CHƯƠNG 3 : ĐỀ XUẤT, PHÂN TÍCH CƠNG NGHỆ
3.3 ĐỀ XUẤT, PHÂN TÍCH CƠNG NGHỆ
3.3.2 xuất và thuyết minh công nghệ 2
Phương án 2: Ghi chú: : Đường nước : Đường bùn : Đường khí : Đường hóa chất Lượt rác tính Hố thu gom Bể tách mỡ Bể điều hòa Bể SBR Bể khử trùng QCVN 14:2008 cột B Máy thổi khí CaOCl2 Bể chứa bùn Định kỳ vớt mỡ Nước thải Vớt rác đi xử lý Máy khuấy Bùn đi xử lý
Thuyết minh công nghệ 2:
Nước thải từ nhà vệ sinh sau khi được xử lý sơ bộ tại bể tự hoại và nước thải từ: nhà bếp nấu ăn, rửa tay… sẽ được dẫn qua thiết bị lược rác tinh để loại bỏ các cặn rác thơ có kích thước lớn như: bao nylon, vải vụn, cành cây, giấy… tránh gây hư hại hoặc tắc nghẽn bơm và các cơng trình tiếp theo, rác thu hồi được đem đi xử lý. Nước thải sau khi qua lưới chắn rác tiếp tục đến hố thu gom.
Từ hố thu gom, nước thải sẽ qua ngăn tách mỡ giúp loại bỏ lượng dầu mỡ trong nước thải tránh gây ảnh hưởng đến vi sinh và tắc nghẽn đường ống phía sau.
Nước thải chung sẽ được dẫn đến bể điều hòa. Tại đây bể sẽ gắn hệ thống sục khí nhằm giảm bớt sự dao động của hàm lượng các chất bẩn trong nước do q trình thải ra khơng đều, ổn định lưu lượng và nồng độ, tránh hiện tượng quá tải vào các giờ cao điểm, do đó giúp hệ thống xử lý làm việc ổn định đồng thời giảm kích thước các cơng trình đơn vị tiếp theo.
Sau khi qua bể điều hòa nước thải sẽ được bơm đến bể SBR, bể SBR là một dạng cơng trình xử lý sinh học nước thải bằng bùn hoạt tính, trong đó diễn ra q trình thổi khí, lắng bùn và gạn nước thải. Bùn hoạt tính có oxi, chúng sẽ phân hủy các chất hữu cơ tạo thành cặn và sẽ lắng xuống ở tại bể SBR. Nước trong bể SBR được gạn ra khỏi bể lắng thiết bị thu nước bề mặt sau khi ra khỏi bể và cuối cùng trước khi xả ra nguồn tự nhiên nước được cho vào bể khử trùng để khử trùng nước.
Nước thải sau khi khử trùng đảm bảo đạt tiêu chuẩn QCVN 14:2008/BTNMT, cột B sẽ được thải ra hệ thống thoát nước khu vực.
Bảng 3.3 Bảng hiệu suất quá trình xử lý
Cơng trình BOD5 Dầu mỡ SS N P Coliform
Lươc rác tinh C(mg/l) 250 80 145,3 45 7 1,1x105 H(%) 0 0 5 0 0 0 Hố thu gom C(mg/l) 250 80 138,4 45 7 1,1x105 H(%) 0 0 0 0 0 0 Bể tách mỡ C(mg/l) 250 80 138,4 45 7 1,1x105 H(%) 0 80 5 0 0 0 Bể điều hòa C(mg/l) 250 16 131,5 45 7 1,1x105 H(%) 5 0 0 0 0 0 Bể SBR C(mg/l) 237,5 16 131,5 45 7 1,1x105
H(%) 90 0 85 85 20 0 Bể khử trùng C(mg/l) 23,75 16 19,73 6,75 5,6 1,1x105 H(%) 0 0 0 0 0 98 Đầu ra C(mg/l) 23,75 16 19,73 6,75 5,6 2200 QCVN 14:2008 cột B C(mg/l) 50 20 100 10 10 5000
3.3.3 Phân tích ưu nhược điểm hai cơng nghệ
Bảng 3.4 So sánh ưu nhược điểm của 2 phương án
Phương án 1 Phương án 2
Cơng trình Bể điều hịa sục khí Bể điều hòa khuấy trộn Ưu điểm - Sục khí giúp điều hịa
lưu lượng và chống lắng cặn hữu cơ trong bể gây phân hủy kị khí, giảm phát sinh mùi hôi; đồng thời để oxy hóa một phần chất hữu cơ thành các chất đơn giản thuận lợi cho các quá trình xử lý tiếp theo.
