STT Tên thông số Ký hiệu Giá trị Đơn vị
1
Kích thước thanh chắn
Bề rộng s 8 mm
Khoảng cách giữa các thanh b 0,015
Số thanh n 5 2 Kích thước song chắn rác Chiều dài L 1,65 M Chiều rộng Bs 0,175 M Góc nghiêng SCR 𝛼 60 Độ
4.1.2 Hố thu gom – tách dầu Nhiệm vụ 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 cơng trình xử lý sau đó. Loại bỏ dầu mỡ để các cơng trình phía sau hoạt động tốt.
Tính tốn
Thể tích hố thu gom
Vb = Qhmax . t = 31,25 . 15 phút . 1h
60 phút= 7,8 m3
- Trong đó:
t: thời gian lưu nước, t = 10 – 30 phút. Chọn t = 15 phút ([5]/ tr 412). Chọn thời gian lưu như vậy để đề phòng trường hợp lưu lượng ít dẫn đến cháy bơm hoặc thời gian lưu nước ít hơn 30 phút để tránh hiện tượng yếm khí gây ra mùi hơi ở nước thải.
- Chọn:
chiều sâu hữu ích h = 2 m
chiều cao bảo vệ của hầm bơm tiếp nhận là: hbv = 0,5 m
Chiều cao xây dựng của hầm tiếp nhận là: H = h + hbv = 2 + 0,5 = 2,5 m
- Chọn hố thu gom có tiết diện ngang là là hình vng trên mặt bằng, vậy đường
kính hố thu gom là:
𝐹 = 𝑉
𝐻 = 7,8
2 = 3,9 m2
Chọn L = 2,5m, B= F/L = 3,9/2,5 = 1,56 m
Kích thước hố thu gom: L x B x H = 2,5m x 1,6m x 2m
Đường ống
- Ống dẫn nước thải ra:
Nước thải được bơm sang bể điều hịa nhờ một bơm chìm với vận tốc nước chảy trong ống là v = 2 m/s (v = 1 – 2,5 m/s theo TCVN 51: 2008)
Tiết diện ướt của ống:
A = Qs max
v = 0,00875
2 = 0,004 m2
Đường kính ống dẫn nước thải : dr = √4 π . A v = √ 4 π. 0,004 2 = 0,05 m Chọn ống nhựa Bình Minh PVC D = 60 mm Tính lại vận tốc thực của dòng nước trong ống:
v = 4.A
dr2.π = 4.0,004
Thỏa mãn điều kiện v = 1 – 2,5 m/s (Theo TCVN 51: 2008) - Chọn máy bơm:
Qhmax = 31,25 (m3/h) = 0,009 (m3/s) Công suất bơm:
N = Q.ρ.g.H
1000 η =0,009.1000.9,81.10
1000.0,8 = 1,1 (kw)
Trong đó:
H: Cột áp 8 – 10 m, chọn H= 10m
η: Hiệu suất chung của bơm từ 0,7 – 0,9 , chọn η = 0,8
ρ: Khối lượng riêng của nước 1000 (kg/m3)
Công suất thực tế của bơm, với hệ số 𝛽 là hệ số an toàn 1 – 2,5. Chọn 𝛽 = 1,2
Ntt = 𝛽. N = 1,2. 1,1 = 1,32 (kw) = 1,8(Hp)
Chọn bơm chìm, được thiết kế 2 bơm có cơng suất như nhau (2 Hp). Trong đó 1 bơm đủ để hoạt động với cơng suất tối đa của hệ thống xử lý, 1 bơm còn lại là dự phòng.
Thiết bị tách dầu mỡ ( máy vớt váng dầu Abanaki )
Hạn chế lượng hợp chất nổi và một phần hợp chất trong hỗn hợp nhũ tương → không gây ảnh hưởng tới cơng trình xử lý hóa lý phía sau. Hạn chế cát và các chất bồi tích trong các cơng trình hóa lý (gây cản trở khi tập trung và thu gom dầu).
Hàm lượng dầu mỡ giảm đi 90% còn lại: 100 – (100. 90%)= 10 (mg/l).
