ST T Các thơng số

CHƯƠNG 4: NỘI DUNG THIẾT KẾ CƠNG NGHỆ – THIẾT BỊ TRẠM XỬ LÝ NƯỚC THẢ

ST T Các thơng số

T Các thơng số Kí hiệu Giá trị Đơn vị 1 Chiều dài bể L 7 m 2 Chiều rộng bể B 4 m

3 Chiều cao làm việc của bể H 4 m

4 Chiều cao xây dựng bể H 4.5 m

5 Thể tích xây dựng bể Vbể 105 m3 6 Số ống nhánh 3 ống 7 Đường kính ống dẫn khí chính D 60 mm 8 Đường kính ống dẫn khí nhánh d 14 mm 8 Số lỗ trong mỗi ống n 22 lỗ 9 Đường kính lỗ dlỗ 5 mm

10 Đường kính ống dẫn nước vào Dvào 90 mm

11 Đường kính ống dẫn nước ra Dra 90 mm

Bảng 5.3 :Các thơng số thiết kế bể điều hịa 5.1.4 Bể lắng đứng 1

 Chức năng

Nước thải sau khi qua bể lắng cát được dẫn đến bể lắng đứng đợt. Nhiệm vụ của bể lắng đợt 1 là lắng các tạp chất thơ hoặc phân tán nhỏ (chất lơ lửng) dưới dạng cặn lắng xuống đáy bể hoặc nổi lên trên mặt nước.

 Vật liệu

Vật liệu xây dựng bể bằng bê tơng cốt thép  Tính tốn

Diện tích tiết diện ướt của bể lắng đứng

F1 = = = 12 (m2) Trong đĩ

v: tốc độ chuyển động của nước thải trong bể lắng đứng v = 0.0285 (m/phút) = 0.000475 (m/s).

Diện tích tiết diện ướt của ống trung tâm

F2 = = = 0.3 (m2) Trong đĩ

vtt: tốc độ chuyển động của nước thải trong ống trung tâm, lấy khơng lớn hơn 30 mm/s (TCXD – 51:84) Chọn vtt = 20 mm/s = 0.02 m/s Diện tích tổng cộng của bể lắng F = F1 + F2 = 12 + 0.285 = 12.3 13 (m2) Đường kính bể lắng D = = = 4 (m) Đường kính ống trung tâm

d = = = 0.6 (m) Chiều cao tính tốn của vùng lắng trong bể lắng đứng

hl = V x t = 0.000475 x 114 x 60= 3.2 (m) Trong đĩ

t: thời gian lắng, t = 114 phút (thực nghiệm)

V: tốc độ chuyển động của nước thải trong bể lắng đứng V = 0.0285 (m/phút) = 0.000475 (m/s) Chiều cao phần hình nĩn của bể lắng đứng được xác định

hn = h2 + h3 = * tag � = * tag 50o = 2 (m) Trong đĩ:

h2: chiều cao lớp trung hồ (m)

h3: chiều cao giả định của lớp cặn lắng trong bể D: đường kính trong của bể lắng, D = 4 (m)

dn: đường kính đáy nhỏ của hình nĩn cụt, lấy dn = 0.6 m

: gĩc ngang của đáy bể lắng so với phương ngang, khơng nhỏ hơn 50o Chọn = 50o

Chiều cao của ống trung tâm lấy bằng chiều cao tính tốn của vùng lắng bằng 3.2 m. Đường kính ống loe

dchắn = 1.3 x dloe = 1.3×0.8 = 1 (m)

Gĩc nghiêng giữa bề mặt tấm chắn so với mặt phẳng ngang lấy bằng 17o Chiều cao tổng cộng bể lắng đợt I

Htc = htt + hn + hbv = htt+ (h2 + h3) + hbv = 3.2 + 2 + 0.3 = 5.5 (m) Trong đĩ:

hbv: khoảng cách từ mặt nước đến thành bể, hbv = 0.3 m (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});

Tính máng thu nước

Để thu nước bể lắng, hệ thống máng chảy tràn xung quanh thành bể. Thiết kế máng thu nước 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 × D = 0.8 x 4 = 3.2 (m) Chiều dài máng thu nước

L = � × Dmáng = 3.14 x 3.2 = 10 (m) Tải trọng thu nước trên 1m dài của máng

aL = = = 50 (m3/mdài.ngày) Đường kính ống dẫn nước vào

D = = = 0.09 (m) Chọn ống PVC Ø 90

Hàm lượng SS, BOD, COD cịn lại sau bể lắng đứng 1 (Metcalf & Eddy – 1991) SS = SS * 40% = 850 * 40% = 340 (mg/l)

