Qua hai phương án trên ta thấy phương án 2 có nhiều ưu điểm hơn so với phương án 1 như:
Bể sinh học tiếp xúc là dạng cải tiến hơn so với bể Aerotank. Trong bể sinh học có bố trí vật liệu tiếp xúc, ngoài quá trình xử lý bằng bùn hoạt tính còn xảy ra quá trình sinh trưởng bám dính của các vi sinh vật trên lớp vật liệu giá thể. Vật liệu tiếp xúc giúp tạo ra chủng vi sinh vật có thể khử được Nitơ và Photpho trong nước thải triệt để hơn so với bể Aerotank. Mặt khác, các vi sinh vật bám dính lên bề mặt vật liệu một cách có chọn lọc nên khả năng hấp phụ các chất hữu cơ trong nước thải cao hơn trong bể Aerotank.
Do những ưu điểm nổi bậc vượt trội so với phương án 1, do đó ta sử dụng phương án 2 để tính toán và xây dựng hệ thống xử lý nước thải cho công ty TNHH Thực Phẩm Hồng Thái.
Nước thải từ các công đoạn sản xuất chứa nhiều cặn lơ lững cho qua song chắn rác để tách rác có kích thước lớn. Sau đó dẫn qua bể lắng cát và tập trung tại bể thu gom. Tiếp theo đó qua ngăn tách dầu mỡ, váng nổi khỏi mặt nước thải để thuận tiện cho vi sinh hoạt động sau này. Tiếp theo nước thải tiếp tục chảy qua bể điều hòa để điều hòa lưu lượng và nồng độ nước thải tạo chế độ làm việc ổn định cho các công trình xử lý tiếp theo.
Sau đó toàn bộ nước thải tự chảy qua bể sinh học tiếp xúc. Ở bể này, hàm lượng BOD còn lại trong nước thải sẽ được xử lý tiếp với sự tham gia của vi sinh vật hiếu khí. Hiệu quả khử BOD có thể đạt 85 – 90%. Không khí được cung cấp cho bể sinh học nhờ 2 máy sục khí hoạt động luân phiên. Trong bể sinh học hiếu khí tiếp xúc có lắp đặt hệ thống vật liệu tiếp xúc bằng dây cước nhựa. Các vi sinh vật trong bể sẽ bám dính vào bề mặt vật liệu tiếp xúc tạo thành lớp màng vi sinh vật. Nước thải mang những chất hữu cơ khi đi ngang qua và tiếp xúc với lớp màng vi sinh này sẽ được vi sinh vật dùng để làm thức ăn tồn tại và phát triển. Từ đó nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải được được giảm thiểu và ít ô nhiễm hơn.
Ngoài ra, lớp màng vi sinh này còn tạo ra những vùng thiếu khí giúp cho quá trình khử Nitơ trong nước thải được tăng lên. Nước thải sau đó tiếp tục chảy qua bể lắng, ở bể này các chất lơ lửng và những lớp màng vi sinh vật già cổi sẽ được giữ lại làm giảm hàm lượng SS. Ra khỏi bể lắng, nước thải tiếp tục được đưa qua tiếp xúc với chất khử trùng clorine. Dung dịch clorine được bơm định lượng đưa vào bể trộn. Nhờ vào năng lượng khuấy trộn thủy lực, dung dịch clorine được khuếch tán đều vào trong nước. Bùn từ bể lắng một phần được bơm vào bể nén bùn để tách nước và bùn. Phần còn lại được hoàn lưu về bể sinh học hiếu khí nhằm cung cấp bùn để cung cấp bùn để cho vi sinh vật trong bể hoạt động. Bùn trong bể nén bùn được bơm lên máy ép bùn để loại bỏ nước ra khỏi bùn. Quá trình oxy hóa vi sinh vật gây bệnh xảy ra trong bể tiếp xúc clorine. Clorine là chất oxy hóa mạnh sẽ oxy hóa màng tế bào vi sinh vật gây bệnh và giết chết chúng. Thời gian tiếp xúc để loại bỏ vi sinh vật khoảng 20 – 40 phút.
