đồ án chuyên ngành xử lý chất thải chăn nuôi heo

GVHD: PGS.TS Tăng Thị Chính ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN 1.1 Giới thiệu 1.2 Tính cấp thiết đề tài 1.3 Mục tiêu nghiên cứu 1.4 Nội dung nghiên cứu 1.5 Phạm vi nghiên cứu CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN 2.1 Thành phần, tính chất nước thải chăn nuôi 2.1.1 Các chất hữu vô 2.1.2 N P 2.1.3 Vi sinh vật gây bệnh 2.2 Các nghiên cứu nước xử lý nước thải chăn nuôi heo 2.2.1 Các nước giới GVHD: PGS.TS Tăng Thị Chính ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH 2.2.2 Ở Việt Nam 2.3 Các phương pháp xử lý nước thải chăn nuôi heo 12 2.3.1 Phương pháp xử lý học 12 2.3.2 Phương pháp xử lý hóa lý 13 2.3.3 Phương pháp xử lý sinh học 14 2.3.3.1 Phương pháp xử lý hiếu khí 14 2.3.3.2 Phương pháp xử lý kỵ khí 14 2.3.3.3 Các hệ thống xử lý nhân tạo phương pháp sinh học 15 2.3.3.4 Các hệ thống xử lý tự nhiên phương pháp sinh học 26 2.3.3.5 Ứng dụng thực vật nước để xử lý nước thải 30 2.3.3.6 Ứng dụng lục bình để xử lý nước thải 31 CHƯƠNG 3: ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHĂN NUÔI LỢN BẰNG CÔNG NGHỆ BIOGAS 36 GVHD: PGS.TS Tăng Thị Chính ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH CHƯƠNG : TÍNH TOÁN HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHĂN NUÔI LỢN BẰNG CÔNG NGHỆ BIOGAS 39 1.Bể thu gom nước thải 39 2.Các thông số đầu vào trước xử lý sinh học 40 3.Tính toán bể Biogas 41 4.Tính toán bể AEROTANK 46 5.Bể lắng đợt 55 CHƯƠNG KẾT LUẬN 60 TÀI LIỆU THAM KHẢO 61 GVHD: PGS.TS Tăng Thị Chính ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH LỜI CẢM ƠN Trước hết, nhóm em bày tỏ lòng biết ơn tới thầy, cô khoa Công nghệ Sinh học – Môi trường Trường Đại Học Dân Lập Phương Đông hướng dẫn, giúp đỡ, dìu dắt truyền đạt cho nhóm em kiến thức kinh nghiệm quý báu suốt thời gian học tập trường trình làm đồ án Để hoàn thành đồ án nhóm em xin gửi lời cám ơn chân thành sâu sắc đến PGS.TS Tăng Thị Chính, người trực tiếp hướng dẫn nhóm suốt trình thực đề tài Cuối cùng, nhóm em xin chúc toàn thể thầy cô, gia đình bạn bè sức khỏe, thành công hạnh phúc Xin trân trọng cảm ơn ! GVHD: PGS.TS Tăng Thị Chính ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU 1.1 Giới thiệu Từ ngàn năm sống người nông dân Việt Nam gắn liền với lúa chăn nuôi gia súc Chăn nuôi heo không cung cấp phần lớn thịt tiêu thụ ngày, nguồn cung cấp phân hữu cho trồng, mà chăn nuôi heo tận dụng thức ăn thu hút lao động dư thừa nông nghiệp Với đặc tính riêng tăng trọng nhanh, vòng đời ngắn chăn nuôi heo quan tâm trở thành vật thiếu sống ngày hầu hết gia đình nông dân Trong năm gần đời sống nhân dân ta không ngừng cải thiện nâng cao, nhu cầu tiêu thụ thịt chủ yếu thịt heo ngày tăng số lượng chất lượng thúc đẩy ngành chăn nuôi heo bước sang bước phát triển Hiện nước ta xây dựng nhiều mô hình chăn trại chăn nuôi heo với quy mô lớn, chủ yếu phân bố vùng trọng điểm Mộc Châu (Sơn La), Hà Nội vùng phụ cận, khu vực TPHCM tỉnh xung quanh, Lâm Đồng số tỉnh duyên hải miền Trung Bên cạnh mặt tích cực, vấn đề môi trường ngành chăn nuôi gây dư luận nhà làm công tác môi trường quan tâm Ở nước có chăn nuôi công nghiệp phát triển mạnh Hà Lan, Anh, Mỹ, Hàn Quốc,… nguồn gây ô nhiễm lớn Ở Việt Nam, khía cạnh môi trường ngành chăn nuôi quan tâm vài năm trở lại tốc độ phát triển chăn nuôi ngày tăng, lượng chất thải chăn nuôi đưa vào môi trường ngày nhiều, đe dọa đến môi trường đất, nước, không khí xung quanh cách nghiêm trọng 1.2 Tính cấp thiết đề tài Nguồn nước thải chăn nuôi nguồn nước thải có chứa nhiều hợp chất hữu cơ, virus, vi trùng, trứng giun sán… Nguồn nước có nguy gây ô nhiễm tầng nước mặt, nước ngầm trở thành nguyên nhân trực tiếp phát sinh dịch bệnh cho đàn gia súc Đồng thời lây lan số bệnh cho người ảnh GVHD: PGS.TS Tăng Thị Chính ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH hưởng đến môi trường xung quanh nước thải chăn nuôi chứa nhiều mầm bệnh như: Samonella, Leptospira, Clostridium tetani,…nếu không xử lý kịp thời Bên cạnh có nhiều loại khí tạo hoạt động vi sinh vật NH 3, CO2, CH4, H2S, Các loại khí gây nhiễm độc không khí nguồn nước ngầm ảnh hưởg đến đời sống người hệ sinh thái Chính mà việc thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho trại chăn nuôi heo hoạt động cần thiết 1.3 Mục tiêu nghiên cứu Xác định tiêu hoá lý nước thải chăn nuôi để làm sở cho việc đề xuất phương án xử lý lựa chọn phương án khả thi để tính toán thiết kế 1.4 Nội dung nghiên cứu Xác định thành phần, số tiêu hóa lý,… nước thải chăn nuôi Thu thập thông tin phương pháp xử lý nước thải chăn nuôi heo từ tài liệu Đề xuất dây chuyền xử lý nước thải chăn nuôi heo lựa chọn phương án khả thi Tổng hợp số liệu, tính toán thiết kế công trình đơn vị 1.5 Phạm vi nghiên cứu Chỉ áp dụng cho xử lý nước thải chăn nuôi heo công suất 500m 3/ngđ Không áp dụng cho nước thải ngành khác Chất thải rắn khí không tính đến đồ án GVHD: PGS.TS Tăng Thị Chính ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN 2.1 Thành phần, tính chất nước thải chăn nuôi Nước thải chăn nuôi loại nước thải đặc trưng, có khả gây ô nhiễm môi trường cao hàm lượng chất hữu cơ, cặn lơ lửng, N, P sinh vật gây bệnh Nó thiết phải xử lý trước thải môi trường Lựa chọn quy trình xử lý nước thải cho sở chăn nuôi phụ thuộc nhiều vào thành phần tính chất nước thải, bao gồm: 2.1.1 Các chất hữu vô Trong nước thải chăn nuôi, hợp chất hữu chiếm 70–80% gồm cellulose, protit, acid amin, chất béo, hidratcarbon dẫn xuất chúng có phân, thức ăn thừa Hầu hết chất hữu dễ phân hủy Các chất vô chiếm 20–30% gồm cát, đất, muối, ure, ammonium, muối chlorua, SO42-,… 2.1.2 N P Khả hấp thụ N P loài gia súc, gia cầm kém, nên ăn thức ăn có chứa N P chúng tiết theo phân nước tiểu Trong nước thải chăn nuôi heo thường chứa hàm lượng N P cao Hàm lượng N-tổng nước thải chăn nuôi 571 – 1026 mg/L, Photpho từ 39 – 94 mg/L 2.1.3 Vi sinh vật gây bệnh Nước thải chăn nuôi chứa nhiều loại vi trùng, virus trứng ấu trùng giun sán gây bệnh 2.2 Các nghiên cứu nước xử lý nước thải chăn nuôi heo 2.2.1 Các nước giới Ở Châu Á, nước như: Trung Quốc, Thái Lan,… nước có ngành chăn nuôi công nghiệp lớn khu vực nên quan tâm đến vấn đề xử lý nước thải chăn nuôi GVHD: PGS.TS Tăng Thị Chính ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH Nhiều nhà nghiên cứu Trung Quốc tìm nhiều công nghệ xử lý nước thải thích hợp là:  Kỹ thuật lọc yếm khí  Kỹ thuật phân hủy yếm khí hai giai đoạn  Bể Biogas tự hoại Hiện Trung Quốc bể Biogas tự hoại sử dụng rộng rãi phần phụ trợ cho hệ thống xử lý trung tâm Bể Biogas phần thiếu hộ gia đình chăn nuôi heo vừa nhỏ vùng nông thôn, vừa xử lý nước thải giảm mùi hôi thối mà tạo lượng để sử dụng Trong lĩnh vực nghiên cứu xử lý nước thải chăn nuôi heo Thái Lan trường đại học Chiang Mai có nhiều đóng góp lớn - HYPHI (hệ thống xử lý tốc độ cao kết hợp với hệ thống chảy nút): hệ thống HYPHI gồm có thùng lắng, bể chảy nút bể UASB Phân heo tách làm đường, đường thứ chất lỏng có chất rắn tổng số, đường thứ hai phần chất rắn với nồng độ chất rắn tổng số cao, kỹ thuật xây dựng cho trại heo trung bình lớn Ở Nga nhà nghiên cứu nghiên cứu xử lý nước thải phân heo, phân bò điều kiện ưa lạnh ưa nóng điều kiện khí hậu Nga Một số tác giả Úc cho chiến lược giải vấn đề xử lý nước thải chăn nuôi heo sử dụng kỹ thuật SBR (sequencing batch reactor) Ở Ý loại nước thải giàu Nitơ Phospho nước thải chăn nuôi heo phương pháp xử lý thông thường đạt tiêu chuẩn cho phép hàm lượng Nitơ Phospho nước sau xử lý Công nghệ xử lý nước thải chăn nuôi giàu chất hữu Ý đưa SBR giảm 97% nồng độ COD, Nitơ, Phospho Nhận xét chung công nghệ xử lý nước thải giàu chất hữu sinh học giới áp dụng tổng thể đồng thành tựu kỹ thuật lên men yếm khí, lên men hiếu khí lên men thiếu khí, nhằm đáp ứng yêu cầu kinh tế xã hội bảo GVHD: PGS.TS Tăng Thị Chính ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH vệ môi trường Trên sở đề xuất giải pháp kỹ thuật phù hợp với điều kiện sản xuất cụ thể Sơ đồ khái quát sau sở lựa chọn mô hình xử lý thích hợp Nước thải vào Bể điều hòa Bùn, cặn Phân hủy yếm khí tốc độ thấp UASB AEROTANK Lọc hiếu khí RBC Tháp lọc yếm khí Lọc hiếu khí thiếu khí Phân hủy yếm khí tiếp xúc Hồ thực vật thủy sinh Xử lý yếm khí Mục 1) 90%BOD tiêu kết Biogas chủ 2) 99% mầm bệnh yếu bị diệt 3)N,P,K nguyên Bể lắng Nước Bùn Xử lý hiếu khí 1) N, P, K loại yếu tố gây độc 2) Tiếp tục giảm COD BOD Hình 2.1: Sơ đồ tổng quát xử lý nước thải giàu chất hữu sinh học 2.2.2 Ở Việt Nam Ở Việt Nam, nước thải chăn nuôi heo coi nguồn nước thải gây ô nhiễm nghiêm trọng Việc mở rộng khu dân cư xung quanh xí nghiệp chăn nuôi heo không giải thỏa đáng gây ô nhiễm môi trường ảnh hưởng đến sức khỏe cộng đồng gây vấn đề mang tính chất xã hội phức tạp GVHD: PGS.TS Tăng Thị Chính ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH Nhiều nguyên cứu lĩnh vực xử lý nước thải chăn nuôi heo quan tâm mục tiêu giải vấn đề ô nhiễm môi trường, đồng thời với việc tạo lượng Các nghiên cứu xử lý nước thải chăn nuôi heo Việt Nam tập trung vào hai hướng chính, hướng thứ sử dụng thiết bị yếm khí tốc độ thấp bể lên mem tạo khí Biogas kiểu Trung Quốc, Ấn độ, Việt Nam, dùng túi PE Phương hướng thứ nhằm mục đích xây dựng kỹ thuật xử lý yếm khí nước thải chăn nuôi heo hộ gia đình chăn nuôi heo với số đầu heo không nhiều Hướng thứ hai xây dựng quy trình công nghệ thiết bị tương đối hoàn chỉnh, đồng nhằm áp dụng xí nghiệp chăn nuôi mang tính chất công nghiệp Trong nghiên cứu quy trình công nghệ xử lý nước thải chăn nuôi heo công nghiệp đưa số kiến nghị sau: Công nghệ xử lý nước thải chăn nuôi công nghiệp tiến hành sau: (1) xử lý học: lắng 1; (2) xử lý sinh học: bắt đầu sinh học kị khí UASB, sinh học hiếu khí (Aerotank hồ sinh học); (3) khử trùng trước thải môi trường Nhìn chung nghiên cứu hướng, tiếp cận công nghệ giới quan tâm nhiều Tuy nhiên số lượng nghiên cứu chất lượng nghiên cứu cần nâng cao hơn, nhằm nhanh chóng áp dụng thực tế sản xuất CÁC QUY TRÌNH XỬ LÝ CHẤT THẢI CHĂN NUÔI THAM KHẢO  Đối với quy mô hộ gia đình Do lượng chất thải chăn nuôi thải ngày nên sở chăn nuôi hộ gia đình thu gom quét dọn chuồng thường xuyên Có thể áp dụng số biện pháp xử lý chất thải theo sơ đồ sau : Quy trình 1: NƯỚCTHẢI CHĂN NUÔI BỂ TỰ HOẠI HỐ GA NƯỚC THẢI ĐÃ XỬ LÝ THẢI RA NGUỒN 10 PHÂN Ủ PHÂN CẶN LẮNG PHÂN BÓN GVHD: PGS.TS Tăng Thị Chính ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH • Độ tro cặn hữu lơ lửng khỏi bể lắng 0,3 (70% cặn bay hơi) Hiệu xử lý tính theo BOD hoà tan: Hàm lượng COD khỏi bể: GCOD = CCOD vào x ( - E ) = 1200 x ( 1- 0.8333) = 200 mg/l Hàm lượng SS khỏi bể với hiệu suất 70%: GSS = CSS vào x ( - E ) = 297.5 x ( 1- 0.7) = 89.25 mg/l  Kích thước bể Aerotank a Thể tích bể Aerotank theo CT 5-21/Tr66 XLNT Trịnh Xuân Lai) (m3) Trong đó: Q: Lưu lượng tính toán, Q = 40 m3/ngày : Thời gian lưu bùn, = 10 ngày Y: Hệ số tải lượng bùn, Y = 0,5 mg VSS/mg BOD S0: Hàm lượng BOD nước thải đầu vào, S0 = 300 mg/l S: Hàm lượng BOD nước thải đầu ra, S = 50 mg/l X: Nồng độ VSS hỗn hợp bùn, X = 3000 mg VSS/l kd: Hệ số phân hủy nội bào, kd = 0,06 ngày -1 Chọn Chiều cao hữu ích bể từ 3,0 – 4,5m Chọn h = 3m Chiều cao bảo vệ: 0,5m  Chiều cao tổng cộng bể : + 0,5 = 3.5 m  Diện tích bề mặt bể Aerotank 46 GVHD: PGS.TS Tăng Thị Chính ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH (m2) Chọn kích thước bể : dài x rộng = 2m x 1.49m  Thể tích thực bể Aerotank V=L B H = x 1.49 x 3.5 = 10.43(m3) b Thời gian lưu nước lại bể: c Lượng bùn hữu lơ lửng sinh khử BOD5 đến 83.33%: - Tốc độ tăng trưởng bùn hoạt tính theo CT 5-24/ Tr67 XLNT Trịnh Xuân Lai - Lượng bùn hoạt tính sinh ngày: Abùn = yb x Q(So-S) 10^-3= 0.3125 x 40 x ( 300 – 50) x 10^-3 = 3.125 (kg) d Lưu lượng xả bùn Q xả theo CT 5-15, 5-16/Tr65 XLNT Trịnh Xuân Lai) Trong đó: : Thời gian lưu bùn, 10 ( ngày) V: Thể tích bể Aerotank, V= 10.43m3 X: Nồng độ bùn hoạt tính bể Aerotank, X = 3000mg/l, : Lưu lượng bùn thải bỏ, m3/ngày : Lưu lượng nước thải sau xử lý ( nước khỏi lắng II), coi thất thoát nước theo bùn không đáng kể = Q = 40( m3/ngày) : Nồng độ bùn hoạt tính nước xử lý, mg/l 47 GVHD: PGS.TS Tăng Thị Chính ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH Sinh khối bùn hoạt tính tính khối lượng chất lơ lững bay tổng hàm lượng bùn nên: = 0,7 x 30 = 21 mg/l XT: Nồng độ bùn hoạt tính đáy bể lắng II nồng độ bùn hoạt tính tuần hoàn, tính theo VSS: (mg/l)  (m3/ngày) e Thời gian tích lũy cặn ( tuần hoàn lại toàn bộ) không xả cặn ban đầu: (ngày) f Sau hệ thống hoạt động ổn định, lượng bùn hữu xả ngày: B = (g) = 3.27kg/ngày Trong cặn bay hơi: kg/ngày Cặn bay nước xử lý khỏi bể lắng: (g) = 0.84 (kg) Tổng cặn hữu sinh ra: B’ + B’’ = 2.289 + 0.84 = 3.129 kg g Xác định lưu lượng tuần hoàn Để nồng độ bùn bể giữ giá trị X = 3000 mg/l ta có:   m3/ngày h Kiểm tra giá trị tốc độ ρ sử dụng chất (BOD 5) gram bùn hoạt tính theo CT 5-23/Tr67 XLNT Trịnh Xuân Lai: (mgBOD5/ 1gram bùn.h) i Tỷ số = ( mg BOD5/mg bùn.ng) j Lượng Oxi cần thiết: Lượng oxi cần thiết để sử dụng cho trình khử tính theo CT 6-15/Tr105 XLNT Trịnh Xuân Lai): 48 GVHD: PGS.TS Tăng Thị Chính ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH kgO2/ng Trong đó: Q: Lưu lượng nước thải, Q = 40m3/ngày S0: Hàm lượng BOD5 nước thải đầu vào, S0 = 300 mg/l S: Hàm lượng BOD5 nước thải đầu ra, S = 50mg/l f: hệ số chuyển đổi từ BOD5 sang COD, f = 0.533 Px: Phần tế bào dư xả theo bùn dư, Px = 3.125 kg/ngày  Thiếu oxy cản trở trình phát triển VSV, làm cho VS dạng sợi phát triển làm giảm khả lắng chất lượng bùn hoạt tính Do đó, nồng độ oxy trì mức 1,5 DO mg/l ( giá trị thường dùng mg/l) bể Aerotank Nếu mg/l không làm tăng hiệu xử lý bể mà tăng đáng kể giá thành việc sục khí - Lượng Oxi cần thiết thực tế theo CT 6-16/Tr 106 XLNT Trịnh Xuân Lai: kgO2/ngày Trong đó: CS20: Nồng độ oxy bão hoà nước 200C, CS20 = 9,08 (mg/l) Cd: Nồng độ oxy hoà tan cần trì bể, Cd= (mg/l) CSh: Nồng độ oxy bão hoà nước ứng với nhiệt độ trì bể t=200C, Tra bảng E-1/1258 (Wastewater Engineering), CSh = 7,54 (mg/l) Hệ số hiệu chỉnh sức căng bề mặt theo hàm lượng muối Đối với nước thải: 49 GVHD: PGS.TS Tăng Thị Chính ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH Hệ số điều chỉnh lượng oxy thâm nhập vào nước thải ảnh hưởng hàm lượng cặn, chất hoạt động bề mặt, loại thiết bị làm thoáng, hình dáng kích thước bể, có giá trị từ 0,6 đến 0,94., chọn  Lượng không khí cần thiết: Lượng không khí cần thiết theo CT 6-17/Tr107 XLNT Trịnh Xuân Lai: Trong đó: Oct: Lượng Oxi thực tế cần thiết f: hệ số an toàn , lấy từ 1.5-2, chọn OU = Ou h: công suất hòa tan oxy vào nước thải thiết bị phân phối tính theo gram oxy cho 1m3 không khí Bảng 4: Công suất hoà tan oxy vào nước thiết bị phân phối bọt khí kích thước trung bình (bảng 7.2 Tr115_XLNT Trịnh Xuân Lai) Điều kiện tối ưu Điều kiện thí nghiệm Nước điều kiện T = Điều kiện trung bình Ou Ou grO2/m3.m grO2/m3.m 5.5 4.5 20oC Nước thải =0.8 Ou = 4.5 grO2/m3.m với h = 1m => OU = 4.5 grO2/m3.m  QK = (m3/ngày)  Lượng đĩa thổi khí bể aerotank: N = đĩa, chọn 51 đĩa 50 GVHD: PGS.TS Tăng Thị Chính ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH Qkk: Là thể tích không khí, Qkk =13044.44 m3/ngày Trong đó: Phân phối đĩa thành 17 hàng theo chiều dài bể, hàng đĩa  Lưu lượng không khí cần để khử 1kg BOD5: Trong đó: Q : Lưu lượng nước thải, Q = 40m3/ngày Qkk : Thể tích không khí , Qkk= 13044.44 m3/ngày So : BOD5 nước thải đầu vào, So= 300 mg/l S  : BOD5 nước thải đầu ra, S = 50 mg/l Máy thổi khí:  Áp lực cần thiết cho hệ thống ống nén khí xác định theo công thức: Ho = hd + hc + hf + H = 0.4 + 0.5 +4 = 4.9m Trong đó: hd, hc: Tổn thất áp lực dọc theo chiều dài ống tổn thất cục điểm uốn, khúc quanh(m), Tổng tổn thất hd hc không vượt 0.4m hf : Tổn thất qua đĩa phân phối (m), giá trị không vượt 0.5m H: Độ ngập sâu đĩa phân phối , chiều cao ngập nước bể điều hoà, H = 4m  Áp lực máy nén khí tính theo atmphotphe: Pm = = 0.4842atm  Công suất máy theo CT 6-20/ Tr108 XLNT Trịnh Xuân Lai Pw = = – 1) Trong đó: 51 GVHD: PGS.TS Tăng Thị Chính ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH G: Khối lượng dòng không khí, kg/s G = Qkhi* = 0.15*1.3 = 0.195kg/s Qkhi : Lưu lượng không khí, Qkhi= 13044.44 m3/ngày = 0.15m3/s : Khối lượng riêng không khí, = 1.3kg/s R: Hằng số lý tưởng, R = 8.314 KJ/Kmol.oK T: Nhiệt độ tuyệt đối không khí, T= 25 +273 = 299oK P1: Áp suất tuyệt đối không khí đầu vào, P1 =1atm P2: Áp suất tuyệt đối không khí đầu P2= Pm+ = 0.4842 + = 1.4842 atm n= k : Hệ số không khí, k= 1.395 29.7: Hệ số chuyển đổi e: Hiệu suất máy nén khí, n=0.7 – 0.8, chọn n =0.8  (kW)  Ống phân phối khí:  Ống dẫn khí chính: m Trong đó: Qkhi: Lưu lượng khí ống chính, Qkhi= 0.15m3/s v : Vận tốc khí ống chính, v = 10 – 15 m/s, chọn v =15m/s Chọn ống thép không gỉ đường kính = 115mm  Ống dẫn khí nhánh: dn = 54mm.m 52 GVHD: PGS.TS Tăng Thị Chính ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH Trong đó: Qn: Lưu lượng khí ống nhánh Qn = Qkhi/n = 0.15/17= 0.0088m3/s n: Số hàng phân phối đĩa sục khí, n = 17 hàng v: Vận tốc khí, chọn v =12m/s Chọn ống thép không gỉ đường kính  = 30mm Tính ống dẫn nước thải ống dẫn bùn tuần hoàn:  Ống dẫn nước thải vào: Chọn vận tốc nước thải chảy ống: v = 0.7m/s Đường kính ống dẫn là: D == 0.041m = 41mm Trong đó: QTB: Lưu lượng nước thải, QTBh= 3.333 m3/h Chọn ống nhựa PVC đường kính ống = 50mm Bể xây bêtông cốt thép M150 dày 0.2m  Ống dẫn nước thải ra: Chọn vận tốc nước thải chảy ống v = 0.7m/s Lưu lượng nước thải : QTBh + QT = 3.333 + 2.5 = 5.833m3/h Trong đó: QTB: Lưu lượng nước thải, QTBh= 3.333 m3/h QT: Lưu lượng bùn hoạt tính tuần hoàn, QT = 30 m3/ng = 2.5 m3/h Đường kính ống là: D == 0.054m = 54mm 53 GVHD: PGS.TS Tăng Thị Chính ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH Chọn ống nhựa PVC có đường kính = 55 mm  Ống dẫn bùn tuần hoàn: Chọn vận tốc bùn chảy ống: v = 1m/s Lưu lượng tuần hoàn : QT = 23.4375m3/h Đường kính ống dẫn là: D = === 0,03m = 30mm Chọn ống nhựa PVC đường kính ống = 30mm Bảng 5: Tổng hợp tính toán bể aerotank Thông số Giá trị Thể tích bể: 10.43 Lưu lượng bùn thải Qw (m3/ngày) 0.327 0.8 Tỷ số tuần hoàn bùn, Lưu lượng bùn tuần hoàn, QT(m3/ngày) 30 Thời gian lưu nước, t(h) Lượng không khí cần, Gkk(m3/ngày) 13044.44 Lượng không khí cần để khử 1kg BOD 5, qkk(m3/kg BOD5) Số đĩa sứ khuyếch tán khí, N (đĩa) 51 Đường kính ống dẫn khí chính, D(mm) 115 Đường kính ống nhánh dẫn khí, d(mm) 30 Công suất máy nén khí, (kw) 8.524 F/M (ngày-1) 0,3 Bể lắng đợt Nhiệm vụ: Bùn sinh từ bể Aerotank (hay màng sinh vật từ bể lọc sinh học) chất lơ lững lắng bể II Nước thải sau lắng dẫn vào bể tiếp xúc Tính toán 54 GVHD: PGS.TS Tăng Thị Chính ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH Bảng 6: thông số chọn tải trọng xử lí bể lắng Chiều Tải trọng bề mặt (m3/m2.ngày) Tải trọng chất cao rắn (kg/m2.h) công Loại công trình tác (m) xử lí sinh học Bùn hoạt tính khuếch tán oxy không khí Bùn hoạt tính khuếch tán oxy nguyên chất Trung Lớn bình 16,3 – 32,6 16,3 40,7 Trun g bình – 48,8 – 32,6 40,7 – 48,8 Lớ n nh ất 3,9 – 9, 3,7 5,9 6,1 4,9 – 3,7 6,8 6,1  Kích thước bể lắng: Chọn tải trọng bề mặt ứng với lưu lượng trung bình cho bùn hoạt tính 25m3 /m2 ngày Diện tích bề mặt bể lắng ứng với lưu lượng trung bình: AL = = = 1.6 (m2) Trong đó: Qtb: lưu lượng trung bình ngày, m3 /ngày LA: tải trọng bề mặt ứng với lưu lượng trung bình, m3 /m2 ngày Chọn tải trọng chất rắn LS = 5kg/m2 h AS = Trong đó: Qtb: lưu lượng trung bình ngày, m3 /ngày 55 – – GVHD: PGS.TS Tăng Thị Chính ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH LS: tải trọng bùn, kgSS/m2 ngày S: nồng độ cặn aerotank (tính theo SS) S = = = 4286 (mgSS / l)  AS = = = (m2) Do AS > AL, diện tích bề mặt theo tải trọng bùn diện tích tính toán  Đường kính bể lắng: D = = = 2.52 (m)  Đường kính ống trung tâm: dtt = 20%D = 0.2 2.52 = 0.504 (m) Chọn: Như vậy, ta chọn: − Chiều sâu lắng : hL = 3m − Chiều sâu lớp nước trung hòa: hth = 0,3 m − Chiều sâu bùn lắng: hb = 0,5 m − Chiều cao bảo vệ: hbv = 0,3 m • Tổng chiều cao xây dựng bể: Hxd = hL + hth + hb + hbv = 3,0 + 0,3 + 0,5 + 0,3 = 4,1 m • Chiều cao ống trung tâm h = 60%hL = 60% x 3.0 = 1.8m Vậy kích thước bể lắng 2: D H = 2.52m 4.1m  Kiểm tra lại thời gian lưu nước bể lắng 2:  Thể tích phần lắng: VL = (D2 - ) H = (2.522 – 0.5042) 4.1 = 19.63 (m3)  Thời gian lắng: t = = = 3.365 56 GVHD: PGS.TS Tăng Thị Chính ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH  Thể tích phần chứa bùn: Vb = AS hb = 0.5 = (m3)  Thời gian lưu trữ bùn bể: tb = = = 0.082 (ngày) = 1.968  Tính toán máng tràn: Máng thu nước đặt vòng tròn có đường kính 0,8 đường kính bể Trên máng thu nước lắp thêm máng cưa dùng để thu nước  Đường kính máng thu nước: Dmáng = 0.8Dbl = 0.8 2.52 = 2.016 (m) Chọn D = 2.1 (m)  Chiều dài máng thu nước: L = Dmáng = 2.1 = 6.6 (m)  Tải trọng thu nước mét chiều dài máng: aL = = = 6.06 (m3 / m.ngay) Tải trọng bùn: b = = = 0.637 (kg / m2 h)  Tính toán đường ống dẫn bùn sang bể chứa: Lưu lượng hàng ngày khỏi bể lắng 2: Q = Qb + QT = 0.327 + 30 = 30.327 (m3/ngày) = 0.00035 (m3/s) Chọn vận tốc bùn: v = 2m/s Đường kính ống dẫn bùn: D = = = 0.015 (m) Chọn Ø=15mm Bảng 7: Tổng hợp tính toán bể lắng đợt II 57 GVHD: PGS.TS Tăng Thị Chính ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH Thông số Đường kính bể lắng , D(m) Chiều cao bể lắng, H(m) Đường kính ống trung tâm, d(m) Chiều cao ống trung tâm, h(m) Thời gian lưu nước, t(h) Thời gian lưu bùn, tb(h) Đường kính máng thu, Dmáng(m) Giá trị 2.52 4.1 0.504 1.8 3.365 1.968 2.016 CHƯƠNG KẾT LUẬN Trong năm gần đây, ngành chăn nuôi nước ta có nhiều bước phát triển đáng kể Nhờ có số sách đầu tư phát triển chăn nuôi lợn nhà nước nên nước xây dựng nhiều mô hình trang trại chăn nuôi heo với quy mô lớn Tuy nhiên với phát triển cao sản xuất vấn đề ô nhiễm môi trường ngành chăn nuôi ngày trầm trọng Nước thải chăn nuôi chứa nhiều hợp chất hữu cơ, vi khuẩn, giun sán… không xử lý kịp gây nên nhiều hậu xấu cho môi trường Một số sở chăn nuôi có xây dựng hệ thống xử lý nước thải nhiều hạn chế kinh phí kỹ thuật nên chất lượng nước sau xử lý chưa đạt tiêu chuẩn cho phép.Vì việc nghiên 58 GVHD: PGS.TS Tăng Thị Chính ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH cứu tìm quy trình xử lý hiệu phù hợp cho trại chăn nuôi nhu cầu tất yếu cấp thiết Qua phần tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải chăn nuôi công nghệ biogas có công suất 40 m3/ ngày, xử lý tương đối hiệu quả, sở chăn nuôi có điều kiện nên áp dụng quy trình công nghệ biogas để hạn chế tác động xấu đến môi trường TÀI LIỆU THAM KHẢO Lâm Minh Triết,Nguyễn Thanh Hùng,Nguyễn Phước Dân Xử lý nước thải đô thị công nghiệp – Tính toán thiết kế công trình, NXB ĐH Quốc gia TPHCM, 2004 Trịnh Xuân Lai, Tính toán thiết kế công trình xử lý nước thải, NXB Xây dựng, 2000 TCVN 7957:2008: Thoát nước - Mạng lưới công trình bên Tiêu chuẩn xây dựng TCXD 51 – 84: Mạng lưới thoát nước công trình – Tiêu chuẩn thiết kế 59 GVHD: PGS.TS Tăng Thị Chính ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH 60