Đồ án Thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM MÔI TRƯỜNG Độc lập – Tự – Hạnh phúc NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN II Họ tên sinh viên : Nguyễn Tùng Anh Lớp : Kỹ thuật môi trường K57 Ngành: Công Nghệ Kỹ Thuật Môi Trường Ngày giao đồ án: 14/09/2015 Ngày hoàn thành đồ án: 17/ 12 /2015 Đầu đề đồ án: Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt có công suất 30.000 m3/ngày.đêm Yêu cầu số liệu ban đầu: - Đầu vào: - Tiêu chuẩn nước thải sau xử lý đạt cột A quy chuẩn hành Nội dung phần thuyết minh tính toán: Lập bảng thuyết minh tính toán bao gồm:  Tổng quan nước thải sinh hoạt đặc trưng nước thải  Đề xuất 02 phương án công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt có thông số đã cho, từ đó phân tích lựa chọn công nghệ thích hợp  Tính toán công trình đơn vị phương án đã chọn: bể Aerotank bể lắng II  Tính toán khí lựa chọn thiết bị (bơm nước thải , máy thổi khí ) cho công trình đơn vị tính toán Các vẽ kỹ thuật - Vẽ sơ đồ công nghệ phương án chọn: 01 vẽ khổ A4 - Vẽ chi tiết bể Aerotank : 01 vẽ khổ A3 - Vẽ chi tiết bể lắng II : 01 vẽ khổ A3 - Vẽ sơ đồ mặt bằng nhà máy xử lý: 01 vẽ khổ A3 Hà Nội, ngày 17 tháng 12 năm 2015 GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN TS.Nguyễn Phạm Hồng Liên MỤC LỤC MỞ ĐẦU PHẦN I: Giới thiệu chung Tổng quan về nước thải sinh hoạt I Định nghĩa Các thành phần chính II Thực trạng ô nhiễm tại Việt Nam 11 III Phương pháp xử lý 12 Tổng quát về hệ thống quản lý nước thải đô thị 12 Sơ đồ xử lý nước thải điển hình: 12 Một số công trình, thiết bị nước và nước ngoài: 12 PHẦN II: ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ 22 Các công đoạn xử lý 22 I Tiền xử lý: 22 Xử lý sơ bộ: 22 Xử lí sinh học: 24 II Đề xuất công nghệ 25 Phương án 1: 26 Phương án 2: 28 III CƠ SỞ CỦA PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ SINH HỌC: 31 Các quá trình sinh học hiếu khí: 31 Một số yếu tố ảnh hưởng đến quá trình xử lý hiếu khí: .33 Cơ chế hoạt động của bùn hoạt tính 34 PHẦN III: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ 35 I TÍNH TOÁN BỂ AEROTAN 35 Cấu tạo bể aerotank 35 Tính toán bể aerotank .35 II TÍNH TOÁN BỂ LẮNG II: 45 Diện tích mặt bằng bể: 45 Chiều cao bể: 46 Thời gian lưu thủy lực của bể lắng: .47 Tính toán khí: .47 III Ước tính các thiết bị có sơ đồ công nghệ: 49 TÀI LIỆU THAM KHẢO 51 MỞ ĐẦU Với gia tăng dân số Việt Nam nói chung khu dân cư nói riêng, xử lý nước thải đề tài nóng Nước thải từ khu dân cư, khu nhà mang đặc tính chung nước thải sinh hoạt: bị ô nhiễm bã cặn hữu (SS), chất hữu hòa tan (BOD), chất dầu mỡ sinh hoạt (thường dầu thực vật) vi trùng gây bệnh Từ trạng nêu trên, yêu cầu cấp thiết đặt xử lý triệt để chất ô nhiễm để thải môi trường đạt tiêu chuẩn xả thải, không ảnh hưởng đến môi trường sống người dân Do đó, đề tài “Thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt” đề nhằm đáp ứng nhu cầu Qua đề tài, em hiểu nắm sơ cách tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt với yêu cầu đưa phương án xử lý nước thải cách