Bể SBR SS COD BOD5Dầu khoáng
Nồng độđầu vào (mg/l) 148,68 145,8 76,95 9,94
Hiệu suất xử lý (%) 50 80 80 0
Nồng độđã xử lý (mg/l) 74,34 116,65 61,56 9,94
Nồng độ dòng ra (mg/l) 74,34 29,16 15,39 9,94
c. Tính tốn
Nhiệt độ trung bình nước thải 200C
Thời gian lưu nước trong bể 𝜃𝜃 = 6 – 7,5h, chọn 𝜃𝜃 = 6h. (Nguồn: Mục 8.4, Bài giảng mơn Q trình sinh học trong KTMT, PGS.TS Lê Hoàng Nghiêm)
Lượng bùn hoạt tính trong nước thải đầu vào của bể: X0 = 0 mg/l.
Thời gian lưu bùn (tuổi của bùn) 𝜃𝜃𝑐𝑐 = 8 – 18 ngày, chọn SRT = 10 ngày Tỷ số F/M = 0,05 – 0,3 ngày-1
Nồng độ chất lơ lửng dễbay hơi trong hỗn hợp bùn hoạt tính MLVSS, Chọn Xv = 3000 mg/l. (Xv=2500 – 5000 mg/l.)
Tỷ số MLVSS : MLSS = 0,8
Hệ số sản lượng Y = 0,6 mgVSS/mgBOD5
Hệ số hô hấp nội sinh: Kd = 0,02 – 0,1 ngày-1 , Chọn Kd = 0,06 ngày-1
Độ tro của cặn z = 0,2
Chỉ số thể tích bùn: SVI = 100 – 150 mg/l, chọn SVI = 120 mg/l Tỉ lệ BOD5 : BOD20 = 0,68
Nồng độ cặn lắng ởđáy bể lắng sinh học cũng là nồng độ cặn tuần hoàn. Xs = 8000 mg/l. Chất lơ lửng trong nước thải đầu ra chứa 20 mg/l cặn sinh học và 60% chất có khảnăng
Tính sốlượng bể và chu kì phân đoạn thời gian làm việc
Chu kì phân đoạn thời gian làm việc của bểnhư sau:
Thời gian làm đầy tlđ = 3h Thời gian phản ứng tpư = 5h Thời gian lắng tl = 2h Thời gian rút nước tr n = 2h
Xả cặn dư trong thời gian lắng hoặc thời gian tháo nước trong. Tổng thời gian một chu kì hoạt động
Tc = tlđ + tp.ư + tl + tr.n = 3 + 5 + 2 + 2 = 12h Chọn 2 bể SBR.
Số chu kì hoạt động của 1 đơn nguyên trong 1 ngày
𝑛𝑛 =24
Tc =
24 12= 2
Tổng số chu kì làm đầy trong 1 ngày N = 2 × 2 = 4 chu kì/ngày
Thể tích bể làm đầy trong 1 ngày:
𝑉𝑉𝑙𝑙đ =𝑄𝑄𝑁𝑁 =604 = 15𝑚𝑚3
Hàm lượng chất lơ lửng trong thể tích bùn lắng
𝑋𝑋𝑀𝑀 =1000 × 1000 𝑆𝑆𝑉𝑉𝑆𝑆 = 1000 × 1000120 = 8333,33 𝑚𝑚𝑚𝑚/𝑙𝑙
Trong đó:
SVI: Chỉ số bùn hoạt tính, SVI = 120 mg/g
103mg/g; 103ml/l: Hệ số biến đổi kết quảđầu ra là g/m3 Xét sự cân bằng khối lượng VTX = VSXS
MLSS = MLVSS/0,8 = 3000/0,8 = 3750 mgSS/l
→ 𝑉𝑉𝑉𝑉𝑀𝑀
𝑇𝑇 =𝑋𝑋𝑋𝑋
𝑀𝑀 =8333,333000 = 0,36
