Đang tải... (xem toàn văn)
Hiện nay xử lý nước thải công nghiệp là một vấn đề nóng hổi. Bộ tài liệu này tổng hợp một số thuyết minh tính toán và bản vẽ công nghệ trạm xử lý nước thải công nghiệp, công suất thiết kế từ 40m3 đến 1000m3 ngày đêm. Hi vọng đây sẽ là tài liệu tham khảo hữu ích cho bạn có nhu cầu nghiên cứu và thiết kế.
XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÔNG NGHIỆP Tên nhà máy: Nhà máy sản xuất đường mía Thời gian làm việc: 24h/ng Diện tích xây dựng mặt xử lý: Thành phần tính chất nước thải công nghiệp: STT Thông số Kết Nguồn xả C Chi Lưu lượng trung bình ngày: 1000m3/ng QTBngày Lưu lượng max: Qmaxngày Lưu lượng min: Qminngày Nhiệt độ (oC) 40 27 pH 6.0 6.5-7.5 BOD5 (mg O2/l) 1600 68.4 COD (mg O2/l) 2400 200 SS (mg/l) 420 200 Dầu động thực vật (mg/l) Phot tổng số (mg/l) 55 Tổng Nitơ (mg/l) 20 80 10 Đồng (mg/l) 11 Kẽm (mg/l) 12 Niken (mg/l) 13 Độ màu 135 • Nguồn thải khác: • Niên hạn thiết kế: 15 năm • Các thông số khác cần thiết cho việc tính toán: Sô liệu đòa chất thủy văn • Mực nước ngầm - Vào màu khô: -5.0m - Vào màu mưa: -4.5m • p lực tiêu chuẩn đất: Rtc = 1.4 kg/m2 • Nhiệt độ không khí trung bình: 28oC Nhiệm vụ thiết kế - Giới thiệu, phân tích số liệu thiết kế trạm xử lý nước thải sản xuất cho nhà máy - Đề xuất phương án xử lý - Tính toán công trình đơn vò - So sánh phương án, lựa chọn phương án tối ưu dựa tiêu chí bản: Kỹ thuật, kinh tế - Lập thuyết minh tính toán Tính toán công trình đơn vò; tính toán giá thành đầu tư, giá thành cho m nước thải xử lý Bản vẽ thiết kế - Bản vẽ tổng mặt trạm xử lý nước thải - Bản vẽ sơ đồ khối dây chuyền công nghệ xử lý - Bản vẽ mặt cắt dây chuyền công nghệ xử lý - 01 vẽ chi tiết công trình đơn vò cho phương án lựa chọn Thời gian thực hiện: PHẦN I: CÁC PHƯƠNG ÁN XỬ LÝ I GIỚI THIỆU SƠ LƯC - Ngành công nghệ mía đường ngành công nghiệp chiếm vò trí quan trọng kinh tế nước ta Công nghiệp mía đường tạo nhiều công ăn việc làm cho nhiều tầng lớp xã hội từ nông dân, công nhân… nhận thức tầm quan trọng này, phủ đề kế hoạch sản xuất triệu đường hoàn thành mục tiêu đề Công nghệ sản xuất bao gồm hai giai đoạn: công nghệ sản xuất đường thô đường tinh luyện - Công nghệ sản xuất đường thô bao gồm bước sau: mía ép mía gia nhiệt kết tinh phân li đường thô - Công nghệ sản xuất đường tinh luyện: rửa hòa tan đường thô làm làm sạch kết tinh hoàn tất - Công nghiệp mía đường việt nam ngành gây ô nhiễm cao, nguồn ô nhiễm bao gồm: khí lò hơi, bùn lọc, nước thải… Trong đó, nguồn ô nhiễm nước thải nghiêm trọng lưu lượng tải lượng chất ô nhiễm lớn - Đặt tính nước thải cần xử lý: STT Thông số Kết Lưu lượng trung bình ngày: QTBngày Lưu lượng max: Qmaxngày Lưu lượng min: Qminngày Nhiệt độ (oC) pH BOD5 (mg O2/l) COD (mg O2/l) SS (mg/l) Dầu động thực vật (mg/l) Phot tổng số (mg/l) Tổng Nitơ (mg/l) Đồng (mg/l) Kẽm (mg/l) Niken (mg/l) Độ màu 1000m3/ng Nguồn xả C 40 6.0 1600 2400 420 27 6.5-7.5 68.4 200 200 55 20 80 10 11 12 13 135 Chi II PHÂN TÍCH ĐẶT TÍNH NƯỚC THẢI - Nước thải nhà máy mía đường có chứa hàm lượng chấ hữu cao BOD (mg O2/l=1600) mang tính axít pH= 6.0 Đồng thời hàm lượng chất dinh dưỡng Nitơ thiếu cho cần thiết vi sinh vật III CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ Xác đònh lưu lượng tính toán hệ số không điều hòa Lưu lượng lớn : Qhmax = 85.34 (m3/h) Lưu lượng nhỏ : Qhmin = 15.06 (m3/h) Lưu lượng lớn giây: Qh 85.35 q = max × 1000 = × 1000 = 23.7(l / s ) 3600 3600 - Lưu lượng trung bình Q ngày 1000 Q h tb = tb = = 41.67(m / h) 24 24 - Trạm xử lý làm việc ca ngày(24/24), lưu lượng bơm lưu lượng trung bình giờ: Qb = Qh tb = 41.67(m3/h) - Hệ số cao điểm h Qmax 85.34 h K max = h = = 2.05 41.67 Qtb - - Hệ số nhỏ nhất: h Qmin 15.06 h K max = h = = 0.36 41.67 Qtb IV TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ Song chắn rác - Do công suất nhỏ lượng rác không lớn, chọn song chắn rác làm thủ công - Kích thước mương đặt song chắn rác - Giả sử độ sâu đáy ống cuối mạng lưới thoát nước bần H = 0.7 m h Qmax 85.34 h= = = 0.135(m) 3600 × v s × B 