hợp lý, tính toán công trình, trình bày trình vận hành, cố biện pháp khắc phục DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT BOD : Biochemical Oxygen Demand – Nhu cầu oxy sinh hóa, mg/l COD : Chemical Oxygen Demand – Nhu cầu oxy hóa học, mg/l DO : Dissolved Oxygen – Oxy hòa tan, mg/l F/M : Food/Micro – Organism – Tỷ lệ lượng thức ăn lượng vi sinh vật N : Nitơ P : Photpho QCVN : Quy chuẩn Việt Nam Aerotank : Bể xử lý sinh học hiếu khí SS : Suspended Solid – Chất rắn lơ lửng, mg/l TCXDVN : Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam SBR : Sequencing Batch Reactor – Bể sinh học phản ứng theo mẻ UASB : Upflow Anaerobic Sludge Blanket Reactor – Bể sinh học kỵ khí TDS : Total Dissolves Solid – Tổng chất rắn hòa tan, mg/l TSS : Total Suspended Solid – Tổng chất rắn lơ lửng, mg/l XLNT : Xử lý nước thải DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Thành phần nước thải sinh hoạt khu dân cư Bảng 1.2: Các chỉ tiêu đánh giá nước thải sinh hoạt Bảng 1.3: Các thông số nước thải sinh hoạt cần xử lý Bảng 1.4: QCVN 14:2008/BTNMT Bảng 2.1: Các thông số nước thải sinh hoạt cần xử lý Bảng 2.2: So sánh thông số kỹ thuật bể SBR Aerotank Bảng 3.1: Các thông số tính toán bể aerotank Bảng 3.2 Tóm tắt thông số thiết kế bể Aerotank Bảng 3.3: Các thông số vào bể lắng II: Bảng 3.4: Tóm tắt thông số thiết kế bể lắng II DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1: Hệ thống quản lý nước thải đô thị Việt Nam Hình 1.2: Sơ đồ xử lý nước thải điển hình Hình 1.3: Sơ đồ xử lý nước thải nhà máy Yên Sở Hình 1.4 Sơ đồ hệ thống xử lý nước thải áp dụng công nghệ AAO Hình 1.5 Hệ thống xử lý nước thải áp dụng công nghệ USAB Hình 1.6 Bể JOHKASOU Hình 1.7 Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải Bio – sac Hình 2.1 Sơ đồ đứng thể vùng bể lắng Hình 2.2 Sơ đồ phương án xử lý (sử dụng bể AO) Hình 2.3 Sơ đồ phương án xử lý (sử dụng bể aerotank) Hình 2.1: Các giai đoạn phát triển VSV Hình 2.2: Quá trình khử nito Hình 3.1: Cấu tạo bể aerotank Hình 3.2: Các thông số bể aerotank Hình 3.3: Cấu tạo ống phân phối khí Hình 3.4: Phân bố đĩa thổi khí bể Hình 3.5: Cấu tạo bể lắng II Hình 3.6: Các thông số lắng II Hình 3.7: Sơ đồ cấu tạo ngăn tiếp nhận PHẦN I: Giới thiệu chung I Tổng quan về nước thải sinh hoạt Định nghĩa Nước thải sinh hoạt nước thải sinh sau sử dụng cho mục đích cộng đồng như: tắm, giặt giũ, tẩy rửa, vệ sinh cá nhân… thường thải từ hộ, quan, trường học, bệnh viện, chợ công trình khác Lượng nước thải sinh hoạt phụ thuộc vào dân số, tiêu chuẩn hệ thống cấp thoát nước Nước thải sinh hoạt đô thị thường có tiêu chuẩn cao vùng ngoại thành nông thôn lượng nước thải tính đầu người có khác biệt Nước thải sinh hoạt đô thị thường thoát bằng hệ thống thoát nước dẫn kênh rạch, còn vùng ngoại thành nông thôn không có hệ thống thoát nước nên thường thải trực tiếp vào ao hồ thoát bằng biện pháp tự thấm Các thành phần chính Các chất chứa nước thải bao gồm: chất hữu cơ, vô vi sinh vật Các chất hữu nước thải sinh hoạt chiếm khoảng 50-60% tổng chất hữu thực