7. Kết cấu của đồ án tốt nghiệp
4.1.4.Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải
Hình 4.1. Sơ đồ dây chuyền công nghệ Thuyết minh dây chuyền công nghệ:
Bể tự hoại 3 ngăn Song chắn rác Hố thu gom TK-101 Bể điều hoà TK-102 Bể trung gian TK-105 Hệ thống thu hồi nước thải
Bể SBR cải tiến TK-104A/B
Xả ra nguồn tiếp nhận đạt loại A QCVN 14:2008/BTNMT NaOH Bồn lọc cát áp lực AF-106 Bể nén bùn TK-201 Máy ép bùn BF-202 Bánh bùn thải ra đưa đi xử lý theo quy định của chất thải rắn NaOCl Polymer (+) Thổi khí Bể chứa nước sạch TK-109 Bể khử trùng TK-108 Khuấy chìm Bồn lọc than áp lực AC-107 Bể điều chỉnh pH TK-103
Nước thải của nhà máy thải ra chảy vào hố thu gom nước TK-101 sau khi qua hệ thống song chắn rác. Tại hố thu TK-101 có lắp đặt bơm chìm PM-101A/B để bơm nước tới bể điều hòa TK-102.
Trong bể TK-102 có lắp đặt hệ thống sục khí để trộn điều thuỷ chất với nhau thông qua máy thổi khí BL-102A/B. Sau đó nước thải sẽ được bơm PM-102A/B lên bể điều chỉnh pH TK-103 để điều chỉnh pH trước khi cho qua bể xử lý vi sinh.
Tại bể điều chỉnh có gắn thiết bị đo pH là PH-103 với trị số pH 0 - 14 và tự động điều khiển bằng máy nạp hóa chất CP-01 để nạp hoá chất NaOH. Nước thải sau đó chảy qua bể SBR cải tiến TK-104A/B.
Bể TK-104A/B là bể xử lý vi sinh dùng công nghệ SBR cải tiến. Tại bể có lắp đặt hệ thống thổi khí BL-104A/B để cung cấp oxy để nuôi vi sinh vật, máy khuấy chìm PK-104A/B, 02 thiết bị thu nước bề mặt AE-104A/B, toàn bộ hệ thống van tự động cấp nước cho hệ thống xử lý vi sinh đồng bộ và hoàn chỉnh. Nguyên lý hoạt động của 02 bể này là xử lý từng mẻ. Tại đây một phần lượng bùn thải sẽ được bơm PS-104A/B bơm về bể nén bùn TK-201. Phần nước trong được chảy về bể trung gian TK-105.
Tại bể trung gian TK-105, nước được lưu trong một thời gian nhất định để ổn định lưu lượng nước trước khi được bơm qua bồn lọc cát áp lực AF-106 bằng bơm trục ngang PM-105A/B.
Nước được bơm vào bồn lọc cát AF-106 nhằm loại bỏ các hạt li ti còn sót lại sau lắng có thể làm ảnh hưởng đến chỉ tiêu SS, ngoài ra bồn lọc cát còn lắp thêm 01 đồng hồ đo áp, thiết bị báo lệnh áp, van hơi điều khiển tự động rửa ngược bồn lọc cát khi cần thiết.
Nước từ bồn lọc cát AF-106 thông qua van điều khiển sẽ chảy qua bồn lọc than AC-107 nhằm khử mùi và màu trong nước. Ngoài ra bồn lọc than còn lắp thêm 01 đồng hồ đo áp, thiết bị báo lệnh áp, van hơi điều khiển tự động rửa ngược bồn lọc than khi cần. Nước rửa lọc được từ bơm bể chứa nước sạch TK-109, nước sau khi rửa lọc chảy về bể TK-101. Nước sau lọc chảy qua bể khử trùng TK-108.
ống trước khi vào bể khử trùng nhằm để loại trừ một số vi sinh vật có hại, sau đó được bơm qua bể chứa nước sạch TK-109 thông qua bơm PM-108A/B.
