Luận văn Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải khu công nghiệp Kim Huy - Bình Dương, công suất 2.000 m3/ ngày đêm

: Tính tốn thiết kế các cơng trình xử lý nước thải – Trịnh Xuân Lai – trang 67) Yb = 1006,01 6,0 ×+ = 0,375 Lượng bùn hoạt tính sinh ra mỗi ngày do khử BOD5: Px = Yb x Q x (So – S).10-3 = 0,375 x 2.000 x (76,95 - 11,17).10-3 = 49,34 (kg/ngđ) Tổng lượng cặn lơ lửng sinh ra theo độ tro của cặn Z = 0,2 Px(SS) = x P 1 - Z = 2,01 34,49 − = 61,68(kg/ngđ)  Tính lượng bùn dư phải xả hàng ngày Qxả Qxả = Tc crr X XQXV × ××−× θ θ (Nguồn [5](CT 6.11). Qxả = 8.2800010 1065,1320002500198 = × ××−× (m3/ngày). ðỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths. Lâm Vĩnh Sơn SVTH: Võ Chính Minh - 104108031 Trang 74 Trong đĩ: V : Thể tích của bể V = 198 (m3). Qr = Qv = 2.500 (m3/ngày) coi lượng nước theo bùn là khơng đáng kể. X : Nồng độ bùn hoạt tính trong bể, (mg/l) cθ : Thời gian lưu của bùn hoạt tính (tuổi của cặn) trong cơng trình. cθ = 0,75 ÷ 15 (ngày). Chọn cθ = 10 (ngày). XT : Nồng độ cặn lắng ở đáy bể lắng đợt II cũng là nồng độ cặn tuần hồn. XT= 0,8 x 10.000 = 8.000 (mg/l). Xr : Nồng độ bùn hoạt tính đã lắng Xr = 0,7 x 19,5 = 13,65 (mg/l), (0,7 là tỷ lệ lượng cặn bay hơi trong tổng số cặn hữu cơ, cặn khơng tro). Thời gian tích lũy cặn (tuần hồn lại) khơng xả cặn ban đầu: 5.12 49340 2500198 = × = × = xP XVT (ngày) Sau khi hệ thống hoạt động ổn định lượng bùn hữu cơ xả ra hàng ngày B = Qxả x 10.000 = 2,8 x 10.000 = 28000 (g/ngày) = 28 (kg/ngày) Trong đĩ cặn bay hơi B’ = 0,7 x 28 = 19,6 (kg/ngày) Cặn bay hơi trong nước đã xử lý đi ra khỏi bể lắng B” = 2.000 x 13,65 = 27300 (g/ ngày) = 27,3 (kg/ngày). Tổng lượng cặn hữu cơ sinh ra: B’ + B” = 19,6 + 27,3 = 46,9 (kg/ngày)  Xác định lưu lượng bùn tuần hồn QT X T.Q T. xaX T.Q Q rXX.S Q + Q 0S LẮNG II AEROTEN r.XV T S VQXo. ðể nồng độ bùn trong bể luơn giữ ở giá trị 2.500 (mg/l) ta cĩ: Phương trình cân bằng vật chất: ðỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths. Lâm Vĩnh Sơn SVTH: Võ Chính Minh - 104108031 Trang 75 XQQXQXQ TVTTOv ×+=×+× )( 900200045,045,0 25008000 2500 =×=⇒= − = − = T TV T Q XX X Q Q (m3/ngày) = 37,5(m3/h)  Thời gian lưu nước trong bể Aerotank θ = tW Q = 2000 243 = 0,12 ( ngày ) ≈ 3 (giờ)  Kiểm tra chỉ tiêu làm việc của bể Aerotank F/M = X So ×θ (Cơng thức 5 – 22. Nguồn [3]) = 250012,0 95.76 × = 0,26 (mgBOD/mgbùn.ngđ) Tốc độ sử dụng chất nền của 1g bùn hoạt tính trong 1 ngày 250012,0 17,1195,760 × − = × − = X SS θ ρ = 0,22 (mg/mg.ngđ) Tải trọng thể tích bể: 198 200010.95,76 30 × = × = − W QSL = 0,8 (kgBOD5/m3.ngđ) ∈ (0,8 – 1,9kg BOD5/m3.ngày) (Nguồn: Bảng 6 – 1, Tính tốn thiết kế các cơng trình xử lý NT, TS. Trịnh Xuân Lai)  Tính lượng ơxy cần thiết cung cấp cho bể Aerotank Lượng ơxy lý thuyết cần cung cấp theo điều kiện chuẩn OCo = o x Q (S - S) - 1,42×P f (Cơng thức 6 – 15. Nguồn [3]) Với f: hệ số chuyển đổi giữa BOD5 và BOD20 là 0,67 OCo = 34,4942,167,0 10).17,1195,76(2000 3 ×− −× − = 126,3 (kgO2/ngđ) Lượng ơxy cần thiết trong điều kiện thực: OCt = OCo x S20 (T-20) sh L C 1 1 x x βC - C 1,024 α       Trong đĩ: Cs20 : Nồng độ ơxy bão hịa trong nước ở 20oC, (mg/l) CL : Lượng ơxy hịa tan cần duy trì trong bể, (mg/l) ðỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths. Lâm Vĩnh Sơn SVTH: Võ Chính Minh - 104108031 Trang 76 Csh : Nồng độ ơxy bão hịa trong nước sạch ứng với nhiệt độ 25oC (nhiệt độ duy trì trong bể), (mg/l) β : Hệ số điều chỉnh sức căng bề mặt theo hàm lượng muối. ðối với nước thải, β = 1 α : Hệ số điều chỉnh lượng ơxy ngấm vào nước thải do ảnh hưởng của hàm lượng cặn, chất hoạt động bề mặt, loại thiết bị làm thống, hình dạng và kích thước bể cĩ giá trị từ 0,6 ÷ 2,4. Chọn α = 0,6. T : Nhiệt độ nước thải, T= 25oC OCt = 46,2696,0 1 024,1 1 2)3,81( 08,93,126 )2025( =×× −× × − (kgO2/ngđ)  Lượng khơng khí cần thiết cung cấp cho bể Qkk = fOU OCt × Trong đĩ: OCt : Lượng ơxy thực tế cần sử dụng cho bể OU : Cơng suất hịa tan ơxy vào nước thải của thiết bị phân phối. OU = Ou x h Trong đĩ: h : Chiều sâu ngập nước của thiết bị phân phối. Chọn độ sâu ngập nước của thiết bị phân phối (xem như gần sát đáy) và chiều cao của giá đỡ khơng đáng kể h = 4 (m). Ou : Lượng ơxy hịa tan vào 1m3 nước thải của thiết bị phân phối bọt khí nhỏ và mịn ở chiều sâu 1m. Chọn Ou = 8 (gO2/m3.m) ⇒ OU = Ou x h = 8 x 4 = 32 (gO2/m3) f: Hệ số an tồn, chọn f = 1,5 Vậy Qkk = tOCOU x f = 32 1046,269 3× x 1,5 = 12630 (m3/ngđ) = 0,15 m3/s Chọn đĩa phân phối khí dạng đĩa xốp đường kính 168 mm. Lưu lượng riêng phân phối khí của đĩa thổi khí Ω = 150 – 200 (l/phút), chọn Ω = 180 (l/phút). Lượng đĩa thổi khí trong bể Aerotank: N = 88 1806024 1263010 )/(6024 )/(10 333 = ×× × = Ω×× × phútl ngàymQkk (đĩa) ðỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths. Lâm Vĩnh Sơn SVTH: Võ Chính Minh - 104108031 Trang 77 Chọn N = 50 đĩa thổi khí.  Tính tốn máy thổi khí Áp lực cần thiết của máy thổi khí: Hm = h1 + hd + H Trong đĩ: h1 : Tổn thất trong hệ thống ống vận chuyển h1 = 0,4 (m) hd : Tổn thất qua đĩa phun khơng quá 0,7m. Chọn hd = 0,6 (m) H : ðộ sâu ngập nước của miệng vịi phun H = 4 (m) Hm = 0,4 + 0,6 + 4 = 5 (m) Cơng suất máy thổi khí Pmáy = × ×× ×× en TRG 7,29 1         −      1 283,0 1 2 p p Trong đĩ: Pmáy : Cơng suất yêu cầu của máy nén khí , (Kw) G : Trọng lượng của dịng khơng khí , (kg/s) G = Qkk × ρkhí = 0,15 × 1,3 = 0,195 (kg/s) R : Hằng số khí , R = 8,314 (KJ/K.mol.0K) T1 : Nhiệt độ tuyệt đối của khơng khí đầu vào T1= 273 + 25 = 298 (0K) P1 : Áp suất tuyệt đối của khơng khí đầu vào P1= 1 (atm) P2 : Áp suất tuyệt đối của khơng khí đầu ra P2 = )(49,1113,10 atm H m =+ n = K K 1− = 0,283 ( K = 1,395 đối với khơng khí ) 29,7 : Hệ số chuyển đổi e : Hiệu suất của máy, chọn e = 0,8 Vậy: Pmáy = 8,0283,07,29 298314,8195,0 ×× ×× 0,2831,49 1 1    −       = 8,5 (Kw)  Tính tốn đường ống dẫn khí Vận tốc khí trong ống dẫn khí chính, chọn vkhí = 15 (m/s) Lưu lượng khí cần cung cấp, Qkk = 12630 (m3/ngđ) = 0,15 (m3/s) ðường kính ống phân phối chính ðỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths. Lâm Vĩnh Sơn SVTH: Võ Chính Minh - 104108031 Trang 78 D = pi× × khi kk v Q4 = 14,315 15,04 × × = 0,112 (m) Chọn ống thép cĩ đường kính D = 114 mm. Từ ống chính ta phân làm 11 ống nhánh cung cấp khí cho bể, lưu lượng khí qua mỗi ống nhánh: Q’k = 11 kkQ = ≈ 11 15,0 0,014 (m3/s) Vận tốc khí qua mỗi ống nhánh v’khí = 15 (m/s) ðường kính ống nhánh: d = pi× × ' '4 khi k v Q = ≈ × × 14,315 014,04 0,035 (m) Chọn loại ống thép cĩ đường kính Φ = 42 mm.  