a. Sơ đồ công nghệ
Chú thích:
Đường nước : Đường khí : Đường CTR: Đường bùn : Đường hóa chất :
b. Thuyết minh quy trình công nghệ:
+ Nước thải tập trung từ nhà bếp, sinh hoạt của khách và các công nhân viên trong khách sạn sau khi qua song chắn rác sẽ đến hố thu gom.
+ Sau đó, nước thải tại hố thu gom tiếp tục được bơm đến công trình xử lý tiếp theo là bể tuyển nổi. Trong quá trình tuyển nồi, các hạt cặn kích thước lớn sẽ lắng xuống đáy bể và được dưa vào bể chứa bùn. Ngoài ra, khí được sục vào nước thải. Các bọt khí đó dính kết với các hạt và khi các hạt đủ lớn sẽ cùng nhau tạo thành những lớp bọt nổi lên bề mặt và được loại bỏ nhờ thiết bị gạn cặn nổi. Nhờ vậy, dầu mỡ được tách ra khỏi nước thải và thu gom định kì để đem đi xử lý. Phần bùn được dẫn về bể chứa bùn. Tiếp
Nước thải từ nhà
hàng, khách sạn Hố thu gom Bể tuyển nổi Bể điều hòa Nguồn tiếp nhận QCVN 14:2008/BTNMT Cột B Bể chứa bùn Bể màng MBR Bể chứa nước rửa màng MBR Xử lý Xử lý Máy thổi khí Máy thổi khí Xử lý
theo, nước thải được dẫn qua bể điều hòa. Tại bể điều hòa, nước thải sẽ được điều hòa lưu lượng và nồng độ nước thải. Hệ thống khuấy trộn đặt trong bể được sử dụng để ngăn ngừa hiện tượng lắng cặn ở bể sinh ra những mùi khó chịu. Ngoài ra, bể điều hòa còn có vai trò như bể chứa khi hệ thống dừng lại để sửa chữa hoặc bảo trì.
+ Sau đó nước được dẫn vào bể màng sinh học MBR. Trong bể được lắp đặt các module màng lọc MBR. Tại đây diễn ra quá trình phân tách giữa nước sạch với hỗn hợp bùn hoạt tính, các chất rắn lơ lửng và vi khuẩn gây bệnh nhờ màng MBR. Với kích thước lỗ lọc 0,05 µm, màng MBR chỉ cho phép nước sạch và một số thành phần đi qua, đồng thời giữ lại những chất ô nhiễm và các vi sinh vật có kích thước lớn kích thước lỗ màng. Quá trình sử dụng màng lọc MBR trong bể giúp nồng độ bùn luôn được duy trì ở mức độ cao, do vậy làm tăng hiệu quả xử lý chất ô nhiễm. Bùn dư sinh ra trong bể sẽ được bơm qua bể chứa bùn. Nước thải sau khi đạt tiêu chuẩn QCVN 14:2008/BTNMT, cột B sẽ được thải ra nguồn tiếp nhận. Một phần nước được chuyển sang bể chứa nước rửa màng.
c. Hiệu suất các công trình xử lý ở phương án 2:
Bảng 3.3 Hiệu suất các công trình xử lý ở phương án 2 [2],[4],[6],[8]
Hạng mục BOD COD TSS NH4+ PO43- Coliform Dầu mỡ Nồng độ đầu vào (mg/l) 250 400 350 70 11 15000 70 Song chắn rác Nồng độ (mg/l) 250 400 350 70 11 15000 70 Hiệu suất(%) 5 5 5 0 0 0 0 Hố thu gom Nồng độ (mg/l) 237,5 380 332,5 70 11 15000 70 Hiệu suất(%) 0 0 0 0 0 0 0 Bể tuyển nổi Nồng độ (mg/l) 237,5 380 332,5 70 11 15000 70 Hiệu suất(%) 35 35 85 0 0 0 85 Bể điều hòa Nồng độ (mg/l) 154,3 247 49,9 70 11 15000 10,5 Hiệu suất(%) 5 5 5 0 0 0 0 Nồng độ (mg/l) 146,6 234,7 47,4 70 11 15000 10,5
Bể màng MBR Hiệu suất(%) 85 85 98 90 80 80 0 Nguồn tiếp nhận 22 35,2 1 7 2,2 3000 10,5 QCVN 40:2011/BTNMT Cột B 50 - 100 10 10 5000 20
CHƯƠNG 4
TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ 4.1 Phương án 1
4.1.1 Song chắn rác a. Nhiệm vụ
+ Tách các loại rác, các tạp chất thô có kích thước lớn.