BOD = BOD * 75% = 2000 * 75% = 1500 (mg/l) COD = COD * 75% = 3000 * 75% = 2250 (mg/l) Lượng bùn sinh ra mỗi ngày

M = Qngày

tb * SS * Rss = 500 * 850 * 0.58 = 246500 (kg/ng.đ) 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 = = = 4681 (m3/ng.đ)

STT Tên thơng số Kí hiệu Giá trị Đơn vị

1 Diện tích ướt của ống trung tâm F2 0.28 m2

2 Diện tích ướt của bể lắng F1 12 m2

3 Đường kính ống trung tâm d 0.6 m

4 Đường kính bể lắng D 4 m

5 Chiều cao bể H 5.5 m

6 Thời gian lắng t 114 phút

7 Đường kính máng thu Dmáng 3.2 m

8 Đường kính ống dẫn nước vào Dvào 90 mm

9 Đường kính ống dẫn nước ra Dra 90 mm

Bảng 5.4: Các thơng số thiết kế bể lắng đứng 1 5.1.5 Bể UASB

 Chức năng

Nhờ vào quá trình hoạt động của các vi sinh vật kị khí nhằm biến đổi các chất hữu cơ phức tạp tạo thành các chất đơn giản hơn và sinh ra khí sinh học. Việc giảm bớt nồng độ các chất ơ nhiễm hữu cơ ở bể UASB giúp tăng hiệu quả của các cơng trình xử lý hiếu khí phía sau (nồng độ COD đầu vào và tải trọng hữu cơ giảm).

Hỗn hợp nước thải sau khi đi qua các cơng trình xử lý sơ bộ để đến bể UASB đạt được các tính chất sau: COD = 2250 mg/l BOD = 1500 mg/l SS = 340 mg/l Q = 500 m3/ngày = 21 m3/h Hàm lượng các chất khác khơng đáng kể.

Thực nghiệm trên mơ hình pilot rút ra được kết luận sau:

_ Yêu cầu nước thải trước khi vào cơng trình xử lý hiếu khí tiếp theo chỉ tiêu COD cần đạt nhỏ hơn 500 mg/l

_ Tỉ lệ MLVS : MLSS của bùn trong bể UASB = 0.75 _ Tải trọng bề mặt phần lắng 12 m3/m2.ngày (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});

_ Ở tải trọng thể tích Lo = 3 kgCOD/m3.ngày, hiệu quả khử COD đạt 65% và BOD5 đạt 75%.

_ Lượng bùn phân huỷ kị khí cho vào ban đầu cĩ TS = 5%

Y = 0.04 gVSS/gCOD, kd = 0.0025ngày-1, qc = 60 (ngày)  Vật liệu

Bể được xây dựng bằng bê tơng cốt thép  Tính tốn

Hiệu quả xử lý của UASB là COD 65%, BOD 75% (Lâm Minh Triết, Nguyễn Thanh Hùng, Nguyễn Phước Dân - 2002)

Lượng COD sau xử lí:

CODra = (1 – ECOD) * CODvào = (1 – 0.65) * 2250 = 788 (mg/l) Lượng BOD sau xử lí

BODra = (1 – EBOD) * BODvào = ( 1 – 0.75) * 1500 = 375 (mg/l) Lượng COD cần khử trong ngày

G = (CODvào –CODra) * 300 * 10-3 = (2250 – 788)* 300 * 10-3 =

= 439 (kg COD/ngày) Tải trọng khử COD của bể

Chọn L = 3 kg COD/m3.ngày (Lâm Minh Triết, Nguyễn Thanh Hùng, Nguyễn Phước Dân - 2002)

Thể tích xử lý yếm khí cần thiết

V = = = 146 (m3)

Để giữ lớp bùn ở trạng thái lơ lửng, tốc độ nước dâng trong bể khoảng v = 0.6 0.9 m/h, (Trịnh Xuân Lai - 2000).

Chọn v = 0.6 m/h Diện tích bề mặt bể

Kích thước diện tích bể: F = B * L = 6m * 6m Chiều cao cần xử lý yếm khí

H1 = = = 4.1 (m) Tổng chiều cao bề

H = H1 + H2 + H3 = 4.1 + 1.5 + 0.3 = 6 (m) Trong đĩ:

H1: chiều cao cần phải xử lý yếm khí.

