Đề xuất sơ đồ công nghệ và tính toán các công trình chính trong một hệ thống xử lý nước thải

ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG Họ và tên sinh viên: Nguyễn Thanh Yến Lớp : DLV5M Họ và tên giảng viên hướng dẫn: Đoàn Thị Oanh 1 Đề xuất sơ đồ công nghệ và tính toán các công trình chính trong một hệ thống xử lý nước thải theo các số liệu dưới đây: Nguồn tiếp nhận nước thải loại: B Công suất thải nước: 12.000 m3ngày đêm Chỉ tiêu chất lượng nước thải: Chỉ tiêu Đơn vị đo Giá trị Nhiệt độ 0C 25 pH 5 BOD5 mgl 500 COD mgl 600 SS mgl 350 NNH4 mgl 100 2 Thể hiện các nội dung nói trên vào : Thuyết minh Bản vẽ sơ đồ công nghệ Bản vẽ 01 chi tiết.

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG VIỆT NAM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN Độc lập - Tự - Hạnh phúc VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG Họ tên sinh viên: Nguyễn Thanh Yến Lớp : DLV5M Họ tên giảng viên hướng dẫn: Đoàn Thị Oanh 1- Đề xuất sơ đồ công nghệ tính toán công trình hệ thống xử lý nước thải theo số liệu đây: - Nguồn tiếp nhận nước thải loại: B - Công suất thải nước: 12.000 m3/ngày đêm - Chỉ tiêu chất lượng nước thải: Chỉ tiêu Đơn vị đo Giá trị Nhiệt độ C 25 pH - BOD5 mg/l 500 COD mg/l 600 SS mg/l 350 N-NH4 mg/l 100 2- Thể nội dung nói vào : - Thuyết minh - Bản vẽ sơ đồ công nghệ - Bản vẽ 01 chi tiết CHƯƠNGNG I: TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI 1.1 Phương pháp xử lý học Xử lý học (hay gọi xử lý bậc I) nhằm mục đích loại bỏ tạp chất không tan (rác, cát, nhựa, dầu mỡ, cặn lơ lửng, tạp chất ) khỏi nước thải, điều hòa lưu lượng nồng độ chất ô nhiễm nước thải Các công trình xử lý nước thải phương pháp học thông dụng gồm: 1.1.1 Song chắn rác lưới chắn rác a Song chắn rác: - Song chắn rác thường đặt trước hệ thống xử lý nước thải đặt miệng xả phân xưởng sản xuất nhằm giữ lại tạp chất có kích thước lơn như: nhánh cây, gỗ, cây, giấy, nilông, vải vụn loại rác khác, đồng thời bảo vệ công trình thiết bị phía sau tránh hỏng bơm, tránh tắc nghẽn đường ống, mương dẫn - Dựa vào khoảng cách thanh, song chắn rác chia thành loại: * Song chắn rác thô có khoảng cách từ: 30 ÷ 200 mm * Song chắn rác tinh có khoảng cách từ: ÷ 25 mm - Song chắn rác dùng để giữ lại chất thải rắn có kích thước lớn nước thải để đảm bảo cho thiết bị công trình xử lý Kích thước tối thiểu rác giữ lại tùy thuộc vào khoảng cách kim loại song chắn rác Để tránh ứ đọng rác gây tổn thất áp lực dòng chảy người ta phải thường xuyên làm song chắn rác cách cào rác thủ công giới Tốc độ nước chảy (v) qua khe hở nằm khoảng (0,65m/s ≤ v ≤ 1m/s) Tùy theo yêu cầu kích thước rác chiều rộng kh e hở song thay đổi - Song chắn rác với cào rác thủ công dùng trạm xử lý nhỏ có lượng rác < 0,1m3/ng.đ Khi rác tích lũy song chắn, ngày vài lần người ta dùng cào kim loại để lấy rác cho vào máng có lỗ thoát nước đáy đổ vào thùng kín để đưa xử lý tiếp tục - Khi lượng rác giữ lại lớn 0,1 m3/ng.đêm dùng song chắn rác giới phải đặt máy nghiền rác Rác nghiền đưọc cho vào hầm ủ Biogas cho kênh trước song chắn Khi lượng rác tấn/ngày.