3600 × 0.5 × 0.35 Trong đó: h: Chiều cao lớp nước mương (m) vs: Tốc độ dòng chảy mương (m/s) Chọn vs = 0.5 (m/s) B: Chiều rộng mương Chọn kích thước mương : rộng × sâu = B × H = 0.35m × 0.7m - Chọn kích thước thanh: rộng × dày = b × d = 5mm × 25mm khe hở w = 25mm - Kích thước song chắn rác - Giả sử song chắn rác có n thanh, số khe hở m = n + Vậy: B = n × b + (n + 1) × w 350 = n × + (n+1) × 25 n = 11 - Có thể điều chỉnh khoảng cách sau: 350 = 11 × + (11 + 1) × w w = 24.58 (m) ≈ = 25 (m) - Tổn thất áp lực qua song chắn rác - Tổng tiết diện khe song chắn: A = (B – b – n) × h = (0.35 – 0.005 – 11) × 0.135 = 0.04 (m2) - Trong đó: A: tổng tiết diện khe song chắn (m2) - Vận tốc dòng chảy qua song chắn: q 23.7 V= = = 0.59(m / s) A × 1000 0.04 × 1000 - Tổn thất áp lực qua song chắn: 1 hl = (V − v s ) = (0.59 − 0.52 ) = 0.007(m) = 7(mm) < 150(mm) 0.7 × × g 0.7 × × 9.81 Thỏa mãn.(Theo bảng 9-3 Trang 412 Sách Lâm Minh Triết - Tính toán tiết kế công trình) - Qua song chắn rác SSvà BOD, COD giảm 4% Vậy hàm lượng SS vàø BOD lại : SScòn lại = 0.96 × 420 = 403.2 (g/m3) BODcòn lại = 0.96 × 1600 = 1536 (mg/l) CODcòn lại = 0.96 × 2400 = 2304 (mg/l) Hầm bơm tiếp nhận - Thể tích hầm bơm tiếp nhận Vb = Q hmax × t = (85.34 × 15)/60 = 21.34 (m3) - Trong đó: t: Thời gian lưu nước, chọn t = 15 phút - Chọn chiều cao hữu ích h = 2m, chiều cao an toàn lấy chiều sâu đáy ống cuối h = 0.7m Vậy chiều sâu tổng cộng: H = + 0.7 = 2.7(m) - Chọn hầm bơm có dạng hình tròn, đường kính hầm bơm là: × Vb × 21.34 D= = = 3.68m π ×h π ×2 - Kích thước hầm bơm tiếp nhận: D × H = 3.68m × 2.7m - Bể điều hòa Thể tích tích lũy Thể tích tích lũy dòng vào thư ù i xác đònh sau: Vv(i) = Vv(i-1) + Qi - Trong đó: Vv(i-1): thể tích tích lũy dòng vào trước đó(m 3) Qi: lưu lượng nước thải xét (thứ i), m 3/h - Dựa vào lưu lượng theo giờ, thể tích tích lũy vào thể tích tích lũy bơm ( Vb(i)) ta có bảng thể tích tích lũy cho ngày sau: thể tích Thể tích V(tích lũy theo tích lũy vào tích lũy Hiệu số giờ) Q (m3/h) bể bơm thể tích Giờ ngày 22.09 22.09 41.67 -19.58 20.08 42.17 83.33 -41.16 15.06 57.23 125.00 -67.77 15.06 72.29 166.67 -94.38 15.06 87.35 208.33 -120.98 17.07 104.42 250.00 -145.58 30.12 134.54 291.67 -157.13 85.34 219.88 333.33 -113.45 80.32 300.20 375.00 -74.80 10 70.28 370.48 416.67 -46.18 11 45.18 415.66 458.33 -42.67 12 38.15 453.82 500.00 -46.18 13 35.14 488.96 541.67 -52.71 14 35.14 524.10 583.33 -59.24 15 40.16 564.26 625.00 -60.74 16 79.32 643.58 666.67 -23.09 17 54.22 697.79 708.33 -10.54 18 47.19 744.98 750.00 -5.02 19 45.18 790.16 791.67 -1.50 20 40.16 830.32 833.33 -3.01 21 49.20 879.52 875.00 4.52 22 48.19 927.71 916.67 11.05 23 42.17 969.88 958.33 11.55 24 30.12 1000.00 1000.00 0.00 Vmax 85.34 11.55 Vmin -157.13 Vđiều hòa 168.67 - Thể tích thực bể điều hòa: Vđiều hòa(tt) = (1.1 – 1.2) × Vđiều hòa = 1.2 × 168.67 = 202.4m3 - Chọn bể điều hòa có kích thước là: × × = 216m3 - Chiều cao bể 6m 4.Bể lắng đợt - - Chọn bể lắng đợt bể lắng ly tâm Diện tích bề mặt bể lắng là: Q ngày 1000 A = tb = = 20.8(m ) LA 48 Trong đó: LA = Tải trọng bề mặt, m3/m2.ngày LA = 48 (m3/m2.ngày) (Theo bảng 9-10-Trang 428 Sách Lâm Minh Triết- Tính toán thiết kế công trình) - Đường kính bể lắng: 4 × 20.8 D= A= = 5.15(m) ≈ 5(m) π π - Đường kính ống trung tâm: d = 20% × D = 0.2 × = (m) - Chọn chiều sâu hữu ích bể lắng: H = 4m - Chọn độ dốc đáy: 83 (mm/m) chiều sâu lớp bùn: hb = 83 × 2.5 = 207.5 (mm) = 0.2 (m) - Chọn chiều cao bảo vệ: hbv = 0.3 (m) - Chọn chiều cao trung hòa là, hth = 0.3m - Vậy chiều cao tổng cộng bể lắng đợt 1: Htc = H + hb+ hbv + hth = + 0.2 + 0.3+0.3 = 4.8 (m) - Chiều cao ống trung tâm: h = 60% × H = 60% × = 2.4 (m) - Thời gian lưu nước bể: - Thể tích phần lắng: π π W = ( D − d ) × h = (5 − 12 ) × = 75.36(m ) 4 - Thời gian lưu nước: W 75.36 t= = = 1.8(h) ≈ 2(h) Qtb 41.67 - Tải trọng máng tràn: Q 1000 Ls = = = 63.69(m / m.ngày ) < 500(m / m.ngày ) π ×D π ×5 Thảo mãn (Theo bảng 9-10 Trang 428 Sách Lâm Minh Triết - Tính toán thiết kế công trình) - Tốc độ lắng hạt