+ Tránh tắc nghẽn đường ống, mương dẫn và gây hỏng hóc bơm
b. Tính toán b.1 Tính mương dẫn 𝐹 = 𝑄𝑠𝑚𝑎𝑥 𝑣 = 0,006 0,8 = 0,0075 m2 Trong đó:
F: Tiết diện mương dẫn (m2).
v: Vận tốc nước thải trong mương dẫn (m/s), v = 0,8 – 1m/s, chọn v = 0,8 m/s.
(Mục 6.12/ [3])
+ Độ sâu nước lớp nước song chắn rác lấy bằng độ sâu mực nước trong mương dẫn:
ℎ = 𝐹
𝐵𝑚 = 0,0075
0,3 = 0,025 m Chọn chiều rộng mương dẫn Bm = 300 mm = 0,3 m
b.2 Tính song chắn rác
+ Số khe hở của song chắn rác được tính theo công thức:
n = 𝑄𝑠𝑚𝑎𝑥
𝑣×𝑏×ℎ× 𝐾 = 0,006
0,8×0,016×0,025 × 1,05 = 20 khe => có 19 thanh. Trong đó:
n: Số khe hở cần thiết của song chắn rác.
Qsmax: Lưu lượng lớn nhất của nước thải, Qsmax = 0,006 m3/s.
v: Tốc độ nước qua song chắn rác, v = 0,8 – 1 m/s, chọn v = 0,8 m/s (Mục 6.12/ [3]) b: Khoảng cách giữa các khe hở, b = 16 – 20 mm (Bảng 6.3/ [3]) chọn b = 16 mm K: Hệ số tính đến mức độ cản trở dòng chảy của hệ thống cào rác, K = 1,05.
+ Có 2 song chắn rác công tác nên số khe mỗi song là: n1 = n : 2 = 20 : 2 = 10 khe + Bề rộng thiết kế song chắn rác:
Bs = s x (n – 1) + b x n = 0,008 x (10 – 1) + 0,016 x 10 = 0,34 m. Chon Bs = 0,4 m Với s là bề dày của song chắn rác, s = 0,008 m. (Mục b/114/ [4])
+ Kiểm tra sự lắng cặn ở phần mở rộng của mương trước song chắn rác, ứng với Qmin
để khắc phục khả năng lắng đọng cặn khi vận tốc nhỏ hơn 0,4 m/s
𝑉𝑘𝑡 = 𝑄𝑠𝑚𝑖𝑛
𝐵𝑠×ℎ = 0,006
0,4×0,02 = 0,75 m/s (Mục b/114/ [4]) Vì Vkt = 0,75 m/s > 0,4 m/s, do đó thỏa điều kiện lắng cặn.
+ Tổn thất áp lực qua song chắn rác: ℎ𝑠 = 𝜉 ×𝑣𝑚𝑎𝑥2 2𝑔 × 𝐾1 = 0,83 × 0,8 2×9,81× 𝑠𝑖𝑛60 = 0,023 𝑚 (Mục b/114/ [4]) Với: 𝜉 = 𝛽 × (𝑠 𝑏) 4 3 × sin 𝛼 = 2,42 × (0,008 0,016) 4 3 × 𝑠𝑖𝑛60 = 0,83 (Mục b/114/ [4]) β: Hệ số phụ thuộc hình dạng song chắn rác, như Hình 4.1 chọn β = 2,42.
