Đồ án Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải của các nhà máy sản xuất và chế biến thủy hải sản

an lấp mặt đường Đem chôn lấp Ống dẫn khí Sân phơi cát Hinh 4.3: Sơ đồ công nghệ phương án 3 Bơm clo Máy ép bùn 29  Thuyết minh quy trình công nghệ Nước qua song chắn rác được đưa đến bể UASB tương tự như ở phương án 2. Nước sau khi qua công trình này tiếp tục được xử lý hiếu khí tại aerotank, rồi chảy tràn qua bể lắng đợt 2. Bùn thu được từ bể lắng đợt 2 là bùn hoạt tính, một phần được bơm tuần hoàn lại bể aerotank, phần còn lại được bơm qua bể chưa bùn tiếp tục xử lý. Nước được khử trùng bằng Clo, đạt TCVN 5945- 2005 cột B trước khi thải ra nguồn tiếp nhận. Bùn thải ra ở bể lắng 1, bể UASB, bể lắng 2 sẽ được bơm qua bể nén bùn để tách ẩm, giúp giảm tải lượng đáng kể. Lượng bùn sau đó được đưa qua máy ép bùn để có thể tách nước tới mức tối đa, lượng bùn sau khi ép có thể sử dụng bón cho cây trồng hoặc đem chôn lấp. Nước ép thu từ bể nén bùn, máy ép bùn được tuần hoàn lại bể điều hòa để tiếp tục xử lý.  Ưu điểm - Thường được sử dụng, do nó phù hợp với điều kiện khí hậu ở các nước nhiệt đới. - Vận hành tương đối đơn giản. - Phù hợp cho các loại nước thải có hàm lượng COD từ thấp đến cao. - Những năm gần đây UASB được ứng dụng rộng rãi hơn các công nghệ khác do nguyên lý quá trình được xem là thuận tiện và đơn giản nhất, những hạn chế trong quá trình vận hành UASB có thể dễ dàng khắc phục bằng các phương pháp xử lý sơ bộ. Tính kinh tế cũng là một ưu điểm của UASB. - Chi phí đầu tư thấp - Nồng độ cặn khô từ 20%-30% - Không sử dụng hóa chất 30  Khuyết điểm - Rất nhạy cảm với các hợp chất gây ức chế. - Thời gian vận hành khởi động dài (3 – 4 tháng). - Trong một số trường hợp cần xử lý thứ cấp để giảm sự sinh mùi. - Thời gian làm khô bùn dài. - Hoạt động không phụ thuộc vào điều kiện môi trường và thời tiết. - Tuy nhiên những mặt hạn chế này dễ khắc phục. Xử lý sơ bộ tốt sẽ đảm bảo được môi trường sinh trưởng thuận lợi cho vi sinh vật kỵ khí. Nếu cấy vi khuẩn tạo acid và vi khuẩn tạo methane trước (phân trâu bò tươi) với nồng độ thích hợp và vận hành với chế độ thủy lực 1/2 công suất thiết kế thì thời gian khởi động có thể rút ngắn xuống từ 2-3 tuần. Kết luận Tóm lại qua ba phương án xử lý nước thải chế biến thủy hải sản nhóm đã quyết định chọn phương án 3 để tiến hành tính toán và thiết kế hệ thống xử lý. Lý do mà nhóm chọn phương án 3. - Phù hợp với điều kiện khí hậu ở Việt Nam. - Vận hành tương đối đơn giản. - Không xử dụng nhiều hóa chất trong quá trình vận hành. - Chi phí vận hành thấp. - Không phải bị tắt nghẽn hệ thống xử lý như 2 phương án, và phương án 1. Bên cạnh đó không phải tốn chi phí cho việc mua các loại vật liệu lọc. 31 PHẦN 5: TÍNH TOÁN- THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI THỦY HẢI SẢN CÔNG XUẤT 1000M3/NGÀYĐÊM THEO SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ CỦA PHƯƠNG ÁN 3 Một số thông số đầu vào Lưu lượng trung bình ngày đêm ngaydemmQtb /1000 3 ngaydemmkQQ tbngayngay /17007.11000 3 maxmax  ngaydemmkQQ tbngayngay /4004.01000 3 minmin  Lưu lưong theo h hmQtbh /67.4124 1000 3 hmkQQ tbhh /83.707.124 1000 3 maxmax  hmkQQ tbhh /67.164.024 1000 3 minmin  Lưu lượng theo s smQtbs /01157.0360024 1000 3   smkQQ tbss /0197.07.1360024 1000 3 maxmax   smkQQ tbss /0046.04.0360024 1000 3 minmin   max k , mink : Hệ số không điều hòa giờ lớn nhất, nhỏ nhất 32 5.1. Song chắn rác  Nhiệm vụ của song chắn rác Song chắn rác giữ lại các tạp chất có kích thước lớn như: xương cá, các loại vỏ ngêu, tôm, cua... Lượng rác thải được tách ra ở song chắn rác sẽ được đưa đi làm thức ăn cho gia súc hoặc có thể đem đi chôn lấp. Đây là công trình đầu tiên trong thành phần của trạm xử lý nươc thải.  Nội dung tính toán SCR  Kích thước mương đặt song chắn  Tính toán SCR Chọn vận tốc qua song chắn rác là smv /5.0 Khoảng cách giữa hai thanh chắn là b = 0.02m Độ dày lớp nước trong mương là mh 14.01  Độ dày của mối thanh chắn: d = 0.005m Tính toán số khe của song chắn rác: 147.14 14.002.05.0 05.10197.0 1 max       k hbv Qn s khe Với k = 1.05 là hệ số tính hiện tượng thu hẹp dòng chảy Chọn số khe song chắn rác là 14 khe, số thanh chắn rác là 15 thanh. Bề rộng tổng cộng của song chắn rác     mnbndBs 35.01402.0114005.01  Kiểm tra vận tốc dòng chảy trước song chắn rác để khắc phục khả năng đọng cặn. smsm hB Qv s s kt /4.0/41.014.035.0 0197.0 1 max      Tổn thất áp lực qua song chắn rác: mmmmm g vVhs 1506006.081.92 41.05.0 7.0 1 27.0 1 2222       33 Chiều cao tổng cộng của song chắn rác mhhhH bvs 446.03.0006.014.01  5.2. Bể lắng cát  Nhiệm vụ của bể lắng cát Bể lắng cát có chỉ nhiệm vụ lắng cát, không lắng các tạp chất hữu cơ. Cát lấy ra đem đi rửa, qua sân phơi cát rồi đem đổ bỏ, hoặc sử dụng san lấp mặt đường.  Nội dung tính toán gồm  Thể tích của bể lắng cát  Lượng cát lắng trong một ngày đêm Chọn thời gian lưu của bể lắng cát ngang: t = 30s Chọn vận tốc nước trong bể lắng ngang: nv = 0.2 (m/s) Thể tích tổng cộng của bể lắng cát ngang 3 max 0.0197 30 0.591sW Q t m     Diện tích mặt cắt ngang của bể lắng cát 2max 0985.0 2.0 0197.0 m v QF n s n  Chiều rộng của bể lắng cát ngang 0.0985 0.4 0.25 nF m H   B Với H = 0.25 m là chiều cao công tác của bể lắng cát ngang. Chia bể lắng cát thành 2 đơn nguyên n = 2 Chiều dài của bể lắng ngang 350 mm 34 0.591 3 2 0.4 0.25 WL m n B H        Chọn chiều cao bảo vệ của bể lắng cát: 0.25 m Vậy kích thước của bể lắng cát: L x B x H = 3 x 0.4 x 0.5 m. Lượng cát trung bình sau mỗi ngày đêm ngaydemm qQ W tbngayc /15.01000 15.01000 1000 30      Với q o : lượng cát trong 1000m 3 nước thải, q 0 =0.15m 3 cát/ngaydem Chiều cao lớp cát trong bể lắng cát ngang trong ngày đêm 0.15 2 0.125 3 0.4 2 c x c W th m L B n          Với t x là chu kì xả cát, t x=2 ngày đêm.  