5. 2 Xác định kích thước bể
1.1.2. PHƯƠNG Á N
5. Dây chuyền xử lý
6. Thuyết minh cơng nghệ
Nước thải sinh ra từ dây chuyền chế biến mủ cao su được thu gom vào hệ thống thốt nước thải cĩ đặt song chắn rác (SCR) làm bằng inox nhằm loại bỏ các tạp chất, rác bẩn cĩ kích thước lớn để khơng làm ảnh hưởng các cơng trình xử lý tiếp sau. Nước thải sau khi qua SCR được đưa đến bể gạn mủ, chức năng chính của bể gạn mủ là thu hồi lại lượng mủ cịn dư và loại bỏ được một phần chất ơ nhiễm, từ đây nước thải được bơm lên bể tuyển nổi, trên đường ống dẫn nước sẽ được châm them NaOH để cân bằng pH (tới pH = 7), và dung dịch PAC nhằm keo tụ các chất lơ lửng và các chất phi cao su trong nước thải. Các chất lơ lửng này, sẽ được gạn và bơm ra sân phơi bùn. Phần nước trong sẽ chảy sang bể điều hịa.
Nước từ bể khuấy trộn được đưa sang bể tạo bơng, nhiệm vụ của bể tạo bơng là tạo ra những bơng cặn lớn cĩ khả năng lắng cao. Nứớc từ bể tạo bơng sẽ đưa sang bể lắng I, tại đây bơng cặn sẽ được lắng và phần cặn lắng sẽ được bơm tới sân phơi bùn, từ đây nước thải được bơm sang bể UASB, trong bể nước thải lần lượt chảy qua lớp bùn hạt và bùn bơng sau đĩ đến bộ phân tách ba pha rắn - lỏng – khí. Khí sinh học sinh ra sẽ vào chụp thu khí đặt trên bề mặt bể, lượng khí này theo đường ống dẫn ra làm nhiên liệu đốt.
Nước thải từ máng tràn của bể UASB được bơm vào bể tùy nghi để tạo điều kiện cho các vi sinh vật tùy nghi thuộc họ nitrosomonas và nitrobactor chuyển hĩa các hợp chất nito về dạng mà vsv hiếu khí sau này cĩ thể xử lý được sau đĩ nước được bơm vào bể Aerotank cĩ sục khí, tăng khả năng tiếp xúc giữa khơng khí – vi khuẩn - nước tăng hiệu quả xử lý. Sau đĩ nước thải chảy vào bể lắng 2. Sau đĩ nước chảy vào bể khử trùng bằng dung dịch Clo trước khi thải ra nhuồn tiếp nhận. Bùn hoạt tính từ bể lắng đợt 2 sẽ được tuần hồn một phần vào bể Aerotank để duy
trì sinh khối của bùn trong bể, phần cịn lại sẽ đƣợc bơm ra sân phơi bùn. Cặn tươi từ bể lắng đợt 1 và bể tuyển nổi cũng được bơm ra sân phơi bùn làm giảm lượng nước chứa trong bùn
7. Tính tốn các cơng trình đơn vị
7.4. Song chắn rác: giống phương án 1
7.5. Hố thu: giống phương án 1
7.6. Bể gạn mủ: giống phương án 1
7.7. Bể điều hịa: giống phương án 1
7.8. Bể tuyển nổi: giống phương án 1
7.9. Bể lắng I
Thơng số đấu vào bể lắng
Q = 300m3/ngd COD = 2023mg/l BOD = 806.5mg/l SS = 111mg/l
Thơng số đầu ra:
- Q ra = 300 m3/ngày
- COD ra = 1820.5 mg/l (Hiệu suất E = 10%) - BOD ra = 726 mg/l (Hiệu suất E = 10%) - SS ra = 89 mg/l (Hiệu suất E = 20%)
Chọn bể lắng là bể lắng đứng Tiết diện ướt của ống trung tâm: m2
Trong đĩ:
V: vận tốc chuyển động của nước thải trong ống nước trung tâm, lấy =<30mm/s (điều 6.5.9 TCXD-51-84), Chọn v=20mm/s = 0.02m/s
Tiết diện đứng của bể lắng:
Trong đĩ:
v2 là tốc độ chuyển động của nước thải trong bể lắng chọn v2=0.0005m/s (điều 6.5.9 TCXD-51-84)
Diện tích tổng cộng của bể lắng: F=F1 +F2 = 0.17+7=7.17m2
Đường kính bể: D = =3m
Đường kính ống trung tâm: d = =0.5m
Để thu nƣớc đã lắng, dùng hệ thống máng vịng chảy tràn xung quanh thành bể. Thiết kế máng thu nƣớc đặt theo chu vi vành trong của bể, đường kính ngồi của máng chính là đường kính trong của bể.