đêm cần phải thêm máy nghiền rác dự phòng Việc vận chuyển rác từ song đến máy nghiền phải giới hóa Tuy nhiên lắp đặt máy nghiền rác trước bể lắng cát nên ý cát làm mòn lưỡi dao sỏi gây kẹt máy b Lưới chắn rác - Lưới chắn rác dùng để khử chất lơ lửng có kích thước nhỏ, thu hồi thành phần quý không tan cần phải loại bỏ rác có kích thước nhỏ Kích thước mắt lưới từ 0,5 ÷ 1,0 mm - Lưới chắn rác thường bao bọc xung quanh khung rỗng hình trụ quay tròn (hay gọi trống quay) đật khung hình đĩa Rác thường chuyển tới máy nghiền rác, sau nghiền nhỏ, cho đổ trở lại trước song chắn rác chuyển tới bể phân huỷ cặn 1.1.2 Bể lắng Lắng phương pháp đơn giản để tách chất bẩn không hòa tan khỏi nước thải Dựa vào chức vị trí chia bể lắng thành loại: − Bể lắng đợt 1: Được đặt trước công trình xử lý sinh học, dùng để tách chất rắn, chất bẩn lơ lững không hòa tan − Bể lắng đợt 2: Được đặt sau công trình xử lý sinh học dùng để lắng cặn vi sinh, bùn làm nước trước thải nguồn tiếp nhận Căn vào chiều dòng chảy nước bể, bể lắng chia thành loại giống bể lắng cát trên: bể lắng ngang, bể lắng đứng, bể lắng tiếp tuyến (bể lắng radian) 1.2 Phương pháp xử lý hóa học: - Thực chất phương pháp xử lý hoá học đưa vào nước thải chất phản ứng để gây tác động với tạp chất bẩn, biến đổi hoá học tạo cặn lắng tạo dạng chất hoà tan không độc hại, không gây ô nhiễm môi trường - Phương pháp xử lý hoá học thường áp dụng để xử lý nước thải công nghiệp Tuỳ thuộc vào điều kiện địa phương điều kiện vệ sinh cho phép, phương pháp xử lý hoá học hoàn tất giai đoạn cuối giai đoạn sơ ban đầu việc xử lý nước thải - Các phương pháp xử lý hóa học: • • • • • Phương pháp trung hòa Phương pháp đông tụ keo tụ Phương pháp điện hóa học Phương pháp Oxy hóa khử Phương pháp quang xúc tác 1.3 Phương pháp xử lý sinh học: 1.3.1 Công trình xử lý điều kiện tự nhiên 1.3.1.1 Cánh đồng tưới công cộng bãi lọc - Trong nước thải sinh hoạt chứa hàm lượng N, P, K đáng kể Như vậy, nước thải nguồn phân bón tốt có lượng N thích hợp với phát triển thực vật - Nguyên tắc hoạt động: Việc xử lý nước thải cánh đồng tưới, cánh đồng lọc dựa khả giữ cặn nước mặt đất, nước thấm qua đất qua lọc, nhờ có oxy lỗ hỏng mao quản lớp đất mặt, VSV hiếu khí hoạt động phân hủy chất hữu nhiễm bẩn Càng sâu xuống, lượng oxy trình oxy hóa chất hữu giảm xuống dần Cuối đến độ sâu xảy trình khử nitrat Đã xác định trình oxy hóa nước thải xảy lớp đất mặt sâu tới 1.5m Vì cánh đồng tưới bãi lọc thường xây dựng nơi có mực nước nguồn thấp 1.5m so với mặt đất 1.3.1.2 Ao hồ sinh học Đây phương pháp xử lý đơn giản áp dụng từ xưa Phương pháp không yêu cầu kỹ thuật cao, vốn đầu tư ít, chi phí hoạt động rẻ tiền, quản lý đơn giản hiệu cao Quy trình tóm tắt sau: Nước thải → loại bỏ rác, cát, sỏi → Các ao hồ ổn định → Nước xử lý 1.3.2.1 Các công trình xử lý sinh học hiếu khí: - Quá trình xử lý nước thải sử dụng bùn hoạt tính dựa sào hoạt động sống si sinh vật hiếu khí Trong bể Aeroten, chất lơ lửng đóng vai trò hạt nhân vi khuẩn cư trú, sinh sản phát triển dần lên thành cặn gọi bùn hoạt tính - Bùn hoạt tính cặn có màu nâu sẩm chứa chất hữu hấp thụ từ nước thải nơi cư trú để phát triển vô số vi khuẩn vi sinh vật khác - Các vi sinh vật đồng hóa chất hữu có nước thải thành chất dinh dưỡng cung cấp cho sống trình phát triển vi sinh vật sử dụng chất để sinh sản giải phóng lượng, nên sinh khối chúng tăng lên nhanh - Như chất hữu có nước thải chuyển hóa thành chất vô H2O, CO2 