Đồ án thiết kế trạm xử lý nước thải công suất 200 m3ngày đêm bằng công nghệ aerotank truyền thống

Viện khoa học công nghệ môi trường TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ MÔI TRƢỜNG KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG K57 -*** - ĐỒ ÁN II ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ TRẠM XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÔNG SUẤT 200 m3/ngày đêm BẰNG CÔNG NGHỆ AEROTANK TRUYỀN THỐNG Giáo viên hƣớng dẫn: Ths Trần Ngọc Tân Sinh viên: Phạm Thị Trà My Lớp: Kỹ thuật môi trường K57 MSSV: 20123315 Đồ án II Phạm Thị Trà My Kỹ thuật môi trường k57 Page Viện khoa học công nghệ môi trường MỤC LỤC ĐỒ ÁN II CHƢƠNG I TỔNG QUAN VỀ NƢỚC THẢI SINH HOẠT 1.1 NƢỚC THẢI SINH HOẠT 1.2 CÁC ĐẶC TÍNH CỦA NƢỚC THẢI SINH HOẠT CHƢƠNG II THIẾT KẾ TRẠM XỬ LÝ NƢỚC THẢI CÔNG SUẤT 200 M3/NGÀY ĐÊM BẰNG CÔNG NGHỆ AEROTANK TRUYỀN THỐNG 2.1 BỂ AEROTANK TRUYỀN THỐNG .7 2.2 QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ XỬ LÝ .8 2.3 CÁC THÔNG SỐ TÍNH TOÁN HỆ THỐNG XỬ LÝ 2.4 TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH XỬ LÝ .9 a Thiết kế bể lắng I .9 b Tính toán thiết kế bể aerotank 12 c Tính toán thiết kế bể lắng II 21 TÀI LIỆU THAM KHẢO 26 Đồ án II Phạm Thị Trà My Kỹ thuật môi trường k57 Page Viện khoa học công nghệ môi trường CHƢƠNG I TỔNG QUAN VỀ NƢỚC THẢI SINH HOẠT 1.1 Nƣớc thải sinh hoạt Nước thải sinh hoạt nước thải từ khu dân cư, khu vực hoạt động thương mại, công sở, trường học sở tương tự khác Lượng nước thải sinh hoạt dao động phạm vi lớn, tùy thuộc vào mức sống, thói quen người dân điều kiện khí hậu, ước tính từ 65-90% lượng nước cấp Ở Việt Nam, tiêu chuẩn cấp nước theo đầu người khoảng từ 100-200 l/người.ngày đêm lƣu lƣợng nƣớc Lưu lượng nước thải sinh hoạt thải ngày thường có dao động theo thời gian phạm vi lớn hình minh họa bên dưới: 12 18 24 Thời gian (h) Hình 1.1 Sự biến động lưu lượng theo thời gian nước thải sinh hoạt 1.2 Các đặc tính nƣớc thải sinh hoạt Nước thải sinh hoạt chứa nhiều tạp chất khác nhau, khoảng 52% chất hữu cơ, 48% chất vô lượng lớn vi sinh vật thường dạng virut vi khuẩn gây bệnh tả, lỵ, thương hàn… Trong nước thải có vi khuẩn hại, có tác dụng phân hủy chất hữu Thành phần nước thải sinh hoạt tương đối ổn định, phụ thuộc vào tiêu chuẩn cấp nước, đặc điểm hệ thống thoát nước, trang thiết bị vệ sinh… Các tiêu đánh giá chất lượng nước sinh hoạt: Đồ án II Phạm Thị Trà My Kỹ thuật môi trường k57 Page Viện khoa học công nghệ môi trường  Các tiêu vật lý  Tổng chất rắn (TS): phần lại sau cho nước thải bay hoàn toàn nhiệt độ từ 103 – 105oC Đơn vị mg/l  Chất rắn lơ lửng (SS): chất rắn không tan nước Hàm lượng chất lơ lửng (SS) lượng khô phần chất rắn lại giấy lọc sợi thủy tinh lọc lít nước mẫu qua phễu lọc sấy khô 105oC khối lượng không đổi (mg/L)  Chất rắn dễ bay (VS): lượng nung lượng chất rắn huyền phù (SS) 550oC khối lượng không đổi (mg/L) Người ta thường sử dụng tiêu để đánh giá hàm lượng chất hữu có mẫu nước  Chất rắn hòa tan (DS): chất tan nước, bao gồm chất vô lẫn chất hữu Hàm lượng chất hòa tan (DS) lượng khô phần dung dịch qua lọc lọc lít nước mẫu qua phễu lọc có giấy lọc sợi thủy tinh sấy khô 105oC khối lượng không đổi (mg/L)  Mùi: Khi nước thải sinh hoạt bị phân hủy yếm khí chất hữu tạo hợp chất H2S, indol, scatol… gây mùi khó chịu  Độ màu: màu nước chất mùn, chất hòa tan, chất dạng keo thực vật thối rữa, có mặt số ion kim loại (Fe, Mn), tảo, than bùn…có thể làm cản trở khả khuếch tán ánh sáng vào nguồn nước gây ảnh hưởng đến khả quang hợp hệ thủy sinh thực vật Độ màu làm vẻ mỹ quan nguồn nước nên dễ bị phản ứng cộng đồng lân cận  Độ đục: chất lơ lửng chất dạng keo chứa nước thải tạo nên Đơn vị đo độ đục thông dụng