cặn lơ lửng: - H = = 0.6(mm / s) 3.6 × t 3.6 × (Tra bảng 3-10 trang 129 sách Lâm Minh Triết - Tính toán thiết kế công trình ta hiệu suất lắng 50%.) - Hàm lượng chất lơ lửng trôi theo nước thải khỏi bể lắng I: C " (100 − E t ) C = tc 100 " - Với: Ctc = 403.2mg/l hàm lượng chất lơ lửng lại sau qua bể điều hòa C " (100 − E t ) 403.2(100 − 50) C = tc = = 201.6mg / l 100 100 - Nồng độ chất lơ lưng nước thải sau qua lắng I không đạt tiêu chuẩn để đưa vào công trình sinh học phai làm thoáng sơ trước qua lắng I Tính toán bể làm thoáng sơ bộ: - Thể tích bể làm thoáng sơ bộ: Q × t 168.67 × 30 V = đh = = 84.34m / h 60 60 - Trong đó: Qđh lưu lượng nước thải trung bình bể điều hòa: 168.67 m 3/h t thời gian làm thoáng, t = 30’ - Lượng không khí cần cung cấp tính theo cường độ cung cấp không khí 1m nước thải: Qkk = V × I =84.34 × 1.87 = 157.71 m3/phút - Trong đó: V thể tích bể làm thoáng I cường độ cung cấp khí, I = 1.87 m3/m3.phút - Diện tích mặt thoáng bể mặt tính theo công thức: V 84.34 F= = ≈ 22m H - Với H chiều cao công tác bể, H = 4m - Chiều cao xây dựng bể làm thoáng sơ bộ: Hxd = H + hbv = + 0.4 = 4.4m - Chọn bể làm thoáng sơ có kích thước B × L = × 5.5 - Hàm lượng chất lơ lửng sau làm thoáng sơ lắng với hiệu suất E = 65% C " (100 − E ) 403.2 × (100 - 65) C ll = tc = = 141.12mg / l 100 100 " Với Ctc =403.2mg/l hàm lượng chất lơ lửng lại sau qua bể điều hòa - Vậy hàm lượng chất lơ lửng trôi theo nước khổi bể lắng đến công trính xử lý sinh học là: 141.12 mg/l < 150mg/l đạt yêu cầu quy đònh U= - Hàm lượng BOD20 giảm với hiệu suất E = 35%, sau làm thoáng sơ lắng, BOD, COD lại sau bể lắng là: BODcòn lại = 65% × 1536 = 998.4 mg/l) CODcòn lại = 65% × 2304 = 1500 (mg/l) - Vậy lượng bùn tươi sinh ngày là: Mtươi =(403.2 × 1000 × 0.65)/1000 = 262.08 (kgSS/ngày) - Bùn tươi nước thải có hàm lượng cặn 5% (độ ẩm = 95%), tỉ số VSS:SS = 0,75 khối lượng riêng bùn tươi 1.053(kg/lít) Vậy lượng bùn tươi cần xử lý là: 262.08 Qtuoi = = 5000(l / ) = 5(m / ) 0.05 × 1.053 - Lượng bùn tươi có khả phân hủy sinh học: Mtươi(VSS) = 262.08 × 0.75 = 196.56 (kgVSS/ngày) * Ghi chú: Ở ta kết hợp bể điều hòa với bể làm thoáng sơ Tính toán bể UASB: - Các thông số thiết kế bể UASB sau: - Bùn nuôi cấy ban đầu lấy từ bể phân hủy kỵ khí từ trình xử lý nước thải sinh hoạt cho vào bể với hàm lượng 30kgSS/m - Tỷ lệ MLVS:MLSS bùn bể UASB = 0.75 - Tải trọng bề mặt phần lắng 12m3/m2.ngày - tải trọng thể tích Lo = 3kgCOD/m3.ngày, hiệu khử COD đạt 65% BOD5 đạt 75% - Lượng bùn phân hủy kò khí cho vào ban đầu có TS = 5% Y = 0.06 gVSS/gCOD, kd = 0.025ngày-1, c = 50 ngày - Diện tích bề mặt bể lắng: Q 1000m / ngày A= = = 80m L A 12m3/m ngày - Thể tích ngăn phản ứng bể UASB: Q × C 1000 × 1500 Vr = = × = 500 m LCOD 1000 Chọn đơn nguyên hình vuông, cạnh đơn nguyên là: A 80 W= = = 4.5m n - Chiều cao phần phản ứng: V 500 H= r = = 6.25m A 80 - Chiều cao phần phiểu thu khí: hp = 2m, chiều cao bảo vệ hbv = 0.5m - Chiều cao tổng cộng bể UASB: Htc = H + hp + hbv = 6.25 + + 0.5 = 8.75m - Mỗi đơn nguyên gồm phễu thu khí Mỗi phễu có chiều cao 1,7m Đáy phiểu thu khí có chiều dài cạnh đơn nguyên l = W = 4.5m rộng w = 1.9m - Vậy diện tích bề mặt khe hở giữ phiểu thu khí là: Akh A − A p 4.5 − × 4.5 × 1.9 = 100% = 100% = 15.6% A A 4.5 - Giá trò nằm khoảng Akh/A = 15 ÷ 20% - Trong đó: A: diện tích bề mặt bể Akh: diện tích khe hở giữ phiểu thu khí Ap: diện tích đáy phiêu thu khí - Mỗi đơn nguyên bố trí 10 ống phân phối vào, diện tích trung bình cho đầu phân phối: 4.5 × 4.5 an = = 2.02m / dầu giá trò nằm khoảng ÷ 10 5m2/đầu - Lượng bùn nuôi cấy ban đầu cho vào bể (TS = 5%): C × Vr 30 × 500 M b = ss = = 300tấn TS 0.05 × 1000 - Trong đó: Css: hàm lượng bùn bể, kg/m3 Vr: thể tích ngăn phản ứng TS: hàm lượng chất rắn bùn nuôi cấy ban đầu, % - Hàm lượng COD nước thải sau xử lý kò khí là: CODra = (1 – ECOD) × CODvào = (1 – 0.75)1500 = 375 mgCOD/L - Hàm lượng BOD5 nước thải sau xử lý kò khí: BODra = (1 – EBOD) × BODvào = (1 – 0.8)998.4 = 200 mgCOD/L - Lượng sinh khối hình thành ngày: Y (S − S )Q Px = + k dθ c 0.06(1500 − 375) × 1000 Px = = 27kgVS / ngày (1 + 0.03 × 50) × 1000 - Thể tích khí methane sinh ngày: VCH4 = 350.84[(S0 – S)Qb – 1.42Px] VCH4 = 350.84[(1500 – 375)1000/1000 – 1.42 × 27] = 381,243l/ngày ≈ 381m3/ngày - Trong đó: VCH4: thể tích khí methane sinh điều kiện chuẩn (0oC áp suâts 1atm) Q: lưu lượng bùn vào bể kỵ khí, m3/ngày Px: sinh khối tế bào sinh ngày, kgVS/ngày 350.84: hệ số chuyển đổi lý thuyết lượng khí methane sinh từ 1kg BODL chuyển hoàn toàn thành khí methane CO2, L CH4/kgBODL - - Lượng bùn dư bơm ngày: Px 27 Qw = = = 1.2m / ngày 0.75 × C ss 0.75 × 30 Lượng chất thải rắn từ bùn dư: Mss = Qw × Css = 1.2 × 30 = 36kgSS/ngày Bể bùn hoạt tính aeroten xáo trộn hoàn toàn - 7.1 Các thông số tình toán - Hàm lượng BOD5 trung bình sau bể UASB 200mg/L - Các thông số động học sau: Ks = 45mg/L Y = 0.45mgVSS/mgBOD5 kd = 0.04ngày–1 p dụng điều kiện sau để tính toán trình bùn hoạt tính xáo trộn hoàn toàn: + Tỉ số MLVSS:MLSS = 0.8 + Hàm lượng bùn tuần hoàn Cu = 8500 mgSS/L + Hàm lượng bùn hoạt tính bể aeroten MLVSS = 3000mg/L + Thời gian lưu bùn trung bình: c = 10ngày + Nước thải sau lắng II chưa 68.4mg/L cặn sinh học, có 65% cặn dễ phân hủy sinh học - BOD5:BODL = 0.68 - Hàm lượng BOD5 hòa tan sau lắng II theo mối quan hệ sau: Tổng BOD5 = BOD5 hòa tan + BOD5 cặn lơ lửng 7.2 Hàm lượng cặn lơ lửng đầu ra: - - - Hàm lượng cặn sinh học dễ phân hủy: 0.65 × 68.4 = 44.46mg/L BODL cặn lơ lửng dễ phân hủy sinh học nước thải sinh học sau lắng II: 44.46 × 1.42 = 63.13mg/L BOD5 cặn lơ lửng nước thải sau bể lắng II: 63.13 × 0.685 = 43.25 mg/L BOD5 hòa tan nước thải sau lắng II 68.4 = C + 43.24 ⇒ C = 68.4 – 43.24 = 25.16 mg/L Hiệu xử lý BOD5 aeroten: S −S 200 − 68.4 E= 100% = = 65.8% S0 200 7.3 Tính thể tích bể: - Thể tích aeroten tính theo công thức công thức sau: θ × Y × (S − S ) X= C θ (1 + k d × θ C ) θ= - - Vr Q Trong đó: c: thời gian lưu bùn Q: lưu lượng nước thải Y: hệ số sản lượng tế bào S0: BOD5 nước thải vào bể aeroten S: nồng độ BOD5 sau lắng II X: hàm lượng tế bào chất bể kd: hệ số phân hủy nội bào Thế vào phương trình ta xác đònh thể tích bể aeroten sau: θ × Q × Y × (S − S ) 10 × 200 × 0.45 × (200 − 68.4) Vr = c = = 131.6m X × (1 + k d θ c ) 3000(1 + 0.05 × 10) 7.4 Thời gian lưu nước bể aeroten: V 131.6 = = 3h Q 41.67 - Các giá trò đặc trưng cho kích thước bể aeroten xáo trộn hoàn toàn trình theo bảng sau: τ= Thông số Giá trò Chiều cao hữu ích,m 3.0 ÷ 4.6 Chiều cao bảo vệ, m 0.3 ÷ 0.6 Khoảng cách từ đáy đến đầu khuếch 0.45 ÷ 0.75 tán khí, m 1.0:1 ÷ 2.2:1 Tỉ số rộng:sâu (W:H) - Chọn chiều cao hữu ích H = 4.0m; chiều cao bảo vệ hbv = 0.5m Vậy chiều cao tổng cộng là: Htc = 4.0 + 0.5 = 4.5m - Chọn tỉ số W:H = 1:1 chiều rộng bể là: W = H = 4.0m - Chiều dài L bể là: V 131.6 L= = = 8.23m W×H 4×4 7.5 Tính lượng bùn dư thải ngày: - Hệ số sản lượng quan sát (Yobs) tính theo phương trình: Y 0.45 Yobs = = = 0.32mg / mg + k d θ c + 0.04 × 10 - Lượng bùn dư ngày theo SS Px = Yobs × Q × (BODvào – BODra) = 0.32 × 1000 × (200 – 25.16)/1000 = 55.95kgVSS/ngày Tổng lượng bùn sinh ngày theo SS: Px(ss) = 55.95/0.75 = 74.6 kgVSS/ngày - Lượng bùn dư cần xử lý ngày: - Lượng bùn dư cần xử lý = tổng lượng bùn – lượng SS trôi khỏi lắng II Mdư(ss) = 74.6 - 1000 × 68.4 × 10–3 = 6.2 kgVSS/ngày - Lượng bùn dư có khả phân hủy sinh học cần xử lý: Mdư(SS) = 6.2 × 0.75 = 4.65 kgVSS/ngày - Hàm lượng bùn hoạt tính lắng đáy vể lắng có hàm lượng chất rắn 0.75% khối lượng riêng 1.008 kg/L Vậy hàm lượng bùn dư cần xử lý: 6.2 Qdu = = 833.28L / ngày ≈ 0.833m / ngày 0.0075 × 1.008 - Dựa vào cân sinh khối quanh bể aeroten, ta xác đònh tỉ lệ bùn hoạt tính dựa phương trình cân sinh khối sau:QX + QrX = (Q + Qr)X - Trong đó: X0: hàm lượng cặn lơ lửng đầu vào, mg/L Q: lưu lượng vào bể, m3/ngày Qr: lưu lượng bùn tuần hoàn, m3/ngày X0: hàm lượng SS lớp bùn lắng bùn tuần hoàn, mg/L X: hàm lượng bùn hoạt tính bể aeroten, mg MLSS/L - Hàm lượng bùn hoạt tính bể aeroten: MLSS = MLVSS/0.8 = 3000/0.8 = 3750 mgss/L - X0 = Qr = Q Ta chia hai vế