Hạng mục Đơn vị Thơng số kỹ thuật
Đơn vị màng Số đơn vị màng pcs 10 Kích thước mm 3 x 1.250 x 2.000 Diện tích bề mặt màng m2 15 Module màng Kích thước Sâu mm 1,588 Rộng mm 1,106 Cao mm 2,411
75
KL ướt kg 544
Diện tích bề mặt màng m2 150
Số lượng thiết bị tiếp hợp
dịng thấm yêu cầu Cặp 20
Nối với nước đã xử lý (JIS10K)
- Ống nối 32A
Các thơng số kỹ thuật của
ống dẫn - 50A
Diện tích dự kiến của đơn vị
màng m 2 0,6 Bộ phận khuếch tán Khuếch tán Số hiệu mudule - SF – 10
Nối (JIS10K) - Gờ nối 50A
Khuếch tán khí
Thể tích (vận tốc tuyến tính:
100m/h) Nm
3/phút 1,0
Tổn thất áp suất khuếch tán kPa 0,70
Thể tích (vận tốc tuyến tính:
150m/h) Nm
3/phút 1,5
Tổn thất áp suất khuếch tán kPa 1,1
Độ sâu tối thiểu của nước m 2,7
Khoảng cách tiêu chuẩn của
các module
Độ sâu cần thiết 2,2 hoặc lớn hơn (Khoảng cách từ tưởng đến trung tâm của module là 1,1m hoặc hơn)
Bể rộng cần thiết Đảm bảo một khoản cách an tồn khơng ngăn cản việc buộc hay kéo ống lên
Thể tích nước làm sách cho bộ phận
khuếch tán (loại ống trịn) L/(phút.module) 36
76 vận hành
TMP - TMP ban đầu: +15kPA hoặc
nhỏ hơn
Nhiệt độ oC 5 đến 40
pH của nước thải thơ - 5 đến 9
Hàm lượng dầu - 50mg/L hoặc thấp hơn
pH làm sạch - 1 đến 11 MLSS mg/l Phạm vi áp dụng: 5.000 – 12.000 (thấp nhất là 3.000 và cao nhất là 15.000) Dịng lọc thiết kế m3/(ngày.module) 30 – 120 Khác - Khơng sử dụng silicon làm chất chống tạo bọt Từ bảng, dạng MBR đặt ngồi bể phản ứng, các thong số tính tốn như sau:
Lưu lượng xử lý Q = 435 m3/ngày MLSS 10.000 mg/l
Diện tích bề mặt màng 15 m2/màng
Tải trọng bề mặt màng 0,2 – 0,8 m3/ngày.m2 màng lọc Áp lực qua màng là 0,15 bar
Hàm lượng chất lơ lửng 573,4 mg/l Thời gian lưu nước trong bể MBR 6 giờ Chu kỳ làm sạch:
- Làm sạch màng để bảo trì mỗi tuần 1 lần
- Làm sạch màng để hồi phục giá trị TMP qua màng mỗi 3 tháng 1 lần hoặc khi giá trị TMP qua màng vượt quá ngưỡng cho phép (TMP ban đầu + 15kPA)
- Làm sạch màng bằng cách ngâm màng hồn tồn vào trong bể chứa hĩa chất (rửa offline) Khi giá trị TMP qua màng khơng thể phục hồi như ban đầu dù đã rửa khi hoạt động bình thường hoặc khi xảy ra nghẹt màng