- Khuấy trộn giúp điều hòa lưu lượng và chống lắng cặn hữu cơ trong bể gây phân hủy kị khí giảm phát sinh mùi hôi đáng kể.
Nhược điểm - Khơng sử dụng bể điều hịa sục khí phía trước cơng trình kị khí
- Do thiếu oxy nên một phần chất hữu cơ chưa được oxy hóa thành các chất đơn giản để thuận lợi cho quá trình xử lý tiếp theo.
Cơng trình Cụm bể sinh học (Anoxic,Aerotank,Lắng)
Bể SBR Ưu điểm - Sử dụng nhiều trong các
ngành có hàm lượng chất hữu cơ cao; xử lý các chất
- Hiệu suất xử lý cao: có khả năng khử Nitơ, Phospho cũng như hàm
- Sử dụng rộng rãi. - Cấu tạo đơn giản. - Lượng bùn dư phát sinh từ công đoạn xử lý sinh học thấp. - Cơng nghệ ít sử dụng hóa chất vì có q trình xử lý hóa lý sau q trình xử lý sinh học. - Xử lý nước thải đạt cột B QCVN14:2008/BTNMT - Không cần sử dụng bể lắng riêng biệt. - Xử lý nước thải đạt cột B QCVN14:2008/BTNMT
Nhược điểm - Bể anoxic: hàm lượng nitơ đầu vào thấp, cần phải hồi lưu nước thải từ bể aerotank về bể anoxic
- Cần cung cấp khơng khí thường xuyên cho vi sinh vật hoạt động
- Do bùn trong SBR không rút hết nên hệ thống thổi khí có khả năng bị tắc nghẽn.
- Thích hợp với nước thải có cơng suất <5000 m3/ngày.đêm
CHƯƠNG 4: TÍNH TỐN CƠNG TRÌNH HAI PHƯƠNG ÁN
Thông số đầu vào của nước thải:
Hệ thống xử lý nước thải hoạt động 24/24, vậy lượng nước đổ ra liên tục. Lưu lượng nước thải: 𝑄𝑛𝑔à𝑦.đê𝑚𝑡𝑏 = 300 m3/ngày.đêm.
Lưu lượng trung bình giờ: 𝑄𝑡𝑏ℎ = 𝑄𝑡𝑏
𝑛𝑔à𝑦 24 =300
24 = 12,5 m3/h Lưu lượng trung bình giây: 𝑄𝑡𝑏𝑠 = 𝑄𝑡𝑏
ℎ
3600 =12,5
3600 = 0,003 m3/s = 3 l/s
Hệ số khơng điều hịa chung k lấy theo Bảng 3-1 TCXDVN 51:2008, phụ thuộc vào lưu lượng nước thải trung bình ngày 𝑄𝑡𝑏𝑛𝑔à𝑦
Bảng 4.1 Bảng hệ số khơng điều hóa K0
Hệ số khơng điều hịa chung
K0
Lưu lượng nước thải trung bình (l/s)
5 10 20 50 100 300 500 1000 ≥5000
K0 max 2,5 2,1 1,9 1,7 1,6 1,55 1,5 1,47 1,44 K0 min 0,38 0,45 0,5 0,55 0,59 0,62 0,66 0,69 0,71 Với 𝑄𝑡𝑏𝑠 = 3 (l/s) < 5 l/s thì lấy K0 bằng 5 nên ta có: K0 max = 2,5; K0 min = 0,38
𝑄𝑚𝑎𝑥ℎ = 𝑄𝑡𝑏ℎ× K0 max = 12,5×2,5 = 31,25 m3/h
𝑄𝑚𝑖𝑛ℎ = 𝑄𝑡𝑏ℎ× K0 min = 12,5×0,38 = 4,75 m3/h
4.1 Tính tốn cơng trình đơn vị phướng án 1: 4.1.1 Lược rác tinh 4.1.1 Lược rác tinh
Nhiệm vụ:
Lược rác tinh là hạng mục đầu tiên của hệ thống thoát nước nhiệm vụ của chúng là ngăn cản các rác thải có kích thước lớn lọt vào hệ thống tránh tình trạng tắt nghẽn bơm và đường ống phía sau.