Tại bể chứa nước sạch TK-109, nước được dùng để cung cấp cho việc rửa lọc, tưới cây, vệ sinh nhà xưởng, sân bãi của công ty. Với lượng nước còn lại sẽ theo đường ống thoát ra ngoài theo đường ống đấu nối vào mạng nước thải KCN Tân Hương.
Bùn chứa tại bể TK-201 thiết kế nhằm cô đặc lại lượng bùn đã được bơm từ TK- 104A/B. Về một phần lượng nước đã qua cô đặc sẽ thu hồi về TK-101. Tại bể nén bùn còn lắp đặt bơm bùn PS-201A/B để đưa bùn sang máy ép bùn.
Tại máy ép bùn BF-202 có lắp máy bơm hóa chất Polymer (+) CP-03 nhằm để kết tủa toàn bộ nước bùn cô đặc hơn và đưa vào vải ép, bánh bùn khô sau khi được ép sẽ đưa ra ngoài xử lý như chất thải rắn, phần nước được tách ra khỏi bùn sẽ chảy về bể TK-101 để xử lý lại. Tại máy ép bùn này còn đặt thêm một bơm nước, bơm nước từ bể chứa nước sạch TK-109 tới để rửa vải lọc, nước rửa vải lọc sẽ chảy về bể TK-101 để xử lý lại theo quy trình.
4.2. Tính toán thiết kế các công trình đơn vị
Lưu lượng nước thải sinh hoạt của nhà máy:
Qtbngày= 700 m3/ngày đêm
Qtbh = 700 24 = 29,17 m3/h Qtbs = 700 24×3600 = 0,0081 m3/s = 8,1 l/s Qmaxh =Qtbh×kh=29,17 × 1,5 = 43,8 m3/h Trong đó:
o kh: Hệ số vượt tải theo giờ lớn nhất, kh = 1,5 - 3,5. Chọn kh = 1,5
Qmaxs = 43,8
3600 = 0,012 m3/s = 12 l/s
Tính toán mương dẫn nước thải đến song chắn rác có tiết diện hình chữ nhật: Diện tích tiết diện ướt:
ω =Qmax
s
v = 0,012
0,8 =0,015m2
Trong đó:
o Qmaxs : Lưu lượng lớn nhất theo giây, Qmaxs = 0,012 m3/s
o v : Vận tốc chuyển động của nước thải trước song chắn rác, quy phạm là 0,6 - 1 m/s, chọn v = 0,8 m/s
Chiều rộng mương dẫn: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Thiết kế mương dẫn có chiều rộng b = 0,2 m Chiều sâu mực nước trong mương dẫn:
h1=ω
b = 0,015
0,2 =0,075m
⇒ Chiều sâu xây dựng trước song chắn rác
Hxd= h1+hbv=0,075+0,425=0,5m Với hbv = 0,425 m Bán kính thủy lực: R=ω P = 0,015 0,55 =0,027m Trong đó:
o ω: Diện tích tiết diện ướt, ω =0,015 m2
P=(b+h1) ×2=(0,2+0,075) ×2=0,55 Hệ số sêzi (C): C= 1 n×Ry= 1 0,013×0,0270,171=41,5 Trong đó: o n: Hệ số nhám, n = 0,013
o y: Hệ số phụ thuộc hệ số nhám. Do R = 0,04 < 1 nên ta áp dụng công thức:
y=1,5×n0,5 =1,5×0,0130,5 =0,171 Độ dốc thủy lực:
⇒i= v2
C2×R= 0,82
41,52×0,027=0,014o oo
Bảng 4.2. Các thông số thủy lực của mương dẫn nước thải đến song chắn rác
Các thông số tính toán Giá trị Đơn vị
Lưu lượng tính toán, Qmaxs 0,012 m3/s
Độ dốc, i 0,014 o/oo
Chiều rộng, Bm 0,2 m
Tốc độ, v 0,8 m/s
Chiều sau mực nước, h1 0,075 m Chiều sâu xây dựng trước SCR, Hxd 0,5 m
4.2.1. Song chắn rác
Song chắn rác giữ lại các chất rắn có kích thước lớn như: nhánh cây, lá cây, giấy, vải vụn, nilon,…tránh gây nghẹt bơm hay cản trở các công trình xử lý phía sau. Song chắn rác được chế tạo từ thép không rỉ, làm sạch bằng thủ công.
