STT Thông số Giá trị Đơn vị
1 Chiều dài 3,8 m
2 Chiều rộng 1,5 m
3 Chiều cao 2 m
4 Thể tích 11,4 m3
4.1.10. Bể nén bùn
Bùn hoạt tính dư ở ngăn lắng có độ ẩm cao (99,4%) cần thực hiện q trình nén bùn để đạt độ ẩm thích hợp (96 – 97%) cho quá trình chế biến cặn ở bể metan. Nhiệm vụ của bể nén bùn là làm giảm độ ẩm của bùn hoạt tính dư.
Lượng bùn hoạt tính dư dẫn dến bể nén bùn:
𝑄𝑏ù𝑛 = 𝑄𝑏ù𝑛 𝑙ắ𝑛𝑔 1+ 𝑄𝑏ù𝑛 𝑏ể 𝑈𝐴𝑆𝐵 + 𝑄𝑏 = 1,028 + 0,48 + 10 = 11,508 𝑚3/𝑛𝑔à𝑦 đê𝑚
Diện tích hữu ích của bể nén bùn đứng được xác định theo cơng thức:
𝐹1 =𝑄𝑏ù𝑛 𝑣1 = 11,508 × 1000 0,1 × 86400 = 1,33 𝑚 2 Chọn F1 = 2 m2.
Trong đó: v1: Tốc độ chảy của chất lỏng ở vùng lắng trong bể nén bùn kiểu lắng đứng, v1 = 0,1 mm/s.
Diện tích ống trung tâm của bể nén bùn đứng được tính theo cơng thức:
𝐹2 =𝑄𝑏ù𝑛 𝑣1 =
11,508 × 1000
28 × 86400 = 0,0047 𝑚 2
Trong đó: v2: Tốc độ chuyển động của bùn trong ống trung tâm, v2 = 28 - 30 mm/s, chọn v2 = 28 mm/s.
Diện tích tổng cộng của bể nén bùn đứng:
F = F1 + F2 = 2 + 0,0047 = 2,0047 m2 Đường kính của bể nén bùn:
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải Nhà máy sản xuất bia Sài Gịn Sóc Trăng cơng suất 400 m3/ngày đêm. 𝐷 = √4 × 𝐹 𝜋 = √ 4 × 2,0047 3,14 = 1,59 𝑚 Làm tròn D = 1,6 m = 1600 mm Đường kính của ống trung tâm:
𝑑 = √4 × 𝐹2 𝜋 = √
4 × 0,0047
3,14 = 0,077 𝑚 = 77 𝑚𝑚
Chọn đường kính ống trung tâm d = 100 mm Đường kính phần loe của ống trung tâm
d1 = 1,35 × d = 1,35 × 0,1 = 0,135 m = 135 mm Đường kính tấm chắn:
dch = 1,3 × d1 = 1,3 × 0,135 = 0,1755 m = 175,5 mm Chiều cao phần lắng của bể nén bùn được tính theo cơng thức:
H1 = v × t = 0,0001 × 7 × 3600 = 2,52 m Làm trịn 2,6 m.
Trong đó: t – Thời gian lắng bùn, t = 7h
Chiều cao phần hình nón của bể lắng đứng đợt II xác định theo công thức:
ℎ𝑛 = ℎ2+ ℎ3 = (𝐷 − 𝑑𝑛 2 ) 𝑡𝑔 ∝= ( 1,6 − 0,6 2 ) 𝑡𝑔60 = 0,86 𝑚 Làm trịn 1 m Trong đó:
h2: Chiều cao lớp trung hòa, m.
h3: Chiều cao giả định của lớp cặn trong bể, m.
D: Đường kính trong của bể lắng, D = 1,6 m.
dn: đường kính nhỏ của hình nón cụt, lấy dn = 0,6 m.
α: Góc nghiêng của đáy bể lắng so với phương ngang, lấy không nhỏ hơn 500. (Điều 7.56/[13]). Chọn α = 600.