Bảng 4.2 Bảng thông số thiết kế bể thu gom
STT Thông số thiết kế Ký hiệu Đơn vị Giá trị
1 Thể tích của bể Vb m3 10
2 Chiều dài bể L m 2,5
3 Chiều rộng bể B m 1,6
4 Chiều cao bể H m 2,5
6 Ống dẫn nước ra dr mm 60
7 Bơm N Hp 2
4.1.3 Bể điều hòa
Nhiệm vụ
- Nâng cao xử lý sinh học, giảm nhẹ quá tải, pha loãng các chất gây ức chế sinh học và ổn định pH.
- Ổn định tải lượng để thuận tiện hơn trong việc chuẩn bị và châm hóa chất. - Điều hòa nồng độ và lưu lượng nước thải đầu vào.
Tính tốn
Thể tích bể điều hịa:
Thể tích làm việc của bể điều hòa:
V = Qhmax . t = 31,25 . 4 = 125 m3
Trong đó:
t: Thời gian lưu nước trong bể điều hòa t = 4 – 8h. Chọn t = 4h [5] Chọn chiều cao hữu ích của bể h = 4,5 m, chiều cao bảo vệ hbv = 0,5m
Chiều cao xây dựng của bể:
Hxd = hbv + h = 0,5 + 4,5 = 5 (m) Diện tích của bể:
F = V
h=125
4,5 = 27,78 (m2) Kích thước bể điều hòa: L x B x H = 5,5m x 5m x 5m Thể tích xây dựng bể điều hịa là:
Vt = L. B. H = 5,5 . 5 . 5 = 137,5 (m3) Thời gian lưu nước thực tế:
t = 𝑉𝑡 𝑄ℎ𝑚𝑎𝑥 =
137,5
31,25= 4,4 ℎ
Nước thải được bơm từ bể tiếp nhận vào bể điều hòa. Chọn vận tốc nước chảy trong ống là vống = 2 m/s. Tiết diện ướt của ống là:
A = Qs max v =0,00875 2 = 0,004 m2 Đường kính ống là: dống = √π.v4.A ống = √4.0,004 𝜋.2 = 0,05 (m) = 50 (mm) Chọn ống PVC Bình Minh ∅ 60 mm. Tính lại vận tốc thực của dịng nước trong ống:
vốngtt = 4.A
dống2 .π= 4.0,004
0,062 .π= 1,4 (m/s)
Thỏa mãn điều kiện v = 1 – 2,5 m/s
Tính tốn hệ thống cấp khí cho bể
Bảng 4.3 Các dạng khuấy trộn của bể điều hòa
Dạng khuấy trộn Giá trị Đơn vị
Khuấy trộn cơ khí 4 – 8 w/m3 thể tích bể
Tốc độ nén khí 10 – 15 l/m3.phút
(Nguồn: bảng 9.7/422/[5] )
Chọn kiểu khuấy trộn bằng khí nén
- Lượng khí nén cần thiết cho khuấy trộn:
Qkhí = Vt . R = 137,5 . 0,012.60 = 99 (m3/h) = 1,65 (m3/phút) = 0,0275 (m3/s) Trong đó:
Vxd: Thể tích thực tế của bể điều hịa
R: Lượng khí cần cung cấp cho 1 m3 dung tích bể trong 1 phút, R = 10 – 15 l/m3.phút. Chọn R = 12 l/m3/phút.
Bảng 4.4 Các thông số cho thiết bị khuếch tán khí ([5]/bảng 9.8/tr. 423) Loại khuếch tán khí – cách
bố trí
Lưu lượng khí (lít/phút. cái)
Hiệu suất chuyển hóa oxy tiêu chuẩn ở độ sâu 4,6m( %) Đĩa - lưới 33 – 250 25 – 40 Chụp sứ - lưới 14 – 71 27 – 39 Bản sứ - lưới 57 – 142 26 – 33 Ống lastic xốp cứng bố trí : Lưới 68 – 113 28 – 32
Hai phía theo chiều dài (dịng
chảy xoắn hai bên) 85 – 311 17 – 28
Một phía theo chiều dài (dịng
chảy xoáy một bên) 57 – 340 13 – 25
Ống lastic xốp mềm bố trí:
Lưới 28 – 198 26 – 36
Một phía theo chiều dài 57 – 298 19 – 37 Ống màng khoan lỗ : Lưới 28 – 113 22 – 29 Một phía theo chiều dài 57 – 170 15 – 19 Khuếch tán khơng xốp
(nonporous diffusers): hai phía theo chiều dài
93 – 283 12 – 23
Một phía theo chiều dài 283 – 990 9 – 12
Chọn đĩa khuếch tán khí bố trí dưới dạng lưới theo chu vi thành có lưu lượng khí Vkhí = 105 lít/phút.