Tính toán:
Số khe hở của song chắn rác:
n= Qmaxs
vs×b×h×ko
Trong đó:
o Qmaxs : Lưu lượng lớn nhất của nước thải, Qmaxs = 0,012 m3/s
o vs : Vận tốc nước qua song chắn, vs = 0,6 - 1 m/s. Chọn vs = 0,8 m/s
o b : Song chắn rác có kích thước khe hở, b = 16 - 25 mm. Chọn b = 16 mm (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
o h : Chiều cao song chắn rác lấy bằng độ đầy mương dẫn, h = 0,075 m
o ko :Hệ số tính đến sự thu hẹp dòng chảy, ko = 1,05
o Tiết diện thanh chắn rác hình chữ nhật có kích thước: l × b = 50 × 8 mm
n= 0,012
0,8×0,016×0,075×1,05=13,125 Chọn n = 13 khe
Chiều rộng của song chắn rác: Bs = S × (n – 1) + (b × n) Trong đó:
o S : Bề rộng thanh đan hình chữ nhật (8 - 10 mm). Chọn S = 8 mm = 0,008 m
Bs = 0,008 × (13 – 1) + ( 0,016 × 13) = 0,304 m, chọn Bs = 0,4 m Với Bs = 0,4 m thì số khe của song chắn rác là 17 khe.
Tổn thất áp lực qua song chắn rác: hs=ξ× vmax 2 2×g×k=0,832× 0,82 2×9,81×2=0,055 Trong đó:
o vmax2 : Vận tốc nước thải trước song chắn ứng với Qmax, vmax = 0,8 m/s
o k : Hệ số tính đến sự tăng tổn thất áp lực do rác bẩn (k = 2 - 3). Chọn k = 2
o ξ :Hệ số sức cản cục bộ của song chắn rác, được xác định theo công thức: ξ = β × s b ÷ 4 3 ×sinα =2,42× 0,008 0,016 ÷ 4 3 ×sin 60o=0,832 Với:
o β: Hệ số phụ thuộc hình dạng thanh đan, β= 2,42
o α: góc nghiêng đặt song chắn rác so với phương ngang, α = 60o
Chiều dài ngăn mở rộng trước song chắn rác:
L1= Bs−Bm 2×tanϕ = 0, 4−0,2 2×tan200 =0,275m Chọn L1 = 0,3 m Trong đó:
o ϕ : Góc mở rộng của buồng đặt song chắn rác. Chọn ϕ = 20o
o Bm: Bề rộng mương dẫn, Bm = 0,2 m
o Bs :Chiều rộng song chắn, Bs = 0,4 m
Chiều dài ngăn đoạn thu hẹp sau song chắn rác:
L2 = L1
2 = 0, 3
2 =0,15m
Chiều dài buồng đặt song chắn rác:
Ls=1+hmax+hbv
tan 60o =1+0,075+0, 425
3 =1,3m
L = L1 + L2 + Ls = 0,35 + 0,15 + 1,3 = 1,8 m Chiều cao xây dựng ngăn đặt song chắn rác: H = h1 + hs + hbv = 0,075 + 0,055 + 0,5 = 0,63 m Chọn H = 0,65 m
Trong đó:
o hl: Chiều sâu mực nước, hl = 0,075 m (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
o hs: Tổn thất áp lực qua song chắn rác, hs = 0,055 m
o hbv: Chiều cao bảo vệ, hbv = 0,5 m
Bảng 4.3. Các thông số xây dựng mương đặt song chắn rác
STT Tên thông số Giá trị Đơn vị
1 Bề rộng khe, b 16 mm
2 Số khe hở, n 17 khe
3 Chiều rộng mương dẫn nước vào, Bm 0,2 m
4 Chiều rộng song chắn, Bs 0,4 m
5 Chiều dài đoạn kênh trước song chắn, L1 0,3 m 6 Chiều dài đoạn thu hẹp sau song chắn, L2 0,15 m 7 Chiều dài mương đặt song chắn, Ls 1,3 m
8 Chiều dài mương, L 1,8 m
9 Chiều cao mương, H 0,65 m
10 Số thanh song chắn rác 16 thanh
4.2.2. Hố thu gom
Hố thu gom nước thải từ các nơi trong nhà máy về trạm xử lý. Hố thu được thiết kế chìm trong đất để đảm bảo tất cả các loại nước thải từ các nơi trong nhà máy tự chảy về hố thu.