Cần cung cấp thêm 20% chất lỏng phía trên để bùn khơng bị rút theo khi rút nước:
0,36 × 1,2 = 0,432 → 𝑉𝑉𝑉𝑉𝑙𝑙đ 𝑇𝑇 = 1−0,432 = 0,568 Thể tích bể SBR: 𝑉𝑉𝑇𝑇 = 𝑉𝑉𝑙𝑙đ 0,568 = 7,5 0,568= 13,2 𝑚𝑚3
Chọn chiều sâu hoạt động bểSBR thường dao động từ 5 – 8m, chọn H = 5 m bao gồm: Chiều cao lớp nước: hn = 50%H = 50% × 5 = 2,5m
Chiều cao phần chứa bùn: hb = 42%H = 42% × 5 = 2,1 m
Chiều cao an toàn của lớp bùn: han tồn = 8% H = 8% × 5 = 0,4m Chiều cao bảo vệ chọn hbv = 0,5 m
Chiều sâu xây dựng của bể SBR: Hxd = H + hbv = 5 + 0,5 = 5,5m
Chọn 2 đơn nguyên bể SBR. Diện tích mặt bằng một đơn nguyên SBR:
𝐹𝐹 =𝐻𝐻𝑉𝑉× n 𝑇𝑇 =5 × 2 13,2 = 1,32 𝑚𝑚2 Vậy thể tích thực tế của mỗi bể SBR là: Vtt = L × B × H = 2 m × 2 m × 5,5m = 22 m3 Thể tích phần chứa bùn của mỗi bể là: Vb = 0,36 × 𝑉𝑉𝑇𝑇 2 = 0,36 × 13,22 = 2,376 m3
Thời gian lưu nước tổng cộng của 2 bể trong suốt quá trình:
τ =n × 𝑄𝑄𝑉𝑉𝑇𝑇 =2 × 13,260 = 0,44 𝑛𝑛𝑚𝑚à𝑦𝑦= 10,56 𝑚𝑚𝑔𝑔ờ (10−50𝑚𝑚𝑔𝑔ờ)
Tính tốn lượng bùn dư thải ra mỗi ngày
Hệ số sản lượng quan sát tính theo cơng thức sau: 𝑌𝑌𝑙𝑙𝑐𝑐𝑠𝑠= 1+𝐾𝐾𝑄𝑄
𝑑𝑑×𝜃𝜃𝑐𝑐 =1+00,06,6×10= 0,375 (CT 5.24/67/[2])
Lượng sinh khối gia tăng mỗi ngày tính theo MLVSS: 𝑃𝑃𝑋𝑋 =𝑌𝑌𝑙𝑙𝑐𝑐𝑠𝑠×𝑄𝑄𝑡𝑡𝑐𝑐 𝑛𝑛𝑛𝑛đ× (𝑆𝑆𝑙𝑙− 𝑆𝑆) 1000 = 0,375 × 60 × (237,5−23,75) 1000 = 4,81� 𝑘𝑘𝑚𝑚 𝑛𝑛𝑚𝑚à𝑦𝑦�
Lượng tăng sinh khối tổng cộng tính theo MLSS: Ta có: MLVSS = 0,8MLSS
𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀 =𝑃𝑃𝑋𝑋(𝑀𝑀𝑀𝑀) =𝑃𝑃𝑋𝑋
0,8=40,81,8 = 6,01�𝑘𝑘𝑛𝑛𝑀𝑀𝑀𝑀𝑛𝑛𝑛𝑛à𝑦𝑦�
Lượng bùn thải bỏ mỗi ngày = lượng tăng sinh khối tổng cộng tính theo MLSS – hàm
lượng chất lơ lửng còn lại trong dòng ra:
Gd = 𝑃𝑃𝑋𝑋(𝑀𝑀𝑀𝑀)− Pra= 6,01 – 1,425 = 4,585 (kgSS/ngày) Trong đó: Pra = (Q × S ) 1000 = (60 × 23,75 ) 1000 = 1,425 (kgSS/ngày)
S: là hàm lượng chất lơ lửng trong nước thải sau khi qua bể lắng sinh học, (mg/l).
Mdư(vss) = Mdư × 0,8 = 4,585 × 0,8 = 3,668 (kgVSS/ngày)
Tính tốn lưu lượng bùn thải
Giả sửbùn dư được xả bỏ (dẫn đến bể phân hủy bùn) từđường ống dẫn bùn tuần hoàn, Qra = Q và hàm lượng chất rắn lơ lửng dễbay hơi (VSS) trong bùn ởđầu ra chiếm 80%
hàm lượng chất rắn lơ lửng (SS).
