COD = 263,25 mg/l

Giả sử rằng chất lơ lửng trong nước thải đầu ra là chất rắn sinh học ( bùn hoạt tính) Trong đó có 80% là chất dễ bay hơi và 60% chất có thể phân hủy sinh học [20,tr143]Trong cách tính này, chọn Aeroten kiểu xáo trộn hoàn toàn

- Xác định nồng độ BOD5 của nước thải đầu ra Aeroten :

BOD5(vào) = 136 mg/l

BOD5(ra) = 40 mg/l

- Nồng độ BOD5 hòa tan trong nước thải ở đầu ra theo quan hệ sau :

BOD5(ra) = BOD5 hòa tan trong nước thải đầu ra +BOD5 của chất lơ lửng ở đầu ra

Hay BOD5(ra) = BOD 5 ht

 BOD ht

5 của chất lơ lửng trong nước thải đầu ra tính như sau : [20,tr143]

+ Phần có khả năng phân hủy sinh học của chất rắn sinh học ở đầu ra là :

0,6 × 30 = 18 mg/l (vì theo giả sử trong nước thải đầu ra có 60% chất có thể phân hủy sinh học) [20,tr143]

+ BOD5 của chất rắn lơ lửng ở đầu ra có khả năng phân hủy sinh học ở đầu ra là :

0,6 × 30 × (1,42 mg O2 tiêu thụ /mg tế bào bị oxy hóa) = 25,56 mg/l [20,tr145]

- Hiệu quả xử lý tính theo tổng cộng (công thức được tra ở trang 145 sách “

xử lý nước thải đô thị và công nghiệp” của Lâm Minh Triết) :

⇒ Hàm lượng COD sau khi qua bể Aeroten là :

CODra = CODvào × ( 100 – 75 ) % = 263,25 ×(100−75)% = 65,8 mg/l

Thể tích bể Aeroten được tính theo công thức sau: [20,tr144]

E= L a−L t

L a ×100

V = θ c×Q ng đ×Y ×(L a−L t)

X×(1+k d×θ c)

Trong đó :

 θ c : Thời gian lưu bùn, θ c = 5 ¿15 ngày, chọn θ c = 10 ngày [16,tr144]

 Qng.đ: Lưu lượng trung bình ngày đêm, Qng.đ = 2400 m3/ng.đ

 Y : Hệ số sản lượng bùn, đây là một thông số động học được xác định bằng thực nghiệm Y = 0,4 ¿ 0,8 mgVSS/mg BOD5, chọn Y = 0,6 mgVSS/mg BOD5

(TCVN 7957:2008)

 La : BOD5 của nước thải dẫn vào bể Aeroten, La = 136 mg/l

 Lt : BOD5 hòa tan của nước thải ra khỏi Aeroten : Lt = 14,44 mg/l

 Hệ số sản lượng quan sát tính theo công thức : [20,tr145]

- La : BOD5 của nước thải dẫn vào bể Aeroten, La = 136 mg/l

- Lt :BOD5 hòa tan của nước thải ra khỏi Aeroten : Lt = 14,44 mg/l

- Qng.đ : Lưu lượng trung bình ngày, Qng.đ= 2400 m3/ng.đ

 Lượng tăng sinh khối tổng cộng tính theo lượng chất rắn lơ lửng (MLSS) :

Px (ss) =

P x

0,8 =

116,7 0,8 = 145,88 kg/ngày [20,tr145]

 Lượng bùn thải bỏ mỗi ngày (A) = Lượng tăng sinh khối tổng cộng tính theo MLSS – Hàm lượng chất lơ lửng còn lại trong dòng ra: [20,tr145]

A = Px (ss) – ( Q × Cs × 10-3) = 145,88 – (2400 × 30 × 10-3) = 73,875 kg/ngày

Giả sử bùn dư được xả bỏ ( dẫn đến bể nén bùn ) từ đường ống dẫn bùn tuần hoàn, Qra =

Qng.đ và hàm lượng chất rắn lơ lửng dễ bay hơi (VSS) trong bùn ở đầu ra chiếm 80% hàmlượng chất rắn lơ lửng (ss) Khi đó lưu lượng bùn dư thải bỏ được tính theo công thức :

Hình 4.10 Sơ đồ thiết lập cân bằng sinh khối trong bể [20,tr147].

 Cân bằng vật chất cho bể Aeroten :

Qng.đ X0 + Qth Xth = (Qng.đ + Qth) X [20,tr147]

Trong đó : Qng.đ : Lưu lượng nước thải vào tính theo m3/ngày đêm

Qth : Lưu lượng bùn hoạt tính tuần hoàn

X0 : Nồng độ VSS trong nước thải dẫn vào Aeroten, mg/l

X : Nồng độ VSS ở bể Aeroten, X = 3000 mg/l

Xth: Nồng độ VSS trong bùn tuần hoàn, Xth= 8000 mg/l

Giá trị X0 thường rất nhỏ so với X và Xth, do đó trong phương trình cân bằng vật chất ở trên có thể bỏ qua đại lượng Qng.đ X0 Khi đó phương trình cân bằng vật chất sẽ có dạng :

+ Khối lượng BOD20 cần xử lý mỗi ngày là :

Trong đó : BOD20 = 1,5× BOD5 = 1,5 × 136 = 204 mg/l

+ Tính lượng oxy yêu cầu theo công thức : M = G – (1,42 × Px) [20,tr146]

M = G – (1,42 × Px) = 437,87 – (1,42 ¿ 116,7) = 272,156 kg/ngày [20,tr148]

 Tính thể tích không khí theo yêu cầu :

Giả sử hiệu quả vận chuyển oxy của thiết bị thổi khí là 8%, hệ số an toàn khi sử dụng trong thiết kế thực tế là 2

+ Lượng không khí yêu cầu theo lý thuyết ( giả sử không khí chứa 23,2% O2 theo trọng lượng và trọng lượng riêng của không khí ở 20C là 0,0118 kN/m3 = 1,18 kg/m3 ) là :

Trong đó: 2 = hệ số an toàn khi sử dụng máy nén khí

8,63 = Lượng không khí yêu cầu

- Áp lực và công suất của hệ thống nén khí :

Khi được phân phối vào bể bằng các ống khoan lỗ đặt dọc theo các hành lang, vận tốc khí