đề tài nói về thủy sản

CHƯƠNG 4TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ 4.1 THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ Nước thải từ các phân xưởng sản xuất theo mương dẫn của công ty vào bể bể thu gom .Trước khi vào bể thu gom, n

CHƯƠNG 4

TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ

4.1 THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ

Nước thải từ các phân xưởng sản xuất theo mương dẫn của công ty vào bể bể thu gom Trước khi vào bể thu gom, nước thải được dẫn qua thiết bị lọc rác thô nhằm loại bỏ các chất rắn có kích thước lổn như: giấy, gỗ, nilông, lá cây ra khỏi nước thải Nước thải từ bể thu gom được bơm qua máy sàng rác (thiết bị lọc rác tinh), tại đây các chất rắn có kích thước lớn hơn lmm tiếp tục được tách ra khỏi nước thải để bảo vệ các máy móc thiết bị ở các công đoạn xử lý nước theo Tại bể điều hòa, nhờ quá trình khuây trộn và cấp khí bằng các đĩa phân phôi khí, nước thải được điều hòa về lưu lượng và nồng độ các chất ô nhiễm như : COD, BOD, SS, pH đồng thời các đĩa phân phôi khí sẽ cung cấp ôxy cho nước thải nhằm ôxy hóa một phần (20 30%) hàm lượng COD, BOD có trong nước thải và

giảm bớt mùi hôi

Từ bể điều hòa, Nước thải sẽ được phân phối bằng bơm vào bể tuyển nổi áp lực, nhờ lực đẩy nổi và tỉ trọng nhỏ hơn nước của sơ sợi, các hạt nhỏ hoặc mỡ kết dính với nhau thành những hạt lổn hơn và nổi lên bề mặt, tại đây sẽ được bô" trí một hệ thông gạt để thu hồi lai.nước thải được dẫn với một lưu lượng cô" định vào bể bình phản ứng kỵ khí UASB Tại bể UASB, các vi sinh vật Ở dạng kỵ khí sẽ phân hủy các châl hữu

cơ có trong nước thải (hiệu suất xử lý của bể UASB tính theo COD, BOD đạt 60-80%) thành các chất vô cơ ở dạng đơn giản và khí Biogas (C02,

CH 4, H2S, NH3 ), theo phản ứng sau :

Chất hữu cơ + Vi sinh vật kỵ khí C02 + CH4+H2S + Sinh khối mới +

Sau bể UASB nước thải được dẫn qua bể Aerotank để tiếp tục quá trình xử lý Tại bể Aerotank diễn quá trình sinh học hiếu khí được duy trì nhờ không khí cấp từ các máy thổi khí Tại đây, các vi sinh vật ở dạng hiếu khí (bùn hoạt tính) sẽ phân hủy các chất hữu cớ còn lại trong nước thải thành các chất vô cơ Ở dạng đơn giản như : C02, H2O Theo phản ứng sau :

Chat hữu cơ + Vi sinh vật hiếu khí ^ H20 + C02 + sinh khôi mđi+

Hiệu suất xử lý của bể Aerotank tính theo COD, BOD đạt khoảng 90-95% Từ bể Aerotank, nước thải được dẫn sang bể lắng, tại đây diễn

ra quá trình phân tách giữa nước thải và bùn hoạt tính Bùn hoạt tính lắng xuống đáy, nước thải ở phía trên chảy tràn sang bể tiếp xức khử trùng

Tính toán thiết kê hệ thống xử lý nước thãi nhà máy thuỷ sản

GVHD : TS.Đặng

Tran

Tại bể tiếp xúc khử trùng, nước thải đã bị loại bỏ chất hữu cơ được hòa trộn với dung dịch chất khử trùng chlorine nhằm diệt các vi khuẩn có trong nước thải.