cho Q, biểu thức triển khai sau: X 3750 α= = = 0.79 X u − X 8500 − 3750 - - - - Trong đó:: hệ số tuần hoàn, = Qr/Q Vậy lưu lượng bùn tuần hoàn: Qr = Q = 0.79 × 1000 = 790m3/ngày Kiểm tra tải trọng thể tích LBOD tỉ số F/M Tải trọng thể tích: QS 1000 × 200 L BOD = = = 1.52 kgBOD5 / m ngày Vr 131.6 × 1000 Trò số nằm khoảng cho phép (LBOD = 0.8 ÷ 0.9) Tỉ số F/M S 200 F/M = = = 0.53ngày −1 θX / 24 × 3000 Nằm khoảng cho phép 0.2 ÷ 0.6 ngày–1 Tính lượng khí cần thiết cho trình bùn hoạt tính, biết hiệu xuất chuyển hóa oxygen thiết bò khếch tán khí E = 9%, hệ số an toàn f = 2,0 để tính công suất thực tế máy thổi khí - BOD5 = 0.694BODL, lượng BODL tiêu thụ trình sinh bùn hoạt tính là: Q(S − S ) 1000(200 − 25.16) = = 255.61kgBOD / ngày 0.684 0.684 × 1000 - Nhu cầu cho trình; MO2 = MBODL – 1.42Px(VSS) = 255.61 – 1.42 × 74.6 = 149.68 kgO2/ngày - Không khí có khoảng 23.2% trọng lượng O2 khối lượng riêng không khí 1.20kg/m3 Vậy lượng không khí lý thuyết cho trình là: M O2 149.68 M kk = = = 537.64m / ngày 0.232 × 1.2 0.232 × 1.2 - Kiểm tra lượng khí cần thiết cho trình xáo trộn hoàn toàn: M 537.64 q = kk = 1000 = 31.52 L / m phút EVr 0.09 × 131.6 × 1440 - Trò số nằm khoảng cho phép: q = 20 ÷ 40 L/m3.phút - Như lượng khí cấp cho trình bùn hoạt tính đủ cho nhu cầu xáo trộn hoàn toàn - Lượng khí cần thiết máy thổi khí: M 537.64 Qkk = f kk = 2.0 = 8.3m / phút E 0.09 × 1440 7.6 Tính toán hệ thống phân phối khí bể AEROTEN M BOD = - Hệ thống phân phối khí bố trí dọc theo hai bên thành bể đường ống cấp khí chính, từ có ống nhánh dọc xuống đáy bể Chọn hệ thống phân phối dạng đóa sứ - Từ nhà chứa thiết bò sục khí ống dẫn dọc theo thành bể từ nối vào ống nhánh - Lưu lượng khí vào ống Q 104.27 q= k = = 52.14(l / s ) =8300/*60=138.3(l/s) 2 (Theo “ Xử lý nước thải sinh hoạt công nghiệp”- Lâm Minh Triết – 2004) - Lưu lượng khí qua đóa sứ 11 ÷ 96 (l/phút), chọn q = 96 (l/phút) = 1.6 (l/s) - Số đóa khuếch tán khí: Q 6256.2 n= k = = 65.17 (cái) =8300/96=86.5(cai) q 96 → bố trí 90 đóa Bố trí dọc theo chiều dài bể Số ống nhánh ống - Khoảng cách ống nhánh l= L 8.23 = = 1.37 m - Số đóa ống nhánh n 90 n1 = = = 15 (đóa) - Khoảng cách đóa: B r= = = 0.27(m) n1 15 7.7 Tính tóan thủy lực ống dẫn khí - Từ lưu lượng khí QKK = 8300 (l/s) = 433.7 (m3/h) vận tốc 14 ÷ 20 (m/s) (Bảng – 3), Ta chọn đường kính D = 100 mm (Tra phụ lục – Kỹ thuật thông gió – GS Trần Ngọc Chấn) - Lưu lượng ống 69.17(l/s) vận tốc ÷ (m/s) , chọn đường kính ống 100 mm - Lưu lượng khí qua ống nhánh 69.17 q nhanh = = 13.8(l / s) - Từ lưu lượng khí qnhánh = 13.8(l/s), Ta chọn đường kính dnhánh = 50 mm - Hiệu xử lý P sau qua bể UASB bể aeroten 90% lượng P lại nước thải qua bể lắng hai là: (100 – 90) × 55/100 = 5.5mg/L Bể lắng ly tâm đợt hai: - Bể lắng ly tâm đợt hai làm nhiệm vụ lắng hỗn hợp nước – bùn từ bể aeroten dẫn đến bùn lắng gọi bùn hoạt tính - Số liệu để tính toán bể lắng đợt hai lấy theo điều 6.5.6 6.5.7 – tiêu chuẩn xây dựng TCXD 51-84: - Thời gian lắng xử lý sinh học hoàn toàn: t = 2h - Hàm lượng chất lơ lửng trôi theo nước khỏi bể lắng đợt II với nồng độ BOD20 sau xử lý (68.4 mg/L) 100 mg/L - Thể tích bể lắng đợt II là: W = Qtb × t = 168.67 × = 337.34 m3 - Chọn bể lắng đợt II thể tích bể lắng bể là: 112.45 m Chọn đường kính bể lắng II đường kính đợt I: D = 5m Như diện tích bể tính sau: πD 3.14 × F1 = = = 19.63m 4 - Chều sâu vùng lắng bể lắng II là: W 112.45 H1 = = = 5.7m F1 19.63 Chọn chiều cao trung hòa là, hth = 0.3m Chiều cao bảo vệ, hbv = 0.5m Chiều cao lớp bùn bể lắng, hb = 0.5m Vậy tổng chiều cao xây dựng là: Hxd = H1 + hth + hbv + hb = 5.7 + 0.3 + 0.5 + 0.5 = 7m - Thể tích ngăn chứa bùn bể lắng đợt hai là: (C b − C tr ) × Qth −h × 100 × t Wb = (100 − P ) × 1000 × 1000 × n - Trong đó: Cb: hàm lượng bùn hoạt tính nước thải khỏi bể aeroten, C b = 200g/m Ctr hàm lượng chất lơ lửng trôi khỏi bể lắng hai, Ctr = 100mg/m3 t: thời gian tích lũy bùn hoạt tính bể lắng II: t = 2h P: độ ẩm bùn hoạt tính, P = 99.4% n: số bể lắng công tác: bể Qtb: lưu lượng trung bình nước