vật: cặn bã thực vật, rau quả, giấy… chất hữu động vật: chất thải tiết từ người, động vật, xác động vật Nồng độ chất thường xác định qua chỉ tiêu BOD, COD, SS, TS… Bảng 1.1 Thành phần nước thải sinh hoạt khu dân cư [2] Chỉ tiêu Trong khoảng Trung bình 350-1.200 720 -Chất rắn hoà tan (TDS) , mg/l 250-850 500 -Chất rắn lơ lửng (SS), mg/l 100-350 220 - BOD5, mg/l 110-400 220 -Tổng Nitơ, mg/l 20-85 40 -Nitơ hữu cơ, mg/l 8-35 15 -Nitơ Amoni, mg/l 12-50 25 -Nitơ Nitrit, mg/l 0-0,1 0,05 -Nitơ Nitrat, mg/l 0,1-0,4 0,2 Tổng chất rắn ( TS), mg/l -Clorua, mg/l 30-100 50 -Độ kiềm , mgCaCO3/l 50-200 100 -Tổng chất béo, mg/l 50-150 100 -Tổng Phốt pho, mg/l Bảng 1.2: Các chỉ tiêu đánh giá nước thải sinh hoạt [1] Các chỉ tiêu Mức độ ô nhiễm Nhẹ Trung bình Cao Tổng chất rắn (mg/l) 200 500 1000 - Chất rắn hòa tan(mg/l) 120 350 700 - Chất rắn không tan(mg/l) 150 300 Tổng chất rắn lơ lửng(mg/l) 120 350 600 BOD5(mg/l) 100 200 400 COD(mg/l) 250 500 800 Tổng Nitơ(mg/l) 25 50 85 Nitơ hữu 10 20 35 Dầu mỡ (mg/l) 50 100 150 106-107 107-108 108-109 Coliform No/100, (mg/l) Các chất vô nước thải chiếm 40-42% gồm chủ yếu cát, đất sét, axit, bazo vô cơ, dầu khoáng… Trong nước thải có mặt nhiều loại vi sinh vật: vi khuẩn, virus, rong tảo, trứng giun sán… Trong số loại vi sinh vật đó có vi sinh vật gây bệnh coliform, lỵ, thương hàn… có khả bùng phát thành dịch  Với tiêu chí trên, cùng kiến thức đã tích lũy được, thông số đầu vào nước thải lựa chọn để làm sở thiết kế sau: Bảng 1.3: Các thông số nước thải sinh hoạt cần xử lý Các thông số Đơn vị Nồng độ nước thải đầu vào Lưu lượng nước thải m3/ngày 30000 pH BOD TT - 8.5 mg/1 150 COD mg/1 250 Chất rắn lơ lửng mg/1 200 Nito tổng mg/1 30 Nitơ hữu mg/1 10 Nitơ Amoni mg/1 20 Dầu mỡ mg/1 40 Phosphat (PO43-) mg/1 Tổng Coliform MPN/100ml 106 Bảng 1.4: QCVN 14:2008/BTNMT TT Đơn vị Thông số Giá trị cho phép (QCVN14:2008 )  5–9 BOD5 (20 0C) mg/l 30 Tổng chất rắn lơ lửng (TSS) mg/l 50 Tổng chất rắn hòa tan mg/l 500 Sunfua (tính theo H2S) mg/l 1.0 Amoni (tính theo N) mg/l Nitrat (NO3-)(tính theo N) mg/l 30 Dầu mỡ động, thực vật mg/l 10 Tổng chất hoạt động bề mg/l mg/l pH mặt 10 Phosphat (PO43-)(tính theo P)1 11 Tổng Coliforms MPN/100 ml 10 3.000 Trong đó: SVI : chỉ số thể tích bùn, ml/g X : hàm lượng bùn bể aerotank, mg/l Xb : hàm lượng bùn thải, mg/l  Xb = 10^6 120 = 8333,3 mg/l Chọn Xb = 8000mg/l => chỉ số SVI = 125ml/g  Hệ số tuần hoàn (R): Có: R = 𝑋 𝑋𝑏 −𝑋 = 2000 8000−2000 = 33,3% (thỏa Hình 3.2: Các thông số bể aerotank mãn thông số thiết kế từ 25-75%)  Lưu lượng bùn tuần hoàn: [2] Có: R = 𝑄𝑅 𝑄𝑣 Trong đó: R : tỉ lệ hồi lưu, R = 33,33% = 0,3333 QR : lưu lượng bùn tuần hoàn, m3/ngày Qv  : lưu lượng dòng vào, m3/ngày QR = R.Qv = 0,333 30000 = 10000 m3/ngày = 417 m3/h  Lưu lượng bùn thải: [2] Có: θb = 𝑉.𝑋 𝑄𝑟.𝑋𝑟+𝑄𝑏.