Khi đó, lưu lượng bùn dư thải bỏđược tính tốn xuất phát từ cơng thức:
𝜃𝜃𝑐𝑐 =𝑋𝑋×𝑄𝑄𝑘𝑘×𝑋𝑋
𝑐𝑐 +𝑄𝑄𝑟𝑟𝑚𝑚×𝑋𝑋𝑟𝑟𝑚𝑚
(CT 5.15/68/[1]) Trong đó:
VT: thể tích 2 bể SBR, VT = 13,2 m3
Xv: nồng độ chất rắn bay hơi trong bể SBR, Xv = 3000 mg/l 𝜃𝜃𝑐𝑐 : thời gian lưu bùn, 𝜃𝜃𝑐𝑐 = 10 ngày
𝑄𝑄𝑟𝑟𝑚𝑚: lưu lượng nước đưa ra ngoài, xem như lượng nước thất thoát do tuần hồn bùn là
khơng đáng kể, Qra= Q = 60 m3/ngày đêm
𝑋𝑋𝑟𝑟𝑚𝑚: nồng độ chất rắn bay hơi ởđầu của hệ thống, 𝑋𝑋𝑟𝑟𝑚𝑚= 0,8 × 19,73 = 15,8 mg/l Vậy lưu lượng bùn thải là:
𝑄𝑄𝑐𝑐 =𝑉𝑉𝑇𝑇×𝑋𝑋 − 𝑄𝑄𝑟𝑟𝑚𝑚×𝑋𝑋𝑟𝑟𝑚𝑚×𝜃𝜃𝑐𝑐
𝑋𝑋×𝜃𝜃𝑐𝑐 =13,2 × 3000−60 × 15,8 × 10
3000 × 10 = 1,004 (
𝑚𝑚3
𝑛𝑛𝑚𝑚đ) Thể tích cặn chiếm chỗ sau 1 ngày:
Vb =1,02 × XGd
S= 4,585
1,02 × 8000100 = 0,056 𝑚𝑚
3/𝑛𝑛𝑚𝑚à𝑦𝑦 Chiều cao cặn lắng trong bể:
hb = Vb S = 0,056 2 × 23,75= 0,002 𝑚𝑚 Thể tích bùn xả phải một bểđể lại 20%: Vb = 0,8 × 𝑄𝑄𝑐𝑐 = 0,8 × 1,004 = 0,8 𝑚𝑚3
Xác định lượng khơng khí cần thiết cho một đơn nguyên:
Lượng oxy cần thiết cung cấp cho mỗi bểtheo điều kiện cần để làm sạch BOD 𝐵𝐵𝐶𝐶0 =Qngàytb đêm × (S0−S)
f × 1000 −1,42 × PX =
60 × (237,5−23,75)
0,68 × 1000 −1,42 × 6,01 = 10,33 𝑘𝑘𝑚𝑚/𝑛𝑛𝑚𝑚à𝑦𝑦.đê𝑚𝑚
𝐵𝐵𝐶𝐶𝑡𝑡 =𝐵𝐵𝐶𝐶𝑙𝑙×𝛽𝛽× (𝐶𝐶𝐶𝐶𝑀𝑀20 𝑠𝑠ℎ − 𝐶𝐶𝑀𝑀)× 1 1,024𝑇𝑇−20×∝1 = 10,33 × 9,08 1 × (6,65−1,5)× 1 1,02430−20× 1 0,6= 23,95 Trong đó:
CS20: nồng độ bảo hòa oxy trong nước sạch ở nhiệt độ 200C, CS25 = 9,08 mg/l Csh: nồng độbão hòa oxy trong nước ở nhiệt độ 300C, Csh = 6,65mg/l
β: hệ số hiệu chỉnh lực căng bề mặt theo hầm lượng muối đối với nước thải thường lấy bằng 1
α: hệ số lượng oxy ngấm vào nuóc thải do ảnh hưởng của hàm lượng cặn, chất hoạt động bề mặt loại thiết bị làm thống, hình dạng và kích thước bể có giá trị từ 0,6 – 0,96 lấy bằng 0,6.
