Bảng 3.17 Thông số thiết kế bể khử trùng
STT Thông số Ký hiệu Đơn vị Giá trị
01 Thời gian lưu nước T phút 30
02 Thể tích bể W m3 150
03 Kích thước bể
Chiều dài của bể D m 9,6
Chiều rộng tổng cộng B m 2,6
Số ngăn trong bể n ngăn 6
Chiều dài 1 ngăn B m 1,6
Chiều cao bể H m 4,5
3.3.11. Bể chứa bùn
Bùn dư của bể lắng sinh học được bơm về bể chứa bùn (bùn thải của bể lắng hóa lý được bơm trực tiếp về bể nén bùn nên bùn tại bể chứa bùn chỉ là bùn sinh học) sẽ được tuần hoàn về bể Aerotank để đảm bảo vi sinh cho quá trình xử lý.
Kích thước bể
Lưu lượng bùn đi vào bể chứa bùn là lượng bùn dư từ bể lắng II: Q = 61,47 m3/ngày
Chọn chiều cao bể chứa bùn H = 4m, Hbv = 0,5m Diện tích bề mặt bể: 𝐹 =61,47 4 = 15,36 𝑚 2 Thể tích ngăn chứa bùn, chọn t = 60 phút: 𝑉 =15,36×30 24×60 = 3 𝑚3. Kích thước là: L × B × H = 2,6 m × 1,4 m × 4,5m = 16,38 m3 Tính tốn bơm và ống dẫn bùn sang bể nén bùn. Đường kính ống dẫn bùn vào bể nén bùn : D =√4.Q π.v =√ 4×61,47 π×0,3×86400 = 0,05 m
Để đảm bảo bùn dễ dàng lưu thông trong ống, chọn ống thu bùn ra làm bằng
ống uPVC ∅ = 140 mm [24]
Trong đó: v: vận tốc bùn chảy trong ống; v = 0,3 m/s (0,2 - 0,7 m/s) [11] Bùn từ bể chứa bùn được bơm 1 ngày 1 lần, 1 lần bơm 2h.
Công suất bơm:
𝑁 = 𝑄 × 𝜌 × 𝑔 × 𝐻
1000𝜂 =
0,00071 × 1053 × 9.81 × 7,7
1000 × 0.8 = 0,07 𝑘𝑊
Trong đó:
- Q: năng suất của bơm; Qbùn = 61,47 m3/ngày = 0,00071 m3/s - ρ: khối lượng riêng của bùn, kg/m3. Ρ =1053 kg/m3
- g: gia tốc rơi tự do, m/s2. Lấy g = 9.81 m2/s
- η: hiệu suất của bơm. Lấy η = 0.8 (thường η= 0.72 ÷ 0.93) - H: Trở lực
H = h1 + h2 = 4,7 + 3 = 7,7 m.H2O Với:
- h2: tổn thất cục bộ qua các chổ nối, tổn thất qua lớp bùn (qui phạm 2 – 3 m.H2O), chọn h2 = 3m.
Công suất thực tế của bơm:
𝑁𝑡𝑡 = 𝛽 × 𝑁 = 2 × 0,07 = 0,14 𝑘𝑊
(Nguồn: CT II.191/ 439/[10])
Trong đó:
- Ntt: Cơng suất thực tế của bơm. - 𝛽: Hệ số an tồn cơng suất
- Chọn 𝛽 như sau: (Nguồn: Bảng II.33/440/[10]) N < 1 kW → 𝛽 = 2 ÷ 1,5
N = 1 ÷ 5 kW → 𝛽 = 1,5 ÷ 1,2 N = 5 ÷ 50 kW → 𝛽 = 1,2 ÷ 1,15 N > 50 kW → 𝛽 = 1,1
𝛽 = 2
Chọn 02 bơm bùn APP model BAS-200. Bố trí 2 bơm hoạt động thay phiên nhau (01 cơng tác, 01 dự phịng). - Model: BAS-200 - Công suất: 0,2 kW - Xuất xứ: Taiwan - Cột áp: 4cm - Lưu lượng: 5,7 m3/phút
Hình 3.13 Máy bơm bùn APP model BAS-200. [9] Bảng 3.18 Thông số thiết kế bể chứa bùn
STT Thông số Đơn vị Giá trị
01 Chiều dài mm 2600
02 Chiều rộng mm 1400
03 Chiều cao mm 4500
3.3.12. Bể nén bùn
Nhiệm vụ của bể nén bùn là làm giảm độ ẩm của bùn hoạt tính dư. Tại đây bùn dư từ bể thu bùn được nén bằng trọng lực nhằm làm giảm thể tích bùn. Bùn hoạt tính ở bể lắng có độ ẩm cao 99-99,3% vì vậy cần phải thực hiện nén bùn ở bể nén bùn để giảm độ ẩm còn khoảng 95-97%.
