Đang tải... (xem toàn văn)
Công suất xử lý nước thải 500m3/ngày < 2000m3/ngày nên chọn số đơn nguyên là 1 mương oxy hoá và 1 bể lắng đặt sau mương
Phương án 2: Sau khi qua xử lý sơ bộ lượng SS đã giảm gần như hoàn toàn, công đoạn xử lý sinh học tiếp theo có nhiệm vụ khử tiếp BOD 5 , COD và N-NH 3 trong nước thải. 4.11 MƯƠNGY OXY HÓA Cấu tạo của mương oxy hóa Công suất xử lý nước thải 500m 3 /ngày < 2000m 3 /ngày nên chọn số đơn nguyên là 1 mương oxy hoá và 1 bể lắng đặt sau mương. Mương oxy hoá có thể xây bằng bê tông cốt thép, hoặc bằng mương thành đất, mặt trong ốp đá, láng xi măng hoặc nhựa đường. Nếu mương được làm bằng vật liệu không phải là bê tông cốt thép thì tại chỗ đặt thiết bị làm thoáng cũng phải xây bằng bê tông cốt thép để đảm bảo độ bền và độ ổn định. Mặt cắt ngang của mương có thể là hình chữ nhật (mương bê tông cốt thép), hình thang (mương đất ốp đá), độ dốc mái taluy (m) 2 thành bên tuỳ thuộc và độ bền của đất, thường m ≤ ½. Chiều sâu H của mương tuỳ thuộc vào công suất của thiết bị làm thoáng để đảm bảo trộn đều bọt khí và tạo vận tốc tuần hoàn chảy dọc mương V ≥ 0,25 – 0,3m/s, có thể chọn H = 1 ÷ 4m. Vận tốc tuần hoàn chảy dọc mương là vận tốc giới hạn để bùn không lắng. Chiều rộng trung bình của mương thường từ 2 ÷ 6m. Nếu không có đủ chiều dài, bố trí mương theo hình ziczac, tại khu vực hai đầu mương khi dòng nước đổi chiều, tốc độ nước chảy nhanh phía ngoài, chậm ở phía trong làm cho bùn lắng lại, giảm hiệu quả xử lý, do đó đối với mương rộng phải xây các tường hướng dòng tại 2 đầu mương để tăng tốc độ nước ở phía trong. Chỗ đưa nước thải vào nên gần máy thổi khí. Nồng độ bùn hoạt tính vào mùa hè 2000mg/l; vào mùa đông 3000 ÷ 4000mg/l. 1 Hình dạng mương càng phức tạp càng không có lợi vì làm tăng trở lực các khúc quanh, khó phần bổ đồng đều dòng theo tiết diện, gây ra vùng lắng bùn hoạt tính cục bộ và làm bẩn nước. Các thông số thiết kế Áp dụng các công thức tính toán cho quá trình xử lý nước thải bằng bùn hoạt tính lơ lửng trong các bể phản ứng hiếu khí khi tính toán thiết kế mương oxy hoá. Trong sơ đồ công nghệ lựa chọn, giai đoạn xử lý cơ bản gồn mương oxy hoá và bể lắng đợt II. Khoảng giá trị của các thông số khi lựa chọn thiết kế cho mương oxy hoá như sau (Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải, Trịnh Xuân Lai) Tỷ số F/M (kg BOD 5 /kg bùn hoạt tính ngày): 0,04 – 0,1 Tải trọng thể tích BOD 5 (kgBOD 5 /m 3 ngày): 0,08 – 0,24 Nồng độ bùn hoạt tính X (mg/l): 2000 – 5000 Hệ số tuần hoàn bùn α = Q Q t : 1 - 2 Thời gian lưu bùn (ngày): 15 – 30 Tốc độ nitrat hoá (mgN/mg