không độc hại cho môi trường 1.3.2.2 Các công trình xử lý sinh học kị khí: - Phân hủy kị khí (Anaerobic Descomposotion) trình phân hủy chất hữu thành chất khí (CH4 CO2) điều kiện oxy Việc chuyển hóa acid hữu thành khí mêtan sản sinh lượng Năng lượng hữu chuyển hóa thành khí vào khoảng 80 - 90% - Hiệu xử lý phụ thuộc vào nhiệt độ nước thải, pH, nồng độ MLSS Nhiệt độ thích hợp cho phản ứng sinh khí từ 32 - 35 oC - Ưu điểm bật trình xử lý kị khí lượng bùn sinh thấp, chi phí cho việc xử lý bùn thấp hợn nhiều so với trình xử lý hiếu khí 1.4 Phương pháp khử trùng: - Khử trùng nước thải giai đoạn cuối công nghệ xử lý nước thải nhằm loại bỏ vi trùng virus gây bệnh chứa nước thải trước xả nguồn nước - Khử trùng (disinfection) khác với tiệt trùng (sterilization), trình tiệt trùng tiêu diệt hoàn toàn vi sinh vật trình khử trùng không tiêu diệt hết vi sinh vật - Quá trình khử trùng dùng để tiêu diệt vi khuẩn, virus, amoeb gây bệnh thương hàn, phó thương hàn, lỵ, dịch tả, sởi, viêm gan - Một số phương pháp khử trùng: • • • • Khử trùng Clo hợp chất Clo Khử trùng Ozon Khử trùng tia cực tím Khử trùng siêu âm… CHƯƠNG II: ĐỀ SUẤT DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ 2.1 Thông số nước thải: Lưu lượng Q = 12000 m3/ngđ STT Chỉ tiêu Đơn vị đo Co Giá trị (QCVN 14:2008/ BTNMT – Cột B ) Nhận xét Nhiệt độ o C 25 - - pH - 5-9 Đạt BOD5 mg/l 500 50 Xử lý COD mg/l 600 - Xử lý SS mg/l 350 100 - N-NH4 mg/l 100 10 Xử lý Nhận xét: Theo số liệu cho thấy nước thải sinh hoạt bị nhiễm bẩn chất hữu Hàm lượng COD, BOD5 vượt nhiều lần so với quy chuẩn 2.2 Đề xuất sơ đồ công nghệ: 2.2.1 Phương án thiết kế Nước thải Song chắn rác Máy nghiền rác Bể lắng cát đứng Sân phơi cát Bể điều hoà Bể lắng đứng đợt I Khí nén Bể aerotank thổi khí kéo dài Bể lắng đứng đợt II Trạm Clo Bể khử trùng Nguồn tiếp nhận Sân phơi bùn 2.2.2 Phương án thiết kế Song chắn rác Máy nghiền rác Bể điều hòa Sân phơi cát Bể lắng cát đứng Bùn Bể lắng đứng I Trạm khí nén Mương oxy Bể mêtan Bể lắng đứng II Máng trộn Bể tiếp xúc Nguồn Cl o Trạm cấp Clo Sân phơi bùn 2.2.3 Thuyết minh: 2.2.3.1 Phương án 1: - Ở phương án này, nước thải qua song chắn rác để loại bỏ loại rác thải có kích thước lớn, nước thải tách loại rác lớn đưa vào hố thu nhằm ổn định lưu lượng đưa đến bể lắng cát ngang Sau thời gian, cát lắng từ bể lắng cát đứng đưa đến sân phơi cát - Nước thải sau khỏi bể lắng cát đưa vào bể điều hoà Tại bể điều hoà, nước thải tách phần chất lơ lửng khó lắng, đồng thời nhờ trình khuấy trộn giúp ổn định lưu lượng nồng độ chất ô nhiễm trước đưa sang công trình xử lý - Nước sau qua bể điều hoà đưa vào bể lắng đợt I kết hợp đông tụ sinh học, phần cặn lơ lửng BOD xử lý đến đạt yêu cầu trước đưa vào bể aerotank, chất thô không hoà tan nước thải giữ lại Cặn lắng đưa đến bể nén bùn nước sau lắng đưa tiếp đến bể aerotank - Bể Aerotank có nhiệm vụ thực trình xử lí sinh học hiếu khí Tại đây, bố trí hệ thống phân phối khí nén sục khí liên tục, cung cấp oxi cho trình sinh học hiếu khí xảy Vi sinh vật sử dụng BOD, COD chất dinh dưỡng để tạo sinh khối hay gọi bùn hoạt tính - Hỗn hợp nước thải bùn hoạt tính sau dẫn qua bể lắng đợt để thực trình lắng nhằm tách nước bùn Một phần bùn tuần hoàn lại vào bể đông tụ sinh học, phần hoàn lưu lại