Tính diện tích sân phơi cát Nhiệm vụ của sân phơi cát Rửa cặn bám trong quá trình lắng cát, gây mùi trong cát. Đồng thời làm khô cát đem tận dụng trải mặt đường. Chiều dài của sân phơi cát: L = 3 m Chọn thời gian phơi cát = chu kỳ xả cát, t = 2 ngày đêm Thể tích cát trên sân: W = 0.3 m3 Tính chiều rộng sân phơi cát: w 0.3 0.4 2 0.125 3 B m t h L        Diên tích sân phơi cát: B x L = 0.4m x 3m 5.3. Bể điều hòa.  Nhiệm vụ của bể điều hòa Giảm bớt sự dao động của hàm lượng các chất bẩn trong nước do quá trình sản xuất thải ra không đều. Tiết kiệm hóa chất để trung hòa nước thải. Giữ ổn định lưu lượng nước đi vào các công trình xử lý tiếp theo. 35 Hàm lượng BOD, COD, SS sau bể điều hòa đạt BOD = 95% x 1050 = 998 mg/l COD = 95% x 1500 = 1425 mg/l SS = 85% x 270 = 230 mg/l  Xác định thể tích bể điều hòa  Thể tích tích lũy Thể tích tích lũy dòng vào của giờ thứ i được xác định: ( ) ( 1)v i v i iV V Q  Trong đó Vv(I-1): thể tích tích lũy dòng vào của giờ trước đó (m3) Qv(i): lưu lượng nước thải của giờ đang xét (m3/h) Thể tích tích lũy bơm đi của giờ thứ i ( ) ( 1) ( )b i b i b iV V Q  Trong đó: Vb(I-1): thể tích tích lũy bơm của giờ trước đó (m3) Qb(i): lưu lượng bơm của giờ đang xét (m3/h)  Thể tích bể điều hòa Dựa vào các công thức tính như trên ta có thể lập bảng thể tích tích lũy cho mỗi giờ trong ngày như bảng sau. Giờ Q(m3/h) Thể tích tích lũy vào bể (m3) Thể tích tích lũy bơm đi (m3) Hiệu số thể tích )( 3mVV itl i bd  1 22 22 41.6 19.6 2 20 42 83.4 41.4 3 15 57 124.8 67.8 i bdV i tlV 36 Giờ Q(m3/h) Thể tích tích lũy vào bể (m3) Thể tích tích lũy bơm đi (m3) Hiệu số thể tích )( 3mVV itl i bd  4 15 72 166.5 94.5 5 15 87 208 121 6 17 104 249.7 145.7 7 35 139 291.2 152.2 (max) 8 70.8 209.8 332.9 123.1 9 70 279.8 374.4 94.6 10 69.2 349 416.1 67.1 11 65 414 457.6 43.6 12 38 452 499.3 47.3 13 35 487 540.8 53.8 14 35 522 582.5 60.5 15 39 562 624 62 16 79 641 665.6 24.6 17 54 695 702.3 7.3 18 54 742 748.8 6.8 19 45 787 790.6 3.6 20 44 831 832 1 21 49 880 873.8 -6.2 22 48 928 956.8 28.8 23 42 970 956.7 -13.3 (min) 24 30 1000 1000 0 Bảng 5.1: Thể tích tích lũy theo giờ i bdV i tlV 37 Thể tích lý thuyết bể điều hòa bằng hiệu đại số giá trị dương lớn nhất và giá trị âm nhỏ nhất của cột hiệu số thể tích tích lũy    minmax VVV LTdh 152.2 – (- 13.3) = 165.5 (m 3)  Thể tích thực tế của bể điều hòa      LTdhTTdh VV 2.11.1    )(6.1985.1652.1 3mV TTdh  Vậy thể tích thực của bể điều hòa là: 198.6 m3 Dựa vào số liệu bảng thể tích tích lũy theo giờ, ta vẽ được biểu đồ tích lũy theo giờ 0 200 400 600 800 1000 1200 0 5 10 15 20 25 30 Thể tích tích lũy vào bể Thể tích tích lũy bơm đi Biểu đồ 5.1: Biểu đồ tích lũy Chọn bể có hình dạng tròn: Chiều cao lớp nước lớn nhất hmax = 4m Chiều cao bảo vệ hbv = 0.5m Vậy chiều cao tổng cộng: H = hmax + hbv = 4 + 0.5 = 4.5(m) Đường kính bể: )(95.7 4 6.19844 m H VD   Vậy kích thước bể điều hòa: D x H = 7.95m x 4.5m 38  Tính toán bơm dùng trong bể điều hòa Tại bể điều hòa có đặt bơm nhúng chìm để bơm nước thải qua bể lắng 1, do đó ta phải tính công suất của bơm đặt tại đây. Cột áp toàn phần của bơm: H = 4.5m + 0.3m = 4.8m Lưu lượng bơm: Q = 1000 m3/ngày.đêm Công suất của máy bơm:  kWgHQN 68.0 864008.01000 10008.481.91000 1000       Công suất thực tế của máy bơm:   )(37.102.168.05.15.1 HPkWNNTT   Xác định hiệu quả khử BOD5 của bể điều hòa Dựa vào kết quả phân tích biểu đồ hoặc bảng, ta xác định được thời điểm bể cạn nhất là lúc 7 giờ. - Thời điểm tính toán bắt đầu từ lúc 8 giờ. Thể tích nước trong bể điều hòa ở giờ đang xét thứ I được xác định theo công thức sau: Trong đó: V(i): thể tích nước trong bể điều hòa ở giờ đang xét (m3) V(I-1): thể tích nước trong bể điều hòa ở giờ trước đó (m3) Vin(i): thể tích nước đi vào bể điều hòa ở giờ đang xét (m3) Vout(i): thể tích nước bơm ra khỏi bể điều hòa ở giờ đang xét (m3) Ta tính được thể tích nước trong bể điều hòa vào lúc 8 giờ:          38878 2.296.418.700 mVVVV outin  Thể tích nước trong bể điều hòa vào lúc 9 giờ: ( ) ( 1) ( ) ( )i i in i out iV V V V   39          39989 6.576.41702.29 mVVVV outin  Giả sử khối nước trong bể điều hòa được xáo trộn hoàn toàn. Vậy hàm lượng BOD5 trung bình bơm ra khỏi bể có thể tính theo biểu thức sau: ( ) ( ) ( 1) ( 1) ( ) ( ) ( 1) . .in i in i i i out i in i i V S V S S V V       Trong đó: Sout(i): hàm lượng BOD5 trung bình của dòng ra ở giờ đang xét (mg/l) Sin(i): hàm lượng BOD5 trung bình của dòng vào ở giờ đang xét (mg/l) V(i-1): thể tích nước trong bể điều hòa ở giờ trước đó (m3) Vin(i): thể tích nước đi vào bể điều hòa ở giờ đang xét (m3) Vậy ta tính được hàm lượng BOD5 trung bình của dòng ra vào lúc 8 giờ:         )/(1500 08.70 1330015008.70.. 3 78 7788 8 mmgVV SVSV S in inin out       Hàm lượng BOD5 trung bình của dòng ra vào lúc 9 giờ:               )/(1366 2.2970 15002.29131070.. 