bùn.ngày): 0,2 – 0,8 Tốc độ khử nitrat (mgN/mg bùn.ngày ở 20 o C): 0,1 – 0,4 Vận tốc hỗn hợp của nước – bùn chảy trong mương (m/s): v ≥ 0,25 – 0,3m/s Độ tro của bùn: Z = 0,35 Vì trước mương oxy hoá đã thiết kể bể điều hoà trong điều kiện lưu lượng nước thải dao động, nên công suất nước tính toán cho mương oxy hoá và bể lắng đợt II là công suất ngày trung bình. Bảng 4.18: Thông số đầu vào mương oxy hóa Số TT Chỉ tiêu phân tích Đơn vị Kết quả TCVN(5945 – 2005 ) loại B 2 1 Mùi, màu - Màu trắng đục, mùi hôi. Không khó chịu 2 pH - 7 5,5 – 9 3 BOD 5 Mg/l 591,44 50 4 COD Mg/l 747,32 80 5 N-NH 3 Mg/l 116 10 6 SS Mg/l 62,4 100 Lưu lương: Q tb = 500m 3 /ng.đ = 21m 3 /h = 0,006m 3 /s Lượng BOD 5 đầu vào 591,44 mg/l. BOD 5 /BOD 20 =0,68. Lượng BOD 5 đầu ra 50 mg/L Nhiệt độ nước thải t =20 0 Cặn lơ lửng ở đầu ra : SS ra = 30 mg/L gồm có 65% là cặn có thể phân hủy sinh học. Áp dụng các điều kiện vận hành cho quá trình khuấy trộn hoàn chỉnh bùn hoạt tính Nồng độ bùn hoạt tính trong nước thải đầu vào ở mương X o = 0 mg/l Nồng độ bùn hoạt tính trong mương : MLVSS = X = 3500 mg/l Nồng độ cặn tuần hoàn MLSS = 10000 mg/l (trong bể lắng II) Nước thải có đủ chất dinh dưỡng và điều kiện cho vi sinh vật phát triển (đã được điều chỉnh ở bể trung hoà kết hợp bổ sung chất dinh dưỡng) BOD 5 : N : P = 100 : 5 : 1, pH = 7,2. Độ tro của cặn là Z = 0,35. Chọn thời gian lưu bùn đối với cả vi khuẩn nitrat và vi khuẩn dị dưỡng θ c = 20 ngày. Lượng BOD 5 hòa tan sau xử lý BOD 5 ở đầu ra = BOD 5 hoà tan + BOD 5 chứa trong cặn lơ lửng BOD 5 chứa trong 30 mg/l cặn lơ lửng đầu ra : Lượng cặn có thể phân hủy sinh học có trong cặn lơ lửng đầu ra: 0,65 × 30 mg/l = 19,5mg/l 3 Phương trình phản ứng: C 5 H 7 O 2 N + 5O 2 → 5CO 2 + 2 H 2 0 + NH 3 + Năng lượng 113 mg/L 160 mg/L 1mg/L 1,42 mg/L BOD 20 bị oxy hóa hết thành cặn tăng lên 1,42 lần (1mg BOD 20 tiêu thụ 1,42 mgO 2 ) 1,42 × 19,5 mg/l = 27,69 mg/l Lượng BOD 5 chứa trong cặn lơ lửng đầu ra: 27,69× 0,68 =18,83 mg/l Lượng BOD 5 hòa tan khi ra khỏi bể lắng: 50 – 18,83 = 31,17 mg/l Hiệu quả xử lý tính theo BOD 5 tan: 591,44 31,17 94,73% 591,44 o o S S E S − − = = = Hiệu quả xử lý tính theo BOD 5 đầu ra: E = 591,44 50 100 91,55% 591,44 − × = Thể tích của mương oxy hóa khi chưa có dòng tuần hoàn Thể tích mương gồm: thể tích vùng hiếu khí (oxic) (V 1 ) để khử BOD 5 và oxi hoá NH 4 + thành NO 3- , thể tích vùng thiếu khí (anoxic) (V 2 ) để khử NO 3- thành N 2 . Xác định thể tích vùng hiếu khí Tính toán thể tích vùng hiếu khí theo điều kiện khử BOD 5 5 3 0 500 591,44 845 0,1 3500 BOD QS V m F X M × = = = × × ÷ - Chọn tỷ số F/M = 0,1 gBOD 5 /g bùn hoạt tính - Nồng độ bùn hoạt tính X = 3500 mg/l Tính toán thể tích vùng hiếu khí theo điều kiện nitrat hoá 4 Xác định tốc độ tăng trưởng riêng của vi khuẩn nitrat hoá trong điều kiện mương oxy hoá vận hành ổn định ở 20 o C ( ) ( ) [ ] pHe DOK DO NK N T ON NN −− + + = − 2,708331 )15(098,0 max 2 µµ Trong đó: - Nhiệt độ T = 20 o C - maxN µ = 0,45/ngày ở 15 o C; DO = 2mg/l; K O2 = 1,3mg/l; pH = 7,2 - Hằng số bán bão hòa đối với nitơ ở 20 o C - 0,051 1,158 0,051 20 1,158 10 10 0,728 T N K × − × − = = = - e 0,098(T-15) : hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ tại T o C, e 0,098(20-15) =1,6323 - Hệ số hiệu chỉnh pH [1 – 0,833(7,2 – 7,2)] = 1 đối với pH = 7,2 ( ) ( ) 0,098(20 15) 116 2 0,45 1 0,833 7,2 7,2 0,728 116 1,3 2 N e µ − = × − − ÷ ÷ + + = 0,442/ngày Xác định hiệu suất nitrat hoá theo điều kiện các thông số động học của quá trình nitrat Bảng 4.18: Các hệ số động học của quá trình nitrat hoá trong môi trường bùn hoạt tính lơ lửng ở nhiệt độ 20 o C Hệ số Đơn vị Khoảng dao động Giá trị điển hình max N µ 1/ngày 0,4 – 2 0,9 K N NH + 4 , N, mg/l 0,2 – 3 0,5 Y N mg bùn hoạt tính/mgNH + 4 0,1 – 0,3 0,16 K DN 1/ngày 0,03 – 0,06 0,04 (Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải, Trịnh Xuân Lai) Tra bảng: - Thời gian lưu bùn: c θ = 20 ngày (đã chọn) - Chọn hệ số năng suất sử dụng chất nền: Y N = 0,16 mgVSS/mg NH + 4 ngày 5 - Hệ số phân huỷ nội bào: K d = 0,04/ngày Thời gian lưu bùn để khử nitrat tính theo công thức: C θ 1 = Y N ρ N - K d (4.45) Tốc độ sử dụng chất nền riêng cần thiết: 1 d c N N K Y θ ρ + = = 16,0 04,0 20 1 + = 0,5625 mgVSS/mg NH + 4 ngày Tốc độ sử dụng chất nền riêng cực đại K = N N Y µ = 16,0 442,0 = 2,7625/ngày (4.46) Tốc độ sử dụng chất nền NH + 4 tính cho một đơn vị khối lượng vi khuẩn nitrat hoá trong một đơn vị thời gian: ρ N = NK KN N + = 0,5625 mgNH + 4 /mg bùn.ngày (4.47) Suy ra, N-NH 3 sau xử lý là: N = N NN K K ρ ρ − = 0,5625 0,728 2,7625 0,5625 × − = 0,19 mg/l Xác định thành phần hoạt tính của vi khuẩn nitrat hoá trong bùn hoạt tính X N = f N X vói f N được xác định theo công thức: 0 0 0 0,16 ( ) 0,6 ( ) 0,16 ( ) N N N f S S N N × − = × − − × − (4.48) f N = 0,16 (116 0,19) 0,052 0,6 (591,44 31,17) 0,16 (116 0,19) × − = × − + × − X N = 0,052 × 3500 = 182 mg/l Thể tích cần thiết để khử nitrat hoá tính theo công thức: 3 0 NO N N N N V X ρ − = × (4.49) 6 Trong đó: Q = 500 m 3 /ngày N o = 116 mg/l ; N = 0,19 mg/l N ρ = 0,5625 mgNH + 4 /mg bùn.ngày ; X N = 182 mg/l V 3 NO = 3 500 (116 0,19) 565,62 0,5625 182 m × − = × - So