Chiều cao tổng cộng của bể nén bùn
Htc = h1 + hn + hbv = 2,6 + 1 + 0,4 = 4 m
Trong đó: hbv – khoảng cách từ mực nước trong bể n,én bùn đến thành bể, h3 = 0,4 m Tính máy bơm bùn về máy ép bùn
Cơng suất bơm
𝑁 =𝑄𝑏ù𝑛 × 𝜌 × 𝑔 × 𝐻 1000 × 𝜂 =
11,508 × 1053 × 9,81 × 10
1000 × 0,8 × 86400 = 0,017 𝑘𝑊
Trong đó:
η: Hiệu suất chung của bơm từ 0,72 – 0,93, chọn η = 0,8
ρ: Khối lượng riêng của bùn, kg/m3
H: Cột áp của bơm. Chọn H = 10 m Công suất bơm thực tế:
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải Nhà máy sản xuất bia Sài Gịn Sóc Trăng cơng suất 400 m3/ngày đêm.
(Nguồn: CT II.191/trang 439/[6])
Trong đó: β: Hệ số dự trữ
Với N < 1 kW → β = 1,5 – 2,2. Chọn β = 2,2 (Nguồn: bảng II.33/trang 440/[11]) Chọn 1 máy bơm bùn Evergush EF – 05A/0,5 Hp, điện áp 220V, xuất xứ: Taiwan.
4.1.11. Máy ép bùn
Cặn sau khi qua bể nén bùn có nồng độ từ 3 – 8% cần đưa qua máy ép bùn để giảm độ ẩm xuống còn 70 – 80%, tức nồng độ cặn khơ từ 20 – 30% với mục đích:
- Giảm khối lượng bùn vận chuyển ra bãi thải.
- Cặn khô dễ chôn lấp hay cải tạo đất hơn cặn ướt.
- Giảm lượng nước bẩn có thể thấm vào nước ngầm ở bãi thải.
- Ít gây mùi khó chịu và ít gây độc tính. Tính lưu lượng cặn đến máy lọc ép
𝑄𝑐 = 𝑄𝑏×100 − 𝑃1 100 − 𝑃2 = 11,508 × 100 − 99,4 100 − 95 = 1,38 𝑚 3/𝑛𝑔à𝑦 Trong đó:
Qb: Lượng bùn đưa đến máy ép, Qb = 11,508 m3/ngày
P1: Độ ẩm của bùn dư trước khi nén, P1 = 99,4%
P2: Độ ẩm của bùn sau khi nén ở bể nén bùn, P2 = 95% Khối lượng bơng bùn hoạt tính từ bể nén bùn
𝑀𝑏ù𝑛 = 𝑉 × 𝑆 × 𝑃 × 𝜌 = 1,38 × 1,005 × 0,015 × 1000 = 20,80 𝑘𝑔/𝑛𝑔à𝑦
Trong đó:
V: Thể tích bùn dư trong ngày
S: Tỷ trọng của bơng bùn hoạt tính, S = 1,005 (Giáo trình “Tính Tốn Thiết Kế Cơng Trình Xử Lý Nước Thải” – Trịnh Xuân Lai).
P: Nồng độ phần trăm của cặn khơ, P = 1,5% (Giáo trình “Tính Tốn Thiết Kế Cơng Trình Xử Lý Nước Thải” – Trịnh Xn Lai).
ρ: Khối lượng riêng của nước, ρ = 1000 kg/m3 Lượng nước dư từ bể nén bùn:
𝑄𝑛ướ𝑐 𝑑ư= 20,80 − 1,38 = 19,42 𝑚3/𝑛𝑔à𝑦 đê𝑚
Máy làm việc 8h/ngày, một tuần làm việc 6 ngày. Do đó,lượng cặn đưa đến máy trong 1 tuần là:
𝐺 = 6 × 12,42 = 116,52 𝑘𝑔/𝑡𝑢ầ𝑛
Lượng cặn đưa vào máy trong một giờ:
𝐺 =116,52
6 × 8 = 2,4275 𝑘𝑔/ℎ
Thiết bị ép bùn kiểu lọc dây đai thường được chế tạo với bề rộng đai từ 0,5 m đến 3,5 m.Tải trọng cặn trên 1 m rộng của băng tải dao động trong khoảng 90 – 680 kg/m chiều rộng băng giờ. Chọn băng tải có cơng suất 90 kg/m chiều rộng giờ.