NTU  Nhiệt độ: Nhiệt độ nước thải thông số quan trọng phần lớn sơ đồ xử lý nước thải sinh hoạt ứng dụng trình xử lý sinh học mà trình thường bị ảnh hưởng mạnh nhiệt độ Nhiệt độ nước thải ảnh hưởng đến đời sống thủy sinh vật, hòa tan oxy nước  Các tiêu hóa học  Hàm lượng oxy hòa tan (DO): Hàm lượng oxy hòa tan số đánh giá “tình trạng sức khỏe” nguồn nước, phụ thuộc nhiều vào yếu tố áp suất, nhiệt độ, thành phần hóa học nguồn nước, số lượng vi sinh, thủy sinh vật… Oxy chất thiếu tất sinh vật  Nhu cầu oxy sinh hóa BOD: lượng oxy cần thiết để vi sinh vật oxy hóa chất hữu khoảng thời gian xác định, mg/l Chỉ tiêu BOD phản ánh mức độ ô nhiễm hữu nước thải, giá trị BOD lớn nước thải bị ô Đồ án II Phạm Thị Trà My Kỹ thuật môi trường k57 Page Viện khoa học công nghệ môi trường nhiễm cao Giá trị thường sử dụng BOD5 (lượng oxy cần thiết ngày đầu 20oC)  Nhu cầu oxy hóa học COD: lượng oxy cần thiết để oxy hóa chất hữu thành CO2 H2O tác dụng chất oxy hóa mạnh, mg/l Tỉ số BOD/COD thường nằm khoảng 0.5 – 0.7  Hàm lượng Nitơ: Nitơ có nước thải dạng vô hữu Trong nước thải sinh hoạt, phần lớn Nitơ hữu chất có nguồn gốc protit, thực phẩm dư thừa, Nitơ vô gồm dạng khử NH4+, NH3 dạng oxy hóa NO2- NO3- Tuy nhiên, nguyên tắc nước thải chưa xử lý thường NO2- NO3-  Hàm lượng Photpho: Photpho hợp chất chứa Photpho có liên quan đến tượng phú dưỡng nguồn nước Hợp chất photpho tìm thấy nước thải sinh hoạt thường phát sinh từ: phân bón, chất thải người động vật, hóa chất tẩy rửa làm  pH: pH có ảnh hưởng tới sinh trưởng, phát triển sinh vật nước Trong xử lý sinh học, pH có ảnh hưởng tới hoạt động vi sinh vật, ảnh hưởng tới hiệu xử lý Ngoài pH ảnh hưởng tới trình tạo cặn bể lắng Nước thải sinh hoạt thường có giá trị pH ổn định khoảng từ 7÷8.2  Các tiêu khác: tổng chất hoạt động bề mặt, kim loại nặng, hóa chất độc hại, độ kiềm, độ axit, sunfua…  Các tiêu vi sinh: Chất lượng mặt vi sinh nước thường đánh giá nồng độ vi khuẩn thị - vi khuẩn không gây bệnh, nguyên tắc nhóm trực khuẩn coliform Thường dùng số tổng coliform để đánh giá chất lượng nước mặt vi sinh Đơn vị MPN/100ml Một số giá trị đặc trưng thông số nước thải sinh hoạt cho bảng đây: Đồ án II Phạm Thị Trà My Kỹ thuật môi trường k57 Page Viện khoa học công nghệ môi trường Bảng 1.1 Thành phần nước thải sinh hoạt Nguồn: Giáo trình công nghệ xử lý nước thải, Trần Văn – Ngô Thị Nga, 2000 Như nước thải sinh hoạt có hàm lượng chất hữu chất dinh dưỡng cao, phù hợp để xử lý sinh học Thông thường tỉ lệ BOD/COD  0.5 tỉ lệ BOD5: N: P 100 : : áp dụng phương pháp xử lý sinh học Một phương pháp xử lý sinh học nước thải sinh hoạt phổ biến sử dụng bể aerotank truyền thống Đồ án II Phạm Thị Trà My Kỹ thuật môi trường k57 Page Viện khoa học công nghệ môi trường CHƢƠNG II THIẾT KẾ TRẠM XỬ LÝ NƢỚC THẢI CÔNG SUẤT 200 m3/ngày đêm BẰNG CÔNG NGHỆ AEROTANK TRUYỀN THỐNG 2.1 Bể aerotank truyền thống Bể aerotank công trình xử lý sinh học hiếu khí Trong bể Aeroten, chất lơ lửng đóng vai trò hạt nhân vi sinh vật cư trú, sinh sản phát triển dần lên thành cặn gọi bùn hoạt tính Các vi sinh vật đồng hóa chất hữu có nước thải thành chất dinh dưỡng cung cấp cho sống phát triển sinh khối, đồng thời giải phóng CO2 H2O Như chất hữu có nước thải chuyển hóa thành chất vô H2O, CO2 độc hại với môi trường Bể aerotank có hình tròn hình khối chữ nhật Nước thải đưa vào bể, chảy qua suốt chiều dài bể sục khí, khuấy trộn nhằm tăng cường lượng oxy hòa tan nước trì bùn hoạt tính trạng thái lơ lửng Bùn hoạt tính phân hủy chất hữu chất dinh dưỡng nước thải, làm giảm nồng độ BOD chất dinh dưỡng nước Sau thời gian xử lý bể hiếu khí, nước thải đưa sang bể lắng bùn sinh học để tách bùn khỏi nước đến nồng độ cho phép trước xả thải