sánh giá trị thể tích cần thiết để khử BOD 5 và thể tích khử nitrat. V BOD5 = 845 m 3 > V 3 NO = 565,62 m 3 Chọn dung tích vùng hiếu khí khi chưa tuần hoàn là V BOD5 vì khi khử hết toàn bộ BOD 5 theo yêu cầu thì toàn bộ NH + 4 sẽ được oxy hoá thành NO 3 - : V HK = 845m 3 Xác định thể tích vùng thiếu khí để khử nitrat hóa Thể tích vùng thiếu khí khử nitrat hoá tính theo công thức V TK = X NONO DN rv ρ )( 33 −− − Tốc độ khử nitrat ρ DN = 0,1 mgNO 3 /mg bùn.ngày ở 20 o C, (Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải, Trịnh Xuân Lai) - Nồng độ bùn hoạt tính X = 3500mg/l - Lượng NO 3 - sinh ra do nitrat hoá NH 3 ở vùng hiếu khí tính theo N: 116 – 0,19 = 115,81 mg/l - Lượng NO 3 - đầu ra = Tổng nitơ cho phép đầu ra – N-NH 4 + cho phép 30 – 10 = 20 mg/l Trong đó: tổng nitơ cho phép đầu ra loại B (TCVN 5945 – 2005 ): 30mg/l 7 N-NH 4 + cho phép đầu ra loại B (TCVN 5945 – 2005 ): 10mg/l Thể tích vùng thiếu khí: V TK = 3 (115,81 20) 500 136,87 0,1 3500 m − × = × Tổng thể tích mương oxy hoá khi chưa có dòng tuần hoàn V = V HK + V TK = 845 + 136,87 = 981,87 m 3 . Cân bằng vật chất cho mương oxy hóa và bể lắng đợt II khi có dòng tuần hoàn bùn hoạt tính Phương trình cân bằng vật chất cho bể lắng đợt hai: (Q o + Q t )X = Q r X r + (Q t + Q w )X t Trong đó: Q o : lưu lượng nước thải đầu vào, m 3 /ngày Q t : lưu lượng bùn tuần hoàn, m 3 /ngày Q r : lưu lượng nước ra khỏi bể lắng, m 3 /ngày Q w : lưu lượng bùn xả, m 3 /ngày S o : nồng độ cơ chất đầu vào tính theo BOD 5 , mg/l S : nồng độ cơ chất trong nước ra khỏi bể lắng theo BOD 5 , mg/l X : nồng độ bùn hoạt tính trong mương oxy hoá, mg/l X t : nồng độ bùn hoạt tính tuần hoàn, mg/l 8 X r : nồng độ bùn hoạt tính trong nước ra khỏi bể lắng, mg/l Tính hệ số tuần hoàn α bỏ qua lượng bùn hoạt tính tăng lên trong bể. Xác định lưu lượng tuần hoàn theo phương trình cân bằng khối lượng bùn hoạt tính đi vào và đi ra bể. Q.X 0 + Q r .X r = (Q + Q r ).X Q.X 0 + Q r .X r = Q.X + Q r . X Q r (X r – X) = Q.( X - X 0 ) 3500 0,54 10000 3500 r r Q X Q X X α = = = = − − Trong đó : α : Tỷ lệ tuần hoàn Q: lưu lượng nước thải đi vào công trình xử lý(m 3 /ngày.đêm). Q = 500(m 3 /ngày.đêm). Q r : lưu lượng hỗn hợp bùn tuần hoàn lại (m 3 /ngày.đêm) X : Nồng độ chất rắn bay hơi trong mương, mg/l.X = 3500mg/l X r : nồng độ bùn tuần hoàn, mg/l. X= 10000mg/l X 0 : hàm lượng bùn hoạt tính ở đầu vào., X 0 =0 Lưu lượng bùn tuần hoàn: Q r = αQ=0,54 × 500 =270 (m 3 /ngày.