Số đĩa khuếch tán khí:
n = Qkhí
r = 1650
105 = 15,7 đĩa
Chọn số đĩa khuếch tán trong bể là n = 16 đĩa.
Với diện tích đáy bể 5,5m x 5m, ống phân phối chính từ máy thổi khí đặt dọc theo chiều dài bể, các ống đặt trên giá đỡ cách đáy 20 cm.
- Đường kính ống chính: dc = √4.Qkhí π.vống = √4.0,0275 π.12 = 0,05 (m) = 50 (mm) Trong đó: Qkhí : Thể tích khí cần cung cấp trong bể Vống : Vận tốc khí trong ống dẫn khí chính, vống = 10 – 15 m/s. Chọn vống = 14 m/s Chọn ống thép khơng gỉ có đường kính ∅ 50 mm. Kiểm tra vận tốc chính: vc = 4.Qkhí dc2.π = 4.0,0275 0,052.π = 14 (m/s) Thỏa mãn v = 10 – 15 m/s - Đường kính ống nhánh:
Ống nhánh đặt vng góc với ống chính và chạy dọc theo chiều dài bể. Chọn ống nhánh dài 5m, khoảng cách giữa các ống 1m, cách tường 1m.
Số ống nhánh:
n =L
1− 1 = 5
1− 1 = 4 (ống)
Chọn n = 4 ống
Lưu lượng khí qua ống nhánh: qnkhí= qkhí n =0,0275 4 = 0,007 (m/s) Đường kính ống khí nhánh: dn = √4. qkhí n π. vkhí = √ 4. 0,007 π. 14 = 0,025 (m) = 25 (mm) Chọn đường kính ống dẫn khí nhánh làm bằng thép mạ kẽm có ∅ 25. Tính lại vận tốc ống khí nhánh: vn = 4.𝑞𝑘ℎí 𝑛 dn2.π = 4.0,0087 0,0252.π= 14,26 (m/s) Thỏa mãn v = 10 – 15 m/s.
Tính tốn áp lực và cơng suất của hệ thống phân phối khí
Áp lực cần thiết cho hệ thống phân phối khí:
Htt = hd + hc + hf + h = 0,4 + 0,5 + 4,5 = 5,4 m Trong đó:
hd: Tổn thất áp lực do ma sát dọc theo chiều dài trên đường ống dẫn, m.
hc: Tổn thất áp lực cục bộ, hd + hc ≤ 0,4m. Chọn hd + hc = 0,4m.
hf: Tổn thất qua thiết bị phân phối, hf ≤ 0,5m. Chọn hf = 0,5m.
h: Chiều cao hữu ích của bể điều hịa, h= 4,5m. Áp lực khơng khí:
P =10,33+ Htt
10,33 = 10,33 + 5,4
10,33 = 1,52 (atm) Cơng suất máy thổi khí:
Nk =34400 . (P 0,29− 1). Qkhí 102. η = 34400. (1,520,29− 1). 0,0435 102 . 0,8 = 1,5 (kw) Trong đó:
P: áp lực chân khơng, P = 1,52 atm.
Qkhí: lưu lượng khí, Qkhí = 0,02 m3/s.
𝜂: hiệu suất máy thổi khí, 𝜂 = 0,7 – 0,9 . Chọn 𝜂= 0,8. Công suất thực tế: Ntt = β. Nk = 1,2 . 1,5 = 1,8 kw = 2,45 HP Trong đó: β là hệ số dự trữ N < 1, β = 1,5 − 2,2. N> 1, β = 1,2 − 1,5. N = 5 – 50 → β = 1,1. → Chọn β = 1,2
Chọn 2 máy thổi khí có cơng suất 2,5 Hp. Bố trí máy thối khí hoạt động luân phiên nhau, 1 cơng tác, 1 dự phịng.