Đường kính máng thu: Dmáng = 80% đường kính bể Dmáng = 0.8 x 3 = 2.4 (m)
Chiều dài máng thu nước:
L = π ×Dmáng = 3,14 x 2,4 = 7.5(m) Tải trọng thu nước trên 1m dài của máng:
aL= Q/L = 300/7.5 = 40 m3/m2.ngd
Xác định chiều cao bể:
Chiều cao tính tốn của vùng lắng trong bể lắng đứng: htt = v2*t = 0,0005 x 1,5 x 3600 = 2,7 (m) Trong đĩ:
V: Tốc độ chuyển động của nƣớc thải trong bể lắng đứng. V = 0,0005 (m/s) (điều 6.5.6 TCXD-51-84).
Chiều cao phần hình nĩn của bể lắng đứng đƣợc xác định: Hn = H2 + h3 = = 1.5 m
Trong đĩ:
h2: Chiều cao lớp trung hịa (m)
h3: Chiều cao giả định của lớp cặn lắng trong bể Dbể: Đường kính trong của bể lắng, Dbể = 3 (m)
d: Đường kính đáy nhỏ của hình nĩn cụt, lấy d = 0,5 m
α : Gĩc ngang của đáy bể lắng so với phương ngang, α khơng nhỏ hơn 500, chọn α = 500
Chiều cao của ống trung tâm lấy bằng chiều cao tính tốn của vùng lắng và bằng 2,4 m. Đường kính phần loe của ống trung tâm lấy bằng chiều cao của phần ống loe và bằng 1,35 đƣờng đƣờng kính ống trung tâm:
D1 = hl = 1,35*Dtt = 1,35 x 0,5 = 0,7 (m)
Đường kính tấm chắn: lấy bằng 1,3 đường kính miệng loe và bằng: Dc = 1,3 *D1 = 1,3 x 0,7 = 0,9 (m)
Gĩc nghiêng giữa bề mặt tấm chắn so với mặt phẳng ngang lấy bằng 17o
Chiều cao tổng cộng của bể lắng đứng sẽ là:
H = htt + hn + hbv = htt + (h2 + h3) + hbv = 2.7 + 1.5 + 0.3 = 4,5 (m) Trong đĩ:
- hbv: Khoảng cách từ mặt nƣớc đến thành bể, hbv = 0,3(m)
Lượng bùn sinh ra mỗi ngày
M = 0,86*4000*300 = 1032 (Kg/ngđ) Giả sử bùn tươi cĩ độ ẩm 95%
Khối lượng riêng bùn = 1053 Kg/m3 Tỉ số MLVSS : MLSS = 0,75
→ Lượng bùn cần xử lý: G = 19.6m3/ng Lượng bùn cĩ khả năng phân hủy sinh học: M tươi = 0,75 * 1032= 774(Kg/ngày) Thể tích phần lắng:
Vl==19m3
Thời gian lưu bùn: T2= Vbùn/G=10.5/0.5=21h
Chọn máy bơm nước thải vao bể UASB
Cơng suất tính tốn:
η : hiệu suất chung của bơm từ 0,72-0,93 , chọn η= 0,8
Máy bơm cĩ đặc tính kỹ thuật như sau: loại bơm chìm, 3 pha, tần số f = 50 Hz, cột áp H = 8 m, cơng suất bơm N = 0.5 Hp.
=>Vậy: Chọn 2 bơm Tsurumi, model: TOS 50B 2.75. 7.10. Bể UASB
Tính tốn bể UASB theo chỉ tiêu COD đầu ra đảm bảo yêu cầu đầu vào bể Aerotank khoảng 500 mg/l.
Lượng COD cần khử trong một ngày
G = Q*(CODvào – CODra ) = 300.(1820.6 – 455.2) * 10-3= 409.62 kgCOD/ngđ Tải trọng COD của bể UASB lấy theo bảng 12.1, TXL
a = 6 (kgCOD/m3/ngđ)
Dung tích phần xử lý kị khí cần thiết V= G/a =409.62/6 = 68.5 (m3)
Tốc độ nước đi lên trong bể, v = 0.8m/h ( v= 0,6 – 0,9m/h, TXL).
