Thiết kế UASB trong hệ thống xử lý nước rác mới công suất 800m3 ngày đêm

MỤC LỤC Trang Chương MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Nhiệm vụ đồ án môn học 1.3 Nội dung thực 1.4 Noäi dung đồ án Chương TỔNG QUAN VỀ NƯỚC RÒ RỈ 2.1 Sự hình thành nước rò rỉ 2.2 Thành phần tính chất nước rò rỉ 2.2.1 Thành phần tính chất nước rò rỉ 2.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến thành phần tính chất nước rò rỉ 2.2.2.1 Thời gian chôn lấp 2.2.2.2 Thành phần biện pháp xử lý sơ chất thải rắn 10 2.2.2.3 Chiều sâu bãi chôn lấp 11 2.2.2.4 Caùc quaù trình thấm, chảy tràn, bay 11 2.2.2.5 Độ ẩm rác nhiệt độ 11 2.2.2.6 nh hưởng từ bùn cống rảnh chất thải độc hại 11 Chương TỔNG QUAN VỀ XỬ LÝ NƯỚC RÒ RỈ 13 3.1 Xử lý học, hóa lý hóa học 18 3.1.1 Khử khí 19 3.1.2 Bay hôi 19 3.1.3 Tuyển 19 3.1.4 Điều hòa lưu lượng nồng độ - Trung hoøa 19 3.1.5 Loïc 20 3.1.6 Thẩm thấu ngược 20 3.1.7 Keo tụ, tạo bông, kết tủa lắng 21 3.1.8 Hấp thụï than hoạt tính trao đổi ion 23 3.1.9 Oxy hoùa 24 3.2 Xử lý sinh học 25 3.2.1 Bùn hoạt tính 25 3.2.2 Bể phản ứng hoạt động theo mẻ 28 3.2.3 Hồ ổn đònh sinh học 28 3.2.4 Hồ làm thoáng 29 3.2.5 Quá trình sinh học dính bám 29 3.2.6 Xử lý kỵ khí 30 3.3 Một số công nghệ xử lý nước rác nước 30 3.3.1 Trong nước 30 3.3.1.1 BCL Gò Cát 30 3.3.1.2 BCL Đông Thạnh 32 3.3.2 Ngoài nước 34 3.4 Sơ nét xử lý kỵ khí beå UASB 36 3.4.1 Khái quát trình xử lý kỵ khí 36 3.4.2 Sơ nét bể UASB 41 Chương ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ XỬ LÝ 47 4.1 Các vấn đề cần quan tâm lựa chọn thiết kế hệ thống xử lý nước rò rỉ 47 4.2 Đề xuất công nghệ xử lý 50 4.3 Phaân tích ưu nhược điểm phương pháp chọn lựa 53 4.3.1 Ưu điểm 53 4.3.2 Nhược điểm 53 4.4 Tính toán công trình 54 4.4.1 Song chắn rác 54 4.4.2 Hoá gom 57 4.4.3 Bể điều hòa 57 4.4.4 Bể trộn (trộn khí) 60 4.4.5 Beå lắng 63 4.4.6 Beå trung gian 67 4.4.7 Beå UASB 68 4.4.8 Beå Aerotank 80 4.4.9 Bể lắng 88 4.4.10 Bể phản ứng oxy hóa 91 4.4.11 Bể trung hòa 92 4.4.12 Bể lắng 93 4.4.13 Bể nén bùn 93 4.4.14 Hồ hoàn thiện 95 4.4.15 Các công trình phụ 95 4.5 Khaùi toaùn 98 4.5.1 Khái toán chi phí xây dựng 98 4.5.2 Khái toán chi phí vận hành 100 TÀI LIỆU THAM KHAÛO Chương 1: Mở đầu Chương MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề Nước rò rỉ từ bãi chơn lấp (còn gọi nước rác) vấn đề nhức nhối xã hội mặt môi trường mỹ quan Nước rò rỉ có nồng độ chất nhiễm cao, có mùi chua nồng, có khả gây nhiễm nguồn nước mặt, nước ngầm, ô nhiễm đất Khi khơng tích trữ xử lý tốt, lượng lớn tràn ngồi vào mùa mưa gây nhiễm cho khu vực xung quanh, ảnh hưởng đến cộng đồng dân cư sống gần bãi chôn lấp Đây vấn đề nan giải bãi rác trạm xử lý nước rò rỉ Do thành phần phức tạp khả gây ô nhiễm cao, nước rò rỉ từ bãi rác đòi hỏi dây chuyền công nghệ xử lý kết hợp, bao gồm nhiều khâu xử lý xử lý sơ bộ, xử lý bậc hai, xử lý bậc ba để đạt tiêu chuẩn thải Thành phần lưu lượng nước rò rỉ biến động theo mùa theo thời gian chôn lấp nên dây chuyền cơng nghệ xử lý nước rò rỉ thay đổi loại nước rác có thời gian chơn lấp khác Việc đề dây chuyền cơng nghệ thích hợp để xử lý nước rò rỉ từ bãi chơn lấp, thõa mãn vấn đề kỹ thuật, điều kiện kinh tế… cần thiết 1.2 Nhiệm vụ đồ án môn học Nhiệm vụ đồ án môn học thiết kế bể xử lý yếm khí có lớp cặn lơ lửng (UASB) hệ thống xử lý nước rác với công suất 800m3/ngày đêm 1.3 Nội dung thực Đồ án thực nội dung sau đây: § Tổng quan nước rò rỉ § Tổng quan phương pháp xử lý nước rò rỉ § Phân tích lựa chọn, đề xuất cơng nghệ xử lý, phân tích ưu nhược điểm phương án chọn lựa § Tính tốn cơng nghệ, đặc biệt tính tốn chi tiết cho bể UASB Chương 1: Mở đầu § Khái tốn chi phí xây dựng chi phí xử lý sơ đồ công nghệ đề xuất 1.4 Phạm vi đồ án Do nhiệm vụ đồ án thiết kế bể xử lý yếm khí UASB hệ thống xử lý nước rác với công suất 800m3/ngày nên đồ án không sâu vào tính tốn chi tiết cơng trình xử lý khác mà tính tốn sơ kích thước, thiết bị… cơng trình Chương 2: Tổng quan nước rò rỉ Chương TỔNG QUAN VỀ NƯỚC RỊ RỈ 2.1 Sự hình thành nước rò rỉ Nước rò rỉ từ bãi rác (nước rác) nước bẩn thấm qua lớp rác, kéo theo chất ô nhiễm từ rác chảy vào tầng đất bãi chôn lấp Trong giai đoạn hoạt động bãi chôn lấp, nước rỉ rác hình thành chủ yếu nước mưa nước “ép” từ lỗ rỗng chất thải thiết bị đầm nén Quá trình tạo thành nước rò rỉ bắt đầu bãi rác đạt đến khả giữ nước hay bị bão hòa nước Khả giữ nước (FC – Field Capacity) chất thải rắn tổng lượng nước lưu lại bãi rác tác dụng trọng lực FC chất thải rắn yếu tố quan trọng việc xác định hình thành nước rò rỉ FC thay đổi tùy thuộc vào trạng thái bị nén rác việc phân hủy chất thải bãi chơn lấp Cả rác lớp phủ có khả giữ nước trước sức hút trọng lực FC tính theo cơng thức sau : FC = 0,6 − 0,55 W 10000 + W Trong : § FC : khả giữ nước (tỷ lệ giữ nước trọng lượng khô chất thải rắn) § W : khối lượng vượt tải (overburden weight) tính chiều cao chơn lấp, pound Các nguồn tạo nước rò rỉ bao gồm nước từ phía bãi chơn lấp, độ ẩm rác, nước từ vật liệu phủ, nước từ bùn việc chôn bùn cho phép Việc nước tích trữ bãi rác bao gồm nước tiêu thụ phản ứng hình thành khí bãi rác, nước bão hòa bốc theo khí nước từ đáy bãi chơn lấp (nước rò rỉ) Điều kiện khí tượng, thủy văn, địa hình, địa chất bãi rác, khí hậu, lượng mưa ảnh hưởng đáng kể đến lượng nước rò rỉ sinh Tốc độ phát sinh nước rác dao động lớn theo giai đoạn hoạt động khác bãi rác Trong suốt năm đầu tiên, phần lớn lượng nước mưa thâm nhập vào hấp thụ tích trữ khe hở lỗ rỗng chất thải chôn lấp Lưu lượng Chương 2: Tổng quan nước rò rỉ nước rò rỉ tăng lên dần suốt thời gian hoạt động giảm dần sau đóng cửa bãi chơn lấp lớp phủ cuối lớp thực vật trồng lên mặt giữ nước làm giảm độ ẩm thấm vào 2.2 Thành phần tính chất nước rò rỉ 2.2.1 Thành phần tính chất nước rò rỉ Thành phần nước rác thay đổi nhiều, phụ thuộc vào tuổi bãi chơn lấp, loại rác, khí hậu Mặt khác, độ dày, độ nén lớp nguyên liệu phủ tác động lên thành phần nước rác Thành phần tính chất nước rò rỉ phụ thuộc vào phản ứng lý, hóa, sinh xảy bãi chơn lấp Các q trình sinh hóa xảy bãi chôn lấp chủ yếu hoạt động vi sinh vật sử dụng chất hữu từ chất thải rắn làm nguồn dinh dưỡng cho hoạt động sống chúng Các vi sinh vật tham gia vào q trình phân giải bãi chơn lấp chia thành nhóm chủ yếu sau: – Các vi sinh vật ưa ẩm: phát triển mạnh nhiệt độ 0-200C – Các vi sinh vật ưa ấm: phát triển mạnh nhiệt độ 20-400C – Các vi sinh vật ưa nóng: phát triển mạnh nhiệt độ 40-700C Sự phân hủy chất thải rắn bãi chôn lấp bao gồm giai đoạn sau: Giai đoạn I – giai đoạn thích nghi ban đầu: sau thời gian ngắn từ chất thải rắn chơn lấp q trình phân hủy hiếu khí diễn ra, bãi rác có lượng khơng khí định giữ lại Giai đoạn kéo vài ngày vài tháng, phụ thuộc vào tốc độ phân hủy, nguồn vi sinh vật gồm có loại vi sinh hiếu khí kị khí Giai