Kiểm tra lại vận tốc Vận tốc khí trong ống chính Vkhí = 2 4 D Qk pi = 2114,014,3 15,04 × × = 14,7 (m/s) Vậy Vkhí nằm trong khoảng cho phép (10 - 15 m/s) Vận tốc khí trong ống nhánh: v’khí = 2 '4 d Q k pi = 2042,014,3 014,04 × × = 10,11 (m/s) Vậy v’khí nằm trong khoảng cho phép (10 - 15 m/s) (Nguồn[3])  Tính tốn đường ống dẫn nước thải ra khỏi bể Chọn vận tốc nước thải trong ống: v = 1,2 (m/s) Lưu lượng nước thải: Q = 2.000 (m3/ngày) = 0,023 (m3/s) Lưu lượng bùn tuần hồn: Qt = 900 (m3/ngày) = 0,01 (m3/s) Lưu lượng nước thải ra khỏi bể Aerotank hay vào bể lắng: Qv = Q + Qt = 2.000 + 900 = 2900 (m3/ngày) = 121(m3/h). Chọn loại ống dẫn nước thải là ống uPVC, đường kính của ống: D = t4(Q Q ) v + pi = 14,32,1 )01,0023,0(4 × +× = 0,187 (m) Chọn ống uPVC cĩ đường kính =Φ 200 mm. ðỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths. Lâm Vĩnh Sơn SVTH: Võ Chính Minh - 104108031 Trang 79  Tính tốn đường ống dẫn bùn tuần hồn Lưu lượng bùn tuần hồn Qt = 900 (m3/ng.đ) = 0,01 (m3/s). Chọn vận tốc bùn trong ống v= 2 (m/s) D = piv Q4 = 14,32 01,04 × × = 0,08 (m) = 90 (mm) Chọn ống uPVC cĩ đường kính =Φ 90 mm. 4 CODL = 3 CODL (1 – 60%) = 307,8 x 0,4 = 123,12 mg/l Bảng 5.7: Tổng hợp tính tốn bể Aerotank Thơng số Kí hiệu ðơn vị Giá trị Thời gian lưu nước t h 4,8 Chiều dài L mm 9.000 Chiều rộng B mm 6.000 Chiều cao hữu ích H mm 4.000 Kích thước bể Chiều cao xây dựng Hxd mm 4.500 Số đĩa khuyếch tán khí n đĩa 50 ðường kính ống dẫn khí chính D mm 114 ðường kính ống nhánh dẫn khí dn mm 42 ðường kính ống dẫn nước vào Dv, mm 220 ðường kính ống dẫn nước ra D r mm 200 Thể tích bể Aerotank Wt m3 216 5.2.9 Bể lắng II . Nhiệm vụ Bùn sinh ra từ bể Aerotank và các chất lơ lửng sẽ được lắng ở bể lắng II. Bùn hoạt tính sẽ được tuần hồn trở lại bể Aerotank. Tính tốn ðỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths. Lâm Vĩnh Sơn SVTH: Võ Chính Minh - 104108031 Trang 80 Bảng 5.8: Thơng số cơ bản thiết kế bể lắng đợt II Tải trọng bề mặt (m3/m2.ngày) Tải trọng bùn (kg/m2.ngày) Quy trình xử lý Ngày Trung bình Ngày Cao điểm Giờ Trung bình Giờ Cao điểm Chiều cao bể (m) Sau bể Aerotank 16,4 – 32,8 41 – 49,2 3,9 – 5,85 9,75 3,7 – 6,1 (Nguồn: Bảng 9 - 1, Tính tốn thiết kế các cơng trình XLNT, TS. Trịnh Xuân Lai) Diện tích mặt thống của bể lắng II trên mặt bằng ứng với lưu lượng trung bình tính theo cơng thức: F1 = tb ngày 1 Q L = 25 2000 = 80 (m2) Trong đĩ: Qtbngđ : Lưu lượng trung bình ngày đêm. L1 : Tải trọng bề mặt ứng với lưu lượng trung bình lấy theo bảng. Diện tích mặt thống của bể lắng II trên mặt bằng ứng với tải trọng chất rắn lớn nhất tính theo cơng thức: )(54 8,9 102500)6,033,13333,133(10)( 23 2 3max 2 mL XQQF th hh = ×××+ = ××+ = −− Trong đĩ: max hQ : Lưu lượng lớn nhất giờ. th hQ : Lưu lượng bùn tuần hồn lớn nhất trong giờ = 0,6x maxhQ . 0,6 : Hệ số tuần hồn α = 0,6 L2 : Tải trọng chất rắn lớn nhất lấy theo bảng. Diện tích mặt thống thiết kế của bể lắng đợt II trên mặt bằng sẽ là giá trị lớn nhất trong số 2 giá trị của F1, F2 ở trên. Như vậy, diện tích mặt thống thiết kế chính là F = F1 = 80 (m2). ðường kính bể lắng: 8044 ×=×= pipi FD = 10,1 (m) ðỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths. Lâm Vĩnh Sơn SVTH: Võ Chính Minh - 104108031 Trang 81 Chọn D = 10,1 (m). ðường kính ống trung tâm: d = 20% x D = 20% x 10,1 = 2,02 (m) Chọn chiều cao hữu ích của bể lắng là H = 3,5m, chiều cao lớp bùn lắng hbl = 1m, chiều cao hố thu bùn ht = 0,3m, chiều cao lớp trung hịa hth = 0,2m và chiều cao bảo vệ hbv= 0,3m. Vậy chiều cao tổng cộng của bể lắng II: Htc = H + hbl + ht + hth + hbv = 3,5 + 1 + 0,3 + 0,2 + 0,3 = 5,3 (m) Chiều cao ống trung tâm: h = 60% x H = 60% x 3,5 = 2,1 (m) Thể tích thực của bể lắng ly tâm đợt II: W = F x H = 80 x 5,3 = 424 (m3) Thời gian lưu nước của bể lắng: t = )(2,3)/(6,033,8333,83 )(424 3 3 h hm m QQ th ≈ ×+ = + Trong đĩ: Q :Lưu lượng nước thải trung bình giờ, (m3/h). Qth : Lưu lượng tuần hồn về bể Aerotank = 83,33 x 0,6 (m3/h). 0,6 : Hệ số tuần hồn α = 0,6  Lượng bùn sinh ra mỗi ngày Wtươi = 1000 )( 21 CCQ −× (Nguồn [1]) Trong đĩ: C2 :Hàm lượng cặn đi ra khỏi bể lắng, (mg/l) C1 : Hàm lượng cặn trong nước đi vào bể lắng. C1 = C0 + k x ap + 0,25 x M C0 : Hàm lượng cặn trong nước đi vào bể lắng, C0 = 106,5 (mg/l) ap : Hàm lượng phèn, ap = 20 (mg/l) k : Hệ số tạo cặn từ phèn, đối với phèn nhơm kĩ thuật, k = 1. M : ðộ màu của nước, M = 200 → C1 = 106,5 + 1x 20 + 0,25x 200 = 307,5 (mg/l) Vậy : Wtươi = 1,1491000 )3,05,1065,106(2000 = −× x (kgbùn/ngày). ðỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths. Lâm Vĩnh Sơn SVTH: Võ Chính Minh - 104108031 Trang 82 Giả sử nước thải cĩ hàm lượng cặn 5% (độ ẩm 95%), tỷ số VSS : SS = 0,8 và khối lượng riêng của bùn tươi = 1,082 (kg/l). Vậy lưu lượng bùn tươi cần phải xử lý là: Qtươi = =× × 1000 1 )/(082,105,0 )/(1,149 lkg ngàykg 2,75 (m3/ngày). Bùn dư từ quá trình sinh học được đưa về bể nén bùn.  