Chiều rộng băng tải:
𝑏 = 2,4275
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải Nhà máy sản xuất bia Sài Gịn Sóc Trăng cơng suất 400 m3/ngày đêm.
Chọn máy có chiều rộng 0,5 m và năng suất 90 kg/m rộng giờ.
Chọn 1 thiết bị máy lọc băng tải loại NBD – M50 có chiều rộng băng tải là 500 mm, sức chứa 1 – 3 m3/h.r và năng suất 90 kg/m rộng giờ.
Tính lượng dung dịch polyer thêm vào máy ép bùn
Liều lượng polynmer = 5 kg/tấn bùn
Lượng bùn đưa vào máy trong 1 giờ là 2,4275 kg/h Vậy lượng polymer tiêu thụ là:
2,4275 × 5
1000 = 0,012 𝑘𝑔/ℎ
Hàm lượng polymer sử dụng là 0,2% Lượng dung dịch châm vào là:
0,012
0,2% = 0,6 𝑘𝑔/ℎ
Chọn 2 bơm định lượng hóa chất Hanna BL10 10.8, lưu lượng 10,8 l/h, áp suất 10 kg/cm2.
4.2. Tính tốn cơng nghệ và thiết bị phương án 2 Sơ đồ công nghệ của phương án 2 Sơ đồ công nghệ của phương án 2
Nước thải đầu vào → Song chắn rác thô → Bể thu gom → Bể điều hịa sục khí → Bể keo tụ, tạo bơng → Bể lắng hóa lý → Bể UASB → Bể MBBR → Bể lắng II→ Bể khử trùng → QCVN 40/2011/BTNMT
Các cơng trình phía trước giống với phương án 1 nên trong phương án 2 chỉ tính các cơng trình khác phương án 1 là bể điều hịa sục khí, bể keo tụ tạo bông, bể MBBBR.
4.2.1. Bể điều hịa sục khí
Thể tích xây dựng cửa bể điều hịa: V = B × L × H = 7 × 8× 5 (m) Lượng khơng khí cần thiết:
𝐿𝑘ℎí = 𝑉 × 𝑅 = 280 × 0,013 = 3,64 𝑚 3 𝑝ℎú𝑡 = 218,4 𝑚3 ℎ Với: R: là tốc độ khí nén 10 - 15 l/m3.phút, chọn R = 13 l/m3.phút = 0,013 m3/m3phút. Số lượng đĩa phân phối khí:
Chọn đĩa phân phối khí tinh AFD 270, diện tích hoạt động bề mặt là 0,0375 m2. Lưu lượng riêng phân phối khí của đĩa Ω = 5 m3/h.
𝑁 =𝑄𝑘𝑘 𝛺 =
218,4
5 = 43,68 đĩ𝑎
Vậy chọn số đĩa thỗi khí là 50 đĩa. Bố trí thành 5 hàng dọc theo chiều dài bể, mỗi hàng 10 đĩa.
Trong đó: Qkk: Là thể tích khơng khí.
Áp lực cần thiết của hệ thống ống nén khí được xác định theo cơng thức:
𝐻𝑠 = ℎ𝑑+ ℎ𝑐+ ℎ𝑟+ 𝐻
Trong đó:
hd: Tổn thất áp lực do ma sát dọc theo chiều dài ống dẫn, m.
hc: Tổn thất cục bộ, m.
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải Nhà máy sản xuất bia Sài Gịn Sóc Trăng cơng suất 400 m3/ngày đêm.
H: Chiều sâu hữu ích của bể, H = 4,5 m.