3 89 8899 9 mmgVV SVSV S in inin out       Giờ trong ngày Q(m3/h) Thể tích nước trong bể (m3) BOD vào (mg/l) BOD trung bình ra khỏi bể (mg/l) Tải lượng BOD trước điều hòa(kgBOD5) Tải lượng BOD sau điều hòa(kgBOD5/h) 8 70.8 29.2 1500 1500 106.2 (max) 62.4 (max) 9 70 57.6 1310 1366 91.7 56.8 10 69.2 85.2 1250 1277 86.5 53.1 11 65 108.6 1220 1237 79.3 51.4 12 38 103 1030 1170 39.1 48.6 40 Giờ trong ngày Q(m3/h) Thể tích nước trong bể (m3) BOD vào (mg/l) BOD trung bình ra khỏi bể (mg/l) Tải lượng BOD trước điều hòa(kgBOD5) Tải lượng BOD sau điều hòa(kgBOD5/h) 13 35 96.4 790 969 27.6 40.3 14 35 89.8 770 785 26.9 32.6 15 39 87.2 855 795 33.3 33.1 16 79 124.6 1350 1090 86.1 45.3 17 54 137 1310 1338 70.7 55.6 18 54 149.4 1230 1287 66.4 55.5 19 45 152.8 790 1128 35.5 46.9 20 44 155.2 870 807 38.3 33.5 21 49 162.6 1150 937 56.3 38.9 22 48 169 1250 1172 60 48.7 23 42 169.4 990 1198 41.6 49.8 24 30 157.8 695 945 20.8 39.3 1 22 138.2 695 695 15.3 28.9 (min) 2 20 116.6 792 707 15.8 29.4 3 15 90 890 803 13.5 (min) 33.4 4 15 63.4 910 892 13.6 37.1 5 15 36.8 1060 938 15.9 39.1 6 17 12.2 1220 1110 20.7 46.2 7 35 0 1330 1301 46.5 54.1 Trung bình 41.6 1050 1060 46.1 44.2 Bảng 5.2: Hàm lượng BOD5 trung bình và tải lượng BOD5 trước và sau bể điều hòa 41 Tỉ số Trước điều hòa Sau điều hòa Lmax : Ltb 106.2 : 46.1 = 2.3 62.4 : 44.2 = 1.4 Lmin : Ltb 13.5 : 46.1 = 0.3 28.9 : 44.2 = 0.65 Lmax : Lmin 106.2 : 13.5 = 7.8 62.4 : 28.9 = 2.2 Bảng 5.3: Hệ số không điều hòa về tải trọng BOD5 Các dạng xáo trộn trong bể điều hòa Dạng khuấy trộn Giá trị Đơn vị Khuấy trộn cơ khí 4-8 W/m3thể tích bể Tốc độ khí nén 10-15 Lit/m3thể tích bể.phút Bảng 5.4: Các dạng xáo trộn trong bể điều hòa Chọn khuấy trộn bể điều hòa bằng hệ thống thổi khí. Chọn: tốc độ khí nén R=13lit/m3phút=0.013m3/m3phút Lưu lượng khí nén cần cho khuấy trộn smhm phútmRVq LTdhk /036.0/129 /1515.2013.05.165 33 3 )(    Tính toán máy nén khí cho bể điều hòa  Áp lực cần thiết cho hệ thống ống khí nén Hd = hd + hc + hf + H Trong đó: o hd, hc: tổn thất áp lực do ma sát dọc theo chiều dài trên đường ống dẫn và tổn thất cục bộ tại các điểm uốn, khúc quanh. hd + hc  0.4m o hf: tổn thất qua hệ thống phân phối khí hf  0.5m 42 o H: độ ngập sâu của ống phân phối khí, lấy bằng chiều cao hữu ích của bể điều hòa H = 4m  Vậy áp lực cần thiết Hd = 0.4m + 0.5m + 4m = 4.9m  Áp lực của máy nén khí      atmHP dm 47.133.10 9.433.10 33.10 33.10      Theo công thức 152 –giáo trình Xử lý nước thải của Hoàng Huệ ta có công suất của máy nén khí:       KWqPN kmLT 435.1036.0147.1102 344001 102 34400 29.029.0  Công suất tính toán của máy nén khí KWNN LTtt 05.27.0 435.1    Tính toán đường kính ống dẫn Chọn loại khuếch tán khí là ống màng khoan lỗ dạng lưới có lưu lượng khí q n = 92 l/m 3phut. Số ống khuyếch tán khí )(24 92 1.22151 cái q qn n k  Chọn tốc độ dòng khí trong ống dẫn chính là 8m/s. Vậy ta có Ống chính có đường kính trong mmmv q d k 7.750757.08 036.044       Chọn loại ống nhựa HDPE của nhựa Bình Minh dngoài = 80mm, bề dày 2.3 mm Chọn tốc độ dòng khí các ống dẫn nhánh là 8m/s. Vậy ta có Ống nhánh có đường kính trong 43 mmmv q d n 6.150156.060 1 8 092.044       Chọn loại ống nhựa HDPE của nhựa Bình Minh dngoài = 20mm, bề dày 2.3 mm Trên các ống nhánh có đục lỗ đường kính dlỗ = 5mm. Chọn vận tốc thoát ra mỗi lỗ là 10m/s. Lưu lượng khí thoát ra khỏi 1 lỗ   phútmsm d vSvq ll l khí /1078.11/10963.1 4 10510 4 3334 232         Số lỗ trên mỗi ống nhánh là: 8.7 /1078.11 /10.92 33 33      phútm phútm q qn l khí n Số lỗ trên mỗi nhánh là 8 (lỗ) 5.4. Bể lắng 1  Nhiệm vụ bể lắng 1 Loại bỏ các tạp chất lơ lửng còn lại trong nước thải qua bể điều hòa. Ở đây các chất lơ lửng có tỷ trọng lớn hơn tỷ trọn của nước sẽ lắng xuống đáy. Hàm lượng chất lơ lửng sau khi qua bể lắng đợt 1 cần đạt ≤150 mg/l. Hàm lượng sau khi ra khỏi bể lắng 1 phải đạt: BOD = 80% x 998 = 789.4 mg/l COD = 80% x 1425 = 1140 mg/l SS = 60% x 230 = 138 mg/l ≤ 150 mg/l Chọn bể lắng đợt 1 dạng tròn, nước thải đi vào từ ống trung tâm, thu nước theo chu vi bể. 44 Thông số Giá trị Dãy Đặc trưng Thời gian lưu nước (giờ) 1.5-2.5 2 Tải trọng bề mặt (m3/m2ngay) 32-48 Lưu lượng trung bình 32-48 Lưu lượng cao điểm 80-120 Tải trọng máng tràn (m3/m.ngay) 125-500 Ống trung tâm Đường kính Chiều cao 15 20%d D  55 65%h H  Chiều sâu bể lắng (m) H=3-4.8 4 Đường kính bể lắng (m) D=3-6 5.64 Độ dốc đáy (mm/m) 62-167 83 Tốc độ thanh gạt bùn (vòng/phút) 0.02-0.05 0.03 Bảng 5.5: Các thông số thiết kế đặc trưng cho bể lắng ly tâm Giả sử tải trọng bề mặt thích hợp cho loại cặn tươi này là AL 40 m 3/m2.ngày Diện tích bề mặt bể lắng là 2 23 23 25 /40 /1000 m ngaymm ngaymm L Q A A tbngay  Đường kính bể lắng mAD 64.52544   Đường kính ống trung tâm mDd 13.164.5%20%20  Chọn chiều sâu hữu ích của bề lắng H=4m 45 Chiều cao lớp bùn lắng hb = 0.7m Chiều cao an toàn h=0.5m Vậy chiều cao tổng cộng của bể lắng đợt 1 Htc= H+h+ hb = 4m+ 0.5m+0.7m = 5.2m Chiều cao ống trung tâm mHh 4.24%60%60  Vậy kích thước bể lắng 1: D x H=5.64m x 5.2m  Kiểm tra lại thời gian lưu nước của bể lắng Thể tích phần lắng     32222 96413.164.5 44 mHdDW   Thời gian lưu nước hh Q Wt tbh 5.13.2 67.41 96  Tải trọng máng tràn mngaym D Q L tbnays /44.5664.5 1000 3      <500m3/ngày  Tính toán lượng bùn sinh ra Giả sử hiệu suất xử lý cặn lơ lửng đạt 40% ở tải trọng 35 ./ 23 ngàymm Lượng bùn tươi sinh ra mỗi ngày ngàyKgSS Kg gngàymmgSSM tuoi /921000 14.0/1000/230 33  Giả sử bùn tươi của nước thải thủy sản có hàm lượng cặn 5% (tức là có độ ẩm 95%). Tỉ số VSS:TSS=0.75 và khối lượng riêng bùn tươi là 1.053kg/lít. Vậy lưu lượng bùn tươi cần phải xử lý là ngaymngàyl lKg ngayKgQtuoi /747.1/4.1747/053.105.0 /92 3   Lượng bùn tươi có khả năng phân hủy sinh học 46 ngayKgVSSM VSStuoi /699275.0)(   Tính toán máng tràn. Chiều dài máng tràn L=0.85 x D=0.85 x 5.64 = 4.8 m Tải trọng trên một mép dài máng tràn sml m mlsmq /1.4 8.4 /1000/0197.0 33    Chọn tấm xẻ khe hình chữ V, góc đáy 90o để điều chỉnh độ cao mép máng. Chiều cao hình chữ V l 5 cm, đáy chữ V là 10 cm, mỗi m dài có 5 khe chữ V, khoảng cách giữa các đỉnh là 20 cm. Chiều cao mực nước h trong khe chữ V qo= 5 q = 1,4 h5/2 mmmh 50050.0) 4.15 0041.0( 5/2    Phù hợp tiêu chuẩn cho phép ≤50 mm 5.5. Bể UASB  Nhiệm vụ của bể UASB Làm giảm đáng kể hàm lượng COD, BOD trong nước thải bằng cách sử dụng lớp cặn lơ lửng (có chứa rất nhiều vi sinh vật yếm khí) trong dịch lên men nhờ hẹ thống nước thải chảy từ phía dưới lên. Đồng thời làm tiền đề cho quá trình xử lý hiếu khí trong bể aerotank tiếp theo. Hàm lượng các chất sau khi qua khỏi bể UASB