Máng thu nước Vận tốc nước chảy trong máng: chọn v = 0,6 (m/s) (Quy phạm 0,6 – 0,7m/s) Diện tích mặt cắt ướt của máng: A = )(06,0)/(86400)/(6,0 )/(9002000 23 m ngàyssm ngàym v QQ t = × + = + ⇒ (cao x rộng) = ( 300mm x 300mm)/máng ðể đảm bảo khơng quá tải trong máng chọn kích thước máng: cao x rộng = (300mm x 300mm). Máng bê tơng cốt thép dày 100mm, cĩ lắp thêm máng răng cưa thép tấm khơng gỉ.  Máng răng cưa ðường kính máng răng cưa được tính theo cơng thức: Drc = D – (0,3 + 0,1 + 0,003) x 2 = 10,1 – 2 x 0,403 = 9,3 (m) Trong đĩ D : ðường kính bể lắng II, D = 10,1 (m) 0,3 : Bề rộng máng tràn = 300 (mm) = 0,3 (m) 0,1 : Bề rộng thành bê tơng = 100 (mm) = 0,1 (m) 0,003 : Tấm đệm giữa máng răng cưa và máng bê tơng = 3 (mm) Máng răng cưa được thiết kế cĩ 4 khe/m dài, khe tạo gĩc 90o Như vậy tổng số khe dọc theo máng bê tơng là : 9,3 x pi x 4 = 116 (khe) Lưu lượng nước chảy qua mỗi khe: Qkhe = 4 3 10.89,2)/(86400)(116 900)/(2000 − = × + = + ngàyskhe ngàym Sokhe QQ t Mặt khác ta lại cĩ: Qkhe = )/(10.89,242,12215 8 342 5 2 5 smHtgHgCd − =×=×××× θ Trong đĩ: Cd : Hệ số lưu lượng, Cd = 0,6 ðỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths. Lâm Vĩnh Sơn SVTH: Võ Chính Minh - 104108031 Trang 83 g : Gia tốc trọng trường (m/s2) θ : Gĩc của khía chữ V, o90=θ H : Mực nước qua khe (m) Giải phương trình trên ta được: × 2 5 lnH = ln(2,67.10-4) => lnH = -3,47 => H = e-3,47 = 0,0317 H = 0,0317 (m) = 31,7 (mm) < 50 (mm) chiều sâu của khe ⇒ đạt yêu cầu Tải trọng thu nước trên 1m dài thành tràn: q = t rc Q+Q 2πD = )./(248)./(50 3,92 9002000 33 ngàymmngàymm <= × + pi (Nguồn [3])  Tính ống dẫn nước thải, ống dẫn bùn Ống dẫn nước thải ra Chọn vận tốc nước thải chảy trong ống v = 1 (m/s) Lưu lượng nước thải : Q = 83,33 (m3/h). ðường kính ống là: D = pi×× × v Q 3600 4 = 14,313600 33,834 ×× × =0,172 (m) = 172 (mm) Chọn ống nhựa uPVC cĩ đường kính Φ =200mm Ống dẫn bùn: Chọn vận tốc bùn chảy trong ống: v = 2 (m/s) Lưu lượng bùn: Qb = Qt + Qw = 37,5 + 0,12 = 37,62 (m3/h) Trong đĩ: Qt : Lưu lượng bùn hoạt tính tuần hồn về bể Aerotank 900 (m3/ngày) = 37,5 (m3/h) Qw : Lưu lượng bùn dư từ bể Aerotank 2,8 (m3/ngày) = 0,12 (m3/h) ðường kính ống dẫn là: D = pi×× × v Qb 3600 4 = 14,323600 62,374 ×× × = 0,08 (m) Chọn ống nhựa uPVC đường kính ống Φ = 90mm.  Bơm bùn tuần hồn Lưu lượng bơm: Qt = 900 (m3/ng.đ) = 0,01 (m3/s). Cột áp của bơm: H = 12 (m) ðỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths. Lâm Vĩnh Sơn SVTH: Võ Chính Minh - 104108031 Trang 84 Cơng suất bơm: 8,01000 1281,91000013,0 1000 × ××× = × ××× = η ρ HgQN t = 2 (Kw) Trong đĩ: η : Hiệu suất chung của bơm từ 0,72 - 0,93 , chọn η= 0,8 ρ : Khối lượng riêng của nước (kg/m3)  Thiết bị cào bùn bể lắng Loại cầu trung tâm. Hoạt động với vận tốc chậm, gom bùn lắng ở đáy bể về hố gom bùn. Từ đây, bùn được bơm hút đi. Chế độ vận hành 24/24. Hàm lượng SS và BOD5, COD sau khi qua bể lắng II giảm: 4 SSL = 3 SSL (1 – 70%) = 85,5x 0,3 = 25,65 (mg/l) 5 BODL = 4 BODL (1 – 85%) = 76,95 x 0,15 = 11,54 (mg/l) 5 CODL = 4 CODL (1 – 60%) = 123,12 x 0,4 = 49,25 (mg/l) Bảng 5.9: Tổng hợp tính tốn bể lắng đợt II Thơng số Kí hiệu ðơn vị Giá trị ðường kính bể lắng D mm 10.100 Chiều cao bể lắng Htc mm 5.300 ðường kính ống trung tâm d mm 2.100 Chiều cao ống trung tâm h mm 2.020 Thời gian lưu nước t h 3,2 ðường kính máng răng cưa Drc mm 9.300 Tổng số khe của máng răng cưa n 116 Thể tích bể lắng đợt II W m3 400 5.2.10 Bể chứa trung gian Bể chứa trung gian dùng để chứa nước sau lắng trước khi bơm lên bể lọc áp lực nhằm điều hịa lưu lượng để thuận lợi cho quá trình lọc. Tính tốn kích thước bể Chọn thời gian lưu nước là 30 phút. Bể xây nửa chìm nửa nổi. ðỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths. Lâm Vĩnh Sơn SVTH: Võ Chính Minh - 104108031 Trang 85 Thể tích bể trung gian V = Qtb, h x t = 83,33 x 0,5 = 41,67 (m3) Chọn kích thước bể H x B x L • Chiều cao H = 4 (m); • Chiều rộng B = 2,8 (m); • Chiều dài L = 4,8 (m); • Chiều cao bảo vệ hbv = 0,5 (m). Chiều cao xây dựng Hxd = 4 + 0,5 = 4,5 (m). Thể tích thực của bể V = 4,5 x 2,8 x 4,8 = 60,48 (m3) Bể đơn thuần là chứa nước thải nên ta chọn vật liệu xây dựng là bê tơng cốt thép dày 200mm, bên trong cĩ phủ lớp composit bảo vệ chống ăn mịn. Tính bơm từ bể trung gian lên bể lọc áp lực  Tính tốn ống dẫn nước ra khỏi bể trung gian Nước thải được bơm sang bể trung gian nhờ một bơm chìm, lưu lượng nước thải 83,33 m3/h, với vận tốc nước chảy trong ống là v = 2m/s, đường kính ống ra: Dr = 36002 33,834 ×× × pi = 0,121 (m) ⇒Chọn ống nhựa uPVC cĩ đường kính Φ = 150mm.  Chọn máy bơm nước từ bể trung gian sang bồn lọc áp lực Các thơng số tính tốn bơm Lưu lượng mỗi bơm QTB = 2.000 (m3/ngày) = 0,023 (m3/s) Sử dụng hai bơm hoạt động luân phiên để bơm nước thải từ bể trung gian sang bồn lọc áp lực. Cơng suất của bơm: η ρ × ××× = 1000 HgQN TB h Trong đĩ: ρ :Khối lượng riêng chất lỏng ρ =1.000 (kg/m3) TB hQ : Là lưu lượng trung bình giờ nước thải )/(029,0 3 smQ tbs = H :Là chiều cao cột áp (tổn thất áp lực) (m) ðỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths. Lâm Vĩnh Sơn SVTH: Võ Chính Minh - 104108031 Trang 86 g :Gia tốc trọng trường g = 9,81 (m/s2) η : Là hiệu suất máy bơm η = 0,73 - 0,93 chọn η = 0,8 Xác định chiều cao cột áp của bơm theo định luật Bernulli: H = Hh + ∑h = Hh + Ht + Hd +Hcb Trong đĩ: Hh : Cột áp để khắc phục chiều cao dâng hình học, (m). Ht : Tổn thất áp lực giữa hai đầu đoạn ống hút và ống đẩy, (m). Hd : Tổn thất áp lực dọc đường, (m) Hcb: Tổn thất áp lực cục bộ, (m) Xác định cột áp để khắc phục chiều cao dâng hình học: Hh = Z1 – Z2 = 5 (m) Trong đĩ: Z1 : Chiều cao đẩy (độ cao bể điều hịa) Z1 = 5 (m) Z2 : Chiều cao hút, Z2 = 0 (m) Xác định tổn thất áp lực gữa hai đầu đoạn ống hút và ống đẩy: g ppH t × − = ρ 12 Trong đĩ: p1, p2 : Áp suất ở hai đầu đoạn ống p1 = p2. ρ : Khối lượng riêng của nước thải Suy ra Ht = 0 Xác định tổn thất áp lực dọc đường: Hd = i x L Tổn thất theo đơn vị chiều dài. Với Q = 23,15 (l/s) và đường kính ống D =150 (mm) tra