thải (200 − 100)168.67 × 100 × Wb = = 1.87m (100 − 99.4)1000 × 1000 × - Việc xả bùn khỏi bể lắng II thực áp lực thủy tỉnh 0.9 – 1.2m đường kính ống dẫn bùn mm Tính toán bể nén bùn ly tâm: - Hàm lượng bùn hoạt tính dư: Bd = (α × C ll ) − C tr = (1.3 × 141.12) − 100 = 83.46mg / l - Trong đó: Bd = hàm lượng bùn hoạt tính dư, mg/l; hệ số tính toán lấy 1.3 (aeroten xử lý mức độ hoàn toàn) 141.12mg/l Cl l = hàm lượng chất lơ lững trôi theo nước khỏi bể lắng đợt I, C ll = Ctr = hàm lượng chất lơ lững trôi theo nước khỏi bể lắng đợt II, C tr = 100mg/l - Lượng bùn hoạt tính dư lớn (Bd.max): Bd.max = K × Bd = 1.15 × 83.46 = 95.97mg / l - Trong đó: K= hệ số bùn tăng trưởng không điều hòa tháng, K= 1.151.20, chọn K = 1.15 - Lượng bùn hoạt tính dư lớn giờ: q max = - (1 − P ) × Bd max × Q (1 − 0.79) × 95.97 × 1000 = = 0.56m / h 24 × C d 24 × 1500 Trong đó: qmax = lượng bùn hoạt tính dư lớn nhất, m3/h; P = phần trăm lượng bùn hoạt tính aeroten, P = 79% Q = lưu lượng trung bình ngày đêm hỗn hợp; Cd = nồng độ bùn hoạt tính dư phụ thuộc vào đặc tính bùn (điều 6.10.3 TCXD-51-84) lấy theo bảng 3-12 (trang 155; sách xử lý nước thải đô thò công nghiệp - Lâm Minh Triết): Cd=1500mg/L - Diện tích bể nén bùn ly tâm: q 0.56 F1 = max = ≈ 1.5m q0 0.5 Trong đó: q0= tải trọng tính toán lên diện tích mặt thoáng bể nén bùn, m /m h chọn phụ thuộc nồng độ bùn hoạt tính dẫn vào bể nén bùn sau: q0= 0.5 m3/m2.h ứng với nồng đọ bùn hoạt tính khoảng: 1500-3000 mg/L q0= 0.3 m3/m2.h ứng với nồng đọ bùn hoạt tính khoảng: 5000-8000 mg/L trường hợp xét: bùn hoạt tính dẫn vào bể lắng đợt II ứng với Cd=1500 mg/L, chọn q0= 0.5 m3/m2.h - Số bể nén bùn có bể dự phòng - Đường kính bể nén bùn ly tâm: × F1 × 1.5 D= = = 1.38m ≈ 1.5m π ×n π ×1 - Trong đó: F1 = diện tích bể nén bùn, F1 = 1.5m2 - Chiều cao công tác vùng nén bùn: H = q × t = 0.3 × = 1.5m - Trong đó: t = thời gian nén bùn, lấy theo bảng - 12 bể nén bùn ly tâm, với Cd = 1500mg/L, ta có t = 5-8h, chọn t = 5h - Chiều cao tổng cộng bể nén bùn ly tâm: Htc= H + h1 + h2 + h3= 1.5 + 0.4 + 0.3 + 0.5 = 2.7m - Tốc độ quay hệ thông gạt là: 0.75-4h-1( dùng bơm bùn 1h-1) - Độ nghiêng đáy bể nén bùn tính từ thành bể đến hố thu bùn sau: - Dùng hệ thống gạt : i = 0.01 - Bùn nén xả đònh kỳ áp lực thủy tónh 0.5 -1.0m - Bể nén bùn thiết kế đặt vò trí tương đối cao nước sau tách bùn dẫn tự chảy trở lại aeroten để tiếp tục xử lý lần 10 Công trình xả: - Nước thải sau qua bể lắng II dẫn công xả đường ống ngầm với chiều dài 100m Hệ thống ống dẫn kết thúc giếng kiểm tra trước hệ thống gốp nước thải tuyến ống thoát nước thải khu vực Nhiệm vụ công trình xả nước thải hệ thống thoát nước khu vực 11 Công trình bổ sung chất dinh dưỡng Bể chứa Urê (nồng độ 10%) bơm châm dung dòch urê Trong xử lý sinh học trình lọc sinh học dính bám, tỷ lệ BOD : N = 100 : 5, với BOD đầu vào = 724 mg/L, lượng N cần thiết là: x1600 N= = 80 mg/L 100 - Phân tử lượng urê (H2N – CO – NH2) = 60 - Khối lượng phân tử N2 = x 14 = 28 N 80 = - Tỷ lệ khối lượng: Ure 60 60 x80 = 171.4 mg/L - Lượng urê cần thiết = 28 - Lưu lượng nước thải trung bình cần xử lý: Q = 1000 m 3/ngày 1000 x171.4 = 171.4 (kg/ngày) - Lượng Urê tiêu thụ = 1.000 - Nồng độ dung dòch Urê sử dụng = 10% hay 100 kg/m3 171.4 = 1.714 m3/ngày - Lưu lượng dung dòch urê cung cấp = 100 - Thời gian lưu nước dung dòch ngày - Thể tích bể yêu cầu = 1.714 m3 - Chọn: 01 máy bơm châm urê (1 vận hành, dự phòng) Đặc tính bơm đònh lượng: Q = 71.4 l/giờ - Chất dinh dưỡng bổ sung vào nước thải bể làm thoáng sơ V TÍNH TOÁN PHƯƠNG ÁN II: - Trong phương án ta thay bể aeroten bể lắng II bể aeroten kết hợp bể lắng II * Tính toán bể aeroten kết hợp lắng ii - Thời gian làm thoáng nước thải ngăn aeroten: L − Lt 292.4 − 100 t= a = = 2.6h a(1 − s) ρ 4.5(1 − 0.23) × 21 - Trong đó: La Hàm lượng BOD20 nước thải vào ngăn aeroten, La = 292,4mg/L Lt Hàm lượng BOD20 nước thải sau xử lý, Lt = 100 mg/L a Liều lượng bùn hoạt tính, tính g/L a = 4.5g/L (lấy theo tiêu chuẩn xây dựng 51 – 84.) s độ tro bùn, nước thải công nghiệp s = 0.18 ÷ 0.28, chọn s = 0.23 tốc độ oxy hóa, mg BOD20 g chât tro bùn 1h, = 21mgBOD20/g (TCXD – 51 – 84) - - - - Thời gian làm thoáng tính theo công thức ứng với nhiệt độ trung bình năm nước thải 15oC Do với t1 = 27 oC ta có: 15 t = 2.6 = 1.5h 27 Để bảo đảm cho aeroten – bể lắng II làm việc bình thương ổn đinh, thời gian làm thoáng tăng thêm 2h, thời gian làm thoáng là: 1.5 + = 3.5h Tổng thể tích ngăn aeroten tính theo công thức Wa = Qtb × t = 41.67 × 3.5 = 145.85m3 Trong đó: Qtb lưu lượng trung bình nước thải qua thời gian thổi khí 3.5h Q tb = 1000/24 = 41.67m3/h Chiều dài tổng cộng bể tính theo công thức: L= - WA H × BA = 145.85 = 9m 4× Chiều rộng tính toán ngăn lắng: QTB 0.012 BL = = = 0.6m n × H × v1 × × 0.005 Trong đó: QTB: lưu lượng trung bình nước thải: 0.012m3/h H: độ sâu lớp nước ngăn lắng, lấy độ sâu lớp nước aeroten v1: tốc độ dòng chảy ngăn lắng, 5mm/s n: số đơn nguyên ngăn lắng - Khoảng cách h từ gờ tường ngăn đến đáy bể: - h= D= QTB 0.012 = = 0.38m n× L ×v 1× × 0.0035 Z (L a − L t ) K1 × K × n1 × n (C p − C ) - Trong đó: v2: tốc độ chuyển động nước thải qua khe hở: 3.5mm/s - Lưu lượng riêng không khí( lượng không khí cần thiết cho 1m nước thải, gọi lưu lượng không khí đơn vò) D: lưu lượng riêng không khí: m3/m3 Z: lưu lượng oxi không khí : 0.9mg/mg K1: hệ số tính đến kiểu thiết bò phân tán không khí K1 = 1.94 K2: hệ số phụ thuộc vào độ sâu đặt thiết bò phân tán không khí K = 2.52 n1: hệ số tính đến ảnh hưởng nhiệt độ nước thải xác đònh: n1 = + 0.02(t tb − 20) = + 0.02(44 − 20) = ttb nhiệt độ trung bình nước thải n2: hệ số tính đến quan hệ tốc độ hòa tan oxy vào hỗn hợp nước thải bùn với tốc đô hòa tan oxy nước sạch, n = 0.72 (ứng với tỷ lệ Ft/F = 0.4) Cp: độ hòa tan oxy không khí nước: h C p = Ct (1 + ) = 39.33(1 + ) = 46.97 mg / L 20.6 20.6 Ở đây: Ct độ hòa tan oxy nước (mg/L) phụ thuộc vào nhiệt độ áp suất lấy theo bảng tính độ hòa tan oxy khí nước h độ sâu đặt thiết bò phân tán không khí, h = 4m C: nồng độ trung bình dủa oxy ngăn aeroten, 2mg/L - Như trò số lưu lượng riêng không khí D sau: 1.1(292.4 − 100) D= = 0.9m / m 1.94 × 2.52 ×1.48 × 0.72 × (46.97 − 2) - Cường độ làm thoáng: D × H 0.9 × I= = = 1.02m / m h t 3.5 - Theo bảng 3-30 bảng 3-31 ta có Imax = 40 m3/m2.h, Imin = 3.5 m3/m2.h - Như kết tính toán cho thấy I < Imin nên cần phải tăng thêm lưu lượng không khí để đạt Imin, I × t 3.5 × 3.5 D = = = 3.06m / m H - Lượng không khí tổng cộng: V = D × Q = 3.06 × 41.67 = 127.5 m3/h - Việc phân phối điều không khí lớp nước ngăn làm thoáng có ý nghóa quan để bảo đảm trình oxy hóa sinh học xảy với hiệu cần thiết - Chọn thiết bò phân tán không khí dạng tạo bọt khí nhỏ thường sử dụng xốp Không khí bơm qua ống đến ống đứng tới máng có lát hỗn hợp keramdit – oxyt nhôm (và số vật liệu khác…) - Số lượng xốp: V × 1000 127.5 × 1000 N= = ≈ 26tấm 60 × d 60 × 80 - Trong đó: d = lưu lượng đơn vò không khí Đối với xớp kích thước × 0.3 0.3 × 0.04, d = 80 ÷ 120 L/phút, chọn 80L/phút - Các xốp bố trí thành hai hàng, hàng gồm 13 - Dùng xốp để phân tán không khí có ưu điểm so với ống có lỗ hệ số sử dụng không khí lớn đến 1.75 lần Tuy nhiên chúng có nhược điểm chất ô nhiễm, bụi không khí, vi sinh vật phát triển làm bít lỗ rỗng xốp, làm tăng tổn thất áp lực Do vậy, cần tiến hành hoàn nguyên xốp đònh kỳ cách tháo gỡ , cọ dùng axit clohydric 30% để tẩy - Còn việc phân phối nước thải vào ngăn làm thoáng thực đường ống phân phối đặt dọc theo chiều dài ngăn bể (hoặc mương dẫn chạy dọc theo chiều dài bể Khoảng cách vòi phân phối nước thải lần chiều ngang bể: L1 = 2B = × = 8m - Bùn hoạt tính ngăn lắng thực đường ống hút bùn đặt cách khoảng L2 = 5m dọc theo chiều dài Thể tích bùn hoạt tính sinh ngăn lắng: b × Q × 100 220 × 1000 × 100 Wb = = = 36.67m / h (100 − P ) × 1000 × 1000 (100 − 99.4) × 1000 × 1000 - Trong đó: b lượng bùn hoạt tính dư, b = 220mg/l tưng ứng với BOD20 = 100mg/L P độ ẩm bùn hoạt tính, P = 99.4% [...]