đạt: BOD = 25% x 789.4 = 197 mg/l COD = 35% x 1140 = 399 mg/l SS = 138 mg/l 47 Nồng độ nước thải, mgCOD/l Tỷ lệ COD không tan, % Tải trọng thể tích ở 30oC, kg COD/m3.ngày Bùn bông Bùn hạt (không khử SS) Bùn hạt khử SS ≤ 2000 10 ÷ 30 30 ÷ 60 2 ÷ 4 2 ÷ 4 8 ÷ 12 8 ÷ 14 2 ÷ 4 2 ÷ 4 2000 ÷ 6000 10 ÷ 30 30 ÷ 60 60 ÷ 100 3 ÷ 5 4 ÷ 8 4 ÷ 8 12 ÷ 18 12 ÷ 24 3 ÷ 5 2 ÷ 6 2 ÷ 6 6000 ÷ 9000 10 ÷ 30 30 ÷ 60 60 ÷ 100 4 ÷ 6 5 ÷ 7 6 ÷ 8 15 ÷ 20 15 ÷ 24 4 ÷ 6 3 ÷ 7 3 ÷ 8 9000 ÷ 18000 10 ÷ 30 5 ÷ 8 15 ÷ 24 4 ÷ 6 Bảng 5.6: Các thông số thiết kế cho bể UASB (Tải trọng thể tích hữu cơ của bể UASB bùn hạt và bùn bông ở cáchàm lượng COD vào và tỷ lệ chất không tan khác nhau) Nhiệt độ, oC Tải trọng thể tích hữu cơ (kg COD/m3.ngày) Nước thải VFA Nước thải không VFA Có 30% COD-SS 48 Bảng 5.7: Tải trọng thể tích hữu cơ của bể UASB bùn hạt có hàm lượng bùn trung bình 25kgVSS/m3 (phụ thuộc vào nhiệt độ vận hành, nước thải có VFA hòa tan, nước thải không có VFA và nước thải có cặn lơ lửng chiếm 30% tổng COD  Thực nghiệm trên mô hình Pilot rút ra được kết quả sau  Bùn nuôi cấy ban đầu lấy từ bùn của bể phân hủy kỵ khí từ quá trình xử lý nước thải sinh hoạt bể với hàm lượng 30KgSS/m3.  Tỉ lệ MLVS/MLSS của bùn trong bể UASB=0.75  Tải trọng bề mặt phần lắng L A 12 ngaymm 23 /  Ở tải trọng thể tích L 0 =3KgCOD/m 3 .ngày, hiệu quả khử COD đạt 65% và BOD 5 đạt 75%  Lượng bùn phân hủy kỵ khí cho vào ban đầu có TS=5%  Y=0.04gVSS/gCOD, k d =0.025ngay 1 , =60 ngày Hàm lượng COD vào bể UASB C 0 = 80% C bandau =80% x 1140 =912mg/l Hàm lượng COD vào bể UASB BOD vào = 80%BOD bandau =80% x 789.4 = 789.4mg/l Diện tích bề mặt phần lắng 15 20 25 30 35 40 2 ÷ 4 4 ÷ 6 6 ÷ 12 10 ÷ 18 15 ÷ 24 20 ÷ 32 1.5 ÷ 3.0 2 ÷ 4 4 ÷ 8 8 ÷ 12 12 ÷ 18 15 ÷ 24 1.5 ÷ 2 2 ÷ 3 3 ÷ 6 6 ÷ 9 9 ÷ 14 14 ÷ 18 49 233.83 12 1000 m L Q A A tbngay  Thể tích ngăn phản ứng bể UASB COD tbngay r L CQ V 0   = 3 3 33 304 1000/3 /912/1000 m ngaymKgCOD mgngaym    Chọn 5 đơn nguyên hình vuông, vậy cạnh mỗi đơn nguyên có chiều dài là m n AW 1.4 5 33.83  Chiều cao phần phản ứng H= m A Vr 65.3 33.83 304  Chọn chiều cao phểu thu khí là h p 1.5m Chiều cao bảo vệ bvh =0.5m Chiều cao tổng cộng bể UASB là H tc =h b +h bv +H=4.8+0.5+1.5=6.8m Chọn tại mỗi bể gồm 2 phễu thu khí. Mỗi phễu có chiều cao 1.5 m. Đáy phễu thu khí có chiều dài bằng cạnh đơn nguyên: l = W = 4.1 m và chiều rông w = 1.7m Vậy phần diện tích bề mặt khe hở giữa các phễu thu khí là %17100 1.41.4 7.11.421.41.4100       A AA A A pkh Trong đó A: Diện tích bề mặt bể A kh : Diện tích khe hở giữa các phễu thu khí A p : Diện tích đáy phễu thu khí Giá trị này nằm trong khoảng: A Akh = 15%20% 50 Giả sử mỗi đơn nguyên có 8 ống phân phối khí vào, diện tích trung bình cho một đầu phân phối: a n =   đau mm 8 1.41.4 2.1m 2 /đầu.  đaum /52 2 Lượng bùn nuôi cấy ban đầu cho vào bể (TS = 5%) tan4.182 1000 tan1 05.0 304/30 33      kg mmkgSS TS VCM rssb Trong đó C SS : Hàm lượng bùn trong bể, Kg/m 3 V r : Thể tích ngăn phản ứng m 3 TS: Hàm lượng chất rắn cho bùn nuôi cấy ban đầu. Hàm lượng COD của nước thải sau khi xử lí kỵ khí COD lmgCODCODE vaoCODra /3991140)65.01()1(  Hàm lượng BOD 5 của nước thải sau khi xử lý kỵ khí: BOD lmgBODBODE vaoBODra /1974.789)65.01()1(  Lượng sinh khối hình thành mỗi ngày    cd x k QSSYP    1 0       kgkggngay ngaymmgCODkgCODkgVSPx 6.12/100090015.01 /1000/3991140/04.0 1 33      ngaykgVSPx /6.12 c : Thời gian lưu bùn, chọn c = 10 ngày Q : Lưu lượng trung bình ngày, Q = 1000 m3/ngàyđêm Y : Hệ số sản lượng bùn, chọn Y = 0.5mgVSS/mgBOD5 La : BOD5 của nước thải dẫn vào aeroten, La = 197 mg/L Lt : BOD5 hòa tan của nước thải ra khỏi aeroten, Lt = 12.62mg/L X : Hàm lượng bùn hoạt tính trong bể aeroten, MLVSS = 3000mg/L Kd : Hệ số phân hủy nội bào, Kd = 0.05 ngày-1 51 Thể tích khí mêtan sinh ra mỗi ngày   xbCH PQSSV 42.1159 04    6.1242.110001/1000/399114084.350 334  ngaymmgCODVCH ngaymngay /260/259955 3 Trong đó 4CH V : Thể tích khí metan sinh ra ở đktc (t = 0 0 C, p = 1 atm) Q: Lưu lượng bùn vào bể kị khí, m3/ngày P x : Sinh khối tế bào sinh ra mỗi ngày, kgVS/ngày 350.84: Hệ số chuyển đổi lý thuyết lượng khí metan sản sinh từ 1 kg BOD L chuyển hoàn toàn thành khí metan và CO 2 , lCH 4 /kgBOD L Lượng bùn bơm ra mỗi ngày ngaym mKgSSkgSSkgVS ngaykgVS C PQ ss w w /56.0/30/75.0 /6.12 75.0 3 3     Lượng chất rắn từ bùn dư ngaykgSSmkgSSngaymCQM SSwss /8.16/30/56.0 33  5.6. Bể Aerotank.  Nhiệm vụ của bể aerotank Bể aerotank sử dụng hệ thống sục khí xáo trộn hoàn toàn có nhiêm vụ hòa tan oxi kết hợp với bùn hoạt tính giúp khử hoàn toàn hàm lượng BOD, COD trong nước thải được đưa từ bể UASB qua.  Xáo trộn và khuếch tán oxi bằng phương pháp sục khí  Chiều cao lớp nước trong bể 4.57 – 7.62m để việc khuếch tán khí đạt hiệu quả cao  Chiều cao bảo vệ (từ mặt nước đến đỉnh bể) từ 0.3 – 0.6m  Dòng chảy nút xáo trộn nhờ dòng chảy xoắn thì chiều rộng bể phải phụ thuộc vào chiều cao  H : B = (1.1 – 2,2):1 (thường chọn 1,5 – 1) 52  Tóm tắt các số liệu tính toán Hàm lượng BOD5 trong nước thải cần đạt sau xử lý Lt = 15% x 197 = 29.6 mg/L30mg/l Hàm lượng COD trong nước thải cần đạt sau xử lý: 15% x 399 = 59.85 mg/l Hàm lượng chất lơ lửng cần đạt sau xử lý Cs = 22% x 138 = 30mg/l < 100mg/  Xác định tỷ số tuần hoàn Phương trình cân bằng vật chất đối với bể aeroten  XQQXQQX ththth 0 Với Q : Lưu lượng nước thải Qth : Lưu lượng bùn hoạt tính tuấn hoàn X0 : Nồng độ VSS trong nước thải dẫn vào Aeroten, mg/L X : Nồng độ VSS ở bể Aeroten, X = 3000mg/L Xth : Nồng độ VSS trong bùn tuần hoàn, X = 8000mg/L Qra,Xra Qb,Xth Q,X0 Q+Qth,X Qth,Xth Lắng II Aeroten 53 Do X0 thường rất nhỏ so với X và Xth, do đó trong phương trình cân bằng vật chất ở trên có thể bỏ qua đại lượng QX0 . Khi đó phương trình cân bằng vật