Tính tốn:
Ta có bảng thơng số thiết kế lưới chắn rác:
Bảng 3.5 Thông số kỹ thuật Thiết bị Mega STS-500
Thông số Giá trị Đơn vị
Khe lưới 0,5 m Diện tích lưới lọc 900×500 m2 Trọng lượng 150 kg Công suất 32 m3/h 4.1.2 Hố thu gom Nhiệm vụ
Thu nhận toàn bộ nước thải của khách sạn và lưu nước trong khoảng thời gian ngắn trước khi bơm lên hệ thống xử lý
Tính tốn
Kích thước bể thu gom:
Thời gian lưu nước, t = 10 – 30 phút, chọn thời gian lưu nước trong hố thu gom (t) là 15 phút. (Mục 9.4.2/412/[1])
Thể tích hớ thu gom:
𝑉= 𝑄ℎ𝑚𝑎𝑥 × t = 31,25×15
60= 7,8 m3
Chọn chiều cao hữu ích h = 1,5 m. Chiều cao an toàn hf = 0,5 m. Chiều cao tổng cộng:
H = h + hf = 1,5 + 0,5 = 2 m
-Diện tích hớ thu gom:
𝐹 = 𝑉
ℎ = 7,8
1,5 = 5,2 m2
Chọn kích thước bể gom tiếp nhận: L x B = 1,8 m x 3 m Thể tích thực của hố thu gom:
V = L x H x B = 1,8 x 1,5 x 3 = 8,1 m3
Tính tốn đường ớng dẫn nước vào bể thu gom:
- Đường kính ống dẫn nước thải vào bể thu gom: D = √4 × Qsmax
π×v = √ 4×31,25
Chọn ống dẫn nước sang bể thu gom là ống nhựa Tiền Phong u-PVC có D = 107,8mm, dày 2,2mm đường kính DN = 110 (mm).
Trong đó: v: Vận tốc nước chảy trong ống do chênh lệch độ cao, v ≥ 0.4 m/s, chọn v = 1 m/s; (Mục 3.37/14/[10])
- Kiểm tra lại vận tốc dịng chảy trong ống: v = 4 ×Qs
max
(dống)2 × π = 4 ×31,25
(0,1078)2 ×π×3600 = 0,95 m/s ≈ 1m/s ( Thỏa mãn v ≥ 0.4 m/s).
Chọn bơm dẫn nước thải sang tách dầu:
Lưu lượng bơm: Qb = Qmaxh = 31,25 m3/h Cột áp bơm: H = 5 mH2O;
Cơng suất bơm được tính theo cơng thức: Nlt = Qs max × g × ρ × H 1000η = 31,25×9,81×1000×5 1000×0,8×3600 = 0,53 kW Trong đó: + g: Gia tốc trọng trường, g = 9.81 m2/s
+𝜌: Khối lượng riêng của nước, 1000 kg/m3
+η: Hiệu suất chung của bơm 0,72 – 0,93, chọn η = 0,8 +Nlt: Công suất lý thuyết của máy bơm (kW).
Công suất thực tế của bơm: Ntt = Nlt × 1,2 = 0,53×1,2 = 0,64 kW = 0,85HP Chọn 2 bơm chìm hiệu Tsurumi (1 bơm hoạt động và 1 bơm dự phịng): Model: 50B2.75H
Cơng suất: 0,75 kW Cột áp: max 6 m
Bảng 4.4 Thông số thiết kế hố thu gom
Thông số thiết kế Đơn vị Giá trị
Thời gian lưu nước Giờ 0,25
Chiều dài mm 1800
Chiều rộng mm 3000
Chiều cao xây dựng mm 2000
Chiều cao hữu ích mm 1500
Ống dẫn nước thải mm 110
Cơng suất bơm thốt nước kW 0,64
4.1.3 Bể tách mỡ
Nhiệm vụ:
Có chức năng loại bỏ bớt dầu mỡ, tránh hiện tượng tắc nghẽn đường ống và bơm ở các cơng trình phía sau. Váng dầu mỡ nổi lên trên, tiến hành vớt váng dầu mỡ bằng phương pháp thủ cơng định kì 1 ngày/lần. Nước đã được tách dầu mỡ sẽ tự chảy sang bể điều hịa bằng ống thơng khoang.
Tính tốn:
Vận tốc ngang của dịng nước trong bể tách dầu từ 4-6 mm/s. Chọn vn = 14,4 m/h = 0,04 m/s. (Mục 7.60/50/[10])
Vận tốc nổi của hạt dầu từ 0,4- 0,6 mm/s chọn vd = 0,4 mm/s = 1,44 m/h = 0,0004
(Mục 7.60/50/[10])
Lập tỉ số 𝑣𝑛
𝑣𝑑 =14,14
1,44 = 10 Bảng giá trị Ft và F:
Bảng 4.5 Bảng giá trị Ft và F 𝒗𝒏 𝒗𝒏 𝒗𝒅 Ft F 6 1,14 1,37 10 1,27 1,52 15 1,37 1,64 20 1,45 1,74
(Nguồn: Bài giảng Cơng nghệ xử lý nước thải PGS.TS.Lê Hồng Nghiêm)
𝑣𝑛 𝑣𝑑 = 10 từ bảng giá trị suy ra Ft = 1,27 -Diện tích bề mặt F = 𝑄𝑚𝑎𝑥 ℎ .𝐹𝑡 𝑣𝑑 = 31,25×1,27 1,44 = 27,6 m2
Chọn chiều sâu nước chảy của bể: H = 2 m (Mục 7.61/50/[10]) Chọn chiều cao công tác của bể: H = 2,5 m
Chiều cao xây dựng bể
Hxd = H + hbv = 2 + 0,5 = 2,5 m Trong đó:
+H: chiều cao công tác của bể, H = 2 m; +hbv: chiều cao bảo vệ, hbv = 0,5 m.
Chọn chiều rộng của một ngăn bể: B= 3 m (Mục 7.61/50/[10])
Số ngăn tách mỡ khơng ít hơn 2. Chọn số ngăn tách mỡ là: 3 (Mục 7.61/50/[10]) Chiều dài của bể
L =𝐹
𝐵 = 27,6
3 = 9,2 m chọn L = 9,3 m Thời gian lưu nước trong bể
t = 𝑉
𝑄𝑚𝑎𝑥ℎ = 𝐿.𝐵.𝐻
𝑄𝑚𝑎𝑥ℎ =9,3×3×2,5
31,25 = 2,23 h 134 phút
Lượng dầu mỡ sinh ra mỗi ngày = Cv × 𝑄𝑚𝑎𝑥ℎ = 80 (mg/l) × 31,25 (m3/h) × 1000 = 2500000 mg/h = 2,5 kg/h.