Lượng bùn đi vào bể nén bùn:
Qb = Qlắng1 + Qw = 32,55 + 61,47 = 94,02 m3/ngày Trong đó:
- Qlắng1: lưu lượng bùn từ bể lắng 1, Qlắng1 = 32,55 m3/ngày.
- Qw: lưu lượng bùn dư từ bể lắng 2, Qw = 61,47 m3/ngày.
Ngoài lượng bùn dư từ bể lắng đợt 1 và SBR, thì ngăn chứa bùn phải đủ lớn để chứa lượng bùn dư xả ra từ bể UASB sau định kì 2 tháng. Ta có lượng bùn sau 2 tháng:
Qbùn.UASB = 72 m3
Thể tích tổng cộng của ngăn:
Vtc = 94,02 + 72 = 166,02 m3
Diện tích bề mặt của bể nén bùn được tính theo cơng thức sau: F1 =Qb
v1 = 166,02×103
0,05×24×3600 = 38,4 m2
Trong đó: v1: vận tốc dịng bùn trong vùng lắng, chọn v1 = 0,05 mm/s, (Nguồn:
Bảng 33/điều 6.10.3/[29])
Diện tích ống trung tâm của bể nén: F2 =Qb
v2 = 166,02×103
28×24×3600= 0,068 m2
Trong đó: v2: tốc độ di chuyển của bùn trong ống trung tâm, v2 = 28-30 mm/s, chọn v2 = 28 mm/s (Nguồn: Trang 221/[29]) Diện tích tổng cộng của bể nén bùn đứng: F = F1 + F2 = 38,4 + 0,068 = 38,47 m2 Đường kính của bể nén bùn : D = √4 × F π = √ 4 × 38,47 π = 7 m
d = √4 × F2
π = √
4 × 0,068
π = 0,3 m
Đường kính phần ống loe bằng 1,35 lần đường kính ống trung tâm: d1 = 1,35d = 1,35 × 0,3 = 0,405 m
Đường kính tấm chắn:
dch = 1,3d1 = 1,3 × 0,405 = 0,53 m Chiều cao phần lắng của bể nén bùn đứng:
h1 = v1 × t × 3600 = 0,05 ×10-3 × 10 × 3600 = 1,8 m
Trong đó: t: thời gian nén bùn, chọn t = 10 h. (Nguồn: Bảng 3.13/158/[29]) Chiều cao phần chóp với góc nghiêng 45o:
h2 =1
2(D − 0,5) =1
2(7 − 0,5) = 2,2 m Chiều cao của bể nén bùn:
H = h1 + h2 + hbv = 1,8 + 2,2 + 0,5 = 4,5m Thể tích phần chứa cặn hình chóp: W nón = π 12× h2× (D 2+ dnón2 + D × dnón) = π 12× 2,2 × (7 2+ 0,52+ 7 × 0,5) = 30,38 Thể tích phần lắng : W = π 4× (D2− d2) × H1 =π 4× (72− 0,32) × 1,8 = 69,14 m3 Thể tích bể nén bùn : V = 30,38 + 69,14 = 99,52 m3
Lượng bùn sau khi nén:
Q′b = Qb×100−P1
100−P2 = 166,02 ×100−99,2
100−95 = 27 m3
Trong đó:
Qb: lưu lượng bùn được nén, Qb = 166,02 m3. P1: độ ẩm ban đầu của bùn, P1 = 99,2 %. P2: độ ẩm sau khi nén của bùn, P1 = 95 % Lượng nước tách ra từ bể nén bùn:
Qn = Qb × P1−P2
100−P2 = 166,02 ×99,2−95
Tính bơm sang máy ép bùn
Công suất bơm:
N = Q′b×ρ×g×H
1000× = 27×1200×9,81×8
1000×0,8×24×3600 = 0,04 kW Trong đó:
- Q: năng suất của bơm, Q = 27 m3
- H: cột áp của bơm, H = 8m.
- ρ: khối lượng riêng của bùn nén, ρ = 1200 kg/m3.