đoạn II - giai đoạn chuyển tiếp: oxy bị cạn kiệt dần phân hủy chuyển sang giai đoạn kị khí Khi đó, nitrat sulphat chất nhận điện tử cho phản ứng chuyển hóa sinh học chuyển thành khí nitơ hydro sulfit Khi oxy hóa giảm, cộng đồng vi khuẩn chịu trách nhiệm phân hủy chất hữu rác thải thành CH4 , CO2 bắt đầu trình bước (thủy phân, lên men axit lên men metan) chuyển hóa chất hữu thành axit hữu sản phẩm trung gian khác (giai đoạn III) Trong giai đoạn II, pH nước rò rỉ giảm xuống hình thành loại axit hữu ảnh hưởng nồng độ CO2 tăng lên bãi rác Chương 2: Tổng quan nước rò rỉ Giai đoạn III - giai đoạn lên men axit: vi sinh vật giai đoạn II kích hoạt việc tăng nồng độ axit hữu lượng H2 Bước trình bước liên quan đến chuyển hóa enzym trung gian (sự thủy phân) hợp chất cao phân tử (lipit, polysacarit, protein) thành chất đơn giản thích hợp cho vi sinh vật sử dụng Tiếp theo trình lên men axit Trong bước xảy q trình chuyển hóa chất hình thành bước thành chất trung gian phân tử lượng thấp axit acetic nồng độ nhỏ axit fulvic, axit hữu khác Khí cacbonic tạo nhiều giai đoạn này, lượng nhỏ H2S hình thành Giá trị pH nước rò rỉ giảm xuống nhỏ có mặt axit hữu khí CO2 có bãi rác Nhu cầu oxy sinh hóa (BOD5), nhu cầu oxy hóa học (COD) độ dẫn điện tăng lên đáng kể suốt giai đoạn III hòa tan axit hữu vào nước rò rỉ Do pH thấp, nên số chất vô chủ yếu kim loại nặng hòa tan giai đoạn Nếu nước rò rỉ khơng tuần hồn nhiều thành phần dinh dưỡng bị loại bỏ theo nước rác khỏi bãi chôn lấp Giai đoạn IV – giai đoạn lên men metan: giai đoạn nhóm vi sinh vật thứ hai chịu trách nhiệm chuyển hóa axit acetic khí hydro hình thành từ giai đoạn trước thành CH4, CO2 chiếm ưu Đây nhóm vi sinh vật kị khí nghiêm ngặt, gọi vi khuẩn metan Trong giai đoạn này, hình thành metan axit hữu xảy đồng thời tạo thành axit giảm nhiều Do axit hữu H2 bị chuyển hóa thành metan cacbonic nên pH nước rò rỉ tăng lên đáng kể khoảng từ 6,8 – 8,0 Giá trị BOD5, COD, nồng độ kim loại nặng độ dẫn điện nước rò rỉ giảm xuống giai đoạn Giai đoạn V- giai đoạn ổn định: giai đoạn ổn định xảy vật liệu hữu dễ phân hủy sinh học chuyển hóa thành CH4, CO2 giai đoạn IV Nước tiếp tục di chuyển bãi chôn lấp làm chất có khả phân hủy sinh học trước chưa phân hủy tiếp tục đựơc chuyển hóa Tốc độ phát sinh khí giai đoạn giảm đáng kể, khí sinh chủ yếu CH4 CO2 Trong giai đoạn ổn định, nước rò rỉ chủ yếu axit humic axit fulvic khó cho q trình phân hủy sinh học diễn tiếp Tuy nhiên, bãi chơn lấp lâu năm hàm lượng axit humic fulvic giảm xuống Từ Hình 2.1 thấy nước rò rỉ từ bãi rác chơn lấp chất thải rắn có pH thấp, BOD5 VFA cao, hàm lượng kim loại nặng cao, tương ứng Chương 2: Tổng quan nước rò rỉ với giai đoạn I, II, III phần giai đoạn IV bãi chôn lấp Khi chôn lấp thời gian dài chất hữu bãi chôn lấp chuyển sang giai đoạn metan, thành phần nhiễm nước rò rỉ giảm xuống đáng kể Khi pH tăng lên làm giảm nồng độ chất vô cơ, đặc biệt kim loại nặng có nước rò rỉ COD VFA pH Fe, Zn Thời gian Hình 2.1: Quá trình phân hủy sinh học bãi chơn lấp [12] Bên cạnh chất ô nhiễm bị phân hủy hòa tan vào nước rò rỉ, chất khí từ bãi chơn lấp hình thành phát tán vào khơng khí gây tượng nóng lên trái đất (hiệu ứng nhà kính) Khi nước thấm qua chất thải rắn phân hủy chôn bãi rác, thành phần hóa học sinh học phân hủy hòa vào nước làm tăng nồng độ ô nhiễm nước tạo thành nước rò rỉ Việc tổng hợp đặc trưng thành phần