𝑋𝑏 Trong đó: V : thể tích bể hiếu khí, m3 X : hàm lượng bùn bể hiếu khí, mg/l Qr, Qb: lưu lượng bùn dòng dòng thải, m3/ngay Xb: hàm lượng bùn thải , mg/l Xr : hàm lượng bùn dòng ra, Xr= SSr 0,8 = 30.0,8 = 24mg/l θb : thời gian lưu bùn : thiết kế nằm khoảng 10-15 ngày nhằm trì giai đoạn tăng trưởng VSV bể giúp xử lý đạt hiệu tốt Chọn θb = 10 ngày 37 - Qb = (V.X / θb – Qr.Xr) / Xb = ( 9375.2000/10 – 30000 24) / 8000 = 225 (m3/ngay) = 9,4 m3/h c) Thể tích bể aerotank:  Thể tích bể hiếu khí: [2] Vbể = (Q+QR) θn Trong đó: Q : lưu lượng dòng thải vào bể QR: lưu lượng dòng bùn tuần hoàn lại bể  Vbể = (Q+QR) θn = (1250 +417) = 8335 m3 d) Hiệu quả xử lý của bể aerotank: 𝐸= (𝐵𝑂𝐷𝑣 − 𝐵𝑂𝐷𝑟 ) (150 − 30) = = 0,8 = 80% 𝐵𝑂𝐷𝑣 150 e) Kiểm tra lại các điều kiện  Tỉ số F/M: [3] 𝐹 𝐵𝑂𝐷𝑣 = 𝑀 θn.𝑋 = 150.24 2000 = 0,36 (d-1) nằm khoảng 0,2-0,6 nên thời gian lưu hàm lượng bùn phù hợp  Tải trọng hữu OLR: OLR = 𝑄 𝐵𝑂𝐷𝑣 𝑉 1000 Trong đó: (Công thức 6-1 tài liệu [2]) Q : lưu lượng nước thải, m3/ngày BODv : hàm lượng BOD đầu vào, mg/l OLR : tải trọng hữu cơ, kg BOD/m3.ngày V => OLR = 𝑄.𝐵𝑂𝐷𝑣 𝑉.1000 : Thể tích bể hiếu khí , m3 = 30000 150 9375 1000 = 0,54 kgBOD/m3.ngày (Nằm khoảng 0,32-0,64 kgBOD/m3.ngày tiêu chuẩn thiết kế.)  Tải trọng bùn: tỉ số khối lượng chất nhiễm bẩn đơn vị khối lượng bùn đơn vị thời gian: C= 𝑄.𝐵𝑂𝐷𝑣 𝑉.𝑋 (Công thức 5-19 tài liệu [4]) 38  C= 30000.150 9375.2000 = 0,27 (kgBOD/kgMLVSS.ngày) Nằm khoảng 0,2-0,6 (kg/kgbùn.ngày) theo tiêu chuẩn thiết kế [3] nên thời gian lưu hàm lượng bùn phù hợp f) Lượng oxy cần thiết:  Lượng oxy lý thuyết: OCo = 𝑄.(𝐵𝑂𝐷𝑣 −𝐵𝑂𝐷𝑟 ) 1000.𝑓 − 1,42 𝑃𝑥 (Công thức 6-15 tài liệu [2]) Trong đó : OCo: lượng oxy lý thuyết Q: lưu lượng dòng vào, m3/h f : Hệ số quy đổi , f = BOD/COD = 150/250 = 0,6 Px : Lượng bùn hoạt tính sinh khử BOD Px = Y.Q.(BODv – BODr) = 0,5 30000.(150-30).10-3=1800kg/ngày (với Y hệ số xử lý sinh khối, khoảng 0,4-0,7)  OCo = 30000.(150−30) 1000.0,6 – 1,42.Px = 3444 kg O2/ngày  Lượng oxy thực tế cần thiết: OCt = OCo.( 𝐶𝑠20 ) 𝐶20 −𝐶𝑑 (Công thức 6-16 tài liệu [2]) Trong đó: OCt : Lượng oxy thực tế 20oC Cs20 : Nồng đô bão hòa oxy nước 20oC, Cs20 = 9,08 mgO2/l Cd : Nồng độ oxy trì bể aerotank, 2mg/l  OCt = 3444 9,08 (9,08−2) = 4400 kg O2/ngày g) Lượng không khí cần : Hệ thống phân phối khí: 39 Hình 3.3: Cấu tạo ống phân phối khí Chọn hệ thống phân phối khí dạng đĩa sục khí, có màng cao su bằng vật liệu đàn hồi với lỗ nhỏ Chiều dài bể tương ứng L = 24m Công suất hòa tan thiết bị: với chiều sâu nước 6m - OU = Ou 3,5 = = 42 gO2 / m3 = 42 10-3 kgO2/m3 Lưu lượng không khí cần cấp: 40 Qkhí = 𝑂𝐶𝑡 𝑂𝑈 𝑓 = 4400 42 10^−3 1,5 = 157100 m3/ngày = 6545 m3/h (Công thức 6-17 tài liệu [2]) Trong đó: Qkhí : Lượng không khí cần cấp để đảm bảo lượng oxy cần thiết OCt : lượng oxy thực tế cần thiết, kgO2/ngày OU : công suất hòa tan thiết bị f : hệ số an toàn, thường từ 1,5-2 Ở chọn f=1,5 h) Công suất máy nén khí: - Tổn thất áp lực hệ thống ống dẫn: [3] Hd = hd + hc +H Trong đó: hd : Tổn thất áp lực ma sát theo chiều dài ống dẫn (m) Không vượt 0,4 m hc : Tổn thất qua thiết bị phân phối (m) Giá trị không vượt 0,5m H : Độ sâu ngập nước bể (m) => Hd = 0,4 + 0,5 + = 6,9 m - Áp lực không khí đầu ra: [3] p2 = - (10,33+𝐻𝑑 ) 10,33 = 1,68 atm Công suất máy nén : N= G R T 29,7 0,283 𝑒 𝑝2 0,283 [( ) 