Ngăn tạo bông

Sau khi hoà trộn với FeSO4 và Ca(OH)2 ở ngăn phản ứng nƣớc thải đƣợc đƣa sang ngăn tạo bông để thực hiện quá trình keo tụ chính. Tại đây bổ sung thêm PAC để nhằm tăng kích thƣớc của các bông keo. Trong ngăn

khuấy trộn tăng cƣờng hiệu suất quá trình đông keo tụ song ở tốc độ chậm nhằm tránh phá vỡ các bông keo.

* Tính kích thƣớc bể:

Thời gian lƣu của nƣớc thải trong bể thông thƣờng chọn là 30 phút. Bỏ qua lƣợng dung dịch phèn sắt và sữa vôi cho vào thì lƣu lƣợng nƣớc thải đi qua ngăn vẫn là 62,5 m3

/h.

Dung tích cần thiết của bể là: V = Qtb . t2 = 60 30 . 5 , 62 = 20,8 (m3). Chọn kích thƣớc của bể nhƣ sau: + Chiều rộng: B = 5m. + Chiều dài: L = 6m.

+ Chiều cao: H = 1m + 0,5m (không gian trống). *Tính toán lựa chọn cánh khuấy.

Cánh khuấy trong bể tạo bông đòi hỏi có vận tốc quay nhỏ nhằm đảm bảo chế độ làm việc của ngăn (30-50v/p) chọn cánh khuấy mái chèo.

Đƣờng kính tƣơng đƣơng của ngăn là 3m. + Đƣờng kính cánh khuấy: d = 1,2m + Bề rộng cánh khuấy: b = 0,1.d = 0,12m. + Vận tốc quay: n = 30v/p

Tính toán tƣơng tự nhƣ đối với cánh khuấy trong bể phản ứng ta có công suất của động cơ cánh khuấy là: Ndc = 1032,8(W). Lấy 1,5(kW).

3.2.1.3. Tính toán lượng hoá chất cần thiết cho vào bể đông keo tụ và kích thước bể chứa hoá chất

* Bể chứa FeSO4

Bể chứa FeSO4 dùng để pha chế dung dịch FeSO4 từ FeSO4.7H2O. Lƣợng FeSO4 cần để xử lý 1000 đơn vị độ màu (Pt – Co) là từ 0,3 – 0,6 (g/l). Chọn lƣợng tác nhân keo tụ là 0,4g / 1000 đơn vị độ màu (Pt – Co).

Lƣợng FeSO4 cần dùng là = 608.10-3 (g/l) = 608 mg/l.

Tiến hành pha chế cho mỗi ca làm việc (8h). Lƣợng nƣớc thải cho mỗi ca cần xử lý là 500 m3

. Lƣợng FeSO4 cần cho mỗi ca là:

mFeSO4 = 608.10-6.500.103 = 304 (kg/ca). Cần pha chế thành dung dịch FeSO4 20% khối lƣợng.

Khối lƣợng của dung dịch là: mdd = 1520 (kg/ca). Nếu dùng FeSO4.7H2O tƣơng ứng là: 556 (kg/ca).

Lƣợng nƣớc cần thiết để pha FeSO4.7H2O là: 964 (kg/ca).

Coi nƣớc đem pha có nhiệt độ là 25oC. Khối lƣợng riêng của nƣớc ở nhiệt độ trên là:  = 997 kg/m3

Khối lƣợng riêng của FeSO4.7H2O ở nhiệt độ trên là:

4.7 2

FeSO H O

 = 1057 kg/m3

Khối lƣợng riêng của dung dịch FeSO4 20% khối lƣợng là:

dd 1  = 2 1 H O x   + 4.7 2 FeSO H O x 

Với x là nồng độ tƣơng đƣơng của FeSO4.7H2O trong dung dịch. x =

1520 556

= 0,366  dd = 1018 (kg/m3

).  Dung tích cần thiết của bể cho mỗi ca là: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});

V = dd dd m  = 1018 1520 = 1,49 (m3). Kích thƣớc của bể là: + Chiều dài = 1,3m.

+ Chiều rộng = 1,2m.

+ Chiều cao = 1m + 0,3m (không gian trống) * Tính chọn cánh khuấy:

Sử dụng cánh khuấy trong bể để tăng cƣờng quá trình khuấy trộn giúp cho việc hoà tan tốt hơn, do vậy tốc độ khuấy trộn trong bể phải lớn. Chọn loại cánh khuấy chân vịt 3 cánh. Các thông số của cánh khuấy đƣợc chọn nhƣ sau:

+ Đƣờng kính cánh khuấy d = 0,3m. + Chiều rộng cánh khuấy b = 0,03. + Tốc độ quay của cánh khuấy n = 3v/s.