môi trường học vào hệ thống xử lý sau Một phần bùn hoạt tính sau lắng tuần hoàn lại bể aerotank để trì nồng độ bùn hoạt tính bể, phần dư lại xả Hình 2.1 Sơ đồ công nghệ xử lý bể aerotank Đồ án II Phạm Thị Trà My Kỹ thuật môi trường k57 Page Viện khoa học công nghệ môi trường 2.2 Quy trình công nghệ xử lý Hình 2.2 Quy trình xử lý nước thải công nghệ aerotank truyền thống Thuyết minh quy trình công nghệ: Nước thải sinh hoạt qua song chắn rác để tách tạp chất thô, có kích thước lớn, sau đưa qua bể lắng cát để tách tạp chất thô có khối lượng lớn khỏi dòng nước thải Tiếp đó, nước thải dẫn vào bể điều hòa để điều hòa lưu lượng nồng độ chất ô nhiễm Không khí cấp vào bể điều hòa nhằm ngăn trình lắng cặn phân hủy yếm khí tạo mùi hôi Sau bể điều hòa, nước thải bơm sang bể lắng I với lưu lượng Q m3/h để tách bớt chất rắn lơ lửng mà chủ yếu chất vô cơ, đến nồng độ chất rắn lơ lửng  150mg/l Nước thải từ bể lắng I chảy sang bể aerotank, diễn trình phân hủy hiếu khí chất hữu vi sinh vật bùn hoạt tính Không khí cấp Đồ án II Phạm Thị Trà My Kỹ thuật môi trường k57 Page Viện khoa học công nghệ môi trường vào liên tục để cung cấp oxy cho hoạt động hô hấp vi sinh vật đảm bảo bùn hoạt tính lơ lửng, để vi sinh vật tiếp xúc với chất dinh dưỡng nước Vi sinh vật phát triển tạo lượng sinh khối lớn Hỗn hợp bùn hoạt tính nước thải tự chảy đến bể lắng bùn sinh học Bể có nhiệm vụ tách bùn khỏi nước Nước chảy tràn lên trên, qua máng thu sang hệ thống khử trùng sau Bùn lắng thu được, phần tuần hoàn lại bể hiếu khí, phần dư dẫn đến bể nén bùn đem phơi khô đưa phân hủy yếm khí thu khí sinh học Nước sau khử trùng đạt yêu cầu chất lượng (QCVN 14:2008/BTNMT) thải môi trường Tùy vào mục đích sử dụng nước sau xử lý mà yêu cầu chất lượng đầu khác 2.3 Các thông số tính toán hệ thống xử lý STT Thông số Đơn vị Giá trị đầu vào Yêu cầu đầu Lưu lượng m3/h 200 200 BOD5 mg/l 250 40 SS mg/l 350 50 N-amoni mg/l 40 5 pH - 7.2 7.2 Nhiệt độ C 20 20 o 2.4 Tính toán, thiết kế công trình xử lý a Thiết kế bể lắng I Lưu lượng thiết kế bể lắng 200 m3/ngày đêm nhỏ, chọn thiết kế loại bể lẳng đứng Chọn đường kính ống trung tâm 0,4m  Diện tích ống trung tâm: ftt = 4.d2 = 4.0,42 = 0,126 m2  Vận tốc nước chảy ống trung tâm: vtt  Q 200   0, 018m/s = 18mm/s ftt 24.3600.0,126  Chọn tải trọng thủy lực làm việc bể Uo = 35 m3/m2.ngày Khi đó: Đồ án II Phạm Thị Trà My Kỹ thuật môi trường k57 Page Viện khoa học công nghệ môi trường Fl  Q 200   5, 714m Uo 35 Diện tích bể: Fb = Fl + ftt = 5,714 + 0,126 = 5,84 m2 Đường kính bể lắng: 4.Fb D   4.5,84   2, 73m  Chọn đường kính bể thiết kế D = 2,8 m Khi đó, diện tích bể lắng: Fb   D   2,82  6,157m2 => Fl = 6,157 – 0,126 = 6,03 m2  Tải trọng lắng thiết kế là: Uo  Q 200   33, m3/m2.ngày đêm Fb 6, 03  U o  (31  50) m3/m2.ngày đêm (theo TCXD)  Chọn chiều cao phần lắng bể H = 3,5 m  Thể tích bể lắng: V  Fb H  6, 03.3,5  21,1m3  Thời gian lưu thủy lực: V 21,1 t  24  2,53h Q 200  Tốc độ nước chảy vùng lắng: v Uo 33,   0,00038 m/s = 0.38 mm/s 24.3600 24.3600  Phần đáy hình nón bể có đường kính hình tròn nhỏ 30cm đường kính hình tròn lớn 2,8m, góc nghiêng đáy so với phương thẳng đứng 50o Chiều cao đáy là: h Dd 2,8  0,3 tg  tg 50o  1,5 m 2  Tổng chiều cao bể lắng I là: Hb = H + h + 0,3 = 3,5 + 1,5 + 0,3 = 5,3 m Với chiều cao an toàn 0,3 m Đồ án II Phạm Thị Trà My Kỹ thuật môi trường k57 Page 10 Viện khoa học công nghệ môi trường b Tính toán thiết kế bể aerotank  Các thông số tính toán: BOD trước xử lý: 160 mg/l N-amoni trước xử lý: 40 mg/l BOD sau xử lý: 40 mg/l N-amoni sau xử lý: mg/l SS trước xử lý: 147mg/l pH = 7,2 SS sau xử lý: 50 mg/l Nhiệt độ làm việc hệ thống 20oC      Nồng độ bùn hoạt tính bể hiếu khí: X = 2000 mg/l Nồng độ bùn