Phần 4 Kết quả và thảo luận
4.3. Đề xuất phương án nâng cao hiệu quả xử lí nước thải của nhà máy
4.3.2. Sơ đồ dây chuyền công nghệ đề xuất theo phương án
Hình 4.5. Quy trình công nghệ xử lý nước thải theo phương án đề xuất
a. Tính toán hiệu xuất xử lý theo phương án đề xuất
- Nước thải ra được chia làm 02 dòng:
+ Dòng 1: Nước thải từ công đoạn chiên khoai tây và chiên bánh từ bột. + Dòng 2: Nước thải từ công đoạn rửa và cắt lát khoai tây, trộn bột ép khuôn
Nước thải dầu mỡ Nước thải từ quá trình rửa khoai tây, rửa dụng cụ trộn bột Tách rác thô
(SCR) Tách rác thô (SCR)
Gom nước thải SCR tinh
Lắng sơ bộ 1 Bể tuyển nồi + Bể
lắng sơ bộ 2 Gom nước thải
Bể điều hòa Bể UASB Bể Aerotank Bể lắng bùn Bê khử trùng Tiêu chuẩn tiếp nhậnKCN Tiên Sơn Sau xử lý Tiền xử lý Xử lý cấp 2 NaOH, HCl Thổi khí Chlorine Bùn Bê nén bùn Máy ép bùn Nước ép bùn Nước ép bùn Bùn khô CTR Xử lý cấp 1
Bảng 4.7. Hiệu xuất xử lý nước thải ở dòng 1
Thông số Đầu vào
(mg/l) Đầu ra (mg/l) Hiệu suất xử lý (%) Công đoạn xử lý
COD 997 957 4 Tách rác thô (NT1) BOD 874 830 5 TSS 737 700 5 Dầu mỡ 8.340 7.923 5 N 63 63 0
COD 957 957 0 Hầm bơm (BO2)
BOD 830 830 0
TSS 700 700 0
Dầu mỡ 7.923 7.923 0
N 63 63 0
COD 957 670 30 Bể tuyển nối + bể
lắng sơ bộ 2 (B03) BOD 830 540 35 TSS 700 140 80 Dầu mỡ 7.923 317 96 N 63 41 35
Bảng 4.8. Hiệu xuất xử lý nước thải ở dòng 2 Thông số vào Thông số vào
Công trình đơn vị Thông số ra suất xử Hiệu
lý (%) Đặc tính mg/l Đặc tính mg/l COD 1.500 Tách rác thô (NT1) COD 1.440 4 BOD 1.200 BOD 1.140 5 TSS 870 TSS 827 5 Dầu mỡ 0 Dầu mỡ 0 0 N 84 N 84 0 COD 1.440 Song chắn rác tinh, hầm bơm (BO2) COD 1.152 20 BOD 1.140 BOD 855 25 TSS 827 TSS 620 25 Dầu mỡ 0 Dầu mỡ 0 0 N 84 N 76 10 COD 1.152 Bể lắng sơ bộ (BO3) COD 806 30 BOD 855 BOD 513 40 TSS 620 TSS 248 60 Dầu mỡ 0 Dầu mỡ 0 0 N 76 N 61 20
Cả hai dòng nước thải đều được bơm vào bể điều hòa. Tại đây, nước thải sẽ được hòa trộn vào nhau.
Bảng 4.9. Hiệu xuất xử lý sau khi hòa trộn hai dòng nước thải Thông số vào Thông số vào
Công trình đơn vị Thông số ra suất xử Hiệu
lý (%) Đặc tính mg/l Đặc tính mg/l COD 801 Bể điều hòa (B03) COD 761 5 BOD 514 BOD 488 5 TSS 244 TSS 244 0 Dầu mỡ 11 Dầu mỡ 10 5 N 60 N 54 10 COD 761 Bể UASB (B04) COD 228 70 BOD 488 BOD 122 75 TSS 244 TSS 195 20 Dầu mỡ 10 Dầu mỡ 9 10 N 54 N 41 25 COD 228 Bể xử lý sinh học hiếu khí Aerotank, bể lắng 2 (B05) COD 46 80 BOD 122 BOD 18 85 TSS 195 TSS 39 80 Dầu mỡ 9 Dầu mỡ 8 10 N 41 N 14 65
4.3.3. Tính toán phương án cải tạo
4.3.3.1. Nước thải ra từ dòng nước thải chứa dầu
a. Tính toán song chắn rác thô
Dòng nước thải chứa dầu: Thay lưới chắn rác cũ bằng lưới chắn rác mới có kích thước khe lỗ là 5mm. Trên đường ống nước thải dẫn vào hố thu gom gắn thêm 2 song chắn rác.