Tính toán tƣơng tự nhƣ trong bể phản ứng ta có công suất của động cơ Ndc = 1kW.

* Bể chứa Ca(OH)2

Ca(OH)2 cho vào vừa góp phần nâng pH lên, mặt khác cũng đồng thời là một chất keo tụ. Lƣợng vôi cần thiết để xử lý 1000 đơn vị độ màu là 0,8g Lƣợng vôi cần sử dụng là: mCa(OH) 2 = 1000 1520 . 8 , 0 = 1216 (mg/l). Lƣợng cần thiết cho một ca làm việc = 1216.10-6

.500.103= 608(kg). Khối lƣợng của dung dịch vôi sữa là 4053,3 (kg).

Vậy lƣợng nƣớc cần thiết để pha chế dung dịch Ca(OH)2 15% khối lƣợng cho một ca sản xuất tƣơng ứng là 3445,3 (kg).

Khối lƣợng riêng của dung dịch là:

dd 1  = 2 1 H O x   + 2 ( ) Ca OH x  ; (x = 15%). dd = 1924 (kg/m3).

 Dung tích cần thiết của bể là: V = dd dd m  = 1924 3 , 4053 = 2,107 (m3).  Kích thƣớc của bể là: + Chiều dài = 1,5m.

+ Chiều rộng = 1,4m.

+ Chiều cao = 1m + 0,3m (trống). * Tính chọn cánh khuấy:

+ Đƣờng kính cánh khuấy d = 0,6 m. + Chiều rộng cánh khuấy b = 0,06m. + Tốc độ quay của cánh khuấy n = 3v/s.

Tính toán tƣơng tự nhƣ trong bể phản ứng ta có công suất của động cơ Ndc = 3kW.

Thƣờng lƣợng sữa vôi cần thiết cho 1m3

nƣớc cần xử lý là 250g. Vậy lƣợng sữa vôi cần thiết cho 1 ca làm việc là:

500.250 = 125000 (g) = 125 (kg).

* Lượng PAC:

Đƣợc đƣa vào với mục đích trợ lắng. Trên suốt chiều dài mạch phân tử PAC có các nhóm chức mang điện tích, chúng sẽ hút các hạt keo và bông keo thành 1 khối lớn tăng khả năng lắng của hạt. Thông thƣờng lƣợng PAC cần để xử lý cho 1000 đơn vị độ màu (Pt – Co) là 5 mg Lƣợng PAC cần cho 1lít nƣớc thải là: 1000 1520 . 5 = 7,6 (mg/l) = 7,6(g/m3).

 Lƣợng PAC cần thiết cho 1 ca sản xuất là: 7,6.500 = 3800 (g) 4 (kg).

* Tính toán SS của nước thải sau khi ra khỏi bể đông keo tụ.

Lƣợng SS của nƣớc thải sau khi ra khỏi bể đông keo tụ bao gồm các thành phần:

1, Lƣợng SS vào bể đông keo tụ 154 mg/l. 2, Lƣợng SS tạo thành từ hoá chất cho vào: + Lƣợng Fe(OH)2 tạo thành từ FeSO4:

608 mgFeSO4 /l  360 mgFe(OH)2 /l. + Lƣợng Ca(OH)2: 1216 mg/l.

+Lƣợng PAC: 7,6 mg/l.

3, Lƣợng COD bị khử kèm theo. Coi 1g COD bị khử sẽ tạo thành 1g SS. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});

+ Hiệu suất khử COD của quá trình đông keo tụ là 60%. [1]

+COD vào bể keo tụ là 564,4 mg/l COD bị khử là: 564,4.60% = 338,64 (mg/l). COD sau bể lắng đông keo tụ là: 564,4 – 338,64 = 225,76 (mg/l)

4, SS của nƣớc thải tạo thành tại bể:

SS = 154 + 360 + 1216 + 7,6 + 338,64 = 2076,24 (mg/l). Sau khi ra khỏi bể đông keo tụ hàm lƣợng giảm 70%

Lƣợng SS còn lại là: 2076,24 – 2076,24.70% = 622,872 (mg/l).

5, BOD5 sau bể lắng đông keo tụ: 145,8 – 145,8.15% = 123,93 (mg/l). 6, Độ màu sau bể còn lại là: 1520 – 1520.70% = 456 (Pt – Co).