nước rác khó có nhiều yếu tố khác tác động lên hình thành nước rò rỉ Nên tính chất xác định khoảng giá trị định cho bảng 2.1 Bảng 2.1: Các số liệu tiêu biểu thành phần tính chất nước rác bãi chôn lấp lâu năm Giá trị, mg/la Thành phần BOD5 TOC Bãi (dưới năm) Khoảng 2.000-55.000 1.500-20.000 Trung bình 10.000 6.000 Bãi lâu năm ( Trên 10 năm) 100-200 80-160 Chương 2: Tổng quan nước rò rỉ COD Chất rắn hòa tan Tổng chất rắn lơ lửng Nitơ hữu Amoniac Nitrat Tổng lượng photpho Othophotpho Độ kiềm theo CaCO3 pH Độ cứng theo CaCO3 Canxi Magie Clorua Sunphat Tổng sắt 3.000-90.000 10.000-55.000 200-2.000 10-800 10-800 5-40 5-100 4-80 1.000-20.900 4,5-7,5 300- 25.000 50-7.200 50-1.500 200-5.000 50-1.825 50-5.000 18.000 10.000 500 200 200 25 30 20 3.000 3.500 1.000 250 500 300 60 100-500 1.200 100-400 80-120 20-40 5-10 5-10 4-8 200-1.000 6,6-9 200-500 100-400 50-200 100-400 20-50 20-200 Nguồn: [12] a pH khơng có đơn vị Bảng 2.1 thống kê tiêu nước rò rỉ nhiều năm Một điều thấy rõ thành phần ô nhiễm nước rò rỉ bãi rác chôn lấp cao, đặc biệt ô nhiễm hữu cao (COD, BOD5 cao) Nồng độ chất ô nhiễm nước rò rỉ bãi rác chơn lấp cao nhiều so với bãi rác chôn lấp lâu năm Bởi bãi chơn lấp lâu năm, chất thải rắn ổn định phản ứng sinh hóa diễn thời gian dài, chất hữu phân hủy hoàn toàn, chất vô bị trôi Trong bãi chôn lấp mới, thông thường pH thấp, thành phần khác BOD5, COD, chất dinh dưỡng, kim loại nặng, TDS có hàm lượng cao Khi trình sinh học bãi chơn lấp chuyển sang giai đoạn metan hóa pH cao (6,8 - 8,0), đồng thời BOD5, COD, TDS nồng độ chất dinh dưỡng (nitơ, photpho) thấp Hàm lượng kim loại nặng giảm xuống pH tăng hầu hết kim loại trạng thái hòa tan Khả phân hủy nước rác thay đổi theo thời gian Khả phân hủy sinh học xét thơng qua tỷ lệ BOD5/COD Khi chôn lấp tỷ lệ thường khoảng 0,5 lớn Khi tỷ lệ BOD5/COD khoảng 0,4-0,6 Chương 2: Tổng quan nước rò rỉ lớn chất hữu nước rò rỉ dễ phân hủy sinh học Trong bãi rác lâu năm, tỷ lệ BOD5/COD thấp, khoảng 0,005 - 0,2 Khi nước rò rỉ chứa nhiều axit humic fulvic có khả phân hủy sinh học thấp Khi thành phần tính chất nước rò rỉ thay đổi theo thời gian việc thiết kế hệ thống xử lý phức tạp Chẳng hạn như, hệ thống xử lý nước rác cho bãi chôn lấp khác so với hệ thống xử lý bãi rác lâu năm Đồng thời, việc phân tích tính chất nước rò rỉ phức tạp nước rò rỉ hỗn hợp nước thời điểm khác Từ đó, việc tìm cơng nghệ xử lý thích hợp gặp nhiều khó khăn, đòi hỏi phải nghiên cứu thực tế tìm cơng nghệ xử lý hiệu 2.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến thành phần tính chất nước rò rỉ Rác chọn bãi chôn lấp chịu hàng loạt biến đổi lý, hóa, sinh lúc xảy Khi nước chảy qua mang theo chất hóa học phân hủy từ rác Thành phần chất ô nhiễm nước rò rỉ phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: thành phần chất thải rắn, độ ẩm, thời gian chơn lấp, khí hậu, mùa năm, chiều sâu bãi chôn lấp, độ nén, loại độ dày nguyên liệu phủ cùng, tốc độ di chuyển nước bãi rác, độ pha loãng với nước mặt nước ngầm, có mặt chất ức chế, chất dinh dưỡng đa lượng vi lượng, việc thiết kế hoạt động bãi rác, việc chôn lấp chất thải rắn, chất thải độc hại, bùn từ trạm xử lý nước thải… Ta lần lược xét qua yếu tố ảnh hưởng đến thành phần tính chất nước rò rỉ : 2.2.2.1 Thời gian chơn lấp Tính chất nước rò rỉ thay đổi theo thời gian chôn lấp Nhiều nghiên cứu cho thấy nồng độ chất ô nhiễm nước rò rỉ hàm theo thời gian Theo thời gian nồng độ chất ô nhiễm nước rác giảm dần Thành phần nước rò rỉ thay đổi tùy thuộc vào giai đoạn khác trình phân hủy sinh học diễn Sau giai đoạn hiếu khí ngắn (một vài tuần kéo dài đến vài tháng), giai đoạn phân hủy yếm khí tạo axit xảy cuối trình tạo khí metan Trong giai đoạn axit, hợp chất đơn giản hình thành axit dễ bay hơi, amino axit phần fulvic với nồng độ nhỏ Trong giai đọan này, rác chơn kéo dài vài năm, nước rò rỉ có đặc điểm sau : – Nồng độ axit béo dễ bay (VFA) cao Chương 4: Đề xuất công nghệ xử lý Lượng COD khử: CODkhử = 250-70 = 180(mg/l) Lượng bùn tạo ra: m3 l kgSS 180mgCOD / l − kg × 10 × 800 × 10 3 = 57 ,13 G = 56,34% × mg 1,42mgCOD / mgSS m Thể tích bùn sinh ra, lấy ρbùn = 100kg/m3 Vbùn = 57,13/100 = 0,57m3/ngày Bảng 4.21: Bảng tóm tắt kết tính tốn bể phản ứng oxy hóa Thơng số Kí hiệu Đơn vị Giá trị Thể tích V m3 80 Chiều dài L m Chiều rộng B m Chiều cao bể H m 4.4.11 Bể trung hòa Nước thải sau qua oxy hóa có pH = 2.0÷4.0, cần phải trung hòa đến pH trung tính trước đưa vào bể lắng Lưu lượng nước thải QhTB = 33,33 m3/h Thời gian lưu nước cho toàn bể trung hòa 10 phút Hai bể trộn cánh khuấy với thời gian lưu bể phút Thể tích hữu ích bể: V = Qtbh x t = 33,33 m3/h x ph = 2,78 m3 60 Chọn bể vuông với kích thước B x L x H = 1,2 x 1,2 x 2,0 = 2,88 m3 Chọn chiều cao bảo vệ hbv = 0,5 Chiều cao xây dựng bể là: H = 2,0 + 0,5 = 2,5 m Tính toán thiết bò khuấy trộn Dùng máy khuấy chân vòt ba cánh, nghiêng góc 45°C hướng lên để đưa nước từ lên 92 Chương 4: Đề xuất cơng nghệ xử lý Năng lượng truyền vào nước: P = G2Vµ Trong đó: § G: giadient vận tốc, G = 160 s-1 § V: thể tích bể, V = 2,88 m3 § µ: độ nhớt động lực học nước, ứng với t=25°C, µ = 0,9.10-3 Ns/m2 ⇒ P = 1602 x 2,88 x 0,9.10-3 = 67W Hiệu suất động η = 0,8 ⇒ Công suất động là: 67/ 0,8 = 178W = 0,178kW Chọn máy khuấy công suất 0,4kW Bể trung hòa có nhiệm vụ đưa pH nước thải sau bể oxy hoa giá trị trung tính Ngồi dung dịch NaOH, polymer cho vào bể nhằm tăng cường hình thành bơng bùn trước đưa nước thải vào bể lắng 4.4.12 Bể lắng Bể có nhiệm vụ lắng bơng bùn tạo thành từ q trình oxy hóa Vì cơng suất bể 33,33m3/h nên bể thiết kế tương tự bể phản ứng xốy hình trụ kết hợp với bể lắng đứng q trình keo tụ tạo bơng 4.4.13 Bể nén bùn Khối lượng cặn từ bể chứa bùn chuyển tới bể nén mbùn = Vhh × S bùn × ρ w × Ps = 121,57 × 1,005 × 1000 × 1,3% = 1588,3kg / ngày Trong đó: § Vhh hỗn hợp nước bùn xả tới bể nén bùn Vhh = Qkeo tụ + Qlắng II + Qoxy hóa = 68+26,5 x 2+0,57 = 121,57m3/ngày § Sbùn tỉ trọng bùn so với nước Sbùn = 1,005 § ρ w khối lượng riêng nước ρ w =1000kg/m3 § Ps nồng độ cặn tính theo cặn khô, % Ps = 0,8 – 2,5% Chọn Ps = 1,3% Lượng bùn cực đại dẫn tới bể nén bùn 93 Chương 4: Đề xuất công nghệ xử lý M max = k × mbun = 1,2 × 1588,3 = 1906kg / ngày Trong k hệ số khơng điều hòa tháng bùn hoạt tính dư lượng bùn xả từ bể UASB tháng lần (k = 1,15-1,2) Chọn k = 1,2 v Kích thước bể nén bùn Diện tích bể nén bùn S= M max 1906 = = 47 ,6m Ub 40 Diện tích bể nén bùn tính ln phần ống trung tâm S t = 1,2 × S = 1,2 × 47 ,2 = 57 ,1m Đường kính bể nén bùn D= × St = 8,5m π Đường kính ống trung tâm d = 0,15 D = 0,15 × 8,5 = 1,275m Chọn d = 1,3m Chiều cao ống trung tâm hống = 60% x Hlắng = 60% x 2,2 = 1,3m Chọn h = 1,4m Trong đó: Hlắng chiều cao phần lắng bể Hlắng = v x t = 0,04.10-3x15x3600 = 2,2m Trong đó: § t thời gian lưu bùn bể nén Chọn t = 15 ngày § v vận tốc bùn dâng v = 0,4mm/s ( v ≤ 0,1m / s) Chiều cao tổng cộng bể nén bùn Htc = H + Hđáy + Hbv = 2,7 + 0,6 + 0,5 = 3,8m Trong đó: § H chiều cao hữu ích, chọn lớn Hlắng Chọn H = 2,7m 94 Chương 4: Đề xuất cơng nghệ xử lý § Hđáy chiều cao độ dốc đáy,nghiêng 1/15 hướng tâm H đáy = 15% D 8,5 = 0,15 × = ,6m 2 § Hbv chiều cao dự trữ hay chiều cao an toàn, chọn Hbv = 0,5m Thể tích xây dựng bể nén bùn Vxd = S t × H tc = 57 ,1 × 3,8 = 217 m Bảng 4.22: Bảng tóm tắt kết tính tốn bể nén bùn Thơng số Kí hiệu Đơn vị Giá trị Thể tích V m3 217 Đường kính bể D m 8,5 Chiều cao tổng cộng H m 3,8 Đường kính ống trung tâm d m 1,3 Chiều cao ống trung tâm h m 1,3 4.4.14 Hồ hoàn thiện Nhiệm vụ: Các chất hữu lại sau cơng trình nói phân hủy tiếp tục nhờ trình tự làm hồ Đặc biệt hàm lượng nitơ dư nước thải sau trình xử lý xử lý triệt để hồ hoàn thiện trước thải vào nguồn tiếp nhận Tính tốn kích thước hồ Các thơng số đầu vào: § COD ≤ 70mg/l § BOD ≤ 40mg/l § SS ≤ 30mg/l Chọn thời gian lưu nước hồ ngày Thể tích hồ: V = Q x t = 800m3/ngày x 3ngày = 2400m3 Chọn chiều sâu hồ 1,5m Diện tích bề mặt hồ: 95 Chương 4: Đề xuất công nghệ xử lý F= V 2400 = = 1600m H 1,5 Chọn chiều cao bảo vệ hồ 0,5m Khi kích thước xây dựng hồ: L x B x H = 50m x 32m x 2m 4.4.15 Các cơng trình phụ v Bể hoà tan phèn Phèn pha sử dụng cho trình keo tụ phản ứng oxy hóa Theo kết nghiên cứu hàm lượng phèn FeSO4 tối ưu sử dụng cho hai trình 1500mg/l Thể tích bể hoà tan phèn: W = Qna 33,33 × 24 × 1500 = = 2,8m 10000 pγ 10000 × 30 × 1,43 Trong đó: • a: Lượng phèn tính theo sản phẩm không ngậm nước a = 1500g/m3 • Q: Lưu lượng cần xử lý Q = 33,33 m3/h • n: Thời gian lần hoà tan phèn n = 24giờ • p: Nồng độ dung dòch bể hoà tan p = 30% • γ : Trọng lượng dung dòch phèn γ = 1,43T/m3 Chọn bể hình trụ có đáy hình chóp Chọn chiều cao phần hình trụ: H = 1,2 m Chọn chiều cao phần hình chóp: h = 0,8 m Đường kính bể: D= V ×4 = π( H + h ) ,8 × = 1,6m π( 1,2 + 0,8 / ) Chiều cao thực bể: H + h + hbv = 1,2 + 0,8 + 0,3 = 2,3m Lượng phèn sử dụng ngày: 96 Chương 4: Đề xuất cơng nghệ xử lý M = 800m3/ngày x 1500g/m3 x 10-3kg/g = 1200kg Lượng phèn kỹ thuật sử dụng ngày Mkt = 1200 = 2400kg 50% Chọn thiết bị khuấy trộn có đặc tính sau: § Cánh khuấy turbine cánh phẳng § Đường kính cánh khuấy d = 0,64m § Tốc độ quay n = 70vòng/phút § Cơng suất mơ tơ chọn 0,1KW v Kho chứa phèn Diện tích kho chứa: F= Q × p×T × α 10.000 × Pk × h × G0 Trong đó: § Q: công suất trạm xử lý, Q = 800 m3/ngày đêm § p: liều lượng phèn tính toán, p =30 mg/l § T: thời gian giữ hoá chất kho, T ≥ 15 ngày, chọn T=90 ngày § α : hệ số tính đến diện tích lại thao tác kho, α = 1,3 § Pk: độ tinh khiết phèn, Pk = 50% § h: chiều cao cho phép hoá chất, phèn sunfat sắt đựng bao giấy h=2m § G0: khối lượng riêng hoá chất, G0 = 1,5 tấn/m3 F= 800 × 30 × 90 × 1,3 = ,74m 10.000 × 50 × × 1,5 Kho chứa phèn cần diện tích: 1,5m ×2m = 3m2 97 Chương 4: Đề xuất công nghệ xử lý 4.5 Khái toán 4.5.1 Khái tốn chi phí xây dựng STT Công trình Khối Đơn (Thiết bò) lượng vò Đơn giá Thành tiền (triệu đồng) (triệu đồng) Phần xây dựng 01 Hố thu gom 31,5 m3 1,4 44,10 02 Bể điều hòa 550 m3 1,8 990,00 03 Bể trộn 0,46 m3 2,0 0,92 04 Bể phản ứng xoáy 98,125 m3 1,8 176,60 05 Beå trung gian 6,65 m3 1,2 7,98 06 Beå UASB x 394,3 m3 2,0 1.577,20 07 Beå Aerotank x 666 m3 2,0 2.664,00 08 Bể lắng II x 352 m3 1,8 1.267,20 