đêm) Thời gian lưu nước: t = 981,87 1,96 500 V Q = = ngày = 47 h Tính toán kích thước mương oxy hóa Thể tích tính toán V = 981,87 m 3 . Chọn chiều sâu làm việc của mương oxy hoá h 1 = 1,2 m, tiết diện ngang là hình chữ nhật: 9 - Chiều rộng mương: b = 5m - Độ sâu lớp nước trong mương: h 1 = 1,2 m - Chiều cao bảo vệ từ mặt nước đến mương: h 2 = 0,5 m - Độ sâu xây dựng mương: H = h 1 + h 2 H = 1,7 m - Độ dày xây dựng mương: a = 0,2 m Diện tích mặt cắt ướt của mương oxy hoá 2 1 5 1 6F b h m= × = × = Chiều dài tổng cộng của mương oxy hoá 981,87 164 6 V L m F = = = Mương ôxy hóa có dạng hình chữ “O” kéo dài trên mặt bằng (hình ) với bán kính trung bình của đoạn uốn cong là R tb = 9m. Chiều dài đoạn uốn cong trung bình: 1: Máy nạp khí 2: Nước thải vào 3: Nước thải ra L: Chiều dài mương R: Bán kính trung bình mương b: Chiều rộng mương 10 [...]... phạm - Đối với nước thải sau khi xử lý sinh học hoàn toàn a = 3-15 mg/l, ta lấy a = 5 g/m3 Vmax = 5 × 21m3/h = 105 g/h = 2,52kg/ngày - Ngăn tiếp xúc khử trùng được thiết kế kết hợp để thỏa mãn 2 yêu cầu : - Hóa chất và nước thải tiếp xúc đồng đều - Clo hoạt tính phản ứng khử trùng nước thải - Thời gian lưu nước trong bể tiếp xúc là 15 ÷ 30 phút; chọn ttx=30 phút - Vậy thể tích của bể tiếp xúc : V =... dài 6 m Chiều rộng 3 m Chiều cao 0,5 m Thể tích 36 m3 4.15 BỂ TIẾP XÚC KHỬ TRÙNG • Nhiệm vụ - Khử trùng là khâu cuối cùng trong quá trình xử lý nước thải trước khi thải vào nguồn tiếp nhận khử trùng nhằm mục đích phá hủy , tiêu diệt các vi khuẩn gây bệnh nguy hiểm chưa hay không thể khử bỏ trong các công trình xử lý phía trước - Hóa chất khử trùng được chọn là chlorine Chlorine là chất oxy hóa mạnh... 5m, đặt chìm dưới mặt nước là 20cm Năng suất cấp O2 thực tế: A = 5 × 2,23 = 10,04 gO2/s = 963,84 kgO2/ngày Đường ống dẫn nước thải vào - Chọn vận tốc nước thải trong ống: - Lưu lượng nước thải vào: v = 1m/s Q = 500 m3/ngày = 0,006m3/s - Chọn loại ống dẫn nước thải là ống PVC, đường kính D= 4Q πv = 4 × 0, 006 = 0, 087 m π ×1 14 Chọn ống PVC θ 100 Kiểm tra vận tốc nước chảy trong ống: v= 4 × 0,... Vậy thể tích của bể tiếp xúc : V = Q × ttx = 21 30 = 10,5 m3 60 - Kích thước của bể tiếp xúc là LxBxH = 3m x 2 m x 2 m Để đảm bảo cho sự tiếp xúc giữa hóa chất và nước thải là đồng đều, trong bể tiếp xúc khử trùng, ta xây thêm các vách ngăn để tạo dòng chảy zigzac cho sự khuấy trộn trong ngăn Bảng 4.23: Thông số bể khử trùng Thông số thiết kế Giá trị Đơn vị Chiều dài 3 m Chiều rộng 2 m Chiều cao 2... trọng thủy lực của bể Q 500 a = S = 61,1 = 8, 2 ( m3/m2.ngđ) lang Vận tốc đi lên của dòng nước trong bể 17 Vnước = a 8, 2 = = 0,34m / h 24 24 Đường kính máng thu nước: Dmáng = 0,9 × 9,5 = 8,55 (m) Chiều dài