+ Song thứ nhất
Kích thước mương đặt song chắn:
Chọn tốc độ dòng chảy trong mương vs = 0,3 m/s (quy phạm v = 0,3 – 0,6 m/s) (Lý do: Theo thiết kế của nhà máy, song chắn rác chỉ có 01 chiếc, vớt rác thủ công. Do đó, khi tốc độ dòng chảy nhỏ thì lượng rác tích trên song chắn rác sẽ dần dần, giúp cho người vớt rác có thể dễ dàng hơn).
Qua khảo sát thực địa, độ sâu đáy cống cuối cùng của mạng lưới thoát nước thải là H = 1,5m.
Chọn kích thước mương: rộng x sâu = B x H = 0,3m x 0,3m = 0,09 m2
Ta có Qhmax = 15 m3/h
Như vậy, chiều cao lớp nước trong mương là:
H = Qh/(3.600.Vs.B) = 15/(3.600.0,3.0,3) = 0,0463m
Chọn kích thước thanh rộng x dài = b x d = 5mm x 15mm và khe hở giữa các thanh là w = 15mm.
Kích thước song chắn rác:
Giả sử song chắn rác là có n thanh, vậy số khe hở là m = n + 1
Mối quan hệ giữa chiều rộng mương, chiều rộng thanh và khe hở như sau: B = n*b + (n+1)*w
300 = n*5 + (n+1)*15 Suy ra n = 14,25; Chọn n = 15 thanh.
Khoảng cách giữa các thanh bây giờ sẽ được điều chỉnh lại như sau: 300 = (15*5 + (15+1)*w
Suy ra w= 14,06mm.
+ Tổn thất áp lực qua song chắn
Tổng tiết diện các khe song chắn, A: A = (B – b*n)*h (1) Trong đó:
B : Chiều rộng mương đặt song chắn,m b : Chiều rộng thanh song chắn, m n : Số thanh
h : Chiều cao lớp nước trong mương, m A = (0,3m – 0,005m*15thanh)*0,0463m = 0,0104 m2
Vận tốc dòng chảy qua song chắn: V = Q/A = 4,17/0,0104 = 0,4 m/s
Tổn thất áp lực qua song chắn:
HL = 1/0,7*(V2 – v2
s)/2g = 1/0,7*(0,42 – 0,32)/(2*9,81)= 0,0509m = 50,9mm (tổn thất áp lực cho phép)
Chọn thanh thứ 2 có khe hở giữa các khe là 10mm
+ Kích thước song chắn rác
Mối quan hệ giữa chiều rộng mương, chiều rộng thanh và khe hở như sau: B = n*b + (n+1)*w
300 = n*5 + 9n+1)*10 Suy ra n = 19,33; Chọn n = 20 thanh
Khoảng cách giữa các thanh bây giờ sẽ được điều chỉnh lại như sau: 300 = 20*5 + (20+1)*w
Suy ra w = 9,52mm
+ Tổn thất áp lực qua song chắn
Tổng tiết diện các khe song chắn, A: theo công thức (1), ta có: A = (0,3m – 0,005m*20 thanh)*0,0463m = 0,00926 m2
Vận tốc dòng chảy qua song chắn: V = Q/A = 4,17/0,00926 = 0,450 m/s Tổn thất áp lực qua song chắn:
HL = 1/0,7*(V2 – v2
s)/2g = 1/0,7*(0,452 – 0,32)/(2*9,81) = 0,00853m =8,19mm (tổn thất áp lực cho phép)
b. Bể tuyển nổi
Tính kích thước ngăn tuyển nổi:
Lưu lượng nước thải vào tuyển nổi: Q = 15 m3/h
Thể tích bể tuyển nổi: Vb = Qt*t = 15*60/60 = 15 m3 (t: thời gian lưu nước trong bể tuyển nổi. Chọn t = 1h = 60 phút).
Diện tích bề mặt bể tuyển nổi: A = Q/a = 15/1,5 = 10 m2
Trong đó: a tải trọng bể mặt tuyển nổi, chọn a = 1,5 (m3/m2.giờ)
Chiều cao bể tuyển nổi: ht = Vb/A = 15/10 = 1,5m (thỏa TCXD51-84, ht = 1÷1,5m).
Chiều cao tổng cộng bể tuyển nổi:
Htc = ht + hb + hbv = 1,5 + 0,5 + 0,3 = 2,3 m Trong đó:
ht : Chiều cao phần tuyển nôi,m hb : Chiều cao lớp bùn lắng, m hbv : Chiều cao bảo vệ, m
Chiều dài bể tuyển nồi: L = A/B = 10/3 = 3,3m Thể tích vùng tuyển nổi:
V = L*B*ht = 3,3*3*1,5 = 14,85 m3, chọn V = 15 m3
Giả sử:
Chiều dài vùng phân phối nước vào là, Lvào = 0,6m; Chiều dài vùng thu nước là Lthu = 0,6m.
Vậy chiều dài tổng cộng là:
Ltc = L + Lvào + Lthu = 3,3 + 0,8 + 0,8 = 4,9m Chọn chiều dài bể là LTc = 5 m.
Thể tích xây dựng bể tuyển nổi:
Vxd = L*B*Htc = 5*3*2,3 = 34,5 m3
Tính lượng khí cấp vào bể:
Lưu lượng không khí cần cung cấp vào bể:
Qkk = I*F = 10*10 = 100 (m3/h) = 0,028 (m3/s). Trong đó: I: Cường độ thổi khí; F: Diện tích bể
Tính toán ống cấp khí: Ống chính: Chọn vận tốc nước trong ống: voc = 8m/s Đường kính ống chính Doc = = 0,067m = 67mm Ống nhánh: Chọn vận tốc nước trong ống v0n = 8 m/s. Chọn hai ống nhánh đặt dọc bể:
Lưu lượng không khí cần cung cấp cho mỗi ống q = 0,028/2 = 0,014 m/s Đường kính ống nhánh: Don = = 0,047m = 47mm
Khoảng cách giữa hai ống nhánh là: M = B/3 = 3/3 = 1 m Chiều dài ống nhánh là: l0 = 5 – 2 =3 m
Máng thu váng nổi: Máng thu:
Chiều dài máng thu váng nổi: Lm = B = 3m
Chiều cao, h = 300mm, chiều rộng r = 500mm, độ dốc i = 2% Lượng chất lơ lửng và dầu mỡ thu được mỗi ngày:
M = (700*0,8+7.923*0,96)*15m3/ngày đêm = 112,5 kgTSS/ngày. Với hàm lượng chất rắn có trong bùn là 3,4%, khối lượng riêng là 1,0072 kg/m3.
Lượng cặn tươi phải xử lý mỗi ngày: qc = M/(3,4%*1,0072) = 3,58 m3
Lưu lượng cặn vào máng: q = qc = 3,58 m3
Đường kính ống xả váng: Ø = 100mm
c. Bể lắng ngang
Bể hoạt động từng mẻ.
Diện tích của bể trên bề mặt tương ứng với lưu lượng lớn nhất theo công thức: F = Qmax
ngày.đ/L = 15/1,4 = 10,7 m2
Trong đó: Qmax
ngày.đ là lưu lượng trung bình ngày, Qmax
ngày.đ = Qh = 15 m3
L: Tải trọng thiết kế tương ứng với lưu lượng trung bình ngày, L = 33 m3/m2/giờ (Bảng TK-4, trang 35 sách xử lý nước thải đô thị và công nghiệp – Lâm Minh Triết).
Thể tích bể lắng: V = F*H = 10,7*2 = 21,4 m3
Thể tích bể tách dầu hiện hữu là: LxBxH = 12,3x3x2 = 73,8 m3
Thể tích bể tuyển nổi là: LxBxH = 5x3x2,3 = 34,5 m3
Thể tích còn lại của bể tách dầu hiện hữu sau khi cải tạo thành bể tuyển nổi là: LxBxH = 7x3x2 = 42 m3
Chọn thể tích bể lắng là: LxBxH = 7x3x2,3 = 48,3 m3
Tổng thể tích ngăn chứa cặn của bể lắng:
Wc = (Ctc x Q x E x T)/{(100-P) x 1000 x 1000} = (700x15x60x8)/{(100- 95) x 1000 x 1000 x 24} = 0,252 m3
Trong đó:
Ctc : Hàm lượng trong nước thải ban đầu, Ctc = 700 mg/l Q : Lưu lượng trung bình giờ, Q = 15/24 m3/h
E : Hiệu suất lắng tổng cộng, E = 60% T : Thời gian giữa 2 lần xả cặn, t = 8h
P : Độ ẩm của cặn tươi ở bể lắng đợt 1, P = 95% 4.3.3.2. Nước thải ra từ dòng nước thải rửa khoai tây
a. Song chắn rác thô
Kích thước mương đặt song chắn:
Chọn tốc độ dòng chảy trong mương vs = 0,3 m/s (quy phạm v = 0,3 - 0,6 m/s) Qua khảo sát thực địa, độ sâu đáy cống cuối cùng của mạng lưới thoát nước thải là H = 1,5m.