hoạt tính vùng chứa cặn: XT = 6000mg/l Thành phần hữu cặn 65% Độ tro cặn 0,3 Tỉ lệ BOD/COD = 0,68 BOD5/BOD20 = 0,68 Các thông số động học: K ngày-1 max,15 0,45 ngày-1 Y 0,6 mg bùn/mg BOD YN 0,16 mg bùn/mg N-amoni Ks 60 mg/l KO 1,3 mg/l Kd 0,06 ngày-1 KdN 0,04 ngày-1  Tính toán thiết kế  BOD đầu = BOD cặn + BOD hòa tan Hàm lượng hữu cặn: 65%.50 = 32,5 mg/l Hàm lượng BOD20 cặn: 1,42 32,5 0,7 = 32,3 mg/l BOD5 cặn: 0,68 32,3 = 22 mg/l  BOD hòa tan: 40 – 22 = 18 mg/l  Hiệu suất xử lý BOD cần đạt được: E So  S 160  18   88, 75% So 160  Tính toán theo trình nitrat hóa  Tốc độ tăng trưởng vi khuẩn nitrat hóa:  N  max,15 N DO e0,098(T 15) [1  0,833.(7,  pH ) K N  N KO  DO Đồ án II Phạm Thị Trà My Kỹ thuật môi trường k57 Page 12 Viện khoa học công nghệ môi trường Trong đó:     max,15 = 0,45 ngày-1 N = 5mg/l Ko = 1,3 mg/l KN = 100,051T – 1,158 = 10-0,138 = 0,73   N  0, 45 -    DO = mg/l T = 20oC pH = 7,2 e0,098(2015) [1  0,833.(7,  7, 2)  0,39 ngày-1 0, 73  1,3  Thời gian lưu bùn: c   N  K dN  0,39  0, 04  0,35  c = 2,86 ngày Lấy hệ số dư  = 1,4 => thời gian lưu thực tế: 1,4 2,86 = ngày - Tốc độ sử dụng chất riêng  0,39 N  N   2, mgN-amoni/mg bùn.ngày YN - 0,16 Thành phần bùn hoạt tính nitrat hóa: XN = f N X fN  0,16.(No  N ) 0,16.(40  5)   0, 062 0,16.(No  N )  0, 6.( So  S ) 0,16.(40  5)  0, 6.(160  18)  XN = 0,062 2000 = 124 mg/l  XS = 2000 – 124 = 1876 mg/l - Thời gian cần thiết để nitrat hóa: N  No  N (40  5).24   2,8h N X N 2, 4.124  Tính toán theo điều kiện khử BOD: Lấy thời gian lưu bùn theo điều kiện nitrat hóa ngày - Tốc độ xử lý BOD riêng: c -  Y   K d   0, 6.  0, 06    0,52 mg/mg bùn.ngày Thời gian cần thiết để xử lý BOD: S  So  S (160  18).24   3,5h .X s 0,52.1876  Chọn thời gian lưu thủy lực 3,5h Đồ án II Phạm Thị Trà My Kỹ thuật môi trường k57 Page 13 Viện khoa học công nghệ môi trường  Lưu lượng bùn tuần hoàn QR  Q X 2000  200  100 m /ngày đêm XT  X 6000  2000 Hệ số tuần hoàn bùn: R  QR 100   0,5 Q 200  Thể tích làm việc bể V  (Q  QR ).  (100  200) 3,5  43,75 m3 24  Lưu lượng bùn xả ngày QT  V X  Qr X r c X T c Xr = 0,7 SSr = 0,7 50 = 35 mg/l 43, 75.2000  200.35.4  2,5 m3/ngày đêm 6000.4  Lượng bùn sinh ngày  QT  Hệ số tạo bùn: yS  Y 0,6   0, 48 kg bùn/kg BOD  K d c  0,06.4 yN  YN 0,16   0,14 kg bùn/kg N-amoni  K dN c  0, 04.4 Lượng bùn sinh ngày: Psk  yS (So  S ).Q  yN ( No  N ).Q Psk  0, 48.(160  18).200  0,14.(40  5).200  14612 mg/ngày = 14,6 kg bùn/ngày Đồ án II Phạm Thị Trà My Kỹ thuật môi trường k57 Page 14 Viện khoa học công nghệ môi trường  Thời gian cần để tích lũy cặn  V X 43, 75.2000   ngày Psk 14, 6.103  Kiểm tra thông số: - S F 160.24  o   0,55  (0,  0, 6) M  X 3,5.2000 - Tải trọng hữu cơ: La  - Q.So 200.160.103   0, 73 kg BOD/m2.ngày đêm V 43, 75 Tải trọng N-amoni: LN  Q No 200.40.103   0,18 kg N/m2.ngày đêm V 43, 75  Thiết kế bể aerotank V = 43,75 m3 Chọn chiều cao làm việc bể H = 4m V 43, 75   10,93 m2 H  Chọn chiều rộng bể B = 3,2m Chiều dài bể L = 3,4 m  Diện tích bể: F  Chiều cao an toàn bể 0,4 m  Tính toán lượng cần khí  Lượng Oxy cần cấp lý thuyết: OCo  Q.( So  S ) Q.( N o  N )  1, 42.Psk  4,57 f 1000 1000 Trong đó: - Q = 200 m3/ngày đêm - N = mg/l - So = 160 mg/l - Psk = 14,6 kg bùn/ngày - S = 18 mg/l - f = BOD/COD = 0,68 - No = 40 mg/l - 1,42; 4,57 hệ số chuyển đổi từ tế bào sang COD  OCo  200.(160 18) 200.(40  5) 1, 42.14,6  4,57  53 kgO2/ngày 0,68.1000 1000 Đồ án II Phạm Thị Trà My Kỹ thuật môi trường k57 Page 15 Viện khoa học công nghệ môi trường  Lượng oxy cần cấp thực tế: CS 20 1 OCt  OCo T  20  CS ,h  Cd 1, 024  Trong đó: - CS20: Nồng độ oxy bão hòa nước 20oC CS20 = 9,08 mg/l - CS,h: Nồng độ oxy bão hòa nước nhiệt độ T, độ cao h so với mặt nước biển Lấy CS,h = 9,08 mg/l - Cd: Nồng độ oxy trì công trình xử lý nước, chọn Cd = mg/l - β: Hệ số điều chỉnh sức căng bề mặt theo hàm lượng muối, nước thải thường lấy β = - : Hệ số điều chỉnh lượng oxy ngấm vào nước thải ảnh hưởng hàm lượng cặn, chất bề mặt, loại thiết bị làm thoáng, hình dáng kích thước bể, chọn  = 0,7 - T: Nhiệt độ nước thải, T = 20oC  OCt  53 9,08 1  97,1 kg O2/ngày 20 20 1.9,08  1, 024 0,  Lưu lượng không khí cần cấp Qkk  OCt f Ou.h Trong đó: - f: hệ số dư Lấy f = 1,5 - Ou: Công suất hòa tan oxy vào nước thải Với thiết bị phân phối khí dạng đĩa có màng cao su Ou = gO2/m3.m (bảng 7.1_T112_TTCTXLNT_Trịnh Xuân Lai) - h: Chiều sâu ngập nước thiết bị phân phối khí Lấy h = 3,8 m  Qkk  97,1.103 1,5  5476 m3/ngày = 0,063 m3/s 7.3,8 Đồ án II Phạm Thị Trà My Kỹ thuật môi trường k57 Page 16 Viện khoa học công nghệ môi trường  Thiết kế hệ thống cấp khí Chọn ống dẫn khí nhựa PVC o Ống dẫn Chọn đường kính ống dẫn khí 8cm  v 4.Q 4.0, 063   12,5 m/s  (10÷15) m/s  D  0, 082 o Ống dẫn nhánh - Chọn đĩa cấp khí Longtech LTD225 Thông số kỹ thuật: D = 250 mm Dhđ = 225 mm q = 0,02÷0,12 m3/phút với q = 0,075 m3/phút, tổn thất áp suất h = 200mmH2O Vật liệu nhựa tăng cứng PP, màng EPDM - Chọn lưu lượng khí cấp đĩa q = 0,09 m3/phút = 1,510-3m/s - Với q = 0,075 m3/phút, tổn thất áp suất qua đĩa h = 200mmH2O  q = 0,09 m3/phút, tổn thất áp suất bằng: 2  q'   0, 09  h  h    200    288 mmH 2O  0, 075  q ' - Số đĩa cần sử dụng: n  0, 063  42 đĩa 1,5.103  Thiết kế làm ống dẫn nhánh dọc theo chiều dài bể: + Khoảng cách ống nhánh 0,54 m, cách thành bể 0,25m + Khoảng cách đĩa ống 0,5 m, cách thành bể 0,2 m + Số đĩa ống đĩa + Mật độ đĩa 42 : (3,23,4) = 3,86 đĩa/m2 - Đường kính ống dẫn nhánh: 4.Q 6 v Với v = 10 m/s  d = 0,036 m Với v = 15 m/s  d = 0,03 m d Chọn d = 34 mm  v = 11,6 m/s Đồ án II Phạm Thị Trà My Kỹ thuật môi trường k57 Page 17 Viện khoa học công nghệ môi trường  Tính toán chọn máy cấp khí - Áp lực cần thiết cho máy thổi khí: Hk = h f + h c + h d + H Trong đó: - hf : Tổn thất qua thiết bị phân phối khí, hf = 288 mmH2O hc: Tổn thất cục ống phân phối khí, m hd: Tổn thất áp lực ma sát, m H : Chiều sâu ngập nước, H = 3,8 m hc  hd  h1  h2 Với: h1: tốn thất áp suất ống chính, m h2: tổn thất áp suất đường ống nhánh, m  Tính h1 Ống dẫn khí có D = cm; L = m ; Vận tốc khí ống v = 12,5 m/s khuỷu cong 90o  = 0,152 = 0,3 chỗ rẽ nhánh  = 0,156 = 0,9 Đồ án II Phạm Thị Trà My Kỹ thuật môi trường k57 Page 18 Viện khoa học công nghệ môi trường Chuẩn số Reynold: Re  v.d   20 = 0,01810-3 Ns/m2 20 = 1,205 kg/m3  Re  12,5.0, 08.1, 205  66944  4000 0, 018.103  Hệ số ma sát tính theo công thức:  6,81 0,9    2.log     Re 3,        d Với  độ nhám Ống dẫn nhựa PVC, độ nhám  = 0,01 mm    0, 01  0, 000125 80  6,81 0,9 0, 000125   2.log    7, 078   3,    66944     0,02 Tổn thất ống h1 tính:  l  v  h1        d    12,52.1, 205 h1   0, 02  0,3  0,9   278 N/m2 = 28,4 mmH2O 0, 08    Tính h2 Ống dẫn nhánh có d = 0,034 m ; L = 7,5 m ; Vận tốc khí ống nhánh: 11,6 m/s khuỷu cong 90o  = 0,152 = 0,3 chỗ rẽ nhánh  = 0,157 = 1,05 Chuẩn số Reynold: Re  v.d    11, 6.0, 034.1, 205  26403  4000 0, 018.103 Đồ án II Phạm Thị Trà My Kỹ thuật môi trường k57 Page 19 Viện khoa học công nghệ môi trường  Hệ số ma sát tính theo công thức:  6,81 0,9    2.log     Re 3,           d độ nhám  = 0,01 mm 0, 01  0, 00029 34  6,81 0,9 0, 00029   2.log    6,35   3,    26403     0,025 Tổn thất ống h1 tính:  l  v  h1        d  7,5   11, 62.1, 205 h1   0, 025  0,3  1, 05   556,5 N/m2 = 56,8 mmH2O 0, 034    h1 + h2 = 28,4 + 56,8 = 85,2 mmH2O = 0,085 mH2O  Áp lực cần thiết cho máy thổi khí: Hk = hf + h1 + h2 + H = 0,288 + 0,085 + 3,8 = 4,2 m = 0,4 atm - Công suất máy cấp khí: 0,283  G.R.T  