Nước thải được dẫn đến qua mương dẫn, qua song chắn rác thô và đổ vào hố thu, từ đó được bơm lên bể điều hoà.
Tính toán:
Thể tích của hố thu:
V=Qmaxh ×t=43,8×25
60=18,25 Trong đó:
o Qmaxh : Lưu lượng nước lớn nhất theo giờ, Qmaxh = 43,8 m3/h
o t : Thời gian lưu nước, t = 10 - 30 phút. Chọn t = 25 phút Chọn chiều sâu của hố thu h= 3,5 m; chiều cao bảo vệ hbv = 0,5 m Vậy chiều sâu tổng cộng: H = h + hbv = 3,5 + 0,5 = 4 m
Diện tích bề mặt:
F=V
h=18,25
3,5 =5,2m2
Chọn L = 3 m, B = 2 m
Thể tích xây dựng hố thu gom:
Vxd = L × B × H = 3 × 2 × 4 = 24 m3
Tính toán các đường ống dẫn nước vào bể điều hòa:
Chọn v = 1,5 m/s Đường kính ống dẫn nước là: D= 4×Qmax h v×π = 4×43,8 3600×1,5×3,14 =0,1m (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Chọn loại ống dẫn nước thải là ống uPVC, có ∅110 mm Kiểm tra lại vận tốc trong ống:
v= 4×Qmax
h
π×D2 = 4×43,8
3600×3,14×0,112 =1,28m/s
Tính và chọn bơm từ hố thu lên bể điều hòa:
Công suất bơm:
N=QρgH
1000η =
43,8×1000×9,81×10
3600×1000×0,8 =1, 49kW Trong đó:
o Q: Lưu lượng nước qua máy bơm, Q = 43,8 m3/h
o ρ: Khối lượng riêng của nước, ρ = 1000 kg/m3
o η: Hiệu suất bơm, η = 0,72 - 0,93. Chọn η= 0,8
o g : Gia tốc trọng trường, g = 9,81 m/s2
o H: Cột áp bơm, H = h1 + h2 + ha = 4 + 3 + 3 = 10 m Với:
o h1: Chiều cao cột nước trong bể, h1 = 4 m
o h2: Tổn thất cục bộ qua các chỗ nối, đột mở, đột thu, lấy trong khoảng 2 - 3 m, chọn h2 = 3 m
o ha: Chiều cao của bình áp lực, ha = 3 m
Để bơm làm việc được an toàn ta lấy công suất (Nyct) lớn hơn công suất cần thiết (N)
Nyct =β×N
Với β là hệ số an toàn công suất phụ thuộc vào đại lượng N
Bảng 4.4. Hệ số an toàn công suất
N (kW) β
< 2 1,5
5 - 9 1,5 - 1,25
5 - 50 1,2 - 1,115 50 - 100 1,15 - 1,05
(Nguồn: Nguyễn Văn Lục - Hoàng Minh Nam, Quá Trình & Thiết Bị Công Nghệ Hóa Học Và Thực Phẩm, Nhà Xuất Bản Đại Học Quốc Gia Thành Phố Hồ Chí Minh, 2004)
Nyct = 1,5 × 1,49 = 2,23 kW
Chọn bơm chìm hiệu Shinmaywa model CN 80 - F80 - 2,2 kW Sử dụng 02 bơm, 01 hoạt động, 01 dự phòng (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Bảng 4.5. Các thông số xây dựng hố thu gom
STT Tên thông số Giá trị Đơn vị
1 Chiều dài bể, L 3 m
2 Chiều rộng bể, B 2 m
3 Chiều cao bể, H 4 m
4 Thời gian lưu nước, t 25 phút 5 Công suất máy bơm nước, N 2,2 kW 6 Đường kính ống dẫn nước, D 110 mm
Lưu lượng nước thải và nồng độ chất bẩn trong nước thải từ nhà máy thay đổi theo giờ nên bể điều hoà có nhiệm vụ điều hoà lưu lượng và nồng độ chất bẩn cho tương đối ổn định cho các quá trình xử lý sau này.