Chọn kích thước mương: Rộng x sâu = B x H = 0,3m x 0,3 m = 0,09 m2
Ta có: Qhmax = 34 m3/h. Như vậy, chiều cao lớp nước trong mương là: H = Qh/(3600.Vs.B) = 34/(3600.0,3.0,3) = 0,104m
Chọn kích thước thanh: Rộng x dày = b x d = 5 x 15mm và khe hở giữa các thanh là w = 15mm.
+ Kích thước song chắn rác:
Giả sử song chắn rác là có n thanh, vậy số khe hở là m = n + 1
Mối quan hệ giữa chiều rộng mương, chiều rộng thanh và khe hở như sau: B = n*b + (n+1)*w
300 = n*5 + (n+1)*15 Suy ra n = 14,25; Chọn n = 15 thanh.
Khoảng cách giữa các thanh bây giờ sẽ được điều chỉnh lại như sau: 300 = (15*5 + (15+1)*w
Suy ra w= 14,06mm.
+ Tổn thất áp lực qua song chắn
Theo công thức (1), ta có: A = (0,3m – 0,005m*15thanh)*0,104m = 0,0234 m2
Tổn thất áp lực qua song chắn:
HL = 1/0,7*(V2 – v2
s)/2g = 1/0,7*(0,4032 – 0,32)/(2*9,81)= 0,0527m = 5,27mm (tổn thất áp lực cho phép)
Chọn thanh thứ 2 có khe hở giữa các khe là 10mm
+ Kích thước song chắn rác
Giả sử song chắn rác có n thanh, vật số khe hở m = n +1
Mối quan hệ giữa chiều rộng mương, chiều rộng thanh và khe hở như sau: B = n*b + (n+1)*w
300 = n*5 + 9n+1)*10 Suy ra n = 19,33; Chọn n = 20 thanh
Khoảng cách giữa các thanh bây giờ sẽ được điều chỉnh lại như sau: 300 = 20*5 + (20+1)*w
Suy ra w = 9,52mm
+ Tổn thất áp lực qua song chắn
Tổng tiết diện các khe song chắn, A: theo công thức (1), ta có: A = (0,3m – 0,005m*20 thanh)*0,104m = 0,0208 m2
Vận tốc dòng chảy qua song chắn: V = Q/A = 4,17/0,0208 = 0,453 m/s Tổn thất áp lực qua song chắn:
HL = 1/0,7*(V2 – v2
s)/2g = 1/0,7*(0,4532 – 0,32)/(2*9,81) = 0,00838m =8,38mm (tổn thất áp lực cho phép)
b. Song chắn rác tinh
Chọn kích thước giữa các khe của song chắn rác là 2mm. Chọn song chắn rác tinh có sẵn trên thị trường.
Bảng 4.10. Các thông số thiết kế lưới chắn rác tinh
Thông số Lưới cố định Lưới quay
Hiệu suất xử lý cặn lơ lửng 5÷25 5÷25
Tải trọng, l/m3/phút 400÷1.200 600÷4.600
Kích thước mắt lưới, mm 0,2÷1,2 0,25÷1,5
Tổn thất áp lực, m 1,2÷2,1 0,8÷1,4
Công suất motor, Hp - 0,5÷3
Chiều dài trống quay, m - 1,2÷3,7
Đường kính trống, m - 0,9÷1,5
Chọn lưới chắn rác dạng lưới quay có kích thước mắc lưới d = 0,5mm với tải trọng La = 3.800 l/m3/phút với hiệu quả xử lý cặn lơ lửng E = 40%.
Chọn kích thước song chắn rác tinh: L = 1000mm, D = 1000mm Ta có diện tích bề mặt lưới yêu cầu:
A = Qh/LA = (18,75*1000)/(3800*60) = 0,0868 m2 Số lưới chắn rác: N = A/(3,14*R2) = 0,0868/(3,14*0,62) = 0,0767 Chọn 1 cái. Tải trọng làm việc thực tế: LA = Qb/(3,14*R2n) = 165,87 l/phút.m2 Bảng 4.11. Tổng hợp tính toán SCR tinh Thông số Giá trị Qmax (m3/h) 18,75 Tải trọng La (l/m3/phút) 165,87 Kích thước mắc lưới (mm) 0,5 L (mm) 1.000 D (mm) 1.000 Số lưới (cái) 1 c. Bể lắng sơ bộ
Chiều dài bể lắng ngang được tính theo công thức sau:
L = (v x H)/(K x U0) = (5x 1,5)/(0,5 x 1,29) = 11,65 m
Trong đó: v là tốc độ lắng tính toán trung bình của hạt cặn lơ lửng đối với bể lắng ngang và li tâm. V = 5÷10 mm/s, chọn v = 5 mm/s.