vào bể Aerotank để đảm bảo lượng bùn hoạt tính bể, phần bùn dư lại bơm bùn đưa bể nén bùn thực trình tách nước, giảm độ ẩm phần trước đưa sân phơi bùn - Nước thải đầu sau lắng đợt II đưa qua bể khử trùng để tiến hành khử trùng clo trước đưa vào bể chứa nước sau xử lý 2.2.3.2 Phương án 2: - Ở phương án này, nước thải qua song chắn rác có đặt máy nghiền rác, rác nghiền đưa đến sân phơi bùn cặn nước thải tác loại rác lớn tiếp tục đưa đến bể lắng cát Sau thời gian, cát lắng từ bể lắng cát đứng đưa đến sân phơi cát - Nước sau qua bể lắng cát đưa đến bể lắng ngang đợt I, chất thô không hoà tan nước thải giữ lại Cặn lắng đưa đến bể Mêtan nước sau lắng đưa tiếp đến mương oxy - Bùn hoạt tính lắng bể lắng II thành phần không tan giữ bể lắng I Một phần nước tuần hoàn trở lại biofin cao tải - Sau nước qua mương oxy để xử lý hoàn toàn Nito photpho nước - Qua bể lắng ngang đợt II, hàm lượng cặn BOD nước thải đảm bảo yêu cầu xử lý xong Trong nước thải chứa lượng định vi khuẩn gây hại nên ta phải khử trùng trước xả nguồn Toàn hệ thống thực nhiệm vụ gồm trạm khử trùng, máng trộn, bể tiếp xúc Sau công đoạn nước thải xả nguồn tiếp nhận - Toàn lượng bùn cặn trạm xử lý sau lên men bể Mê tan đưa sân phơi bùn Bùn cặn sau dùng cho mục đích nông nghiệp 2.2.3.3 So sánh phương án: - Phương án 1: Bể sinh học Aerotank đẩy dùng trạm xử lý nước thải có công suất lớn 10000 m3/ngđ Ở đây, bùn hoạt tính tiếp xúc dần với nước thải theo chiều dài công trình, thời gian thổi khí kéo dài giúp hiệu xử lý Nito, Photpho cao Bùn hoạt tính phục hồi ngăn tái sinh Dễ vận hành bảo dưỡng - Phương án 2: Mương oxy chịu sưu cố lưu lượng thay đổi đột ngột lại cần cần diện tích mặt lớn, lượng cung cấp nhiều so với Bể Aerotank Kết luận: Tính toán theo phương án dùng bể sinh học Aerotank đẩy thổi khí kéo dài có mức độ làm cao chi phí đầu tư ban đầu thấp Nlỗ = [5-trang 64] − Với diện tích đáy bể 15m x 15m, ta cho ống sục khí đặt dọc theo chiều dài bể, ống đặt giá đỡ độ cao 15cm so với đáy bể − Khoảng cách ống nhánh 1,5m, ống cách tường 0,75 m Khi đó, số ống nhánh phân bố là: Nống = +1= + = 11 ống [5-trang 64] Vận tốc khí khỏi lỗ thường từ 5-20m/s, chọn vlỗ = 20 m/s − Lưu lượng khí qua ống nhánh Qkn = = = 1,7 m3/phút [5-trang 64] − Lưu lượng khí qua lỗ sục khí Qkn/b = = = 0,02 m3/ phút [5-trang 64] − Khi đường kính lỗ D= = 4,4 mm − Chọn đường kính ống nhánh 65mm − Chọn đường kính ống 170mm − Áp lực cần thiết cho hệ thống khí nén Hc = hd + hf +hc + H [5-trang 65] Trong đó: + hd - tổn thất áp lực theo chiều dài đường ống dẫn, m + hc - tổn thất qua thiết bị phân phối, m + hf - tổn thất cục ống phân phối khí, m + hd + hc≤ 0,4 + hf ≤ 0,5 − Vậy áp lực tổng cộng là: Hc = 0,4 + 0,5 + = 5,9 m − Hiệu xử lý: Hiệu xử lý SS, BOD COD sau bể điều hòa giảm 5% (Theo Xử lý nước thải đô thị công nghiệp, Lâm Minh Triết) + Hàm lượng BOD lại 451,3 x (100 – 5)% = 428,7 mg/l + Hàm lượng SS lại 315,9 x (100 – 5)% = 300,1 mg/l + Hàm lượng COD lại 541,5 x (100 – 5)% = 514,4 mg/l Bảng 3: Các thông số thiết kế bể điều hoà STT Tên thông số Đơn vị Số liệu Chiều dài bể điều hoà (L) m 15 Chiều rộng bể điều hoà (B) m 15 Chiều cao bể (H) m 5,5 Số ống nhánh phân phối khí ống 11 Đường kính ống nhánh mm 65 Số lỗ phân phối ống nhánh Lỗ 99 Đường kính ống mm 