Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải dệt nhuộm Xuân Hương công suất 1000m3/ngày đêm-Khu công nghiệp Tân Tạo

4.3.1.2 Thuyết minh Nước thải theo hệ thống thoát nước được dẫn về trạm xử lý nước thải tập trung và theo đường ống tự chảy về bể tiếp nhận. Nước thải trước khi vào bể tiếp nhận sẽ qua một song chắn rác Tại đây các tạp chất thô (sợi vải, vải vụn,…) được giữ lại nhằm hạn chế sự cố trong quá trình vận hành (làm tắc bơm, đường ống hoặc khe dẫn), đảm bảo điều kiện làm việc thuận lợi cho cả hệ thống xử lý. Nước thải từ bể tiếp nhận sẽ được bơm lên bể điều hòa để điều hòa lưu lượng và thành phần tính chất nước nhờ quá trình xáo trộn bằng cấp khí. Nhiệt độ của nước sẽ giảm, tránh được quá trình lắng cặn. Mặc khác trong nước có các chất hữu cơ là những chất bẩn dễ bị oxy hóa, do đó sẽ tạo điều kiện tốt cho hiệu suất lắng trong bể lắng cao hơn và nước thải chứa nhiều oxy hòa tan hơn. Từ bể điều hòa, nước thải tiếp tục được bơm qua hệ bể keo tụ. Nước thải tại bể trộn thực hiện quá trình keo tụ bằng dung dịch phèn sắt và dung dịch NaOH được bơm bằng các bơm định lượng. Tốc độ khuấy tại bể này là 78 vòng/phút. Nước sau khi xáo trộn cho qua hệ bể phản ứng và tạo bông, quá trình tạo bông được thực hiện bằng dung dịch Polyme bơm bằng bơm định lượng và tốc độ khuấy tại bể này là 12 vòng/phút. Nước thải sau khi đi qua bể keo tụ sẽ được tiếp dẫn vào bể lắng I nhằm loại bỏ bùn cặn do quá trình keo tụ tạo ra. Tại đây các bông cặn lớn sẽ được giữ lại, hàm lượng các chất ô nhiễm trong nước thải giảm một cách đáng kể góp phần tăng khả năng xử lý sinh học của nước thải. Nước thải sau khi lắng, độ màu giảm. Tuy nhiên, nồng độ các chất hữu cơ trong nước thải còn lớn do đó dẫn sang bể aeroten để tiếp tục xử lý. Trong bể sinh học tiếp xúc kết hợp quá trình bùn hoạt tính, các chất hữu cơ hòa tan và không hòa tan chuyển hóa thành bông bùn sinh học - quần thể vi sinh vật hiếu khí - có khả năng lắng dưới tác dụng của trọng lực. Nước thải chảy liên tục vào bể sinh học trong đó khí được đưa vào cùng xáo trộn với bùn hoạt tính, cung cấp oxy cho vi sinh phân hủy chất hữu cơ. Dưới điều kiện như thế, vi sinh sinh trưởng tăng sinh khối và kết thành bông bùn. Bể sinh học xáo trộn hoàn toàn đòi hỏi chọn hình dạng bể, trang thiết bị sục khí thích hợp. Bể này có dạng hình chữ nhật, hàm lượng bùn hoạt tính và nhu cầu oxy đồng nhất trong toàn bộ thể tích bể. Bể này có ưu điểm chịu được quá tải tốt. METCALF và EDDY (1991) đưa ra tải trọng thiết kế khoảng 0.8–2.0 kg BOD5/m3.ngày với hàm lượng bùn 2500-4000 mg/l, tỷ số F/M 0.2-0.6. Hỗn hợp bùn hoạt tính và nước thải gọi là dung dịch xáo trộn. Hỗn hợp này chảy đến bể lắng II. Bể lắng II có nhiệm vụ lắng và tách bùn hoạt tính ra khỏi nước thải. Bùn sau khi lắng có hàm lượng SS = 8000 mg/l, một phần sẽ được bơm tuần hoàn về bể aeroten (25-75 % lưu lượng) để giữ ổn định mật độ cao vi khuẩn tạo điều kiện phân hủy nhanh chất hữu cơ, đồng thời ổn định nồng độ MLSS = 2000 mg/l. Các thiết bị trong bể lắng gồm ống trung tâm phân phối nước, hệ thống thanh gạt bùn và máng răng cưa thu nước.. Lượng bùn dư thải ra mỗi ngày được bơm về sân phơi bùn. Nước thải sau khi qua bể lắng II đảm bảo đạt loại B theo tiêu chuẩn TCVN 5945 – 1995 và thải ra nguồn tiếp nhận. Sân phơi bùn tiếp nhận bùn từ bể lắng I và bể lắng II. Nhiệm vụ của sân phơi bùn là tách nước ra khỏi bùn. Phần bùn khô được thu gom, thải bỏ định kỳ đúng nơi quy định.Nước tách bùn được dẫn về bể tiếp nhận. 4.3.2 Phương án 2 4.3.2.1 Công nghệ Máy thổi khí Máy thổi khí Phèn dd H2SO4 dd NaOH keo tụ bông tạo Bể lắng Hệ bể Bể điều hòa Hố Thu gom Nước thải Nguồn tiếp nhận Bể lắng Bể Aeroten SCR Bùn tuần hoàn Polyme Chú thích: Đường nước Đường khí Đường