Tổng tổn thất hd và hc thường không vượt quá 0,4m, tổn thất hr khơng qúa 0,5 m. Do đó áp lực cần thiết sẽ là:
𝐻𝑠 = 0,4 + 0,5 + 4,5 = 5,4𝑚
Áp lực khơng khí sẽ là:
𝑝 = (𝐻𝑠+ 10,33
10,33 ) = 1,52 𝑎𝑡
Công suất máy thổi khí tính theo cơng thức:
𝑁𝐾 = 34400 × (𝑝
0,29− 1) × 𝑄𝑘𝑘 102 × 𝜂 =
34400 × (1,520,29− 1) × 3,64
102 × 0,8 × 60 = 3,3 𝑘𝑊
Cơng suất thực tế của máy thổi khí
𝑁𝑡𝑡 = 1,42 × 1,5 = 2,13 𝑘𝑊
Chọn 4 máy thổi khí Longtech Motor Enertech model LT065 có cơng suất 2,6 kW, 1 làm việc, 1 dự phịng. Tính hệ thống phân phối khí: Ống dẫn khí chính: Dkhí = √𝜋×𝑣4×𝑄𝑘ℎí 𝑘ℎí = √ 4 ×3,64 3,14 × 15 × 60 = 0,07m = 70 mm. Chọn ống dẫn khí chính làm bằng thép Ø70. Trong đó: v – vận tốc khí trong ống chính, v = 10 – 15m/s, chọn v = 15 m/s Ống dẫn khí nhánh dkhí = √4×𝑄𝑘ℎí/5 𝜋×𝑣𝑘ℎí = √ 4 ×(3,64/5) 3,14 × 15 ×60 = 0,032m = 32 mm. Chọn ống dẫn khí nhánh làm bằng thép Ø40.
4.2.2. Bể keo tụ tạo bông 4.2.2.1. Bể trộn 4.2.2.1. Bể trộn
Nhằm làm cho hóa chất keo tụ được khuếch tán đều trong nước thải. Tính tốn kích thước bể trộn
Chọn thời gian lưu từ 10 - 15 (phút). Chọn t = 12 (phút). (Điều 7.157/[16]) Thể tích bể trộn cần:
𝑊 = 𝑄 × 𝑡 = 400 𝑚3 𝑛𝑔à𝑦 × 12 24 × 60
⁄ = 3,33 𝑚3
Chọn thể tích bể trộn V = 4 m3
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải Nhà máy sản xuất bia Sài Gịn Sóc Trăng cơng suất 400 m3/ngày đêm.
Chọn chiều cao bảo vệ hbv = 0,3 m
Vậy chiều cao xây dựng bể: Hxd = h + hbv = 1,7 + 0,3 = 2 m Chọn bể keo tụ hình vng với diện tính
𝐹 = 𝑉
𝐻 = 𝐿 × 𝐵 = 4
2= 2 𝑚
2= 1,4𝑚 × 1,4𝑚
Vậy kích thước xây dựng bể: 1,4m x 1,4m x 2m = 3,92 m3 Tính tốn thiết bị khuấy trộn:
Chọn cánh khuấy turbine làm bằng thép không gỉ, 4 cánh phẳng. Đường kính cánh khuấy:
𝐷 ≤1 2𝐵 ≤
1
2× 1,4 = 0,7 𝑚
Máy khuấy đặt cách đáy 1 khoảng h = D = 0,7 m Chiều rộng cánh khuấy:
𝐵 =1 5𝐷 =
1
5× 0,7 = 0,14𝑚
Chiều dài cánh khuấy:
𝐿 =1 2𝐷 =
1
2× 0,7 = 0,35𝑚
Năng lượng cần truyền vào nước:
𝑃 = 𝐺2× 𝑉 × 𝜇
Trong đó:
G: Gradient vận tốc (s-1)
V: Thể tích bể, V = 3,92 m3
µ: Độ nhớt động học của nước, ở 25 oC => µ = 0,9.10-3 (Ns/m2)