Chiều cao vùng lắng H2 1(Trịnh Xuân Lai – 2000), H2 = 1.5m Chiều cao bảo vệ, chính là phần thu khí, H3 = 0.3 m

Gọi hlắng là chiều cao tồn bộ ngăn lắng → Hlắng = 2m (Trịnh Xuân Lai - 2000) Kiểm tra:

100 = 100 = 33% > 30% ( thỗ yêu cầu) Thời gian lưu nước trong ngăn lắng (tlắng >1h)

tlắng = = = 1h → (thỗ yêu cầu)

Lmat thoang = 3.125 (m)

Khoảng cách từ mí trên cùng của ngăn lắng đến thành bể là: = = 0.1 (m)

Thời gian lưu nước trong bể (HRT = 4 ÷ 12 h)

HRT = = = 10 (giờ) → thỗ yêu cầu Tấm chắn khí và tấm hướng dịng

Nước khi vào ngăn lắng sẽ được tách khí bằng các tấm chắn khí đặt nghiêng so với phương ngang một gĩc 45 60o. Chọn 50o.

tấm chắn 1 y1 tấm chắn 2 H ng la éng h1

Hình 5.6: Tấm chắn khí (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});

Khoảng cách giữa hai tấm chắn khí

Vận tốc nước qua khe lắng (vqua khe = 9 10m/h). Chọn vquakhe = 9 m/h vqua khe = = = 9 (m/h) Suy ra bkhe = = = 0.146 (m) = 146 (mm) Tấm chắn khí 1 Dài l1 = L = 6m Rộng b1 = = = 0.6 (m) Chọn rộng = 1.2 (m) Tấm chắn khí 2

Đoạn xếp mí của 2 tấm chắn lấy bằng 0.25 Dài l2 = L = 6 (m)

Rộng b2 = 0.25 + = 0.25 + = 2.5 (m) Với h = b * sin ( 90o – 50o ) = 146 * sin (30o) = 70 (mm) = 0.07 (m)

Tấm hướng dịng: được đặt nghiêng so với phương ngang một gĩc 50o và cách tấm chắn khí dưới 200 mm

Khoảng cách giữa 2 tấm chắn khí là L = 4X. Với X = 200 * cos50o = 129 (mm)

⇒ L = 4 * X = 4 * 129 = 516 (mm) D ϕ a1 a2 h

Hình 5.7: Cấu tạo tấm hướng dịng

Khoảng cách từ đỉnh tam giác của tấm hướng dịng đến tấm chắn 1 l = = = 178 (mm) = 0.18 (m)

a1 = bkhe * cos55o = 146 * cos 55o = 84 (mm) a2 = l – a1 = 178 – 84 = 94 (mm)

h = bkhe * sin 55o = 146 * sin55o »71(mm) tgα = = = 1.55 → α = 57o

φ = 180o – 2 * q = 180o – 114o = 65.6o

Đoạn nhơ ra của tấm hướng dịng nằm bên dưới khe hở từ 10 ÷ 20 cm. Chọn mỗi bên nhơ ra 15 cm

D = 2 * l + 2 * 150 = 2 * 178 + 2 * 150 = 656 (mm) Chiều rộng tấm hướng dịng:

b3 = = = 600 (mm). Chọn b3 = 6 (m)

Tính máng thu nước:

Chọn máng thu nước bê tơng. Máng thu nước được thiết kế theo nguyên tắc máng thu của bể lắng, thiết kế một máng thu nước đặt giữa bể chạy dọc theo chiều dài bể.

Vận tốc nước chảy trong máng: 0.6 ÷ 0.7 m/s. ( Nguyễn Ngọc Dung - 1999) Chọn vmáng = 0.6 m/s

A = = = 9.7 10-3 (m2)

Chọn chiều ngang máng 400 mm, chiều cao máng 200 mm.

Máng bê tơng cốt thép dày 65 mm, cĩ lấp thêm máng răng cưa tấm khơng gỉ, được đặt dọc bể, giữa các tấm chắn khí. Máng cĩ độ dốc 1% để nước chảy dễ dàng về phía cuối máng. Tại đây cĩ đặt ống thu nước Ø 90 bằng thép để dẫn nước sang bể Anoxic.