𝑝1 − 1] [2] Trong đó: G: Trọng lượng dòng khí, kg/s (Qkhí = 6573m3/h = 2,2 kg kk/s) R: Hằng số khí, R=8,314 kJ/kmol.oK T: Nhiệt độ không khí đầu vào, T= 293oK p1, p2: lần lượt áp lực không khí đầu vào đầu ra, atm e: Hiệu suất máy nén khí Thường 70 – 80% 41 - N= 2,2 8,314 293 29,7 0,283 0,8 1,68 0,283 [( ) − 1] = 126,3 kW  Tham khảo [6], chọn máy nén khí có công suất 75kW, loại máy nén khí trục vít, số lượng i) Tính toán đường ống phân phối khí  Tính đường ống dẫn khí Lưu lượng khí ống chính: 𝑄𝑘𝑘 = 6545 (𝑚3 /ℎ) = 1,6 (𝑚3 /𝑠) Do chia làm 10 bể xử lý nên lưu lượng khí từ ống chia cho 10 bể, đó bể có lưu lượng khí là: Qkk’ = Qkk / 10 = 0,16m3/s Vận tốc khí ống dẫn khí trì khoảng 15 – 20 m/s Chọn vkhí = 15 m/s.[3] Đường kính ống dẫn khí vào bể: [3] 𝐷𝑐 = √ × 𝑄𝑘𝑘 × 0,16 =√ = 0,116(𝑚) 𝜋 × 𝑣𝑘ℎí 𝜋 × 15 Chọn ống dẫn khí ống thép mạ kẽm có D = 120 mm Kiểm tra lại vận tốc: × 𝑄𝑘𝑘 × 0,16 𝑣𝑘ℎí = = = 14,15 (𝑚/𝑠) 𝜋 × 𝐷𝑐2 𝜋 × 0,122  vkhí nằm khoảng cho phép [2]  Tính đường ống dẫn khí nhánh Với diện tích dáy bể 24 x 6m, ống phân phối từ máy thổi khí đặt dọc theo chiều dài bể, ống đặt giá đỡ cách đáy 20cm Số ống nhánh dẫn khí Nnh = 23 ống Số lượng đĩa nhánh: 𝑁đĩ𝑎 = 6000 − 500 = 11 500 Vậy số lượng đĩa nhánh 11 đĩa Mỗi ống cách 1m Mỗi đĩa cách 0,5m Hình 3.4: Phân bố đĩa thổi khí bể Lưu lượng khí qua ống nhánh: 𝑛 𝑞𝑘𝑘 = 𝑄𝑘𝑘 0,16 = = 0,007(𝑚3 /𝑠) 𝑁𝑛ℎ 23 42 Chọn vận tốc khí ống nhánh vkhí = 10 m/s Đường kính ống dẫn khí nhánh: [3] 𝑛 × 𝑞𝑘𝑘 × 0,007 𝐷𝑛 = √ =√ = 0,029(𝑚) 𝜋 × 𝑣𝑘ℎí 𝜋 × 10 Chọn ống dẫn khí nhánh ống thép mạ kẽm có D = 30mm Kiểm tra lại vận tốc: 𝑛 × 𝑞𝑘𝑘 × 0,006 𝑣𝑘ℎí = = = 8,5(𝑚/𝑠) 𝜋 × 𝐷𝑛2 𝜋 × 0,032  vkhí nằm khoảng cho phép [3]  Tính toán đường ống dẫn nước thải [3] Chọn vận tốc nước thải ống: v = 1,5 m/s (v = – m/s) Lưu lượng nước thải: 𝑄 = 30.000(𝑚3 /𝑛𝑔đ) = 0,347(𝑚3 /𝑠) Lưu lượng bùn tuần hoàn: 𝑄𝑡 = 10.000(𝑚3 /𝑛𝑔đ) = 0,116(𝑚3 /𝑠) Chia làm 10 bể aerotank, vậy: Lưu lượng nước thải khỏi bể Aerotank hay vào bể lắng: 𝑄𝑣 = (𝑄 + 𝑄𝑡 )/10 = (30.000 + 10.000)/10 = 4000(𝑚3 /𝑛𝑔đ) = 0,046(𝑚3 /𝑠) Đường kính ống dẫn nước thải: [3] 𝐷𝑣 = √ × 𝑄𝑣 × 0,052 =√ = 0,197(𝑚) 𝜋×𝑣 𝜋 × 1,5 Chọn ống dẫn nước thải ống PVC, có D = 200 mm Sau đó chia thành đường ống dẫn vào bể, ống có đường kính 75mm, theo [8]  Tính toán đường ống dẫn bùn tuần hoàn Lưu lượng bùn tuần hoàn vào bể: 𝑄𝑅 = 1000(𝑚3 /𝑛𝑔đ) = 0,0116(𝑚3 /𝑠) Chọn vận tốc bùn ống: v = m/s Đường kính ống dẫn bùn tuần hoàn: [3] 𝐷𝑡 = √ × 𝑄𝑡 × 0,0116 =√ = 0,121(𝑚) 𝜋×𝑣 𝜋×1 Chọn ống dẫn bùn tuần hoàn ống PVC, có D = 130 mm, theo [8] Bảng 3.2 Tóm tắt thông số thiết kế bể Aerotank 43 STT Ký hiệu n Đơn vị giờ Chiều dài L mm 24000 Chiều rộng B mm 6000 Chiều cao hữu ích H mm 6000 Chiều cao xây dựng Hxd mm 6500 Wt m3 864 Bể 10 Thông số Thời gian lưu nước Kích thước bể Giá trị Thể tích xây dựng bể Số bể cần xây dựng Số đĩa phân phối bể N đĩa 286 Đường kính ống dẫn khí Dc mm 120 Đường kính ống dẫn khí nhánh Dn mm 30 Đường kính ống dẫn nước thải Dv mm 75 Đường kính ống dẫn bùn tuần hoàn Dt mm 130 Nkhí KW 75 10 Công suất máy nén khí 44 II TÍNH TOÁN BỂ LẮNG