3.2.2. Bể lắng cấp I

Sau thời gian lƣu lại trong bể đông keo tụ, nƣớc thải đƣợc đƣa qua bể lắng cấp I phía sau để tách hết các bông keo tụ. Quá trình lắng trong bể lắng là lắng tự nhiên.

- Giả thiết thời gian lƣu của nƣớc thải trong bể lắng là 1,5h thể tích vùng lắng là: 1,5.62,5 = 93,75 (m3

- Chọn loại bể lắng hình tròn, có ống phân phối trung tâm, chiều sâu vùng lắng là h = 2m. Vận tốc của hạt là v = 2 1.5 = 1,333 (m/h) = 0,0222 (m/s) Diện tích bề mặt của bể lắng: A = V h = 2 75 , 93 = 46,88 (m2).

 Bán kính của bể lắng là: R = 1/ 2 A        = 2 1 14 , 3 88 , 46       = 3,86 (m).

Diện tích của ống trung tâm đƣa nƣớc vào trong bể lắng: f =

v .

Với q: Lƣu lƣợng nƣớc thải qua ống (m3

/s). q = 11,6.10-3 (m3/s). vl: Vận tốc nƣớc thải qua ống = 0,05 m/s.  f = 0,232 (m2). Đƣờng kính ống trung tâm là: d = 4f = 4.0, 232 3,14 = 0,5435 (m). - Theo các kích thƣớc của bể lắng tròn, ta có thể chọn đƣờng kính ống và chiều cao ống = 1,35 đƣờng kính ống trung tâm.

do = ho = 1,35.d = 1,35.0,5435 = 0,734 (m).

- Đƣờng kính tấm chắn trƣớc miệng ống = 1,3do = 0,9542 (m). - Chiều cao từ mặt nƣớc đến đỉnh bể lắng (phần dự trữ) là 0,5m. Chiều cao ngăn chứa bùn (chọn góc nghiêng là 45o

) là hb = 1,65 (m). Vậy chiều cao của bể lắng là: H = 2 + 1,65 + 0,5 = 4,15 (m).

Quy chuẩn lấy H = 4m.

Bảng 3.2 Bảng giá trị các thông số sau khi qua bể lắng cấp I.

Thông số BOD5 (mg/l) COD (mg/l) SS Độ màu pH Giá trị đầu vào 123,93 225,76 622,872 456 9,3

Hiệu suất xử lý(%) 15 20 80 0 0

Giá trị đầu ra 105,34 180,6 124,6 456 9,3

3.3. Các thiết bị xử lý cấp II

Bể trung hoà đƣợc đặt sau bể lắng cấp I để hoà trộn nƣớc thải sau khi ra khỏi bể lắng cấp I với nƣớc thải sinh hoạt, đồng thời bổ sung hoá chất nhằm điều chỉnh pH và các thông số phù hợp cho giai đoạn xử lý sinh học tiếp theo.

Có thể nói nƣớc thải sản xuất sau khi xử lý đông keo tụ thì giá trị pH thay đổi không đáng kể (pH = 9,3). Sử dụng H2SO4 để đƣa pH của nƣớc thải về giá trị pHopt cho quá trình xử lý sinh học.

pH = 9,3  [H+] = 10-9,3 (mol/l). Mà ở 25o (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});

C [H+].[OH-] = 10-14  [OH-] = 10-4,7 (mol/l). Vì [H+] << [OH-] nên quy về độ kiềm để tính toán. Xét phản ứng trung hoà: H+ + OH-  H2O (1). Lƣợng OH- có trong dòng thải là: nOH = 10-4,7.1500.103 = 29,93 (mol/ngày). Theo (1)  nH = 29,93 (mol/ngày)  nH2SO4= 2 93 , 29 = 14,965 (mol/ngày). Lƣợng H2SO4 cần là: 14,965.98.10-3 = 1,467 (kg/ngày).

Sử dụng dung dịch H2SO4 92,5% khối lƣợng nên khối lƣợng dung dịch H2SO4 là: 5 , 92 100 . 467 ,

1 = 1,586 (kg/ngày). Khi đó, thể tích dung dịch H2SO4 cần

dùng là: 3 , 1811 586 , 1 = 8,76.10-4 (m3/ngày).

Tại bể trung hoà bổ sung nƣớc thải sinh hoạt nhằm đảm bảo tỷ lệ dinh dƣỡng cho quá trình xử lý sinh học.