Lưu lượng dầu mỡ sinh ra mỗi ngày:
𝑄𝑑ầ𝑢 =
2,5(𝑘𝑔
ℎ) 0,8(𝑔
𝑙) = 3,125 l/h = 75 l/ngày.đêm
Trong đó: Tỷ trọng của dầu mỡ 𝜌𝑑 = 0,8𝜌𝑛 (Mục 7.61/50/[10])
Tính tốn ống dẫn nước thải ra khỏi bể tách mỡ:
Vận tốc nước chảy trong ống có v =0,75-1,5 m/s (Mục 3.24/11/[10]). Chọn v = 1,5 m/s
Đường kính ống dẫn nước thải ra:
𝐷 = √4 × 𝑄𝑚𝑎𝑥
𝑠
𝜋 × 𝑣 = √
4𝑥31,25
𝜋𝑥1,5𝑥3600= 0,085 (𝑚)
Vậy chọn ống dẫn nước thải ra làm bằng nhựa u-PVC Tiền Phong có đường kính trong D = 84,2 mm, độ dày 2,9mm, DN 90mm.
Kiểm tra lại vận tốc nước thải trong ống: v = 4 × 𝑄𝑚𝑎𝑥 𝑠 𝜋𝐷2 = 4 ×31,25 3600×𝜋×0,08422 = 1,43 m/s => Thỏa v = 0,75 – 1,5m/s Bảng tóm tắt các thơng số thiết kế bể tách mỡ:
Bảng 4.6 Tóm tắt các thơng số thiết kế bể tách mỡ
STT Thơng số Kí hiệu Đơn vị Giá trị
1 Thời gian lưu nước t h 2,23
2 Kích thước của bể
Chiều dài L mm 9300
Chiều rộng B mm 3000
Chiều cao hữu ích H mm 2000
Chiều cao xây dựng Hxd mm 2500
3 Đường kính ống dẫn nước thải DN mm 90
4.1.4 Bể điều hịa
Nhiệm vụ:
Là cơng trình đơn vị tiếp nhận nước thải từ nước thải chung có chức năng tập trung nước thải trước khi vào cụm bể xử lý sinh học. Có chức năng điều hịa lưu lượng và nồng độ, oxy hóa một phần chất hữu cơ, giảm kích thước các cơng trình đơn vị phía sau và tăng hiệu quả xử lý nước thải của hệ thống. Trong bể có hệ thống sục khí bằng đĩa thổi khí để đảm bảo hòa tan và cân bằng nồng độ các chất trong tồn thể tích bể và khơng cho cặn lắng trong bể.
Tính tốn:
Thể tích bể điều hịa:
V= 𝑄𝑚𝑎𝑥ℎ .t = 31,25 × 4 = 125 m3
Trong đó:
+ Qhmax : Lưu lượng nước thải lớn nhất giờ, Qhmax= 31,25 m3/h;
+ t: Thời gian lưu nước trong bể điều hòa, quy phạm 4 -12h. Chọn tdh = 4h. Chiều cao xây dựng bể
Hxd = H + hbv = 4 + 0,5 = 4,5 m
Trong đó:
+ H: chiều cao công tác của bể, H = 4 m; + hbv: chiều cao bảo vệ, hbv = 0,5 m. Chọn bể có tiết diện ngang hình chữ nhật
Tiết diện bể: 𝐹 = 𝑉 𝐻= 125 4 = 31,25 m2 Chọn chiều dài bể: L = 9 m Chọn chiều rộng bể: B = 3,5 m Thể tích thực theo thiết kế: 𝑉tt= 𝐿 x 𝐵 x 𝐻 = 9 × 3,5× 4 = 126 m3
Tính tốn hệ thớng cấp khí cho bể điều hịa:
Để tránh hiện tượng lắng cặn và ngăn mùi hôi trong bể cần lắp đặt hệ thống cung cấp khí thường xuyên. Chọn khuấy trộn bể điều hịa bằng hệ thống thổi khí.