II: Nước thải sau xử lí bể Aerotank dẫn đến bể lắng đợt Để giảm chi phí bơm, bể lắng xây dựng với cao trình phù hợp đảm bảo nước từ bể Aerotank có thể tự chảy sang bể lắng Nhiệm vụ bể lắng đợt lắng màng sinh vật hình thành trình xử lí sinh học hiếu khí bể Aerotank Chọn bể lắng đứng dạng tròn Hình 3.5: Cấu tạo bể lắng II Bảng 3.3: Các thông số vào bể lắng II: Ban đầu Các thông số Vào bể lắng Lưu lượng nước thải Q = 30.000m3/ngày Q = 30.000m3/ngày Hàm lượng chất rắn lơ SS=200mg/l SS = 70mg/l Hàm lượng BOD 150mg/l 30mg/l Tổng nito vào(gồm nito 30mg/l 30mg/l Dầu mỡ 40mg/l 10mg/l Nhiệt độ 20oC 20oC lửng amoni nito hữu cơ) Diện tích mặt bằng bể: S= Q (1+R).X 𝑋𝑏 𝑉𝐿 (công thức 9-8 tài liệu [2]) Trong đó: S: Diện tích mặt bằng bể lắng, m2 Q: Lưu lượng nước thải, m3/h R: Hệ số tuần hoàn X, Xb: Hàm lượng bùn bể Hình 3.6: Các thông số lắng II 45 dòng tuần hoàn, mg/l VL: vận tốc lắng bùn, m/h VL = vmax.e –K.C.10^-6 (công thức 9-9 tài liệu [2])  K = 600 với loại cặn có chỉ số SVI từ 50-150 loại cặn thường gặp nước thải sinh hoạt  vmax = 7m/h theo công thức thực nghiệm Lee-1982 Wilson-1996  CL = XL = ½ Xb = 4000 mg/l VL = 7.𝑒 −600.3000.10^−6 = 0,635 (m/h)  S= 1250.(1+0,3333).2000 8000.0,635 = 656,2 m2 Nếu tính diện tích buồng phân phối trung tâm: S = 1,1 656,2 = 721,9 (m2) Tham khảo tài liệu [3] [5], đường kính bể (D) không lớn lần chiều cao bể Do đó ta chia làm bể lắng II Bể có dạng tròn, đường kính bể : D = 15,2m - Chọn kích thước buồng phân phối trung tâm: d = 20%.D = 15,2.25%= 3,8 m  Diện tích buồng phân phối trung tâm là: Stt = 𝜋 𝑑 /4 = 11,5m2  Diện tích vùng lắng bể : SL = 181,5 – 11, = 170 m2 - Tải trọng bề mặt :[2] a= 𝑄 𝑆𝐿 = 1250 722 = 1,7 m3/m2.h Phù hợp với chỉ tiêu thiết kế bể lắng (Theo bảng 9-1 [1]) - Tải trọng bùn: b= (Q+𝑄𝑅 ) X 𝑆𝐿 = (1250+417).2000.10−3 722 = 4,62 kg/m2.h Phù hợp với chỉ tiêu thiết kế bể lắng (Theo bảng 9-1 [2]) Chiều cao bể: - Chọn chiều cao bể: H = 4,5m, chiều cao dự trữ mặt thoáng h1 = 0,5m Chiều cao cột nước bể là: 4m Gồm: o Chiều cao phần nước trong: h2 =1,5 m 46 o Chiều cao phần chóp đáy bể có độ dốc 5% tâm: h3 = 0,05 D/2 = 0,05x7=0,35 m o Chiều cao chứa bùn phần hình trụ: h4 = H – h1 – h2 – h3=4,5-0,5-1,5-0,35 = 2,15m o Thể tích phần chứa bùn: Vb = SL h4 = 170 2,15 = 365,5 m3 o Nồng độ bùn trung bình bể: Xtb = (XL + Xb)/2 = (4000+8000)/2 = 6000 mg/L = kg/m3 o Lượng bùn bể lắng là: Gbùn = Vb Xtb = 365,5 6= 3193 kg Mà lượng bùn cần thiết bể aerotank là: Gaerotank = V X = 864 2000 10-3 = 1728 kg Do đó phải tháo khô để sửa chữa bể aerotank lượng bùn từ bể lắng đủ cấp cho bể aerotank hoạt động lại mà không cần thời gian khởi động tích lũy cặn Thời gian lưu thủy lực của bể lắng: Có dung tích bể lắng: V = H Sbể = 722 = 2888 m3 Lưu lượng nước vào bể: Qbể lắng = Qv + QR = 1250 + 417 = 1667 m3/h Thời gian lưu hay thời gian lắng: tL = 𝑉 𝑄+𝑄𝑅 = 2888 1667 = 1,73 h Tính toán khí:  Tính toán bơm bùn tuần hoàn [3]: Lưu lượng dòng: 𝑄𝑅 = 10000(𝑚3 /𝑛𝑔đ) = 417(𝑚3 /ℎ) Giả sử cột áp bơm : H = 10m Công suất bơm: 𝑄𝑅 × 𝜌 × 𝑔 × 𝐻 417 × 1020 × 9,81 × 10 𝑁= = = 14,5𝐾𝑊 1000 × 𝜂 1000 × 0,8 × 3600 Trong đó: η – Hiệu suất chung bơm, η = 0,7 – 0,9 Chọn η = 0,8; ρ – Khối lượng riêng bùn, ρ = 1020 kg/m3; 47  Chọn 02 máy bơm bùn chìm có công suất 7,5 kW [8]  Tính toán moto quay gạt bùn [9] + Chọn loại moto có tốc độ quay 20 vòng/phút, công suất 7,5kW Bảng 3.4: Tóm tắt các thông số thiết kế bể lắng II STT tL Đơn vị giờ Giá trị 1,73 Đường kính D mm 15200 Chiều cao H mm 4500 Thông số Ký hiệu Thời gian lắng Kích thước bể Kích thước buồng Đường kính phân phối trung tâm Dtt mm 3800 Chiều cao phần nước h1 mm 1500 Chiều cao phần lắng h4 mm 2150 Chiều cao phần chóp đáy h2 mm 350 Độ dốc đáy 5% 48 III Ước tính các thiết bị có sơ đồ công nghệ:  Hầm bơm tiếp nhận: Trạm bơm thành phố bơm nước thải theo đường ống áp lực đến ngăn tiếp nhận trạm xử lý nước thải đặt vị trí cao giúp nước thải từ đó chảy qua công trình xử lý - Đường kính ống áp lực từ trạm bơm đến ngăn tiếp nhận: ống đường kính 300 mm [2] - Kích thước ngăn tiếp nhận: [2] A = 2000mm, B = 3000mm, H = 2000mm, H1 = 1600mm, h = 750mm, hI=750mm, b = 600mm Hình 3.7: Sơ đồ cấu tạo ngăn tiếp nhận Ống áp lực Ngăn tiếp nhận Mương dẫn nước  Bể điều hòa Thể tích bể điều hòa: Vb = Q*t = 1250 m3/h * h = 1250 m3 (t: thời gian lưu nước bể → chọn t = 1h) Chọn chiều cao bể: H = 10 m Vậy chiều rộng bể B = 10 m, chiều dài bể L = 12,5 m  Bể lắng I Chọn loại bể lắng ly tâm: Q Diện tích bề mặt cần thiết bể lắng: F = U U0: tải trọng bề mặt (m3/m2.ngày) → chọn U0 = 45 m3/m2.ngày  F= 30.000 𝑚3 /𝑛𝑔𝑎𝑦 45𝑚3 /𝑚2 𝑛𝑔𝑎𝑦 = 666,7 m2 Tương tự bể lắng II: => ta chia bể với cùng kích thước  Bể khử trùng: [3] - Thể tích bể tiếp xúc: 49 𝑊 =𝑄×𝑡 = 1250 × 30 = 625(𝑚3 ) 60 Trong đó: Q – Lưu lượng nước thải đưa vào bể tiếp xúc (m3/h); T – Thời gian tiếp xúc, t = 30 phút; - Chọn chiều sâu lớp nước bể H =5m Chiều cao xây dựng bể: 𝐻𝑥𝑑 = 𝐻 + ℎ𝑏𝑣 = + 0,5 = 5,5(𝑚) - Diện tích mặt thoáng bể tiếp xúc là: 𝑊 625 = = 125 (𝑚2 ) 𝐻  Chia làm bể khử trùng Chiều dài, chiều rộng bể lần lượt là: 5m 5m 𝐹= 50 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]: Metcalf & Eddy: Wastewater Engineering Treatment, Disposal, Reuse, Third edition (1991) [2]: Trịnh Xuân Lai, Tính toán – thiết kế công trình xử lý nước thải, NXB Xây Dựng, (2011) [3]: Lâm Minh Triết, Xử lý nước thải đô thị công nghiệp – tính toán thiết kế công trình, NXB ĐHQG ( 2008) [4]: Hoàng Văn Huệ, Thoát nước – Tập 2: Xử lý nước thải,̣ (2002) [5]: Bộ xây dựng, TCXDVN 51-2008 - Thoát nước - Mạng lưới công trình bên - Tiêu chuẩn thiết kế (2008) [6]: Trần Văn Nhân - Ngô Thị Nga , Giáo trình công nghệ xử lý nước thải (2001) [7]: Lựa chọn máy nén: http://sieuthimaynenkhi.net/tin-tuc/60/lua-chon-cong-suatmay-nen-khi-phu-hop.html (8-2015) [8]: Lựa chọn ống dẫn nước: http://bichvan.vn/bang-thong-so-ky-thuat-ong-nhua-tienphong-ctbv249.html (6-2014) [9]: Lựa chọn máy bơm: http://xulynuocthaivietnam.com/bom-chim-shinmaywa-cwtcnt.html [10]: http://yeumoitruong.vn/threads/tinh-toan-gat-bun-cho-be-lang-tron.8677/ [11]: BTNMT, QCVN 14:2008 - Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia nước thải sinh hoạt,(2008) 51 [...]... 41% là nước thải sinh hoạt, 57% nước thải công nghiệp, 2% nước thải bệnh viện Hiện chỉ có 5/31 bệnh viện có hệ thống xử lý nước thải; 36/400 cơ sở sản xuất có hệ thống xử lý nước thải Phần lớn nước thải không được xử lý đổ vào các sông Tô Lịch và Kim Ngưu gây ô nhiễm nghiêm trọng 2 con sông này và các khu vực dân cư dọc theo sông Theo kết quả của dự án “Phát triển hệ thống sử dụng nước đô thị thích... nguồn Thu gom nước thải Sử dụng lại nước thải hoặc thải bỏ vào nguồn tiếp nhận Hệ thống xử lý nước thải Vận chuyển và bơm nước thải Hình 1.1: Hệ thống quản lý nước thải đô thị ở Việt Nam 2 Sơ đồ xử lý nước thải điển hình: Nước thải Song chắn rác Bể điều hòa Bể lắng cát Bể khử trùng Thải Bể lắng cấp II Bể lắng cấp I Bể xử lý sinh học Hình 1.2: Sơ đồ xử lý nước thải điển hình... Sở: Với công suất xử lý 200.000m3/ ngaydem Cửa thu nước và vớt rác trên sông Kim Ngưu và Sét, bốn hệ thống tách rác trong đó 3 hệ thống được bố trí tại 3 đập tràn hồ Yên Sở và một hệ thống tại đập Thanh Liệt Nhà bơm chính gồm 2 trạm bơm sông kim Ngưu và sông Sét Hệ thống xử lý sơ bộ gồm bể lắng, bể tách đầu, bể phản ứng kế tiếp, hệ thống xử lý bùn, nước thải sau khi được xử lý qua các bể được... nước rất nặng nề Đô thị ngày càng phình ra tại VN, nhưng cơ sở hạ tầng lại phát triển không cân xứng, đặc biệt là hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt tại VN vô cùng thô sơ Có thể nói rằng, người Việt Nam đang làm ô nhiễm nguồn nước uống chính bằng nước sinh hoạt thải ra hàng ngày Số liệu thống kê mới đây cho thấy, trung bình một ngày Hà Nội thải 658.000 m3 nước thải, trong đó 41% là nước thải. .. 95% Quá trình hoạt Gián đoạn theo mẻ Liên tục động Phương pháp cấp Bằng máy thối khí và hệ Bằng máy thổi khí và hệ khí thống phân phối khí thống phân phối khí Khả năng xử lý Có khả năng xử lý được nitơ Chỉ có khả năng nitrat hóa nitơ và phốtpho và photpho không xử lý được triệt đế (Áp dụng tốt trong xử lý nitơ và photpho (Tuy nhiên nước thải có hàm lượng nitơ trong nước thải cần xử lý và photpho... khi đi xử lý Sau bể lắng cát nước thải được đưa sang bể điều hòa với hệ thống sục khí để chống lắng cặn Nước thải từ bể điều hòa được điều hòa lưu lượng và nồng độ được bơm sang cụm bể lắng 2 vỏ để loại bỏ SS đạt yêu cầu về tiền xử lý trước khi vào hệ thống xử lý sinh học AO Bùn lắng từ bể lắng 2 vỏ được đưa ra sân phơi bùn trước khi thải bùn thải Sau bể lắng sơ cấp, nước thải tự... cấp Hệ thống AAO Khử trùng clo Trạm bơm Nước sau xử lý Bể metan Bể nén bùn trọng Máy ép bùn Bể chứa Xe tải chở bùn 14 Môi trường  Thuyết minh sơ đồ công nghệ: AAO là viết tắt của các cụm từ Anaerobic (kỵ khí) – Anoxic (thiếu khí) – Oxic (hiếu khí) Công nghệ AAO là quy trình xử lý sinh học liên tục ứng dụng nhiều hệ vi sinh vật khác nhau: hệ vi sinh vật kỵ khí, thiếu khí, hiếu khí để xử lý nước. .. hợp để xử lý bằng UASB UASB là quá trình xử lý sinh học kỵ khí, trong đó nước thải sẽ được phân phối từ dưới lên và được khống chế vận tốc phù hợp (v