Với lƣu lƣợng nƣớc thải trung bình là 1500m3

/ngày đêm có thể coi cơ sở sản xuất có 800 công nhân với lƣu lƣợng trung bình là 100 l/ngƣời/ngày. Vậy lƣu lƣợng nƣớc thải sinh hoạt là 80m3/ngày. Vậy tổng lƣợng nƣớc sau khi trộn là: 1500 + 80 = 1580 m3

Hàm lƣợng các chất ô nhiễm trong nƣớc thải sản xuất sau khi lắng ở bể lắng cấp I là: BOD5 = 1500.105,34 = 158010 (g/ngày).

COD = 1500.180,6 = 270900 (g/ngày). SS = 1500.124,6 = 186900 (g/ngày).

Bảng 3.3 Tải lượng chất ô nhiễm trong nước thải sinh hoạt.

Thông số Khối lƣợng (g/ng/ng) Tải lƣợng (g/ng)

BOD5 50 40000

COD 85 68000

Tổng N 4,9 3920

Tổng P 0,8 640

SS 106 84800

Vậy tống hàm lƣợng các chất ô nhiễm trong bể trung hoà là: BOD5 = 158010 + 40000 = 198010 (g/ngày).

COD = 270900 + 68000 = 338900 (g/ngày). SS = 186900 + 84800 = 271700 (g/ngày). Tổng N = 3920 (g/ngày).

Tổng P = 640 (g/ngày).

Vậy nồng độ các chất sau khi pha trộn là: BOD5 = 125,32 (mg/l).

COD = 214,49 (mg/l). SS = 171,96 (mg/l). N = 2,48 (mg/l). P = 0,4 (mg/l).

Theo tỷ lệ BOD5: N: P = 100: 5: 1 thì lƣợng N, P thấp. Do vậy, cần bổ sung thêm N, P, có thể dùng muối amoni, muối photphat…

* Dung tích bể trung hoà: V = Q.t (m3

) Với Q: Tổng lƣu lƣợng nƣớc thải (m3

t: Thời gian lƣu nƣớc thải trong bể trung hoà. Chọn t = 10 p. Vậy: V = 62,5. 10

60 = 10,42 (m3). Chọn kích thƣớc bể: + Chiều dài: 4m.

+ Chiều rộng: 2,7m.

+ Chiều cao: 1m + 0,3m (không gian trống). Quy chuẩn V = 11m3

Để khuấy trộn hoá chất trong bể trung hoà sử dụng cánh khuấy với các thông số nhƣ sau: + Đƣờng kính: d = 0,5m. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});

+ Số vòng quay: n = 3v/s. + Bề rộng: b = 0,1.d = 0,05m.

Tính toán tƣơng tự nhƣ cánh khuấy trong bể đông keo tụ Ndc = 3kW.

3.3.2. Bể Aeroten: Dùng để xử lý các hợp chất hữu cơ có khả năng phân huỷ sinh học đƣợc.

* Thể tích làm việc của bể Aeroten:

V =     . . . . 1 . c o d c Q S S Y X k     (m3). [3] Với Q: Lƣu lƣợng nƣớc thải cần xử lý (m3

/ngày). kk Qv SSv Qr, X X VR Bùn tuần hoàn Qt, Xt Bùn thải

 : Thời gian lƣu bùn hoạt tính trong bể (tuổi của bùn),

 = 10 ngày.

So: BOD5 đầu vào (125,32 mg/l). S: BOD5 đầu ra (50 mg/l).

X: Nồng độ bùn hoạt tính (mg/l), X = 2500 (mg/l). kd: Hệ số phân huỷ nội bào 0,06 (l/ngày).

Y: Hệ số sinh trƣởng cực đại (mgbùn/mgBOD tiêu thụ). Chọn kd = 0,06; Y = 0,7  V = 208,26 (m3).

Chọn kích thƣớc bể Aeroten: +Chiều dài: 10m. + Chiều rộng: 7m.

+ Chiều cao: 2,7m + 0,3m (không gian trống).

Lƣợng sinh khối ra ngoài xả theo bùn dƣ:

Px = Yb.Q.(So-S) = 0,44.1580.75,32 = 52362(g/ngày) = 52,4 (kg/ngày). Với Yb: Hệ số tạo sinh khối từ BOD5. Yb =

1 d. c

k 



Thay số ta có: Yb = 0,4375 (kg/ngày). Tổng lƣợng cặn sinh ra trong 1 ngày: Py =

P z

 với z: Độ tro của cặn

là 0,3  Py = 75 (kg/ngày).

