Đồ án xử lý mủ cao su

Nước thải sau khi ra khỏi bể UASB thì hàm lượng COD phải nhỏ hơn 600 mg/l để vào bểAerotank.. Dung tích xử lý yếm khí cần thiết: Để giữ cho lớp bùn hoạt tính ở trạng thái lơ lửng thì tốc

Thành phần nước thải đầu vào

Lưu lượng trung bình (Qtb) 1200 mđêm3/ngày

Nhu cầu oxy sinh hóa (BOD) 7000 mg/l 50

Nhu cầu oxy hóa học (COD) 10000 mg/l 80

• Lưu lượng Qtb= 1200m3/ngày đêm = 50 m3/h

• Thời gian lưu nước trong bể: 3 ngày = 72 giờ

Vậy dung tích của bể là:

Chọn chiều cao bảo vệ là: 0,5(m)

Chiều sâu lớp nước trong bể là: 5(m)

Diện tích hữu ích của bể gạn mũ là:

Thể tích hữu ích là:

Thể tích thực tế của bể:

Chia bể tách mũ ra làm 9 ngăn

Diện tích hữu ích của mỗi ngăn:

Tỉ lệ chiều rộng cao của mỗi ngăn:

Khấu trừ lối đi vào các ngăn :

7 Chiều cao thanh lt (m) 2,7

8 Khoảng cách giữa các thanh r (m) 1,9

BỂ UASB

 Tính toán:

Nước thải sau khi ra khỏi bể UASB thì hàm lượng COD phải nhỏ hơn 600 mg/l để vào bểAerotank Hiệu quả xử lý của bể UASB là:

Lượng COD cần khử mỗi ngày là:

G = Q×(CODv – CODr)×10-3 = 1200×(3519,75 – 600)×10-3 = 3504 kgCOD/ngày đêm

Tải trọng khử COD của bể UASB, a = 8 kgCOD/m3 ngày đêm

Dung tích xử lý yếm khí cần thiết:

Để giữ cho lớp bùn hoạt tính ở trạng thái lơ lửng thì tốc độ nước dâng trong bể phải giữ trong khoảng 0,6 – 0,9 m/h Ta chọn vận tốc nước dâng là v = 0,6 m/s

Để giữ cho lớp bùn hoạt tính ở trạng thái lơ lửng thì tốc độ nước dâng trong bể phải giữ trong khoảng 0,6 – 0,9 m/h Ta chọn vận tốc nước dâng là v = 0,6 m/s

Diện tích cần thiết là:

Chọn F = 84 m2Chọn 4 đơn nguyên, mỗi đơn nguyên có chiều dài:

Thể tích ngăn phản ứng của bể:

Chiều cao ngăn phản ứng của bể:

Chiều cao của bể là:

Vậy kích thước bể UASB: 13,5×8×7,5

 Phễu thu khí cặn

Vách nghiêng 450 - 600, chọn 600

Chiều cao phễu thu khí 1,5 – 2 m, chọn 1,5 m

Đáy phễu thu khí có chiều dài bằng cạnh đơn nguyên là 4,58 m, ta chọn 5m, chiều rộng chọn 2 m

Vậy phần diện tích bề mặt khe hở giữa các phễu thu khí là:

Trong đó:

A: diện tích bề mặt

Akhí: diện tích khe hở giữa các phễu thu khí

Ap: diện tích đáy phễu thu khí

Akhí/A: theo tiêu chuẩn từ 15 – 20%

Đoạn nhô ra của tấm hướng dòng có 4 tấm chắn dòng khí đặt theo hình chữ U, mỗi bên đặt 2 tấm, các tấm đặt song song và nghiêng một góc 600

Các tấm có khe hở bằng nhau chiếm 15 – 20% diện tích bể

Fchụp= F – Fkhe = 12,6 – 3,15 = 9,45 m2

Chọn Fchụp=10 m2

Kích thước của chụp thu khí: 3,2×3,2

Chiều cao thiết bị thu khí:

 Hệ thống phân phối nước vào bể qua 3 ống nhánh:

Vận tốc dòng nước chảy trong đường ống chính dao động từ 0,8 – 2 m/s Ta chọn vận tốc ống v = 1 m/s

• Kiểm tra lại vận tốc ống chính

• Kiểm tra lại vận tốc ống nhánh:

 Lượng bùn nuôi cấy, bùn dư và sinh khối hình thành mỗi ngày.