Trong đó:
+R: tốc độ khí nén. Dựa vào bảng chọn R = 12 l/m3.phút = 0,012 m3/phút. (Bảng 9.7/422/[1])
+Wt: thể tích thực của bể điều hịa. Vtt = 126 m3.
Chọn thiết bị phân phối khí dạng đĩa thơ của hãng SSI, D = 270 mm có lưu lượng: 0-12m3/h. Chọn có lưu lượng r = 3,78 m3/h.
Số đĩa phân phối khí: n = 𝑄𝑘ℎí
𝑟 = 1,512×60
3,78 = 24 đĩa
Chọn số đĩa khuếch tán khí trong bể là 24 đĩa.
Chọn hệ thống dẫn khí bằng ống thép mạ kẽm, hệ thống gồm 3 ống nhánh đặt song song với chiều rộng, các ống nhánh cách nhau 0,875m; cách tường 0,875m và cách đáy 20 cm.
Số lượng đĩa phân phối khí trên mỗi ống nhánh là 8 đĩa. Khoảng cách giữa các đĩa trên mỗi ống nhánh là 1m và cách tường 1 m.
Vận tốc khí trong ống dẫn khí được duy trì trong khoảng 10 –40m/s (Mục 6.39/32/[10]). Chọn vkhí = 30 m/s.
- Đường kính ớng phân phới khí chính
Dk = √4×𝑄𝑘ℎí
𝜋.𝑣𝑘𝑘 = √4×1,512
𝜋×30×60 = 0,03 m
Chọn đường kính ống dẫn khí chính là ống thép mạ kẽm Hịa Phát có đường kính DN = 32 mm; dày 3,56 mm; D = 28,44 mm.
Kiểm tra lại vận tốc ống dẫn khí chính: vkhí = 4.𝑄𝑘ℎ𝑖
𝜋.𝐷𝑘2 = 4×1,512
𝜋×60×0,028442 = 39,7 m/s => Thỏa mãn vkhí =10 –40m/s
- Lượng khí qua mỗi ớng nhánh
qn = 𝑄𝑘ℎí 3 = 1,512 3 = 0,504 𝑚3/phút - Đường kính ớng nhánh dẫn khí dn = √4qn π.vkn = √ 4×0,504 π×26,75×60 = 0,02 m Trong đó:
+ vkn : vận tốc trong ống khí nhánh duy trì trong khoảng 10 –40m/s. Chọn vkhí = 26,75 m/s (Mục 6.39/32/[10])
+ qn : Lượng khí qua mỗi ống nhánh.
Chọn đường kính ống dẫn khí nhánh làm bằng ống thép mạ kẽm Hịa Phát có đường kính DN = 25mm; dày = 3,38mm; D = 21,62mm.
Kiểm tra lại vận tốc ống dẫn khí nhánh: vkk = 4.𝑞𝑛
𝜋.𝑑𝑛2 = 4×0,504
60×𝜋×0,021622 = 22,9 m/s => Thỏa mãn vkn =10 –40 m/s
Tính tốn máy nén khí
- Áp lực cần thiết của hệ thớng phân phới khí
Hk = hd + hc + hf + H
Trong đó:
hd: tổn thất áp lực do ma sát dọc theo chiều dài ống dẫn; hc: tổn thất cục bộ, hd + hc ≤ 0,4m, chọn hd + hc = 0,4 m [1]
hf: tổn thất qua thiết bị phân phối khí, hf ≤ 0,5 m, chọn hf = 0,5 m; H: chiều sâu cơng tác của bể điều hịa, H = 4 m.
=> Hk = 0,4 + 0,5 + 4 = 4,9 m
- Áp lực khơng khí
P= 10,33+𝐻𝑘
10,33 = 10,33+4,9
10,33 = 1,43 atm (Mục 3.3.2/151/[1])
- Công suất máy nén khí
N = 34400 𝑥 (𝑃 0,29−1)𝑥𝑄𝑘ℎí 102𝜂 = 34400×(1,43 0,29−1)×1,512