Nhu cầu dinh dưỡng cho bể UASB
Tỷ lệ chất dinh dưỡng cần cung cấp cho quá trình hoạt động và phát triển của vi sinh vật trong bể UASB là: COD : N : P = 350 : 5 : 1 và sự cĩ mặt một lượng nhỏ khống chất
Ta cĩ lượng COD ban đầu là 1820.6 (mg/l) với hiệu quả xử lý trong bể UASB là 75%, lượng COD được các vi sinh vật chuyển hố thành khí là:
Như vậy, lượng nitơ cần cung cấp:
Lượng photpho cần cung cấp:
Tuy nhiên, trong nước thải đem xử lý cĩ chứa một lượng nitơ là 347mgN/l Do đĩ: lượng N dư sau bể UASB:
CNdư=347 – 19.5= 327.5 (mg/l). Diện tích bể: F = Chiều cao phần xử lý kị khí ) Tổng chiều cao bể H1: chiều cao phần xử lý kị khí
H2: chiều cao vùng lắng, lấy H2 = 1,5m H3: chiều cao bảo vệ, H3 = 0,3m
Chiều cao bể H = 4.4 + 1,5 + 0,3= 6.2 (m).
Chọn chiều cao H = 6.5m để tăng thời gian lưu nước. Kiểm tra thời gian lưu nước:
Thể tích bể : V= H*F = 6.5*15.63 = 102 (m3) Thoi gian lưu nước trong bể:
= 8.2 h
Chọn kích thước bể: F= 15.63 m2
Chọn 2 đơn nguyên cạnh hình vuơng, chiều dài mỗi cạnh: W = .
Tính tốn ngăn lắng
Trong mỗi đơn nguyên lắp đặt 4 tấm chắn khí, hai tấm hướng dịng.
Nước trước khi vào ngăn lắng sẽ được tách khí bằng các tấm chắn khí đặt nghiêng so với phương ngang một gĩc từ 45 – 600C. Chọn gĩc này là 600.
Tổng chiều cao của tồn bộ ngăn lắng Hlắng ( kể cả chiều cao vùng lắng H2) và chiều cao dự trữ H3 phải chiếm trên 30 % tổng chiều cao bể.
tg600= Hlắng = (tg600 * W)/2 – 0.3 = 2.1 m > 2m ( thỏa mãn). Vậy chiều cao xác định là thích hợp.
Tính tốn tấm chắn khí và tấm hướng dịng trong mỗi đơn nguyên.
Chọn khe hở giữa các tấm chắn khí và các tấm hướng dịng bằng nhau. - Tổng diện tích khe hở chiếm 15 – 20% tổng diện tích.
- Giả sử mỗi đơn nguyên gồm 2 phễu thu khí. Mỗi phễu cĩ chiều cao 1,5m. Đáy phễu thu khí bằng cạnh đơn nguyên: l = W = 2,8 m và chiều rộng w = 1,25 m
Trong đĩ
A: Diện tích bề mặt bể
Akh: Diện tích khe hở giữa các phễu thu khí Ap: Diện tích đáy phễu thu khí
w : cạnh đáy phễu thu khí
Giả sử mỗi đơn nguyên cĩ 4 ống phân phối vào, diện tích trung bình cho một đầu phân phối vào:
an = m2/đầu ∈(2 – 5 m2/đầu).
Diện tích khe hở.
Skhe= m2
4: Số khe hở trong mỗi đơn nguyên. Bề rộng khe hở:
Tấm chắn khí 1. - Chiều dài l1= W = 2800mm. - Chiều rộng: b1= = 700mm. Tấm chắn khí 2: - Chiều dài: l2= W= 2800mm. - Chiều rộng: h= 125 sin30 = 62.5 mm=63mm Độ dài tấm chắn 2 chồng lên tấm chắn 1 chọn 400 mm. b2= = 3500 mm. Tấm hướng dịng đặt nghiêng một gĩc 600, cách tấm chắn khí 260mm. Khoảng cách giữa 2 tấm chắn khí l = 4X. Với X= 260 cos600= 130 mm. Suy ra : l = 4 * 130= 520 mm .