... được thiết kế và đặt ở vò trí tương đối cao để cho nước sau khi tách bùn có thể dẫn tự chảy trở lại aeroten để có thể tiếp tục xử lý một lần nữa 10 Công trình xả: - Nước thải sau khi qua bể lắng II được dẫn ra công xả bằng đường ống ngầm với chiều dài 100m Hệ thống ống dẫn này kết thúc ở giếng kiểm tra trước hệ thống gốp nước thải của tuyến ống thoát nước thải của khu vực Nhiệm vụ của công trình xả nước. .. của nước thải sau xử lý, Lt = 100 mg/L a Liều lượng bùn hoạt tính, tính bằng g/L a = 4.5g/L (lấy theo tiêu chuẩn xây dựng 51 – 84.) s độ tro của bùn, đối với nước thải công nghiệp s = 0.18 ÷ 0.28, chọn s = 0.23 tốc độ oxy hóa, mg BOD20 của một g chât tro của bùn trong 1h, = 21mgBOD20/g (TCXD – 51 – 84) - - - - Thời gian làm thoáng tính theo công thức trên ứng với nhiệt độ trung bình năm của nước thải. .. nước thải sau bể lắng II: 63.13 × 0.685 = 43.25 mg/L BOD5 hòa tan của nước thải sau lắng II 68.4 = C + 43.24 ⇒ C = 68.4 – 43.24 = 25.16 mg/L Hiệu quả xử lý BOD5 của aeroten: S −S 200 − 68.4 E= 0 100% = = 65.8% S0 200 7.3 Tính thể tích bể: - Thể tích aeroten được tính theo công thức 2 công thức sau: θ × Y × (S 0 − S ) X= C θ (1 + k d × θ C ) θ= - - Vr Q Trong đó: c: thời gian lưu bùn Q: lưu lượng nước. .. dưỡng được bổ sung vào trong nước thải tại bể làm thoáng sơ bộ V TÍNH TOÁN PHƯƠNG ÁN II: - Trong phương án 2 ta chỉ thay thế bể aeroten và bể lắng II bằng bể aeroten kết hợp bể lắng II * Tính toán bể aeroten kết hợp lắng ii - Thời gian làm thoáng nước thải trong ngăn aeroten: L − Lt 292.4 − 100 t= a = = 2.6h a(1 − s) ρ 4.5(1 − 0.23) × 21 - Trong đó: La Hàm lượng BOD20 của nước thải vào ngăn aeroten, La... sẽ có các ống nhánh đi dọc xuống đáy bể Chọn hệ thống phân phối dạng đóa sứ - Từ nhà chứa các thiết bò sục khí 1 ống chính được dẫn dọc theo thành bể từ đó nối vào các ống nhánh - Lưu lượng khí vào mỗi ống chính Q 104.27 q= k = = 52.14(l / s ) =8300/*60=138.3(l/s) 2 2 (Theo “ Xử lý nước thải sinh hoạt và công nghiệp - Lâm Minh Triết – 2004) - Lưu lượng khí qua đóa sứ 11 ÷ 96 (l/phút), chọn q = 96 (l/phút)... của không khí( lượng không khí cần thiết cho 1m 3 nước thải, còn gọi là lưu lượng không khí đơn vò) D: lưu lượng riêng của không khí: m3/m3 Z: lưu lượng oxi của không khí : 0.9mg/mg K1: hệ số tính đến kiểu thiết bò phân tán không khí K1 = 1.94 K2: hệ số phụ thuộc vào độ sâu đặt thiết bò phân tán không khí K 2 = 2.52 n1: hệ số tính đến ảnh hưởng của nhiệt độ nước thải được xác đònh: n1 = 1 + 0.02(t... − 20) = 1 đây ttb nhiệt độ trung bình trong nước thải n2: hệ số tính đến quan hệ giữa tốc độ hòa tan của oxy vào hỗn hợp nước thải và bùn với tốc đô hòa tan oxy trong nước sạch, n 2 = 0.72 (ứng với tỷ lệ Ft/F = 0.4) Cp: độ hòa tan của oxy không khí trong nước: h 4 C p = Ct (1 + ) = 39.33(1 + ) = 46.97 mg / L 20.6 20.6 Ở đây: Ct độ hòa tan của oxy trong nước (mg/L) phụ thuộc vào nhiệt độ và áp suất... của tuyến ống thoát nước thải của khu vực Nhiệm vụ của công trình xả nước thải ra hệ thống thoát nước khu vực 11 Công trình bổ sung chất dinh dưỡng Bể chứa Urê (nồng độ 10%) và bơm châm dung dòch urê Trong xử lý sinh học bằng quá trình lọc sinh học dính bám, tỷ lệ BOD : N = 100 : 5, do đó với BOD đầu vào = 724 mg/L, lượng N cần thiết là: 5 x1600 N= = 80 mg/L 100 - Phân tử lượng của urê (H2N – CO – NH2)... được tính theo công thức Wa = Qtb × t = 41.67 × 3.5 = 145.85m3 Trong đó: Qtb lưu lượng trung bình của nước thải qua thời gian thổi khí là 3.5h Q tb = 1000/24 = 41.67m3/h Chiều dài tổng cộng của bể được tính theo công thức: L= - WA H × BA = 145.85 = 9m 4× 4 Chiều rộng tính toán của ngăn lắng: QTB 0.012 BL = = = 0.6m n × H × v1 1 × 4 × 0.005 Trong đó: QTB: lưu lượng trung bình của nước thải: 0.012m3/h... N 80 = - Tỷ lệ khối lượng: Ure 60 60 x80 = 171.4 mg/L - Lượng urê cần thiết = 28 - Lưu lượng nước thải trung bình cần xử lý: Q = 1000 m 3/ngày 1000 x171.4 = 171.4 (kg/ngày) - Lượng Urê tiêu thụ = 1.000 - Nồng độ dung dòch Urê sử dụng = 10% hay 100 kg/m3 171.4 = 1.714 m3/ngày - Lưu lượng dung dòch urê cung cấp = 100 - Thời gian lưu nước dung dòch 1 ngày - Thể tích bể yêu cầu = 1.714 m3 - Chọn: 01 máy