CHƯƠNG 4
TÍNH TOÁN HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI 4.1. SONG CHẮN RÁC
4.1.1. Nhiệm vụ
Nước thải đưa tới công trình làm sạch trước hết phải qua song chắn rác. Tại song chắn rác, các tạp vật thô có kích thước lớn được giữ lại. Các tạp vật này có thể gây ra sự cố trong quá trình vận hành hệ thống xử lý nước thải như làm tắt bơm đường ống hoặc kênh dẫn. Ngoài ra, các hợp chất cơ học trong nước còn có tác hại khác như bào mòn đường ống, thiết bị, làm tăng trở lực dòng chảy nên tăng tiêu hao năng lượng của bơm. Đây là bước quan trọng đảm bảo an toàn và điều kiện thuận lợi cho cả hệ thống.
4.1.2. Tính toán
Lưu lượng trung bình ngày: Lưu lượng trung bình giờ:
Lưu lượng trung bình giây: Lưu lượng giờ lớn nhất: Trong đó:
Kcb là hệ số không điều hòa chung của nước thải, lấy theo TCXD-51-84: Kcb = 3
− Song chắn rác được đặt nghiêng một góc 600 so với mặt đất.
− Số khe hở của song chắn rác:
Trong đó:
− Qmax : lưu lượng lớn nhất của dòng thải (m3/s), Qmax = 18,75 m3/h = 0,0052 m3/s
− b : bề rộng khe hở giữa các song chắn rác (mm), từ 15 25mm. Chọn b = 16 mm = 0,016 m
− ko : hệ số tính đến độ thu hẹp của dòng chảy khi sử dụng công cụ cào rác cơ giới, ko = 1,05.
− h : chiều sâu mực nước qua song chắn (m) thường lấy bằng chiều sâu mực nước trong mương dẫn. chọn h = 0,1 m.
− Vmax : tốc độ chuyển động của nước thải qua song chắn rác ứng với lưu lượng lớn nhất, từ 0,6 1,0 m/s.Chọn Vmax = 0,6 m/s.
.Chọn n = 6 khe
− Chiều rộng song chắn rác:
Trong đó:
S : là bề rộng thanh đan hình chữ nhật, chọn S = 8 mm
(n -1) : số thanh đan của song chắn rác
. Chọn Bs = 0,2 m.
Trong đó:
− Vmax = 0,6 m/s
− g : gia tốc trọng trường (m/s)
− k : hệ số tính đến sự tăng tổn thất do rác đọng lại ở song chắn. k = 2 3, chọn k = 3
− : hệ số tổn thất cục bộ tại song chắn rác phụ thuộc vào tiết diện thanh song chắn được tính bởi:
− : hệ số phụ thuộc tiết diện ngang của thanh. Chọn thanh tiết diện hình chữ nhật, = 2,42
− : góc nghiêng song chắn rác, = 600
Chiều dài đoạn kênh mở rộng trước song chắn rác:
Trong đó:
: góc mở rộng của buồng đặt song chắn rác. Chọn = 200
Bk : chiều rộng của mương dẫn nước thải vào. Chọn Bk = 0,1 m
− Chiều dài đoạn thu hẹp sau song chắn :
L2 = 0,5 x L1 = 0,5 x 0,137 = 0,0685 (m)
− Chiều dài xây dựng mương đặt song chắn rác: L = L1 + L2 + L3 = 0,137 + 0,0685 + 1 = 1,2 (m)
Hàm lượng chất lơ lững ( TSS),COD và BOD5 của nước thải sau khi đi qua song chắn rác giảm 4%, còn lại :
TSS = TSS x (100 – 4)% = 140 x 96% = 134,4 (mg/l) BOD5 = BOD5 x (100 – 4)% = 265 x 96% = 254,4 (mg/l) COD = COD x (100 – 4)% = 385 x 96% = 369,6 (mg/l)
Bảng 4.1. Các thông số xây dựng mương đặt song chắn rác ST
T
Tên thông số Đơn vị Số liệu thiết kế
1 Bề rộng khe mm 16
2 Số khe hở khe 6
3 Chiều rộng mương dẫn nước vào m 0,1
4 Chiều rộng song chắn m 0,2
5 Chiều dài đoạn kênh trước song chắn m 0,137 6 Chiều dài đoạn thu hẹp sau song chắn m 0,0685
7 Chiều dài mương đặt song chắn m 1,0
4.2. BỂ THU GOM 4.2.1. Nhiệm vụ
Bể thu gom nước thải tập trung toàn bộ nước thải từ các phân xưởng sản xuất của công ty để đảm bảo lưu lượng tối thiểu cho bơm hoạt động an toàn.
