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

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ,HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI ,THỦY HẢI SẢN,CÔNG XUẤT 1000M3NGÀYĐÊM, THEO SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ

TÍNH TOÁN- THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC

THẢI THỦY HẢI SẢN CÔNG XUẤT

Một số thông số đầu vào

Lưu lượng trung bình ngày đêm

ngaydem m

Lưu lưong theo h

h m

Q

360024

s m k

Q

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 sẽđược đưa đi làm thức ăn cho gia súc hoặc có thể đem đi chôn lấp Đây làcông 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

05.10197.0

Chọn số khe song chắn rác là 14 khe, số thanh chắn rác là 15 thanh

m h

0197.0

mm mm

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

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

0.4 0.25

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

W tbngay

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 làmkhô 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

Giảm bớt sự dao động của hàm lượng các chất bẩn trong nước do quá trìnhsản 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

b i b i b i

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 bể điều hòa

Dựa vào các công thức tính như trên ta có thể lập bảng thể tích tíchlũy cho mỗi giờ trong ngày như bảng sau

Giờ Q(m3/h)

Thể tích tíchlũy vào bể

(m 3)

Thể tích tíchlũy bơm đi

(m3)

Hiệu số thểtích

)(m3

Bảng 1: Thể tích tích lũy theo giờ

Thể tích lý thuyết bể điều hòa bằng hiệu đại số giá trị dương lớn nhất vàgiá trị âm nhỏ nhất của cột hiệu số thể tích tích lũy

V

i tl

V

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 lũytheo giờ

Biểu đồ 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

ππ

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

 Tính toán bơm dùng trong bể điều hòa

Tại bể điều hòa có đặt bơm nhúng chìm để bơm nước thải qua bể lắng 1, do

đó ta phải tính công suất của bơm đặt tại đây

Cột áp toàn phần của bơm: H = 4.5m + 0.3m = 4.8m

Lưu lượng bơm: Q = 1000 m3/ngày.đêm

Công suất của máy bơm:

( )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 địnhtheo 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

Trong đó: Sout(i): hàm lượng BOD5 trung bình của dòng ra ở giờ đang

xét (mg/l)

Sin(i): hàm lượng BOD5 trung bình của dòng vào ở giờ

đang xét (mg/l)

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

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

+

×+

×

=+

BODvào(mg/l)

BODtrung bình

ra khỏi bể(mg/l)

Tải lượngBOD trướcđiều

BODtrung bình

ra khỏi bể(mg/l)

Tải lượngBOD trướcđiều

Bảng 3: Hệ số không điều hòa về tải trọng BOD 5

Các dạng xáo trộn trong bể điều hòa

Khuấy trộn cơ khí 4-8 W/m3thể tích bể

Tốc độ khí nén 10-15 Lit/m3thể tích bể.phút

Bảng 4: Các dạng xáo trộn trong bể điều hòa

Chọn khuấy trộn bể điều hòa bằng hệ thống thổi khí.

Lưu lượng khí nén cần cho khuấy trộn

s m h

m

phút m

R V

/036.0/129

/1515.2013.05.165

3 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:

435.1

Chọn loại khuếch tán khí là ống màng khoan lỗ dạng lưới có lưulượng khí qn = 92 l/m3phut.

Số ống khuyếch tán khí

)(2492

1.22151

cái q

mm m

.08

036.04

Chọn loại ống nhựa HDPE của nhựa Bình Minh dngoài = 80mm, bềdày 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, bềdày 2.3 mm

s m

d v

4

3 3 3

4

2 3 2

1078.11

/10.92

3 3

3 3

phút m

4 Bể lắng 1

 Nhiệm vụ bể lắng 1

Loại bỏ các tạp chất lơ lửng còn lại trong nước thải qua bể điều hòa Ở đâycác chất lơ lửng có tỷ trọng lớn hơn tỷ trọn của nước sẽ lắng xuống đáy.Hàm lượng chất lơ lửng sau khi qua bể lắng đợt 1 cần đạt ≤150 mg/l

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

Lưu lượng trung bình 32-48

Lưu lượng cao điểm 80-120

Bảng 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

2 3

25/

40

/1000

m ngay

m m

ngay m m L

Đường kính ống trung tâm

m D

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 = 2m

Chiều cao ống trung tâm

m H

Q

W t

tbh

5.13.267.41

 Tính toán lượng bùn sinh ra

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

/053.105.0

m l s

m

8.4

/1000/

0197

Chiều cao mực nước h trong khe chữ V

4.15

0041.0

Làm giảm đáng kể hàm lượng COD, BOD trong nước thải bằngcách sử dụng lớp cặn lơ lửng (có chứa rất nhiều vi sinh vật yếm khí) trongdịch lên men nhờ hẹ thống nước thải chảy từ phía dưới lên Đồng thời làmtiền đề cho quá trình xử lý hiếu khí trong bể aerotank tiếp theo.

Hàm lượng các chất sau khi qua khỏi bể UASB đạt:

Tải trọng thể tích ở 30oC, kg COD/m3.ngày

Bùn bông

(không khửSS)

Bùn hạt khửSS

Nhiệt độ, oC

Tải trọng thể tích hữu cơ (kg COD/m3.ngày)

Nước thải VFA Nước thải không

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 quátrình 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 đạt65% và BOD5 đạt 75%

• 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

2

33.8312

1000

m L

3

3 3

3041000

/3

/912/

1000

m ngay

m KgCOD

m g ngay

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

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

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 x

k

Q S S Y

P

θ

×+

m gCOD kgCOD

kgVS

/100090

015.01

/1000/

3991140

/04

3 3

=

×

×+

×

−

ngay kgVS

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

m kgSS ngay

m C

Q

6 Bể Aerotank.

 Nhiệm vụ của bể aerotank

Bể aerotank sử dụng hệ thống sục khí xáo trộn hoàn toàn có nhiêm vụ hòatan oxi kết hợp với bùn hoạt tính giúp khử hoàn toàn hàm lượng BOD,COD trong nước thải được đưa từ bể UASB qua

• Xáo trộn và khuếch tán oxi bằng phương pháp sục khí

• Chiều cao lớp nước trong bể 4.57 – 7.62m để việc khuếch tán khí đạthiệu quả cao

• Chiều cao bảo vệ (từ mặt nước đến đỉnh bể) từ 0.3 – 0.6m

• Dòng chảy nút xáo trộn nhờ dòng chảy xoắn thì chiều rộng bể phảiphụ thuộc vào chiều cao

Q

Với

Q : Lưu lượng nước thải

Qth : Lưu lượng bùn hoạt tính tuấn hoàn

X0 : Nồng độ VSS trong nước thải dẫn vào Aeroten, mg/L

Xth : Nồng độ VSS trong bùn tuần hoàn, X = 8000mg/L

Do X0 thường rất nhỏ so với X và Xth, do đó trong phương trình cân bằngvật chất ở trên có thể bỏ qua đại lượng QX0 Khi đó phương trình cân bằngvật chất sẽ có dạng :

 Thông số tham khảo

Các thông số tính toán cơ bản cho aeroten kiểu xáo trộn hoàn toàn có thể

tham khảo theo trang 144– sách “Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp –

tính toán thiết kế công trình” – Lâm Minh Triết , Nguyễn Phước Dân, Nguyễn Thanh Hùng)

• Thời gian lưu bùn θc = 5 – 15 ngày

• Tỉ số F/M 0.2 – 0.6 kg/ kg.ngày

• Tải trọng thể tích 0.8 – 1.92 kgBOD5/m3.ngày

• Nồng độ MLSS (Chất rắn lơ lửng trong bùn lỏng)

2500 – 4000 mg/L

• Tỉ số thể tích bể/lưu lượng giờ W/Q = 3 – 5h

• Tỉ số tuần hoàn bùn hoạt tính Qth/Q = 0.25 – 1

Điều kiện để tính toán quá trình bùn hoạt tính xáo trộn hoàn toàn

• MLVSS : MLSS = 0.8

• Hàm lượng bùn tuần hoàn Xth = 8000mgVSS/L

• Hàm lượng bùn hoạt tính trong bể aeroten MLVSS = 3000mg/L

• Thời gian lưu bùn trung bình θc = 10ngày

• Nước thải chế biến thủy sản có chứa đầy đủ lượng chất dinh dưỡng

N, P và các chất vi lượng khác

• Nước thải sau lắng II chứa 25mg/L cặn sinh học, trong đó 65% cặn

dễ phân hủy sinh học

mgVSS/mgbsCOD

0,4 – 0,80,3 – 0,6

0,60,4

 Các bước tính toán cho aeroten xáo trộn hoàn toàn

B1) Xác định BOD 5 của nước thải đầu vào và đầu ra aeroten

• Lưu lượng trung bình của nước thải trong một ngày đêm

Qtbngay = 1000m3/ngàyđêm

• Hàm lượng COD trong nước thải dẫn vào aerotank: 399 mg/l

• Hàm lượng BOD5 trong nước thải dẫn vào aeroten La = 197mg/L

• Hàm lượng chất lơ lửng trong nước thải dẫn vào aeroten

C=138 mg/L

Cho rằng chất lơ lửng trong nước thải đầu ra là chất rắn sinh học (bùn hoạttính), trong đó có 80% là chất dễ bay hơi và 60% là chất có thể phân hủysinh học

B2) Tính BOD 5 hòa tan trong nước ở đầu ra

BOD5 (ra) = BOD5 hòa tan trong nước đầu ra + BOD5 của chất lơ lửngtrong nước đầu ra

• Tính BOD5 của chất lơ lửng trong nước đầu ra

+ Phần có khả năng phân hủy sinh học của chất rắn sinh học ở đầu ra là0.6 x 30mg/L = 18mg/L

+ BODL của chất rắn có khả năng phân hủy sinh học ở đầu ra là

18mg/L x 1,42 mg O2 tiêu thụ / mg tế bào bị oxi hóa = 256mg/L

+ BOD5 của chất rắn lơ lửng ở đầu ra = 256mg/L x 0.68 = 17.38mg/L

• BOD5 hòa tan trong nước ở đầu ra

BOD5 ht = 30mg/L – 17.38mg/L = 12.62mg/L

B3) Xác định hiệu quả xử lý

Hiệu quả xử lý tính theo BOD5 hòa tan

%96197

/62.12/197

=

−

E ht

Hiệu quả xử lý tính theo tổng cộng

%85197

/30/

62.121975

.0100010

X

L L Y Q

W

c d

t a tbngay

×+

Với

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

Giá trị đặc trưng cho kích thước bể aerotank xáo trộn hoàn toàn thểhiện trong bảng sau

Chiều cao hữu ích (m) 3 - 4.6

Chiều cao bảo vệ (m) 0.3 - 0.6

Khoảng cách từ đáy đến đầu khuếch tán khí

(m)

0.45 - 0.75

Tỉ số rộng:sâu (W:H) 1:1 - 2.2:1

Bảng 9: Các kích thước điển hình cho

bể aerotank xáo trộn hoàn toàn

Chọn chiều cao hữu ích H = 4.3m

Chọn chiều cao bảo vệ hbv = 0.5

Vậy chiều cao tổng cộng là:

m H

B

W

3.445.6

87

5 , 0

× +

= +

=

c d

L L Q

333.0/

×

=

Lượng sinh khối tổng cộng tính theo MLSS

Lượng bùn thải bỏ mỗi ngày

( )

ngay

kg

l mgSS ngay

m ngay

kg C

Q P

1000 /

75

PX(SS) : Lượng tăng sinh khối tổng cộng tính theo MLSS

Qngày,TB x CS : Hàm lượng chất lơ lửng còn lại trong dòng ra

B6) Xác định lưu lượng bùn thải

Giả sử bùn dư được xả bỏ mỗi ngày (dẫn đến bể chưa bùn) từ đường ốngdẫn bùn tuàn hoàn Qra = Q và hàm lượng chất rắn lơ lửng dẽ bay hơi VSStrong bùn ở đầu ra chiếm 80% hàm lượng chất rắn lơ lửng VSS Khi đólượng bùn dư thải bỏ được tính toán xuất phát từ công thức:

4.618

0 = =

=

ra ra b

c

X Q X

Q

X W

×+

Qb : Lưu lượng bùn thải

Q = Qtbgay Lưu lượng nước thải ra khỏi bể lắng đợt 2

Từ đó ta tính được:

ngaydem m

X

X Q X

W

Q

c

ra ra c b

/5.123000

10

24100010

B7) Xác định lưu lượng bùn tuần hoàn.

Từ phương trình cân bằng vật chất trong bể aerotank, ta xác định dược tỷ

số tuần hoàn

6 , 0 3000 8000

Lưu lượng bùn tuần hoàn

ngay m

Q

Với

X : Nồng độ VSS ở bể aeroten, X = 3000mg/L

Xth : Nồng độ VSS trong bùn tuần hoàn, Xth = 8000mg/L

B8) Xác định thời gian lưu nước của bể aeroten

h h ngay

ngay m

m Q

W

5917.420487

.0/

1000

87.204

Khối lượng BODL cần xử lý mỗi ngày

TB ngay

hoa ra L vao

68.0

62.1268

Lượng không khí lý thuyết cho quá trình

ngay m

184

%

3 2

phut

l

h m ngay

m ngay

m E

5835

/1.350/

5.840108

.0

/12.672

3

3 3

3 )

l m

phut l W

M

87 204

/

3 )

=

Trị số này nằm trong khoảng cho phép q=(20 ÷ 40)L/m3 ph

Lưu lượng không khí thiết kế để chọn máy thổi khí

phut l phut

m phut

m M

 Số lượng thiết bị khuếch tán khí

• Chọn thiết bị khuếch tán khí dạng đĩa xốp , đường kính 170 mm ,diện tích bề mặt F=0,0227 m2, cường độ thổi khí 200 L/phút.đĩa = 12

m3/giờ.đĩa

• Độ sâu ngập nước của đĩa phân phối khí lấy bằng chiều sâu hữu íchcủa bể H = 4.3 m (đặt sát đáy bể)