Bảng 4.1 So sánh các phương án
Phương án 1 Phương án 2 Phương án 3
Ưu ñiểm -Hiệu suất xử lý trung bình -Ít chịu ảnh hưởng của ñiều kiện bên ngoài -Hiệu suất xử lý cao -Ít chịu ảnh hưởng của ñiều kiện bên ngoài -Chi phí vận hành thấp -Hiệu suất xử lý cao -Nguyên lý vận hành ñơn giản Khuyết ñiểm -Chi phí vận hành và bảo dưỡng cao -Yêu cầu kỹ thuật vận hành cao -Có mùi hôi và ruồi -Có một số loài nấm và nguyên sinh ñộng vật phát triển -Hiệu suất xử lý phụ thuộc vào lớp vật liệu lộc và tải lượng nạp chất ô nhiễm -Chi phí vận hành cao
Bản Quyền Của Nhóm Mr. Nhiều25
Dựa vào việc phân tích ưu khuyết ñiểm của các phương án, ta thấy phương án 1 có chi phí vận hành và bảo dưỡng cao còn phương án 3 thì lại phát sinh các vấn ñề về môi trường và kỹ
thuật. Vì vậy, ta chọn phương án 2 vì những ưu ñiểm của nó mặc khác về mặt kỹ thuật ta hoàn toàn có thể khắc phục ñược bằng cách tuyển các công nhân có kinh nghiệm trong công tác trên.
CHƯƠNG V
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ PHƯƠNG ÁN ðà CHỌN
5.1 Các thông sốñầu vào
Bảng 5.1 Các thông sốñầu vào sử dụng ñể thiết kế hệ thống xử lý nước thải
Thông số ðơn vị Giá trị
Lưu lượng m3/s Qmax= 0,00297 pH - 7,2 BOD5 mg/l 1132,39 COD mg/l 1982,05 SS mg/l 1025,27 Tổng nitơ mg/l 117,73 Tổng Phospho mg/l 17,7 Coliform MPN/100ml 1856164 Dầu mỡðV mg/l 972 Amoniac mg/l 18,8
5.2. Kênh dẫn nước thải và song chắn rác
Toàn bộ nước thải của nhà máy, gồm nước thải sinh hoạt nước thải sản xuất, vệ sinh nhà xưởng ñều ñược ñưa vào hệ thống xử lý bằng một kênh dẫn nước chung.
- Chọn chiều sâu ngập nước trong kênh dẫn nước thải h1 = 0,1 m
- Chọn h2 = 0,1 m: chiều cao hơn mặt ñất ñể hạn chế cát, ñất rơi vào kênh dẫn - Chọn chiều sâu ñáy kênh dẫn h3 = 0,7 m
- Tổng chiều cao kênh dẫn cần thiết H = 0,7 + 0,1 = 0,8 m Chọn ñộ dốc thủy lực j= 0,005
5.2.1 Các giá trị thông dụng ñể thiết kế song chắn rác
Vận tốc dòng chảy v: 0,31÷0,62 (m/s) Kích thước của các thanh
Bản Quyền Của Nhóm Mr. Nhiều26
Bề dày C: 0,51÷1.52 cm Bề bản D: 2,54÷3,81 cm
Khoảng cách giữa các thanh B (cm): 2,54÷5,08
ðộ nghiêng của song chắn rác theo trục thẳng ñứng: 30÷45o
5.2.2. Thiết kế
- Chọn vận tốc qua khe của song chắn rác
V= 0,5m/s (0,31÷0,62m/s) - Tổng diện tích ướt của song chắn rác
A m2 - Chọn chiều sâu ngập nước tại song chắn rác h =0,1m - Tổng chiều rộng của song chắn rác W= m - Số khe của song chắn rác (Chọn chiều rộng khe là B=2,5cm=0,025m) n= khe - Số thanh sắt cần sử dụng F= n-1 = 7 thanh - Chiều rộng nơi ñặt song chắn (chọn bề dày C= 0,01m)
Wsc= W + FC= 0,2 + 7×0,01= 0,27m - Chiều dài cần thiết ñể mở rộng kênh dẫn trươc cong chắn rác
L1= m - Hệ số hữu hiệu của song chắn rác Ce= - Vận tốc qua kênh dẫn u= m/s u: là vận tốc dòng chảy qua kênh dẫn v: là vận tốc dòng chảy qua song chắn - ðộ giảm áp hL= ( = 6,8.10-3m = 6.8mm ≈7mm So với ñộ giảm áp cho phép HL= 15,24 (thỏa)
Bản Quyền Của Nhóm Mr. Nhiều27
- Chọn góc nghiêng của song chắn rác so với phương thẳng ñứng 1góc ñể thích hợp cho việc cào rác thủ công (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Chọn cao trình mực nước trong kênh ñặt song chắn rác bằng với cao trình ñáy kênh dẫn nước thải h1= 0,7 m
→ Tổng chiều cao thanh sắt ñặt tại bờ kênh
H= h+h1+h3= 0,1+0,7+0,1= 0,9m - Chiều dài song chắn phải mua
x= m
- Cộng thêm 0,1m (phần uốn cong) vào chiều dài song chắn khi ñó: Y= sin450x=
ðể hạn chế các chất ô nhiễm làm ảnh hưởng ñến nguồn tiếp nhận và các cặn lắng làm giảm thể tích hữu dụng của ñường ống và kênh dẫn. Chúng ta nên xây dựng thêm hố ga ñể giữ lại cát có trong nước thải (vì lượng cát trong nước thải là rất thấp nên không xây dựng bể lắng cát) nằm dưới kênh dẫn trước khi nước thải vào bểñiều lưu.
Kích thước của hố ga chọn: dài 1,5 m; rộng 1,2 m; sâu 1,5 m.
5.3. Bểñiều lưu
Bản Quyền Của Nhóm Mr. Nhiều28
STT Các thông số ðơn vị Khophép ảng cho Chthu thọn hoập ặc 1 Chiều cao tránh nước chảy tràn
(h3) m 0.2
2 Chiều cao tính từ mực nước so
với mặt ñất (h2) m 1
3 Chiều sâu công tác
(h1) m 3 4 Lượng khí cung cấp ( Mk ) m3/m3/phút 0,015 5 Hiệu suất cung cấp khí ( Hk ) KgO2/hp.h 0,544 ÷ 1,089 1 6 L ưu lượng trung bình ( Q ) m3/d 700 ðể xác ñịnh thể tích lý thuyết của bểñiều lưu ta có hai cách xác ñịnh:
Cách 1: ño lưu lượng nước thải theo từng giờ (từ 0 giờ hôm nay ñến 0 giờ ngày hôm sau) vẽñồ thịñể xác ñịnh ñiểm bụng của ñồ thị, vẽñường tiếp tuyến với ñồ thị tại ñiểm bụng. Khoảng cách giữa hai ñường tiếp tuyến là thể tích lý thuyết của bể.
Cách 2: sử dụng công thức Vtt = Q −
Với t là thời gian hoạt ñộng của nhà máy trong ngày
Do không có ñiều kiện ño lưu lượng nước thải tại hiện trường nên ta sử dụng cách hai ñể
xác ñịnh thể tích lý thuyết cho bểñiều lưu
Mỗi ngày nhà máy làm việc 16 giờ, trong khi ñó các hệ thống xử lý sinh học phía sau phải làm việc liên tục 24/24 giờ. Vậy thì cần phải thiết kế bểñiều lưu ñểñiều hòa lưu lượng cũng như
các dưỡng chất ñể cung cấp cho hệ thống phía sau. Thể tích bểñiều lưu: Vtt = Q – = 700 – = 233,33 (m2) ðể phòng những biến ñộng về lưu lượng thể tích hữu dụng thực tế của bểñiều lưu là thể tích tính toán của bểñiều lưu cộng thêm 20%. Vhd = Vtt + 20%Vtt = 233,33 + 0,2×233,33 = 280 (m3) Diện tích bể diều lưu:
Bản Quyền Của Nhóm Mr. Nhiều29
A = = 94 (m2)
ðể cho nước trong kênh dẫn tự chảy vào bểñiều lưu ta chọn mực nước trong bểñiều lưu thấp hơn so với ñáy kênh: 0,3 (m)
h2 = 0,7 + 0,3 = 1 (m) là chiều cao tinh từ mực nước trong bể so với mặt ñất Chiều sâu tổng cộng của bể;
Hxd = h1 + h2 + h3 = 3 + 1 + 0,2 = 4,2 (m)
Thể tích thiết kế bểñiều lưu;
Vtk = A× H = 94 ×4,2 = 394,8 (m3)≈495m3
Thiết kế theo kiểu hình chữ nhật thì chiều dài gấp 2 lần chiều rộng: L = 2B (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
A = L×B= 2B2 => B = = 7 (m)
Vậy L = 2B = 2×7 = 14 (m)
Trong bể ñiều lưu, cần gắn thêm máy khuấy ñể duy trì chất rắn ở trạng thái lơ lửng và tránh việc các chất hữu cơ bị phân hủy trong ñiều kiện yếm khí sinh ra mùi hôi, ta phải cấp một lượng không khí 0,0015 m3/m3/phút
Lượng oxy cần cung cấp là:
Vkk = Vhd ×0,015 = 280×0,015 = 4,2 m3/min
Ởñiều kiện tiêu chuẩn 1m3 không khí nặng 1,2kg và oxy chiếm 23%
O2 = 4,2×1,2×0,23×60 = 69,6 (kg O2/giờ)
Chọn máy khuấy ñỏa bề mặt có vận tốc thấp hiệu suất cung cấp khí theo thực nghiệm là 0,544 kg oxy/hp*giờ ÷ 1,089 kg oxy/hp*giờ, ta chọn OC = 1 kg oxy/hp*giờ
Nguồn: Lê Hoàng Việt, nguyên lý các quy trình xử lý nước thải, 2000
Bản Quyền Của Nhóm Mr. Nhiều30
P = = = 69,6 (HP), với (1 hp = 736 W) Chọn 2 máy khuấy với công suất mỗi máy 35 hp
5.4 Thiết bị tách dầu mỡ
Trong các công ñoạn sản xuất của nhà máy sẽ sản sinh ra một lượng mỡ (cá tra và cá biển..) ñi vào nước thải. Nếu không loại chúng ra khỏi nước thải trước khi ñưa vào các bể sinh học chúng sẽ gây ảnh hưởng ñến hiệu suất làm việc của các bể phía sau, cho nên cần thiết phải các một thiết bị loại mỡ này ra khỏi nước thải.
Do thiết bị tách dầu mỡñã có bán trên thị trường cho nên ởñây không nên cách thiết kế
cũng như bản vẽ chi tiết cho loại thiết bị này. Thiết bị tách mỡ sẽñược ñặt hàng từ các công ty sản xuất thiết bị môi trường.
Lượng cặn ñược tạo ra:
Cặn dầu mỡ: G1= (972 − 20) × 0.049 × 1440 = 67 kg/ngày Cặn do phèn G2 = (0,64 × 50) × 0.049 ×1440 = 2,3kg/ngày Tổng lượng cặn G = 67 + 2,3 = 69,3kg/ngày
Ghi chú: ñể giảm hàm lượng dầu mỡ xuống còn 20mg/l với ñiều kiện pha phền với liều lượng 50mg/l. (cặn tạo ra 0,64mg/1mg phèn cho vào)
(theo Trịnh Xuân Lai)
5.5 Bể yếm khí UASB 5.5.1 Các thông số thiết kế
BOD5 ñầu vào So= 1132 mg/l COD ñầu vào CSo = 1982 mg/l COD ñầu ra CS = 500mg/l Vận tốc nước lên v = 0,9 m/h
Lưu lượng nước thải cần xử lý Q = 700 m3/ngày Tải lượng nạp COD (tra bảng) C = 8 kg/m3.ngày
5.5.2 Thiết kế
Bản Quyền Của Nhóm Mr. Nhiều31
E = = 74,7 %
Lượng COD cần loại bỏ trong một ngày
CODr = Q(CSo – CS) = 700(1982 – 500) = 1037,4 kg/ngày Thể tích của bể UASB cần thiết V = = = 129,7 m3 Diện tích bề mặt bể cần thiết A = = = 32,4 m2 Chiều cao phần xử lý yếm khí H1 = = = 4,003m
Tổng chiều cao cần xây dựng, chiều cao bể cần xây dựng gồm H1 chiều cao vùng xử lý yếm khí, H2 chiều cao vùng lắng và H3 chiều cao phần từ mặt nước trở lên.
Chọn: H2 = 1,2m H3 = 0,3m
Tổng chiều cao cần xây dựng là (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
H = H1 + H2 + H3 = 4,003 + 1,2 + 0,3 = 5,503m chọn H = 5,6m Kiểm tra thời gian lưu nước trong bể
Thể tích bể có chứa nước
Vw = A(H1 + H2) = 32,4(4,003 + 1,2) = 168,57 m3 Thời gian lưu tồn nước
θ = = = 5,78 giờ
Chọn chiều rộng B = 13m, chiều dài L = 19,4m
Bản Quyền Của Nhóm Mr. Nhiều32
COD: 74,7% N: 60% P: 70%
(theo Trịnh Xuân Lai)
Lượng COD trong nước thải ñầu ra COD = 500mg/l
Lượng BOD5 trong nước thải ñầu ra
BOD5r = = 285,6mg/l
Lượng N trong nước thải ñầu ra
N = 117(1− 0,6) =46,8 mg/l
Lượng P trong nước thải ñầu ra
P = 17,7(1−0,7) = 5,31 mg/l
5.6 Bể bùn hoạt tính
Bảng 5.3 Các hệ sốñộng học của quá trình Nitrat hóa trong môi trường bể bùn hoạt tính lơ lửng
ở nhiệt ñộ 200C
STT Thông số ðơn vị Giá trị
Khoảng biến thiên Trị thiết kế
1 d-1 0,4 ÷2 0,9 2 KN NO+4, N, mg/l 0,2÷3 1 3 YN mg bùn hoạt tính/mg NH+4 0,1÷0,3 0,3 4 Kd d-1 0,03÷0,06 0,04 5 K02 mg/l 0,15 ở 150C ÷ 2 ở 200C 2
Nguồn: Tính toán thiết ké công trình xử lý nước thải, Trịnh Xuân Lai
Bản Quyền Của Nhóm Mr. Nhiều33 STT Thông số ðơn vị Giá trị Khoảng biến thiên Trị thiết kế 1 Thời gian tồn lưu nước (θ) Giờ 6÷15 2 Thời gian thiết kế (θ) Ngày 8÷20
3 Nồng ñộ vi khuẩn trong dịch
bùn tuần hoàn Xw mg/l 8000÷10000 10000
4 Nồng ñộ bùn hoạt tính trong bể
MLSS mg/l 1500÷4000 3500 5 Tỷ lệ hoàn lưu % 15÷100
6 Hàm lượng oxy hòa tan DO mg/l 1,5÷4 2 7 Hệ số an toàn (SF) 5÷100 5 8 Hàm lượng BOD5 ñầu vào S0 mg/l 285,6 9 Hàm lượng BOD5 ñầu ra S mg/l 20 10 Hàm lượng N ñầu vào mg/l 46,8 11 Hàm lượng P ñầu vào mg/l 5,31 12 Nhiệt ñộ tối thiểu Tmin 0C 20 13 pH thấp nhất 7,2÷9 7,2
Ta có tỷ lệ BOD5: N: P = 285,6: 46,8: 5,31
Lượng Nitơ phản ứng trong bể = (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
→ Npu = 5.BOD5/100 = 14,28 mg/l
Lượng Nitơ còn dư trong bể
Ndư = Nv – Npu = 46,8 – 14,28 = 32,52 mg/l
Lượng P phản ứng trong bể =
Bản Quyền Của Nhóm Mr. Nhiều34
Lượng P còn dư trong bể
Pdư = Pv – Ppu= 5,31 – 2,856 = 2,454 mg/l
Vậy ta sẽ thiết kế bể bùn hoạt tính kết hợp với khử Nitrat hoá trước, P ñã ñạt tiêu chuẩn
Hệ sốñiều chỉnh theo nhiệt ñộ: Tc = e0,098(Tmin−15) = e0,098(20−15) = 1,632
Tốc ñộ tăng trưởng riêng của vi khuẩn Nitrat hoá
= × Tc×[ [ [1−0,833(7,2−pHmin] = 0,72d-1 Xác ñịnh tốc ñộ oxy hoá cực ñại
K= = = 2,4d-1 Thời gian lưu tồn tế bào thối thiểu
= YN ×K − Kd
→θc-min = = = 1,47d-1 Thời gian lưu tồn tế bào tối thiểu
θc-deign = θc-min ×SF = 1,47×5 = 7,35d-1
Tốc ñộ sử dụng chất nền:
UN = = 0,04] = 0,6d-1 Hàm lượng Nitơñầu ra:
UN = K → Neff = = 0,33mg/l
Bản Quyền Của Nhóm Mr. Nhiều35 UBOD = Kd-BOD] = 0,33mg/mg.d Kiểm tra tỷ lệ F/M Hiệu suất khử BOD: E = = 100 = 93% F/M = = 100 = 0,35mg/mg.d (nằm trong khoảng giới hạn từ 0,2 ÷0,6)
Thời gian tồn lưu nước cần thiết
Ta có: X = 0,8 × 3500 = 2800 mg/l
Thời gian tồn lưu cần thiết ñể loại bỏ BOD:
θBOD = = 6,9h
Thời gian tồn lưu cần thiết ñể loại nitrat hoá
Giả sử có 10% vsv trong bể là các vsv thuộc nhóm nitrat hoá
→ XN = 0,1× 2800 = 280mg/l
θN= 24 = 6,64h So sánh 2 thời gian tồn lưu chọn thời gian tồn lưu lớn làm thời gian thiết kế
Xác ñịnh kích thước bể bùn hoạt tính
Thể tích bể bùn hoạt tính:
Vb = Q × θdeign = = 201,3 m3 Chiều sâu hoạt ñộng của bể trong khoảng 4,5 ÷ 5m, chọn H1= 4,5m Chiều cao mặt thoáng H2 = 0,5m (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Chọn chọn dài gấp 3 lần chiều rộng L= 3W
Vb = W.L.H1= 3.W2.H1
→W = = = 3,9m ≈ 4m L = 3W = 3×4 = 12m
Bản Quyền Của Nhóm Mr. Nhiều36
Tải lượng nạp BOD:
BODload = = = 0,99 kg/m3d Lượng oxy cần thiết cung cấp cho bể
O2 = Q(K.S0 + 4,75.TKN0)SF = 700(1,1×285,6 + 4,75×46,8) = 1,9 kg/d Xác ñịnh lượng bùn thải bỏ hàng ngày Lưu lượng bùn hoàn lưu: Qr = = = 272 m3/d Lượng bùn thải bỏ: Qw= = = 3,02 m3/d Tỷ lệ hoàn lưu: α= 100 = 38% Thông sốñầu ra
Hàm lượng BOD5 trong nước thải ñầu ra: BOD5= 285,6(1−0,93) = 19,99mg/l Hàm lượng COD trong nước thải ñầu ra: COD = = 34,9 mg/l
Hàm lượng P trong nước thải ñầu ra: P = 5,31 – 2,856 = 2,454 mg/l
Hàm lượng SS trong nước thải ñầu ra: SS = 160(1 −0,92) = 12,8 mg/l 5.7 Bể Lắng Thứ Cấp Bảng 5.5 Các thông số dùng ñể thiết kế bể lắng thứ cấp STT Thông số ðơn vị Giá trị Khoảng biến thiên Trị thiết kế 1 Lưu lượng nước thải Q m3/d 700 2 Chiều sâu hoạt ñộng của bể H1 m 3÷4,6 4,5 3 Chiều cao mặt thoáng H3 m 0,3 4 ðộ dốc ñáy 1:10 ÷ 1:13 1:12 5 Tỷ lệñiều kiện buồng phân phối 30% ÷ 40% 30
Bản Quyền Của Nhóm Mr. Nhiều37 nước và ñiều kiện vùng lắng 6 Năng suất vsv YBOD mg/mg 0,4 ÷ 0,8 0,5 Vận tốc lắng: Trong ñó Vmax = 7m/h K = 600 SSr = 0,5Xw = 0,5×10000 = 5000 →V1= 0,349m/h Diện tích bề mặt vùng lắng: AL = = 40,3m2
Diện tích bồn phân phối nước trung tâm khoảng 10% tổng diện tích phần lắng. Do ñó tổng diện tích bề mặt của bể lắng là:
Ab = 40,3 ×1,1 = 44,33 m2
Bán kính bể lắng: Rb = = = 4m
ðường kính bể lắng: dp = 4 × 2= 8m
ðường kính bồn phân phối nước trung tâm dpp = 0,3dp = 2,4 m
Diện tích bồn phân phối nước trung tâm: App= = = 4,5m2