Cl: lượng oxy hòa tan cần duy trì trong bể, khi xử lý nước thải lấy Cl = 1,5 – 2 mg/l, chọn Cl = 1,5 mg/l
Lượng oxy cần thiết cung cấp vào bể: 𝑄𝑄𝑘𝑘𝑘𝑘 =𝐵𝐵𝐶𝐶𝐵𝐵𝑂𝑂𝑡𝑡 ×𝑓𝑓′ = 35 𝑚𝑚𝐵𝐵23,95
2/𝑚𝑚3× 10−3× 2 = 1368,6 𝑚𝑚3⁄𝑛𝑛𝑚𝑚à𝑦𝑦
= 57,025𝑚𝑚3⁄ℎ = 0,95𝑚𝑚3⁄𝑝𝑝ℎú𝑡𝑡 = 0,02𝑚𝑚3⁄𝑠𝑠
Trong đó:
f’: hệ số an toàn, chọn f’ = 2
OCt: lượng oxy thực tế cần sử dụng cho bể
OU: cơng suất hịa tan oxy vào nước thải của thiết bị phân phối:
OU = Ou × H = 7 × 5 = 35 gO2/m3
OU là cơng suất hịa tan nước thải của thiết bị phân phối, gO2/m3 khơng khí.
h: chiều sâu ngập nước của thiết bị phân phối. Chọn độ sâu của thiết bị phân phối gần
sát đáy và chiều sâu của giá đỡkhơng đáng kể.
Tính tốn máy thổi khí
Áp lực cần thiết cho hệ thống khí nén được xác định theo công thức: 𝐻𝐻𝑐𝑐𝑡𝑡 =𝐻𝐻𝑑𝑑+𝐻𝐻𝑐𝑐 +𝐻𝐻𝑓𝑓+𝐻𝐻 (CT 6-19/107/[1]) Trong đó:
hd: Tổn thất áp lực do ma sát dọc theo chiều dài ống dẫn (m); hc: Tổn thất cục bộ (m);
hf: Tổn thất qua thiết bị phân phối (m). hf≤ 0,5m. Chọn hf = 0,5m;
H: Độ sâu ngập nước của thiết bị phân phối khí, H = 5m Tổng hd + hc≤ 0,4m, chọn hd + hc = 0,4m.
Vậy áp lực cần thiết là:
Áp lực khơng khí sẽ là:
𝑃𝑃 = 10,33 +10,33𝐻𝐻𝑐𝑐𝑡𝑡 =10,33 + 5,910,33 = 1,57 (𝑎𝑎𝑡𝑡𝑚𝑚)
Công suất máy thổi khí được tính theo cơng thức: 𝑁𝑁𝑘𝑘ℎí=34400 × (𝑃𝑃0,29−1) ×𝑄𝑄𝑘𝑘𝑘𝑘 102 ×𝜂𝜂 = 34400 × (1,570,29 −1) × 0,02 102 × 0,8 = 1,18 𝐾𝐾𝑘𝑘 = 1,6𝐻𝐻𝑝𝑝 Trong đó:
Qkk: Lưu lượng khơng khí, Qkk = 0,02 m3/s;
η : Hiệu suất máy thổi khí, η = 0,7 – 0,9. Chọn η = 0,8;
Cơng suất tính tốn: Ntt = 𝛽𝛽 ×𝑁𝑁 = 1,2 × 1,18 = 1,416 KW = 1,93 Hp Trong đó: 𝛽𝛽 là hệ số dự trữ N < 1→𝛽𝛽 = 1,5 – 2,2 N > 1 →𝛽𝛽 = 1,2 – 1,5 N = 5 – 50 →𝛽𝛽= 1,1 Chọn β = 1,2
Chọn 02 máy thổi khí (02 máy hoạt động luân phiên nhau) Dargang 2HP-DG-330-11 có các thơng số: • Cơng suất: 1,5KW • Lưu lượng lớn nhất: 2,6 m3/phút • Độồn: 66db • Điện áp: 240V/50Hz • Đơn giá 14,532,000 Tính tốn thiết bị phân phối khí
Tra catalog đĩa thổi khí tinh SSI D270 - USA chọn đĩa có thơng số kỹ thuật:
Lưu lượng đĩa:0 -12 m3/h, chọn 8 m3/h = 2,2 l/s
Đường kính đĩa: 270 mm (9 inch) Loại: Bọt mịn
Vật liệu màng đĩa: EPDM Kiểu kết nối: ren 27 mm
Độ sâu ngập nước của đĩa phân phối khí lấy bằng chiều cao hữu ích của bể H = 5m (đặt
sát đáy bể).
𝐹𝐹 =𝜋𝜋×𝐵𝐵2 4 =
𝜋𝜋× 0,272
4 = 0,057 (𝑚𝑚2)
Sốđĩa phân phối trong bể là:
𝑛𝑛=𝑄𝑄𝑄𝑄𝑘𝑘𝑘𝑘
đĩ𝑚𝑚=0,02 × 10002,2 = 9,09
Chọn sốđĩa phân phối trong mỗi bể là 10 đĩa.
Cách phân phối đĩa thổi khí trong bể SBR:
Khí từ máy thổi khí được dẫn qua ống chính đi vào bể SBR (đặt dọc theo chiều cao bể). Mỗi đường ống dẫn khí chính vào mỗi bểSBR được chia làm 2 đường ống phụ
bố trí dọc theo chiều dài đáy bể cách nhau 0,5m phân phối khí cho các đĩa đặt tại đáy mỗi bể SBR
Tổng sốđĩa ở cả 2 bể SBR là 20 đĩa. Mỗi bể SBR bố trí 10 đĩa thổi khí, chia làm 2 hàng, mỗi hàng 5 đĩa.
Trụđỡđược đặt xen kẽ, cách nhau 2 đĩa thổi khí thì có 1 trụđỡ.
Kích thước đường ống dẫn khí
Lưu lượng khí trong ống chính là:
Qkk = 0,02𝑚𝑚3⁄𝑠𝑠
Vận tốc khí đi trong ống dẫn khí được duy trì trong khoảng 10 – 40 m/s. (Mục 6.39/32/[10]). Chọn vkhí = 15 m/s. Đường kính ống phân phối chính: 𝐵𝐵 =�𝑣𝑣4 ×𝑄𝑄𝑘𝑘𝑘𝑘 𝑘𝑘ℎí×𝜋𝜋 =� 4 × 0,02 15 × 3,14= 0,04 𝑚𝑚
Chọn ống dẫn khí chính là ống PPR Tiền Phong có đường kính trong D = 40 mm Kiểm tra lại vận tốc:
𝑣𝑣𝑘𝑘ℎí =4 ×𝜋𝜋×𝑄𝑄𝐵𝐵𝑘𝑘𝑘𝑘
𝑐𝑐2 =3,14 × 0,044 × 0,02 2 = 15,9�𝑚𝑚𝑠𝑠� (nằm trong khoảng cho phép (10 – 40 m/s))
Tính đường ống dẫn khí nhánh:
Với diện tích đáy mỗi bể là 2m x 2 m, ống phân phối chính từ máy thổi khí đặt dọc theo chiều dài bể, các ống nhánh đặt trên giá đỡcách đáy 20cm.
Chọn sốống nhánh dẫn khí là Nnh = 2. Sốlượng đĩa trên 1 nhánh: 𝑁𝑁đĩ𝑚𝑚 =102 = 5
Lưu lượng khí qua mỗi ống nhánh của mỗi bể: 𝑞𝑞𝑘𝑘𝑘𝑘𝑛𝑛 = 𝑄𝑄𝑘𝑘𝑘𝑘 2 𝑁𝑁𝑛𝑛ℎ = 0,01 2 = 0,005 � 𝑚𝑚3 𝑠𝑠 �
Chọn vận tốc khí trong ống nhánh là vkhí = 15 m/s Đường kính ống dẫn khí nhánh: 𝐵𝐵𝑛𝑛 =�4 ×𝑞𝑞𝑘𝑘𝑘𝑘𝑛𝑛 𝜋𝜋×𝑣𝑣𝑘𝑘ℎí= � 4 × 0,005 3,14 × 15= 0,02(𝑚𝑚)
Chọn ống dẫn khí nhánh là ống PPR Tiền Phong có đường kính trong D = 20 mm Kiểm tra lại vận tốc ống nhánh
𝑣𝑣𝑘𝑘ℎí =4 ×𝜋𝜋×𝑞𝑞𝐵𝐵𝑘𝑘𝑘𝑘𝑛𝑛
𝑛𝑛2 =3,14 × 0,024 × 0,0052 = 15�𝑚𝑚𝑠𝑠� (nằm trong khoảng cho phép (10 – 15 m/s))
Tính tốn đường ống, bơm bùn ra khỏi bể SBR Vận tốc dịng chảy trong ống có áp là v = 0,77 – 1,5 m/s.(Mục 3.24/11/[10]). Chọn v = 1 m/s Đường kính ống dẫn nước: 𝐵𝐵 =�4 ×𝑣𝑣×𝑄𝑄𝜋𝜋𝑡𝑡𝑐𝑐𝑠𝑠 =�4 × 0,0007 1 × 3,14 = 0,03𝑚𝑚
Chọn ống dẫn nước là ống uPVC Tiền Phong có đường kính trong D = 32 mm Kiểm tra lại vận tốc trong ống :
𝑣𝑣𝑘𝑘ℎí =4 ×𝑄𝑄𝑡𝑡𝑐𝑐𝑠𝑠
𝜋𝜋×𝐵𝐵𝑛𝑛2 = 4 × 0,0007
3,14 × 0,032 = 0,99�𝑚𝑚 𝑠𝑠� (nằm trong khoảng cho phép (0,7 – 1,5 m/s))
Tính tốn bơm bùn ra khỏi bể SBR về bể chứa bùn
Lưu lượng bùn cần thải bỏ tại một bể SBR trong Qbùn = 1,004 m3/ngày = 1,16.10-5 m3/s.
Lượng bùn này được chia đều chu kỳ hoạt động của bể SBR Công suất của bơm:
𝑁𝑁𝑐𝑐 =𝑄𝑄×1000 ×𝜌𝜌×𝑚𝑚×𝜂𝜂 𝐻𝐻 =1,16. 10−51000 × 0,8× 1000 × 9,81 × 6 = 0,00085 𝐾𝐾𝑘𝑘 = 0,002 Hp
Trong đó:
Q: Lưu lượng nước thải lớn nhất theo giây, m3/s H: chiều cao cột áp toàn phần, H = 6 mH20 𝜌𝜌: khối lượng riêng của nước, kg/m3
η: Hiệu suất của bơm, %, chọn η = 80%
Cơng suất tính tốn:
Ntt = 𝛽𝛽 ×𝑁𝑁 = 2 × 0,002 = 0,004 KW = 0,005 Hp
N < 1→𝛽𝛽 = 1,5 – 2,2 N > 1 →𝛽𝛽 = 1,2 – 1,5 N = 5 - 50 →𝛽𝛽= 1,1 Chọn β = 2
Chọn 2 bơm bùn ly tâm trục ngang Ebara (02 máy hoạt động luân phiên nhau) với các thông số: • Model: 2hp 3D 32-160/1.5 • Cơng suất: 1,5KW/380V/50Hz • Đường kính họng hút - xả là: 60 – 42mm • Giá tiền: 12.711.000 4.2.3 Bể khử trùng
Bể khử trùng được tính tốn tương tựnhưphương án 1. Thay thế hóa chất clo bằng hóa chất Javel.
Liều lượng nước Javel (NaOCl) được tính như sau:
Phương án 1 nồng độ clorine a = 3 mg/l.
Lượng clo hoạt tính cần dùng trong 1 ngày:
G = Q × a = 60 × 3 = 180 g/ngày = 0,18 kg/ngày
Nồng độ dung dịch NaOCl 10% nghĩa là trong 1 lít dung dịch có:
b = 10 × C = 10 × 10 = 100g nguyên chất
Thể tích NaOCl 10% cần dùng trong 1 ngày:
V1 =100 × G 10 =
100 × 0,18
10 = 1,8 (l)
Dung tích thùng pha dung dịch NaOCl có nồng độ 4%: (Coi gần đúng 1 lít NaOCl nặng 1kg).
V2 =100 × V4 1 =100 × 1,84 = 45 (l)
Chọn thùng pha có bán sẵn trên thị trường.
Chọn bồn nhựa đứng Đại Thành 300 lít (có kích thước 970x650 mm). Đơn giá:
CHƯƠNG 5: KHAI TOÁN CHI PHÍ
5.1 PHƯƠNG ÁN I 5.1.1 Chi phí xây dựng 5.1.1 Chi phí xây dựng