Trong bể có tiến hành sục khí để xáo trộn đều nước thải và tránh sự lắng của các chất bẩn xảy ra trong bể và tạo môi trường thuận lợi cho vi sinh phát triển.
Tính toán:
Chọn thời gian lưu nước trong bể là t = 8 h (4 - 12 h) Thể tích bể cần thiết kế là: V=Qmaxh ×t=43,8×8=350,4m3 Chọn chiều cao h = 4,5 m, hbv = 0,5 m Diện tích bể: F =V h= 438 4,5 =77,9 m2 Chọn kích thước bể: L = 9 m, B = 9 m Chiều cao xây dựng của bể:
H = h + hbv = 4,5 + 0,5 = 5 m Thể tích bể điều hoà:
Vbể = L × B × H = 9 × 9 × 4,5 = 364,5 m3
Vxd = L × B × H = 9 × 9 × 5 = 405 m3
Tính toán lượng khí cần cần để xáo trộn trong bể:
Hệ thống cấp khí cho bể điều hoà đóng vai trò quan trọng. Ngoài nhiệm vụ xáo trộn đều các chất còn cung cấp oxi cho quá trình oxi hoá các chất hữu cơ
Các dạng khuấy trộn bể điều hòa được trình bày ở bảng 4.6
Bảng 4.6. Các dạng khuấy trộn bể điều hoà
Dạng khuấy trộn Giá trị Đơn vị
Khuấy trộn cơ khí 4 - 8 W/m3 thể tích bể khí Tốc độ khí nén 10 - 15 l/m3.phút (m3 thể tích bể)
(Nguồn: Lâm Minh Triết, Nguyễn Thanh Hùng, Nguyễn Phước Dân, Xử lý nước thải đô thị & công nghiệp - Tính toán thiết kế công trình, Nhà xuất bản Đại học Quốc gia Tp Hồ Chí Minh, 2010)
Qkhí = R × Vbể = 0,014 × 364,5 = 5,103 m3/phút = 0,085 m3/s = 5103 l/phút Trong đó:
o R : Tốc độ khí nén. Chọn R = 14 l/m3.phút = 0,014 m3/phút
o Vbể : Thể tích tính toán của bể, Vbể = 364,5 m3
Chọn khuếch tán khí bằng đĩa mịn. Vậy số đĩa khuếch tán là:
Chọn đĩa phân phối khí mịn có đường kính đĩa D = 300 mm, cao 60 mm
N=Qkhí q =5103 200 =25,515 Chọn N = 25 đĩa Trong đó: o Qkhí: Lưu lượng khí nén, Qkhí = 5470 l/phút
o q : Lưu lượng khí qua mỗi đĩa, q = 20 - 260 l/phút . Chọn q = 200 l/phút
Tính toán đường ống dẫn khí: Đường kính ống chính dẫn khí vào bể: