khử tiếp BOD5, COD và N-NH3 trong nước thải.

Công suất xử lý nước thải 500m3/ngày < 2000m3/ngày nên chọn số đơn nguyên là 1 mương oxy hoá và 1 bể lắng đặt sau mương

Phương án 2:

Sau khi qua xử lý sơ bộ lượng SS đã giảm gần như hoàn toàn, công đoạn xử

lý sinh học tiếp theo có nhiệm vụ khử tiếp BOD5, COD và N-NH3 trong nước thải

4.11 MƯƠNGY OXY HÓA

Cấu tạo của mương oxy hóa

 Công suất xử lý nước thải 500m3/ngày < 2000m3/ngày nên chọn số đơnnguyên là 1 mương oxy hoá và 1 bể lắng đặt sau mương

 Mương oxy hoá có thể xây bằng bê tông cốt thép, hoặc bằng mương thành đất,mặt trong ốp đá, láng xi măng hoặc nhựa đường Nếu mương được làm bằngvật liệu không phải là bê tông cốt thép thì tại chỗ đặt thiết bị làm thoáng cũngphải xây bằng bê tông cốt thép để đảm bảo độ bền và độ ổn định

 Mặt cắt ngang của mương có thể là hình chữ nhật (mương bê tông cốt thép),hình thang (mương đất ốp đá), độ dốc mái taluy (m) 2 thành bên tuỳ thuộc và

độ bền của đất, thường m ≤ ½

 Chiều sâu H của mương tuỳ thuộc vào công suất của thiết bị làm thoáng đểđảm bảo trộn đều bọt khí và tạo vận tốc tuần hoàn chảy dọc mương V ≥ 0,25 –0,3m/s, có thể chọn H = 1 ÷ 4m Vận tốc tuần hoàn chảy dọc mương là vận tốcgiới hạn để bùn không lắng

 Chiều rộng trung bình của mương thường từ 2 ÷ 6m

 Nếu không có đủ chiều dài, bố trí mương theo hình ziczac, tại khu vực hai đầumương khi dòng nước đổi chiều, tốc độ nước chảy nhanh phía ngoài, chậm ởphía trong làm cho bùn lắng lại, giảm hiệu quả xử lý, do đó đối với mươngrộng phải xây các tường hướng dòng tại 2 đầu mương để tăng tốc độ nước ởphía trong

 Chỗ đưa nước thải vào nên gần máy thổi khí

 Nồng độ bùn hoạt tính vào mùa hè 2000mg/l; vào mùa đông 3000 ÷ 4000mg/l

Hình dạng mương càng phức tạp càng không có lợi vì làm tăng trở lực các khúcquanh, khó phần bổ đồng đều dòng theo tiết diện, gây ra vùng lắng bùn hoạt tínhcục bộ và làm bẩn nước.

 Các thông số thiết kế

Áp dụng các công thức tính toán cho quá trình xử lý nước thải bằng bùn hoạttính lơ lửng trong các bể phản ứng hiếu khí khi tính toán thiết kế mương oxy hoá.Trong sơ đồ công nghệ lựa chọn, giai đoạn xử lý cơ bản gồn mương oxy hoá và bểlắng đợt II

Khoảng giá trị của các thông số khi lựa chọn thiết kế cho mương oxy hoá như sau

(Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải, Trịnh Xuân Lai)

 Tỷ số F/M (kg BOD5/kg bùn hoạt tính ngày): 0,04 – 0,1

 Tải trọng thể tích BOD5 (kgBOD5/m3 ngày): 0,08 – 0,24

 Nồng độ bùn hoạt tính X (mg/l): 2000 – 5000

 Hệ số tuần hoàn bùn α = Q t Q: 1 - 2

 Thời gian lưu bùn (ngày): 15 – 30

 Tốc độ nitrat hoá (mgN/mg bùn.ngày): 0,2 – 0,8

Bảng 4.18: Thông số đầu vào mương oxy hóa

tích vị 2005 ) loại B

mùi hôi

Không khó chịu

 Lượng BOD5 đầu vào 591,44 mg/l BOD5 /BOD20 =0,68

 Lượng BOD5 đầu ra 50 mg/L

 Nhiệt độ nước thải t =200

 Cặn lơ lửng ở đầu ra : SSra= 30 mg/L gồm có 65% là cặn có thể phân hủy sinhhọc

 Áp dụng các điều kiện vận hành cho quá trình khuấy trộn hoàn chỉnh bùn hoạt tính

 Nồng độ bùn hoạt tính trong nước thải đầu vào ở mương Xo = 0 mg/l

 Nồng độ bùn hoạt tính trong mương : MLVSS = X = 3500 mg/l

 Nồng độ cặn tuần hoàn MLSS = 10000 mg/l (trong bể lắng II)