chất sẽ có dạng :  XQQXQ ththth  Chia hai vế của phương trình này cho Q và đặt tỷ số  Q Qth ( : được gọi là tỷ số tuần hoàn), ta được : XXX th   Hay 6,0 30008000 3000      XX X th  và Q Qth  Thông số tham khảo Các thông số tính toán cơ bản cho aeroten kiểu xáo trộn hoàn toàn có thể tham khảo theo trang 144– sách “Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp – tính toán thiết kế công trình” – Lâm Minh Triết , Nguyễn Phước Dân, Nguyễn Thanh Hùng)  Thời gian lưu bùn c = 5 – 15 ngày  Tỉ số F/M 0.2 – 0.6 kg/ kg.ngày  Tải trọng thể tích 0.8 – 1.92 kgBOD5/m3.ngày  Nồng độ MLSS (Chất rắn lơ lửng trong bùn lỏng) 2500 – 4000 mg/L  Tỉ số thể tích bể/lưu lượng giờ W/Q = 3 – 5h  Tỉ số tuần hoàn bùn hoạt tính Qth/Q = 0.25 – 1 Điều kiện để tính toán quá trình bùn hoạt tính xáo trộn hoàn toàn  MLVSS : MLSS = 0.8  Hàm lượng bùn tuần hoàn Xth = 8000mgVSS/L  Hàm lượng bùn hoạt tính trong bể aeroten MLVSS = 3000mg/L  Thời gian lưu bùn trung bình c = 10ngày 54  Nước thải chế biến thủy sản có chứa đầy đủ lượng chất dinh dưỡng N, P và các chất vi lượng khác  Nước thải sau lắng II chứa 25mg/L cặn sinh học, trong đó 65% cặn dễ phân hủy sinh học  BOD5 : BODL = 0.68  BOD5 : N : P = 100 : 5 : 1 Giả sử nguyên tố vi lượng cũng đủ cho sinh trưởng tế bào. Thông số Đơn vị Dãy giá trị Trung bình K gbsCOD/gVSS.ngày 2 – 10 5 Ks mg/L BOD mg/L bsCOD 25 – 100 10 – 60 60 40 Y mgVSS/mgBOD mgVSS/mgbsCOD 0,4 – 0,8 0,3 – 0,6 0,6 0,4 Kd gVSS/gVSS.ngày 0,06 – 0,15 0,1 (Nguồn: Bảng 7 – 9 trang 585 –Metcalf & Eddy – Wastewater Engineering Treatment & Reuse – McGraw Hill) Bảng 5.8: Thông số động học tham khảo Chọn Ks = 50mg/L Y = 0.5mgVSS/mgBOD5 Kd = 0.05ngày-1 Kd: Hệ số phân hủy nội bào Y: Hệ số sản lượng bùn 55  Các bước tính toán cho aeroten xáo trộn hoàn toàn B1) Xác định BOD5 của nước thải đầu vào và đầu ra aeroten  Lưu lượng trung bình của nước thải trong một ngày đêm Qtbngay = 1000m3/ngàyđêm  Hàm lượng COD trong nước thải dẫn vào aerotank: 399 mg/l  Hàm lượng BOD5 trong nước thải dẫn vào aeroten La = 197mg/L  Hàm lượng chất lơ lửng trong nước thải dẫn vào aeroten C=138 mg/L Cho rằng chất lơ lửng trong nước thải đầu ra là chất rắn sinh học (bùn hoạt tính), trong đó có 80% là chất dễ bay hơi và 60% là chất có thể phân hủy sinh học. B2) Tính BOD5 hòa tan trong nước ở đầu ra BOD5 (ra) = BOD5 hòa tan trong nước đầu ra + BOD5 của chất lơ lửng trong nước đầu ra.  Tính BOD5 của chất lơ lửng trong nước đầu ra + Phần có khả năng phân hủy sinh học của chất rắn sinh học ở đầu ra là 0.6 x 30mg/L = 18mg/L + BODL của chất rắn có khả năng phân hủy sinh học ở đầu ra là 18mg/L x 1,42 mg O2 tiêu thụ / mg tế bào bị oxi hóa = 25.56mg/L + BOD5 của chất rắn lơ lửng ở đầu ra = 25.56mg/L x 0.68 = 17.38mg/L  BOD5 hòa tan trong nước ở đầu ra BOD5 ht = 30mg/L – 17.38mg/L = 12.62mg/L B3) Xác định hiệu quả xử lý Hiệu quả xử lý tính theo BOD5 hòa tan %96 197 /62.12/197    lmglmgEht Hiệu quả xử lý tính theo tổng cộng %85 197 /30/197    lmglmgEtc 56 B4) Xác định thể tích công tác của bể aeroten         387.204 1005.013000 62.121975.0100010 1 m KX LLYQ W cd tatbngayc          Với c : Thời gian lưu bùn, chọn c = 10 ngày Q : Lưu lượng trung bình ngày, Q = 1000 m3/ngàyđêm Y : Hệ số sản lượng bùn, chọn Y = 0.5mgVSS/mgBOD5 La : BOD5 của nước thải dẫn vào aeroten, La = 197 mg/L Lt : BOD5 hòa tan của nước thải ra khỏi aeroten, Lt = 12.62mg/L X : Hàm lượng bùn hoạt tính trong bể aeroten, MLVSS = 3000mg/L Kd : Hệ số phân hủy nội bào, Kd = 0.05 ngày-1 Giá trị đặc trưng cho kích thước bể aerotank xáo trộn hoàn toàn thể hiện trong bảng sau Thông số Giá trị Chiều cao hữu ích (m) 3 - 4.6 Chiều cao bảo vệ (m) 0.3 - 0.6 Khoảng cách từ đáy đến đầu khuếch tán khí (m) 0.45 - 0.75 Tỉ số rộng:sâu (W:H) 1:1 - 2.2:1 Bảng 5.9: Các kích thước điển hình cho bể aerotank xáo trộn hoàn toàn Chọn chiều cao hữu ích H = 4.3m Chọn chiều cao bảo vệ hbv = 0.5 Vậy chiều cao tổng cộng là: Htc = 4.3m + 0.5m = 4.8m 57 Chọn tỉ số B:H = 1.5:1, vậy chiều rộng bể là: B =1.5 x H = 6.45m. Chiều dài bể L: m mm m HB WL 4.7 3.445.6 87.204 3      B5) Xác định lượng bùn dư thải bỏ mỗi ngày Hệ số sản lượng quan sát 333.0 1005,01 5,0 1      cd obs K YY  Lượng sinh khối gia tăng mỗi ngày tính theo MLVSS     ngaykg kgg LLQY P tatbngayobsX /4.6110 62.121971000333.0 /10 33      Lượng sinh khối tổng cộng tính theo MLSS Lượng bùn thải bỏ mỗi ngày   ngaykg lmgSSngaymngaykgCQPL StbngaySSXbundu /75.46 10/30/1000/75.76 33    Với PX(SS) : Lượng tăng sinh khối tổng cộng tính theo MLSS Qngày,TB x CS : Hàm lượng chất lơ lửng còn lại trong dòng ra B6) Xác định lưu lượng bùn thải Giả sử bùn dư được xả bỏ mỗi ngày (dẫn đến bể chưa bùn) từ đường ống dẫn bùn tuàn hoàn Qra = Q và hàm lượng chất rắn lơ lửng dẽ bay hơi VSS trong bùn ở đầu ra chiếm 80% hàm lượng chất rắn lơ lửng VSS. Khi đó lượng bùn dư thải bỏ được tính toán xuất phát từ công thức: rarab c XQXQ XW      ngaykg PP XSSX /75.768.0 4.61 8.0  58 Trong đó: W: Thể tích của bể aerotank, W=204.87 m3 X: Nồng độ VSS trong hỗn hợp bùn hoạt tính ở bể aerotank, X=3000mg/l X ra : Nồng độ VSS trong SS ra khỏi bể lắng, X ra =0.8 x 30 =24mg/l Q b : Lưu lượng bùn thải. Q = Q tbgay Lưu lượng nước thải ra khỏi bể lắng đợt 2 Từ đó ta tính được: ngaydemm X XQXWQ c rarac b /5.12 300010 24100010300087.204 3         B7) Xác định lưu lượng bùn tuần hoàn. Từ phương trình cân bằng vật chất trong bể aerotank, ta xác định dược tỷ số tuần hoàn 6,0 30008000 3000      XX X th  và Q Qth Lưu lượng bùn tuần hoàn ngaymQQth /60010006.0 3 Với X : Nồng độ VSS ở bể aeroten, X = 3000mg/L Xth : Nồng độ VSS trong bùn tuần hoàn, Xth = 8000mg/L B8) Xác định thời gian lưu nước của bể aeroten hhngay ngaym m Q W 5917.420487.0 /1000 87.204 3 3  B9) Xác định lượng không