- Tấm hướng dịng cĩ nhiệm vụ ngăn bùn đi lên từ vùng phản ứng kỵ khí lên vùng lắng nên bề rộng đáy dhd giữa 2 tấm hướng dịng phải lớn hơn l.
- Đoạn nhơ ra của tấm hướng dịng nằm bên dưới khe hở từ 10- 20 cm, chọn mỗi bên nhơ ra 20 cm = 200 mm.
- Bề rộng đáy d:
dhd= l+ b1= 520 +700 = 753mm. chọn 800mm. -Bề rộng tấm hướng dịng.
bhd=
Tính tốn hệ thống phân phối nước.
Thiết bị phân phối nước là dàn ống khoan lỗ. Đường kính ống chính.
Chọn vận tốc trong ống v= 1 m/s, v = 0,7 – 1,5 m/s. d= = = 70mm.
Chọn ống nhựa cĩ đường kính 73 mm. Đường kính ống nhánh.
Mỗi đơn nguyên cĩ 2 ống nhánh, trên mỗi ống nhánh đục 5 đầu phân phối. dn = mm.
Chọn ống nhánh là ống nhựa cĩ đường kính 27 mm. Diện tính mỗi lỗ phân phối trong 1 bể.
F= m2 . Đường kính mỗi lỗ:
Trong đĩ:
v: vận tốc nước chảy qua lỗ. v= 1,5 m/s.
Tính tốn máng thu nước.
Máng thu nước đặt giữa bể chạy dọc theo chiều rộng của bể.
Máng tràn gồm nhiều răng cưa hình chữ V, được thiết kế cĩ độ dốc dẫn về cuối bể, rồi theo ống dẫn tự chảy sang cơng trình tiếp theo.
Cơng thức tính lưu lượng qua mỗi răng máng hình chữ V. Trong đĩ: θ : gĩc ở đỉnh tam giác, chọn = 900
g : gia tốc trọng trường
H : chiều cao cột nước trên đỉnh tam giác, chọn H = 0,04 m Cd : hệ số lưu lượng
Trong đĩ
δ : sức căng mặt ngồi của nước = 70.10-3
ν : độ nhớt động học của nước = 0,8545.10-3Pas (ở 270C) =>Cd=0,71
=>
Số răng cưa trên máng: chọn 10
Như vậy hai bên máng thu nước mỗi bên cĩ 5 răng. Khoảng cách giữa các răng. d =
Chiều rộng máng chọn b=0.2m.
Nước chảy trong máng với vận tốc v = 0.24m/s, độ dốc máng i=0.05. Thời gian trung bình lưu nước trong máng:
Thể tích máng thu:
Tổng chiều cao máng thu nước = 0.035 + 0.02 = 0.055m, chọn 0.1m (do cĩ thêm chiều cao dự trữ máng răng cưa).
Chiều cao máng thu nước ở cuối bể: 0.1 + 0.055*2.8 =0,254m .
Tính tốn lượng bùn và khí sinh ra
Lượng bùn nuơi cấy ban đầu cho vào bể (TS = 5%) Mb = tấn
Trong đĩ:
Css = hàm lượng bùn trong bể, kg/m3
Vp = thể tích ngăn phản ứng.
TS = Hàm lượng chất rắn trong bùn nuơi cấy ban đầu, %. Hàm lượng COD của nước thải sau xử lý kị khí:
CODra = (1 – ECOD)*CODvào = (1 - 0,75)*1820.6= 455.2 mg/l Hàm lượng BOD5 của nước thải sau xử lý kị khí:
BODra = (1 – EBOD)*BODvào = (1- 0,75)*725.76= 181.44 mg/l Hàm lượng SS của nước thải sau xử lý kị khí:
TSSra = (1 - ESS)*SSvào = (1 + 0,1)*88.53=97.4 mg/l. Lượng sinh khối hình thành mỗi ngày
Trong đĩ:
Y : hệ số sản lượng bùn, Y = 0,04 gVS/gCOD kd: hệ số phân hủy nội bào, kd = 0,04 ngày-1
: thời gian lưu bùn, = 30 ngày Lượng bùn dư bơm ra mỗi ngày.
Lượng chất rắn từ bùn dư:
MSS = Qw CSS = 0,4 30 = 14,2 (kgSS/ngày).
Chọn thời gian xả cặn là 30 phút.
Chọn thời gian lưu bùn trong 1 tháng V= 0,4 * 30 = 12 m3. Lượng cặn đi vào ống thu bùn trong 60 phút= 12/30*60=0,007m3/s.