P    P  1 Trong đó: 29, 7.n.e  Po    - G: lưu lượng không khí cần cấp, kg/s - R = 8,314 - T = 292K - Po = atm 0, 063 1, 205  8,314  293  1,   P   29,  0, 283  0,8   - P = Pk + Po = 0,4 + = 1,4 atm - n = 0,283 - e: hiệu suất làm việc máy, lấy e = 0,8 0,283   1  2, kW   Chọn máy thổi khí Longtech Model: LT-065; Q = 1.41 ÷ 4.51 m3/phút, H = ÷ m, P = 2.2 ÷ 5.5 kW Đồ án II Phạm Thị Trà My Kỹ thuật môi trường k57 Page 20 Viện khoa học công nghệ môi trường c Tính toán thiết kế bể lắng II  Diện tích vùng lắng: Fl  (Q  QR ) X X T vL X: nồng độ bùn hoạt tính nước thải, mg/l XT: nồng độ bùn hoạt tính cô dặc đáy bể, mg/l vL: vận tốc bùn vùng lắng, m/h; tính theo công thức vL  vmax exp k.CL 106  XT 6000   4286 mg/l 2.0, 2.0, CL  với nước thải sinh hoạt, k = 600; vmax = m/h  vL  7.exp 600.4286.106   0,53 m/h (Q  QR ) X (200  100).2000   7,862 m2 X T vL 24.6000.0,53  Fl   Chọn đường kính ống trung tâm d = 0,5 m  Diện tích ống trung tâm ftt   d   0,52  0,196 m3 Vận tốc nước chảy ống trung tâm: v Q  QR 200  100   0, 0177 m/s = 17,7mm/s < 30 mm/s f 24.3600.0,196  Diện tích bể lắng: F  Fl  ftt  7,862  0,196  8,058 m2  Đường kính bể lắng II là: D 4.F   4.8, 058   3, m  Tải trọng thủy lực: U Q 200   25, m3/m2.ngày Fl 7,86  Tải trọng bùn: (Q  QR ).X (200  100).2000.103 G   3, kg bùn/m2.h Fl 24.7,86 Đồ án II Phạm Thị Trà My Kỹ thuật môi trường k57 Page 21 Viện khoa học công nghệ môi trường  Vận tốc nước lên: v  U 25,   0, 0003 m/s = 0,3 mm/s 24.3600 24.3600  Chọn chiều cao làm việc bể H = 3,5 m  Thể tích bể: V  F.H  7,862.3,5  27,51 m3  Thời gian lưu:   V 27,51.24   2, h Q  QR 100  200  Lấy chiều cao phần chứa nước H1 = m  thể tích lớp nước V1  F H1  7,862.2  15,72 m3  Thời gian lắng:   V1 15, 72.24   1,9 h Q 200  Chiều cao phần chứa cặn H2 = 1,5 m  thể tích chứa cặn: V2  F H  7,862.1,5  11,79 m3  thời gian để cô đặc cặn:    Chiều cao phần đáy bể: h  V2 11, 79.24   2,8 h QR  QT 100  2,5 Dd tg Lấy d = 0,5m; D = 3,2 m;  = 50o  h 3,  0,5 tg 50  1, m  Lấy chiều cao an toàn bể 0,4 m  tổng chiều cao bể: H = 0,4 + 3,5 + 1,6 = 5,4 m  Ống trung tâm: - Ống trung tâm cao so với lớp cặn 0,3m - Chiều dài ống trung tâm 2,1 m - Phần miệng loe cao so với chắn 0,3 m; dài 0,4m đường kính miệng loe 1,35 đường kính ống trung tâm bằng: 1,350,5 = 0,68m - Vận tốc nước qua miệng loe ống: v (Q  QR ).4 (200  100)    0, 0096 m/s = 9,6 mm/s  dloe 24  3600    0, 682  Máng thu nước: - Đường kính máng thu nước 0,8 đường kính bể: 0,83,2 = 2,56 m - Chiều dài máng thu nước: C = Dm = 2,56 = m  Tải trọng máng thu: U  Q 200   24,9 m /m.ngày C Đồ án II Phạm Thị Trà My Kỹ thuật môi trường k57 Page 22 Viện khoa học công nghệ môi trường - Chiều rộng máng thu B = 320mm - Chiều cao máng thu h = 300mm - Máng cưa - Lấy vận tốc tự chảy khỏi máng v = 0,4 m/s  Đường kính ống thu nước: d 4Q 4.200   0, 086 m = 86 mm  v  0, 4.24.3600 Lấy d = 90 mm  Tính toán chọn bơm tuần hoàn bùn i Năng suất bơm: Q = 100 m3/ngày = 0,67 m3/s ii Áp suất toàn phần Ta có công thức tính sau: P2  P1 22  12 H  H  hm   ,m  g 2.g Trong đó:  P1, P2: áp suất bề mặt nước không gian hút đẩy, at P1= P2 = 1at  ρ: khối lượng riêng nước tuần hoàn kg/m3  Ho: chiều cao cột chất lỏng, m  hm: tổn thất áp suất bao gồm trở lực cục tổn thất ma sát, m hm= hmh + hmd hmh, hmd: tổn thất áp suất trở lực gây ống hút ống đẩy  ω1: vận tốc nước bể chứa, ω1=0 m/s  ω2: vận tốc nước vào tháp hay ống đẩy, m/s Theo bảng II.2 (I-370) tốc độ chất lỏng ống hút bơm từ 0, ÷ 2,0 ống đẩy 1,5 ÷ 2,5 m/s  Ống hút Chọn vận tốc nước ống hút bùn h = m/s d 4QR 4.100   0, 038 m = 38 mm  v  1.24.3600 Lấy d = 40mm => h = 0,96 m/s Đồ án II Phạm Thị Trà My Kỹ thuật môi trường k57 Page 23 Viện khoa học công nghệ môi trường Chuẩn số Re chất lỏng ống hút:  d  Re  h h     H2O  CT  997,08   1005,65 kg/m3 0, (Coi thể tích chiếm chỗ bùn không đáng kể)  nt  o (1  2,5CT )  8,937.104 1  2,5   Re    0, 02 Ns/m3  0,  0,96  0, 04 1005, 65  1930,8 < 2320  chế độ chảy dòng 0, 02 → hệ số ma sát tính theo công thức:  A 64   0, 033 Re 1930,8 (A = 64 với ống tiết diện tròn) Chế độ chảy dòng nên bỏ qua trở lực cục Chiều dài ống hút Lh = 3,3m  Tổn thất áp suất đoạn ống hút: L v2 3,3 0,962 hh    0, 033  0,13 m d 2g 0, 04  9,81  Ống đẩy Chọn đường kính ống đẩy d = 0,03m ωđ = 1,64 m/s  khoảng 1,5 ÷ 2,5 m/s Chuẩn số Re chất lỏng ống đẩy: Re  d dd  1, 64  0, 03 1005, 65   1649  2320  chế độ chảy dòng  0, 03 Hệ số ma sát tính sau:  A 64   0, 039 Re 1649 Bỏ qua trở lực cục Chọn Lđ = 12,3 m  Tổn tất áp suất đường ống đẩy: L 2 12,3 1, 642 hd   d  0, 038  2,14 m d 2g 0, 03  9,81 Đồ án II Phạm Thị Trà My Kỹ thuật môi trường k57 Page 24 Viện khoa học công nghệ môi trường Chọn chiều cao cột chất lỏng Ho = 0,25m Vận tốc nước vào tháp coi vận tốc nước ống đẩy ω2 = 1,64 m/s  Áp suất toàn phần bơm: 1, 642 H   0, 25  0,13  2,14  2, 66 m  9,81 iii Công suất yêu cầu trục bơm Công suất trục bơm tính theo công thức: N Q.H g. , kW 1000. Trong đó: ρ: khối lượng riêng nước tuần hoàn, kg/m3 H: áp suất toàn phần bơm η: hiệu suất bơm Q: suất bơm (m3/s) η= ηo.ηtl.ηck Với: - ηo: hiệu suất thể tích tính đến hao hụt chất lỏng chảy từ vùng áp suất cao đến vùng áp suất thấp chất lỏng rò từ chỗ hở bơm, chọn ηo = 0.9 - ηck: hiệu suất khí, chọn ηck= 0,95 ηtl: hiệu suất thủy lực, chọn 0,85 4,167  2, 66 1005, 65  9,81  0, 042 kW = 42W  N 3600 1000  0,9  0,85  0,95 iv Công suất động điện N Áp dụng công thức: N dc  Với:  tr  dc -  ηtr: hiệu suất truyền động, chọn 0,96  ηđc: hiệu suất động điện, chọn 0,95 N dc  N 0, 042   0, 046 kW tr dc 0,96  0,95 Thông thường động điện chọn có công suất lớn so với công suất tính c toán Ndc   Ndc ; Chọn β=1,5  Nđcc = 1,50,046 = 0,07 kW Đồ án II Phạm Thị Trà My Kỹ thuật môi trường k57 Page 25 Viện khoa học công nghệ môi trường TÀI LIỆU THAM KHẢO TS Trịnh Xuân Lai, Tính toán thiết kế công trình xử lý nước thải, NXB Xây Dựng, 2000 Trần Văn Nhân – Ngô Thị Nga, Giáo trình Công nghệ xử lý nước thải, NXB Khoa học kỹ thuật, 2000 Quy Chuẩn Việt Nam QCVN 14:2008/BTNMT Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam, TCXDVN 33:2006 Nguyễn Văn Phước, Xử lý nước thải phương pháp sinh học, NXB Xây Dựng, 2002 Lâm Minh Triết, Xử lý nước thải đô thị công nghiệp, NXB Đại học Quốc gia TP HCM, 2008 Th.s Lâm Vĩnh Sơn , Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải Mark J Hammer , Water and wastewater technology Đồ án II Phạm Thị Trà My Kỹ thuật môi trường k57 Page 26 [...]... tính c toán Ndc   Ndc ; Chọn β=1,5  Nđcc = 1,50,046 = 0,07 kW Đồ án II Phạm Thị Trà My Kỹ thuật môi trường k57 Page 25 Viện khoa học và công nghệ môi trường TÀI LIỆU THAM KHẢO 1 TS Trịnh Xuân Lai, Tính toán và thiết kế các công trình xử lý nước thải, NXB Xây Dựng, 2000 2 Trần Văn Nhân – Ngô Thị Nga, Giáo trình Công nghệ xử lý nước thải, NXB Khoa học kỹ thuật, 2000 3 Quy Chuẩn Việt Nam QCVN 14 :2008 /BTNMT... 14 :2008 /BTNMT 4 Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam, TCXDVN 33 :2006 5 Nguyễn Văn Phước, Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học, NXB Xây Dựng, 2002 6 Lâm Minh Triết, Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp, NXB Đại học Quốc gia TP HCM, 2008 7 Th.s Lâm Vĩnh Sơn , Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải 8 Mark J Hammer , Water and wastewater technology Đồ án II Phạm Thị Trà My Kỹ thuật môi trường k57 Page 26 ... quả xử lý đạt yêu cầu + Hiệu quả tách BOD theo cặn lắng: RBOD  t 2,53   36,9% a  b.t 0,018  0,02.2,53 BOD ra khỏi bể lắng I: BODr  (1  36,9%).BODv  (1  0,369).250  160 mg/l Đồ án II Phạm Thị Trà My Kỹ thuật môi trường k57 Page 11 Viện khoa học và công nghệ môi trường b Tính toán thiết kế bể aerotank  Các thông số tính toán: BOD trước xử lý: 160 mg/l N-amoni trước xử lý: 40 mg/l BOD sau xử lý: ... của ống trung tâm đến tấm chắn là 0,3 m  Máng thu nước: Thiết kế máng nước một vòng quanh bể Đường kính máng thu bằng 0,8 đường kín bể lắng: 0,8.2,8 = 2,24 m Chiều dài máng thu: C =  Dm =  2,24 = 7 m Tải trọng máng thu: U m  Q 200   28,6 m3/m.ngày đêm C 7 Chiều rộng của máng thu: 2,8  2, 24  0,28 m=280 mm 2 Chiều cao máng thu chọn bằng 250mm  Hiệu suất làm việc: + Hiệu quả tách SS: t 2,53 Rss... miệng loe bằng 1,35 đường kính ống trung tâm bằng: 1,350,5 = 0,68m - Vận tốc nước đi qua miệng loe của ống: v (Q  QR ).4 (200  100)  4   0, 0096 m/s = 9,6 mm/s  dloe 24  3600    0, 682  Máng thu nước: - Đường kính máng thu nước bằng 0,8 đường kính bể: 0,83,2 = 2,56 m - Chiều dài máng thu nước: C = Dm = 2,56 = 8 m  Tải trọng máng thu: U  Q 200 3   24,9 m /m.ngày C 8 Đồ án II Phạm... hiệu suất thủy lực, chọn bằng 0,85 4,167  2, 66 1005, 65  9,81  0, 042 kW = 42W  N 3600 1000  0,9  0,85  0,95 iv Công suất động cơ điện N Áp dụng công thức: N dc  Với:  tr  dc -  ηtr: hiệu suất truyền động, chọn bằng 0,96  ηđc: hiệu suất động cơ điện, chọn bằng 0,95 N dc  N 0, 042   0, 046 kW tr dc 0,96  0,95 Thông thường động cơ điện được chọn có công suất lớn hơn so với công suất. .. tan oxy vào nước thải Với thiết bị phân phối khí dạng đĩa có màng cao su Ou = 7 gO2/m3.m (bảng 7.1_T112_TTCTXLNT_Trịnh Xuân Lai) - h: Chiều sâu ngập nước của thiết bị phân phối khí Lấy h = 3,8 m  Qkk  97,1.103 1,5  5476 m3/ngày = 0,063 m3/s 7.3,8 Đồ án II Phạm Thị Trà My Kỹ thuật môi trường k57 Page 16 Viện khoa học và công nghệ môi trường  Thiết kế hệ thống cấp khí Chọn ống dẫn khí bằng nhựa PVC... k57 Page 22 Viện khoa học và công nghệ môi trường - Chiều rộng máng thu B = 320mm - Chiều cao máng thu h = 300mm - Máng răng cưa - Lấy vận tốc tự chảy ra khỏi máng v = 0,4 m/s  Đường kính ống thu nước: d 4Q 4 .200   0, 086 m = 86 mm  v  0, 4.24.3600 Lấy d = 90 mm  Tính toán chọn bơm tuần hoàn bùn i Năng suất bơm: Q = 100 m3/ngày = 0,67 m3/s ii Áp suất toàn phần Ta có công thức tính sau: P2  P1... bơm Công suất trên trục bơm được tính theo công thức: N Q.H g. , kW 1000. Trong đó: ρ: khối lượng riêng của nước tuần hoàn, kg/m3 H: áp suất toàn phần của bơm η: hiệu suất của bơm Q: năng suất của bơm (m3/s) η= ηo.ηtl.ηck Với: - ηo: hiệu suất thể tích tính đến sự hao hụt chất lỏng chảy từ vùng áp suất cao đến vùng áp suất thấp và do chất lỏng rò từ các chỗ hở của bơm, chọn ηo = 0.9 - ηck: hiệu suất. .. với nước thải thường lấy β = 1 - : Hệ số điều chỉnh lượng oxy ngấm vào trong nước thải do ảnh hưởng của hàm lượng cặn, các chất bề mặt, loại thiết bị làm thoáng, hình dáng kích thước bể, chọn  = 0,7 - T: Nhiệt độ nước thải, T = 20oC  OCt  53 9,08 1 1  97,1 kg O2/ngày 20 20 1.9,08  2 1, 024 0, 7  Lưu lượng không khí cần cấp Qkk  OCt f Ou.h Trong đó: - f: hệ số dư Lấy f = 1,5 - Ou: Công suất ... môi trường CHƢƠNG II THIẾT KẾ TRẠM XỬ LÝ NƢỚC THẢI CÔNG SUẤT 200 m3/ngày đêm BẰNG CÔNG NGHỆ AEROTANK TRUYỀN THỐNG 2.1 Bể aerotank truyền thống Bể aerotank công trình xử lý sinh học hiếu khí Trong... CHƢƠNG II THIẾT KẾ TRẠM XỬ LÝ NƢỚC THẢI CÔNG SUẤT 200 M3/NGÀY ĐÊM BẰNG CÔNG NGHỆ AEROTANK TRUYỀN THỐNG 2.1 BỂ AEROTANK TRUYỀN THỐNG .7 2.2 QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ XỬ LÝ .8 2.3... SỐ TÍNH TOÁN HỆ THỐNG XỬ LÝ 2.4 TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH XỬ LÝ .9 a Thiết kế bể lắng I .9 b Tính toán thiết kế bể aerotank 12 c Tính toán thiết kế bể lắng