Trong bể thu gom, sử dụng hai bơm chìm hoạt động luân phiên để bơm nước thải đến bể tách dầu.
4.2.2. Tính toán
Thời gian lưu nước trong bể thu gom tối thiểu là 15 đến 20 phút. Chọn thời gian lưu nước là t = 20 phút. Thể tích bể thu gom được tính như sau:
V = Qmax x t = 18,75 x = 6,25 (m3) Vậy kích thước bể thu gom được thu gom được tính như sau:
− Chiều dài L = 2,5 m
− Chiều rộng B = 1,5 m
− Chiều cao H = 2,0 m
Thể tích thực của bể V = 9,38 m3
Tính bơm
Công suất của bơm : Trong đó:
Qmax : lưu lượng nước thải lớn nhất trong ngày, Qmax = 18,75m3/h = 0,0052m3/s
Trở lực : P = H = h1 + h2
h1 : chiều cao cột nước trong bể, h1 = 2 m
h2 : tổn thất cục bộ qua các chỗ nối, đột mở, đột thu, tổn thất qua lớp bùn,… lấy trong khoảng từ 2 3 mH2O.
Trở lực H = 2 + 3 = 5 (mH2O) Chọn H = 7 mH2O
Công suất của bơm: (kW)
Công suất thực của bơm lấy bằng 120% công suất tính toán: Ntt = 1,2 x 0,45 = 0,54 (kW)
Chọn hai bơm hoạt động luân phiên, công suất mỗi bơm là 1,0HP để bơm nước thải từ bể thu gom sang bể tách dầu.
Bảng 4.2. Thông số thiết kế bể thu gom
Thông số Đơn vị Kích thước
Chiều dài m 2,5
Chiều rộng m 1,5
Chiều cao m 2,0
Chiều cao bảo vệ m 0,5
4.3. BỂ LẮNG CÁT
4.3.1. Nhiệm vụ: loại bỏ các tạp chất vô cơ không hòa tan như cát, sỏi, xỉ và các vật liệu rắn khác có vận tốc lắng hay trọng lượng riêng lớn.
4.3.2. Tính toán
Chọn thời gian lưu nước trong bể lắng cát ngang t = 60s. Lưu lượng nước tính toán : Q = 0,0052 m3/s
+ Thể tích tổng cộng của bể lắng cát:
Wb = * t = 0,0052 *60 = 0,312 m3
+ Chiều dài bể lắng cát ngang được xác định theo công thức :
Trong đó:
− K : hệ số phụ thuộc vào loại bể lắng cát và độ thô thủy lực của hạt cát U0. Với đường kính hạt cát giữ lại trong bể d = 0,2 mm U0 = 18,7 mm/s và K = 1,7.
− Htt : độ sâu tính toán của bể lắng cát, Htt = 0,25 – 1 m ( điều 6.3.4.a – TCXD- 51-84).
Chọn Htt = 0,25 m.
− v : tốc độ của nước thải trong bể lắng cát ngang, v = 0,25 – 0,4. Chọn v = 0,3 m/s ( Bảng TK-2-xử lý nước thải đô thị và công nghiệp, tính toán thiết kế công trình- Lâm Minh Triết, Nguyễn Thanh Hung, Nguyễn Phước Dân).
− U0 : độ thô thủy lực của hạt cát, U0 = 18,7 -24,2 mm/s ứng với đường kính của hạt cát d =0,20- 0,25 mm. Chọn U0 = 18,7 mm/s.
+ Diện tích tiết diện ước của bể lắng cát ngang được tính theo công thức :
Trong đó:
v : tốc độ của nước thải trong bể lắng cát ngang. Chọn v = 0,15 m/s.
+ Chiều rộng bể lắng cát ngang được xác định theo công thức :
. Chọn B = 0,2 m Trong đó :
Htt :độ sâu tính toán của bể lắng cát, Htt = 0,25 – 1 m ( điều 6.3.4.a – TCXD- 51-84).
Chọn Htt = 0,25 m.
− Kết quả phân tích lượng cát có trong nước thải là 140 mg/l (140 g/m3). Khối lượng cát có trong nước thải trong một ngày đêm :
140(g/m3) x 150(m3) = 21 (kg/ng.đ)
− Độ ẩm cát trong nước thải từ 13 65%. Chọn độ ẩm cát là 40% thì lượng cát ẩm là :
m = (kg/ng.đ)
− Trọng lượng riêng của cát trong nước thải khoảng 1600 kg/m3. Thể tích cát trong một ngày đêm :
Vcát = (m3)
Chọn thời gian lấy cát là T = 1 ngày. Thể tích ngăn chứa cát được tính theo công thức :
Wc = 0,03 x 1 = 0,03 (m3)
Chiều cao lớp cát trong bể lắng cát ngang trong một ngày đêm h2 =
Trong đó:
− Vc = lượng cát sinh rat rung bình trong 1 ngày đêm
− t = chu kỳ xả cát, t = 1 ngày
Chiều cao xây dựng của bể lắng cát ngang
Hxd = Httmax + hc + hbv = 0,25 + 0,02 + 0,3 = 0,57 m
− h3 là chiều cao bảo vệ
Bảng 4.3. Thông số thiết kế của bể lắng cát
STT Thông số Đơn vị Kích thước
2 Chiều rộng m 0,2
3 Chiều cao tổng m 0,57
4 Độ chênh đáy m 0,1
Hàm lượng chất lơ lửng (TSS), COD và BOD5 của nước thải sau khi đi qua bể lắng cát giảm 5%, còn lại: TSS = TSS x (100 – 5)% =134,4 x 95% = 127,68 (mg/l) BOD5 = BOD5 x (100 – 5)% = 254,4 x 95% = 241,68 (mg/l) COD = COD x (100 – 5)% = 369,6 x 95% = 351,12 (mg/l) 4.4. BỂ TÁCH DẦU 4.4.1. Nhiệm vụ
Bể tách dầu mỡ dùng để tách và thu các loại dầu mỡ động thực vật…có trong nước thải. Bể tách dầu mỡ thường có 2 ngăn : ngăn thu cặn và ngăn thu mỡ.
4.4.2. Tính toán
Theo tiêu chuẩn cấp thoát nước cho công trình
− Bể tách dầu mỡ thường có 2 ngăn.
− Thời gian lưu trong bể tách dầu mỡ phải lớn hơn 1h, chọn t = 1,2h.
− Chiều sâu công tác ngăn thu mỡ từ 0,35 – 1,83.
− Thể tích ngăn thứ nhất bằng hai phần ba thể tích toàn bể.
− Diện tích mặt thoáng tối thiểu của ngăn tách mỡ là 0,53 m2/m3 thể tích công tác.
− Khoảng cách từ mực nước đến nắp thu dầu phải lớn hơn 230 mm.
− Khoảng không chứa không khí trong bể có dung tích tối thiểu bằng 12,5% dung tích bể tách dầu.