Tính tốn thiết kế bơm – chọn bơm
Nước thải được bơm sang bể SBR/Anoxic nhờ một bơm chìm với vận tốc nước chảy trong ống là v = 2m/s (v = 1 – 2,5 m/s theo TCVN 51: 2008)
Tiết diện ướt của ống:
A = Qsmax v = 0,00875 2 = 0,004 (m2) Đường kính ống dẫn nước: D = √4.A π.v = √4 .0,004 π.2 = 0,05 (m) = 50 (mm)
Chọn ống dẫn nước thải là ống dẫn PVC có đường kính 𝜙 = 60 mm. Tính lại vận tốc thực của dịng nước trong ống:
v = 4.A
D2.π= 4.0,004
0,062.π= 1,41 (m/s)
Thỏa mãn điều kiện v = 1 – 2,5 m/s (Theo TCVN 51: 2008) - Chọn máy bơm:
Công suất bơm nước:
N = Qs max. H . g. ρ 1000. η = 0,00875. 5. 9,81. 1000 1000. 0,8 = 0,53 (kw) Trong đó:
η: hiệu suất của máy bơm, η = 0,7 − 0,9. Chọn η = 0,8.
H: cột áp của bơm. H = H1 + H2 + H3 = 4,5 + 0 + 0,5 = 5m.
ρ: khối lượng riêng của nước, ρ = 1000 kg/m3
Công suất thực của bơm:
Ntt = 1,2 . N = 1,2 .0,53 = 0,636 (kw) = 0,86 Hp
Chọn 2 máy bơm có cơng suất 1 Hp. Bố trí 2 bơm mắc song song nhau trong đó 1 bơm hoạt động, 1 bơm dự phịng.
Bảng 4.5 Bảng các thơng số thiết kế bể điều hịa
STT Thông số thiết kế Ký hiệu Đơn vị Giá trị
1 Chiều dài bể L m 5,5
2 Chiều rộng bể B m 5
3 Chiều cao bể H m 5
4 Thể tích bể V m3 137,5
6 Đường kính ống dẫn nước sang bể Anoxic/SBR D mm 60 7 Đường dẫn ống khí chính dc mm 50 8 Đường kính ống dẫn khí nhánh dn mm 25 9 Số ống nhánh nống ống 4
10 Cơng suất máy thổi khí Ntt Hp 2,5
4.1.4 Bể SBR
Nhiệm vụ
Nước thải từ bể điều hòa sẽ tràn qua bể xử lý sinh học theo mẻ. Tại bể xử lý sinh học theo mẻ diễn ra quá trình khử các chất hữu cơ cịn lại để nước thải đầu ra đạt tiêu chuẩn, vừa có chức năng là lắng bùn để thu nước trong ra ngồi.
Ta có tỉ lệ chất dinh dưỡng N, P theo BOD5 : N : P = 100 : 5 : 1 Lượng N, P cần thiết phải cho vào nước thải trước khi vào bể SBR:
N = 171,5×5
100 = 8,5 mg/l P =171,5 × 1
100 = 1,7 mg/l
Hàm lượng N,P có trong nước thải phân tích là: N = 40 mg/l, P = 6 mg/l
Không cần thêm chất dinh dưỡng vào bể SBR.
Tính tốn
Thơng số đầu vào của bể SBR:
- Công suất thiết kế: Q = 300 m3/ ngày. - BOD5 = 171,5 mg/l.
- SS = 114 mg/l. - Ntổng = 40 mg/l - Ptổng = 6 mg/l
Các thông số đầu ra:
- BOD5 ≤ 30 mg/l - SS ≤ 50 mg/l
- Ntổng ≤ 30 mg/l - Ptổng ≤ 6 mg/l
Các thông số vận hành:
- Nồng độ bùn hoạt tính đầu vào bể: X0 = 0.
- Nồng độ bùn hoạt tính được duy trì trong bể: X = 2500 – 4000. Chọn X = 3000 mg/l.
- Tỷ số: F/M = 0,04 – 0,1gBOD5/ g ( 0,08 – 0,15 mg/l). - Độ tro của cặn: z = 0,3.