H: Chiều sâu tính toán của vùng lắng (từ mặt trên lớp trung hòa đến mặt thoáng của bể), m, Theo TCXD – 51 – 84, điều 6.5.9, H = 1,5 – 3m, trong nhiều trường hợp có thể lấy đén 4m. Chọn H = 1,5m.
K: hệ số phụ thuộc kiểu bể lắng, có thể lấy K = 0,5 đối với bể lắng ngag, K = 0,4 đới với bể lắng li tâm, K = 0,3 đối với bể lắng đứng.
U0: Độ thô của hạt cặn lơ lửng, có thể tính theo công thức: U0 = (1000 x K x H)/{ɑ x t x (KH/h)n} – ω
t; Thời gian lắng xác định bằng thực nghiệm. Khi thiếu số liệu thực nghiệm ta có thể lấy theo bảng 3 – 23(TCXD 51- 34), chọn n = 0,25, hiệu quả lắng 60%, nồng độ chất rắn lơ lửng là 680 mg/l, t = 580s.
ɑ: Hệ số tính đến ảnh hưởng của nhiệt độ của nước thải đới với độ nhớt lấy theo bảng 3-24 TCXD51-84 ứng với t = 250C, ta có ɑ = 0,9.
ω: Thành phần thẳng đứng của tốc độ nước thải lấy theo bảng 3-25 TCXD 51-84, ω = 0 m/s.
n: Hệ số phụ thuộc vào tính chất của chất lơ lửng. Chọn n = 0,25 đối với chất lơ lửng của nước thải có khả năng kết dính.
(KH/h)n = 1,1 (đối với bể lắng ngang).
Diện tích tiết diện ướt của bể lắng ngang được tính theo công thức: S = Qmax.s/v = 0,0178/0,005 = 3,56 m2
Trong đó: Qmax.s là lưu lượng giây lớn nhất của nước thải. Bơm nước thải có lưu lượng là 32 m3/h = 0,0089 m3/s.
Trường hợp 2 bơm hoạt động Qmax.s = 0,0178.
v: Tốc độ tính toán trung bình của nước thải, v = 6mm/s = 0,006 m/s. Chiều ngang tổng cộng của bể lắng ngang sẽ là:
B = S/H = 3,56/1,5 = 2,4m
Thể tích bể lắng ngang: W = LxBxH = 11,65x2,4x1,5 = 41,94 m3
Thể tích bể lắng hiện hữu là: W = LxBxH = 12,3x4,3x2 = 98,4 m3
Như vậy, ta vẫn giữ nguyên bể lắng.
Thời gian lắng thực tế ứng với kích thước đã tính toán: t = W/ Qmax.h = 98,4/18,125 = 5,4h. Tổng thể tích ngăn chứa cặn của bể lắng:
Wc = (Ctcx Q x E x t(/{(100-P) x1000 x 1000} Wc = (620x 18,125 x 60x 8)/{(100-95)x 1000 x 1000} = 1,08 m3
Trong đó: Ctclà hàm lượng nước thải ban đầu, Ctc = 620 mg/l. Q: Lưu lượng trung bình giờ, Q = 18,125 m3/h;
E: Hiệu suất tổng cộng, E = 60% t: Thời gian giữa 2 lần xả cặn, t = 8h;
P: Độ ẩm của cặn tươi ở bể lắng đợt 1, P = 95%.
d. Bể điều hòa
W = LxBxH = 12,3x9x4,5 = 498,15 m3
Thời gian lưu ở bể điều hòa: t = Wb/Qtb.h = 498,15/18,75 = 26,5h. Vậy, giữ nguyên bể điều hòa.
e. Bể UASB
UASB (Upward –flow Anaerobic sludge blanket) là công trình xử lý kỵ khí được ứng dụng rộng rãi nhất. Tải trọng hữu cơ thích hợp trên các thiết bị UASB xử lý nước thải công nghiệp khoảng 8 – 15 Kg COD/m3.ngày. Hiệu quả xử lý