 Nước thải có đủ chất dinh dưỡng và điều kiện cho vi sinh vật phát triển (đãđược điều chỉnh ở bể trung hoà kết hợp bổ sung chất dinh dưỡng) BOD5 : N :

P = 100 : 5 : 1, pH = 7,2

 Độ tro của cặn là Z = 0,35

 Chọn thời gian lưu bùn đối với cả vi khuẩn nitrat và vi khuẩn dị dưỡng θc = 20ngày

 Lượng BOD 5 hòa tan sau xử lý

BOD5 ở đầu ra = BOD5 hoà tan + BOD5 chứa trong cặn lơ lửng

BOD5 chứa trong 30 mg/l cặn lơ lửng đầu ra :

Lượng cặn có thể phân hủy sinh học có trong cặn lơ lửng đầu ra:

Lượng BOD5hòa tan khi ra khỏi bể lắng: 50 – 18,83 = 31,17 mg/l

Hiệu quả xử lý tính theo BOD5 tan:

591, 44 31,17

94,73%

591, 44

o o

E S

 Thể tích của mương oxy hóa khi chưa có dòng tuần hoàn

Thể tích mương gồm: thể tích vùng hiếu khí (oxic) (V1) để khử BOD5 và oxi hoá

BOD

QS

F X M

Xác định tốc độ tăng trưởng riêng của vi khuẩn nitrat hoá trong điều kiện mươngoxy hoá vận hành ổn định ở 20oC

DO K

DO N

K

O N

- e0,098(T-15) : hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ tại ToC, e0,098(20-15) =1,6323

- Hệ số hiệu chỉnh pH [1 – 0,833(7,2 – 7,2)] = 1 đối với pH = 7,2

- Hệ số phân huỷ nội bào: Kd = 0,04/ngày

Thời gian lưu bùn để khử nitrat tính theo công thức:

N

K Y

04,020

Xác định thành phần hoạt tính của vi khuẩn nitrat hoá trong bùn hoạt tính

XN = fNX vói fN được xác định theo công thức:

0,16 ( )0,6 ( ) 0,16 ( )

Xác định thể tích vùng thiếu khí để khử nitrat hóa

Thể tích vùng thiếu khí khử nitrat hoá tính theo công thức

VTK =

X

NO NO

DN

r v



) ( 3 3



Tốc độ khử nitrat ρDN = 0,1 mgNO3/mg bùn.ngày ở 20oC,

(Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải, Trịnh Xuân Lai)

N-NH4+ cho phép đầu ra loại B (TCVN 5945 – 2005 ): 10mg/l

Thể tích vùng thiếu khí:

VTK = (115,81 20) 500 3

136,87 0,1 3500 m

Qo: lưu lượng nước thải đầu vào, m3/ngày

Qt : lưu lượng bùn tuần hoàn, m3/ngày

Qr : lưu lượng nước ra khỏi bể lắng, m3/ngày

Qw : lưu lượng bùn xả, m3/ngày

So : nồng độ cơ chất đầu vào tính theo BOD5, mg/l

S : nồng độ cơ chất trong nước ra khỏi bể lắng theo BOD5, mg/l

X : nồng độ bùn hoạt tính trong mương oxy hoá, mg/l

Xt : nồng độ bùn hoạt tính tuần hoàn, mg/l

Xr : nồng độ bùn hoạt tính trong nước ra khỏi bể lắng, mg/l

Tính hệ số tuần hoàn α bỏ qua lượng bùn hoạt tính tăng lên trong bể

Xác định lưu lượng tuần hoàn theo phương trình cân bằng khối lượng bùn hoạttính đi vào và đi ra bể

Q = 500(m3/ngày.đêm)

Qr : lưu lượng hỗn hợp bùn tuần hoàn lại (m3/ngày.đêm)

X: Nồng độ chất rắn bay hơi trong mương, mg/l.X = 3500mg/l

Xr : nồng độ bùn tuần hoàn, mg/l X= 10000mg/l

X0: hàm lượng bùn hoạt tính ở đầu vào., X0=0

Lưu lượng bùn tuần hoàn:

- Chiều rộng mương: b = 5m

- Độ sâu lớp nước trong mương: h1 = 1,2 m

- Chiều cao bảo vệ từ mặt nước đến mương: h2 = 0,5 m

- Độ sâu xây dựng mương: H = h1 + h2 H = 1,7 m

- Độ dày xây dựng mương: a = 0,2 m

Diện tích mặt cắt ướt của mương oxy hoá

1 2 ( ) 2 9 57

L  R     m

Chiều dài phần mương thẳng:

1 2

 Lượng bùn hữu cơ lơ lửng sinh ra trong quá trình khử BOD5

 Tốc độ tăng trưởng của bùn Yb hay tỷ lệ lượng bùn sinh ra do giảm chất nền, tínhtheo công thức

Yb =

c d

Lượng oxy cần thiết

Lượng oxy lý thuyết cần thiết cho quá trình xử lý nước thải gồm lượng oxy cần

để làm sạch BOD5, oxy hoá amoni và khử nitrat hoá:

S S

OCo: lưọng oxy cần thiết theo điều kiện tiêu chuẩn của phản ứng ở 20oC

Q : lưu lượng nước thải cần xử lý, m3/ngày; Q = 500 m3/ngày

So : nồng độ BOD5 đầu vào, g/m3 ; So = 591,44 g/m3

S : nồng độ BOD5 đầu ra, g/m3; S = 31,17 g/m3

f : hệ số chuyển đổi từ BOD5 sang BOD20 hay COD; f = BOD/COD = 0,68

Px : phần tế bào dư xả ra ngoài theo bùn dư, chính là lượng bùn hoạt tính sinh ra

trong 1 ngày

No : tổng hàm lượng nitơ đầu vào, mg/l; No =116mg/l

N : tổng hàm lượng nitơ đầu ra, mg/l N=10mg/l

4,57 : hệ số sử dụng oxy khí oxy hoá NH4+ thành NO3

9,08 2

S t

Trong đó: CS: Nồng độ bão hòa oxy trong nước ở 200, CS=9,08mg/l

CL: nồng độ oxy duy trì trong bể Aerotank, CL=2mg/l

Thiết bị làm thoáng bề mặt cho mương oxy hóa

Ở các mương oxy hoá mặt cắt ngang hình thang và công suất nhỏ, các thiết bịlàm thoáng bề mặt kiểu Rulô trục ngang thường được áp dụng và đặt vuông góc vớichiều nước chảy trong bể

Bảng 4.19: Đặc tính của một số loại rulo thông dụng

(Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải, Trịnh Xuân Lai)

Dạng

Rulo

Đườngkính

Độ sâu ngập nước hi

Số vòngquay

Công suất hoà tan oxytính trên mỗi mét dàithiết bị (g O2/m.s)

Cấu tạo rulo

- Rulo kiểu lồng chim: gồm 2 đĩa bằng thép hàn vào 2 đầu của trục chuyển độngnằm ngang ở trung tâm đĩa Vành ngoài của đĩa hàn 12 thanh hình chữ T song songvới trục chuyển động ở tâm đĩa Trên 12 thanh hình chữ T gắn các tấm thép phẳngdài 15cm, rộng 5cm cách nhau 5cm, đường kính ngoài 0,7m, chiều dài rulo từ 3-5m

- Rulô kiểu tấm phẳng: gồm trục chuyển động, trên chu vi trục hàn các tấm thépphẳng rộng 5cm cách nhau 5cm, tạo thành hình bàn chải tròn đường kính 0,5 – 1m,dài từ 2,5 – 9m.

- Dựa vào bảng 4.19 với các kiểu thiết bị làm thoáng Rulô chọn thiết bị làm

thoáng bề mặt là Rulô kiểu tấm phẳng, đường kính 1m, số vòng quay n = 72vòng/phút; độ sâu ngập nước hi = 0,2 m;

Năng suất hoà tan oxy vào nước tính trên 1m dài thiết bị trong 1 giây:

OC

 = 8, 7 3,9

2, 23 mChọn thiết bị nạp khí kiểu rulô, chiều dài hữu dụng thiết bị là 5m, đặt chìm dướimặt nước là 20cm

Năng suất cấp O2 thực tế:

A = 52,23 = 10,04 gO2/s = 963,84 kgO2/ngày

Đường ống dẫn nước thải vào

- Chọn vận tốc nước thải trong ống: v = 1m/s

- Lưu lượng nước thải vào: Q = 500 m3/ngày = 0,006m3/s

- Chọn loại ống dẫn nước thải là ống PVC, đường kính





Đường ống dẫn nước thải ra

- Chọn vận tốc nước thải trong ống: v = 1m/s

- Lưu lượng nước thải ra khỏi mương:

Kiểm tra vận tốc nước chảy trong ống:









Bảng 4.20: Thông số mương oxy hoá

Mặt cắt ngang mương oxy hoá hình chữ nhật

Kích thước

- Chiều sâu lớp nước trong mương h1 1,2 m

- Khoảng cách từ mặt nước đến mặt trên mương h2 0,5 m

- Chiều dài phần cong

- Bề dày thành mương

570,2

mmĐường ống dẫn nước

- Ống dẫn nước thải vào

- Ống dẫn nước thải sang bể lắng II





100110

mmmm

Thiết bị làm thoáng cho mương oxy hóa

4.12 BỂ LẮNG ĐỢT 2

Nhiệm vụ : Sau khi qua bể mương oxy hóa, hầu hết các chất hữu cơ hòa tantrong nước thải bị loại bỏ Tuy nhiên, nồng độ bùn hoạt tính có trong nước thải làrất lớn , do vậy vùn hoạt tính và các chất rắn lơ lửng sẽ được tách ở bể lắng II

Diện tích phần lắng của bể:

(1 )

Với:

C L: nồng độ cặn tại mặt lắng L (bề mặt phân chia)

3

1 0,5 10000 5000 / 5000( / )2

9,17 9,5

b b

Chiều cao máng thu nước hm = 200 mm

Tải trong thu nước trên 1 mét chiều dài máng:

a1 = Q

L = 500 18,6226,85 ( m3/m dài.ngđ)

Tải trọng bùn:

b 

3

2 0

( ) (500 270) 6481,5 10

3, 4 /

t lang

kg m h S

- Chiều cao dự trữ trên mặt thoáng: h1 = 0,3 m

- Chiều cao cột nước trong bể: h = 4 – 0,3 =3,7 m

- Chiều cao phần nước trong: h2 = 2m

- Chiều cao phần chóp đáy bể có độ dốc 10% về hướng tâm:

be t

Bảng 4.21: Thông số bể lắng 2

- Kích thước của ngăn thứ nhất :LBH = 222 (m)

Xác định kích thước ngăn thứ hai

- Chọn thời gian lưu bùn cùa ngăn thứ hai là t2=1 ngày , thể tích ngăn thứ hai là:

V2 = (Qw +QV) t2 = (15,68+0,55)  1 = 16,23m3

- Kích thước của ngăn thứ hai :LBH = 332 (m)

Bảng 4.22: Thông số bể chứa bùn

Ngăn chứa bùn tuần hoàn

xử lý phía trước.

- Hóa chất khử trùng được chọn là chlorine Chlorine là chất oxy hóa mạnhthường được sử dụng ở dạng bột [Ca(OCl)2] Hàm lượng cần thiết để khửtrùng cho nước sau lắng : 3- 15 mg/l

- Thiết bị chuyên dùng để đưa chlorine váo nước gọi là clorator

Clorate có chức năng pha chế và định lượng Clo, được chia làm 2 loại:

Clorate áp lực và clorate chân không

Tính toán

- Xác định lượng Clo hoạt tính cần thiết để khử trùng nước thải theo công thức :

Với : a là liều lượng Clo hoạt tính (g/m3), được xác định dựa theo quy phạm.

- Đối với nước thải sau khi xử lý sinh học hoàn toàn a = 3-15 mg/l, ta lấy a = 5 g/

m3

Vmax = 5 21m3/h = 105 g/h = 2,52kg/ngày

- Ngăn tiếp xúc khử trùng được thiết kế kết hợp để thỏa mãn 2 yêu cầu :

- Hóa chất và nước thải tiếp xúc đồng đều

- Clo hoạt tính phản ứng khử trùng nước thải

- Thời gian lưu nước trong bể tiếp xúc là 1530 phút; chọn ttx=30 phút

- Vậy thể tích của bể tiếp xúc :

V = Q  ttx = 2130 10,5

60  m3

- Kích thước của bể tiếp xúc là LxBxH = 3m x 2 m x 2 m

Để đảm bảo cho sự tiếp xúc giữa hóa chất và nước thải là đồng đều, trong bể tiếpxúc khử trùng, ta xây thêm các vách ngăn để tạo dòng chảy zigzac cho sự khuấytrộn trong ngăn