170 Các tiêu lại cần xử lý STT Chỉ tiêu Đơn vị Giá trị SS mg/l 300,1 BOD5 mg/l 428,7 COD mg/l 514,4 N-NH4 mg/l 100 3.1.5 Tính toán bể lắng đứng Chọn bể lắng để thiết kế Công suất tính toán trạm xử lý là: 12000 m3/h (Tính toán bể lắng đứng theo Tính toán thiết kế công trình xử lý nước thải đô thị công nghiệp – PGS.TS Lâm Minh Triết) − Hàm lượng chất rắn lơ lửng: C1 = 300,1 mg/l Nước thải sau làm thoáng sơ qua lắng đứng phải đảm bảo hàm lượng cặn cho trình xử lý sinh học: C ≤ 150 mg/l − Hiệu suất cần thiết là: Mà hiệu suất bể lắng đứng lớn đạt 50% − Thời gian lắng t xác định theo bảng 33/TCVN 7957/2008, với H = 50%, cặn 300,1 mg/l => t = 640s/500mm − Độ lớn thủy lực Uo hạt cặn (mm/s): Uo = - = 1,4 (mm/s) [1-trang 45] Trong đó: + K – Hệ số phụ thuộc vào loại bể lắng, bể lắng đứng K = 0,35 + H – Chiều cao công tác bể lắng chọn H = 2,7 – 3,8m, chọn 3m + n – Hệ số phụ thuộc vào tính chất chất lơ lửng, nước thải sinh hoạt, n = 0,25 + α - Hệ số kể tới ảnh hưởng nhiệt độ nước độ nhớt lấy theo Bảng 31/ TCVN 7957 – 2008, với nhiệt độ nước thải 250C, chọn α = + ω - Thành phần thẳng đứng tốc độ nước thải bể phụ thuộc vào vận tốc vùng lắng V < 0,7 mm/s => chọn V = 0,7 mm/s => ω = mm/s + Trị số - lấy theo Bảng 34, chiều cao công tác H lắng = m lấy 1,21 − Diện tích ướt ống trung tâm là: [4-trang 249] ( vận tốc nước ống trung tâm không lớn 3mm/s, trang 49 TCVN7957:2008 Chọn vtt = 3mm/s=0,03m/s) − Diện tích tiết diện ướt bể: [4-trang 249] − Tổng diện tích bể là: Fl = = 53,6 m2 = Đường kính bể là: [4-trang 251] − Đường kính ống trung tâm: [4-trang 251] − Đường kính chiều cao phễu lấy 1,5 đường kính ống trung tâm: 1,5 1,3 = 1,95m − Đường kính hắt lấy 1,3 đường kính phễu: 1,3 1,95 = 2,54 m Góc nghiêng bề mặt hắt với mặt phẳng ngang 17 o Chiều cao từ mặt hắt đến bề mặt lớp cặn 0,3m − Chiều cao hình nón xác định theo công thức: [4-trang 251] Trong đó: + D đường kính bể lắng, D = 8,3 m + dn đường kính đáy nhỏ hình nón cụt, chọn dn = m + - góc nghiêng đáy bể so với phương ngang lấy không nhỏ 50 o(theo TCVN 7957:2008) Chọn =50o − Chiều cao tổng cộng bể lắng đứng: H=H1ắng + hn + Hbv = + 4,3 + 0,5 = 7,8 (m) Hbv chiều cao bảo vệ Lấy Hbv = 0,5(m) Bảng 4: Các thông số thiết kế bể lắng đứng đợt STT Thông số thiết kế Đơn vị Giá trị Đường kính m 8,3 Chiều cao vùng lắng m 3 Chiều cao hình nón m 4,3 Chiều cao tổng cộng m 7,8 Số bể bể 6 Chiều cao ống trung tâm m Đường kính ống trung tâm m 1,3 Chiều cao phễu m 1,95 Đường kính phễu m 1,95 10 Đường kính hắt m 2,54 11 Khoảng cách từ hắt đến lớp cặn m 0,3 − Hàm lượng chất lơ lửng sau xử lý là: − Hàm lượng BOD5 sau xử lý là: − Hàm lượng COD sau xử lý là: Các tiêu lại cần xử lý STT Chỉ tiêu Đơn vị Giá trị SS mg/l 150,1 BOD5 mg/l 214,4 COD mg/l 257,2 N-NH4 mg/l 100 3.1.6 Tính toán bể Aeroten thổi khí kéo dài: Tính toán thiết kế bể aerotank để khử BOD NH4 theo Tài liệu Tính toán thiết kế công trình xử lý nước thải – TS Trịnh Xuân Lai, trang 80-83 với thông số: − − − − − − − - Công suất cần xử lý 12000 m3/ngđ Hàm lượng BOD5 214,4 mg/l Hàm lượng N-NH4 100 mg/l Nồng độ bùn hoạt tính bể 1000 mg/l Nhiệt độ thấp mùa đông, chọn T=12 o C Hàm lượng BOD5 đầu 50 mg/l Hàm lượng N-NH4 đầu 10 mg/l Do công suất Qtb= 12000 m3/ngđ Chọn => Chọn aeroten thổi khí kéo dài (theo