hóa chất Sân phơi bùn Đường bùn Hình 4.2: Sơ đồ công nghệ trạm xử lý nước thải theo phương án II 4.3.2.2 Thuyết minh Nước thải theo hệ thống thoát nước được dẫn về trạm xử lý nước thải tập trung và theo đường ống tự chảy về bể tiếp nhận. Nước thải trước khi vào bể tiếp nhận sẽ qua một song chắn rác Tại đây các tạp chất thô (sợi vải, vải vụn,…) được giữ lại nhằm hạn chế sự cố trong quá trình vận hành (làm tắc bơm, đường ống hoặc khe dẫn), đảm bảo điều kiện làm việc thuận lợi cho cả hệ thống xử lý. Nước thải từ bể tiếp nhận sẽ được bơm lên bể điều hòa để điều hòa lưu lượng và thành phần tính chất nước nhờ quá trình xáo trộn bằng cấp khí. Ngoài ra, dung dịch H2SO4 cũng được bơm định lượng vào bể để điều chỉnh pH nước thải về pH trung tính và cũng nhằm tạo điều kiện cho nước thải có thể xử lý sinh học. Từ bể điều hòa, nước thải tiếp tục được bơm qua bể aeroten. Trong bể sinh học tiếp xúc kết hợp quá trình bùn hoạt tính, các chất hữu cơ hòa tan và không hòa tan chuyển hóa thành bông bùn sinh học - quần thể vi sinh vật hiếu khí - có khả năng lắng dưới tác dụng của trọng lực. Nước thải chảy liên tục vào bể sinh học trong đó khí được đưa vào cùng xáo trộn với bùn hoạt tính, cung cấp oxy cho vi sinh phân hủy chất hữu cơ. Dưới điều kiện như thế, vi sinh sinh trưởng tăng sinh khối và kết thành bông bùn. Bể sinh học xào trộn hoàn toàn đòi hỏi chọn hình dạng bể, trang thiết bị sục khí thích hợp. Bể này có dạng hình chữ nhật, hàm lượng bùn hoạt tính và nhu cầu oxy đồng nhất trong toàn bộ thể tích bể. Bể này có ưu điểm chịu được quá tải tốt. METCALF và EDDY (1991) đưa ra tải trọng thiết kế khoảng 0.8 – 2.0 kg BOD5/m3.ngày với hàm lượng bùn 2500 - 4000 mg/l, tỷ số F/M 0.2 - 0.6. Hỗn hợp bùn hoạt tính và nước thải gọi là dung dịch xáo trộn. Hỗn hợp này chảy đến bể lắng đợt 1. Bể lắng đợt 1 có nhiệm vụ lắng và tách bùn hoạt tính ra khỏi nước thải. Bùn sau khi lắng có hàm lượng SS = 8000 mg/l, một phần sẽ được bơm tuần hoàn về bể aeroten (25-75 % lưu lượng) để giữ ổn định mật độ cao vi khuẩn tạo điều kiện phân hủy nhanh chất hữu cơ, đồng thời ổn định nồng độ MLSS = 2000 mg/l. Các thiết bị trong bể lắng gồm ống trung tâm phân phối nước, hệ thống thanh gạt bùn và máng răng cưa thu nước. Lượng bùn dư thải ra mỗi ngày được bơm về sân phơi bùn. Nước thải sau khi lắng được dẫn sang bể keo tụ. Nước thải tại bể trộn thực hiện quá trình keo tụ bằng dung dịch phèn nhôm và dung dịch NaOH 10% được bơm bằng các bơm định lượng. Tốc độ khuấy tại bể này là 78 vòng/phút. Nước sau khi xáo trộn cho qua hệ bể phản ứng - tạo bông, quá trình tạo bông được thực hiện bằng dung dịch Polyme bơm bằng bơm định lượng và tốc độ khuấy tại bể này là 12 vòng/phút. Nước thải sau khi đi qua bể keo tụ sẽ được tiếp dẫn vào bể lắng đợt 2 nhằm loại bỏ bùn cặn do quá trình keo tụ tạo ra. Tại đây các bông cặn lớn sẽ được giữ lại, hàm lượng các chất ô nhiễm trong nước thải giảm một cách đáng kể. Lượng bùn thải ra mỗi ngày được dẫn về sân phơi bùn. Lượng bùn dư thải ra mỗi ngày được bơm về sân phơi bùn. Nước thải sau khi qua bể lắng đợt 2 đảm bảo đạt loại B theo tiêu chuẩn TCVN 5945 – 1995 và thải ra nguồn tiếp nhận. Sân phơi bùn tiếp nhận bùn từ bể lắng đợt 1và bể lắng đợt 2. Nhiệm vụ của sân phơi bùn là tách nước ra khỏi bùn. Phần bùn khô được thu gom, thải bỏ định kỳ đúng nơi quy định. Nước tách bùn được dẫn về bể tách bùn. CHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI TÍNH TOÁN CHO PHƯƠNG ÁN 1 Song chắn rác - Tính toán thủy lực của mương dẫn: + Tiết diện mương dẫn: F === 0.025 m2 Trong đó: Qmaxs: Lượng tính toán lớn nhất, Qmaxs = 0.0175 m3/s v : Vận tốc nước chảy trong mương, chọn v = 0.7 m/s + Chọn mương dẫn có tiết diện hình chữ nhật, có kích thước bề rộng mương (Bk) bằng 2 lần độ sâu mương dẫn (h). Vì khi đó mương dẫn hình chữ nhật lợi nhất về mặt thủy lực (Nguồn: Giáo trình cơ học chất lỏng kỹ thuật của Trần Chấn Chỉnh, NXB Giáo dục 1996) Ta có: Bk = 2h Mà: F = Bk*h Suy ra: Bk = = 2*0.25 0.22 m Chọn Bk = 0.2 m => h = 0.1 m - Số khe hở của song chắn rác: n = * ko = * 1.05 = 16.4 khe Chọn n = 17 khe. Trong đó: v : Vận tốc trung bình qua khe hở của song chắn rác, v = 0.7 ÷ 1 m/s, chọn v = 0.7 m/s. (Nguồn: Xử lý nước thải - Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội - PGS.TS Hoàng Huệ) ko : hệ số nén dòng do các thiết bị vớt rác, lấy ko = 1.05 b : Khoảng cách khe hở của song chắn rác, b = 16 ÷ 25 mm, chọn b = 16 mm. (Nguồn: Xử lý nước thải - Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội - PGS.TS Hoàng Huệ) h : Chiều sâu của lớp nước ở song chắn rác, bằng độ đày tính toán của mương dẫn ứng với Qmaxs, h = 0.1 m - Chiều rộng của song chắn rác: Bs = S*(n-1)+b*n = 0.008*(17-1)+0.016*17 = 0.4 m Trong đó: S : Chiều dày của thanh song chắn, S = 0.008 m - Chọn góc mở của buồng đặt song chắn rác bằng 200. Chiều dài đoạn mở rộng trước song chắn rác: l1 = = = 0.27m - Chiều dài đoạn thu hẹp sau song chắn rác: l2 =0.5*l1 = 0.5*0.27 = 0.135 m - Chiều dài xây dựng của mương đặt song chắn rác: l = l1+l2+Ls = 0.27+0.135+1 = 1.405 m Trong đó: Ls : Chiều dài buồng đặt song chắn rác, Ls = 1 m - Tổn thất áp lực qua song chắn rác: hs = x**K = 0.83**2 » 0.014 m Trong đó: vmax : Vận tốc dòng chảy qua khe hở . vmax = = » 0.6 m/s K : Hệ số tính đến sự tăng tổn thất do vướng mắc rác, K = 2¸3, chọn K=2. (Nguồn: Xử lý nước thải - Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội - PGS.TS Hoàng Huệ) x : Hệ số tổn thất cục bộ của song chắn x = b**sina = 2.42**sin60o = 0.83 b : Hệ số phụ thuộc hình dạng song chắn, b = 2.42. a : Góc nghiêng của song chắn rác so với mặt phẳng nằm ngang, song chắn lấy rác thủ công có a = 450÷600, chọn a = 600 - Chiều cao xây dựng của mương đặt song chắn rác: H = h1+hs+hbv = 0.1+0.014+0.3 = 0.414 m Chọn H = 0.4 m Trong đó: hbv : Chiều cao bảo vệ của song chắn rác, hbv = 0.2 m ¶ Kết quả: STT Thông số Đơn vị Giá trị 1 Lưu lượng giờ lớn nhất, Qmaxh m3/s 0.0175 2 Kích thước mương, ( Bk*H ) mm 200*400 3 Chiều cao lớp nước trong mương, h mm 100 4 Kích thước thanh, ( b*d ) mm 10*40 5 Số thanh, n thanh 17 6 Tổn thất áp lực qua song chắn, hs mm 14 Bể tiếp nhận - Thể tích bể V = Qmaxh * t == 15.75 m3 Trong đó: Qmaxh: Lưu lượng tính toán lớn nhất, Qmaxh = 63 m3/h t : Thời gian lưu nước trong bể t = 15 ÷ 30 phút, chọn t = 15 phút - Chọn chiều sâu bể: H = Hi+h+hbv = 2+1+0.5 = 3.5 m Trong đó: Hi : Chiều sâu hữu ích của bể, Hi = 2 m h : Chiều cao mực nước, h = 1 m hbv : Chiều cao bảo vệ, hbv = 0.5 m - Chọn bể tiếp nhận có tiết diện ngang là hình vuông. Tiết diện bể tiếp nhận: F = == 7.875 m2 - Kích thước bể: a = = 2.8 m Chọn a = 3 m - Thể tích thực của bể: Vt = a*a*H = 3*3*3.5 = 31.5 m3 ¶ Kết quả: STT Thông số Đơn vị Giá trị 1 Lưu lượng giờ lớn nhất, Qmaxh m3/h 63 2 Thời gian lưu nước, t Phút 15 3 Thể tích hữu ích, V m3 15.75 4 Chiều sâu hữu ích, Hi m 2 5 Kích thước bể ( L*B*H ) m 4*2*3.5 6 Thể tích thực của bể m3 28 Bể điều hòa ¶ Lưu lượng nước thải tính cho bể điều hòa: Qtbh = 42 m3/h - Thể tích bể: V = Qtbh* t = 42 * 6 = 252 m3 Trong đó: Qtbh : Lưu lượng giờ trung bình, Qtbh = 42 m3/h t : Thời gian lưu nước trong bể t = 3 ÷ 6, chọn t = 6 h - Chọn chiều sâu bể: H = Hi+hbv = 3+0.5 = 3.5 m Trong đó: Hi : Chiều sâu hữu ích của bể, Hi = 3 m hbv : Chiều cao bảo vệ, hbv = 0.5 m - Chọn bể có tiết diện ngang là hình chữ nhật. Tiết diện bể điều hòa: F = == 84 m2 - Chiều dài bể: L =10 m - Chiều rộng bể: B = 8.5 m - Thể tích thực của bể: Vt = L*B*H = 10*8.5*3.5 = 297.5 m3 ¶ Bể