Hình 4.1 Hệ số phụ thuộc hình dạng của song chắn rác (Bảng 3-7/115/ [4])
Trong đó:
vmax: Vận tốc nước trước song chắn rác (m/s), chọn vmax = 0,8m/s. (Mục 6.12/ [3]) g: Gia tốc trọng trường (m/s2), g = 9,81m/s2.
K1: Hệ số tính đến tổn thất áp lực do rác bám, K1 = 2 - 3. Chọn K1 = 3 (Mục b/114/[4]) α: Góc nghiêng đặt song chắn rác, chọn α = 600.
𝐿1 = 𝐵𝑠−𝐵𝑚
2×𝑡𝑎𝑛𝜑 = 0,4−0,3
2×𝑡𝑎𝑛20 = 0,14 m
Với: φ là góc nghiêng chỗ mở rộng, chọn φ = 200. (Mục b/114/ [4]) + Chiều dài phần mở rộng sau song chắn rác:
L2 = 0,5 x L1 = 0,5 x 0,14 = 0,07 m (Mục b/115/ [4]) + Chiều dài xây dựng mương đặt song chắn rác:
L = L1 + L2 + L3 = 0,14 + 0,07 + 1,5 = 1,71 m. Chọn L = 1,8 m
L3 : Chiều dài phần mở rộng của song chắn rác (m), L3 = 1,5 m. (Mục b/115/ [4]) + Chiều cao xây dựng mương đặt song chắn rác:
H = h + hs + 0,5 = 0,025 + 0,03 + 0,5 = 0,6 m (Mục b/115/ [4]) Trong đó :
h : Độ sâu nước lớp nước song chắn rác, h = 0,025 m hs : Tổn thất áp lực quá song chắn rác, hs = 0,03 m
0,5: Khoảng cách giữa chốt sàn nhà đặt song chắn rác và mực nước cao nhất. + Chiều dài thanh song chắn rác:
Lt = ℎ +ℎ𝑠
sin 𝛼 = 0,025 + 0,03
sin 60 = 0,06 m + Khối lượng rác lấy ra trong ngày đêm từ song chắn rác:
𝑊 = 𝑎×𝑁
365×1000 = 8×320
365×1000 = 0,007 m3/ngđ (Mục b/116/ [4]) Trong đó:
a: lượng rác tính cho đầu người trong năm. Với chiều rộng khe hở các thanh trong khoảng 16 – 20 mm thì lấy a = 8 l/ng.năm (Bảng 6-4/ [3])
N: Dân số tính toán (người). N = 320 người + Trọng lượng rác ngày đêm:
P = W x G = 0,007 x 750 = 5,25 kg/ngđ (Mục b/116/ [4]) G: Khối lượng riêng của rác. G = 750 kg/m3 (Mục 6.14/ [3])
+ Trọng lượng rác trong từng giờ trong ngày đêm:
Ph = 𝑃
24× 𝐾ℎ = 5,25
24 × 2 = 0,45 (Mục b/116/ [4]) Kh: hệ số không điều hòa của rác. Lấy Kh = 2 (Mục 6.14/ [3])
Vì kích thước tính toán của song chắn rác không đạt yêu cầu, nên thay song chắn rác bằng giỏ chắn rác có kích thước L x B x H = 800 x 500 x 600 mm
4.1.2 Hố thu gom a. Nhiệm vụ:
Hố thu gom được xây dựng với mục đích chứa nước thải sau song chắn rác và thu gom nước thải để bơm lên các công trình xử lý sau đó.
b. Tính toán:
b.1 Tính toán kích thước bể
+ Thời gian lưu nước trong hố thu gom là từ 10 – 30 phút. Chọn thời gian lưu là t = 15 phút.