khí cấp cho Aeroten , số lượng thiết bị khuếch tán khí , ống dẫn khí Khối lượng BODL cần xử lý mỗi ngày TBngay hoa raLvaoL QBODBODG , tan ,, )(  59 ngaykgG /14.2711000 68.0 62.12 68.0 197        Tính lượng oxi yêu cầu theo lý thuyết     ngaykgPGM Xoxi /1844.6142.114.27142.1  Cho hiệu quả vận chuyển oxi của thiết bị thổi khí là 8%, hệ số an toàn khi sử dụng trong thiết kế thực tế là 2 và không khí chứa 23,2% O2 theo trọng lượng và trọng lượng riêng của không khí ở 200C là 0,0118KN/m3 = 1,18kg/m3) Lượng không khí lý thuyết cho quá trình ngaym O MM kk oxi KK /12.672232.018.1 184 % 3 2       Lượng không khí yêu cầu với hiệu quả vận chuyển E = 8% phutmphutl hmngaymngaym E MM KKEKK /835.5/5835 /1.350/5.8401 08.0 /12.672 3 33 3 )(   Kiểm tra lượng không khí cần thiết cho xáo trộn hoàn toàn phutml m phutl W M q EKK //48.28 87.204 /5835 3 3 )(  Trị số này nằm trong khoảng cho phép   phmLq ./4020 3 Lưu lượng không khí thiết kế để chọn máy thổi khí phutlphutmphutmMfQ EKKKK /11670/67.11/835.52 33 )(   Số lượng thiết bị khuếch tán khí  Chọn thiết bị khuếch tán khí dạng đĩa xốp , đường kính 170 mm , diện tích bề mặt F=0,0227 m2, cường độ thổi khí 200 L/phút.đĩa = 12 m3/giờ.đĩa  Độ sâu ngập nước của đĩa phân phối khí lấy bằng chiều sâu hữu ích của bể H = 4.3 m (đặt sát đáy bể) Số đĩa cần phân phối trong bể 60 dia diaphl phutl I Qn KK 35.58 ./200 /11670   Để thuận lợi cho việc bố trí đều , ta chọn số đĩa n = 54 đĩa mà vẫn đảm bảo hiệu suất xử lý của bể (đặt theo chiều dài 9 đĩa và chiều rộng đặt 6 đĩa, các đĩa cách nhau 872mm) Áp lực cần thiết cho hệ thống nén khí xác định theo công thức mHhhhH fdct c 2.53.45.04.0  Với hd : Tổn thất áp lực do ma sát dọc theo chiều dài ống dẫn, m hc : Tổn thất cục bộ, m hf : Tồn thất qua thiết bị phân phối, m H : Chiều sâu hữu ích của bể, chọn H = 4.3m Tổn thất hd và hc thường không vượt quá 0,4m ; tổn thất hf không quá 0,5m Ap lực không khí atHP ct 5034.1 33.10 33.10    Theo công thức 152 –giáo trình Xử lý nước thải của Hoàng Huệ ta có công suất của máy nén khí: Công suất máy nén khí tính theo công thức     KWqPN 97.27 8.0.102 528.01504.134400 102 134400 29.029.0       Với q : Lưu lượng không khí, q = 0,528m3/s  : Hiệu suất máy nén khí;  = 0,7 – 0,9 chọn  = 0,8  Tính toán đường ống dẫn khí  Đường kính ống phân phối chính mmm v QD Khi KK 5.1281285.0 14.315 1945.044         Chọn ống sắt tráng kẽm D = 140 mm 61 Với Khiv : Vận tốc khí trong ống dẫn khí chính , chọn smvKhi /15 KKQ : Lưu lượng khí cần cung cấp , smphutmQKK /1945.0/67.11 33   Từ ống chính ta phân làm 9 ống nhánh cung cấp khí cho bể , mỗi nhánh đặt 6 đầu phân phối khí Lưu lượng khí qua mỗi ống nhánh ( Khoảng cách giữa các nhánh 872mm). smphutlphutlQQ KKnhanh /022.0/12979 /11670 9 3 Đường kính ống nhánh mmm v Qd Khi nhanh 2.430432.0 14.315 022.044         Chọn loại ống sắt tráng kẽm d = 45mm Với ' khiv : Vận tốc khí qua mỗi ống nhánh smvkhi /15'  nhanhQ : Lưu lượng khí qua ống nhánh smphutmphutlQnhanh /022.0/297.1/1297 33   Kiểm tra lại vận tốc Vận tốc khí trong ống chính sm D Qv KKKhi /67.1214.014.3 1945.044 22         khiv nằm trong khoảng cho phép (10 -15 m/s) Vận tốc khí trong ống nhánh sm d Qv nhanhKhi /84.13045.014.3 022.044 22         'khiv nằm trong khoảng cho phép (10 -15 m/s) 62  Xác định lượng không khí cấp cho Aeroten  Kiểm tra tải trọng thể tích LBOD và tỉ số F/M: Tải trọng thể tích: ngaymkgBOD kggm mgngaym W LQL aBOD ./962.0/1000*87.204 /197*/1000* 3 3 33  Tỉ số F/M:   11 6.02.03125.0 /3000* /24 1*5 /197 * /   ngayngay lmg ngayh h lmg X LMF a   Xác định kích thước aeroten Diện tích của aeroten trên mặt bằng 2 3 64.47 3.4 87.204 m m m H WF  Với H : Chiều cao công tác aeroten, H = 4.3m Thông số Giá trị 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 tán khí, m 0.45 – 0.75 Tỉ số rộng : sâu 1.0 : 1 – 2.2 : 1 (trang 433 - – sách “Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp – tính toán thiết kế công trình” – Lâm Minh Triết , Nguyễn Phước Dân, Nguyễn Thanh Hùng) Bảng 5.10: Các kích thước điển hình cho aeroten xáo trộn hoàn toàn Chiều dài của aeroten mm B FL 94.7 6 64.47 2  Với B : Chiều rộng aeroten, chọn B = 6m (B : H = 6 : 4.3 = 1.39 : 1) Chiều cao xây dựng của aeroten 63 mhHH bvxd 7.44.03.4  Với hbv : Chiều cao bảo vệ, chọn hbv = 0.4m Vậy kích thước aerotank: Hxd x L x B = 4.7m x 7.94m x 6m B10) Tính toán ống dẫn nước thải , ống dẫn bùn vào bể  Ống dẫn nước thải  Đường kính ống m v QD 122.0 14.31 0116.044         Chọn ống dẫn nước thải là ống PVC có đường kính 125 mm Với v : Vận tốc nước thải chảy trong ống , chọn smv /1 Q : Lưu lượng nước thải , smngaymQ /0116.0/1000 33   Kiểm tra lại vận tốc nước chảy trong ống sm D Qv /95.0 125.014.3 0116.044 22         Tính toán đường ống dẫn bùn tuần hoàn Đường kính ống dẫn bùn m v QD th 133.0 14.35.0 0069.044 ' '         Với thQ : Lưu lượng bùn tuần hoàn , smngaymQth /0069.0/600 33  'v : Vận tốc bùn trong ống , smv /5.0'  Chọn mmD 140'  Kiểm tra vận tốc bùn: sm D Qth /448.0 14.0 0069.044 22, ,          64 Thông số Giá trị Chiều dài, L 7.94m Chiều rộng, B 6m Chiều cao công tác, H 4.3m Chiều cao bảo vệ, hbv 0.4m Chiều cao xây dựng, Hxd 4.7m Số đĩa phân phối khí 54 đĩa Ống dẫn khí  Đường kính ống chính  Đường kính ống nhánh 140mm 45mm Thời gian lưu nước,  5h Lưu lượng bùn tuần hoàn, Qth 600m3/ngày Ống dẫn nước thải , đường kính D 125mm Ống dẫn bùn tuần hoàn, đường kính D’ 140mm Bảng 5.11: Bảng tóm tắt chi tiết aeroten đã thiết kế 5.7. Bể lắng 2  Nhiệm vụ của bể lắng 2 Lắng toàn bộ lượng bùn sinh ra trong bể lắng aerotank, đồng thời tuần hoàn lượng bùn hoạt tính cần thiết đã lắng quay trở về bể aerotank để tiếp tục quá trình phân giải các hợp chất hữu cơ. Sau khi qua bể lắng 2, nước thải đạt tiêu chuẩn cho