bảng tra thủy lực đối với ống nhựa ta được vận tốc trong ống v = 0,7 (m/s), 1000i = 2,19. Tổn thất cục bộ: Hcb = g v × ×∑ 2 2 ξ Tổn thất qua van ζ= 1,7, cĩ 1 van Tổn thất qua co 900 ζ= 0,5, cĩ 3 co Tổn thất qua tê ζ= 0,6, cĩ 1 tê. ðỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths. Lâm Vĩnh Sơn SVTH: Võ Chính Minh - 104108031 Trang 87 V : Vận tốc nước chảy trong ống, V = 0,7 (m/s). H = 4,5 + ( ) 22,19 0,7110 1 1,7 3 0,5 1 0,6 1000 2 9,81 × + × + × + × × × = 4,6 (m). Chọn cột áp bơm H = 10 (m) )(55,3 8,01000 1081,9029,01000 1000 KwHgQpN tb s = × ××× = × ××× = η = 4,7 (Hp) Chọn bơm chìm, được thiết kế 2 bơm cĩ cơng suất như nhau (3,55 Kw). Trong đĩ 01 bơm đủ để hoạt động với cơng suất tối đa của hệ thống xử lý, bơm cịn lại là dự phịng. Các bơm tự động luân phiên nhau theo chế độ cài đặt nhằm đảm bảo tuổi thọ lâu bền. 5.2.11 Bể lọc áp lực Bể lọc áp lực là bể lọc kín, quá trình lọc xảy ra nhờ lớp áp lực nước phía trên lớp vật liệu lọc. Dùng để giữ lại một phần hay tồn bộ lượng cặn cĩ trong nước, khử các hạt mịn vơ cơ hoặc hữu cơ, những cặn lơ lửng và kết tủa chưa lắng được ở cơng trình trước. Sử dụng các vật liệu lọc than Anthracite và cát thạch anh kết hợp với máy nén khí tạo áp lực cho nước. Tính tốn kích thước bể Chọn bể lọc áp lực 2 lớp: (1) Than Anthracite và (2) Cát thạch anh. Chọn: • Chiều cao lớp cát h1 = 0,5 (m) cĩ đường kính hiệu quả de = 0,5 (mm), hệ số đồng nhất U = 1,6; • Chiều cao lớp than h2 = 0,5 (m) cĩ đường kính hiệu quả de =1,8 (mm), hệ số đồng nhất U = 1,5. • Lớp sỏi đỡ h3 = 200 (mm) (3 - 4mm) • Tốc độ lọc v = 12 (m/h), • Số bể n = 2 bể. ðỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths. Lâm Vĩnh Sơn SVTH: Võ Chính Minh - 104108031 Trang 88 Bảng 5.10 Kích thước vật liệu lọc ðặc tính Giá trị Giá trị đặc trưng Anthracite Chiều cao h (m) ðường kính hiệu quả de (mm) Hệ số đồng nhất U Cát Chiều cao h (m) ðường kính hiệu quả de (mm) Hệ số đồng nhất U Tốc độ lọc v (m/h) 0,3 – 0,6 0,8 – 2,2 1,3 – 1,8 0,15 – 0,3 0,4 – 0,8 1,2 – 1,6 5 – 24 0,45 1,8 1,6 0,3 0,5 1,5 12 Tổng diện tích bề mặt bể lọc : )(94,6 12 33,83 2, m v Q A htb === Lưu lượng 1 bể lọc : )/(665,41 2 33,83 2 3, hm QQ htbl === Diện tích bề mặt 1 bể lọc : )(47,3 2 94,6 2 ' 2 m AA === ðường kính bể lọc áp lực : )(2 14,3 47,34'4 m AD =×=×= pi Thu nước sau lọc bằng chụp lọc. Trên đầu chụp lọc, đổ một lớp sỏi đỡ đường kính 2 – 4mm, dày 15 – 20cm để ngăn ngứa cát chui vơ khe gây tắc nghẽn. Chiều cao tổng cộng của bể lọc áp lực H = HVL + hcn + hđỡ + hthu = (0,5 +0,5) + 0,8 + 0,2 + 0,3 x 2 = 2,6 (m) Trong đĩ: hcn : chiều cao phần chứa nước hcn = 0,8 (m) hđỡ : chiều cao lớp sỏi đỡ , hđỡ = 0,2 (m) (qui phạm 0,15 – 0,2m); ðỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths. Lâm Vĩnh Sơn SVTH: Võ Chính Minh - 104108031 Trang 89 hthu : chiều cao phần thu nước (tính từ mặt chụp lọc đến đáy bể (phần elip)). Dựa vào bảng 5.11 và đường kính hiệu quả của cát và than Anthracite cĩ thể chọn tốc độ rửa nước vnước = 0,7 (m3/m2. phút) và tốc độ khí 2,27 (m3/m2. phút). Rửa ngược cĩ thể được chia làm 3 giai đoạn : (1) Rửa khí cĩ tốc độ vkhí = 2.27 (m3/ m2. phút) trong thời gian t = 1 ÷ 2 (phút); (2) Rửa khí và nước trong thời gian t = 4 ÷ 5 (phút); (3) Rửa ngược bằng nước trong thời gian t = 4 ÷ 5 (phút) với tốc độ vnước = 0,7 (m3/m2. phút). Lượng nước cần thiết để rửa ngược cho 1 bể lọc : 29,24107,047,3' =××=××= tvAW nn (m3/bể) Bảng 5.11 Tốc độ rửa ngược bằng nước và khí đối với bể lọc cát một lớp và lọc Anthracite ðặc tính vật liệu lọc Tốc độ rửa ngược (m3/m2.phút) Vật liệu lọc ðường kính hiệu quả de, (mm) Hệ số đồng nhất U Nước Khí Cát Anthracite 0,5 0,7 1,00 1,49 2,19 1,10 1,34 2,00 1,4 1,4 1,4 1,4 1,3 1,73 1,49 1,53 0,15 0,26 0,41 0,61 0,81 0,29 0,41 0,61 0,5 0,8 1,3 2,0 2,6 0,7 1,3 2,0 Lưu lượng bơm nước rửa ngược cho 1 bể lọc : )/(74,145607,047,3)/(60' 3 hmhphútvAQ nln =××=××= Lưu lượng bơm nước rửa ngược cho 2 bể lọc: Qn = 145,74 x 2 = 291,48 (m3/h) Lưu lượng máy thổi khí cho 1 bể lọc : ðỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths. Lâm Vĩnh Sơn SVTH: Võ Chính Minh - 104108031 Trang 90 )/(6,4726027,247,3)/(60 3 hmhphútvAQ klk =××=××= Lưu lượng máy thổi khí cho 2 bể lọc : )/(94526,472 3 hmQk =×= . Chọn Qk = 945 (m3/h) Tổn thất áp lực qua lớp vật liệu lọc sạch (đầu chu kỳ lọc) được xác định theo cơng thức Hazen : hvd L tC h ×× +× ×= 2 10 0 428,1 601 Trong đĩ: C : Hệ số nén ép, C = 600 ÷1.200 tuỳ thuộc vào tính đồng nhất và sạch. Chọn C = 1.000; t0 : Nhiệt độ của nước (0C). Chọn t = 25 0C ; d10 : ðường kính hiệu quả của vật liệu lọc, (mm) ; Lớp lọc cát: d10 = 0,5 (mm) Lớp lọc Anthracite: d10 = 1,8 (mm) vh : Tốc độ lọc, (m/h). Chọn vh = 9 (m/h). L : Chiều dày lớp vật liệu lọc, (m). ðối với lớp lọc cát )(29,0 24(h/ngày)9(m/h) 5,0 5,0 42258,1 60 1000 1 21 mh =×××+× ×= ðối với lớp lọc Anthracite: )(023,0 24(h/ngày)9(m/h) 8,1 5,0 42258,1 60 1000 1 22 mh =×××+× ×= Tổn thất áp lực qua 2 lớp vật liệu lọc : h = 0,29 + 0,023 = 0,313(m). Thể tích lớp cát : Vc = A x hc = 3,47 x 0,5 = 1,735 (m3). Thể tích lớp than : Vt = A x ht = 3,47x 0,5 = 1,735 (m3).  Tính tốn đường ống ðường kính ống dẫn nước vào bể: Dv = 140 (mm). Nước dùng để rửa ngược cho bể lọc lấy từ bể chứa nước sạch. ðường kính ống dẫn nước rửa bể: Dr = 140 (mm). ðường kính ống dẫn nước sạch sau lọc: Dl = 140 (mm). ðỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths. Lâm Vĩnh Sơn SVTH: Võ Chính Minh - 104108031 Trang 91 Nước sau khi rửa xả ra hồ nén cặn. Lượng nước xả ra hồ: )(48,29174,14522 3mQq lnx =×=×= . Thời gian xả: t = 5 phút = 5 x 60 = 300s Chọn đường kính ống dẫn D = 140 (mm) = 0,14 (m). Vận tốc nước xả: )/(60 14,0 300 48,2914 4 22 smD q v x = ×       × = × × = pipi Tính máy thổi khí Áp lực cần thiết của máy thổi khí: H = 1,5 (at). Năng suất yêu cầu của máy: Lkhí = 945 (m3/h) = 0,95 (m3/s) Cơng suất của máy thổi khí         −      = 1 p p 29,7ne GRT 0,283 1 21 mP Trong đĩ : G : Trọng lượng dịng khơng khí. G = Qkhí × ρkhí = 0,15× 1,3 = 0,195 (kg/s); R : Hằng số khí R = 8,314 (KJ/K.mol oK); T1 : Nhiệt độ tuyệt đối của khơng khí đầu vào T1 = 273 + 25 = 298 (oK); P1 : Áp suất tuyệt đối của khơng khí đầu vào P1 = 1atm; P2 : Áp suất tuyệt đối của khơng khí đầu ra P2 = 1,5atm; 283,01 =−= K K n (K = 1,395 đối với khơng khí); 29,7 : Hệ số chuyển đổi; E : Hiệu suất của máy, chọn e = 0,7. )(33,13)(101 1 5,1 7,0283,07,29 298314,8195,0 283,0 HpKwPm ==         −      ×× ×× =⇒ ðỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths. Lâm Vĩnh Sơn SVTH: Võ Chính Minh - 104108031 Trang 92 Bảng 5.12 Các thơng số thiết kế bể lọc áp lực Thơng số ðơn vị Kích thước Số lượng Cơng trình 2 ðường kính m 2 Chiều cao m 2,2 Thể tích lớp cát m3 1,735 Thể tích lớp than m3 1,735 Tính bơm rửa ngược : Trong bể đặt 2 bơm chìm (1 làm việc và 1 dự phịng) lưu lượng 182,28 (m3/h). Cột áp bơm: H = 20 (m). Cơng suất bơm : η ρ × ××× = 1000 )( HgqkWN b Trong đĩ qb : Lưu lượng bơm, qb = 0,05 (m3/s); ρ : Khối lượng riêng của dung dịch )/(1000 3mkgp =⇒ g : Gia tốc trọng trường, g = 9,81 (m/s2); H : Cột áp bơm, H = 20 (m); η : Hiệu suất chung của bơm η = 0,72 – 0,93. Chọn η = 0,8. )(26,12 8,01000 2081,9100005,0 KwN = × ××× =⇒ 5.2.12 Bể tiếp xúc khử trùng Nhiệm vụ Sau các giai đoạn xử lý cơ học, sinh học song song với việc làm giảm nồng độ các chất ơ nhiễm đạt tiêu chuẩn qui định thì số lượng vi trùng cũng giảm đáng kể đến 90 – 95%. Tuy nhiên, lượng vi trùng vẫn cịn cao và theo nguyên tắc bảo vệ nguồn nước là cần thực hiện giai đoạn khử trùng nước thải. Tính kích thước bể Thể tích bể tiếp xúc: ðỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths. Lâm Vĩnh Sơn SVTH: Võ Chính Minh - 104108031 Trang 93 W = Q x t = )(30)(60 )/(33,83 3 phút phút hm × = 41,665 (m3) . Chọn W =42(m3) Trong đĩ: Q : Lưu lượng nước thải đưa vào bể tiếp xúc, (m3/h) t : Thời gian tiếp xúc, t = 30 (phút) (Nguồn: ðiều 8.28.5 TCVN 7957 – 2008 ) Chọn chiều sâu lớp nước trong bể H = 2m. Diện tích mặt thống của bể tiếp xúc khi đĩ sẽ là: F = )(2 )(42 3 m m H = = 21 (m2) Chiều cao xây dựng bể tiếp xúc: Hxd = H + hbv = 2 + 0,3 = 2,3 (m) Chọn bể tiếp xúc gồm 5 ngăn, diện tích mỗi ngăn: )(2,4 5 21 6 2 m Ff === Kích thước mỗi ngăn: l x b = 3,2m x 1,4m Tổng chiều dài bể: 1,4 x 5 = 7 (m) Thể tích thực của bể tiếp xúc: Wt = 3,2 x 7 x 2,3 = 51,52 (m3)  Tính ống dẫn nước thải ra Chọn vận tốc nước thải chảy trong ống: v = 0,7m/s ðường kính ống dẫn: 14,37,086400 200044 ×× × = × × = piv QD = 0,21m = 230mm Chọn ống nhựa uPVC đường kính ống Φ = 220 (mm)  Tính tốn hố chất Lượng clo tiêu thụ trong một ngày: Mclo = Q x C = 2.000 (m3/ngày) x 2 (mg/l) / 1.000 = 4 (kg/ngày) ðỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths. Lâm Vĩnh Sơn SVTH: Võ Chính Minh - 104108031 Trang 94 Bảng 5.13: Tổng hợp tính tốn bể tiếp xúc Thơng số Kí hiệu ðơn vị Giá trị Dài L mm 7.000 Rộng B mm 3.200 Cao cơng tác H mm 2.000 Kích thước bể Cao xây dựng Hxd mm 2.300 Thể tích bể tiếp xúc W m3 51,52 Lượng clo tiêu thụ Mclo kg/ngày 4 5.2.13 Bể nén bùn Nhiệm vụ Tại đây bùn dư từ bể thu bùn được nén bằng trọng lực nhằm giảm thể tích bùn. Bùn hoạt tính ở bể lắng II cĩ độ ẩm cao 99 ÷ 99,3%, vì vậy cần phải thực hiện nén bùn ở bể nén bùn để giảm độ ẩm cịn khoảng 95 ÷ 97%. Tính tốn Lượng bùn hình thành bao gồm: lượng bùn cặn xả ra hàng ngày từ bể lắng đợt I + bể lắng đợt II Qdư = QlắngI + Qbể lắng II = 9,1 + 2,75 = 11,85 (m3/ngày) Chọn hệ số an tồn khi thiết kế bể nén bùn là 135%. Lượng bùn dư cần xử lý: Qbùn = Qdư x 1,35 = 11,85 x 1,35 = 16 (kg/ngđ) Diện tích bề mặt yêu cầu: F = du o Q q = )(7,1 3,024 85,11 2m= × Trong đĩ: qo: Tải trọng tính tốn lên diện tích mặt thống của bể nén bùn, (m3/m2.h) ứng với nồng độ bùn 3.000 (mg/l), qo = 0,3 (m3/m2.h) ðường kính của bể nén bùn: D = pipi 7,144 × = × F = 1,5 (m) Chiều cao cơng tác của bể nén bùn: H = qo x t = 0,3 x 10 = 3 (m) ðỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths. Lâm Vĩnh Sơn SVTH: Võ Chính Minh - 104108031 Trang 95 Với t: Thời gian lưu bùn trong bể nén bùn. Chọn t = 10h ∈ (9 – 11h) (Nguồn: ðiều 7.152 TCVN 51 – 2008) Chiều cao tổng cộng của bể nén bùn: Htc = H + h1 + h2 + h3 = 3 + 0,4 + 0,3 + 1 = 4,7 (m) Trong đĩ: h1 : Khoảng cách từ mực nước đến thành bể, h1 = 0,4 (m) h2 : Chiều cao lớp bùn và lắp đặt thiết bị gạt bùn ở đáy, h2 = 0,3 (m) h3 : Chiều cao từ đáy bể đến mức bùn, h3 = 1 (m) ðường kính ống trung tâm: d = 20% x D = 0,2 x 1,5 = 0,3 (m) Chiều cao ống trung tâm: h = 0,6 x H = 0,6 x 4,7 = 2,8 (m) Thể tích thực của bể nén bùn: Wt = F x Htc = 1,7 x 4,7 = 7,99 (m3) Nước tách ra trong bể nén bùn được đưa về bể thu gom để tiếp tục xử lý.  Máng thu nước Vận tốc nước chảy trong máng: 0,6 – 0,7 m/s, chọn v = 0,6 m/s. Diện tích mặt cắt ướt của máng A = 039,0)/(86400)/(6,0 )/(2000 3 = × = ngàyssm ngàym v Q (m2) = 39.000 (mm2) ⇒ (cao x rộng) = (200mm x 200mm)/máng Máng bê tơng cốt thép dày 100mm, cĩ lắp thêm máng răng cưa thép tấm khơng gỉ.  Máng răng cưa ðường kính máng răng cưa được tính theo cơng thức: Drc = D – (0,2 + 0,1 + 0,003) x 2 = 1,5 – 2 x 0,303 = 0,894 (m) Trong đĩ: D : ðường kính bể nén bùn, D = 2 (m) 0,2 : Bề rộng máng tràn = 200 (mm) = 0,20 (m) 0,1 : Bề rộng thành bê tơng = 100 (mm) = 0,1 (m) 0,003: Tấm đệm giữa máng răng cưa và máng bê tơng = 3(mm) ðỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths. Lâm Vĩnh Sơn SVTH: Võ Chính Minh - 104108031 Trang 96 Máng răng cưa được thiết kế cĩ 8 khe/m dài, khe tạo gĩc 90o. Như vậy tổng số khe dọc theo máng bê tơng là: 2 x pi x 8 = 51 (khe) Lưu lượng nước chảy qua mỗi khe: Qkhe = )/(10.54,4)/(86400)(51 )/(2000 343 sm ngàyskhe ngàym Sokhe Q − = × = Mặt khác ta lại cĩ: Qkhe = ××× gCd 215 8 )/(10.67,542,1 2 342 5 2 5 smHtgH −=×=× θ Trong đĩ: Cd : Hệ số lưu lượng, Cd = 0,6 g : Gia tốc trọng trường (m/s2). θ : Gĩc của khía chữ V, o90=θ H : Mực nước qua khe (m) Giải phương trình trên ta được: 5/2 x lnH = ln(2,145.10-4) => lnH = -3,13 => H = e-3,13 = 0,044 Vậy H = 0,044 (m) = 44 mm < 50 mm chiều sâu của khe ⇒ đạt yêu cầu Tải trọng thu nước trên 1m dài thành tràn: q = rcD Q ××pi2 = )./(500)./(323)(894,02 )/(2000 333 ngàymmngàymm m ngàym <= ××pi  Ống dẫn bùn vào Chọn vận tốc bùn chảy trong ống: v = 0,6 (m/s) Lưu lượng bùn: Qb = Ql + Qw = 9 + 2,75 = 11,75 (m3/ngày) Trong đĩ: Ql : Lưu lượng bùn từ bể lắng I: 9 (m3/ngày) Qw : Lưu lượng bùn dư từ bể Aerotank: 2,75 (m3/ngày) ðường kính ống dẫn là: D = 14,36,086400 75,1144 ×× × = × × piv Qb = 0,02 (m) = 20 (mm) Chọn ống nhựa uPVC đường kính ống Φ = 21mm. Lượng bùn thải ra sau khi nén ép: )(4 %)96100( %)99100(16 )100( )100( 3 2 1 m P PQQt = − −× = − −× = ðỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths. Lâm Vĩnh Sơn SVTH: Võ Chính Minh - 104108031 Trang 97 Trong đĩ: Q : Lượng bùn vào bể nén bùn, (m3/ngày) P1 : ðộ ẩm của bùn ban đầu, P1 = 99% P2 : ðộ ẩm của bùn sau khi nén, P2 = 96% Lượng nước ép bùn sinh ra từ bể nén bùn: Q2 = Q – Q1 =16 – 9 = 7 (m3/ngày) ðường kính ống dẫn nước ra: D = 14,36,086400 744 2 ×× × = × × piv Q = 0,013 (m) Chọn ống nhựa uPVC đường kính ống Φ = 21 mm. Bảng 5.14: Tổng hợp tính tốn bể nén bùn Thơng số Kí hiệu ðơn vị Giá trị ðường kính bể nén bùn D mm 1.500 ðường kính máng răng cưa D mm 0,894 Chiều cao tổng cộng Htc mm 4.700 Thể tích bể nén bùn Wt m3 15,15 5.2.14 Máy ép bùn Nhiệm vụ Thiết bị lọc ép bùn dây đai là một loại thiết bị dung để khử nước ra khỏi bùn vận hành dưới chế độ cho bùn liên tục vào thiết bị. Bùn được ép thành bánh và đem chơn lấp theo quy định. Tính tốn Thơng số thiết kế máy ép bùn: • Bề rộng dây đai: b = 0,5 – 3,5 (m) • Tải trọng bùn: 90 – 680 (kg/m.h) Khối lượng bùn cần ép: 7 (m3/ngày) x 1,2 (tấn/m3) = 8,4 (tấn) Nồng độ bùn sau nén = 2% ( quy phạm 1 – 3%) Nồng độ bùn sau ép = 18% ( quy phạm 12 – 20%) ðỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths. Lâm Vĩnh Sơn SVTH: Võ Chính Minh - 104108031 Trang 98 Khối lượng bùn sau ép = 512,1 100 184,8 = × (kg/ngày) Số giờ hoạt động của thiết bị t = 8h/ngày. Tải trọng bùn tính trên 1m chiều rộng băng ép chọn = 450 (kg/m.h) Chiều rộng băng ép: B = 42,0)./(4508 )/(10512,1 3 = × × hmkgh ngàykg (m) Vậy ta chọn một máy ép bùn dây đai cĩ bề rộng 0,5 (m) = 500 (mm) Lượng polymer sử dụng cho thiết bị khử nước cho bùn Lượng bùn: 73,5 + 472,84 = 545,98 (kg/ngày) Thời gian vận hành: 8 (h/ngày) Lượng bùn khơ trong 1 giờ: 545,98/8 = 68,25 (kg/h) Liều lượng polymer: 4 (kg/tấn bùn) Liều lượng polymer tiêu thụ trong 1h: 68,25 x 4/1000 = 0,273 (kg/h) 5.2.15 Tính tốn hĩa chất a. Bể chứa dung dịch axít H2SO4 và bơm châm H2SO4 Lưu lượng thiết kế: Q = 83,33 (m3/h) pHvào max = 9 pHtrung hồ = 7 K = 0,000005 (mol/l) Khối lượng phân tử H2SO4 = 98 (g/mol) Nồng độ dung dịch H2SO4 = 5% (Quy phạm 5 -10%) Trọng riêng của dung dịch = 1,84 Liều lượng châm vào = 1084,15 10003,8398000005,0 ×× ××× = 0,44 (l/h) Thời gian lưu = 15 ngày Thể tích cần thiết của bể chứa = 0,55 x 24 x 15 = 198 lít Chọn thể tích bồn chứa W = 200 lít. Chọn: 1 bơm châm axít H2SO4 ðặc tính bơm định lượng: Q = 0,55 (l/h); áp lực 1,5 (bar) ðỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths. Lâm Vĩnh Sơn SVTH: Võ Chính Minh - 104108031 Trang 99 b. Bể chứa dung dịch NaOH và bơm châm NaOH Lưu lượng thiết kế: Q = 83,33 (m3/h) pHvào min = 5 pHtrung hồ = 7 K = 0,00001 (mol/l) Khối lượng phân tử NaOH = 40 (g/mol) Nồng độ dung dịch NaOH = 5% ( Quy phạm 5 -10%) Trọng riêng của dung dịch = 1,53 Liều lượng châm vào = 1053,15 100033,834000001,0 ×× ××× = 0,44 (l/h) Thời gian lưu = 15 (ngày) Thể tích cần thiết của bể chứa = 0,44 x 24 x 15 = 158,4 (lít) Chọn thể tích bồn chứa W = 200 (lít). Chọn: 1bơm châm NaOH ðặc tính bơm định luợng: Q = 0,44 (l/h); áp lực 1,5 (bar) c. Bể chứa dung dịch NaOCl và bơm châm NaOCl Lưu lượng thiết kế: Q = 2.000 (m3/ngày) Liều lượng clo = 2 (mg/l) Lượng clo châm vào bể tiếp xúc: 2 x 2.000.10-3 = 4 (kg/ngày) Nồng độ dung dịch NaOCl = 10% Lượng NaOCl 10% châm vào bể tiếp xúc = 5/0,1 = 50 (l/ngày) Thời gian lưu = 2 (ngày) Thể tích cần thiết của bể chứa = 50 x 2 = 100 (lít)  Chọn bơm định lượng 1 bơm châm NaOCl ðặc tính bơm định luợng: Q = 1,67 (l/h); áp lực 1,5 bar Bơm hoạt động liên tục, ngưng khi hệ thống ngừng hoạt động. ðỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths. Lâm Vĩnh Sơn SVTH: Võ Chính Minh - 104108031 Trang 100 CHƯƠNG 6 TÍNH KINH TẾ 6.1. DỰ TỐN CHI PHÍ XÂY DỰNG  Phần xây dựng cơ bản Bảng 6.1 : Bảng chi phí xây dựng BẢNG GIÁ CHI TIẾT PHẦN XÂY DỰNG Cơng trình: TRẠM XỬ LÝ NƯỚC THẢI KCN KIM HUY Cơng suất : 2,000 m3/ngày ITEM NỘI DUNG CƠNG VIỆC ðƠN VỊ SỐ LƯỢNG VẬT LIỆU ðƠN GIÁ/ (VND) THÀNH TIỀN/ (VND) Hạng mục chính 1 Hố bơm m3 90.7 BTCT 5,000,000 453,600,000 3 Bể điều hịa m3 2,210.0 BTCT 750,000 1,657,500,000 4 Bể keo tụ m3 6.0 BTCT 1,000,000 6,000,000 5 Bể tạo bơng m3 20.9 BTCT 1,000,000 20,900,000 6 Bể lắng sơ cấp m3 213.0 BTCT 1,000,000 213,000,000 7 Bể Aeroten m3 375.4 BTCT 1,000,000 375,400,000 8 Bể lắng thứ cấp m3 249.0 BTCT 1,000,000 249,000,000 9 Bể chứa frung gian m 3 10.8 BTCT 1,000,000 10,800,000 10 Bể khử trùng m3 28.4 BTCT 1,000,000 28,400,000 11 Bể chứa bùn m3 16.2 BTCT 1,000,000 16,200,000 12 Mĩng bồn lọc cát, than m 2 44.5 BTCT 800,000 35,600,000 13 Nhà vận hành (P.