(Mục 9.4.2/412/ [4])
+ Thể tích tính toán của hố thu gom:
Vtt = Qhmax x t = 20,8 x 15
60= 5,2 m3
Trong đó:
Qhmax: Lưu lượng nước thải giờ lớn nhất, Qhmax = 20,8 m3/h 𝑡: Thời gian lưu nước trong hố thu gom, t = 15 phút
+ Chiều cao xây dựng của hố thu gom :
H = hi + hbv = 1,5 + 0,3 = 1,8 (m) (Mục 9.4.2/412/ [4]) Trong đó:
hi: Chiều cao hữu ích, chọn hi = 1,5 m. hbv: Chiều cao an toàn, chọn hbv = 0,3 m. + Tiết diện bể: chọn tiết diện bể hình vuông
F = 𝑉𝑡𝑡
𝐻 = 5,2
1,5 = 3,5 m2 → Chọn F = 4 m2
+ Cạnh a:
F = a2 => a = 2 m + Chọn kích thước bể thu gom: LxBxH = 2mx2mx1,8m
+ Chọn ống dẫn nước vào bể thu gom v = 0,7 m/s. D = 160 mm, (Mục 3.33/ [3]) + Đường kính ống dẫn nước thải sang bể tách dầu mỡ:
𝐷 = √4×𝑄𝑚𝑎𝑥
𝜋×𝑣 = √4×0,006
3,14×1,5 = 0,07 m = 70 mm
v: vận tốc nước thải đi trong ống, m/s (v = 0,7 – 1,5 m/s). Chọn v = 1,5 m/s [3]
Chọn ống nhựa u.PVC Tiền phong DN75 + Kiểm tra lại vận tốc
𝑣 = 4×𝑄𝑚𝑎𝑥
𝜋×𝐷2 = 4×0,006
3,14×0,0752 = 1,2 m/s
Thỏa mãn điều kiện: v = 0,7 – 1,5 m/s [3]
b.2 Tính toán bơm nước thải
+ Chọn bơm chìm có lưu lượng bằng lưu lượng giây lớn nhất; Qb = 𝑄𝑠𝑚𝑎𝑥 = 0,006 m3/s + Cột áp toàn phần:
H = h1 + h2 + h3 = 1,8 + 1 + 1 = 3,8 mH2O Trong đó:
h1 = 1,8 m: Chiều cao bể
h2 = 1 m: Tổn thất cục bộ qua các chỗ nối, đột mở, đột thư, tổn thất qua lớp bùn. h3 = 1 m: Chiều cao cột áp từ bể thu gom qua bể tách dầu mỡ
+ Công suất của bơm:
N = 𝑄𝑠𝑚𝑎𝑥 × 𝜌 ×𝑔 ×𝐻 1000 × = 0,006 ×1000 ×9,81 ×3,8 1000 ×0,8 = 0,28 kW Trong đó: H: Chiều cao cột áp, H = 3,8 mH2O
Qsmax: Lưu lượng nước thải giây lớn nhất, Qsmax = 0,006 m3/s ρ: Khối lượng riêng của nước, ρ = 1000 kg/m3
𝑔:Gia tốc trọng trường, g = 9,81 m/s2
η : Hiệu suất chung của bơm từ 0,7 – 0,9, chọn η = 0,8
+ Công suất thực tế của máy bơm bằng 1,2 công suất tính toán: N = 1,2 x Ntt = 1,2 x 0,28 = 0,336 kW Trong đó:
N: Công suất thực tế của bơm, kW.