- Tỷ số cặn bay hơi/ cặn lơ lửng = 0,7 (MLVSS/MLSS = 0,6 – 0,75 )
- Hàm lượng cặn lơ lửng đầu ra SS = 22,8 mg/l trong đó 65% cặn lơ lửng là cặn hữu cơ phân hủy.
- BOD5 = 0,68 BOD20
- 1 g chất rắn phân hủy sinh học = 1,42 g BOD20 - Thời gian lưu bùn θc = 15 ngày
- Các thông số động học:
Hệ số năng suất: Y = 0,06 mg VSS/mg BOD5
Hệ số phân rã nội bào: Kd = 0,06 ngày-1
- Tỷ trọng cặn = 1,02
- Nồng độ lắng cặn trung bình dưới đáy bể Xs = 10.000 mg/l (8000 – 10000)
Kích thước bể SBR
- Tổng thời gian của một chu kỳ hoạt động:
T = tF + tA + tS + tD + t1 = 3 + 2 + 1,5 + 0,5 = 6 h Với:
tF: Thời gian làm đầy,tF = 2h
tA: Thời gian phản ứng, tA= 2h
tS: Thời gian lắng, tS= 1,5h
tD: Thời gian rút nước, tD = 0,5h
t1: Thời gian pha chờ, t1 = 0
- Chọn SBR gồm 2 đơn nguyên, khi đơn nguyên này đang làm đầy thì đơn nguyên khác đang phản ứng.
- Số chu kỳ hoạt động của 1 đơn nguyên trên 1 ngày:
24h
- Tổng số chu kỳ làm đầy trong 1 ngày:
N = 2.n = 2×4 = 8 (chu kỳ / ngày) - Thể tích bể làm đầy trong 1 chu kỳ:
VF = 300
N =300
8 = 37,5 (m3) - Hàm lượng chất rắn lơ lửng trong thể tích bùn lắng:
XS = 1000 mg
g .1000ml/l
SVI =1000.1000
100 = 10000 (mg/l) - Xét sự cân bằng khối lượng:
VT.X = VS.XS
→ VS
VT = X
XS = 3000
10000 = 0,3
- Cần cung cấp thêm 20% chất lỏng phía trên để bùn khơng bị rút ra theo khi rút nước. Vs VT. 1,2 = 0,3. 1,2 = 0,36 VF VT = 1 − 0,36 = 0,64 .Chọn VF VT = 0,64 - Thể tích của bể SBR: VT = VF 0,64= 37,5 0,64 = 58,6 (m3) - Chọn:
Chiều cao của bể, H = 4,5 m
Chiều cao bảo vệ, hbv = 0,5 m - Chiều cao xây dựng bể:
Hxd = H + hbv = 4,5 + 0,5 = 5 m - Diện tích của bể: F = VT H = 58,6 4,5 = 13,02 (m2) → Vậy kích thước bể SBR: Lx Bx H = 5m x 3m x 5m
- Chiều sâu rút nước
- Chiều cao phần chứa bùn
Hb = 42%. H = 0,42. 5 = 2,1 (m) - Chiều cao an toàn lớp bùn
Han toàn = 0,08 . 5 = 0,4 (m) - Thể tích phần chứa bùn
VS = 0,36. VT = 0,36. 58,6 = 21.1 (m3) - Thời gian lưu nước trong suốt quá trình:
𝜃 = 2.𝑉𝑇
𝑄 = 2.58,6
300 . 24 = 12 ∈ 10 – 50 h
Xác định nồng độ bùn hoạt tính cần thiết để duy trì trong bể
- Thể tích mỗi ngăn SBR V = Q. S0 X. (MF) - Trong đó: X: nồng độ bùn hoạt tính, mg/l V: thể tích 1 bể SBR
F/M: tỷ lệ BOD5 có trong nước thải và bùn hoạt tính, F/M = 0,1 gBOD5/g bùn hoạt tính [5]
Q: lưu lượng cần xử lý cho một đơn nguyên (mẻ)
S0: LBOD5 đầu vào
→ Nồng độ bùn hoạt tính trong bể: X = Q.S0
V.(MF)= 60×171,5
58,6×0,1 = 17755,9 (mg/l)
Hàm lượng BOD5 hòa tan trong nước thải ở đầu ra: