Đồ án Xử Lý Nước Thải Tập Trung Khu Công Nghiệp, Công Suất 6000 m3 ngày đêm

1 ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA o0o KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN BỘ MÔN KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG ĐỒ ÁN MÔN HỌC Tính Toán Thiết Kế Cụm Bể Xử Lý Hóa Lý 1 (bể keo tụ, bể tạo bông, bể lắng hóa lý 1) Và Cụm Bể Xử Lý Sinh Học (bể hiếu khí (liên tục) + bể lắng sinh học) Xử Lý Nước Thải Tập Trung Khu Công Nghiệp, Công Suất 6000 m3ngày đêm SVTH Nguyễn Đăng Khoa MSSV 1711777 Hàng Kim Định MSSV 1811927 Giảng viên hướng dẫn PGS TS ĐẶNG VIẾT HÙNG Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 12.

1

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

-o0o -

KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN

BỘ MÔN KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG

ĐỒ ÁN MÔN HỌC

Tính Toán Thiết Kế Cụm Bể Xử Lý Hóa Lý 1 (bể keo tụ, bể tạo bông, bể lắng hóa lý 1) Và Cụm Bể Xử Lý Sinh Học (bể hiếu khí (liên tục) + bể lắng sinh học)

SVTH: Nguyễn Đăng Khoa MSSV: 1711777

Hàng Kim Định MSSV: 1811927 Giảng viên hướng dẫn: PGS TS ĐẶNG VIẾT HÙNG

Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 12 năm 2021

2

LỜI CẢM ƠN

Xuyên suốt quá trình thực hiện và hoàn thành đồ án môn học, chúng em đã học hỏi và tiếp thêm nhiều kiến thức mới và bổ ích Chúng em xin chân thành gởi lời cảm ơn sâu sắc đến giáo viên hướng dẫn là thầy Đặng Viết Hùng, thầy đã tận tình hướng dẫn và cung cấp cho em thêm nhiều kiến thức bổ ích để hoàn thành tốt đồ án này Đồng thời chúng em cũng xin cảm ơn đến quý thầy cô khoa Môi trường và Tài nguyên – trường đại học Bách Khoa TPHCM đã cung cấp kiến thức và những kinh nghiệm để chúng em có thể áp dụng vào đồ

án và phục vụ cho công việc của em sau này

Mặc dù bản thân đã rất cố gắng nhưng do kiến thức, kinh nghiệm còn hạn chế, và đây cũng

là lần đầu tiên được tiếp xúc, thực hiện đồ án nên bài tính toán, bản vẽ của chúng em không tránh khỏi những nhiều thiếu sót Chúng em rất mong nhận được sự thông cảm và những ý kiến đóng góp của thầy cô

3

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

Giảng Viên Hướng Dẫn

4

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

Giảng Viên Phản Biện

5

MỤC LỤC

DANH MỤC HÌNH ẢNH 7

DANH MỤC BẢNG 7

1 Đặt Vấn Đề 8

2 Nội Dung 9

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NGUỒN NƯỚC THẢI VÀ QUY TRÌNH 10

1.1 Giới thiệu chung [1]: 10

1.2 Các ngành nghề hoạt động 10

1.3 Nước Thải Tại KCN 10

1.3.1 Tổng quan về nước thải 10

1.3.2 Tính chất của nguồn nước thải khu công nghiệp 11

1.4 Quy Trình Công Nghệ Xử Lý Tương Ứng 17

1.4.1 KCN Vĩnh Lộc 2 17

1.4.2 KCN Nhựt Chánh 18

1.4.3 KCN Long Hậu 19

1.5 Đề Xuất Công Nghệ Xử Lý Nước Thải 20

CHƯƠNG 2: LÝ THUYẾT VÀ PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN 22

2.1 Bể Keo Tụ - Tạo Bông 22

2.1.1 Bể Trộn Cơ Khí [3]: 22

2.1.2 Bể Phản Ứng Tạo Bông Cơ Khí : [3] 24

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH 33

3.1 Bể Trộn Cơ Khí 33

3.1.1 Sơ Đồ Tính 33

3.1.2 Tính Toán Chi Tiết 34

3.2 Bể Phản Ứng 37

3.2.1 Sơ Đồ Tính 37

3.2.2 Tính Toán Chi Tiết 38

3.3 Bể Lắng Hóa Lý 41

6

3.3.1 Sơ Đồ Tính 41

3.3.2 Tính Toán Chi Tiết [4] 42

3.4 Bể Aerotank 49

3.4.1 Sơ Đồ Tính 49

3.4.2 Tính Toán Chi Tiết 50

3.5 Bể Anoxic 64

3.5.1 Sơ Đồ Tính 64

3.5.2 Tính Toán Chi Tiết 65

3.6 Bể Lắng Sinh Học 72

3.6.1 Sơ Đồ Tính 72

3.6.2 Tính Toán Chi Tiết 73

4 TÀI LIỆU THAM KHẢO 80

7

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1 Thông số kỹ thuật máy thổi khí hãng Anlet 61

Hình 2 Lưu lượng nước vào, ra và tuần hoàn các bể sinh học 70

Hình 3 Các kích thước của máng răng cưa 77

DANH MỤC BẢNG Bảng 1: Thông số nước thải đầu vào KCN Cầu cảng Phước Đông 11

Bảng 2: Tính chất của nước thải đầu vào KCN VISIP Bắc Ninh 12

Bảng 3: Tính chất của nước thải đầu vào KCN Bình Chiểu 14

Bảng 4 Mối liên hệ giữa kích thước bể và đường kính cánh khuấy 25

Bảng 5 Các thông số thiết kế côn trình tham khảo: 30

Bảng 6 Nồng độ trung bình của cặn đã nén tính bằng g/m3 sau thời gian 46

Bảng 7 Hiệu suất của hệ thống qua các công trình xử lý sinh học 50

Bảng 8 Các hệ số động học bùn hoạt tính đối với vi khuẩn dị dưỡng ở 20oC 52

Bảng 9 Các hệ số động học nitrat hóa bùn hoạt tính ở 20oC 53

Bảng 10 Kết quả tính toán bể Aerotank 63

Bảng 11 Kết quả tính toán bể Anoxic 70

Bảng 12 Chỉ tiêu thiết kế bể lắng 2 73

Bảng 13 Các thông số đặc trưng cho bể lắng ly tâm 75

Bảng 14 Tóm tắt thiết kế bể lắng sinh học 79

Tính đến thời điểm cuối năm 2019, cả nước đang có 330 khu công nghiệp được thành lập với tổng diện tích đất tự nhiên lên đến 97 ngàn hécta Trong đó, có 258 khu công nghiệp

đã đưa vào hoạt động với tổng diện tích đất tự nhiên khoảng 68,8 nghìn ha và 72 khu công nghiệp đang xây dựng với tổng diện tích khoảng 28,1 ngàn hécta Tỉ lệ lấp đầy của các khu công nghiệp đang hoạt động đạt 74,3%

Tuy nhiên trong hoạt động công nghiệp đã làm phát sinh một lượng lớn chất thải cần được xử lý, vượt quá khả năng tự làm sạch của môi trường, gây ô nhiễm và mất cân bằng cho hệ sinh thái môi trường xung quanh

Vì vậy, đứng trước các yêu cầu về phát triển kinh tế một cách bền vững, mỗi doanh nghiệp phải có trách nhiệm với cộng đồng và môi trường Các khu công nghiệp phải có hệ thống xử lý tập trung đảm bảo đạt tiêu chuẩn đầu ra đã được nhà nước ban hành trước khi thải ra môi trường tiếp nhận Do đó việc xây dựng nhà máy xử lý nước thải thật sự rất cần thiết và đó cũng là lý do để thực hiện đề tài này

9

2 Nội Dung

Tên đề tài: Tính toán thiết kế cụm bể xử lý hóa lý 1 (bể keo tụ, bể tạo bông, bể lắng hóa lý

1) và cụm bể xử lý sinh học (bể hiếu khí (liên tục) + bể lắng sinh học) cho xử lý nước thải tập trung khu công nghiệp, công suất 6000 m3/ngày đêm

Nhiệm vụ

Chương 1: Tổng quan về nước thải và qui trình công nghệ xử lý tương ứng

Chương 2: Lý thuyết và phương pháp tính toán các công trình đơn vị trong đồ án

Chương 3: Tính toán thiết kế các công trình đơn vị theo nước thải và công suất được giao

và triển khai từ 3 – 4 bản vẽ (qui trình công nghệ, thiết kế các bể)

10

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NGUỒN NƯỚC THẢI VÀ QUY TRÌNH

CÔNG NGHỆ XỬ LÝ TƯƠNG ỨNG

1.1 Giới thiệu chung [1]:

Khu công nghiệp là khu vực có ranh giới địa lý xác định, chuyên sản xuất hàng công nghiệp và cung ứng dịch vụ cho sản xuất công nghiệp

Khu công nghiệp gồm nhiều loại hình khác nhau, bao gồm: Khu chế xuất, khu công nghiệp hỗ trợ, khu công nghiệp sinh thái

Sự ra đời và hoạt động của khu công nghiệp tạo ra cơ hội việc làm cho hàng ngàn lao động, thúc đẩy quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa, đem lại rất nhiều lợi ích về kinh tế, đời sống của nhân dân ở địa phương Tuy nhiên, gắn liền với sự phát triển đó là việc phát sinh một lượng nước thải khá lớn, có nguy cơ gây ô nhiễm môi trường, ảnh hưởng đến chất lượng nguồn nước xung quanh khu công nghiệp

1.2 Các ngành nghề hoạt động

Các ngành nghề hoạt động chủ yếu trong bao gồm

+ Công nghiệp công nghệ cao

+ Công nghiệp viễn thông, linh kiện điện tử

+ Láp ráp, sản xuất linh kiện phụ tùng ô tô, xe máy

+ Sản xuất trang thiết bị công nghiệp

+ Logistic và các ngành công nghiệp hỗ trợ khác

1.3 Nước Thải Tại KCN

1.3.1 Tổng quan về nước thải

Nước thải công nghiệp được tạo ra sau khi đã được sử dụng trong các quá trình công nghệ sản xuất của các xí nghiệp công nghiệp Đặc tính ô nhiễm và nồng độ của nước thải công nghiệp rất nhau, phụ thuộc vào loại hình công nghiệp và công nghệ lựa chọn Loại nước thải này có thể bị ô nghiễm do các tạp chất có nguồn gốc vô cơ hoặc hữu cơ Trong

11

thành phần của chúng có thể chứa cá dạng vi sinh vật (đặc biệt là nước thải của các nhà máy giết mổ, nhà máy sữa, bia, dược phẩm), các chất có ích cũng như các chất độc hại Trong khu công nghiệp, nước thải được quy ước như sau:

- Nước thải công nghiệp được quy ước sạch: là loại nước thải sau khi được sử dụng để làm nguội sản phẩm, làm mát thiết bị, làm vệ sinh sàn nhà

- Loại nước thải công nghiệp nhiễm bẩn đặc trưng của công nghiệp đó và cần xử lý cục bộ trước khi đưa vào mạng lưới thoát nước tập trung hoặc vào nguồn nước thùy theo mức độ

xử lý

1.3.2 Tính chất của nguồn nước thải khu công nghiệp

Một số nguồn nước thải đầu vào của nhà máy xử lý nước thải khu công nghiệp:

Khu công nghiệp Cầu cảng Phước Đông

-Công xuất xử lý 3000 m3/day

Bảng 1: Thông số nước thải đầu vào và quy chuẩn xả thải KCN Cầu cảng Phước Đông

STT Thông số Đơn vị Thông số đầu vào QCVN40-MT:

12

Khu công nghiệp VSIP Bắc Ninh

Công suất 5000m3/day

Bảng 2: Tính chất của nước thải đầu vào KCN VISIP Bắc Ninh

13

23 Grease (Animal-Vegetable fat and oil) mg/l 60

14

Khu công nghiệp Bình Chiểu

Công suất 1200m3/day

Bảng 3: Tính chất của nước thải đầu vào KCN Bình Chiểu

QCVN 40:2011/BTNMT Cột A

16

Nhận xét:

Từ những thông số trên, ta nhận thấy nguồn nước thải của các khu công nghiệp đa số đều được xử lý sơ bộ, xử lý một những thành phần đặc trưng của ngành sản xuất trước khi đưa vào hệ thống xử lý nước thải tập chung

Nguồn nước thải đầu vào bị ô nhiễm, chưa đạt chuẩn các thông số BOD5(20oC), COD, Total suspended solids, Ammonium (As nitrogen), Total Nitrogen, Total Phosphorus, coliforms và một số kim loại nặng

Nước thải cần được xử lý đạt tiêu chuẩn xả thải: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước

thải công nghiệp QCVN 40: 2011/BTNMT, cột A

Tính chất của nguồn nước thải đầu vào được nhóm tóm tắt trong bảng sau

17

1.4 Quy Trình Công Nghệ Xử Lý Tương Ứng

1.4.1 KCN Vĩnh Lộc 2

Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải của KCN Vĩnh Lộc 2

Nước thải vào

NaOCl

Bùn nước tuần hoàn

Bùn thải

18

1.4.2 KCN Nhựt Chánh

Thông số cơ bản:

Lưu lượng nước thải thiết kế: 1500m3/ngày.đêm

Xử lý đạt quy chuẩn thải QCVN 40:2011/BTNMT, cột A với Kq=1, Kf=1

Ưu điểm: Sử dụng công nghệ bể bùn hoạt tính hiếu khí Công nghệ đơn giản, dễ vận hành Nhược điểm: Không đề phòng được sự cố kim loại nặng, dễ gây chết bùn

Bể chứa bùn Máy ép bùn

Bùn tuầ

n

19

1.4.3 KCN Long Hậu

Thông số cơ bản:

Lưu lượng nước thải thiết kế: 3000m3/ngày.đêm

Xử lý đạt quy chuẩn thải QCVN 40:2011/BTNMT, cột A

20

1.5 Đề Xuất Công Nghệ Xử Lý Nước Thải

Dựa vào thành phần ô nhiễm và tính chất nước thải đã và một số quy trình xử xử khu công nghiệp đã nêu ở trên, nhóm đưa ra đưa ra công nghệ xử lý như sau:

Phương án

21

Thuyết minh công nghệ:

Đầu tiên là giai đoạn tiền xử lý, nước thải sẽ được đi qua song chắn rác thô trước khi vào

hố thu gom, qua song chắn rác tinh để loại bỏ các cặn mịn có kích thước lớn hơn 1mm như sỏi, cát, ni lông, cặn lơ lửng Sau đó qua bể vớt dầu để loại bỏ các tạp chất nổi, dầu mỡ rồi

đi vào bể điểu hòa để cân bằng lưu lượng và ổn định nồng độ trước khi đi vào các công trình phía sau

Tiếp đó nước thải sẽ đến cụm bể xử lý hóa lý (keo tụ, tạo bông và lắng hóa lý): các

thông được xử lý trong quá trình này là TSS, độ màu, kim loại nặng, và một số chất dinh dưỡng Bùn sinh ra từ quá trình keo tụ, tạo bông được tách ra bằng cách lắng trọng lực

Sau đó là quá trình xử lý sinh học: Các thành phần ô nhiễm cao như Tổng Nitơ, tổng

Photpho và chất hữu cơ (COD và BOD) đươc loại bỏ hiệu quả nhờ quá trình kết hợp công nghệ xử lý sinh học thiếu khí và hiếu khí

- Bể anoxic là nơi tiếp nhận nước thải sau cụm hóa lý, dòng dung dịch xáo trộn (bùn hoạt tính + nước thải) Trong điều kiện thiếu khí, quá trình phân huỷ hợp chất hữu cơ và khử Nitrat diễn ra nhờ các vi sinh vật sử dụng Nitrat, Nitrite làm chất oxy hóa

-Bể aerotank (sinh học hiếu khí) là nơi diễn ra quá trình phân huỷ hợp chất hữu cơ trong điều kiện cấp khí nhân tạo bằng máy thổi khí Trong bể sinh học hiếu khí các vi sinh vật (VSV) hiếu khí sử dụng oxi được cung cấp chuyển hóa các chất hữu cơ hòa tan trong nước thải một phần thành vi sinh vật mới, một phần thành khí CO2 và NH3

- Bể lắng sinh học có nhiệm vụ phân tách hỗn hợp nước và bùn, giữ lại lượng bùn trôi qua từ bể sinh học vật liệu đệm Một phần bùn sẽ được bơm tuần hoàn trở lại bể anoxic để giữ ổn định mật độ cao vi khuẩn, tạo điều kiện phân hủy nhanh chất hữu cơ Lượng bùn dư còn lại sẽ được bơm về bể nén bùn

Cuối cùng nước thải sẽ được đưa đến bể khử trùng nhằm loại bỏ vi sinh gây bệnh ra khỏi nước thải Chất khử trùng như chlorine sẽ tiêu diệt các mầm bệnh, coliform và các chất ô nhiễm trong nước thải

Nước thải sau khi khử trùng sẽ được đưa đến hồ trung gian và đi vào nguồn tiếp nhận

22

CHƯƠNG 2: LÝ THUYẾT VÀ PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN

2.1 Bể Keo Tụ - Tạo Bông

2.1.1 Bể Trộn Cơ Khí [3]:

So với lượng nước cần xử lý, lượng hóa chất thường chỉ chiếm một tỷ lệ rất nhỏ, khoảng vài chục phần triệu Mặt khác phản ứng của chúng lại xảy ra rất nhanh ngay sau khi tiếp xúc với nước Vì vậy cần phải khuấy trộn để phân phối nhanh và đều hóa chất ngay sau khi cho chúng vào nước, nhằm đạt hiệu quả xử lý cao nhất

Mục tiêu của quá trình trộn là đưa các phân tử hóa chất vào trạng thái phân tán đều trong môi trường nước trước khi phản ứng sảy ra, đồng thời tạo điều kiện tiếp xúc tốt nhất giữa chúng với các phần tử tham gia phản ứng, việc này được thực hiện bằng cách khuấy trộn

để tạo ra các dòng chảy rối trong nước Hiệu quả của quá trình trộn phụ thuộc vào cường

độ và thời gian khuấy trộn khi pha phèn vào nước, nếu cường độ khuấy trộn quá nhỏ thì không đạt yêu cầu phân phối hóa chất, nếu quá lớn sẽ làm các phần tử trượt khỏi nhau khi tiếp xúc Cường độ khuấy trộn phụ thuộc trực tiếp vào năng lượng tiêu hao tạo ra dòng chảy rối trong kỹ thuật xử lý nước dùng Gradien vận tốc để biểu thị cường độ khuấy trộn [5]

P – Năng lượng tiêu hao (W)

ρ - Khối lượng riêng chất lỏng (kg/m3)

Di – Đường kính cánh khuấy (m)

n – Số vòng quay trong 1s (v/s)

Np: hệ số số tùy thuộc vào loại cánh khuấy

Năng lượng cánh khuấy phu thuộc vào đường kính bản cánh và tốc độ chuyển động của cánh khuấy Vì vậy điều chỉnh tốc độ cánh khuấy sẽ điều chỉnh được cường độ khuấy trộn Đối với khuấy trộn cơ khí G=600÷1000 s-1, thời gian khuấy trộn chỉ từ 1 đến 7s

Việc khuấy trộn được tiến hành trong bể hình vuông hoặc hình tròn Nước và hóa chất

đi vào phần đáy bể, sau khi hòa trộn được thu lại trên mặt bể và chuyển sang bể phản ứng Hai loại cánh khuấy thường được xử dụng là radial và axial Cánh khuấy có thể làm bằng hợp kim, thép không rỉ Thường thì cánh khuấy sẽ được đặt ở vị trí cách đáy một khoảng bằng 1/3 chiều cao của bể

24

2.1.2 Bể Phản Ứng Tạo Bông Cơ Khí : [3]

Bể phản ứng cơ khí dùng năng lượng chuyển động của cánh khuấy trong nước để tạo ra

sự xáo trộn dòng chảy Cánh khuấy thường có dạng bản phẳng đặt đối xứng qua trục quay

và được đặt theo phương ngang hoặc thẳng đứng Kích thước và loại cánh khuấy được chọn phụ thuộc vào bể

Thời gian lưu nước thường từ 10 đến 30 phút Theo chiều dài, mỗi ngăn được chia làm nhiều buồng bằng các vách thẳng đứng Mỗi buồng đặt một cánh khuấy được thiết kế sao cho cường độ khuấy giảm dần từ bể đầu tiên đến bể cuối cùng, tương ứng với sự lớn dần của bông cặn Thực tế, gradien tốc độ ở buồng đầu tiên thường là 60 – 70 s -1, ở buống cuối cùng là 30–20 s-1 Đề đạt được vậy cần phải chia thành nhiều buồng Tuy nhiên nếu quá nhiều buồng sẻ tăng giá thành và vận hành phức tạp Vì thế số buồng thường là 3 đến

4 và sự chênh lệch gradien tốc độ giữa 2 buồng thường la 15 – 20s-1

Cánh khuấy có nhiều dạng khác nhau, năng lượng cần thiết để chuyển động được tính theo công thức [5]:

P = Np (n) 3 (Di) 5 ρ

Trong đó:

P – năng lượng tiêu hao (W)

ρ - khối lượng riêng chất lỏng (kg/m3)

B: độ sâu mực nước bên dưới cánh quạt (m)

Tốc độ chuyển động của nước không nên vượt quá 1 m/s và không nhỏ hơn 0,25 m/s

Để nước tự chảy từ ngăn phản ứng này sang ngăn phản ứng khác thì tiết diện tự chảy được tính theo công thức :

= Trong đó :

A : tiết diện tự chảy (m)

Q : Công xuất xử lý (m3/s)

v : vận tốc dòng nước (m/s)

26

2.2 Bể Lắng Hóa Lý [4]

Chọn lắng cặn keo tụ trong bể lắng ly tâm

Trong bể lắng ly tâm, nước chuyển động theo phương thẳng đứng từ dưới lên, ngược chiều với hướng rơi của các hạt cặn lắng Nếu gọi tốc độ của dòng nước đi lên là uo = thì chỉ có các hạt cặn có tốc độ lắng u > uo mới lắng được xuống đáy bể, còn các hạt có

u ≤ uo thì lơ lửng và bị dòng nước cuốn ra ngoài Khi lắng các hạt cặn không có khả năng keo tụ, hiệu quả lắng có trị số đúng bằng tỷ lệ tính theo phần trăm của trọng lượng các loại hạt cặn có trong nước, hiệu quả lắng thấp, vì thế không dùng bể lắng đứng để lắng các hạt cặn tự do không có khả năng keo tụ

Trong trường hợp các hạt cặn keo tụ Hiệu quả lắng đạt cao hơn, ban đầu các hạt có tốc

độ lắng nhỏ hơn tốc độ dòng nước (u < uo) sẽ bị đẩy dần lên, trong quá trình đi lên, các hạt cặn va chạm và dính kết với nhau, tăng dần kích thước, cho đến khi có tốc độ lắng lớn hơn tốc độ dòng nước đi lên thì rơi xuống đáy bể

Như vậy khi lắng các hạt cặn keo tụ trong bể lắng, hiệu quả lắng không chỉ phụ thuộc

vào diện tích bề mặt bể Q/F mà còn phụ thuộc vào chiều cao lắng H và thời gian lưu nước trong bể T

Bể lắng ly tâm thường cấu tạo gồm 4 vùng: vùng phân phối nước vào, vùng lắng, vùng

thu nước ra, vùng chứa cặn [6]

Diện tích bề mặt bể lắng đứng xác định theo công thức [7]:

F= x

× × (m2) Trong đó:

Q: lưu lượng nước tính toán (m3/h)

V: tốc độ tính toán của dòng nước đi lên (mm/s)

(Tốc độ này không được lấy lớn hơn tốc độ lắng của hạt cặn)

: hệ số kể đến việc sử dụng dung tích bể , chọn = 1,3-1,5

Fo - diện tích vùng lắng (m2)

f – diện tích bề mặt ngăn phản ứng (m2)

Phần đáy thu cặn của bể lắng đứng cấu tạo dạng hình nón hay hình chóp Góc của tường nghiêng phần hình chóp so với phương nằm ngang ∝ (chọn 8-100) , Máng thu nước đặt theo chu vi bể và các máng hình nan quạt tải trọng thu từ 1,5 – 3l/s.m dài mép máng [8]: Thời gian giữa hai lần xả cặn tính theo công thức:

T = "#$(% &%), (h) Trong đó:

W – thể tích vùng chứa cặn (m3) theo cấu tạo bể;

δ( – nồng độ cặn chọn theo bảng (g/m3);

Q – lưu lượng nước vào bể (m3/h);

Mo – nồng độ cặn trong nước đi vào bể (g/m3);

M – hàm lượng cặn còn lại trong nước khi ra khỏi bể

Chiều cao vùng nén cặn

D : Đường kính bể lắng (m)

d : đường kính ống xả cặn (m)

Nồng độ cặn trong nước đưa vào bể lắng (g/m3), được xác định theo công thức:

C = Cn + K×P + 0.25M + V Trong đó :

Cn : hàm lượng cặn nước nguồn (mg/L) , Cn = 35 mg/L

K: hệ số với phèn sạch lấy bằng 0.5 ; với phèn không sạch lấy bằng 1.0 ;với sắt clorua lấy bằng 0.7

P: liều lượng phèn tính theo sản phẩm không chứa nước (g/m3)

M: độ màu của nước nguồn , tính bằng độ ( thang màu platin-coban)

V: liều lượng vôi ( nếu có) cho vào nước (mg/L)

2.3 Bể Aerotank [5]

Bể Aerotank hay còn gọi là bể sinh học hiếu khí Đây là loại bể được xây dựng để xử

lý nước thải chứa các chất hữu cơ hòa tan cũng như các chất gây ô nhiễm có trong nước như H2S, nitơ, ammonia…Phương pháp xử lý nước thải bằng loại bể này dựa trên sự hoạt động của các vi sinh vật làm phân hủy các chất hữu cơ có hại Trong đó, nhóm sinh vật được sử dụng là nhóm sinh vật hiếu khí Chúng chỉ hoạt động và mang lại hiệu quả cho bể trong điều kiện được cung cấp đầy đủ và liên tục khí oxy [7]

29

Xác định kích thước bể

Bùn dư của hệ thống xử lý hoạt động trong chế độ năng suất cao được lấy ra (liên

tục hoặc gián đoạn) và đưa đi xử lý trong bể lên men hiếu khí

Hiệu quả lên men hiếu khí bùn hoạt tính phụ thuộc đặc tính nước thải, tải trọng của

bùn và điều kiện nhiệt độ và điều đó giải thích sự khác nhau lớn giữa vận tốc lên

men bùn của các hệ thống xử lý khác nhau Bùn nước thải công nghiệp được khoáng hóa đến 30 ÷ 40% trong thời gian 6 ÷ 10 ngày

Thể tích bể lên men hiếu khí bùn được tính theo công thức:

V2 = t2 x q1 53

5+

t2 - thời gian lên men: t2 = 5 - 10 ngày đêm

q1 - lưu lượng bùn dư từ aerotank, m3/ngày đêm

a1 - nồng độ bùn tuần hoàn theo chất khô g/l hoặc kg/ m3

a2 - liều lượng bùn trong bể lên men sục khí kg/ m3 thường nhận bằng 10 – 15

Từ công thức ta thấy liều lượng bùn càng cao trong bể lên men thì thể tích nó càng nhỏ Vì vậy với mục đích bảo đảm tính liên tục cho quá trình công nghệ của bể khoáng hóa, thường người ta bố trí bể nén bùn Lưu lượng bùn hoạt tính dư có thể xác định theo công thức:

q1 = 63

578Trong đó P1 là vận tốc tăng trưởng bùn hoạt tính theo chất khô, tấn/ngày đêm

Sự tăng trưởng bùn phụ thuộc nhiều yếu tố và và quan trọng nhất là tính chất nước thải, chế độ công nghệ của aerotank cũng như nồng độ chất lơ lửng và chất tan (đặc biệt là chất hữu cơ) Có nhiều công thức để xác định sự tăng trưởng bùn nhưng nói chung không mang tính tổng quát

Sự tăng trưởng bùn dao động theo mùa trong năm, giảm trong mùa hè Vì vậy, công thức chính xác xác ñịnh bùn tăng trưởng hiện nay chưa có

30

Thường sự tăng trưởng bùn được xác định theo thực nghiệm đối với nước thải thực

tế hay tương tự, nếu không có các số liệu đó có thể sử dụng công thức sau:

Với: β1 - hệ số tăng trưởng bùn, ñối với bể aerotank cao tải, β1 nằm trong khoảng 1,25 ÷1,75; trung bình 1,5

R1 - vận tốc oxy hóa chất bẩn trong aerotank, mg/(l.h) hoặc g/(m3.h);

V1 - thể tích hữu ích bể aerotank, m3

aη1 - liều lượng bùn hoạt tính trong bể aerotank

Bảng 5: Các thông số thiết kế côn trình tham khảo:

Thể tích công trình (m3)

Tải trọng kg BOD5/kg ngày đêm) Đường

kính (m)

Chiều sâu công tác (m)

31

2.4 Bể Lắng Sinh Học [5]

Bể lắng sinh học có nhiệm vụ lắng nươc trong ở phần trên để xả ra nguồn tiếp nhận và

cô đặc bùn hoạt tính đến nồng độ hất định ở phần dưới của bể để bơm tuần hoàn lại bẻ aerotank Tốc độ lắng của bông cặn phụ thuộc vào nồng độ, tính chất bông cặn và vận tốc dòng nước vào bể lắng

C0: Nồng độ bùn hoạt tính trong bể aerotank

C1: Nồng độ bùn trong dòng tuần hoàn

VL: Vận tốc lắng của hạt cặn

Tải trọng cặn tính trên đơn vị diện tích bể

@ = ( + 93) × < (A B ℎD ) Chiều cao bể lắng gồm 2 vùng

- Vùng lắng( bao gồm cả chiều cao an toàn)

- Vùng nén cặn

Phân phối nước vào và rút nước ra

Ở bể lắng tròn, phân phối nước vào tâm bể, phải thiết kế buồn phân phối Buồn phân phối nước có đường kính 0,25-0,3 đường kính bể

32

Hệ thống máng thu nước trong

Ở các bể lắng tròn đường kính lớn, máng vòng thu nước đặt ở vị trí cách tâm ¾ bán kính

bể Ở các bể nhỏ, máng thu nước đặt theo chu vi sắt thành đứng

Mép máng thu có vách hình răng cưa(chữ V) ngoài máng có vách ngăn bọt nổi

33

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH 3.1 Bể Trộn Cơ Khí

3.1.1 Sơ Đồ Tính

35

Năng lượng tiêu hao của cánh khuấy:

P=G2.V µ Trong đó:

G – gradien vận tốc (s-1)

µ - độ nhớt động học của nước ( N.s/m2), ở 25°C là 0.89 mPa.s

P – năng lượng tiêu hao tổng cộng ( W)

V – dung tích bể trộn (m3)

P =G2.V µ=(600N&3)+ (0,625B ) (0,89 10& Z[ N) = 320.4\ => Chọn P=320W

Do hiệu suất là 80% nên P thực =P/0,8=400W

Dựa vào bảng để chọn kích thước cánh khuấy [5]:

Chọn đường kính cánh quạt là D=0,4(m) vì thỏa các khoảng giá trị

Chọn loại cánh khuấy Radial có Np= 5,7

Tốc độ quay của cánh khuấy:

- Thời gian lưu nước là t = 20s

- Bể hình vuông L=W= 1m

- Chiều cao H= 2m

- Đường kính cánh khuấy= 0,4 m

- Đặt cánh khuấy ở vị trí 1/3 độ sâu của bể

- Đường kính ống nước vào bể DN 300

- Đường kính nước ra khỏi bể DN 300

37

3.2 Bể Phản Ứng

3.2.1 Sơ Đồ Tính

Nhiệt độ của nước là 25oC

Đặt cánh khuấy ở vị trí 1/3 độ sâu mực nước

Sử dụng loại cánh khuấy Axial có hệ số năng lượng Np= 0,31

Đổi đơn vị : = H EI/*F/* = 0,0694 B /N

Thể tích bể phản ứng:

= = O = k0,0694EIFl (60.30N) = 125 B => chọn V= 125 m 3

Chiều cao của bể phản ứng từ 3-4.5m Chọn chiều cao bể H=3.5 m

Bể phản ứng được chia làm 3 ngăn Vậy thể tích mỗi ngăn là 42 m3

 Diện tích mỗi ngăn = mnăm

p = + E. F = 12 B+

 Bể hình vuông => Chiều dài= chiều rộng =√12B+ = 3.46B => chọn L=W=3.5

(m)

Các ngăn được với nhau bằng các vách hướng dòng

Đường kính tương đương của bể :

U = r4.2 s

3 +

= t4 (12.25B2 +)u

3 +

= 3,95(B)

Thông số thiết kế bể : Chiều dài L=10.5m, Chiều rộng W=3.5m

Chiều cao lớp nước H=3.5m, chiều cao lớp bảo vệ h bv =0.3m

39

Thể tích bể V=10,5.3.5.3.5= 129 m3 , thể tích mỗi ngăn V1=V2=V3=43m3

Năng lượng tiêu hao của cánh khuấy:

P=G2.V µ Trong đó:

G – gradien vận tốc (s-1)

µ - độ nhớt động học của nước ( N.s/m2), ở 25°C là 0.89 mPa.s

P – năng lượng tiêu hao tổng cộng ( W)

Đặt cánh khuấy ở vị trí 1/3 độ sâu mực nước tính từ đáy bể B=1/3H =1,17 m

Dựa vào bảng 3 để chọn kích thước cánh khuấy [5]:

40

Chọn đường kính cánh quạt là D=1,4 (m) vì thỏa các khoảng giá trị

Tốc độ quay của cánh khuấy tại ngăn phản ứng thứ nhất

Bể có chiều dài L=10,5m, chiều rộng W=3,5m, chia làm 3 ngăn

Chiều cao lớp nước H=3,5m, chiều cao bảo vệ hbv=0,3m

Sử dụng cánh khuấy Axial, đường kính cánh khuấy D=1,4m

Đặt cánh khuấy ở vị trí cách đáy 1,17 m

Gradien vận tốc ở từng ngăn giảm từ: 70, 50, 30s-1

Đường kính ống nước từ bể keo tụ sang bể lắng D=300mm