điều khiển, P. thí nghiệm, P. nhân viên m2 88.2 Sàn Bê tơng, mái lợp tơn, vì kèo thép, trần thạch cao 4,000,000 352,800,000 TỔNG CỘNG 3,464,560,000  Phần thiết bị Bảng 6.2 : Bảng chi phí thiết bị ðỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths. Lâm Vĩnh Sơn SVTH: Võ Chính Minh - 104108031 Trang 101 STT THIẾT BỊ ðẶC TÍNH KỸ THUẬT SL ðƠN GIÁ (VNð) THÀNH TIỀN (VNð) I BỂ THU GOM 80.000.000 1 Bơm chìm Cơng suất : 4,5Kw/380/3/50 hz Lưu lượng :166,5 m3/h Cột áp :10m Xuất xứ: Hãng Shinmaywa, Nhật 2 40.000.000 80.000.000 II LƯỚI LỌC TINH 30.000.000 2 Lưới lọc tinh Loại lưới: cố định Kiểu: Trống quay 1 30.000.000 30.000.000 III BỂ ðIỀU HỊA 174.000.000 3 Bơm chìm Cơng suất: 3,55Kw /380/3/50 hz Lưu lượng = 104,16 m 3/h Xuất xứ: Hãng Shinmaywa, Nhật 2 25.000.00 50.000.000 4 Máy cấp khí Cơng suất 11,3HP/380/3/50hz Xuất xứ Taiwan. 2 53.000.000 106.000.000 5 ðĩa phân phối khí Lưu lượng 76lít/ phút. Sản suất: Showfou - Taiwan 72 250.000 18.000.000 IV BỂ KEO TỤ 5.000.000 6 Mơ tơ khuấy Cơng suất: 7 kw/h Tốc độ: 63,6 vịng/phút 1 5.000.000 5.000.000 V BỂ TẠO BƠNG 12.000.000 7 Mơ tơ khuấy Buồng 1: Cơng suất:11,07kw Vịng quay: 12V/ph Buồng 2: 3 4.000.000 12.000.000 ðỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths. Lâm Vĩnh Sơn SVTH: Võ Chính Minh - 104108031 Trang 102 CS: 5kw Vịng quay: 10V/ph Buồng 3: CS: 1,25kw Vịng quay: 6 V/ph Xuất xứ: GEAR-TPG - Taiwan VI BỂ LẮNG I 20.500.000 8 Moto gạt bùn Cơng suất: 1,25Kw 1 4.000.000 4.000.000 9 Bơm bùn Cơng suất: 1Kw/h Cột áp: 20mH2O Xuất xứ: Nhật 1 12.500.000 12.500.000 10 Ống trung tâm Vật liêu: Thép dày 0,5m; ðường kính: 1,9m 1 4.000.000 4.000.000 VII AEROTANK 158.160.000 11 Máy thổi khí Cơng suất: 14,3 kw/h/380/3/50hz Sản xuất: ShowFou - Series RLC - Taiwan 2 65.000.000 130.000.000 12 ðĩa phân phối khí Lưu lượng 150lít/phút. Cơng suất: 0,37m/s Sản suất: Showfou - Taiwan 88 320.000 28.160.000 VIII BỂ LẮNG II 54.500.000 13 Moto Hiệu: NORD Series 0.37 - 7.5kW Tốc độ quay: 20 phút/ vịng Sản xuất: Úc 1 4.500.000 4.500.000 14 Ống trung tâm Vật liệu: Thép dày 3mm D = 2260mm 1 5.000.000 5.000.000 ðỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths. Lâm Vĩnh Sơn SVTH: Võ Chính Minh - 104108031 Trang 103 15 Máng răng cưa Vật liệu: inox ðường kính: D= 10500mm Sản xuất: Việt Nam 1 10.000.000 10.000.000 16 Thanh gạt bùn Vật liệu: Thép Sản xuất: Việt Nam 1 2.000.000 2.000.000 17 Bơm bùn Cơng suất : 1,6 Kw/380/3/50 hz Lưu lượng : 50 m3/h Cột áp :10m Xuất xứ Taiwan 2 16.500.000 33.000.000 IX BỂ TRUNG GIAN 50.000.000 18 Bơm chìm Cơng suất: 3,55Kw /380/3/50 hz Lưu lượng = 104,16 m 3/h Xuất xứ: Hãng Shinmaywa, Nhật 2 25.000.000 50.000.000 X BỒN LỌC 70.000.000 19 Bồn lọc Vật liệu thép Sản xuất: Việt Nam 2 35.000.000 70.000.000 XI BỂ NÉN BÙN 25.500.000 18 Bơm nước Cơng suất : 1.5 Kw/380/3/50 hz Cột áp :10m Xuất xứ Nhật 1 16.500.000 16.500.000 19 Máng răng cưa Vật liệu: inox ðường kính: D= 9200mm Sản xuất: Việt Nam 1 9.000.000 9.000.000 XII MÁY ÉP BÙN 150.000.000 20 Máy ép bùn băng tải Chiều rộng băng tải: 800mm 1 150.000.000 150.000.000 ðỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths. Lâm Vĩnh Sơn SVTH: Võ Chính Minh - 104108031 Trang 104 Cơng suất: 1,8 - 4m3/h Kích thước: 4,1 x 1,3 x 2,1 Trọng lượng: 2 tấn Bơm bùn, hĩa chất XIII HỆ THỐNG CHÂM HĨA CHẤT 47.500.000 21 Bồn hĩa chất Vật liệu: Composit Xuất xứ: Việt Nam 5 4.000.000 20.000.000 22 Bơm định lượng Mã hiệu CP01/02 Cơng suất: 0,18kw/220/1/50hz Sản xuất: Hoa Kì 5 5.500.000 27.500.000 XIV TỦ ðIỆN ðIỀU KHIỂN 125.000.000 23 Trọn bộ Xuất xứ: Hàn Quốc 125.000.000 125.000.000 XV VI SINH, THIẾT BỊ PHỤ 70.000.000 TỔNG CỘNG 1.071.660.000  Tổng chi phí đầu tư Tổng vốn đầu tư cơ bản cho trạm xử lý nước thải: T = chi phí xây dựng + chi phí máy mĩc thiết bị T = 3.464.560.000 + 1.071.660.000 T = 4.536.20.000 (VNð) ðỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths. Lâm Vĩnh Sơn SVTH: Võ Chính Minh - 104108031 Trang 105 6.2. TÍNH TỐN CHI PHÍ VẬN HÀNH HỆ THỐNG  Chi phí nhân cơng Cơng nhân vận hành 6 người chia làm 2 ca làm việc. Bảo vệ và nhân viên vệ sinh cơng cộng: 2 người. Giả sử mức lương trung bình là 70.000 đồng/người/ngày Tổng chi phí nhân cơng: TN = 90.000 x 8 = 720.000VNð/ngày  Chi phí điện năng Bảng 6.3: Bảng tiêu thụ điện STT THIẾT BỊ CƠNG SUẤT (Kw) SỐ LƯỢNG (cái) Số máy hoạt động Thời gian hoạt động (h/ngày) Tổng điện năng tiêu thụ (Kwh/ngày) 1 Máy khuấy dung dịch hĩa chất 0,7 5 5 6 21 2 Bơm nước thải ở bể thu gom 4,5 2 1 24 108 3 Bơm nước thải ở bể điều hồ và bể trung gian 3,55 4 2 24 170,4 4 Máy cấp khí ở bể điều hồ 8,364 2 1 24 208.736 5 Máy cấp khí ở bể aerotank 14,3 2 1 24 343.2 6 Bơm bùn tuần hồn 1,6 2 1 24 38,4 7 Bơm bùn dư 1,6 4 2 4 12,8 7 Bơm bùn vào máy ép bùn 0,7 2 1 8 5,6 8 Bơm định lượng dung dịch hĩa chất 0,18 5 5 5 4,5 9 Máy ép bùn 3 1 1 8 24 10 Giàn gạt bùn ở bể lắng I 1,25 2 1 24 30 11 Giàn gạt bùn 1,25 2 1 24 30 ðỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths. Lâm Vĩnh Sơn SVTH: Võ Chính Minh - 104108031 Trang 106 ở bể lắng II 12 Các thiết bị điện khác 20 - - - 20 TỔNG CỘNG 1016,63 Lấy chi phí cho 1 Kwh = 1.500VNð Vậy chi phí điện năng cho một ngày vận hành (VNð/ng): Tð = 1.525.000VNð  Chi phí sửa chữa và bảo dưỡng Chiếm 2% chi phí xây dựng và chi phí thiết bị: TS = (3.463.678.000 + 1.071.660.000) x 2% = 90.706.760(VNð/năm) TS = 248.512 (VNð/ ngày)  Chi phí hố chất Tính tốn NaOCl 5 (kg/ngày) x 365 (ngày/năm) = 1825 (kg/năm). 