phép để thải vào nguồn thải sau khi qua khử trùng. Hàm lượng BOD sau khi ra khỏi bể lắng đợt 2 70% x 29.6 = 20.72mg/l < 50mg/l. 65 Hàm lượng COD sau khi ra khỏi bể lắng đợt 2 70% x 58.85 = 41.895mg/l < 100mg/l. Hàm lượng SS sau khi ra khỏi bể lắng 2 50% x 96.6 = 48.3 mg/l < 100mg/l. Các thông số thiết kế đặc trưng cho bể lắng đợt 2 thể hiện trong bảng: Loại xử lý Tải trọng bề mặt (m3/m2ngày) Tải trọng bùn (kg/m2ngày) Chiều sâu tổng cộng (m) Trung bình Lớn nhất Trung bình Lớn nhất Bùn hoạt tính 16-32 40-48 3.9-5.8 9.7 3.7-6 Bùn hoạt tính oxygen 16-32 40-48 4.9-6.8 9.7 3.7-6 Aerotank tăng cường 8-16 24-32 0.98-4.9 6.8 3.7-6 Lọc sinh học 16-24 40-48 2.9-4.9 7.8 3-4.5 Xử lý BOD 16-32 40-48 3.9-5.8 9.7 3-4.5 Nitrat hóa 16-24 32-40 2.9-4.9 7.8 3-4.5 Bảng 5.11: Thông số thiết kế bể lắng đợt 2 Diên tích mặt thoáng của bể lắng đợt 2 trên mặt bằng ứng với lưu lượng trung bình tính theo công thức Chọn tải trọng bề mặt thích hợp cho bùn hoạt tính này là 25m3/m2.ngày )(40 25 1000 2 1 mL Q A A tbngay  Diên tích mặt thoáng của bể trên bề mặt ứng với lưu lượng lớn nhất tính theo công thức )(45 38 1700 2max 2 mL Q A A ngay  66 Trong đó: ngayQmax lưu lượng trung bình ngày (m 3/ngày) LA : tải trọng bề mặt lớn nhất (m3/m2.ngày) Vậy diện tích bề mặt bể lắng tính theo tải trọng bùn là )(30 10007.9 3000)258.70()( 2max 3 mL SQQ A S thrngay       Trong đó ngayQmax lưu lượng trung bình ngày (m 3/ngày) LS: tải trọng bùn (kgSS/m2.ngày) Vậy diện tích bề mặt theo tải trọng bùn là diện tích tính toán. Diện tích bề mặt ống trung tâm: )(8.14504.004.0 4 2.0 4 2 1 222 mADdf tt   Đường kính bể lắng )(72.7)8.145(4)(4 1 mfAD   Đường kính ống trung tâm )(24.172.716.0%16 mDd  Chọn chiều sâu hữu ích bể lắng H = 3.5m Chiều cao lớp bùn lắng hb =1.5m Chiều cao an toàn hbv = 0.3m Vậy chiều cao tổng cộng bể lắng đợt2 Htc = hL + hb + hbv = 3.5m + 1.5m + 0.3m = 5.3m Chiều cao ống trung tâm 60% 0.6*3.5 2.1h H m m   Vậy kích thước bể lắng 2: DxH = 7.72 x 5.3 (m) 67  Kiểm tra lại thời gian lưu nước bể lắng 2 Thể tích phần lắng     322222 1605.3*3.172.7 4 * 4 mmmHdDVL   Thời gian lưu nước   h hm m QQ Vt r 4.2 /6.4125 160 3 3      Thể tích phần chứa bùn 32 5.675.145 mmmhAV bSb  Thời gian lưu trữ bùn trong bể h ngayh ngaym m QQ Vt thb b b 64.2 25 /24 /5.12 93.79 3 3       Tính toán máng tràn Chiều dài máng tràn: L = 0.8 x 7.72m = 6.2 m Tải trọng trên một mép dài máng tràn   msmmsl mlsngayngaymngaymq ./002986.0./986.2 51.6 /100086400/1)/600/1000( 3 333    Chọn tấm xẻ khe hình chữ V, góc đáy 90o để điều chỉnh độ cao mép máng. Chiều cao hình chữ V l 5 cm, đáy chữ V là 10 cm, khoảng cách giữa các đỉnh là 20 cm. Chiều cao mực nước h trong khe chữ V qo= 5 q = 1,4 h5/2  h = mmm 8.440448.0 4.15 002986.0 5/2        Giá trị này nhỏ hơn tiêu chuẩn giới hạn cho phép (h = 5cm). 68  Tại bể lắng 2 có đặt 2 bơm để bơm bùn tuần hoàn về bể Aerotank và về bể nén bùn Công suất của máy bơm . . . 1000 g H QN    Trong đó Q:lưu lượng nước thải trung bình trong ngày, m3/ngàyđêm H:cột áp của bơm, mH2O  : khối lượng riêng của chất lỏng o Nước:  = 1000kg/m3 o Bùn:  = 1006 kg/m3 g: gia tốc trọng trường, g = 9,81 m/s2  : hiệu suất của bơm,  = 0,73÷0,9  chọn  = 0,8 Cột áp toàn phần của máy bơm bùn tuần hoàn về bể Aerotank H = 1.8m +4.7m = 6.5m Công suất của máy bơm bùn tuần hoàn: KwgHQN 557.0 864008.01000 81.910066005.6 1000       Công suất thực tế của bơm kwN 84.0557.05.1  Cột áp toàn phần của máy bơm bùn dư về bể nén bùn H = 1.8m + 3.3m = 5.1m Công suất của máy bơm bùn dư 69 KwgHQN 0091.0 864008.01000 81.910065.125.6 1000       Công suất thực tế của bơm kwN 0136.00091.05.1  5.8. Bể khử trùng.  Nhiệm vụ của bể khử trùng Nước thải sau khi qua qua trình xử lý sinh học, còn mang theo một lượng vi khuẩn theo nước thải ra ngoài. Do đó bể khử trùng có nhiệm vụ tiêu diệt lượng vi khuẩn đó trước khi đưa nước ra nguồn tiếp nhận. Nước thải Liều lượng, mg/l Nước thải sinh hoạt đã lắng sơ bộ Nước thải kết tủa bằng hoá chất Nước sau xử lý bể lọc sinh học Nước sau xử lý bùn hoạt tính Nước thải sau lọc cát 5 – 10 3 – 10 3 – 10 2 – 8 1 – 5 (Nguồn: trang 467, Xử lý nước thải công nghiệp và đô thị, Lâm Minh Triết) Bảng 5.12: Liều lượng chlorine cho khử trùng Thông số Giá trị Tốc độ dòng chảy, m/phút Thời gian tiếp xúc, phút Tỉ số dài / rộng, L/W  2 4,5 15  30  10 : 1 (Nguồn: trang 468, Xử lý nước thải công nghiệp và đô thị, Lâm Minh Triết) Bảng 5.13: Các thông số cho bể tiếp xúc chlorine 70 Chọn thời gian lưu nước phút15 Liều lượng clo dùng là 33 mgc  Thể tích bể là :  34.10 60 156.41 mQV TBngày   Chọn vận tốc chảy trong bể là  phútmv 5,2 Tiết diện ngang của bể tiếp xúc là :  228,0 605,2 6.41 m v QA    Giả sử chiều sâu tiếp xúc của bể là mH 6,0 , thì chiều rộng của bể là  m H AW 47,0 6,0 28,0  Chiều dài tổng cộng của bể  m HW VL 88,36 47,06,0 4.10    Vậy ta chọn W x L = 0,47 m x 36,88 m Kiểm tra tỷ số L/W: L/W = 36,88 : 0,47 = 78,46 > 10, do đó chọn kích thước của bể đạt yêu cầu. Để giảm chiều dài xây dựng, chia bể làm 5 ngăn chảy theo hướng ziczac, mỗi ngăn 0,3m vậy chiều dài bể được tính    m WH VL 4,7 47,056,0 4,10 5    Vậy kích thước bể tiếp xúc 6,047,04,7  HWL Lượng chlorine tiêu thụ trong một ngày đêm là   demngaykgdemngaygcQM ./3./300031000  71 5.9 Bể nén bùn trọng lực  Nhiệm vụ của bể nén bùn trọng lực Bùn hoạt tính dư ở ngăn lắng có độ ẩm cao, cần phải đạt đến dộ ẩm thích hợp để xây dựng trước khi cho qua các công trình sử lý tiếp theo hoặc thải ra môi trương làm phân bón (nếu lượng căn tươi ít). Dùng để chứa lượng bùn dư từ bể lắng 1, bể UASB, và ở bể lắng 2.  