Tính lượng bùn nuôi cấy ban đầu cho vào bể:

Lượng bùn nuôi cấy

Trong đó:

Css: hỗn hợp bùn trong bể

Vr: thể tích ngăn phản ứng

TS: hàm lượng chất rắn trong bùn nuôi cấy ban đầu

 Hàm lượng BOD, COD sau xử lý kỵ khí

BODra = (1 - EBOD) × BODv = (1- 0,75)×2463,35 = 615,83 mg/l

Lượng bùn sinh ra trong bể bằng 0,05 – 0,1 gVSS/COD loại bỏ Vậy khối lượng bùn sinhkhối hình thành mỗi ngày:

129,6 kgVS/ngày

Khối lượng bùn sinh ra mỗi ngày là: Mbùn = 129,6 kgVSS/ngày

1m3 bùn tương đương 260 kgSS Vậy lưu lượng bùn sinh ra mỗi ngày

vbùn = m3/ngày

Lượng bùn sinh ra trong 1 tháng: 0,5 × 30 = 15 m3/tháng

Chiều cao của bùn trong 1 tháng:

Hbùn = Chọn thời gian xả bùn là 1 tháng xả một lần Vậy thể tích bùn cần xả là 18,69 m3 Chọn thời gian xả bùn là 45 phút Vậy lưu lượng xả ra là:

Qbùn = = 0,006m3/s

Bố trí 3 ống thu bùn, vận tốc bùn trong ống 0,5m/s

Diện tích ống xả cặn: Fbùn =

Đường kính ống thu bùn:

Dbùn = mChọn ống PVC có đường kính 100 mm.

Lượng chất rắn từ bùn dư: MSS= Vbùn×30 = 0,5×30=15 kgSS/ngày

Hàm lượng SS qua UASB giảm 75% → SSra = 122,6×(1-0,25) = 91,95 mg/l

 Tính toán lượng khí:

COD của 1 mol CH4

CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O

1mol 2×32gO2 hay 64gO2/mol CH4

Ở đktc (O0C, 1 atm) thể tích của 1 mol CH4 là 22,4 lít

Lượng khí sinh ra loại bỏ 1 kg COD là 0.5 m3

Vkhí =

Vận tốc khí trong ống từ 10 – 15 m/s Ta chọn 10 m/s Vậy đường kính ống dẫn khí là:

Dkhí =

Đường kính của ống HDPE có đường kính 46 mm để thu khí thoát ra

Thông số thiết kế bể UASB

2 Chiều cao ngăn phản ứng 5,2 (m)

3 4 đơn nguyên, mỗi đơn nguyên 5 (m)

4 Vách nghiêng phễu thu khí 45÷60o

5 Chiều cao phễu thu khí 1,5 (m)

6 Đáy phễu thu khí có chiều dài, chiều rộng cạnh đơn nguyên 5×2 (m)

7 Tấm chắn dòng khí nghiêng 60o

9 Khoảng cách giữa các khe 0,79 (m)

− Lưu lượng nước thải Q = 1200 m3/ngày

− Hàm lượng COD ở đầu vào = 1231,91 mg/l

− Hàm lượng BOD ở đầu vào = 616 mg/l

− SSvào= 110,1 mg/l

− Nhiệt độ duy trì trong bể 250C

− Nước thải khi vào bể Aeroten có hàm lượng chất rắn lơ lửng bay hơi ( nồng độ vi sinh vật ban đầu) X0 = 0

− Thời gian lưu bùn trong hệ thống, θc = 5-15 ngày, chọn θc=10 ngày

− Hệ số chuyển đổi giữa BOD5 và BOD20 ( BOD hoàn toàn) là 0,67

− Hệ số phân huỷ nội bào, kd = 0,06 -0,15ngày-1 chọn kd=0,075ngày-1

− Hệ số sản lượng tối đa Y = 0,4045 Kg VSS/Kg BOD5 (thực nghiệm)

BOD5 hòa tan đi ra từ bể Aerotank là S, mg/l

Cặn lơ lửng ở đầu ra SSra = 93,64 mg/L gồm có 65% là cặn có thể phân huỷ sinh học

 BOD5 chứa trong cặn lơ lửng ở đầu ra được xác định như sau :

o Lượng cặn có thể phân huỷ sinh học có trong cặn lơ lửng ở đầu ra:

o X: Nồng độ chất rắn bay hơi được duy trì trong bể Aerotank , X= 3,200 mg/L

o kd: Hệ số phân huỷ nội bào, kd = 0,075 ngày-1

o θc: Thời gian lưu bùn trong hệ thống, θc = 10 ngày

o So: BOD5 của nước thải vào bể aeroten So = 616 mg/L

o S: BOD5 của nước thải sau lắng II: S = 34,5 mg/L

V == 504,6m3Chia 2 đơn nguyên Khi đó thể tích mỗi bể:

m3Chiều cao hữu Chiều sâu chứa nước của ích cho bể aeroten xáo trộn hoàn toàn:3-4,6mChiều cao bảo vệ cho bể aeroten xáo trộn hoàn toàn: 0,3-0,6m

Vậy bể Aerotank có kích thước như sau: L × B × H = 16=720m3

Thời gian lưu

Thời gian lưu nước trong bể

 kd: hệ số phân huỷ nội bào, kd= 0,075 ngày-1

 c: thời gian lưu bùn, c = 10 ngày

- Lượng bùn hoạt tính sinh ra do khử BOD5 (tính theo MLVSS)

Px(VSS)= Yobs× Q × (S0 – S)= 0,231 1200 × (616-34,5) × 10-3 = 161,2 kgVSS/ngày

Tổng cặn lơ lửng sinh ra trong 1 ngày

 X: Nồng độ chất rắn bay hơi trong bể Aerotank X = 3200 mg/L

• θc : Thời gian lưu bùn θc = 10 ngày

 Qe : Lưu lượng nước đưa ra ngoài từ bể lắng đợt II ( lượng nước thải ra khỏi hệ thống) Xem như lượng nước thất thoát do tuần hoàn bùn là không đáng kể nên Qe = Q = 1200 m3/ngày

 Xe: Nồng độ chất rắn bay hơi ở đầu ra của hệ thống

Xe= 0,7× SSra = 0,7 × 93,64 = 65,6 mg/l

 Xr nồng động chất rắn bay hơi có trong bùn hoạt tính tuần hoàn

Xr= 0,7 10000=7000mg/L

Tính hệ số tuần hoàn (α) từ phương trình cân bằng vật chất

Từ phương trình cân bằng vật chất : X(Q+Qr) = XrQr + XrQW

 Qr : Lưu lượng bùn hoạt tính tuần hoàn

 X0 : Nồng độ VSS trong nước thải dẫn vào bể Aeroten, X0 = 0

 Xr : Nồng độ VSS trong bùn tuần hoàn, Xr = 7000 mg/L

- Tốc độ oxy hoá của 1 g bùn hoạt tính

= = = 0,379 (mg BOD5/g.ngày)

- Tải trọng thể tích của bể Aerotank

L= = = 1,026 (kgBOD5/m3ngày)Giá trị này trong khoảng thông số cho phép khi thiết kế bể (0,8-1,92 kgBOD5/m3 ngày)

Tính lượng oxy cần cung cấp cho bể Aerotank dựa trên BOD20

- Lượng oxy cần thiết trong điều kiện tiêu chuẩn

OC0 = - 1,42Px(VSS)Với f là hệ số chuyển đổi giữa BOD5 và BOD20, f= 0,67

- Lượng oxy thực tế cần sử dụng cho bể:

OCt = OCoLấy nồng độ oxi cần duy trì trong bể là 2 mg/l

Hệ số điều chỉnh lượng oxi ngấm vào nước thải,  = 0,8

(Tra phụ lục D, Unit operation processes in environment engineering)

Nồng độ oxi bão hoà trong nước sạch ở 20oC : Cs20 = 9,17 mg/l

Nồng độ oxi bão hoà trong nước sạch ở 26oC : CSH = 8,22 mg/l

Hệ số điều chỉnh lực căng bề mặt theo hàm lượng muối đối với nước thải β =1

OCt = 812,6 =1298,8kg O2/ ngày

Tính lượng không khí cần thiết để cung cấp vào bể

Qkk = × f

Trong đó:

 OCt : Lượng oxy thực tế cần sử dụng cho bể : OCt = 2213 kgO2/ngày

 OU: Công suất hoà tan oxy vào nước thải của thiết bị phân phối

 Chọn dạng đĩa xốp, có màng phân phối dạng mịn, đường kính 170 mm , diện tích

bề mặt F = 0,02 m2

 Cường độ thổi khí 300 L/phút đĩa = 18 m3/giờ

 Độ sâu ngập nước của thiết bị phân phối h = 4m (lấy gần đúng bằng chiều sâu bể)

Ta có: Ou = 7 gO2/ m3.m

OU = Ou × h = 7× 4 = 28 g O2/m3Ou: Công suất hoà tan oxy vào nước thải của thiết bị phân phối tính theo g O2/m3không khí

Tính toán máy thổi khí

Chọn 4 máy thổi khí, 3 máy hoạt động, 1 máy dự phòng

- Áp lực cần thiết của máy thổi khí

Hm = h1 + hd + H

Trong đó:

 h1: Tổn thất trong hệ thống ống vận chuyển h1 = 0,5m

 hd : Tổn thất qua đĩa phun phân phối hd ≤ 0,5m chọn hd = 0,5m

 H : Độ sâu ngập nước của miệng vòi phun H = 4m

 Pmáy : Công suất yêu cầu của máy nén khí , kW

 G: Trọng lượng của dòng không khí, kg/s

G = Qkk×ρkhí = 0,17 × 1,2 = 0,204 kg/s

 R: hằng số khí, R = 8,314 KJ/K.mol 0K

 T1: Nhiệt độ tuyệt đối của không khí đầu vào T1= 273 + 25 = 298 0K

 P1: áp suất tuyệt đối của không khí đầu vào P1= 1 atm

 P2: áp suất tuyệt đối của không khí đầu ra P2 = Pm + 1=0,49 +1=1,49 atm

n= = 0,283 ( K = 1,395 đối với không khí )

Bơm bùn tuần hoàn:

Lưu lượng bơm: Qr = 988,8 m3/ng = 0,0114m3/s

Chọn máy bơm nước thải vào bể aerotank

Lưu lượng bơm :Q =1200m3/ngày = 0,0138m3/s

Cột áp bơm: H =8m

: hiệu suất chung của bơm từ 0,72-0,93, chọn = 0,8

Chọn 4 bơm, hai hoạt động, hai dự phòng

 Tính toán đường ống dẫn bùn tuần hoàn

Lưu lượng bùn tuần hoàn : Qr= 988,8m3/ngày = 41,2m3/h = 0,0114m3/s

Chọn vận tốc bùn trong ống v = 0,3m/s

D=

Chọn PVC đường kính 220 mm

Tóm lại: Bể aerotank một đơn nguyên.

Thông số thiết kế bể Aerotank:

1 Kích thước bể aerotank (m) 16

3 Hiệu xuất khử BOD(%) 92.39

5 Lượng cặn loại bỏ mỗi ngày (kg/ngày) 188,9

7 Máy bơm nước vào aerotank(cái) 4(1354W)

Q: lưu lượng đầu vào Q = 1200m3/ngày

Qr: lưu lượng bùn tuần hoàn Qr= 988,8 m3/ngày

Ls: tải trọng chất rắn, kgSS/m2ngày

Ls=3,9 – 5,8 kg/m2h Chọn Ls=4,2 kg/m2hDiện tích bề mặt lắng tính theo tải trọng chất rắn là:

Chọn 2 đơn nguyên, mỗi bể có diện tích bề mặt: Sb= 49,63 m2 Chọn S = 50 m2Đường kính mỗi bể:

Chọn Db= 8 mĐường kính buồng phân phối trung tâm: dtt= 0,2×8=1,6 m

Chiều cao an toàn: hbv= 0,3 m

Chiều cao tổng cộng của bể lắng 2:

H = h1+ hb + hbv= 3+1,5+0,3 = 4,8 mThể tích bể lắng 2: V=S×H = 99,26× 4,8 = 476,45

Thể tích phần lắng:

Thời gian lưu nước trong bể lắng: giờ

1 2 đơn nguyên, đường kính mỗi bể 7,98 (m)

2 Đường kính buồng phân phối trung tâm 1,6 (m)

Bể chứa bùn bao gồm 2 ngăn: ngăn chứa bùn tuần hoàn và ngăn chứa bùn dư sau

bể lắng, bể UASB và bể lắng 2 Lưu lượng bùn đến ngăn chứa bùn tuần hoàn là 988,8

m3/ngày, lượng bùn chảy tràn sang ngăn chứa bùn dư là 16,741 m3/ngày

Chọn thời gian lưu tại ngăn chứa bùn tuần hoàn là 10 phút và thời gian lưu tạingăn chứa bùn dư là 12 giờ Thể tích ngăn chứa bùn tuần hoàn:

- Thể tích ngăn chứa bùn dư:

Kích thước ngăn chứa bùn tuần hoàn: L x B x H = 1,7×2×2

Kích thước ngăn chứa bùn cần xử lý: L x B x H =2,1×2×2

- Giảm khối lượng bùn vô cơ ta khỏi bể

- Cặn khô dễ chôn lấp hay cải tạo cặn ướt

- Giảm lượng nước bẩn có thể thấm vào nước ngầm ở bãi thu

- Ít gây mùi khó chịu và ít độc tính

Máy làm việc 8 giờ trong 1 ngày, 1 tuần làm 5 ngày.

Lượng cặn đưa đến máy trong 1 tuần: 261,12×7=1827,84 kg

Lượng cặn đưa đến máy trong 1 giờ: G =

Tải trọng cặn trên 1m rộng của băng tải dao động trong khoảng 90-650 kg/m chiều rộngbăng giờ

Chọn băng tải có công suất 150 kg/m rộng giờ

Chiều rộng băng tải: b =

Chọn máy có chiều rộng 0,31 m và năng suất 150 kg/m rộng giờ

Bể tiếp xúc:

Khử trùng nước thải bằng Clo:

Lượng Clo hoạt tính cần thiết để khử trùng nước thải được tính theo công thức:

Y =a × Q =3× 50 =0,15 (kg/ h)

a

1000 1000Trong đó:

Q: Lưu lượng tính toán của nước thải, Q = 50 (m3/h)

a: Liều lượng Clo hoạt tính trong Clo nước lấy theo điều 6.20.3- TCXD-51-84, nước thải sau khi xử lý sinh học hoàn toàn, a = 3

Vậy lượng Clo dùng cho 1ngày là: m = 1,45 (kg/ng) = 45 (kg/tháng) Dung tích

V = Q ×t = 50× 0,5 =25(m3 )Trong đó:

Q: Lưu lượng tính toán của nước thải, Q = 50 (m3/h)

t: Thời gian lưu nước, chọn t = 30 phút (TCVN 51-84)

Để đảm bảo cho sự tiếp xúc hoá chất và nước thải đồng đều, trong bể tiếp xúc khử trùng

ta xây thêm các vách ngăn để toạ sự khuấy động trong ngăn

Bên trong đặt 2 vách ngăn, chia lảm 3 ngăn

Diện tích mỗi ngăn là : L× B = 7× 1 = 7 m2

Chiều dài của mỗi vách ngăn là : 6,5 m Cửa thông nhau của mỗi vách ngăn là 0,5m