điều hoà được xáo trộn theo nguyên tắc xáo trộn bằng cấp khí. Khí sẽ được cấp đều trên toàn bộ diện tích bể bằng các ống đục lổ nối với máy thổi khí. Thể tích khí cần cung cấp cho 1 m3 nước thải là 3.74 m3 (W. Wesley Eckenfelde, Industial Water Pollution Control) - Thể tích khí cần cung cấp: Vkhí = V*a = 252*3.74 = 942.48 m3 Trong đó: V : Thể tích hữu ích của bể điều hòa, V = 252 m3 a : Thể tích khí cần cung cấp cho 1 m3 nước thải, a = 3.74 m3 (W.Wesley Eckenfelde, Industial Water Pollution Control) - Lưu lượng khí cần cung cấp: Qkhí = == 157.08 m3/h - Diện tích ống chính phân phối khí: Ta có: Qkhí = S*v Suy ra: S = == 55*10-4 m2 Trong đó: Qkhí : Lưu lượng khí cần cung cấp, Qkhí = 157.08 m3/h = 0.0436 m3/s v : Vận tốc khí đi trong ống phân phối, v=8÷15m/s, chọn v=8 m/s - Đường kính ống chính phân phối khí: Ta có: S = Suy ra: D = = = 0.08 m = 80 mm. Chọn D = 90 mm ¶ Chọn số ống nhánh phân phối khí trong bể là 6 ống, ống bố trí dọc theo chiều dài bể, khoảng cách giữa các ống là 1.5 m. - Lưu lượng khí qua mỗi ống nhánh: Qnhánh = == 26.18 m3/h - Diện tích ống nhánh phân phối khí: Ta có: Qnhánh = s*v Suy ra: s == = 9.125*10-4 m2 Trong đó: Qnhánh: Lưu lượng qua mỗi ống nhánh, Qnhánh =26.18m3/h=0.0073m3/s v : Vận tốc khí đi trong ống phân phối, v=8÷15m/s, chọn v=8m/s - Đường kính ống nhánh phân phối khí: Ta có: s = Suy ra: d = = = 0.03 m = 30 mm Chọn d = 34 mm ¶ Khí được phân phối vào bể qua hệ thống ống có đục lổ, với đường kính lổ là dlổ = 3 mm = 3*10-3 m. Vận tốc khí thoát qua lổ là vlổ = 5÷20 m/s, chọn vlổ = 15 m/s - Diện tích lỗ thoát khí: slo = = = 0.07065*10-4 m2 - Lưu lượng khí thoát ra mỗi lỗ: qlo= vkhí*slo = 15*0.07065*10-4=10598*10-4 m3/s = 0.382 m3/h - Số lổ khoan trên một ống nhánh: n = = » 68 lổ - Máy thổi khí: + Áp lực cần thiết cho hệ thống ống thổi khí được xác định theo công thức: Hd = hd+hc+hf+H = 0.4+0.5+3.5 = 4.4 m Trong đó: hd, hc: Tổn thất áp lực theo chiều dài ống và tổn thất cục bộ tại các điểm uốn, khúc quanh. Tổng tổn thất do hd, hc không vượt quá 0.4 hf : Tổn thất qua các lổ phân phối khí, không vượt quá 0.5 m H : Độ ngập sâu của lỗ phân phối, bằng chiều cao ngập nước của bể điều hòa, H = 3.5 m. + Áp lực của máy thổi khí tính theo Atmotphe: Pm = == 0.435 atm + Công suất của máy thổi khí: N = == 2.4 kW Trong đó: T1 : Nhiệt độ tuyệt đối của không khí T = 250C => T1 = 25+273 = 298 0K R : Hằng số lý tưởng, R= 8.314 KJ/Kmol.oK G : Trọng lượng dòng khí, kg/s G = Qkhí*rkhí = *1.3 = 0.057 kg/s P1 : Áp suất tuyệt đối không khí đầu vào, P1 = 1 atm P2 : Áp suất tuyệt đối không khí đầu ra P2 = Pm+1 = 0.435+1 = 1.435 atm n = =0.283 K : Hệ số đối với không khí, K=1.395 e : Hiệu suất của máy, e = 0.7¸0.9, chọn e = 0.8 ¶ Kết quả: STT Thông số Đơn vị Giá trị 1 Lưu lượng giờ trung bình, Qtbh m3/h 42 2 Thời gian lưu nước, t h 6 3 Thể tích hữu ích, V m3 252 4 Chiều sâu hữu ích, Hi m 3 5 Kích thước bễ ( L*B*H ) m 10*8.5*3.5 6 Thể tích thực của bể m3 297.5 7 Lưu lượng khí cấp, Qkhí m3 157.08 8 Số ống khí nhánh, N ống 6 9 Số lổ khí trên ống nhánh, n lổ 68 Hệ bể keo tụ tạo bông a) BỂ TRỘN CƠ KHÍ - Thể tích bể trộn: V = t* Qtbh =*42 = 0.93 m3 Trong đó: Qtbh : Lưu lượng tính toán lớn nhất, Qtbh =42 m3/h t : Thời gian khuấy trộn, chọn t = 80 giây - Kích thước bể trộn cơ khí: + Chọn chiều cao bể: H = Hi+hbv = 1+ 0.5 =1.5 m Trong đó: Hi : Chiều cao hữu ích của bể, Hi = 1 m hbv : Chiều cao bảo vệ, hbv = 0.5 m + Tiết diện bể trộn vuông : F = == 0.93 m2 + Kích thước bể trộn vuông: a = = = 0.96 m Chọn a = 1.5 m + Thể tích thực của bể: Vt = a*a*H = 1.5*1.5*1.5 = 3.375 m3 - Dùng máy khuấy turbin 4 cánh hướng dòng nước lên trên. Kích thước cánh khuấy (Tính toán thiết kế các công trình trong hệ thống cấp nước sạch – TS Trịnh Xuân Lai): + Đường kính máy khuấy dk *a. Chọn: dk = *a = *1.5 = 0.75 m + Máy khuấy đặt cách đáy một khoảng h: hk = dk = 0.75 m + Chiều rộng cánh khuấy: bk = *dk = *0.75 = 0.15 m + Chiều dài cánh khuấy: lk = *dk = *0.5 = 0.1875 m - Công suất máy khuấy: + Năng lượng khuấy cần truyền vào nước: P = G2*V*μ = 8002*0.93*0.001 » 595 J/s = 0.595 kW Trong đó: G : Gradien vận tốc cho quá trình khuấy trộn, G = 800¸1000 s-1, chọn G = 800 s-1 V : Thể tích bể, V = 0.93 m3 μ : Độ nhớt động học của nước ở 25 0C, μ = 0.001 Ns/m2 + Chọn hiệu suất của máy khuấy η = 80 % + Vậy công suất của máy khuấy: N = » 0.74 kW - Số vòng quay của cánh khuấy: vòng/giây = 78 vòng/phút Trong đó: P : Năng lượng khuấy trộn, P = 0.595kW = 595 W K : Hệ số sức cản của nước phụ thuộc kiểu cánh khuấy, tra bảng 5.1 chọn K = 1.08 dk : đường kính cánh khuấy, dk = 0.75 m ρ : Khối lượng riêng của chất lỏng, ρ = 1000 kg/m3 Bảng5.1: Hệ số sức cản của nước STT Kiểu cánh khuấy Hệ số sức cản của nước 1 2 3 4 5 6 7 Cánh khuấy chân vịt ba cánh Cánh khuấy chân vịt hai cánh Turbin sáu cánh phẳng đầu vuông Turbin bốn cánh nghiêng 450 Turbin kiểu quạt sáu cánh Turbin sáu cánh đầu tròn cong Cánh khuấy gắn 2 – 6 cánh dọc trục 0.32 1.00 6.30 1.08 1.65 4.80 1.70 (Nguồn: Tính toán thiết kế các công trình trong hệ thống cấp nước sạch) - Tính toán hóa chất: Theo (Tröông Ngoïc Phöông. Nghieân cöùu caûi taïo heä thoáng xöû lyù nöôùc thaûi deät nhuoäm coâng ty Roohsing. LVTN K2000. Khoa Moâi tröôøng. Tröôøng ÑHBK). Quaù trình keo tuï taïo boâng duøng pheøn Baùch khoa, pH toái öu = 6 , pheøn toái öu : 150 ml/m3 nöôùc thaûi , noàng ñoä pheøn 30 % ( trong thöïc teá vôùi quy moâ lôùn hôn nhieàu laàn phoøng thí nghieäm choïn pheøn toái öu = 200 ml/m3 nöôùc thaûi). Khi ñoù nöôùc thaûi coù pH giaûm xuoáng coøn 4,5. Duøng NaOH 10% ñeå trung hoøa pH leân = 6 laø 20ml/m3 nöôùc thaûi. + Löôïng NaOH caàn duøng trong moät ngaøy laø: 20 ml/m3*1000 m3/ngaøy = 20 l/ngaøy Choïn boàn chöùa dung dòch xuùt V= 200 l, thôøi gian löu 10 ngaøy + Löôïng pheøn caàn duøng trong moät ngaøy laø: 200 ml/m3*1000 m3/ngaøy = 200 l/ngaøy Choïn boàn chöùa dung dòch pheøn V= 4000 l, thôøi gian löu 20 ngaøy ¶ Kết quả: STT Thông số Đơn vị Giá trị 1 Lưu lượng giờ trung bình, Qtbh m3/h 42 2 Thời gian lưu nước, t giây 80 3 Thể tích hữu ích, V m3 0.93 4 Chiều sâu hữu ích, Hi m 1 5 Kích thước bễ ( a*a*H ) m 1.5*1.5*1.5 6 Thể tích thực của bể m3 3.375 7 Kích thước cánh khuấy ( lk*bk ) m 0.1875*0.15 8 Số vòng quay của cánh khuấy vòng/phút 78 b) BỂ PHẢN ỨNG - Thể tích bể phản ứng: V = t*Qtbh = *42 = 21 m3 Trong đó: Qtbh : Lưu lượng tính toán lớn nhất, Qtbh = 42 m3/h t : Thời gian lưu nước, t = 10÷30 phút, chọn t = 30 phút - Kích thước bể phản ứng: + Chọn chiều cao bể: H = Hi+hbv = 2.5+ 0.5 =3 m Trong đó: Hi : Chiều cao hữu ích của bể, Hi = 2.5 m hbv : Chiều cao bảo vệ, hbv = 0.5 m + Tiết diện bể: F = == 8.4 m2 + Kích thước bể trộn vuông: a = = 2.9 m Chọn a = 3 m + Thể tích thực của bể: Vt = a*a*H = 3*3*3 = 27 m3 - Dùng máy khuấy turbin 4 cánh hướng dòng nước lên trên. Kích thước cánh khuấy (Tính toán thiết kế các công trình trong hệ thống cấp nước sạch – TS Trịnh Xuân Lai): + Đường kính máy khuấy dk *a. Chọn dk = 1.2 m + Máy khuấy đặt cách đáy một khoảng h: hk = dk = 1.2 m + Chiều rộng cánh khuấy: bk = *dk = *1.2= 0.24 m + Chiều dài cánh khuấy: lk = *dk = *1.2 = 0.3 m - Công suất máy khuấy: + Năng lượng khuấy cần truyền vào nước: P = G2*V*μ = 1502*21*0.001 = 473 J/s = 0.473 kW Trong đó: G : Gradien vận tốc cho quá trình phản ứng, chọn G = 150 s-1 V : Thể tích bể, V = 21 m3 μ : Độ nhớt động học của nước ở 25 0C, μ = 0.001 Ns/m2 + Chọn hiệu suất của máy khuấy η = 80 % + Vậy công suất của máy khuấy: N = 0.6 kW - Số vòng quay của cánh khuấy: vòng/giây =36 vòng/phút Trong đó: P : Năng lượng khuấy trộn, P = 0.473 kW = 473 W K : Hệ số sức cản của nước phụ thuộc kiểu cánh khuấy, K = 1.08 dk : đường kính cánh khuấy, dk = 1.2 m ρ : Khối lượng riêng của chất lỏng, ρ = 1000 kg/m3 - Tính toán lượng polyme: Ñeå hoã trôï keo tuï toát ta chaâm theâm polyme 0.6 g/l lieàu löôïng laø 1lít/1m3 nöôùc thaûi. Löôïng polyme caàn duøng trong moät ngaøy laø: V= 1 l/m3. 1000 m3/ngaøy = 1000 l Choïn boàn chöùa polyme 4000 l, thôøi gian löu 4 ngaøy ¶ Kết quả: STT Thông số Đơn vị Giá trị 1 Lưu lượng giờ trung bình, Qtbh m3/h 42 2 Thời gian lưu nước, t phút 30 3 Thể tích hữu ích, V m3 21 4 Chiều sâu hữu ích, Hi m 2.5 5 Kích thước bễ ( a*a*H ) m 3*3*3 6 Thể tích thực của bể m3 27 7 Kích thước cánh khuấy ( lk*bk ) m 0.3*0.24 8 Số vòng quay của cánh khuấy vòng/phút 36 c) BỂ TẠO BÔNG - Thể tích bể tạo bông: V = t * Qtbh = *42 = 21 m3 Trong đó: Qtbh : Lưu lượng tính toán lớn nhất, Qtbh =42 m3/h t : Thời gian lưu nước, t = 10÷30 phút, chọn t = 30 phút - Kích thước bể phản ứng: + Chọn chiều cao bể: H = Hi+hbv = 2.55+ 0.5 =3 m Trong đó: Hi : Chiều cao hữu ích của bể, Hi = 2.5 m hbv : Chiều cao bảo vệ, hbv = 0.5 m + Tiết diện bể: F = == 8.4 m2 + Kích thước bể trộn vuông: a = = 2.9 m Chọn a = 3 m + Thể tích thực của bể: Vt = a*a*H = 3*3*3 = 27 m3 - Dùng máy khuấy turbin 4 cánh hướng dòng nước lên trên. Kích thước cánh khuấy (Tính toán thiết kế các công trình trong hệ thống cấp nước sạch – TS Trịnh Xuân Lai): + Đường kính máy khuấy dk*a. Chọn: dk = *a = *3 = 1.5 m + Máy khuấy đặt cách đáy một khoảng h: hk = dk = 1.5 m + Chiều rộng cánh khuấy: bk = *dk = *1.5= 0.3 m + Chiều dài cánh khuấy: lk = *dk = *1.5 = 0.375 m - Công suất máy khuấy: + Năng lượng khuấy cần truyền vào nước: P = G2*V*μ = 702*21*0.001 103 J/s = 0.103 kW Trong đó: G : Gradien vận tốc cho quá trình phản ứng, chọn G = 70 s-1 V : Thể tích bể, V = 21 m3 μ : Độ nhớt động học của nước ở 25 0C, μ = 0.001 Ns/m2 + Chọn hiệu suất của máy khuấy η = 80 % + Vậy công suất của máy khuấy: N = 0.13 kW - Số vòng quay của cánh khuấy: vòng/giây =12 vòng/phút Trong đó: P : Năng lượng khuấy trộn, P = 0.103 kW = 103W K : Hệ số sức cản của nước phụ thuộc kiểu cánh khuấy, tra bảng 5.1chọn K = 1.08 dk : đường kính cánh khuấy, dk = 1.5 m ρ : Khối lượng riêng của chất lỏng, ρ = 1000 kg/m3 ¶ Kết quả: STT Thông số Đơn vị Giá trị 1 Lưu lượng giờ trung bình, Qtbh m3/h 42 2 Thời gian lưu nước, t phút 30 3 Thể tích hữu ích, V m3 21 4 Chiều sâu hữu ích, Hi m 2.5 5 Kích thước bễ ( a*a*H ) m 3*3*3 6 Thể tích thực của bể m3 27 7 Kích thước cánh khuấy ( lk*bk ) m 0.375*0.3 8 Số vòng quay của cánh khuấy vòng/phút 12 Bể lắng I Bảng 5.2: Các thông số thiết kế bể lắng I theo sau là xử lý bậc II STT Thông số thiết kế Khoảng giá trị Giá trị đặc trưng 1 Thời gian lưu nước 1.5 ¸ 2.5 2 2 Tải trọng bề mặt - Ứng với lưu lượng trung bình - Ứng với lưu lượng giờ lớn nhất 32.6 ¸ 48.8 81.4 ¸122.0 102 3 Kích thước bể - Chiều cao - Đường kính - Tốc độ thanh gạt bùn 2.4 ¸ 4.5 3.0 ¸ 60.0 0.02 ¸ 0.05 3.6 12 ¸ 45 0.03 ( Nguồn: Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp – GS.TS Lâm Minh Triết ) - Thể tích bể: V = Qtbh*t = 42*1.5 = 63 m3 Trong đó: Qtbh : Lưu lượng giờ trung bình, Qtbh = 42 m3/h t : Thời gian lưu nước trong bể t = 1.5÷2.5, chọn t = 1.5 h - Chiều cao phần công tác (phần hình trụ của bể): H1 = v*t = 0.0005*1.5*3600 = 2.7 m Trong đó: v : Vận tốc nước dâng, v=0.45÷0.5mm, chọn v=0.5mm=0.0005 m - Tiết diện phần công tác của bể: Fi == 23.33 m2 - Tiết diện ống trung tâm: f == =0.385 m2 Trong đó: vo : Vận tốc nước chảy trong ống trung tâm, vo=0.03 m/s - Tiết diện tổng cộng của bể lắng: F = Fi+f = 23.33+0.385 = 23.715 m2 - Tính đường kính bể lắng: D = = = 5.49 m Chọn D = 5.5 m - Đường kính ống trung tâm: d = = = 0.7 m - Đường kính miệng ống loe: D1 = 1.35*d = 1.35*0.7 = 0.95 m - Chiều dài phần ống loe: h = 1.35*d = 1.35*0.7 = 0.95 m - Đường kính tấm chắn dòng: D2 = 1.3*D1 = 1.3*0.95 =1.3 m - Thể tích phần chứa cặn của bể: Vc = = = 4.8 m3 Trong đó: Q : Lưu lượng ngày trung bình , Q = 1000 m3/ngày Co : Nồng độ chất lơ lửng ban đầu, Co = 200 mg/l. P : Độ ẩm của cặn, chọn P = 95%. g : Trọng lượng thể tích của cặn g = 1000 kg/m3 = 106 mg/l t : Thời gian lưu cặn lại trong bể, cặn lưu lại trong bể thường không quá 2 ngày, chọn t = 2 ngày - Thiết kế bể có độ dốc 10 %. Chiều cao của phần hình chop đáy bể: h6 = 0.1* 0.3 m Chọn h6 = 0.4 m - Thể tích của phần hình chóp: Vchóp = = 3.16 m3 - Thể tích của phần chứa bùn còn lại là: Vtrụ = Vc–Vchóp = 4.8–3.16 = 1.64 m3 - Chiều cao phần chứa bùn hình trụ: h5 = = » 0.1 m. Chọn h5 = 0.3 m - Tổng chiều cao xây dựng bể lắng đợt I: H = Hi+h2+h3+h4+h5+h6 = 2.7+0.3+0.3+0.5+ 0.3 +0.4 = 4.5 m Trong đó: Hi : Chiều cao phần công tác của bể, Hi = 2.7 m. h2 : Chiều cao lớp nước trung hòa, h2 = 0.3 m. h3 : khoảng cách từ miệng ống loe đến tấm chắm h3 = 0.25 – 0.5m, chọn h3 = 0.3m. h4 : Chiều cao bảo vệ, h4 = 0.5m h5 : Chiều cao phần chứa bùn hình trụ, h5 = 0.3 m h6 : Chiều cao phần chứa bùn hình chóp, h6 = 0.4 m - Kiểm tra tải trọng bề mặt của bể: + Thể tích phần lắng: Vl = * (D2-d2)*Hi = *(5.52 -0.72)*2.7 = 63.11 m3 + Tải trọng bề mặt của bể: L0 = = = 42.17 m3/m2 ngày - Hiệu suất của bể lắng: Theo tài liệu “Wastewater Engineering - Metcalf & Eddy, Inc” thì hiệu quả xử lý của bể lắng I là: + Đối với chất rắn lơ lửng : e = 40÷60 %, chọn e = 60 % + Đối với BOD5 : e = 30÷40 %, chọn e = 30 % + Đối với COD : e = 30÷40 %, chọn e = 30 % - Nước thải sau khi đi qua bể lắng I có: + Hàm lượng SSr: SSr = SSv*(1 – e ) = 200*(1 – 0.6 ) = 80 mg/l + Hàm lượng BOD5r: BOD5r = BOD5v*(1 – e) = 800*(1 – 0.3) =560 mg/l + Hàm lượng CODr: CODr = CODv*(1 – e) = 1000*(1 – 0.3) = 700 mg/l - Tính lượng bùn sinh ra: + Lượng bùn sinh ra mỗi ngày: G =*200*10-6*1000*1000= 120 kg/ngày + Thể tích bùn sinh ra mỗi ngày: Vb = = = 20 m3/ngày Trong đó: C: Hàm lượng chất rắn trong bùn. Giả sử đối với loại bùn này, hàm lượng chất rắn thích hợp là C = 6 kg/m3 ¶ Kết quả: STT Thông số Đơn vị Giá trị 1 Lưu lượng giờ trung bình, Qtbh m3/h 42 2 Thời gian lưu nước, t h 1.5 3 Tải trọng bề mặt m3/m2. ngày 42.17 4 Thể tích bể m3 63 5 Kích thước bễ ( D*H ) m 5.5*4.1 6 Đường kính ống trung tâm m 0.7 7 Tốc độ thanh gạt bùn vòng/phút 0.03 8 Lượng bùn sinh ra mỗi ngày kg SS/ngày 120 9 Lưu lượng bùn cần xử lý m3/ngày 20 Bể aeroten Theo tài liệu “ Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải – TS. Trịnh Xuân Lai” và “Wastewater Engineering - Metcalf & Eddy, Inc” thì các chỉ tiêu tính toán và thiết kế bể aeroten được xác định như sau: ¶ Các chỉ tiêu chất lượng nước thải đầu vào: - Lưu lượng nước thải, Q = 1000 m3/ngày - Nồng độ BOD5 đầu vào, So = 560 mg/l. ¶ Chất lượng nước đầu ra đạt tiêu chuẩn cho phép thải ra nguồn tiếp nhận với: - Nồng độ BOD5 đầu ra là 40 mg/l - Hàm lượng cặn lơ lửng là 30 mg/l (Chứa 65% là chất rắn sinh học) ¶ Các chỉ tiêu thiết kế: - Hệ số sản lượng, Y = 0.4÷0.8 mg VSS/mg BOD5, chọn Y = 0.6 mg VSS/mg BOD5 - Hệ số phân hủy nội bào, Kd = 0.06 ngày-1 - Độ tro của cặn hữu cơ, Z = 0.3 - Nồng độ chất rắn lơ lửng dễ bay hơi trong bùn hoạt tính, X = 2500÷4000 mg/l, chọn X = 3000 mg VSS/l - Nồng độ cặn trong bùn tuần hoàn, Xc = 10000 mg SS/l - Nồng độ chất rắn lơ lửng dễ bay hơi trong nước thải dẫn vào bể, X0 = 0 mg/l - Nồng độ cặn bay hơi trong bùn tuần hoàn Xr = (1-Z)*Xc = (1-0.3)*10000 = 7000 mg VSS/l - Thời gian lưu bùn trong công trình, qc = 5÷15 ngày, chọn qc = 10 ngày ¶ Tính toán bể aeroten: - Nồng độ BOD5 tan trong nước thải đầu ra: + BOD5 của chất lơ lửng trong nước thải đầu ra:   Chất rắn sinh học có khả năng phân hủy sinh học ở đầu ra: 30*0.65 = 19.55 mg/L   BOD hoàn toàn của chất rắn có khả năng phân hủy sinh học ở đầu ra: 19.5*1.42 = 27.69 mg/l   BOD5 của chất rắn lơ lửng ở đầu ra: 27.69*0.68 » 18.83 mg/l + BOD5 hòa tan trong nước ở đầu ra: Ta có: BOD5ra = BOD5 hòa tan đầu ra+ BOD5 chất rắn lơ lửng đầu ra Tương đương: 40 = BOD5ht + 18.83 Suy ra: BOD5ht = 40–18.83 = 21.17 mg/l - Hiệu quả xử lý BOD5 hòa tan: E = » 96 % - Kích thước bể aeroten: + Thể tích bể: V = V = » 674 m3 Trong đó: S0 : Hàm lượng BOD5 nước thải đầu vào, S0 = 560 mg/l S : Hàm lượng BOD5 nước thải đầu ra, S = 21.17 mg/l + Chọn chiều cao bể: H = Hi+hbv = 4+0.5 = 4.5 m Trong đó: Hi : Chiều cao hữu ích, Hi = 4 m hbv : Chiều cao bảo vệ, hbv = 0.5 m + Diện tích mặt bằng bể: F = ==168.5 m2 + Chọn chiều rộng bể: B = 11 m + Chiều dài bể: L =16 m + Thể tích thực của bể: Vt = L*B*H =16*11*4.5 = 792 m3 - Thời gian lưu nước: q = = = 0.674 ngày = 16.176 h - Kiểm tra chỉ tiêu làm việc của bể aeroten: + Tỷ lệ DOB5 trong nước thải và bùn hoạt tính: F/M = = = 0.277 mg BOD5/mg MLVSS.ngày + Tải trọng thể tích: La = *10-3 = *10-3 = 0.831 kg BOD/ m3.ngày Cả hai giá trị này đều nằm trong giới hạn cho phép đối với aeroten xáo trộn hoàn toàn: F/M = 0.2÷1 mg BOD5/mg MLVSS. ngày, La = 0.8÷1.9 kg BOD/m3.ngày. (Theo tài liệu Thoát nước của PGS, TS. Hoàng Văn Huệ). - Lượng cặn dư hằng ngày: + Hệ số sản lượng quan sát: Yb = = = 0.375 + Lượng sinh khối gia tăng mỗi ngày do khử BOD5 tính theo MLVSS: Px = Yb*Q*(So – S)* = 0.375*1000*(560 – 21.17)*=202.06 kg VSS/ngày + Lượng sinh khối gia tăng tổng cộng tính theo SS: Px(SS) = = = 288.66 kg SS/ngày + Lượng bùn xã ra mỗi ngày: Pxã = Px(SS) – P = 288.66 – 30 = 258.66 kg SS/ngày Trong đó: P : Hàm lượng chất lơ lửng còn lại trong dòng ra P = Q*SS*10-3(kg/g) = 1000*30*10-3 = 30 kg SS/ngày + Lưu lượng bùn xả ra hàng ngày: Ta có: Suy ra: Qxa = = » 26.94 m3/ngày Trong đó: Xr : Nồng độ VSS trong nước thải ra khỏi bể lắng Xr = 0.65*30*0.7 = 13.65 mg/l Qr : Lưu lượng nước sau xử lý Qr = Qv = 1000 m3/ngày Xt : Nồng độ VSS trong bùn tuần hoàn ( cũng là nồng độ bùn hoạt tính trong dung dịch bùn xả ra hằng ngày) : Xt = (1-Z)*Xc = (1-0.3) *10000 = 7000 mg/l Xc : Nồng độ cặn trong bùn tuần hoàn, Xc = 10000 mg/l - Hệ số tuần hoàn bùn: Bể aeroten Bể lắng Qt , Xt Q,X0 (Q +Qt),X Qxã,Xt Q,Xr Phương trình vật chất đối với bể aeroten: (Q+Qt)*X = Q*X0 + Qt*Xt Trong đó: Q : Lưu lượng nước thải vào bể, Q = 1000 m3/ngày Qt : Lưu lượng bùn tuần hoàn, m3/ngày X : Nồng độ VSS trong bể, X = 3000 mg MLSS/l X0 : Nồng độ VSS trong nước thải dẫn vào bể, X0 = 0 Xt : Nồng độ VSS trong bùn tuần hoàn, Xt =7000 mg/l Chia 2 vế phương trình cho Q, (đặt a = là tỷ số tuần hoàn bùn): X + a*X = a*Xt Suy ra: a = == 0.75 - Lưu lượng bùn tuần hoàn: Ta có: a = Suy ra: Qt = a*Q = 0.75*1000 = 750 m3/ngày - Lượng oxy cần thiết: + Lưu lượng oxy cần thiết theo điều kiện tiêu chuẩn của phản ứng ở 200C: OCo = =» 505 kgO2/ngày Trong đó: f : Hệ số chuyển đổi BOD5 sang BOD20, f = 0.68. + Lưu lượng oxy cần thiết trong điều kiện thực tế: OCt = OCo* = 505 927.51 kg 02/ngày Trong đó: OCo : Lưu lượng oxy cần thiết theo điều kiện tiêu chuẩn, OCo = 505 kgO2/ngày T : Nhiệt độ nước, T = 250C Cs20 : Nồng độ oxy bảo hòa trong nước sạch ở 200C, Cs20 = 9.09 mg/l Cs25 : Nồng độ oxy bảo hòa trong nước sạch ở 250C, Cs25 = 8.28 mg/l Bảng 5.3: Lượng oxy hòa tan trong nước ứng với nhiệt độ khác nhau ở áp suất 760 mm cột áp thủy ngân Nhiệt độ (T 0C) Hàm lượng oxy hòa tan (mg/l) 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 9.09 8.90 8.73 8.58 8.42 8.28 8.11 7.95 7.81 7.67 7.52 ( Nguồn: X._.