Lưu lượng bùn thu từ bể lắng 1: ngaymQtuoi /747.1 3 Lượng bùn tươi là: ngaykgSSM tuoi /92  Lưu lượng bùn thải ra ở bể UASB được bơm vào bể chứa bùn là: ngaymQW /56.0 3 Lượng bùn thải ra khỏi bể UASB ngayKgSSM ss /6.12  Lưu lượng bùn thải bỏ ở bể lắng 2 được đưa vào bể chứa bùn với ngàymQb /5.12 3 Lượng bùn thải bỏ trong bể lắng 2 ngaykgSSXQM thbb /10085.12  Với X th =8000mg/l:Nồng độ VSS trong bùn thải.  Tổng lượng bùn M = 92+12.6+100 = 204.6 kgSS/m3 Vậy tổng lưu lượng bùn vào trong bể chứa bùn là Qnen = 1.747 + 0.56 + 12.5 = 14.807m3/ngày. Diện tích bể nén bùn 241.3 60 6.204 m a MA  Với a: tải trọng riêng của hỗn hợp bùn ở bể lắng 1 và bùn hoạt tính a = (50-70)kgSS/m2.ngày. Chọn a = 60kgSS/m2.ngày Diên tích bề mặt ống trung tâm 72 2 222 1364.014.304.004.0 4 2.0 4 mADdf tt   Đường kính của bể nén bùn mfAD 125.2)1364.041.3(4)(4   Đường kính ống trung tâm d = 16%D=0.16 x 2.125 = 0.34 m Chọn chiều cao vùng nước trong và vùng vào là h= 2m Chọn chiều cao vùng nén bùn là hnén= 1m Chọn chiều cao bảo vệ là hbv= 0.3m Vậy chiều cao bể nén bùn: H= 3.3m Chiều cao ống trung tâm h = 60%H = 0.6 x 3.3 = 2 m Kích thước bể nén bùn: DxH= 2.125 x 3.3 m Thời gian lưu nước ngay Q HA Q Vt 7.0 807.14 3.341.3      Tại bể nén bùn có đặt 1 bơm để bơm bùn về sân phơi cát H = 4.3 + 0.3 = 4.6 m Công suất của máy bơm bùn KwgHQN 0097.0 864008.01000 81.91006807.146.4 1000       Công suất thực tế của bơm kwNN tt 015.05.10097.05.1  = 0.2 HP 5.10 Máy ép bùn dây đai  Nhiêm vụ của máy ép bùn dây đai Giảm độ ẩm, thể tích tối đa của bùn cặn trước khi thải ra môi trường. Cặn thải bỏ có thể được sử dụng làm phân bón hoặc thải bỏ hợp vệ sinh. 73 Lượng bùn cần ép mỗi ngày M = 96% x 204.6 = 196.42 kgSS/ngay Nồng đọ bùn sau khi ép : 18% Khới lượng bùn sau ép )/(36.35 100 1842.196 ngayKg Số giờ hoạt động : 8h/ngày Tải trọng bùn tính trên 1m chiều rộng băng ép là 90kg/m.h Chiều rộng băng ép  m273.0 908 42.196   Chọn 1 thiết bị lọc ép dây đai bề rộng băng là 0,5m 74 PHẦN 6: TÍNH KINH TẾ 6.1. Chi phí đầu tư xây dựng STT Tên công trình Thể Tích(m3) Số Lương (cái) Đơn giá(đồng VN) Thành tiền(Đồng VN) 1 Song Chắn rác 1 8,000,000 8,000,000 2 Bể lắng cát 2.5 2 1,500,000 7,500,000 3 Sân phơi cát 3.8 1 1,500,000 5,700,000 4 Bể điều hòa 52 1 1,500,000 78,000,000 5 Bể lắng 1 38.3 1 1,500,000 57,450,000 6 Bể UASB 20.12 5 1,500,000 150,900,000 7 Bể AEROTANK 35.65 1 1,500,000 53,475,000 8 Bể lắng 2 56.3 1 1,500,000 84,450,000 9 Bể nén bùn 12.3 1 1,500,000 18,450,000 10 Bể khử trùng 3.68 1 1,500,000 5,520,000 11 Máy ép bùn 1 1 444 000 000 444 000 000 12 Các công trình kèm theo(ống lắng) 50 000 000 50 000 000 Tổng cộng 962 445 000 Bảng 6.1: Giá vật liệu xây dựng Tên vật tư Chi tiết Số lượng Đơn giá Thành tiền Bơm Bơm Nước từ bể điều hòa sang lắng 1 H = 4.8m Q = 41.16 m3/h N = 1.02 kw = 1.37 HP 2 12 000 000 24 000 000 75 Tên vật tư Chi tiết Số lượng Đơn giá Thành tiền Bơm bùn Tuần hoàn về aerotank tại bể lắng 2 H = 6.5 m Q = 25m3/h N = 0.84kw =1.13 HP 2 9 000 000 18 000 000 Bơm bùn về bể nén bùn H =5.1m Q=0.52m3/h N=0.0136kw =0.02HP 2 8 000 000 16 000 000 Bơm bùn tại bể nén bùn H = 4.6m Q=0,62m3 N=0.02HP 2 8 000 000 16 000 000 Bơm đinh lượng 2 11 000 000 22 000 000 Đường ống(Ống dẫn bùn, ống dẫn nước thải, ống dẫn khí) 200 000 000 200 000 000 Hệ thống điện động lực và chiếu sáng 50 000 000 50 000 000 Máy thổi khí 2 50 000 000 100 000 000 Đĩa thổi khí 54 880 000 47 520 000 Tổng cộng 493 520 000 Bảng 6.2: Giá trang thiết bị phụ 76 Tổng tiền đầu tư (962 445 000+ 493 520 000) x 1.3 = 1 892 754 500 (VN đồng) 6.2. Chi phí vận hành trạm 6.2.1. Lượng hoá chất sử dụng Tên hoá chất Liều lượng Nồng độ Sử dụng Đơn giá Thành tiền NaOCl 10 mg/l 10% 4kg/ngày 2.300 đ/kg 9.200 đ Bảng 6.3: Lượng hóa chất cần dùng Chi phí hoá chất cho 1m3 nước: 9.200  1000 m3 = 9 đồng/m3 6.2.2. Chi phí điện Ước tính : 600kW/ngày Điện năng tiêu thụ tính cho 1m3 nước 600 kw/ngày 1000 m3 = 0,60 kw/m3 Giá cung cấp điện công nghiệp: 980 đồng/kw Chi phí điện tính cho 1 m3 : 980 đồng/kw  0,6 kw/m3 = 588 đồng/m3. 6.2.3. Chi phí nhân công Số lượng nhân viên : 4 người Mức lương tháng: 2.500.000 đồng/người.tháng Chi phí tổng cộng : 4 người  2.500.000 đồng/tháng = 10.000.000 đồng/tháng Chi phí nhân công tính cho 1m3 nước 10.000.000 / 30 x 1000 = 333 đồng/m3 77 6.2.4. Chi phí vận hành trạm xử lý Phân loại chi phí Chi phí đơn vị, đồng/m3 Chi phí hoá chất 9 Chi phí điện 588 Chi phí lương 333 Cộng 930 Bảng 6.4. Bảng phân tích chi phí 6.3. Giá thành xử lý một m3 nước thải Tổng chi phí đầu tư: S = 1 892 754 500 (VNđồng) Giá thành một m3 nước thải 930 Đồng/m3 + 1 892 754 500 /(Q x 365 x 10) = 1 500 000 (VN đồng) với niên hạn sử dụng : 10 năm Vậy chi phí 1m3 nước thải là 1.500 đồng /m3 78 PHẦN 7: KẾT LUẬN Tóm lại việc xử lý ô nhiễm là vô cùng cấp bách và có ý nghĩa quan trọng trong sự phát triển bền vững của các ngành sản xuất nói chung, và của ngành chế biến thủy hải sản nói riêng. Trên cơ sở nghiên cứu về thành phần và tính chất của nước thải thủy hải sản nhóm chúng tôi đã tiếng hành đưa ra quy trình công nghệ xử lý như trên. Về hiệu quả xử lý đạt được là sau khi xử lý nước thải đạt tiêu chuẩn loại B của nước thải công nghiệp (TCVN 5945-2005) và đủ điều kiện để thải ra ngoài môi trường. Chi phí cho việc xử lý 1m3 nước thải là 1.500 đồng. Vì vậy, việc xây dựng trạm xử lý nước thải là khả thi và chấp nhận được. 79 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Lâm Minh Triết, Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp – tính toán thiết kế công trình, NXB ĐHQG, 2006. 2. Trịnh Xuân Lai, Nguyễn Trọng Dương, Xử lý nước thải công nghiệp, NXB Xây Dựng Hà Nội, 2005. 3. Trịnh Xuân Lai, Tính toán – thiết kế các công trình xử lý nước thải, NXB Xây Dựng. 4. Nguyễn Xuân Hoàn, Lê Thị Ngọc Diệu, Tài liệu xử lý nước cấp 5. Tiêu Chuẩn xây dựng TCXD 51 – 84. 6. Một số đồ án xử lý nước thải của Nguyễn Thái Anh, Trần Thanh Tú, Lê Hồng Quân.