- g: gia tốc trọng trường, lấy g = 9,81 m/s2
- η: hiệu suất của bơm. Lấy η = 0,8 (thường η = 0,72 ÷ 0,93). Cơng suất thực tế của bơm:
𝑁𝑡𝑡 = 𝛽 × 𝑁 = 2 × 0,04 = 0,08 𝑘𝑊
(Nguồn: CT II.191/ 439/[10])
Trong đó:
- Ntt: Cơng suất thực tế của bơm. - 𝛽: Hệ số an tồn cơng suất
- Chọn 𝛽 như sau: (Nguồn: Bảng II.33/440/[10]) N < 1 kW → 𝛽 = 2 ÷ 1,5
N = 1 ÷ 5 kW → 𝛽 = 1,5 ÷ 1,2 N = 5 ÷ 50 kW → 𝛽 = 1,2 ÷ 1,15 N > 50 kW → 𝛽 = 1,1
𝛽 = 2
Chọn bơm APP model BAS-200. Bố trí 02 bơm hoạt động thay phiên nhau, ( 01 cơng tác, 01 dự phịng).
Đường kính họng xả: 32 mm. Chọn ống nhựa PVC đường kính 40 mm.
Tính tốn máy bơm dẫn nước về hố thu gom
Cơng suất bơm:
N =ρ×Qn×g×H
1000× =1000×139,5×9,81×8
1000×0,8×24×3600 = 0,16 kw Trong đó:
- Qn: năng suất của bơm, Qn = 139,5 m3
- H: cột áp của bơm, H = 8 m.
- ρ: khối lượng riêng của nước, ρ =1000 kg/m3.
- η: hiệu suất của bơm. Lấy η = 0,8 (thường η= 0,72 ÷ 0,93). Công suất thực tế của bơm:
𝑁𝑡𝑡 = 𝛽 × 𝑁 = 2 × 0,16 = 0,32 𝑘𝑊
(Nguồn: CT II.191/439/[10])
Trong đó:
- Ntt: Cơng suất thực tế của bơm. - 𝛽: Hệ số an tồn cơng suất
- Chọn 𝛽 như sau: (Nguồn: Bảng II.33/440/[10]) N < 1 kW → 𝛽 = 2 ÷ 1,5 N = 1 ÷ 5 kW → 𝛽 = 1,5 ÷ 1,2 N = 5 ÷ 50 kW → 𝛽 = 1,2 ÷ 1,15 N > 50 kW → 𝛽 = 1,1 𝛽 = 2 Chọn 1 bơm có thơng số: - Cơng suất 5,5 kW
- Lưu lượng max: 12,5 m3/h
- Đường kính họng xả: 34 mm. Chọn ống nhựa PVC đường kính 40 mm
Bảng 3.19 Thông số thiết kế bể nén bùn
STT Thông số Giá trị Đơn vị
01 Đường kính bể mm 7000
02 Chiều cao mm 4500
03 Đường kính ống trung tâm mm 300
04 Chiều cao phần hình nón mm 2200 05 Chiều cao phần lắng mm 1800 06 Đường kính ống dẫn bùn ra mm 40 07 Đường kính ống dẫn nước về bể thu gom mm 40
3.3.13. Máy ép bùn
Máy ép bùn băng tải là thiết bị dùng để khử nước ra khỏi bùn vận hành bằng cách cho bùn liên tục vào thiết bị. Với chế độ làm việc mỗi tuần: máy ép làm việc 5 ngày/tuần, 2 tiếng/ngày. Ta có:
Lưu lượng cặn đến lọc ép trong 1 tuần: Q’b = 27 × 5 = 135 m3
Hàm lượng bùn sau khi nén C = 50 kg/m3. (trang 507/[29] Vậy lượng cặn đưa đến máy trong 1 tuần:
Qmáy = C × Q’b = 50 × 135 = 6750 kg Vậy lượng cặn đưa đến máy trong 2 giờ (1 ngày):
G = 6750
2×5 = 675 (kg/ngày)
Nồng độ bùn sau ép = 16%. Khối lượng bùn sau ép: 675 × 0,16 = 108 kg/ngày Tải trọng cặn trên 1 m rộng của băng tải dao động trong khoảng 90 ÷ 680 (kg/m chiều rộng băng.giờ) (Nguồn: Trang 508/[29]). Chọn băng tải có năng suất
600kg/m.h)
Chiều rộng băng tải:
b = G 600 =
675
600 = 1,125 m
Vậy chọn máy ép bùn dây đai VA – Belt Filter Press “ BFP”: VA – BFP-100 có các thơng số sau đây:
- Tải trọng chất rắn: 120 – 300 kg/h.
- Công suất: 2,2 kW
- Chiều rộng băng tải: 2010 mm
- Trọng lượng: 1080 kg.
Tính tốn lượng polimer cần dùng cho máy ép bùn
Dùng Cation polymer để tiến hành giúp ổn định bùn trước khi ép. Thời gian vận hành = 2 h/ngày
Lượng bùn khô trong một giờ = 108 kg/h Liều lượng polymer = 10 kg/ tấn bùn khô.
Liều lượng polymer tiêu thụ = (108 × 10)/1000 = 1,08 kg/h Hàm lượng polymer sử dụng = 0,2% = 2 kg/m3
Chọn 1 hệ thống châm polymer: Bồn pha hóa chất bằng composite 500 lít; máy khuấy model MBS-EC-400-290 cơng suất 400 kW/290 vòng/phút; bơm định lượng Prominent model CNPB0312PPE200A010 công suất 0,0134kW, Qmax =12 l/ph.
Bùn được bơm vào ngăn khuấy trộn cùng polymer rồi đi qua hệ thống băng tải ép bùn loại nước. Bùn sau khi ép sẽ được thu hồi và xử lý theo quy định.
3.4. TÍNH TỐN CÁC CƠNG TRÌNH ĐƠN VỊ CỦA PHƯƠNG ÁN 2
3.4.1. Bể tuyển nổi
Bảng 3.20 Thơng số tính tốn thiết kế cho bể tuyển nổi khí hịa tan.
Thơng số Giá trị
Trong khoảng Đặc trưng
Áp suất, kN/m2
Tỉ số khí: rắn Chiều cao lớp nước Tải trọng bề mặt
Thời gian lưu nước, phút: Bể tuyển nổi Cột áp lực Mức độ tuần hồn 170 ÷ 475 0,03 ÷ 0,05 1 ÷ 3 20 ÷ 325 20 ÷ 60 0,5 ÷ 3 5 ÷ 120 270 ÷ 340 0,01 ÷ 0,2 (Nguồn: Trang 454/[29])
Kết quả thực nghiệm mơ hình tuyển nổi hồn tồn cho thấy:
- Tỉ số khí/chất rắn A/S = 0,03 ml khí/ mg chất rắn đạt hiệu quả tối ưu.
- Chọn tải trọng bề mặt bể tuyển nổi là 48 m3/m2.ngày, hàm lượng BOD5 giảm 20%, COD giảm 30%, SS giảm 70%.
- Độ hịa tan của khơng khí sa = 16,4 ml/l. - Nhiệt độ trung bình 270C.
- Tỉ số bảo hòa f = 0,5.
- Áp suất yêu cầu cho cột áp lực: A S = 1,3sa(fP − 1) Sa Vậy : P = (0,03 × 382,51,3 × 16,4 + 1) 0,5 = 3,08atm
Trong đó:
- A/S: Tỉ số khí/ chất rắn, ml khí/ mg chất rắn. - f: Phần khí hịa tan ở áp suất P, f = 0,5. - P: Áp suất.
- Sa: Hàm lượng bùn, mg/l. Sa=382,5 mg/l - sa: Độ hịa tan của khí
Thể tích cột áp lực:
W = Qhtb× t = 208,33 × 0,03 = 6 m3
Trong đó: t: Thời gian lưu nước trong cột áp lực. Chọn t = 2 phút = 0,03 giờ. Chọn chiều cao cột áp lực H = 2 m.
Chiều cao bảo vệ: hbv = 0,5m Đường kính cột áp lực: D = √W H × 4 π= √ 6 2× 4 3,14 = 1,95 m Chọn bình nén khí GHP 3000 Đ, 3000 lít. Chọn bể tuyển nổi hình chữ nhật. Chiều cao bể tuyển nổi: hn = 2,5 m. Chiều cao bảo vệ: hbv = 0,5 m.
Tỉ số chiều dài/ chiều rộng: L/B ≥ 3:1.
Tỉ số chiều rộng/sâu: B/H = 1,5:1 (1 : 1 đến 2,25 : 1). Diện tích bề mặt bể tuyển nổi:
A = Q LA =
5000
48 = 104,16 m
2
Chiều cao tổng cộng của bể tuyển nổi:
H = hn+ hbv = 2,5 + 0,5 = 3m Chiều rộng bể tuyển nổi:
B = 1.6hn = 1,6 × 2,5 = 4m Chiều dài bể tuyển nổi:
L =A B=
104,16
Chọn:
- Chiều dài vùng phân phối nước vào lvào = 1,5 m.
- Chiều dài vùng thu nước lthu = 1,5 m. Thể tích vùng tuyển nổi:
W = B × L × hn = 4 × 26 × 2,5 = 260m3 Thời gian lưu nước của vùng tuyển nổi:
t = W Qtbh =
260
208,33 = 1,25 giờ Lượng chất lơ lửng thu được mỗi ngày:
M = 382,5mg
l × 0,8 × 5000 m3
ngày× 1kg
1000 =1530 kgSS/ngày
Giả sử bùn tươi có hàm lượng chất rắn là TS = 3,4%, khối lượng riêng là S = 1,0072kg/l.
Dung tích bùn tươi cần xử lý mỗi ngày:
Qb = M
3,4%×1,0072= 1530
0,034×1,0072× 1kg
1000g= 44,7 m3/ngày
Tính tốn bồn hịa trộn dung dịch phèn
Căn cứ vào hàm lượng cặn tính tốn của nước nguồn là 382,5 mg/l, lấy liều lượng phèn nhôm khô cần thiết là 45mg/l (Bảng 6.3/[9] )
Dung tích bể hịa trộn: (CT6.3/[9] ) w1 = Q × n × P 10000 × bn × γ= 208,33 × 24 × 45 10000 × 10 × 1 = 1,9 m 3 Trong đó:
- Q: lưu lượng nước xử lí
- P: lượng hóa chất dự tính cho vào nước: 45 mg/l.
- n: số giờ giữa 2 lần hòa tan, đối với trạm có cơng suất 5000 m3/ ngày.đêm là 24h.
- bh: nồng độ dung dịch hóa chất trong thùng hịa trộn tính bằng % lấy bằng 10 – 17% chọn bh = 10%.
- 𝛾 : khối lượng riêng của dung dịch lấy bằng 1 T/m3.
Vì dung tích của bể hịa trộn nhỏ (1,9 m3) nên không cần phải xây dựng các bể hịa trộn mà sẽ sử dụng bồn 2000 lít.
W2 =W1×bh
bt =1,9×10
5 = 3,8 m3 (CT6.4/[9] )
Trong đó: bt: nồng độ dịch hóa chất trong thùng tiêu thụ tính bằng % lấy bằng 4 – 10% sản phẩm không ngậm nước, chọn bt = 5%
Cũng giống như bể hịa trộn vì dung tích bể tiêu thụ nhỏ nên ta sẽ dùng bồn 4000 lít.
Tính tốn bồn hịa trộn chất trợ tuyển nổi
Chọn chất trợ tuyển nổi là C1492, dạng bột trắng, tính Cationic cao. Lượng hóa chất trợ tuyển : 5g/m3 nước thải
Lưu lượng nước tuần hoàn vào bể áp lực. Quy phạm lượng nước tuần hoàn vào bể áp lực là 60 % lượng nước đã xử lý
Chọn Qr = 60%Qtb = 0,6 × 208,33 = 125 m3/h = 2,083 m3/phút Lưu lượng nước thải vào : Q = Qr+ q = 2,083 + 208,33 = 210,413 m3/phút Lượng hóa chất trợ tuyển sử dụng trong một giờ là:
mctt= 5×210,413 = 1052,06 g/h Pha dung dịch chất trợ tuyển với nồng độ 2%
Khối lượng dung dịch của chất trợ tuyển tiêu tốn trong 1 giờ là : mdd =1052,06
2% = 52603,25 g Thể tích dung dịch của chất trợ tuyển tiêu tốn trong 1 giờ là:
Vdd =mdd d Trong đó: d là tỷ trọng dung dịch và d = 0,65 g/cm3 Vdd =mdd d = 652603,25 0,65 = 80928 cm 3 = 80,9 lít
Chọn bơm định lượng OBL MC131 PP công suất 3 kW, lưu lượng 131 l/h
Thiết kế bồn pha hóa chất trợ tuyển chứa được lượng hóa chất trợ tuyển đủ sử dụng trong 1 ngày .
Thể tích dung dịch của chất trợ tuyển tiêu tốn trong 1 ngày : V = 131 lit/h × 24h = 3144 lit = 3,1 m3