09 Bể phản ứng 80 m3 1,5 120,00 10 Cụm bể trung hòa x 2,88 m3 1,5 12,96 11 Bể lắng 98,125 m3 1,8 176,60 12 Bể nén bùn 215,5 m3 1,8 388,00 13 Bể trộn phèn 2,8 m3 2,0 5,60 40 m2 1,0 40,00 14 Nhà điều hành kho chứa phèn 98 Chương 4: Đề xuất cơng nghệ xử lý 15 Các thùng đựng hóa chất x 1,5 m3 1,5 Tổng cộng 11,30 7482,50 Phần thiết bò 01 Song chắn rác 5 02 Máy nén khí bể điều hòa 15 45 10 20 caùi 15 45 caùi 20 120 14 03 04 05 07 Bơm từ bể điều hòa đến bể trộn Bơm từ bể trung gian sang bể UASB Máy nén khí bể aerotank Bơm từ bể trung hòa sang bể lắng 08 Bơm bùn 49 09 Bơm hóa chất 63 10 Hệ thống điện tử điều khiển 100 100 11 Đường ống đường điện H.T 100 100 12 Chi phí dự kiến 50 50 Tổng cộng Ø Tổng chi phí xây dựng: T = chi phí xây dựng + chi phí thiết bò = 7.482,5 + 611 = 8.093,5 Ø Chi phí khấu hao xây dựng 99 611 Chương 4: Đề xuất cơng nghệ xử lý Chi phí xây dựng khấu hao 30 năm, chi phí khấu hao thiết bò 10 năm Vậy tổng cho phí khấu hao sau: Tkh = 7.482.500.000 611.000.000 + = 310.517.000 (VNĐ/năm) 30 10 = 850.700 (VNĐ/ngày) 4.5.2 Khái tốn chi phí vận hành v Chi phí điện STT Thiết bò Số Công suất lượng (KW) Thời gian Tổng điện hoạt động tiêu thụ (h/ngày) (KWh/ngày) 01 Máy thổi khí bể điều hòa 02 24 192 02 Bơm từ bể điều hòa 01 1,5 24 36 02 1,5 24 72 04 5,5 24 528 01 0,7 24 16,8 07 12 84 08 0,5 12 48 05 1,5 24 180 03 04 05 06 07 08 Bơm từ bể trung gian sang bể UASB Máy thổi khí bể aerotank Bơm từ bể trung hòa sang bể lắng Bơm bùn Hoạt động môtơ khuấy trộn Hoạt động môtơ bể lắng nén bùn Tổng cộng 1.156,8 100 Chương 4: Đề xuất cơng nghệ xử lý Điện tiêu thụ ngày 1176 Kwh Lấy chi phí điện 700VNĐ/Kwh Chi phí điện cho ngày vận hành: D = 1176 x 700 = 810.000 VNĐ v Chi phí hóa chất § Phèn FeSO4 Như tính trên, lượng phèn sử dụng ngày 2400kg § Dung dòch H2SO4 Dung dòch H2SO4 dùng chủ yếu để đưa pH nước thải sau bể lắng II 3.0 nhằm tạo môi trường cho phản ứng oxy hóa, đồng thời đưa pH nước thải sau trình keo tụ giá trò trung tính trước đưa vào bể UASB Giả sử hàm lượng H2SO4 cần thiết để đưa pH 3.0 là: K=0,11 mol/lít M H SO4 = 98 g / mol Nồng độ dung dòch H2SO4 = 98% Khối lượng riêng dung dòch: 1840 kg/m3 Liều lượng châm vào: Q × K × M 33,33m / h × 0,11mol / l × 98g / mol × 1000l / m = = 2lít / h V= C% × ρ dd 98% × 1840 Lượng axit cần dùng ngày: V = 2l/h x 24h = 48 lít/ngày Vậy cần khoảng 48 lít axit đậm đặc ngày § Dung dòch NaOH Dung dòch NaOH dùng nhằm đưa pH nước thải đến pH tối ưu khoảng 10.0 ÷11.0 trình keo tụ đưa pH nước thải sau xử lý phương pháp oxy hóa pH trung tính 101 Chương 4: Đề xuất cơng nghệ xử lý Lượng NaOH cần cho vào để nâng pH cho trình keo tụ 0,5kg/m3, lượng NaOH cần cho vào để nâng pH lên khoảng trung tính 1,0 kg/m3 Lượng NaOH cần cho ngaøy: 800m3/ngaøy x (0,5 + 1,0) kg/m3 = 1200kg/ngày § Dung dòch H2O2 polymer Thể tích H2O2 nồng độ 30% sử dụng ngày: 800m3/ngày x 0,5lít/m3 = 400 lít/ngày = 0,4 m3/ngày Như lượng H2O2 đậm đặc sử dụng ngày khoảng 100 lít Lượng polymer sử dụng ngày khoảng 0,5kg STT Hóa chất Số lượng Đơn giá Thành tiền 01 FeSO4 2.400kg 5.500 13.200.000 02 H2SO4 48 lít 10.000 480.000 03 NaOH 1.200kg 6.000 7.200.000 04 H2O2 100 lít 10.000 1.000.000 05 Polymer 0,5kg 70.000 35.000 Tổng cộng: 21.915.000 v Chi phí nhân công Số nhân viên vận hành nhà máy 02 người với mức lương hàng tháng triệu đồng/tháng Vậy số tiền phải trả cho nhân viên là: N = x 2tr/tháng = 4tr/tháng = 133.333 (VNĐ/ngày) v Chi phí sữa chữa nhỏ 102 Chương 4: Đề xuất công nghệ xử lý Chi phí sủa chữa hệ thống hàng ước tính 0,5% tổng số vốn đầu tư vào công trình xử lý: S = 0,005 x 8.093,5.106 = 40.467.500 VNĐ/năm = 110.870 VNĐ/ngày Tổng chi phí cho 01 ngày vận hành hệ thống xử lý nước thải: Tvh = D + H + N + S = 810.000 + 21.915.000 +133.333+110.870 = 22.969.000VNĐ Chi phí xử lý 01m3 nước thải Cxl = (Tkh + Tvh) 850.700 + 22.969.000 = 29.775 VNÑ = Q 800 103 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc ĐẠI HỌC QUỐC GIA TPHCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG ĐỒ ÁN MÔN HỌC KỸ THUẬT XỬ LÝ CHẤT THẢI Sinh viên : Nguyễn Phạm Khương Duy MSSV : 90100445 Lớp : MO01KTMT1 Ngành Kỹ thuật Môi trường I Đồ án : Thiết kế UASB hệ thống xử lý nước rác công suất 800m3/ngày đêm II Nhiệm vụ: ( nội dung yêu cầu số liệu ban đầu) Nước thải rỉ rác có tính chất sau: Q = 800 m3/ ngày đêm pH = 5.1 – 6.4 COD = 36.000 mg/l BOD5 = 30.000mg/l TSS= 1.200mg/l Tổng Nitơ = 1.400mg/l Canxi = 1.200mg/l III Nội dung phần thuyết minh tính tốn: Sinh viên thực theo đề cương Đồ án môn học Kỹ thuật Xử lý Chất thải Hướng dẫn Đồ án môn học IV Ngày giao Đồ án: 10/3/2005 V Ngày hoàn thành Đồ án: 06/06/2005 VI Ngày bảo vệ: 20/06/2005 Tp.Hồ Chí Minh, ngày 06 tháng năm 2005 CHỦ NHIỆM BỘ MÔN NGƯỜI HƯỚNG DẪN NHẬN XÉT ĐỒ ÁN Cán hướng dẫn Nhận xét : Điểm: Chữ ký: Hội đồng bảo vệ Nhận xét : Điểm: Chữ ký: Điểm tổng kết:………… Tài liệu tham khảo Nguyễn Văn Phước, Q trình thiết bị cơng nghiệp hóa học, Tập 13, Trường ĐH Bách Khoa Tp HCM Lâm Minh Triết(Chủ biên), Xử lí nước thải thị cơng nghiệp, tính tốn thiết kế cơng trình,Viện Mơi Trường Tài ngun,2002 Trịnh Xn Lai, Tính tốn thiết kế cơng trình XLNT, NXB Xây Dựng, 2000 GS.TS Trần Hiếu Nhuệ, Thoát nước xử lý nước thải Công nghiệp, NXB Xây dựng, 2000 PGS.TS Lương Đức Phẩm, Công nghệ xử lý nước thải biện pháp sinh học, NXB Giáo Dục, 2002 TS Nguyễn Ngọc Dung, Xử lý nước cấp, NXB Xây dựng, 2003 Sổ tay xử lý nước (T1&T2), NXB Xây dựng, 1999 Võ Chí Cường, Nghiên cứu xử lý nước rò rỉ từ bãi chôn lấp rác, 2002 Metcalf – Eddy, Wastewater Engineering Treatment and Reuse, Fourth Edition, McGRAWHILL INC, 2003 10 Josepph F Maina, Frederick G Pohland, Design pf anaerobic processes for the treament of industrial and municipal wastes, Technomic Publishing Co Inc.,1992 11 Tom D Reynolds, Unit Operations and Processes in Environmental Engineering, Brooks/Cole Engineering Division, 1982 12 Georgo Tchobanoglous, Integrated solid waste management, McGRAW – HILL, 1993 13 Syed R Qasim, Sanitary landfill leachate, Technomic Publishing Co Inc.,1995 14 Instruction manual for the understanding and use of anaerobic wastewater treatment methods, Department of Water Pollution Control, Agricultural University, The Netherlands ... bể UASB Chương 1: Mở đầu § Khái tốn chi phí xây dựng chi phí xử lý sơ đồ công nghệ đề xuất 1.4 Phạm vi đồ án Do nhiệm vụ đồ án thiết kế bể xử lý yếm khí UASB hệ thống xử lý nước rác với công suất. .. phần tính chất nước rò rỉ thay đổi theo thời gian việc thiết kế hệ thống xử lý phức tạp Chẳng hạn như, hệ thống xử lý nước rác cho bãi chôn lấp khác so với hệ thống xử lý bãi rác lâu năm Đồng... kiện kinh tế… cần thiết 1.2 Nhiệm vụ đồ án môn học Nhiệm vụ đồ án môn học thiết kế bể xử lý yếm khí có lớp cặn lơ lửng (UASB) hệ thống xử lý nước rác với công suất 800m3/ ngày đêm 1.3 Nội dung