Máng răng cưa:

Máng tráng gồm nhiều răng cưa hình chữ V Chiều cao một răng cưa: 60 mm

Dài đoạn vát đỉnh răng cưa: 40 mm Chiều cao cả thanh: 260 mm

Khe dịch chuyển: Cách nhau: 450 mm Bề rộng khe: 12 mm Chiều cao: 150 mm

Tính lượng khí sinh ra và ống thu khí:

Lượng khí sinh ra: 0.5 m3/ kg CODloại bỏ ( Metcalf & Eddy – 1991)

Qkhí = 0.5 m3/ kg CODloại bỏ * 439 kg CODloại bỏ /ngày = 219 (m3/ngày) =

= 9.1 (m3/h) =2.5.10-3 (l/s) Trong đĩ lượng khí metan sinh ra chiếm 70 ÷ 80%

Chọn metan sinh ra chiếm 70% (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});

→ lương khí metan sinh ra = 0.35 (kg CODloại bỏ)

QCH4 = 0.35 m3CH4/kg CODloại bỏ * 439 kg CODloại bỏ/ngày = 153 (m3/ngày)

Tính ống thu khí

Hệ thống thu khí gồm 2 ống đặt đối xứng 2 phía của bể. Vận tốc khí trong ống dẫn khơng hạn chế, đường kính ống thu khí cần đảm bảo cho khí thốt ra được dễ dàng.

Chọn vận tốc khí trong ống là vkhí = 10 m/s Đường kính ống khí là:

Chọn đường ống Ø 27 Kiểm tra vận tốc khí:

vkhí = = = 8 (m/s)

Tính lượng bùn sinh ra và ống xã bùn

Lượng bùn sinh ra trong bể = 0.05 : 0.1 gVSS /g COD loại bỏ ( Metcalf & Eddy – 1991)

Khối lượng bùn sinh ra trong một ngày

Mbùn = 0.05 kgVSS/kg COD loại bỏ * 439 kg CODloại bỏ /ngày = 22 (kgVSS/ngày) Ta cĩ: 1m3 = 260 (kgVSS)

Thể tích bùn sinh ra trong 1 ngày

Vbùn = = = 0.08 (m3/ngày) Chọn thời gian lưu bùn là 3 tháng

Lượng bùn sinh ra trong 1 tháng

Vbùn= 0.08 m3/ngày * 30 ngày = 2.4 (m3/tháng) Chiều cao bùn trong một tháng:

hbùn = = = 0.06 (m) Thể tích bùn sinh ra trong 3 tháng

Vbùn = 2.4 m3/tháng * 3 tháng = 7.2 (m3/tháng) Chọn thời gian xã bùn là 3 giờ

Lưu lượng bùn xã

Qbùn = = 2.4 (m3/h)

Bùn xã nhờ áp lực thuỷ tĩnh thơng qua 1 ống inox Ø 76, đặt cách đáy 400 mm, độ dốc 2%

Lấy mẫu

Để kiểm tra sự hoạt động bên trong bể, dọc theo chiều cao bể ta đặt các van lấy mẫu. Với các mẫu thu được ở cùng 1 van, ta cĩ thể ước đốn lượng bùn ở độ cao đặt va đĩ. Dựa vào kết quả đo đạt và quan sát màu sắt bùn, từ đĩ mà cĩ sự đều chỉnh thích hợp.

Trong điều kiện ổn định, tải trọng bùn gần như khơng đổi, do đĩ mật độ bùn tăng lên đều đặn. Việc lấy mẫu được thực hiện đều đặn hằng ngày.

Khi van mở, cần đều chỉnh sao cho bùn ra từ từ để đảm bảo thu được bùn gần giống như trong bể vì nếu van mở quá lớn thì nước sẽ thốt ra nhiều hơn. Thể tích mẫu thường lấy 500/1000 m3

Bể cao 6 m do đĩ dọc theo chiều cao đặt 5 van lấy mẫu, các van đặt cách nhau 1m Chọn ống và van lấy mẫu bằng nhựa PVC cứng Ø 27

Hệ thống phân phối nước trong bể

Với loại bùn dạng hạt, tải trọng > 4 kgCOD/m3.ngày thì số điểm phân phối nước trong bể cần thõa »2 m2 trên đầu phân phối.