Bố trí 2 ống thu bùn, các ống này đặt vuơng gĩc với chiều rộng bể, mỗi ống cách nhau 1 m, 2 ống sát tường cách tường 1 m
Vận tốc bùn trong ống chọn 0.5m/s. Diện tích ống xả cặn:
Đường kính ống thu bùn
Chọn đường kính ống 114 mm
Đường kính ống thu bùn trung tâm:
Chọn vận tốc 0.3m/s Đường kính ống thu bùn:
Theo TCXD 51-2008, đường kính ống thu bùn tối thiểu 114mm. Chọn đường kính ống trung tâm là 220mm.
Thể tích khí mê tan sinh ra mỗi ngày
= 143700 (l/ngày) = 144 (m3/ngày) Trong đĩ:
: thể tích khí mê tan sinh ra ở điều kiện chuẩn (nhiệt độ 0oC và áp suất 1atm) Q: lưu lượng bùn vào bể kị khí, m3/ngày
Px: lượng sịnh khối hình thành mỗi ngày, kgVS/ngày
350,84: hệ số chuyển đổi lý thuyết lượng khí mê tan sản sinh từ 1kgBOD, chuyển hồn tồn thành khí mê tan và CO2, lít CH4/kgBOD.
Tính tốn ống dẫn khí:
Chọn vận tốc dịng khí trong ống v = 10m/s ( 10 – 15 m/s).
Lắp 2 ống dẫn khí hai bên thành bể.
Tiết diện ống dẫn khí.
Đường kính ống dẫn khí cho 2 đơn nguyên: dkh = .
Chọn ống dẫn khí là thép cĩ đường kính 20mm( đường kính trong).
Tính tổn thất cột nước và chọn bơm:
Áp dụng phương trình becnouly cho mặt cắt 1-1 (mặt thống bể lắng hĩa lý) và mặt cắt 2-2 (mặt cắt tại lổ phân phối nước của bể UASB ).
2 2 1 1 1 2 2 2 1 2 0 2 2 1 2 P V P V Z H Z h g g α α γ γ → + + + = + + +∑ Hay : 2 2 2 1 2 2 1 1 0 ( 2 1) 1 2 2 P P V V H Z Z h g α α γ → − − = − + + +∑ Z2 – Z1 = 0.5 – 1.3 = -0.8 m Tính 2 1 p p γ − Ta cĩ:
P2 : áp suất ở đầu ống đẩy, N/m2
P2 = PMặt thống + ρgH = 1,1.105(N/m2) + 1000.9,81.6,2 = 170822 N/m2 P1 : áp suất ở đầu ống hút, N/m2 P1 = 1 kg/cm2 = 105 N/m2 Vậy: 2 1 p p γ − = 170822 100000 7, 22 1000 9.81 − = × m Tính 2 2 2 2 1 1 2 V V g α −α
α : phụ thuộc vào Reynolds Re v d ρ µ × × = d : đường kính ống, d = 210 mm = 0,21m µ (270C) = 0,8545 Cp = 0,8545.10-3 Pa.s 3 0.91 0.21 1000 Re 223640 0.8545.10− × × = = > 104 => dịng chảy rối =>α = α =1
V1 = 0, V2 = 2 m/s => 2 2 2 2 1 1 2 V V g α −α = 2 1 2 0,2 2 9,81 × = × Tính ∑h1 2→ 1 2 Đường ống cục bộ h→ = h + h ∑ ∑ ∑ 2 1 2 ( ) 2 l V h d g λ ξ → = + ∑ ∑
Theo cơng thức Blasius :
λ1= 0,31640,25 = 0,31640,25 =0.0145 Re 223639 ξ ∑ = ∑ξh + ∑ξd h ξ ∑ : tổng trở lực cục bộ trong ống hút. h ξ ∑ = ξ1 + ξ2 + 3ξ3 Trong đĩ : ξ1 = 0,5 – hệ số trở lực khi vào ống hút ξ2 = 0,5 – hệ số trở lực van một chiều ξ3 = 0,11 – hệ số trở lực khúc cong 900 =>∑ξh = 0,5 + 0,5 + 3 x 0,11 = 1,33 h ξ ∑ : tổng hệ số trở lực cục bộ trong ống đẩy.
Trên đường ống đẩy cĩ 6 khúc cong 900, 5 van một chiều