Thể tích công tác của bể tách dầu mỡ
Ngăn thứ nhất :
Ngăn thứ nhất có kích thước :
− Chiều dài : L1 = 4,5 m
− Chiều sâu công tác : h1 = 1,8 m
− Chiều sâu bảo vệ hbv = 0,5 m
− Chiều sâu thực tế : H1 = h1 + hbv = 1,8 + 0,5 = 2,3 m Kiểm tra điều kiện:
Diện tích mặt thoáng:
> 0,53 m2/m3.ngày Dung tích phần không khí so với dung tích ngăn:
(thỏa)
Ngăn thứ hai
Ngăn thứ hai có kích thước:
− Chiều dài : L2 = 1,8 m
− Chiều rộng : B2 = 1,5 m
− Chiều sâu công tác : h2 = 1,8 m
− Chiều sâu bảo vệ hbv = 0,5 m
− Chiều sâu thực tế : H2 = h2 + hbv = 1,8 + 0,5 = 2,3 m
Kiểm tra điều kiện:
Diện tích mặt thoáng:
> 0,53 m2/m3.ngày Dung tích phần không khí so với dung tích ngăn:
(thỏa)
Bể tách dầu mỡ được cấu tạo bằng bê tong cốt thép Mác 250, dày 0,2 m và được vệ sinh vớt dầu mỡ định kỳ mỗi ngày.
Bảng 4.4. Tổng hợp tính toán bể tách dầu mỡ
Thông số Ký hiệu Kết quả
Chiều dài (m) Chiều rộng (m) Chiều cao (m) L1 B1 H1 4,5 1,8 2,8 Ngăn thứ hai Chiều dài (m) Chiều rộng (m) Chiều cao (m) L1 B1 H1 1,8 1,5 2,3 4.5. BỂ ĐIỀU HÒA 4.5.1. Nhiệm vụ
Bể điều hòa : điều hòa lưu lượng, nồng độ chất hữu cơ, tránh cặn lắng và làm thoáng sơ bộ. Qua đó oxy hóa một phần chất hữu cơ, giảm kích thước các công trình đơn vị phía sau làm việc hiệu quả.
4.5.2. Tính toán
Để xác định kích thước bể điều hòa, ta cần các số liệu về độ biến thiên lưu lượng của nước thải theo từng khoản thời gian trong ngày, lưu lượng trung bình ngày. Ở đây, do không có số liệu về độ biến thiên lưu lượng nước thải của nhà máy theo giờ nên ta chỉ có thể tính thể tích bể điều hòa một cách gần đúng như sau:
Thể tích bể điều hòa
Trong đó:
− : lưu lượng trung bình giờ, Q = 6,25m3/h
− t : thời gian lưu nước trong bể điều hòa (4-8 giờ), chọn t = 6 giờ kích thước xây dựng của bể điều hòa
− Chọn chiều cao làm việc là : h =3(m), chiều cao bảo vệ h bv = 0,5(m)
− Diện tích ngang của bể điều hòa :
− Kích thước bể : dài x rộng =4,5 x 3 (m)
Vdh(tt) = dài x rộng x cao = 4 x 3,5 x (3 + 0,5) = 47,25 (m3) >37,5 (m3)
Tốc độ khuấy trộn bể điều hòa bằng hệ thống thổi khí. Lượng khí nén cần cho thiết bị khuấy trộn:
qkhí = R x Vdh(tt) = 0,9 khí m3/m3bể.phút x 252m3 = 226,8m3/h. Trong đó:
− R : Tốc độ khí nén, R = 10 -15 l/m3.phút, chọn R = 15 l/m3.phút =0.015 m3/m3.phút = 0,9 (m3khí/m3bể.h)
− Vdh(tt) : thể tích thực tế của bể điều hòa
Bảng 4.5. Các thông số cho thiết bị khuếch tán khí Loại khuếch tán khí
Cách bố trí
Lưu lượng khí (l/phút.cái)
Hiệu suất chuyển hóa oxy Tiêu chuẩn ở độ sâu 4,6m, %
Đĩa sứ - lưới Chụp sứ - lưới Bản sứ - lưới
Ống plastic xốp cứng bố trí: Dạng lưới
Hai phía theo chiều dài ( dòng chảy xoắn hai bên) Một phía theo chiều dài (dòng chảy xoắn một bên) Ống plastic mềm bố trí:
Dạng lưới
Một phía theo chiều dài Ống khoan lỗ bố trí:
Dạng lưới
Một phía theo chiều dài
11 - 96 14 - 71 57 – 142 68 – 113 85 – 311