TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI THỦY HẢI SẢN CÔNG XUẤT 1000M3NGÀYĐÊM

Thêm vào đó là các hoá chất sử dụng trong quá trình sản xuất như CaCO3, CaSO4, H3PO4, NaOH, Na2CO3…Những chất này cùng với các chất hữu cơ trong nước thải có khả năng đe doạ nghiêm trọng

Chương 1 : Giới thiệu tổng quan về ngành bia

1 Tình hình sản xuất và tiêu thụ bia trên thế giới

Đối với các nước có nền nông nghiệp phát triển, đời sống kinh tế cao thì bia được sử dụng như một thứ nước giải khát thông dụng hiện nay trên thế giới có trên 25 nước sản xuất bia với sản lượng trên

100 tỷ lít/năm Trong đó, Mỹ và Đức mỗi nước sản xuất khoảng 10

tỷ lít/năm, Trung Quốc 7 tỷ lít/năm

Theo thống kê bình quân mức tiêu thụ hiện nay ở một số nước công trình

Tiên tiến năm 2004 như sau : cộng hòa Czech hơn 150 lít/người/năm Đức 115 lít/người/năm, úc 110 lít/người/năm…

Ngày nay, Châu á là một trong những khu vực có lượng bia tiêu thụ đang tang nhanh , các nhà nghiên cứu thị trường bia trên thế giới nhận định rằng Châu Á đang dần dẫn đầu về tiêu thụ bia tren thế giới

Trong khi sản xuất bia ở Châu Âu có giảm thì Châu Á tang khoảng 6.5%/năm Thái Lan có mức tang bình quân cao nhất là 26.5%/năm Tiếp đó là Philippin 22.2%/năm, Inđô 17.7%/năm….( theo số liệu của Viện rượu bia _nước giải khát Việt Nam )

Công nghiệp bia của Trung Quốc phát triển là nguyên nhân của

sự thúc đẩy nghành công nghiệp rượu bia của Châu Á Từ năm 1980 đến 1990 lượng bia tang từ 69.8 triệu lít lên 1230 triệu lít Từ năm

1981 đến 1987 mức tang trưởng trên 20% (theo số liệu của Viện rượu bia – nước giải khát Việt Nam) Đến năm 2004, tổng lượng bia tiêu thụ ở Trung Quốc 28.64 triệu lít, xếp hạng đầu tiên trên thế giới

Tổng lượng bia tiêu thụ bia ở khu vực Châu Á năm 2004 đạt 43.147 triệu lít, tăng 11.2 so với năm 2003

2.tình hình sán xuất và tiêu thụ bia ở Việt Nam

Năm năm trở lại đây, do tác động của nhiều yếu tố như : tốc độ tăng trưởng , GDP, tốc độ tăng trưởng dân số, tốc độ đô thị hóa , tốc

độ đầu tư… Mà ngành công nghiệp bia phát triển với tốc độ tăng trưởng cao như năm 2003, sản lượng bia đạt 1290 triệu lít, tăng 20.7% so với năm 2002, đạt 79% So với công suất thiết kế, tiêu thụ bình quân đầu người đạt 16 lít/năm Nộp ngân sách nhà nước

3650 tỷ đồng

Tuy nhiên, sự tăng trưởng của ngành sản xuất bia lại kéo theo các vấn đề môi trường như: vấn đề chất thải sản xuất, đặc biệt là nước thải có độ ô nhiễm cao Nước thải do sản xuất rượu bia thải ra thường có đặc tính chung là ô nhiễm hữu cơ rất cao, nước thải thường có màu xám đen và khi thải vào các thuỷ vực đón nhận thường gây ô nhiễm nghiêm trọng do sự phân huỷ của các chất hữu

cơ diễn ra rất nhanh Thêm vào đó là các hoá chất sử dụng trong quá trình sản xuất như CaCO3, CaSO4, H3PO4, NaOH, Na2CO3…Những chất này cùng với các chất hữu cơ trong nước thải có khả năng đe doạ nghiêm trọng tới thuỷ vực đón nhận nếu không được xử

lý Kết quả khảo sát chất lượng nước thải của các cơ sở sản xuất bia trong nước ở Hà Nội, Hải Dương, Hà Tây, Hoà Bình cho thấy, nước thải từ các cơ sở sản xuất bia nếu không được xử lý có COD, nhu cầu oxy sinh hoá học BOD, chất rắn lơ lửng SS đều rất cao

Chương 2 : Công nghệ xử lý nước thải

1 Nguôn gốc và thành phần nước thải trong quá trình sản xuất bia 1.1 Nguồn gốc nước thải

· Nấu – đường hóa: Nước thải của các công đoạn này giàu các

chất hydroccacbon, xenlulozơ, hemixenlulozơ, pentozơ trong vỏ trấu, các mảnh hạt và bột, các cục vón…cùng với xác hoa, một ít tanin, các chất đắng, chất màu

· Công đoạn lên men chính và lên men phụ: Nước thải của công đoạn này rất giàu xác men – chủ yếu là protein, các chất khoáng, vitamin cùng với bia cặn

· Giai đoạn thành phẩm: Lọc, bão hòa CO2, chiết bock, đóng chai, hấp chai Nước thải ở đây chứa bột trợ lọc lẫn xác men, lẫn bia chảy tràn ra ngoài…

Nước thải từ quy trình sản xuất bao gồm:

- Nước lẫn bã malt và bột sau khi lấy dịch đường Để bã trên sàn lưới, nước sẽ tách ra khỏi bã

- Nước rửa thiết bị lọc, nồi nấu, thùng nhân giống, lên men và các loại thiết bị khác

- Nước rửa chai và két chứa

- Nước rửa sàn, phòng lên men, phòng tàng trữ

- Nước thải từ nồi hơi

- Nước vệ sinh sinh hoạt

– Nước thải từ hệ thống làm lạnh có chứa hàm lượng clorit cao (tới

500 mg/l), cacbonat thấp

2 Thành phần và tiêu chuẩn xả nước thải bia

Bể chứa bùn

III THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY SẢN XUẤT

1 Hầm tiếp nhận:

Song chắn rác: thường làm bằng kim loại, đặt ở cửa vào của kênh dẫn sẽ giữ lại các tạp chất vật thô như giẻ, rác, bao nilon, và các vật thải khác được giữ lại, để bảo vệ các thiết

bị xử lý như bơm, đường ống, mương dẫn… Dựa vào khoảng cách giữa các thanh,

người ta chia song chắn rác thành hai loại:

– Song chắn rác thô có khoảng cách giữa các thanh từ 60 đến 100mm.

– Song chắn rác mịn có khoảng cách giữa các thanh từ 10 đến 25mm.

– Chọn song chắn rác mịn có khoảng cách giữa các thanh là 25mm được đặt cố

định, nghiêng một góc 600 đặt ở cửa vào bể gom và được lấy rác vào cuối ngày.

Bể gom: là nơi tiếp nhận nguồn nước thải trước khi đi vào các công trình xử lý tiếp

theo Bể gom thường được làm bằng bê tông, xây bằng gạch Trong quy trình này bể

gom còn có tác dụng điều hòa lưu lượng nước thải.

Lưới lọc: để giữ lại các chất lơ lửng có kích thước nhỏ Lưới có kích thước lỗ từ 0,5 đến 1mm Khi tang trống quay với vận tốc 0,1 đến 0,5 m/s, nước thải được lọc qua bề mặt trong hay ngoài, tùy thuộc vào sự bố trí đường dẫn nước vào Trong nhà máy bia là các mẫu trấu, huyền phù… bị trôi ra trong quá trình rửa thùng lên men, thùng nấu, nước lọc

bã hèm, sẽ được giữ lại nhờ hệ thống lưới lọc có kích thước lỗ 1mm Các vật thải được lấy ra khỏi bề mặt lưới bằng hệ thống cào.

2 Bể điều hòa: được dùng để duy trì lưu lượng dòng thải vào gần như không đổi, quan trọng là điều chỉnh độ pH đến giá trị thích hợp cho quá trình xử lý sinh học Trong bể có

hệ thống thiết bị khuấy trộn để đảm bảo hòa tan và san đều nồng độ các chất bẩn trong toàn thể tích bể và không cho cặn lắng trong bể, pha loãng nồng độ các chất độc hại nếu

có Ngoài ra còn có thiết bị thu gom và xả bọt, váng nổi Tại bể điều hòa có máy định lượng lượng acid cần cho vào bể đảm bảo pH từ 6,6 – 7,6 trước khi đưa vào bể xử lý

UASB.