1825 (kg/năm) x 25.000 (VNð/kg) = 45.625.000 (VNð/năm) Tính tốn hĩa chất FeCl3 Sử dụng dung dịch FeCl3 3% (pha 30kg trong 1000l nước) Liều lượng FeCl3 cho 1m3 nước thải: 20 g/m3 nước thải. Vậy lượng FeCl3 cần dùng: 20 x 2500 = 50kg Lượng phèn sử dụng 1 năm: 50 x 365 = 18.250 (kg/năm) Giá FeCl3: 12.000/kg Chi phí cho FeCl3=: 18.250 x 12.000 = 219.000.000 VNð Tính tốn polymer Sử dụng polymer 1,5 %o (pha 0,15kg trong 1000l nước) Liều lượng polymer cho 1m3 nước thải: 3 g/m3 nước thải. Vậy lượng polymer cần dùng: 3 x 2500 = 7,5 kg Lượng polymer 1 năm: 7,5 x 365 = 2.737,5 kg Giá polymer: 30.000/kg Chi phí Polymer: 2.737,5 x 30.000 = 82.125.000 VNð ðỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths. Lâm Vĩnh Sơn SVTH: Võ Chính Minh - 104108031 Trang 107 Chi phí axit + xút: 100.000.000 (VNð/năm) Tổng chi phí hố chất trong 1 năm TH = 45.625.000+219.000.000 +82.125.000+100.000.000 = 446.750.000 (VNð/năm) TH = 1.224.000 (VNð/ngày)  Chi phí khấu hao Chi phí xây dựng cơ bản được khấu hao trong 20 năm, chi phí máy mĩc thiết bị khấu hao trong 10 năm: TKH = 3.463.678.000 /20 + 1.071.660.000/10 TKH = 214.332.000 (VNð/năm) = 588.000 (VNð/ngày)  Chi phí xử lý 1m3 nước thải Vậy chi phí 1 ngày vận hành nước thải: TC = (TN + Tð + TS + TH + TKH)/2500 = (720.000 + 1.525.000 + 248.152 + 1.224.000 + 588.000)/2000 TC = 1.722 (VNð/m3) ðỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths. Lâm Vĩnh Sơn SVTH: Võ Chính Minh - 104108031 Trang 108 CHƯƠNG 7 KẾT LUẬN - KIẾN NGHỊ 7.1 KẾT LUẬN Các KCN phát triển rất nhanh và vững mạnh ở tỉnh Bình Dương đã đĩng gĩp tích cực vào việc phát triển kinh tế tỉnh. ðồng thời, vấn đề mơi trường do hoạt động của KCN cũng cần quan tâm, nhất là vấn đề nước thải. Theo quy định trong các điều khoản của pháp luật (Nghị định số 36/CP ngày 24/02/1997 của Chính phủ), tất cả các KCN đều phải cĩ trạm XLNT. Vì thế, việc đầu tư, thiết kế, xây dựng và lắp đặt cần thiết phải được thực hiện. Nhìn chung từ một số ngành nghề cĩ thể đầu tư vào KCN Kim Huy ta cĩ thể nhận thấy hàm lượng chất thải của nhà máy là rất lớn mà trong đĩ thành phần thải được xem là quan trọng nhất chính là nước thải. Nước thải của KCN Kim Huy cĩ khả năng gây ơ nhiễm mơi trường cao và ảnh hưởng đến sức khỏe của người dân trong khu vực do các chỉ số pH, COD, BOD5, SS, Tổng N đều vượt quá tiêu chuẩn chất lượng nước thải ra mơi trường. Cơng nghệ XLNT tập trung cho KCN Kim Huy, tỉnh Bình Dương là sự kết hợp xử lý hĩa lý và sinh học lơ lửng. Nước sau khi xử lý đạt tiêu chuẩn loại A (QCVN 24:2009/BTNMT) trước khi thải ra nguồn tiếp nhận kênh. Giá thành đầu tư xây dựng hơn 4,5 tỷ VNð và chi phí xử lý 1m3 nước thải đều phù hợp với khả năng kinh tế của KCN. Trạm xử lý nước thải đi vào hoạt động mang ý nghĩa thực tiễn cao. 7.2 KIẾN NGHỊ Khi xây dựng hệ thống xử lý nước thải ban quản lý KCN cần Thực hiện tốt các vấn đề về qui hoạch, thiết kế hệ thống xử lý nước thải sao cho phù hợp với qui hoạch chung của KCN và cơng suất đáp ứng nhu cầu phát triển trong tương lai. Trước hết phải nâng cao chất lượng quy hoạch KCN, trong quy hoạch nên xây dựng thiên về các KCN với một loại hình sản xuất kinh doanh hoặc các nhĩm ngành khá tương đồng, từ đĩ nước thải cĩ tính đồng nhất dẫn đến hiệu quả xử lý của trạm tập trung cao, hoặc sắp xếp các loại hình cơng nghiệp mà nước thải của một số cơ sở cơng nghiệp này cĩ thể sử dụng để xử lý hay tiền xử lý cho cơ sở cơng nghiệp khác ðỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths. Lâm Vĩnh Sơn SVTH: Võ Chính Minh - 104108031 Trang 109 trước khi dẫn đến trạm xử lý tập trung, khi đĩ vừa tiết kiệm chi phí đầu tư vừa tăng hiệu quả của trạm xử lý tập trung. Yêu cầu các doanh nghiệp trong KCN phải cĩ hệ thống xử lý nước thải cục bộ đạt tiêu chuẩn (QCVN 24:2009/BTNMT) cột B trước khi đưa tới nhà máy xử lý nước thải tập trung, các hệ thống xử lý phải được đầu tư xây dựng song song với việc xây dựng kết cấu hạ tầng KCN bảo đảm cho việc bảo vệ mơi trường trong tồn khu vực. Ban quản lý cần theo dõi, kiểm tra thường xuyên các nguồn xả thải để đảm bảo chỉ tiêu đầu vào như quy định, tránh trường hợp các nhà máy, xí nghiệp xả thải với nồng độ ơ nhiễm quá cao. Ngồi ra, các nhà máy trong KCN nên áp dụng sản xuất sạch hơn để hạn chế ơ nhiễm (quản lý tốt hơn, thay đổi nguyên liệu, quy trình sản xuất, cơng nghệ và hồn lưu tái sử dụng…). Bảo đảm cơng tác quản lý và vận hành đúng theo hướng dẫn kỹ thuật. Thường xuyên quan trắc chất lượng nước thải xử lý đầu ra để kiểm tra xem cĩ đạt điều kiện xả vào nguồn và quan trắc chất lượng nước nguồn tiếp nhận. ðỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths. Lâm Vĩnh Sơn SVTH: Võ Chính Minh - 104108031 Trang 110 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Ngọc Dung, 2005, Xử lý nước cấp, NXB Xây dựng. [2] Trần ðức Hạ, 2006, Xử lý nước thải đơ thị, NXB Khoa học kỹ thuật. [3] Trịnh Xuân Lai, 2000, Tính tốn thiết kế các cơng trình xử lý nước thải, NXB Xây dựng. [4] Trần Văn Nhân, Ngơ Thị Nga, 2005, Giáo trình cơng nghệ xử lý nước thải, NXB Khoa học kỹ thuật. [5] Lương ðức Phẩm, 2003, Cơng nghệ xử lý nước thải bằng biện pháp sinh học, NXB Giáo dục. [6] PGS. TS. Nguyễn Văn Phước, 2007, Giáo trình xử lý nước thải và sinh hoạt bằng phương pháp sinh học, NXB Xây Dựng. [7] Lâm Minh Triết, Nguyễn Thanh Hùng, Nguyễn Phước Dân, 2006, Xử lý nước thải đơ thị và cơng nghiệp - Tính tốn thiết kế cơng trình, NXB ðại học quốc gia TP. HCM. [8] TCXD 51- 2008, 2008, NXB Xây dựng. [9] TCVN 7957 – 2008, 2008, NXB Xây dựng. NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ðiểm số bằng số: __________ðiểm số bằng chữ: __________ TP.HCM, ngày tháng năm 2011 (Ký và ghi rõ họ tên) Th.S Lâm Vĩnh Sơn Lời đầu tiên em xin được cảm ơn thầy Lâm Vĩnh Sơn, em rất biết ơn cũng như rất kính trọng cơng lao các thầy đã hướng dẫn em tận tình. Qua quyển đồ án này, em cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành đến các thầy cơ, anh chị trường ðại học Kỹ thuật Cơng nghệ Thành phố Hồ Chí Minh nĩi chung, khoa Mơi Trường và Cơng nghệ Sinh học nĩi riêng. Chính nhờ kiến thức và tâm huyết các thầy đã truyền đạt là nguồn động lực giúp em đi hết quãng đời sinh viên vừa qua. Em xin chân thành cảm ơn các chú, các anh trong Ban Quản lý Mơi trường Khu cơng nghiệp Kim Huy đã tạo mọi điều kiện giúp đỡ em về tài liệu, tư liệu quý báu và đã sẵn lịng cung cấp cho em trong thời gian thực hiện đồ án này. Em xin chân thành cảm ơn ! Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 02 năm 2011 Sinh viên Võ Chính Minh