TCXD 7957:2008) Aeroten tính toán thiết kế có giá trị BOD dẫn vào aeroten là: La = 214,4 mg/l > 150 mg/l => cần tái sinh bùn hoạt tính, Qtb = 500 m3/h Xác định thời gian làm việc ngăn aeroten - t: Thời gian oxy hóa chất hữu (h) (CT 78 – TCXD 7957/2008 – Trang 69) Trong đó: La : lượng BOD5 đầu vào, La = 1150 mg/l Lt : lượng BOD5 sau xử lý, Lt = 50 mg/l ar : liều lượng bùn hoạt tính ngăn tái sinh, g/l = : tốc độ oxy hóa trung bình theo BOD5 = mg/g.h Tr: độ tro bùn: = 0,35 - Thay số vào ta được: t = 70,5 (h) Thời gian cần thiết để tái sinh bùn hoạt tính Trong đó: (*) Trong đó: La : lượng BOD5 đầu vào, La = 1150 mg/l Lt : lượng BOD5 sau xử lý, Lt = 50 mg/l R : Tỷ lệ tuần hoàn bùn (CT 61 – TCXD 7957/2008, Trang 64) ar : liều lượng bùn hoạt tính ngăn tái sinh, g/l (CT 67 – TCXD 7957/2008 – Trang 66) a =2 – g/l, liều lượng bùn hoạt tính chất khô cho aeroten có tải trọng bùn cao, chọn a = g/l ,(Trang 64 – TCXD 7957/2008) I : Chỉ số bùn, từ 100 – 200 ml/g, chọn I = 100 ml/g Theo bảng 46 – TCXD 7957/2008 – Trang 65, với nước thải đô thị, ta có: mg BOD5/g chất khô không tro bùn: tốc độ oxy hóa riêng lớn 1h Kl =33 mg BOD/l: số đặc trưng cho tính chất CHC nước thải K0 = 0,625 mgO2/l: số kể đến ảnh hưởng oxy hòa tan ϕ = 0,07 l/h : hệ số kể đến kìm hãm trình sinh học sản phẩm phân hủy bùn hoạt tính Tr = 0,3: độ tro bùn hoạt tính ρ : tốc độ oxy hóa riêng chất hữu (mgBOD 5/g chất khô không tro bùn 1h) C0 = 4mg/l: nồng độ oxy hòa tan cần thiết phải trì aeroten (Lấy theo TCVN 38/2011) - - Thay số vào (*), t = 25,5 (h) Thời gian cấp khí cho ngăn aeroten: ta = t – tts = 70,5 – 23,5 = 47 (h) Thể tích aeroten - - - - Thể tích ngăn aeroten Wa Wa = ta(1+R)Qtb = 47.(1+0,25).211 = 12396 m3 Thể tích ngăn tái sinh Wts = tts R Qtb = 23,5.0,25.211 = 1240 m3 Tổng thể tích aeroten W = Wa + Wts = 12396 + 1240 = 13636 m3 Chọn H = m => F = 2727 m2 Chọn bể (theo mục 8.16.15 – TCVN 7957:2008) F1 bể = 2727/6 = 455 m2 Do tỉ số Wts/W = 1240/13636 = % chọn hành lang Kính thước bể BxLxH: m x 19 m x m Lưu lượng không khí đơn vị D Trong đó: z : lưu lượng oxy đơn vị tính mg để xử lý 1mg BOD 5, xử lý sinh học hoàn toàn => z = 1,1 mg oxy/mg BOD5 K1:hệ số kể đến thiết bị nạp khí, chọn thiết bị nạp khí tạo bọt khí cỡ nhỏ lấy theo tỉ số diện tích vùng nạp khí diện tích aeroten f/F = 12396/13636 = 0,9 => K1 = 2,28 (bảng 47 TCVN7957:2008_trang 67) K2: hệ số phụ thuộc vào độ sâu đặt thiết bị phân phối khí H = m => K2 =2,92 (bảng 48 TCVN7957:2008_trang 67) n1: hệ số xét tới ảnh hưởng nhiệt độ nước thải n1 = 1+ 0,02(Ttb – 20) = 1,1 Ttb: nhiệt độ trung bình nước thải tháng mùa hè, Ttb = 25 n2: hệ số xét tới quan hệ tốc độ hòa tan oxy vào hỗn hợp nước bùn với tốc độ hòa tan oxy nước sạch, nước sinh hoạt chất hoạt động bề mặt, n2=0,85 Cp: Độ hòa tan oxy không khí nước - CT: độ hòa tan oxy không khí vào nước phụ thuộc vào nhiệt độ áp suất, CT =8,02mg/l (Bảng P.2.2 – Giáo trình XLNT Đô thị - Trang 317) h = m Cp= 9,97 mg/l C: Nồng độ trung bình oxy aeroten, lấy C = 2mg/l Thay số: D = 24,39 m3 kk/m3 nước thải Lưu lượng nước thải theo Qh = 211 m3/h Lượng oxi cần thiết cho 1h = Qh.D = 5146,1 (m3 oxi/giờ) Lượng khí cần cấp cho bể Vkhí = 5146,1 /21% = 24505 m3 kk/h Giả thiết hiệu chuyển hóa oxy vào nước đạt 8% - Wkhí = 24505/0,08 = 306313 m3 Chọn đĩa phân phối khí EDI bọt khô => lưu lượng khí: 26 m3/h Số đĩa bể : Wkhí/26.6 = 2000 đĩa Đường kính đĩa : 0,127 m Số đĩa hành lang : 400 đĩa Bố chí hàng đĩa theo chiều rộng hành lang Chiều dài hành lang có 200 đĩa Các thông số thiết kế bể aerotank STT Thông số thiết kế Đơn vị Giá trị Chiều rộng m Chiều dài m 19 Chiều cao xây dựng m 5,5 Chiều cao làm việc m 5 Số bể bể 2.1.7 Bể lắng đứng đợt II - Tải trọng thủy lực bề mặt tính theo công thức: (m3/m2.h) Trong đó: s s K : Hệ số sử dụng dung tích bể, K = 0,35 (đối với bể lắng đứng) r r a : Nồng độ bùn hoạt tính sau khỏi bể lắng1 không 10, a = 15 mg/l a : Nồng độ bùn hoạt tính bể Aerôten không 15g/l, ta chọn a = g/l a I : Chỉ số bùn (thường từ 100-200ml/g), lấy I = 100 ml/g H : Chiều cao lớp nước bể lắng H =3m Thay số vào công thức ta có: q = 0,96 (m3/m2.h) (m3) - Thể tích vùng lắng: - Diện tích vùng lắng: - Đường kính bể lắng: Chọn bể, F = 19,33 (m2) => - Chiều cao lắng: H = - Chọn H = 1,6 m Theo TCVN-7957 vận tốc ống trung tâm không lớn 30mm/s, chọn v=30mm/s = 0,03m/s Đường kính ống trung tâm: - (m2) = 1,57 (m) - Lấy Dống = 0,7 m - Theo TCVN 7957:2008 - Chọn chiều dài ống trung tâm chiều cao tính toán vùng lắng = m có - miệng phễu hắt cố định phía Đường kính chiều cao phễu lấy 1,5 đường kính trung tâm: d=1,5Dống = 1,05 m Đường kính hắt 1,3 đường kính miệng phểu dth=1,3.1,05 = 1,37 m Góc nghiêng bề mặt hắt với mặt phẳng ngang 17o Chiều cao từ mặt hắt đến bề mặt lớp cặn 0,3m Chọn đường kính đáy nhỏ hình nón cụt: dn = m Chiều cao phần hình nón bể lắng đứng: h= h2+h3 = ( ).tg =( ).tg50 = 2,6 (m) h2 : chiều cao lớp trung hòa, m h3 : chiều cao giả định lớp cặn lắng bể (m) D : đường kính bể lắng (m) dn : đường kính đáy nhỏ hình nón cụt: dn = m - góc nghiêng đáy bể so với phương ngang lấy không nhỏ 50o(theo TCVN 7957:2008) Chọn =50o - Chiều cao tổng cộng bể lắng đứng: H = H1 + h + h4= + 2,6 + 0,5= 5,1 (m) h4 chiều cao bảo vệ Lấy h4 = 0,5 (m) - Thời gian lắng: 1,5 Hàm lượng BOD5 đầu 50 mg/l Hàm lượng cặn lơ lửng nước thải sau bể lắng đứng là: C = (mg/l) (tra bảng 36 TCVN7957:2008 trang_47) Các thông số thiết kế bể lắng đứng đợt II STT Thông số thiết kế Đơn vị Giá trị Đường kính M Chiều cao vùng lắng M 1,6 Chiều cao hình nón M 2,6 Chiều cao tổng cộng M 5,1 Số bể bể 6 Chiều cao ống trung tâm m 3,6 Đường kính ống trung tâm m 0,7 Chiều cao phễu m 1,05 Đường kính phễu m 1,05 10 Đường kính hắt m 1,37 11 Khoảng cách từ hắt đến lớp cặn m 0,3 Bể khử trùng Tính toán kích thước bể ( Tính toán theo sách xử lý nước thải công nghiệp thạc sỹ Lâm Minh Triết – trang 147) 3.8.1 Thể tích bể tiếp xúc W=Q t = 416,67/ 60 *30( phút) = 208,3 (m3) Chọn W = 208(m3) Trong đó: + Q : lưu lượng nước thải đưa vào bể tiếp xúc (m3/h) + t : thời gian tiếp xúc , t = 30’ [ nguồn mục 8.28.5] Chọn chiều sâu lớp nước bể H = 2m - Diện tích mặt thoáng bể tiếp xúc là: F= W/ H = 208/2= 104( m2) 3.8 Chiều cao xây dựng bể tiếp xúc Hxd = H + hbv = + 0,3 = 2,3 (m) Chọn bể tiếp xúc gồm ngăn ,diện tích ngăn là: f= F/5 = 104/5= 20,8 ( m2) Chọn kích thước ngăn L Tổng chiều dài bể: B=7 m = 21 (m) Vậy thể tích thực bể tiếp xúc: Wt = 2,3 = 48,3 (m3) 3.8.3.Tính toán ống dẫn nước thải Chọn vận tốc nước chảy ống : v= 0,7 (m/s) Đường kính ống dẫn D= 4*Q = π × 10000 = 112,8(m) π Chọn D = 113m Chọn ống nhựa uPVC có đường kính ống Ф = 250mm Tính toán lượng hóa chất Lượng Clo tiêu thụ ngày: M clo = Q C = 10000(m3/ngày) = 20 (kg/ngày) Bảng 7: Tổng hợp tính toán bể khử trùng STT Tên thông số Kí hiệu Giá trị Đơn vị Chiều dài bể L m Chiều rộng bể B m Chiều cao công tác bể H m Chiều cao xây dựng bể Hxd 2,3 m Thể tích bể W 208 m3 Lượng Clo tiêu thụ M clo 20 Kg/ngày 3.9.Bể nén bùn Lượng bùn hình thành bao gồm: lượng bùn xả cặn hàng ngày từ bể lắng đợt I bể lắng đợt II Q dư = Q lắng I + Q lắng II = 45,6+ 13,7 = 59,3(m3/ngày) Chọn hệ số an toàn thiết kế bể nén bùn 135% Lượng bùn dư cần xử lý là: Q bùn = Q dư 135% = 80,01(kg/ngđ) Diện tích mặt yêu cầu: F= = 59,3/(24*0,3)= 8,24(m2) Trong đó: + qo: tải trọng tính toán lên diện tích mặt thoáng bể nén bùn (m 3/m2.h) ; ứng với nồng độ bùn 3000 (mg/l) qo = 0,3 (m3/m2.h) 3.9.1 Đường kính bể nén bùn D= =√[( 4*8,24)/3,14] = 3,2 (m) Chọn D= 3,2(m) 3.9.2 Chiều cao công tác bể nén bùn H= qo t = 0,3 10 = (m) Với t thời gian lưu nước bể nén bùn Chọn t = 10h nằm khoảng – 11h [ nguồn mục 7.15.2] 3.9.3 Chiều cao tổng cộng bể nén bùn Htc= H + h1 +h2 +h3 = +0,4 + 0,3 + 1= 4,7 (m) Trong đó: + h1 : khoảng cách từ mực nước đến thành bể h1 = 0,4 m + h2 : chiều cao lớp bùn lắp đặt thiết bị gạt bùn đáy h2 = 0,3m + h3 : chiều cao từ đáy bể đến mức bùn h3 = 1m 3.9.4 Đường kính ống trung tâm d= 20% D = 20%* 3,2= 0,64 (m) Chọn d = 0,6 (m) 3.9.5 Chiều cao ống trung tâm h= 0,6 H = 0,6 4,7 = 3,01 (m).Chọn h = 3(m) - Thể tích thực bể nén bùn: Wt= F 4,7 = 38,73(m3) Htc = 8,24 Chọn W t = 39(m3) Nước tách từ bể nén bùn đưa bể thu gom để tiếp tục xử lý 3.9.6 Máng thu nước - Vận tốc nước chảy máng : 0,6 -0,7 m/s.chọn v = 0,6 m - Diện tích mặt cắt ướt máng : = 10000/(0,6*86400)=0,1929(m2) = 192900(mm2) A= Chọn kích thước máng thu nước : cao rộng = (900 900 mm )/máng Máng bê tông cốt thép dày 100mm - Đường kính máng tính theo công thức: Drc = D – ( 0,3 + 0,1 ) = 2,194 (m) chọn Drc = 2,8 (m) Trong đó: + D : đường kính bể nén bùn, D = 3,2m + 0,3 : bề rộng máng tràn = 300 mm = 0,3 (m) + 0,1 : bề rộng thành bê tông = 100 mm = 0,1(m) 3.9.7 Lượng bùn thải sau nén ép Qt = = 80,01x (1-99%)/(1-96%) = 20(m3) Trong đó: + Q : lượng bùn vào bể nén ùn (m3/ngày) + P1 : độ ẩm bùn ban đầu , P1 = 99% + P2 : độ ẩm bùn sau nén , P2 = 96% - Lượng nước ép bùn sinh từ bể nén bùn: Q2 = Q1 – Q = 80,01- 20 = 60,01 (m3/ngày) 3.9.8 Đường ống dẫn nước D= = √ [ 4* 60,01)/(0,6* 3,14)]= 11,28 (m) Chọn ống nhựa uPVC có đường kính ống Ф = 1200 mm Bảng : Tổng hợp tính toán bể nén bùn STT Tên thông số Đường kính bể nén bùn Kí hiệu D Giá trị 3,2 Đơn vị m STT Tên thông số Kí hiệu Giá trị Đơn vị Đường kính máng Dm 2,8 m Chiều cao tổng cộng Htc 4,7 m Thể tích bể nén bùn Wt 39 m3 3.10 Máy ép bùn 3.10.1 Thông số thiết kế máy ép bùn + Bề rộng dây đai : b = 0,5 – 3,5 (m) + Tải trọng bùn : 90 – 680 ( kg/m.h/) 3.10.2 Khối lượng bùn cần ép G= Glắng 1+ Glắng 2)= 13,7+45,6= 48,3(m3/ngày) 1,2 ( tấn/m3) = 71,16 ( tấn) Nồng độ bùn sau nén = 2% ( quy phạm từ -3 %) Nồng độ bùn sau ép = 18% ( quy phạm từ 18 - 20 %) - Khối lượng bùn sau ép = 71,16*18% = 12,8 (kg/ngày) - Số hoạt động thiết bị: t= 8h/ngày Tải trọng bùn tính 1m chiều rộng băng ép: B = (12,8* 1000)/ (8*450) = 3,5 (m)