77 𝐹 =𝑄 𝑞 = 435 0,50 = 870 𝑚 Số lượng module 𝐹 15= 870 15 = 58 𝑚à𝑛𝑔 ~6 𝑚𝑜𝑑𝑢𝑙𝑒 Thể tích cần thiết 𝑉 = 𝑄 𝑥 𝑡 = 18,13 𝑥 6 = 108,78𝑚 Chọn kích thước bể MBR H x L x B = 4,5 x 5,5 x 5 , Số lượng 1 bể Máy thổi khí
Lượng khơng khí cần thiết cho một module là 1 – 1,5 m3/phút Tổng lượng khơng khí cần thiết cho xử lý là
1,25 𝑥 6 = 7,5𝑚 /𝑝ℎú𝑡 Hiệu quả vận chuyển oxy qua màng: 3,5%
Hệ số an tồn sử dụng trong thiết kế thực tế là: 0,6 Khối lượng riêng của khơng khí: 1,2kg-O2/m3
Lượng khơng khí yêu cầu cần theo lý thuyết (giả sử khơng khí chứa 23,2% O2 theo khối lượng khơng khí) là
7,5 𝑥 (1,2 𝑥 0,232) = 2,09 𝑚 /𝑝ℎú𝑡 Lượng khơng khí yêu cầu với hiệu suất truyền khối 0,6 là
2,09 𝑥 0,6 = 1,25 𝑘ℎơ𝑛𝑔 𝑘ℎí/𝑝ℎú𝑡
Lượng khơng khí yêu cầu với hiệu suất vận chuyển qua màng là 3,5% là 1,25 𝑥 3,5% = 0,044 𝑚 𝑘ℎơ𝑛𝑔 𝑘ℎí/𝑝ℎú𝑡
Lượng Oxy cần cung cấp cho q trình xử lí là:
0,044 𝑥 24 𝑥 60 = 63,4𝑚 /𝑛𝑔à𝑦
Chọn 2 máy thổi khí Lưu lượng khơng khí của máy thổi khí là: 7,5 m3/phút, cơng suất: 20Hp
Chọn đĩa phân phối khí dạng xốp đường kính 280mm. Lưu lượng riêng phân phối khí của đĩa thổi khí Ω = 150 – 200 l/phút, chọn Ω = 185 l/phút = 11,1 m3/h
Số đĩa phân phối trong bể là:
𝑛 = 𝑄
11,1 =
7,5𝑥60
11,1 = 40 đĩ𝑎
Số đĩa phân phối trong bể là 40 đĩa
Tính tốn khối lượng Clo và thể tích bồn chứa hĩa chất (NaOH/NaClO)
(1) Làm sạch màng để bảo trì: Cứ mỗi một tuần, bơm phun hĩa chất NaOCl vào với nồng độ Chlorine trong khoảng 300 – 1000mg/L với lượng nước là 2L/m2/ 1 đơn vị diện tích màng trong khoảng 15 – 30 phút. Khi tiến hành quy trình rửa, cần tạm ngưng sục khí. Q trình rửa này được cài đặt tự động
Tổng lượng dung dịch Chlorine sử dụng (Xét thể tích của ống dẫn khơng đáng kể) 2 𝑥 900 𝑥 22,5 = 40.500 𝑙 = 40,5𝑚
78 Tổng khối lượng dung dịch chlorine sử dụng
40.500 𝑥 650 = 26.325.000𝑚𝑔 = 26,325𝑘𝑔
(2)Làm sạch màng để hồi phục giá trị TMP qua màng: được tiến hành mỗi 3 tháng một lần hoặc khi áp suất bơm vượt quá giá trị cho phép (ví dụ khi TMP tăng). Sau khi đã tạm ngưng sục khí, bơm phun với nồng độ chlorine khoảng 3000mg/L với lượng nước 2L/m2 trên một đơn vị diện tích màng với tốc độ khơng đổi trong thời gian 30 – 90 phút.
Tổng lượng dung dịch Chlorine sử dụng (Xét thể tích của ống dẫn khơng đáng kể) 2 𝑥 900 𝑥 60 = 108.000 𝑙 = 108 𝑚
Tổng khối lượng dung dịch chlorine sử dụng
108.000 𝑥 650 = 70.200.000𝑚𝑔 = 70,2 𝑘𝑔
Vậy thể tích bồn chứa hĩa chất cần dùng là V = 108 m3, chia làm hai bồn, mỗi bồn cĩ thể tích V = 54 m3
Nếu giá trị TMP vẫn cịn cao sau khi rửa màng để hồi phục, xem xét đến khả năng màng bị nghẹt do các chất vơ cơ, lúc này cần rửa online bằng dung dịch acid (cĩ thể dùng acid oxalic 1%, acid citric 1%, H2SO4 hay HCl 0,1 – 0,5N)
Trong cách rửa này, tồn bộ module màng được đặt ngập vào bể chứa hĩa chất với nồng độ Chlorine trong khoảng 3,000mg/L. Thời gian đặt ngập màng trong dung dịch hĩa chất là 6 – 24h dối với Chloride
Tổng khối lượng dung dịch chlorine sử dụng
75.200 𝑥 3.000 = 225.600.000 𝑚𝑔 = 225,6 𝑘𝑔 Bảng 25. Các cách làm sạch bằng hĩa chất Các cách làm sạch Tần số rửa màng Nồng độ Chlorine hiệu
quả (đối với NaOCl)
Lượng châm vào
Việc châm hĩa chất và thời gian nhúng chìm (1) Làm sạch màng để bảo trì. Mỗi tuần 1 lần 300 – 500 mg/L 2L/m2+α x 1
Thời gian châm hĩa chất: 15 – 30 phút (2) Làm sạch màng để hồi phục giá trị TMP qua màng. Mỗi 3 tháng 1 lần hoặc khi giá trị TMP qua màng vượt quá ngưỡng cho phép ( x 2)
3000 mg/L 2L/m2+α x 1
Thời gian châm hĩa chất: 30 phút Thời gian để lắng: 90 phút (3) Làm sạch màng bằng cách ngâm màng hồn tồn vào trong
Khi giá trị TMP qua màng khog6 thể phục hồi như ban đầu mặc dù đã rửa online hoặc khi xảy ra nghẹt màng. 3000 mg/L Lượng đủ để nhúng chìm màng vào trong bể
Đối với NaOCl: 6 – 24 giờ
79 bể chứa hĩa
chất (rửa offline)
x 1 2L/m2 (diện tích bề mặt màng) + α(thể tích ống nối) x 2: giá trị yêu cầu: TMP ban đầu + 15KPa.
Tính tốn các ống dẫn nước ra khỏi bể MBR
Nước thải được bơm sang bể MBR nhờ bơm trục ngang, lưu lượng nước thải 18,13 m3/h, với vận tốc nước chảy trong ống là v = 2m/s, đường kính ống ra:
𝐷 = 4 𝑥 18,13
𝜋 𝑥 2 𝑥 3600= 0,056𝑚
Chọn ống nhựa uPVC cĩ đường kính Φ75mm. Chọn máy bơm nước sang bể MBR
Các thơng số tính tốn bơm
Lưu lượng mỗi bơm QTB = 18,13 m3/h = 0,005m3/s.
Sử dụng hai bơm hoạt động luân phiên để bơm nước thải từ bể điều hịa qua bể MBR. Cơng suất của bơm:
𝑁 =𝑝 𝑥 𝑄 𝑥 𝑔 𝑥 𝐻
1000 𝑥 ŋ Trong đĩ:
- p: Khối lượng riêng của chất lỏng p = 1000 kg/m3;
- QTBh: Lưu lượng trung bình giờ nước thải , QTBH = 18,13 m3/h; - H: chiều cao cột áp m
- G: Gia tốc trọng trường
- ŋ: Hiệu suất máy bơm ŋ = 0,8;
Xác định chiều cao cột áp của bơm theo định luật Bernuli: H = Hh +∑ ℎ= Hh + Ht + Hd + Hcb Trong đĩ:
80 - Ht: Tổn thất áp lực giữa hai đầu đoạn ống hút và ống đẩy.
- Hd Tổn thất áp lực dọc đường - Hcb: Tổn thất áp lực cục bộ
Xác định cột áp để khắc phục chiều cao dâng hình học: Hh = Z1 – Z2 = 4,5m Trong đĩ
- Z1: Chiều cao đẩy (độ cao bể điều hịa) Z1 = 4,5m; - Z2: Chiều cao hút, Z2 = 0m;
Xác định tổn thất áp lực giữa hai đầu đoạn ống hút và ống đẩy:
𝐻𝑡 = 𝑝 − 𝑝
𝑝 𝑥 𝑔 = 0
Trong đĩ:
- P1, P2: áp suất ở hai đầu đoạn ống P1 = P2; - p: Khối lượng riêng của nước thải
Xác định tổn thất áp lực dọc đường: Hd = I x L
Tổn thất theo đơn vị chiều dài. Với Q = 0,005 m3/s và đường kính ống D = 75mm, vận tốc trong ống v = 1,8m/s, Hd = 0,5 x L Tổn thất cục bộ : 𝐻𝑐𝑏 = 𝜉 𝑣 2𝑔 = (0,15 + 3 𝑥 0,2 + 0,3) 𝑥 0,5 2 𝑥 9,81= 0,01
Tổn thất qua van mở hồn tồn ξ = 0,15, cĩ 1 van; Tổn thất qua co ξ = 0,2, cĩ 3 co;
Tổn thất qua tê ξ = 0,3, cĩ 1 tê.
(Nguồn: Sổ tay tính tốn thủy lực – P.G.Kixelep, A.D. Altsul, N.V.Danhitsenkho, A.A.Kaxpaxon, G.I.Kriptsenko, N.N.Paskhop, X.M.Xlixki)
𝑁 = 𝑝 𝑥 𝑄 𝑥 𝑔 𝑥 𝐻
1000 𝑥 ŋ =
1000 𝑥 0,005 𝑥 9,81 𝑥 8
1000 𝑥 0,8 = 0,49𝑘𝑊 = 0,65𝐻𝑝
81 Tính đường ống và bơm bùn dư
Lưu lượng bùn dư: Q = 50,4 m3/ngày = 2,1 m3/h Chọn vận tốc trong ống dẫn bùn dư: v = 2m/s Đường kính ống dẫn bùn dư: 𝐷 = 4 𝑥 𝑄 . 𝜋 𝑥 𝑣 = 4 𝑥 50,4 𝜋 𝑥 2 𝑥 24 𝑥 3600 = 0,019𝑚
Chọn đường ống dẫn bùn dư uPVC φ21 Chọn 2 bơm bùn cơng suất 3kW
3.2.8. Bể chứa bùn Nhiệm vụ
Chứa năng chính của bể chứa bùn là lưu bùn. Hệ thống xử lý nước thải phát sinh bùn thường được đưa tới bể chứa bùn
Tính tốn
Tổng khối lượng cặn của khu du lịch
𝐺 = 𝑄 𝑥 (0,85 𝑥 𝑆𝑆 + 0,87 𝑥 𝐵𝑂𝐷 ) = 435 𝑥 (0,85 𝑥 706 + 0,87 𝑥 325,5) 𝑥 10 = 384,2 𝑔/𝑛𝑔à𝑦
Thể tích cặn đưa ra hồ mỗi ngày
𝑉1 =384,2 𝑥 10
1,008 𝑥 0,08 = 4,8 𝑚 /𝑛𝑔à𝑦
Chọn thời gian lưu bùn là 10 ngày Thể tích cần thiết của bể chứa bùn
Q = V1 x 10 = 4,8 x 10 = 48 m3 Chọn kích thước bể chứa bùn L x B x H = 4 x 3 x 4 = 64 m3 Tổng lượng cặn tích trong hồ 10 ngay
𝐺 = 384,2 𝑥 10 = 3.842 𝑔 = 3,8 𝑘𝑔 Định kì 10 ngày
82 Bảng 26. Kích thước nén bùn và làm khơ cặn yếm khí
Stt Thơng số Kích thước (m)
1 Chiều cao 4
2 Chiều rộng 3
3 Chiều dài 4
3.3. Tính tốn các cơng trình đơn vị của hệ thống xử lý nước thải khu du lịch nghỉ dưỡng Madison Hồ Tràm theo phương án 2 Madison Hồ Tràm theo phương án 2
Hầu hết các cơng trình ở phương án hai đều giống ở phương án 1, nên khi tính tốn các cơng trình cho đơn vị của HTXL theo phương án án 2 chỉ tính hai cơng trình đơn vị khác phương án 1 bể SBR và bể khử trùng.
3.3.1. Hiệu suất xử lý của các cơng trình đơn vị 3.3.1.1. Hiệu suất xử lý của bể SBR 3.3.1.1. Hiệu suất xử lý của bể SBR
Bảng 27 :Hiệu suất xử lý của bể SBR
Stt Thơng số Đơn vị
SBR
Đầu vào Hiệu suất xử lý Đầu ra
1 BOD5 mg/l 199,4 85% 29,9 2 TSS mg/l 123,4 80% 24,7 3 Amoni mg/l 20,2 60% 8,1 4 Tổng nito mg/l 56,0 80% 11,2 5 Tổng Photpho mg/l 15,7 60% 6,3 6 Dầu mỡ mg/l 13,1 ~0% 13,1 7 Coliform MPN/100 ml 105 ~0% 105
3.3.1.2. Hiệu xuất xử lý của bể khử trùng Bảng 28 :Hiệu suất xử lý của bể khử trùng Bảng 28 :Hiệu suất xử lý của bể khử trùng
Stt Thơng số Đơn vị
SBR
83 1 BOD5 mg/l 29,9 10% 26,9 2 TSS mg/l 24,7 ~0% 24,7 3 Amoni mg/l 8,1 ~0% 8,1 4 Tổng nito mg/l 11,2 ~0% 11,2 5 Tổng Photpho mg/l 6,3 ~0% 6,3 6 Dầu mỡ mg/l 13,1 ~0% 13,1 7 Coliform MPN/100 ml 105 ~95% 5.000 3.3.2 Bể SBR Các thơng số thiết kế bể SBR
Cơng suất thiết kế : Q = 435 m3/ngđ.
BOD5 = 199,4 mg/l.
TSS = 123,4 mg/l Các thơng số thiết kế :
Nồng độ bùn hoạt tính ở đầu vào của bể X0 = 0.
Thời gian lưu bùn (tuổi của bùn ) c = 10 – 30 ngày, chọn 10 ngày.
Tỷ số F/M = 0,05 - 0,3 ngày-1.
Nồng độ bùn hoạt tính lơ lửng trong bể : X = 2.000 – 5.000 mg/l, chọn X = 2.500 mg/l.
Độ tro của cặn : Z = 0,3 mg/mg.
Chỉ số thể tích bùn : SVI = 150 ml/g
BOD5 = 0,65COD
Tỷ số MLVSS:MLSS = 0,68
Nhiệt độ nước thải : t = 25oC
Nồng độ cặn lắng trung bình dưới đáy bể XS = 10000mg/l.
Chất lơ lửng trong nước thải đầu ra chứa 20mg/l cặn sinh học và 65% chất cĩ khã năng phân hủy sinh học.
Thời gian hoạt động và kích thước bể : Thời gian sục khí :
𝑡 = 𝑆 − 𝑆
16 + 0,75 𝑥 [𝛼 𝑥 (1 − 𝑛) , 𝑥 𝑆 , ]𝑥𝐾
= 199,4 − 30
84 Với: 𝐾 = 0,09 0,004 𝑥 𝑇 + 0,03 = 0,09 0,004 𝑥 30 + 0,03= 0,6
a: lưu lượng bùn hoạt tính ,g/l.
n : độ tro bùn hoạt tính, 0,2-0,3, chọn 0,3 So và S: nồng độ BOD vào và ra khỏi bể.
KT: hệ số tính đến ảnh hưởng nhiệt độ đối với quy trình xử lý. T: nhiệt độ trung bình nước thải, oC
Tổng thời gian của một chu kỳ hoạt động
T = tF + tA + tS + tD + t1= 2 + 2 + 1 + 0,5 + 0,5= 6h Với :
Thời gian làm đầy: tF = 2h. Thời gian phản ứng: tA = 2h. Thời gian lắng: tS = 1h. Thời gian rút nước: tD = 0,5h. Thời gian pha chờ: t1 = 0,5h
Chọn SBR gồm 2 đơn nguyên, khi đơn nguyên này làm đầy thì đơn nguyên kia đang phản ứng. Số chu kì của một đơn nguyên trong một
𝑛 =24
6 = 4 𝑐ℎ𝑢 𝑘ì/đơ𝑛 𝑛𝑔𝑢𝑦ê𝑛
Tổng số chu kì làm đầy trong một ngày
𝑁 = 2 ∗ 𝑛 = 2 ∗ 4 = 8 𝑐ℎ𝑢 𝑘ì/đơ𝑛 𝑛𝑔𝑢𝑦ê𝑛 Thể tích bể làm đầy trong một chu kì.
𝑉 = 435
8 = 54,4 𝑚
Hàm lượng chất lơ lửng trong thể tích bùn lắng
𝑋 = 1000 𝑥 1000
𝑆𝑉𝐼 =
1000 𝑥 1000
150 = 6666,7 𝑚𝑔/𝑙
85 𝑉 𝑉 = 𝑋 𝑋 = 2.500 6.666,7= 0,37
Cần cung cấp thêm 20% chất lỏng phía trên để bùn khơng bị rút theo khi rút nước 0,37 𝑥 1,2 = 0,44 𝑉 𝑉 = 1 − 0,44 = 0,56 Chọn VF/VT = 0,3 Thể tích của bể SBR: 𝑉 = 𝑉 0,3 = 54,4 0,3 = 181,3 𝑚 Chọn :
- chiều cao của bể, H = 4 m
- chiều cao bảo vệ bể , hbv = 0,5 m Chiều cao xây dựng bể
Hxd = H + hbv = 4 + 0,5 = 4,5 m Diện tích của bể
𝑆 =181,3
4 = 45,3 𝑚
Vậy kích thước của bể SBR: L x B x H = 7m x 7m x 4,5m Thời gian lưu nước trong suốt quá trình:
𝜃 = 2 𝑥 𝑉
𝑄 =
2 𝑥 181,3
435 𝑥 24 = 20ℎ
Xác định hàm lượng BOD5 trong nước thải đầu ra :
Tổng BOD5 ra = BOD5 hịa tan + BOD5 của cặn lơ lửng Hàm lượng chất lơ lửng cĩ khả năng phân hủy sinh học ở đầu ra :
30 x 0,65 = 19,5 (mg/l)
Hàm lượng BOD của chất lơ lửng cĩ khã năng phân hủy sinh học ở đầu:
86 Lượng BOD20 bị chuyển thành cặn tăng lên 1.42 lần, tức là 1mg BOD20 tiêu thụ 1.42 mgO2 (theo TS. Trịnh Xuân Lai)
Hàm lượng BOD5 của chất lơ lửng đầu :
BOD5= 27,7 x 0,65 = 18 (mg/l) Hàm lượng BOD5 hịa tan trong nước thải đầu ra :
BOD5 = 30 – 18= 12 mg/l Hiệu quả xử lý:
Hiệu quả làm sạch theo BOD5 hịa tan: .
𝐸 = (𝑆 − 𝑆) 𝑆 ∗ 100 = (199,4 − 12) 199,4 ∗ 100 = 93,9 % Tỷ số F/M: 𝐹 𝑀 = 𝑄 𝑥 𝑆 𝑉 𝑥 𝑋 =