Lƣợng cặn dƣ xả ra hàng ngày: Pxa = Pxl – Pra = 75 – 171,96.1580.10-6= 74,73 kg/ngày

* Tính chọn máy thổi khí:

Lƣợng oxy cần thiết để khử BOD5 theo lý thuyết là: OCo = .  1000. o Q S S f  - 1,42.Px (kgo2 /ngày). [3] (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});

Với OC : Lƣợng oxy cần thiết ở điều kiện chuẩn của phản ứng (20o

Q: Lƣợng nƣớc thải cần xử lý. So: BOD5 đầu vào (125,32 g/m3). S: BOD5 đầu ra (50 g/m3).

f: Hệ số chuyển đổi BOD5 ra COD, f = 0,5.

Px: Lƣợng sinh khối ra ngoài xả theo bùn dƣ (kg/ngày). 1,42: Hệ số chuyển đổi từ sinh khối ra COD.

Thay số ta đƣợc: OCo = 163,6 (kgO2/ngày). Lƣợng oxy thực tế cần là: OCt = OCo. s s a C C C . 20 1 1,024T (kgO2 /ngày).[3] Với Cs: Nồng độ bão hoà oxy trong nƣớc ở 20o

C. Ca: Nồng độ oxy cần duy trì trong bể Aeroten. Cs = 9,08 (mg/l); Ca = 2(mg/l). [3]

T: nhiệt độ nƣớc thải, T = 25o

Thay số ta có: OCt  186,35 (kgO2/ngày).

Chọn hệ thống phân phối bọt khí nhỏ, bọt khí đi ra khỏi thiết bị có đƣờng kính khoảng 1 – 6 mm. Ou = 7gO2 /m3.m. Bề sâu 3m, độ sâu ngập nƣớc h = 2,8m. Với OU = Ou.h. Lƣợng không khí cần thiết là: Qk = OCt OU .f = 3 186,35 19, 6.10 .1,5 = 14261(m 3 /ngày)  Qktb = 594 (m3/h). Qkmax = 713 (m3/h) = 0,198 (m3/s). Đƣờng kính ống phân phối: D = 4. . Q v  = 112 (mm). Vận tốc khí đi trong ống chính - ống thép chọn v = 20 m/s.

Số ống phân phối: Nqmax = ax ax m m Q q = 713 49,96 = 15(ống).

Chọn hiệu suất truyền khí bằng 80% lƣợng không khí cấp. Vậy lƣợng không khí cần cấp thực tế là: Qkt = Qk.80% = 713.80% = 570,4 (m3/h). 3.3.3. Bể lắng cấp II * Diện tích bề mặt lắng: S = . 1 . . t t Q X X V   = 65,83.1,5.3751 5600.3, 7 = 17,88 (m 2 ). Q: Lƣu lƣợng nƣớc thải đi vào bể (65,83 m3

/h). : Hệ số tuần hoàn (0,5). Xt: Nồng độ bùn tuần hoàn (5600 mg/l). X: Nồng độ bùn hoạt tính trong bể A là: = 3571 (mg/l). * Xác định vận tốc lắng: Vl = Vmax.e-k.C .10 6  [3]

Với Vl: Vận tốc lắng cực đại, Vmax = 7 m/h [3]; k = 600; C = 0,5.Xt = 0,5.5600 = 2800 (mg/l).Vl = 1,3 (m/h). * Đƣờng kính bể lắng: D = 4S

 = 4,77 (m).

* Đƣờng kính ống phân phối trung tâm: d = 0,25.D = 1,2 (m). *Diện tích ống phân phối trung tâm: f = 1,13 (m2).

* Diện tích vùng lắng: Sl = S – f = 17,88 – 1,13 = 16,75 (m2). * Đƣờng kính máng thu nƣớc: Dmáng = 0,8.Dbể = 3,816 (m).

* Chiều dài máng thu nƣớc: L = 3,14. Dmáng = 3,14.3,816 = 11,98 (m). Dựa vào các số liệu đã tính trên, chọn chiều cao bể H = 5m [3], trong đó:

- Chiều cao dự trữ trên mặt thoáng: hl = 0,3m.

- Chiều cao làm việc trong bể: H = v.t.3600 = 0,5.10-3.1,5.3600 = 2,7 (m). Với thời gian lƣu là 1,5h và v = 0,5 mm/s.

- Chiều cao phần chóp đáy bể có góc nghiêng 45o là: hc = tg .R = 2(m).

Mục lục