Nước thải sau khi qua bể tiếp xúc khử trùng đạt tiêu chuẩn TCVN 5945 - 2005, loại B và được xả ra môi trường

Bùn hoạt tính (bùn hiếu khí) Ở đáy bể lắng được thu gom về bể thu bùn và một phần được bơm tuần hoàn về bể làm thoáng nhằm duy trì hàm lượng vi sinh vật trong bể làm thoáng Bùn dư từ bể UASB được định kỳ xả và đưa trực tiếp vào máy ép bùn băng tải Bùn dư được bơm đến bể nén bùn Tại bể nén bùn, nhờ quá trình lắng trọng lực nồng độ bùn thải từ 1% tăng lên 2,5 -T- 3% Bùn sau khi đã nén sẽ được ép lọc để giảm thể tích Sau đó đem thải bỏ nơi qui định hoặc sử dụng làm phân bón cho cây trồng, cải tạo đất canh tác

Váng, bọt từ bể lắng và nước dư từ bể nén bùn sẽ được thu gom vào bể thu, từ đây nước dư sẽ được bơm tuần hoàn lại bể Aerotank

4.2 XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SÔ TÍNH TOÁN

Lưu lượng trung bình ngày:

Tính toán thiết kê hệ thống xử lý nước thãi nhà máy thuỷ sản

Q2 = 800 NỈ/NGÀY = 33,33 RN/H = 0,0092 RN/S = 9,26 L/S

Với lưu lương 9,26 L/S tra Bảng 6.1

Ta có:

Korruix - 2,16

Komin =0,44 Lưu lượng lổn nhất:

Qhmax =Qngtb X K„max = 33,33 X 2,16 =72 m3/h Lưu lượng

Song chắn rác có nhiệm vụ tách các loại rác và tạp chất thô có kích thước lổn trong nước

thải trước khi đưa nước thải vào các công trình xử lý phía sau Việc sử dụng song chắn rác

trong các công trình xử lý nước thải tránh được các hiện tượng tắc nghẽn đường ống,

mương dẫn và gây hỏng hóc bơm

b Tính toán

Trước tiên ta tính mương dẫn: Sau khi qua ngăn tiếp nhận nước thải được dẫn đến song

chắn rác theo mương tiết diện hình chữ nhật:

Diện tích tiết diện ưđt:

W=Ổ_ =01Ọ22W V 0,8Trong đó:

Qs

max : Lưu lượng nước thải theo giây lớn nhất;

V : Vận tốc chuyển động cửa nưđc thải trưđc song chắn rác (M/S), phạm vi 0,7 -

Theo tài liệu “xử lý nước thải :Lâm Minh Triết&Trần Hiếu Nhuệ năm 1978’' thì song chắn

rác được tính như sau:

Song chắn rác được đặt nghiêng một góc 60° so với mặt đất

Sô" khe hở của song chắn rác:

h : chiều sâu mực nước qua song chắn (m) thường lây bằng chiều sâu mực nước

trong mương dẫn Chọn h = 0,08m vm a x : tốc độ chuyển động của nưđc thải trước

song chắn rác ứng với lưu lượng lớn nhất (72 m3/h), từ 0,6 = 1,0 m/s Chọn vmax =

0,8m/s

Tính toán thiết kê hệ thống xử lý nước thải nhà máy thuỷ sản

Kiểm tra lại tốc độ dòng chảy Ở phần mỏ' rộng trước song chắn ứng vđi lưu lượng nước

thải Qmax = 0,02 m3/s Vận tốc này không được nhỏ hơn 0,4 m/s (theo giáo trình xử lý nước

thải - PGS.TS Hoàng Huệ)

Tổn thất áp lực qua song chắn rác:

£ X V2

h = ———xk2gTrong đó:

Vmax = 0,8 m/s

g : gia tốc trọng trường (m/s2)

k : hệ số tính đến sự tăng tổn thất do rác đọng lại ở songchắn,

k = 2 3, chọn k = 3

'Ị : hệ sô" tổn thất cục bộ tại song chắn rác phụthuộc vào tiết diện

thanh song chắn được tính bởi:

S = PỊ^J sina

p : hệ sô" phụ thuộc tiết diện ngang của thanh Đôi với thanh tiết diện

hình chữ nhật, chọn p = 2,42m ( theo"bảng 4-1,trang 69”tài liệu xử lý nước

thải_Lâm Minh Triết&Trần Hiếu Nhuệ năm 1978) a : góc nghiêng song

2x9,81Chiều dài đoạn kênh mở rộng trước song chắn:

y B -B k0,5-0,3n 0., c ,

L, = — - = ——— = 0,275 (m)

2tgU 2 X tg20"

Trong đó:

q> : góc mở rộng của buồng đặt song chắn rác Chọn cp =20°

Bk : chiều rộng của mương dẫn nước thải vào Chọn Bk = 0,3 m

Chiều dài đoạn thu hẹp sau song chắn:

L2 = 0,5.L| = 0,5 X 0,275 = 0,138 (m)Chiều dài xây dựng mương đặt song chắn rác:

L = L, + L2 + L3 = 0,275+ 0,138 + 1 = 1,42 (m)

L3 : chiều dài buồng đặt song chắn rác

T.

Hình 6.1 Sơ đồ lắp đặt song chắn rác Bảng 5.2 các thông số xây dựng mương đặt song chắn rác

PQ , LI

4.3.2 Bê thu gom a

Nhiệm vụ

Bể thu gom nước thải tập trung toàn bộ nước thải từ các phân xưởng sản xuất của công ty

bao gồm cả nước thải sinh hoạt và để đảm bảo lưu lượng tối thiểu cho bơm hoạt động an

toàn

Trong bể thu gom, sử dụng hai bơm chìm hoạt động luân phiên để bơm nước thải đến bể

điều hòa

b Tính toán

Thời gian lưu nước trong bể thu gom tối thiểu là 15 đến 20 phút Chọn thời gian lưu nước là

t = 20 phút Thế tích bể thu gom được tính như sau:

suất của bơm:

Tính toán thiết kê hệ thống xử lý nước thải nhà máy thuỷ sản

N =Qn,i,x-H.Pll-gìooo.nTrong đó:

Qmax : lưu lượng nước thải lốn nhất trong ngày, Qmax= 72m3/h= 0,02 m3/s

A p = H = h| + h2

h] : chiều cao cột nước trong bể, hi = 2,0 m

h2 : tổn thất cục bộ qua các chỗ nôi, đột mở, đột thu, tổn thất qua lớp bùn, lây

N„= 1,1 X 1,72 = 1,89 (kW)

Chọn hai bơm hoạt động luân phiên, công suất mỗi bơm là 3 HP để bơm nước thải từ bể thu

gom sang bể điều hòa

4.3.3 Máy sàng rác a Nhiệm vụ

Máy sàng rác hay còn gọi là trống quay dùng để khử các chất lơ lửng có kích thước nhỏ

hoặc các sản phẩm có giá trị, trông quay có kích thước khe từ 0,5 -ỉ- 1,0 mm Khi tang trông

Bảng 5.3 Thông số thiết kế bể thu gom

quay, thường với vận tốc 0,1 đến 0,5 m/s, nước thải được lọc qua bề mặt trong hay ngoài,

tùy thuộc vào sự bô" trí đương dẫn nưđc thải vào b Tính toán Diện tích hữu ích của

tang trông:

p 1 Q ma.x

uTrong đó:

Fc : tổng diện tích hữu ích (m2)

Qmax : lưu lượng lđn nhất của nước thải (m3/s)

u : vận tốc của nước thải chảy qua khe tâm chắn (thường lấy từ 0,8 -4-1,0 m/s)

Chọn u = 0,8 m/s

F = = — = 0.025 (m2)

u 0.8Chọn máy loại GS6305 có:

Kích thước khe 1,0 mm;

Đường kính tang trông 630 mm;

Chiều dài thiết bị 1000 mm;

- Mô tơ 0,37 kw

4.3.4 Bể điều hòa b Nhiệm vụ

Do tính chất nước thải thay đổi theo từng giờ sản xuất và phụ thuộc vào từng loại nưđc thải

của từng công đoạn Vì vậy cần thiết xây dựng bể điều hòa để điều hòa về lưu lượng, nồng

độ và nhiệt độ, tạo điều kiện tối ưu cho các công trình phía sau

c Tính toán

Để xác định chính xác dung tích của bể điều hoà , ta cần có các số liệu về độ biến thiên lưu

lượng nước thải theo từng khoảng thời gian trong ngày , lưu lượng trung bình của ngày Ớ

đây , do không có điều kiện để điều tra cụ thể về độ biến thiên lưu lượng nước thải của nhà

Tính toán thiết kê hệ thống xử lý nước thải nhà máy thuỷ sản

máy theo từng khoảng thời gian trong ngày nên ta chỉ có thể tính Thể tích bể điều hoà nhu

Chiều cao bể điều hoà h = 4,5m

Chọn chiều cao bảo vệ của bể hbv = 0,3 m

Chiều cao tổng cộng của bể là:

H = 4,5 +0,3 =4,8 (m)Thể tích thực của bể điều hoà:

L X B X H = 10,25 X 6 X 4,8

=295,2 m3 ❖ Tính toán hệ thông cấp khí trong bé điều hòa

Do đặc điểm của ngành chế biến thủy sản luôn sử dụng hệ thông làm lạnh và các vật liệu để

cấp đông, bảo quản sản phẩm nên nước thải của ngành chế biến thủy sản có nhiệt độ khá

thấp khoảng từ 15 + 25°c Bên cạnh đó, công ty không sử dụng hệ thông nồi hơi trong sản

xuất và một trong những yêu cầu của nước thải khi vào các công trình sinh học là phải có

nhiệt độ từ 28 + 35°c để thích hợp cho các phản ứng sinh học Do đó, trong bể điều hòa ta

sử dụng hệ thống khuấy trộn bằng bằng khí nén Nhiệt độ của khí nén trong hình cao hơn so

với nhiệt độ của

môi trường nên việc dùng khí nén để khuấy trộn trong bể hòa có thể nâng nhiệt độ của nước

thải lên khoảng vài độ c , ngoài ra còn có những ưu điểm như:

- Tăng lượng ôxy hòa tan trong nước thải

Tính toán thiết kê hệ thống xử lý nước thải nhà máy thuỷ sản

Ồxy hóa một phần chất thải ở dạng hữu cơ trong nước thải (làm giảm tải lượng

BOD, COD cho các công trình sinh học phía sau)

Đường ống dẫn khí cho bể điều hòa

❖

Lượng khí cần cung cấp cho bể điều hòa: lượng khơng khí cần cấp cho 1 m3 nước thải trong

1 phút: 0,01 - 0,02 m3/m3.phút Chọn qkk = 0,015 m3/m3.phút Lượng khí cần thiết phải cấp

vô bể điều hòa:

Qkk = qkkX V = 0,015x 295,2 = 240 !H

Chọn thiết bị phân phôi loại đĩa xốp có màng phân phôi khí dạng bọt thô, đường kính 170

mm, diện tích bề mặt đĩa FJĩa = 0,02 m2 Cường độ sục khí của đĩa là 12m3/h Tổng sô" đĩa

bô" trí trong bể là:

N=Qkk/12=240/12=21Chọn N = 21 đĩa

Tiết diện ống cấp khí vào bể:

Chọn ống í) = 90 mm Đường

kính ông phân phối:

Với n = 3: sô" ông nhánh phân phôi trong bể

w : khôi lượng không khí mà hệ thông cung cấp trong 1 giây (kg/s)

Lưu lượng không khí Q = 240 m3/h = 0,067 (m3/s)

Tỉ trọng không khí: 0,0118 kN/m3 =11,8 N/m3

0,067.11,8 ——— = 0,08 A A o n , , w = (kg/s)

: áp suâ"t tuyệt đôi của khổng khí đầu vào, Pi = 1 atm

p2 : áp suất tuyệt đôi của không khí đầu ra:

p2 = pm + 1 = +1 = —— +1 = 1.484 (atm)

10,12 10.12Với:

pm : áp lực của máy nén khí tính theo atmotphe, (atm)

Hj : áp lực cần thiết cho hệ thông khí nén:

hj, ht : 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 hj và hc không quá 0,4m

hf : tổn thất qua các đĩa phân phối, không vượt quá 0,5m

H : độ ngập sâu của đĩa phân phôi Giá trị này xem như là chiều cao ngập nước

trong bể, H = 5m

n = IC^1 = 0,283 (K = 1,395 đối với không khí)K

29,7 : hệ số chuyển đổi

e : hiệu suất của máy khí nén, chọn e = 0,8 Vậy công

suất của máy nén khí là:

Sử dụng 2 máy thổi khí công suât 2,2 kw (1 máy hoạt động , 1 máy dự phòng) ❖ Tính

Bơm qua bể tuyển nổi

Công suất của bơm:

Chọn hai bơm hoạt động luân phiên, công suất mỗi bơm là 1,5HP để bơm nước qua Bể

tuyển nổi

Tính toán đường ông dẫn nứổc thải

❖

Ong dẫn nước thải từ bể thu gom lên bế điều hòa:

Vận tốc nước chảy trong ống V = 1 -ỉ- 2 m/s Chọn V = 1,5 m/s

Lưu lượng nước thải Qmax

Nước thải sau khi đi qua song chắn rác ,thiết bị lọc rác tinh và bể điều hòa thì hiệu

suất khử BOD,COD và chất rắn lơ lửng là 20 %.Vậy :

Tính toán thiết kê hệ thống xử lý nước thải nhà máy thuỷ sản

Tỉ sô" A/S :0,005-0,06 ta chọn A/S= 0,03 mg khí / mg chất rắn

Độ hòa tan của không khí sa =16,4 ml/1

Tỉ số bảo hòa f = 0,5

ơ tải trọng bề mặt tuyển nổi 48 m3/m2.ngày đạt hiệu quả khử cặn lơ lửng 70%, khử dầu mỡ

đạt 90%

Bảng 5.5 Các thông số tính toán bể tuyển nổi

„ 1,3 X 16,4 X (0,5P — 1) 0,03 = - - - atm

120

P = 2,34atm = 174,6 kPa

Thể tích cột áp lực:

Chọn chiều cao cột áp H = 2m Vậy đường kính cột áp lực:

Bình làm bằng thép, có van an toan xả khí dư

Thời gian lưu nước trong bồn áp lực:

t = — = = 198 phút (1-3 phút) thỏa

Q 33,33Chọn bể tuyển nổi hình tròn

Chọn thời gian lưu nước: 45 phút

Thể tích bể tuyển nổi:

V = t.Q = ——— = 2,22 m

60Chọn chiều cao bể: h = 2,5m Chiều cao bảo vệ: hbv =

0,3m Diện tích bể tuyển nổi:

Đường kính bể tuyển nổi:

D= ——— = 3,18 m ,chọn D=3,2m V 3,14Kiểm tra lại thời gian lưu nưđc:

3 2 7 94t= ’ - 60 = 45,7 phút33,33

Áp suất cần thiết là P = 2,36ATM X 24MH,0

Đôi với máy bơm nước cho bình áp lực H > 50M Chọn H = 50m

Lưu lượng bơm tuần hoàn Qth = — = 33,33/3«) ’ /H

Công suất máy bơm:

N = Q^P.G.H = 33,33/3.1000.9.81.50= Ì 89

1000.TỊ 1000.0,8.3600 (KW)Trong đó:

P : là khối lưựng riêng của nước, P - 1000 kg/m3

H : cột áp của bơm, mH20 H = 50M hay 5atm Q : hiệu suất máy bơm, Q thường từ 0,6 - 0,93 Chọn 7= 0,8 Công suất thực của máy bơm:

N' = P X N = 1,1X1,89 = 2, Ữ!9KW = 2,8HpTrong đó:

p : hệ sô" an toàn của bơm, với:

jV < 1 -> P = 1,5 -2,2

Lưu lương khí

Q =

N = 1-5 -» P = 1,2-1,5

N = 5 — 50 -> /3 = 1,1

Chọn 2 bơm N = 3Hp Hàm lượng COD sau tuyển nổi:

1680 X (1-0,2) = 1344 mg/1

Hàm lượng BOD sau tuyển nổi:

1120 X (1 - 0,2) = 896 mg/1 Hàm lượng ss sau tuyển nổi: 336 X (1-0,7) =100,8 mg/1 Hàm lượng mỡ sau tuyến nối:

Tính toán đường ống dẫn nưởc thải

❖ Lưu lượng nước thải Q = 33,331H Đường kính ống nước thải ra là:

Chọn ống thép không rỉ, đường kính trong dt = lOOmm Đường kính ông tuần hoàn:

a

= 0,059™

Chọn ống thép không rỉ, đường kính trong dt = 60mm

Tướng tự ta tính toán đường dẫn nước thải vào có sử dụng bơm với v=l,5m/s Chọn dong=80

mm ❖ Tính toán ông dẫn bùn

Chọn hiệu suất bể tuyển nổi khử s s là 70%, nghĩa là 70% chất rắn lơ lửng được tuyển nổi hoặc lắng xuống đáy bể; 30% còn lại lơ lửng trong nước thải đầu ra Giả sử có 10% cặn lơ lửng trong nước thải không tuyển nổi được, lắng xuống, tạo thành bùn cặn Khối lượng s s

Chọn vận tốc bùn chảy trong ông là lm/s

Chọn thời gian rút bùn là 20 phút, sau 1 ngày rút bùn 1 lần Đường kính ông thu bùn:

Chọn ông nhựa pvc, đường kính trong dt = 90mm

ĐƯỜNG ỐNG DẪN VÁNG NỔI: chọn đường ông dẫn váng nổi về bể chứa váng nổi bằng đường ông dẫn cặn lắng d = 90mm

Tính toán vật liệu làm thép cho bồn áp lực

trong:

4.0,3.33,3

3 3600,/r

p : khôi lượng riêng của nước, P = I { ) { )

{ ) k g ! m ' g : gia tô"c trọng trưừng, g = 9.8l/Tì/.v2 H :

chiều cao cột nước bồn áp lực, H = 5,4/w Áp suât tính toán

Chiều dày thân: s = S'+C Trong đó:

c : hệ số’ b ổ sung: c = CA + ch +CC+CNc : hệ sô’ b ổ

sungdo ăn mòn hóa học, c = 1 MM

Ch : hệsô’ b ổ sung do ăn mòn cơ học, Ch = 0;«;«

c : hệsô’ b ổ sung do sai lệch khi chê’ tạo lắp ráp, c = OMM

Ch : hệsô’ b ổ sung để qui tròn kích thước, C0 = 3,33;«;»

Chiều dày đáy và nắp:

Chọn vật liệu làm đáy và nắp cùng loại vật liệu làm thân Chọn đáy và nắp có

dạng elip tiêu chuẩn Với D = 500mm

=^146-x0.95 =372>25 P 0,373

=>5'=^A

2[ơ]cp

Đôi với đáy elip tiêu chuẩn RT = D, = 500;«;«

-Ỳ Chiều dày đáy và nắp:

5'= 500;°’373 = 0,67;»;» 2x146x0,95

S '