+ Chọn 2 máy bơm chìm (1 hoạt động liên tục, 1 dự phòng) Shinmaywa CN501T với công suất 0,4 kW (1/2 Hp). Xuất xứ: Nhật Bản
Bảng 4.1 Thông số thiết kế hố thu gom
STT Thông số Đơn vị Giá trị
1 Số đơn nguyên Bể 1
2 Thời gian lưu nước phút 15
3 Kích thước bể LxBxH m 2x2x1,8
4 Đường kính ống dẫn nước thải vào mm 160 5 Đường kính ống dẫn nước thải ra mm 75
4.1.3 Bể tách dầu trọng lực a. Tính kích thước bể
+ Vận tốc ngang của dòng nước trong bể dầu 0,005 – 0,01 m/s. Chọn vn = 0,01 m/s = 40 m/h
+ Vận tốc nổi của hạt dầu: vd = 1,4 mm/s = 5 m/h Lập tỷ số: 𝑣𝑛
𝑣𝑑 = 40
3600 ×1,4 ×10−3 = 7,9
Ft = 1,2
Bảng 4.2 Bảng giá trị Ft và F
Vn/vd Ft F 6 1,14 1,37 10 1,27 1,52 15 1,37 1,64 20 1,45 1,74 + Hệ số hiệu chỉnh F = Fd x Ft = 1,2 x 1,2 = 1,44 Trong đó:
Fd: Hệ số phân phối nước trong bể, Fd = 1,2
Ft: Hệ số phụ thuộc vào tỉ số giữa vận tốc ngang của dòng nước và vận tốc nổi của hạt dầu, Ft = 1,2.
+ Diện tích bề mặt:
A = 𝑄ℎ𝑚𝑎𝑥 ×𝐹
𝑣𝑑 = 20,8 × 1,44
5 = 5,99 (m2). Chọn A = 6 m2
Chọn chiều cao công tác của bể: Hct = 2 m (quy phạm H = 0,65 – 2,4 m) Chọn chiều rộng của bể: B = 2 m (quy phạm B = 1,8 – 6 m)
+ Chiều dài của bể:
L = 𝐴 𝐵 = 6
2 = 3 m + Thời gian lưu nước trong bể:
t = 𝑉
𝑄 = 𝐿 × 𝐵 × 𝐻𝑐𝑡
𝑄 = 3 × 2 × 2
20,8 = 0,58 h Chọn chiều cao bảo vệ: Hbv = 0,3 m
+ Chiều cao xây dựng bể:
H = Hct + Hbv = 2 + 0,3 = 2,3 m + Kích thước của bể tách dầu: L x B x H = 3 x 2 x 2,3 m
b. Máng phân phối nước vào
+ Khoảng trống tại máng thu nước ra:
Lm = 10% x L = 0,1 x 3 = 0,3 m + Thanh chặn nước ra:
Hc = 2
3 x H = 2
3 x 2,5 = 1,7 m
c. Tính đường kính ống dẫn nước ra
+ Lưu lượng nước dẫn ra khỏi bể: 𝑄𝑠𝑚𝑎𝑥 = 0,006 m3/s
+ Vận tốc nước chảy trong ống có áp: v = 0,7 – 1,5 m/s. Chọn v = 1,5 m/s [3] + Đường kính ống dẫn nước thải sang bể điều hòa:
D = √4 × 𝑄𝑠𝑚𝑎𝑥
𝑣 × 𝜋 = √4 ×0,006
1,5 × 𝜋 = 0,07 (m) Chọn loại ống uPVC có D = 75 mm.
+ Kiểm tra lại vận tốc nước trong ống:
v = 4 ×𝑄𝑠
𝑚𝑎𝑥
𝐷2 × 𝜋 = 4 ×0,006
0,0752 × 𝜋 = 1,2 (m/s) Thỏa mãn điều kiện: v = 0,7 – 1,5 m/s
Bảng 4.3 Thông số thiết kế bể tách dầu trọng lực
STT Thông số Đơn vị Giá trị
1 Số đơn nguyên Bể 1
2 Lưu lượng vào bể m3/h 20,8
3 Thời gian lưu nước, t Giờ 0,58
4 Kích thước bể LxBxH m 3x2x2,3
5 Diện tích tiết diện bể m2 6
6 Khoảng trống tại máng thu nước ra, Lm m 0,3 7 Khoảng trống tại máng phân phối, Lpp m 0,15 8 Chiều cao thanh chặn nước ra, Hc m 1,5 9 Đường ống dẫn nước thải ra m 0,075
4.1.4 Bể điều hòa sục khí a. Nhiệm vụ
Bể điều hòa được xây dựng nhằm ổn định lưu lượng và nồng độ chất ô nhiễm của nước thải từ nhà máy, tạo môi trường ổn định cho hệ vi sinh vật hoạt động tốt trong các giai đoạn xử lý sinh học b. Tính toán b.1 Tính kích thước của bể + Thể tích bể: V = 𝑄ℎ𝑚𝑎𝑥 × 𝑡 = 20,8 × 5 = 104 m3 (CT (3-112)/162/ [4]) Trong đó:
Q: lưu lượng nước thải lớn nhất, Qh = m3/h t: thời gian lưu nước, t = 4 – 12h, chọn t = 5h + Diện tích bể:
F = 𝑉
𝐻 = 104
3 = 35 m2 Trong đó:
H là chiều cao công tác của bể, h = 2 – 4m, chọn h = 3m + Thiết kế bể điều hòa hình chữ nhật. Chọn B = 5 m
L = 𝐹 𝐵 = 35
5 = 7 m
+ Chiều cao xây dựng của bể điều hòa với chiều cao bảo vệ hbv = 0,3 m Hxd = h + hbv = 3 + 0,3 = 3,3 m
Kích thước bể điều hòa: BxLxH = 7m x 5m x 3,3m
b.2 Tính toán hệ thống cấp khí cho bể điều hòa
+ Chọn hệ thống cấp khí cho bể điều hòa bằng hệ thống khí nén + Lượng khí nén cần thiết:
Qkk = R x V = 0,9 x 104 = 93,6 m3/h = 0,026 m3/h Trong đó:
R: Tốc độ khí nén, R = 10 – 25 l/m3.phút [3]. Chọn R = 15 l/m3.phút = 0,9 m3/m3.h V: Thể tích của bể điều hòa, V = 104 m3
+ Đường kính ống dẫn khí chính: 𝐷𝑐 = √4 × 𝑄𝑘𝑘 𝑣𝑐 × 𝜋 = √ 4 × 0,026 12 × 𝜋 = 0,052 𝑚 Trong đó:
Qkk: Lưu lượng nước qua một ống chính (m3/s)
vc: Vận tốc khí cho phép trong một ống chính (m/s), v = 10 - 15 m/s. Chọn v = 12 m/s. + Kiểm tra lại vận tốc ống chính:
vn = 4 ×𝑄𝑘𝑘
𝜋 × 𝐷𝑐2 = 4×0,026
𝜋 ×0,0652 = 10,24 𝑚
Chọn ống thép mạ kẽm Hòa Phát, DN = 65 mm.( đường kính ngoài 73 mm)
+ Chọn hệ thống cấp khí cho bể điều hòa bằng hệ thống sục khí sử dụng đĩa khuếch tán khí EDI FlexAir Threaded Disc có đường kính D = 270mm, cường độ thổi khí bằng 4 m3/h.
+ Độ sâu ngập nước của đĩa phân phối khí lấy bằng chiều cao hữu ích hhi = 3 m + Diện tích bề mặt đĩa:
𝐹 = 𝜋𝐷2
ℎℎ𝑖 =𝜋×0,272
3 = 0,08 m2
+ Số đĩa phân phối trong một bể: 𝑛 = 𝑄𝑘𝑘
4 =93,6
4 = 23,4 Chọn số đĩa là 24 đĩa + Chọn 1 ống dẫn khí chính, 4 ống dẫn khí nhánh, mỗi ống 6 đĩa.
+ Khoảng cách giữa tâm mỗi ống nhánh ngoài cùng với thành bể là 0,85 m, khoảng cách giữa tâm của hai ống nhánh liên tiếp là 1,1m
+ Khoảng cách giữa tâm đĩa ngoài cùng với tường là 0,8 m, khoảng cách giữa tâm của hai đĩa liên tiếp là 1,08 m
+ Hệ thống phân phối khí gồm 1 ống chính và các ống nhánh đặt vuông góc với ống