máng thu nước: L = π × Dmáng = π × 8,55 = 26,85 (m) Chiều cao máng thu nước hm = 200 mm Tải trong thu nước trên 1 mét chiều dài máng: a1 = 500 Q = 18, 62 ( m3/m dài.ngđ) = 26,85 L Tải trọng... hữu cơ hòa tan trong nước thải bị loại bỏ Tuy nhiên, nồng độ bùn hoạt tính có trong nước thải là rất lớn , do vậy vùn hoạt tính và các chất rắn lơ lửng sẽ được tách ở bể lắng II Diện tích phần lắng của bể: S= Q(1 + α )co ct vl Trong đó: Co : nồng độ cặn trong mương (theo tính chất rắn lơ lửng) Co = X 3500 = = 6481,5 ( mg / l ) 0,54 0,54 α : hệ số tuần hoàn , α = 0,54 Ct : nồng độ bùn trong dòng tuần... thường được sử dụng ở dạng bột [Ca(OCl)2] Hàm lượng cần thiết để khử trùng cho nước sau lắng : 3- 15 mg/l - Thiết bị chuyên dùng để đưa chlorine váo nước gọi là clorator Clorate có chức năng pha chế và định lượng Clo, được chia làm 2 loại: Clorate áp lực và clorate chân không • Tính toán - Xác định lượng Clo hoạt tính cần thiết để khử trùng nước thải theo công thức : 22 Vmax = a × Qtb h Với : a là liều... Kích thước - Độ sâu xây dựng mương H 1,7 m - Chiều sâu lớp nước trong mương h1 1,2 m - Khoảng cách từ mặt nước đến mặt trên mương h2 0,5 m - Chiều rộng b 5 m - Chiều dài phần mương thẳng L1 53,5 m - Bán kính uốn cong trung bình R 9 m - Chiều dài phần cong 57 m - Bề dày thành mương 0,2 m Đường ống dẫn nước - Ống dẫn nước thải vào θ 100 mm - Ống dẫn nước thải sang bể lắng II θ 110 mm 15 Thiết bị làm thoáng... trong nước ở 200, CS=9,08mg/l CL: nồng độ oxy duy trì trong bể Aerotank, CL=2mg/l Thiết bị làm thoáng bề mặt cho mương oxy hóa Ở các mương oxy hoá mặt cắt ngang hình thang và công suất nhỏ, các thiết bị làm thoáng bề mặt kiểu Rulô trục ngang thường được áp dụng và đặt vuông góc với chiều nước chảy trong bể Bảng 4.19: Đặc tính của một số loại rulo thông dụng (Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước. .. Xuân Lai) Trong đó: OCo: lưọng oxy cần thiết theo điều kiện tiêu chuẩn của phản ứng ở 20oC Q : lưu lượng nước thải cần xử lý, m3/ngày; Q = 500 m3/ngày So : nồng độ BOD5 đầu vào, g/m3 ; So = 591,44 g/m3 S : nồng độ BOD5 đầu ra, g/m3; S = 31,17 g/m3 f : hệ số chuyển đổi từ BOD5 sang BOD20 hay COD; f = BOD /COD = 0,68 Px : phần tế bào dư xả ra ngoài theo bùn dư, chính là lượng bùn hoạt tính sinh ra trong 1 . học tiếp theo có nhiệm vụ khử tiếp BOD 5 , COD và N-NH 3 trong nước thải. 4.11 MƯƠNGY OXY HÓA Cấu tạo của mương oxy hóa Công suất xử lý nước thải. mương để tăng tốc độ nước ở phía trong. Chỗ đưa nước thải vào nên gần máy thổi khí. Nồng độ bùn hoạt tính vào mùa hè 2000mg/l; vào mùa đông 3000 ÷ 4000mg/l.