Số đầu cần phân phối: = 18 đầu

Nước từ bể điều hịa được bơm sang bể UASB theo đường ống chính, phân phối đều ra 3 ống nhánh nhờ hệ thống van Vận tốc nước trong ống chính : Vchính = 1.5 ÷ 2.5 m/s Chọn Vchính = 2m/s Đường kính ống chính Dchính = = = 0.06 (m) = 60 (mm) Sử dụng ống Inox Ø 60 Vận tốc trong ống nhánh v = 1 3 m/s Chọn v = 2 m/s Qnhánh = = = 5.25 (m3/h) Đường kính ống nhánh Dnhánh = = = 0.03 (m) = 30 (mm) Chọn ống Inox Ø 34 để dẫn nước trong bể UASB Kiểm tra vận tốc trong ống nhánh:

Vnhánh = = = 2 (m/s) (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});

1 Diện tích bể F 6 * 6 m2

2 Chiều cao xây dựng bể H 6 m

3 Đường kính ống dẫn nước chính Dchính 60 mm 4 Đường kính ống dẫn nước nhánh dnhánh 34 mm 5 Đường kính ống dẫn nước ra Dra 90 mm 6 Đường kính ống dẫn khí Dkhí 27 mm 7 Đường kính ống xả bùn Dbùn 76 mm 8 Tấm chắn khí 1 l1×b1 60.6 m 9 Tấm chắn khí 2 l2 x b2 62.5 m 10 Tấm hướng dịng D x b3 0.6 6 m

Bảng 5.5: Các thơng số thiết kế bể UASB 5.1.6 Bể Anoxic

 Chức năng

Phân huỷ chất hữu cơ bằng các vi sinh vật trong mơi trường thiếu khí đồng thời giải phĩng khí N2 ra khỏi nước.

 Vật liệu

Bể được xây dựng bằng vật liệu bê tơng cốt thép.

 Tính tốn

t: thời gian lưu nước 2 3h. Chọn 2h

Qtbh = 21: lưu lượng nước thải trung bình giờ Thể tích bể Anoxic

V = 21 * 2 = 42 (m3) Chọn chiều cao bể

H = Hi + Hbv = 4 + 0.5 = 4.5 (m) Trong đĩ:

Hi :chiều cao hữu ích. Chọn Hi = 4.1 m Hbv: chiều cao bảo vệ. Chọn Hbv = 0.4 m Diện tích mặt bằng bể

F = = = 11 (m2) Chọn chiều rộng bể: B = 4 m

Thể tích thực của bể

V= L * B * H = 4m * 4m * 4.5m = 72 (m3) Tốc độ khuấy của một cánh khuấy

P = 10 kw/103m3 Q = 500 m3

Số cánh khuấy cần sử dụng

Chọn 2 cánh khuấy cĩ cơng suất 0.25 kw

STT Thơng số Kí hiệu Giá trị Đơn vị

1 Diện tích bể F 16 m2

2 Chiều cao xây dựng bể H 4.5 m

3 Chiều dài bể L 4 mm

4 Chiều rộng bể B 4 mm

5 Số cánh khuấy n 2 mm

Bảng 5.6: Các thơng số thiết kế bể Anoxic 5.1.7 Bể Aerotank

 Chức năng

Nước thải sau khi qua bể lắng và phân hủy bùn cĩ chứa các chất hồ tan là các chất lơ lửng đi vào bể phản ứng hiếu khí (Aerotank). Khi ở trong bể, các chất lơ lửng đĩng vai trị là các hạt nhân để cho vi khuẩn cư trú, sinh sản và phát triển dần lên thành các bơng cặn gọi là bùn hoạt tính. Vi sinh vật sử dụng chất hữu cơ (BOD) và chất dinh dưỡng (N, P) làm thức ăn để chuyển hố chúng thành các chất trơ khơng hồ tan và thành các tế bào mới.

Số lượng bùn hồ tan sinh ra trong thời gian lưu lại trong bể Aerotank của lượng nước thải đi vào trong bể khơng đủ để làm kết tủa nhanh các chất hữu cơ. Do đĩ phải sử dụng lại bùn tiến trình lắng xuống đáy của bể lắng II bằng cách tuần hồn bùn ngược lại bể Aerotank để duy trì nồng độ đủ của vi sinh vật trong bể. Bùn dư ở bể lắng II được xả qua bể nén bùn. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});

 Vật liệu

Bể được xây dựng bằng bê tơng cốt thép  Tính tốn

Hàm lượng BOD đầu vào = 375 (mg/l) Hàm lượng COD đầu vào = 788 (mg/l) Cặn lơ lửng SS đầu vào = 340 (mg/l)

f = BOD/COD = 0.4

Theo TCVN 24 – 2009, cợt A

BOD đầu ra < 30 mg/l chọn BOD đầu ra = 20 (mg/l) COD đầu ra < 60 mg/l chọn COD đầu ra = 40 (mg/l) Cặn lơ lửng SSra < 50 mg/l chọn SSra = 40 (mg/l)