3 Bể UASB: tại đây diễn ra quá trình phân hủy các chất hữu cơ, vô cơ có trong nước thải khi không có oxy Nước thải được đưa trực tiếp vào phía dưới đáy bể và được phân phối đồng đều ở đó, sau đó chảy ngược lên xuyên qua lớp bùn sinh học dạng hạt nhỏ và các chất hữu cơ, vô cơ được tiêu thụ ở đây.

Quá trình chuyển hóa các chất bẩn trong nước thải bằng vi sinh yếm khí xảy ra theo ba bước:

– Giai đoạn 1: một nhóm các vi sinh vật tự nhiên có trong nước thải thủy phân các hợp chất hữu cơ phức tạp và lipit thành các chất hữu cơ đơn giản có trọng lượng nhẹ

như monosacarit, amino acid để tạo ra nguồn thức ăn và năng lượng cho vi sinh hoạt

động.

– Giai đoạn 2: nhóm vi khuẩn tạo men acid biến đổi các hợp chất hữu cơ đơn giản thành các acid hữu cơ thường là acid acetic, acid butyric, acid Propionic Ở giai đoạn này pH của dung dịch giảm xuống.

Bể lọc áp lực

Bể nano dạng khô Nguồn tiếp nhận

Máy nén bùn

Xử lý định kỳ

– Giai đoạn 3: các vi khuẩn tạo metan chuyển hóa hiđrô và acid acetic thành khí metan và cacbonic pH của môi trường tăng lên.

4 Bể sinh học MBBR:

Phương pháp sinh học hiếu khí sử dụng nhóm vi sinh vật hiếu khí, hoạt động trong điều kiện cung cấp oxy liên tục Quá trình phân hủy các chất hữu cơ nhờ vi sinh vật gọi là quá trình oxy hóa sinh hóa Các vi sinh vật hiếu khí sẽ phân hủy các chất hữu cơ có trong nước thải và thu năng lượng để chuyển hóa thành tế bào mới, chỉ một phần chất hữu cơ bị oxy hóa hoàn toàn thành CO2, H2O, NO3- , SO42- ,…Vi sinh vật tồn tại trong bùn hoạt tính của bể sinh học bao gồm Pseudomonas, Zoogloea, Achromobacter, Flacobacterium, Nocardia, Bdellovibrio, Mycobacterium, và hai loại vi khuẩn nitrate hóa Nitrosomonas và Nitrobacter Thêm vào đó, nhiều loại vi khuẩn dạng sợi như Sphaerotilus, Beggiatoa, Thiothrix, Lecicothrix, và Geotrichum cũng tồn tại.

Để thực hiện quá trình oxy hóa sinh hóa các chất hữu cơ hòa tan, chất keo và các chất phân tán nhỏ trong nước thải cần di chuyển vào bên trong tế bào vi sinh vật theo ba giai đoạn chính như sau:

– Chuyển các chất ô nhiễm từ pha lỏng tới bề mặt tế bào vi sinh vật;

– Khuếch tán từ bề mặt tế bào qua màng bán thấm do sự chênh lệch nồng

độ bên trong và bên ngoài tế bào;

– Chuyển hóa các chất trong tế bào vi sinh vật, sản sinh năng lượng và tổng hợp tế bào mới.

Tốc độ quá trình oxy hóa sinh hóa phụ thuộc vào nồng độ các chất hữu cơ, hàm lượng các tạp chất, mật độ vi sinh vật và mức độ ổn định lưu lượng của nước thải ở trạm xử lý

Ở mỗi điều kiện xử lý nhất định, các yếu tố chính ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng oxy hóa sinh hóa là chế độ thủy động, hàm lượng oxy trong nước thải, nhiệt độ, pH, dinh dưỡng và các nguyên tố vi lượng… Tải trọng chất hữu cơ của bể sinh học hiếu khí truyền thống thường dao dộng từ 0,32-0,64 kg BOD/m3.ngày đêm Nồng độ oxy hòa tan trong nước thải ở bể sinh học hiếu khí cần được luôn luôn duy trì ở giá trị lớn hơn 2,5 mg/l

Tốc độ sử dụng oxy hòa tan trong bể sinh học hiếu khí phụ thuộc vào:

– Tỷ số giữa lượng thức ăn (chất hữu cơ có trong nước thải) và lượng vi sinh vật: tỷ

lệ F/M;

– Nhiệt độ;

– Tốc độ sinh trưởng và hoạt độ sinh lý của vi sinh vật (bùn hoạt tính);

– Nồng độ sản phẩm độc tích tụ trong quá trình trao đổi chất;

– Lượng các chất cấu tạo tế bào;

– Hàm lượng oxy hòa tan.

Các phản ứng sinh hóa cơ bản của quá trình phân hủy chất hữu cơ trong nước thải gồm có:

· Oxy hóa các chất hữu cơ:

· Tổng hợp tế bào mới:

· · Phân hủy nội bào:

Ưu điểm của công nghệ MBBR so với công nghệ truyền thống:

– Tất cả mọi thiết kế đều nhằm mục đích là hiệu quả xử lý, tiết kiệm năng lượng Với công nghệ sinh học xử lý nước thải, chúng ta cần mật độ vi sinh vật cao nhằm mục đích đẩy nhanh quá trình oxy hóa sinh hóa Nói nôm na là càng nhiều vi sinh ăn chất hữu cơ có trong nước thì quá trình xử lý sẽ nhanh hơn Vấn đề ở đây là làm sao cho bề mặt tiếp xúc giữa nước thải, oxi và vi sinh vật càng cao càng tốt.

– Giá thể lưu động MBBR được ứng dụng rộng rãi trên thế giới vài năm trở lại đây Giá thể MBBR dạng hình cầu có kích thước Ø 20 cm, có tỷ trọng nhẹ hơn nước nên trong quá trình sục khí, giá thể vi sinh bám dính di chuyển khắp nơi trong bể MMBR Với mật độ này các quá trình oxy hóa để khử BOD, COD và NH4 diễn ra nhanh hơn gần 10 lần so với phương pháp truyền thống.

Bảng 3: So sánh hệ thống MBBR và hệ thống bể sinh học hiếu khí

Điều quan trọng hơn nữa của phương pháp MBBR là chúng ta không cần phải tuần hoàn bùn hiếu khí lại như phương pháp Aeroten, nhược điểm của việc tuần hoàn bùn là làm giảm đi sự hoạt động của vi sinh hiếu khí vì vi sinh phải nằm ở bể lắng, không có dưỡng khí, khi bơm bùn hoàn lưu về bể aeroten làm cho vi sinh bị “shock” tải trọng, do đó hiệu quả xử lý sẽ không cao bằng phương pháp giá thể MBBR.

Nước thải dệt nhuộm có hàm lượng N, P trong nước khá nhỏ nên chúng ta cũng không cần phải xây dựng bể thiếu khí Anoxic để khử N, P là do bể MBBR chứa đựng các giá thể di động cũng là nơi lưu trú cho các chủng vi sinh bám dính khử N, P Hai loại vi khuẩn chính tham gia vào quá trình này là Nitrosomonas và Nitrobacter.

Ta có phương trình như sau:

Như vậy bể sinh học hiếu khí MBBR có nhiệm vụ xử lý các chất hữu cơ còn lại trong nước thải Trong bể MBBR diễn ra quá trình oxy hóa các chất hữu cơ hòa tan và dạng keo trong nước thải dưới sự tham gia của vi sinh vật hiếu khí Tại bể MBBR có hệ thống sục khí trên khắp diện tích bể nhằm cung cấp ôxy, tạo điều kiện thuận lợi cho vi sinh vật hiếu khí sống, phát triển và phân giải các chất ô nhiễm Vi sinh vật hiếu khí sẽ tiêu thụ các chất hữu cơ dạng keo và hòa tan có trong nước để sinh trưởng Ở điều kiện thuận lợi, vi sinh vật phát triển mạnh, sinh khối tăng và tồn tại dưới dạng bông bùn dễ lắng tạo thành bùn hoạt tính Sau quá trình oxy hóa (bằng sục không khí) với đệm vi sinh di động, bùn hoạt tính (tức lượng vi sinh phát triển và hoạt động tham gia quá trình xử lý) được bám giữ trên các giá thể bám dính di động dạng cầu Nước thải sau khi qua bể MBBR sẽ tự chảy vào bể lắng sinh học.

5 Bể lắng – Xử lý nước thải nhà máy sản xuất bia

Nước thải sau khi qua bể MBBR được phân phối vào vùng phân phối nước của bể lắng sinh học lamella Cấu tạo và chức năng của bể lắng sinh học lamella tương tự như bể lắng hóa lý Nước sạch được thu đều trên bề mặt bể lắng thông qua máng tràn răng cưa Hiệu suất bể lắng được tăng cường đáng kể do sử dụng hệ thống tấm lắng lamella Bể lắng lamella được chia làm ba vùng căn bản:

- Vùng phân phối nước;

- Vùng lắng;

– Vùng tập trung và chứa cặn.

Nước và bông cặn chuyển động qua vùng phân phối nước đi vào vùng lắng của bể là hệ thống tấm lắng lamella, với nhiều lớp mỏng được sắp xếp theo một trình tự và khoảng cách nhất đinh Khi hỗn hợp nước và bông cặn đi qua hệ thống này, các bông bùn va chạm với nhau, tạo thành những bông bùn có kích thước và khối lượng lớn gấp nhiều lần các bông bùn ban đầu Các bông bùn này trượt theo các tấm lamella và được tập hợp tại vùng chứa cặn của bể lắng

6 Bể lọc áp lực:

Bể lọc áp lực sử dụng trong công nghệ này là bể lọc áp lực đa lớp vật liệu: sỏi đỡ, cát thạch anh và than hoạt tính để loại bỏ các chất lơ lửng, các chất rắn không hòa tan, các nguyên tố dạng vết, halogen hữu cơ nhằm đảm bảo độ trong của nước

Nước sau khi qua cụm lọc áp lực đạt tiêu chuẩn xả thải ra môi trường theo QCVN 24:2009 cột B

IV ƯU, NHƯỢC ĐIỂM CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY SẢN XUẤT BIA

· Diện tích đất sử dụng tối thiểu.

· Công trình thiết kế dạng modul, dễ mở rộng, nâng công suất xử lý

b Nhược điểm:

· Nhân viên vận hành cần được đào tạo về chuyên môn;

· Chất lượng nước thải sau xử lý có thể bị ảnh hưởng nếu một trong những công trình đơn vị trong trạm không được vận hành đúng các yêu cầu kỹ thuật;

· Bùn sau quá trình xử lý cần được thu gom và xử lý định kỳ

Công ty chúng tôi nghiên cứu đưa ra những phương pháp xử lý nước thải sản xuất bia triệt để, nước thải đầu ra đạt quy chuẩn hiện hành với các công nghệ tiên tiến, chi phí vận hành đầu tư ban đầu thấp, vận hành đơn giản

• Tỉ lệ MLVS/MLSS của bùn trong bể UASB=0.75

• Tải trọng bề mặt phần lắng LA=12m3/m2ngay

• Lượng bùn phân hủy kỵ khí cho vào ban đầu có TS=5%

• Y=0.04gVSS/gCOD, kd=0.025ngay− 1,θ=60 ngày

Hàm lượng COD vào bể UASB

C0= 80% Cbandau=80% x 1140 =912mg/l

Hàm lượng COD vào bể UASB

BOD vào = 80%BODbandau=80% x 789.4 = 789.4mg/l

Diện tích bề mặt phần lắng

233.8312

1000

m L

V × 0

3

3 3

3041000

/3

/912/

1000

m ngay

m KgCOD

m g ngay

m

=

×

×Chọn 5 đơn nguyên hình vuông, vậy cạnh mỗi đơn nguyên có chiều dài là

m n

A

5

33

83

304

=

=

Chọn chiều cao phểu thu khí là hp=1.5m

Chiều cao bảo vệ h =0.5m bv

Chiều cao tổng cộng bể UASB là

Htc=hb+hbv+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

%171001

.41.4

7.11.421.41.4

Akh: Diện tích khe hở giữa các phễu thu khí

Ap: Diện tích đáy phễu thu khí

Giá trị này nằm trong khoảng:

A

A kh

= 15%÷20%

Giả sử mỗi đơn nguyên có 8 ống phân phối khí vào, diện tích trung bình cho một đầu phân phối:

đau

m m

8

1.41

tan105

.0

304/

kgSS TS

TS: Hàm lượng chất rắn cho bùn nuôi cấy ban đầu

Hàm lượng COD của nước thải sau khi xử lí kỵ khí

COD ra=(1−E COD)×COD vao =(1−0.65)×1140=399mgCOD/l

Hàm lượng BOD5của nước thải sau khi xử lý kỵ khí:

BODra=(1−E BOD)×BOD vao =(1−0.65)×789.4=197mgBOD/l

Lượng sinh khối hình thành mỗi ngày

( )

c d

Q S S Y

P

θ

×+

m gCOD kgCOD

kgVS

/100090

015.01

/1000/

3991140

/04

3 3

=

×

×+

×

−

ngay kgVS

P x =12.6 /

θc : Thời gian lưu bùn, chọn θc = 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

Thể tích khí mêtan sinh ra mỗi ngày

V : Thể tích khí metan sinh ra ở đktc (t = 00C, p = 1 atm)

Q: Lưu lượng bùn vào bể kị khí, m3/ngày

Px: 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 BODL chuyển hoàn toàn thành khí metan và CO2 , lCH4/kgBODL

Lượng bùn bơm ra mỗi ngày

ngay m

m KgSS kgSS

kgVS

ngay kgVS

/75

.0

/6

.1275

CHƯƠN 2: 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

ngaydem m

Q tb =1000 3/

Lưu lưong theo h

h m

h m k

Q

Q s tbs 1.7 0.0197 /

360024

Q

Q s tbs 0.4 0.0046 /

360024

 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 v =0.5m/s

Khoảng cách giữa hai thanh chắn là b = 0.02m

Độ dày lớp nước trong mương là h1 =0.14m

Độ dày của mối thanh chắn: d = 0.005m

Tính toán số khe của song chắn rác:

147.1414.002.05.0

05.10197.01

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

m h

0197.01

m g

v V

81.92

41.05.07.0

12

 Nội dung tính toán gồm

• Thể tích của bể lắng cát

• Lượng cát lắng trong một ngày đêm

350 mm

Chọn thời gian lưu của bể lắng cát ngang: t = 30s

Chọn vận tốc nước trong bể lắng ngang: v = 0.2 (m/s) n

Thể tích tổng cộng của bể lắng cát ngang

3 maxs 0.0197 30 0.591

0197.0

m v

n

F

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

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

ngaydem m

q Q

1000

15.010001000

3

×

=

Với qo: lượng cát trong 1000m3 nước thải, q0=0.15m3cát/ngaydem

Chiều cao lớp cát trong bể lắng cát ngang trong ngày đêm

Với tx là chu kì xả cát, tx=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

 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

Hàm lượng BOD, COD, SS sau bể điều hòa đạt

V v(I-1): thể tích tích lũy dòng vào của giờ trước đó (m3)

Q v(i): lưu lượng nước thải của giờ đang xét (m3/h)

Thể tích tích lũy bơm đi của giờ thứ i

( ) ( 1) ( )

Trong đó:

V b(I-1): thể tích tích lũy bơm của giờ trước đó (m3)

Q b(i): lưu lượng bơm của giờ đang xét (m3/h)

Thể tích tích lũy bơm đi

(m3)

Hiệu số thể tích

)(m3

V

i tl

V

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

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

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 = 0.5mVậy chiều cao tổng cộng:

H = hmax + hbv = 4 + 0.5 = 4.5(m)

4

6.1984

4

m H

V

D = × = × =

ππ

Vậy kích thước bể điều hòa: D x H = 7.95m x 4.5m

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:

( )kW

gHQ

864008

.01000

10008

.481.91000

Công suất thực tế của máy bơm:

N TT =1.5×N =1.5×0.68=1.02( )kW =1.37(HP)

 Xác định hiệu quả khử BOD 5 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)

V in(i): thể tích nước đi vào bể điều hòa ở giờ đang xét (m3)

V out(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:

8 8

( ) ( ) ( ) ( ) ( )3

9 9

8

9 V V V 29.2 70 41.6 57.6 m

V = + in − out = + − =

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) ( )

V (i-1): thể tích nước trong bể điều hòa ở giờ trước đó (m3)

V in(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:

( )

)/(15000

8.70

13300

15008

.70

7 8

7 7 8 8

V V

S V S

V S

in

in in

+

×+

×

=+

.2970

15002

.29131070

8 9

8 8 9 9

V V

S V S

V S

in

in in

+

×+

×

=+

BOD vào (mg/l)

BOD trung bình

ra khỏi bể (mg/l)

Tải lượng BOD trước điều

BOD vào (mg/l)

BOD trung bình

ra khỏi bể (mg/l)

Tải lượng BOD trước điều

Bảng 5.3: Hệ số không điều hòa về tải trọng BOD 5

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/m 3 phút=0.013m 3 /m 3 phút

Lưu lượng khí nén cần cho khuấy trộn

s m h

m

phút m

R V

q k dh LT

/036.0/129

/1515.2013.05.1653 3

3 )

9.433.1033

Theo công thức 152 –giáo trình Xử lý nước thải của Hoàng Huệ ta

có công suất của máy nén khí:

1.22151

cái q

.08

036.04

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

mm m

.060

18

092.04

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

( )

phút m

s m

d v

S v

10963

1

4

10510

4

3 3 3

4

2 3 2

1078.11

/10.92

3 3

3 3

phút m

Hàm lượng sau khi ra khỏi bể lắng 1 phải đạt:

Lưu lượng trung bình 32-48

Lưu lượng cao điểm 80-120

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

3

2 3

25/

40

/1000

m ngay

m m

ngay m m L

Đường kính ống trung tâm

m D

d =20% =20%×5.64=1.13

Chọn chiều sâu hữu ích của bề lắng H=4m

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

m H

Thời gian lưu nước

h h

Q

W t

tbh

5.13.267.41

Giả sử hiệu suất xử lý cặn lơ lửng đạt 40% ở tải trọng 35m3/m2ngày

Lượng bùn tươi sinh ra mỗi ngày

ngày KgSS

Kg

g ngày

m m

gSS

1000

14

.0/

1000/

ngày l

l Kg

ngay Kg

Q tuoi 1747.4 / 1.747 /

/053.105.0

m l s

m

8.4

/1000/

0197

Chiều cao mực nước h trong khe chữ V

qo= 5

q

= 1,4 h5/2

mm m

h ) 0.050 50

4.15

0041.0

 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:

oC, kg COD/m3.ngày

Bùn bông

(không khử SS)

Bùn hạt khử SS

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)

Bảng 5.7: Tải trọng thể tích hữu cơ của bể UASB bùn hạt có hàm

lượng bùn trung bình 25kgVSS/m 3 (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

• Ở tải trọng thể tích L0=3KgCOD/m3.ngày, hiệu quả khử COD đạt 65% và BOD5 đạt 75%

Nhiệt độ, oC Tải trọng thể tích hữu cơ (kg COD/m3.ngày)

Nước thải VFA Nước thải không

• Tải trọng bề mặt phần lắng LA=12m3/m2ngay

• Lượng bùn phân hủy kỵ khí cho vào ban đầu có TS=5%

• Tỉ lệ MLVS/MLSS của bùn trong bể UASB=0.75

• Y=0.04gVSS/gCOD, kd=0.025ngay− 1,θ=60 ngày

Hàm lượng COD vào bể UASB

C0= 80% Cbandau=80% x 1140 =912mg/l

Hàm lượng COD vào bể UASB

BOD vào = 80%BODbandau=80% x 789.4 = 789.4mg/l

Diện tích bề mặt phần lắng

233.8312

1000

m L

V × 0

3 3

3041000

/3

/912/

1000

m ngay

m KgCOD

m g ngay

A

5

33.83

83

304

=

=

Chọn chiều cao phểu thu khí là hp=1.5m

Chiều cao bảo vệ h =0.5m bv

Chiều cao tổng cộng bể UASB là

Htc=hb+hbv+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

%171001

.41.4

7.11.421.41.4

Akh: Diện tích khe hở giữa các phễu thu khí

Ap: Diện tích đáy phễu thu khí

Giá trị này nằm trong khoảng:

8

1.41

tan105

.0

304/

kgSS TS

TS: Hàm lượng chất rắn cho bùn nuôi cấy ban đầu

Hàm lượng COD của nước thải sau khi xử lí kỵ khí

COD ra=(1−E COD)×COD vao =(1−0.65)×1140=399mgCOD/l

Hàm lượng BOD5của nước thải sau khi xử lý kỵ khí:

BODra=(1−E BOD)×BOD vao =(1−0.65)×789.4=197mgBOD/l

Lượng sinh khối hình thành mỗi ngày