công nghệ xử lý nước thải công nghiệp

luận văn về công nghệ xử lý nước thải công nghiệp

Chương 1 Giới thiệu chung 1.1 Nhiệm vụ đồ án môn học

Nước thải sinh hoạt là nước sau khi được dùng cho các nhu cầu sống và sinh hoạt của con người thải ranhư: nước từ các nhà bếp, nhà ăn, phòng vệ sinh, nước tắm rửa và giặt giũ, nước cọ rửa nhà cửa và các

đồ dùng sinh hoạt Nước thải sinh hoạt có thể đã qua các bể tự hoại của từng nhà hoặc không, chảy vào

hệ thống cống dẫn của đô thị, tập trung về các trạm xử lý

Nước thải sinh hoạt là một tổ hợp hệ thống phức tạp các thành phần vật chất, trong đó chất ô nhiễm bẩnthuộc nguồn gốc hữu cơ và vô cơ thường tồn tại dưới dạng không hòa tan, dạng keo và dạng hòa tan Dotính chất hoạt động của đô thị mà chất nhiễm bẩn có trong nước thải thay đổi theo thời gian.Vì vậy nếunhư nồng độ chất hữu cơ có trong nước thải đưa vào nguồn quá nhiều thì quá trình ôxy hóa diễn ranhanh, nguồn oxy trong nước nguồn nhanh chống bị cạn kiệt và quá trình oxy hóa bị ngừng lại dẫn đếnquá trình phân hủy kỵ khí xảy ra làm ô nhiễm nguồn nước

Do đó nhiệm vụ của đồ án môn học là xử lý nước thải sinh hoạt đảm bảo tiêu chuẩn xả thải ra môitrường theo QCVN 14:2008/BTNMT

1.2 Nội dung thực hiện

_ Giới thiệu lưu vực thiết kế

1 bản vẽ sơ đồ dây chuyền công nghệ

10 bản vẽ chi tiết công trình tự chọn

Giới thiệu sơ lược khu vực thiết kế:

1.2.1 Về địa lý

Thành phố ABC có hình dạng như một cù lao tam giác với tổng diện tích 4,181km2 Các hướng giáp vớicác quận của Tp.HCM

Tổng số dân khoảng 109.000 người, mật độ dân số là 48.791 người/km2

Phía Đông Bắc giáp Quận 2;

Phía Tây Bắc giáp Quận 1;

Phía Nam giáp Quận 7

1.2.2 Khí hậu

Thành phố ABC nằm trong vùng nhiệt đới gió mùa cận xích đạo, một năm có hai mùa mưa – khô rõ rệt.Mùa mưa được bắt đầu từ tháng 5 tới tháng 11, còn mùa khô từ tháng 12 tới tháng 4 năm sau Nhiệt đótrung bình 27 °C, cao nhất lên tới 40 °C, thấp nhất xuống 13,8 °C Lượng mưa trung bình của thành phốđạt 1.949 mm/năm, trung bình, độ ẩm không khí đạt bình quân/năm 79,5%

Thành phố ABC chịu ảnh hưởng bởi hai hướng gió chính là gió mùa Tây – Tây Nam và Bắc – ÐôngBắc Gió Tây – Tây Nam từ Ấn Độ Dương, tốc độ trung bình 3,6 m/s, vào mùa mưa Gió Gió Bắc –Ðông Bắc từ biển Đông, tốc độ trung bình 2,4 m/s, vào mùa khô Ngoài ra còn có gió tín phong theohướng Nam – Đông Nam vào khoảng tháng 3 tới tháng 5, trung bình 3,7 m/s

1.2.3 Thủy văn

Thành phố ABC có 3 mặt đều là thủy đạo:

Phía Đông Bắc là sông Sài Gòn dài 2.300m, bờ bên kia là Quận 2;

Phía Tây Bắc là kênh Bến Nghé dài 2.300m, bờ bên kia là Quận 1;

Phía Nam là kênh Tẻ dài 4.400m, bờ bên kia là Quận 7

1.2.4 Tính chất nguồn nước thải

STT Thông số Đơn vị Giá trị

Chương 2 Tính toán lưu lượng thiết kế mạng lưới thoát nước 2.1 Tính toán lưu lượng nước thải sinh hoạt của khu dân cư

Có 1 bệnh viện với 100 giường bệnh, tiêu chuẩn xả thải: 490 - 908 l/ngđ/giường

 chọn tiêu chuẩn 450 l/ngđ/giường

Bệnh viện có 30 nhân viên phục vụ, tiêu chuẩn xả thải : 19 – 56 l/người/ngày

 chọn tiêu chuẩn 38 l/người/ngày

Thành phố ABC có 5 trường học với số lượng học sinh là 20394

Tiêu chuẩn xả thải: 20 l/người.ngđ

20 20394

tc TH

2.2.3 Khách sạn

Giả sử có 2 khách sạn

Tiêu chuẩn xả thải dành cho khách: 180 l/người.ngày

Tiêu chuẩn xả thải dành cho nhân viên: 38 l/người.ngày

2.3 Tính toán lưu lượng cho nhà máy sản xuất gang

Giả sử thành phố có 1 nhà máy với 5000 công nhân chia làm 3 ca

Số công nhân trong mỗi ca

2.3.1 Lưu lượng nước thải sản xuất.

Nhà máy có công suất 500 tấn/ngày, tiêu chuẩn xả thải 25 – 50 m3/ tấn sp

m3/ca

=> Q NTSH =Q ca1+Q ca2+Q ca3= 90 + 12,5 + 54 + 7,5 + 36 + 5 = 205 m3/ngày

2.3.3 Lưu lượng nước tắm của công nhân

Trong mỗi ca số công nhân được tắm ở phân xưởng nóng là 80% và ở phân xưởng nguội là 20 %

Chương 3 Lựa chọn dây chuyền công nghệ 3.1 Thành phần nước thải

Nước thải sinh hoạt của khu vực có đặc tính được thể hiện ở bảng sau

Bảng 3.1 Kết quả phân tích mẫu nước thải sinh hoạt của khu vực

STT Thông số Đơn vị Giá trị QCVN - 14/2008 C Giá trị K Giá trị C

C là giá trị nồng độ của thông số ô nhiễm quy định

K là hệ số tính tới quy mô, loại h.nh cơ sở dịch vụ, cơ sở công cộng và chung cư

Không áp dụng công thức tính nồng độ tối đa cho phép trong n ước thải cho thông số pH và tổngcoliforms

Theo bảng 3.1 thì thành phần nước thải cần xử lý là: chất rắn lơ lửng (SS) có nồng độ cao, các chất trongnước đa phần là chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học, Cloliform Do đó công trình xử lý chủ đạo là cáccông trình xử lý sinh học Ngoài ra, còn có các thành phần khác cẩn xử lý như các loại chất rắn có kích

cỡ khác nhau như bao bì chất dẻo, gỗ, giấy, gạch, sỏi, cát…

Hàm lượng SS = 300 mg/l > 150 mg/l phải đi qua các công trình xử lý sinh học Trước khi đi qua công

trình xử lý sinh học cần đi qua bể lắng đợt 1 để đảm bảo SS không đươ ̣c lớn hơn 150 mg/l vì sẽ làm ảnhhưởng hiệu quả của quá trình xử lý sinh ho ̣c Qua bể lắng đợt 1 lượng SS được xử lý với hiệu quả xử lý

3.2 Các phương án lựa chọn công nghệ

Với những đặc tính nước thải như hàm lượng SS cao (SS = 300 mg/l), hàm lượng BOD, Sunfat (SO2−

không đạt tiêu chuẩn xả thải, để đáp ứng các tiêu chuẩn chất lượng của nước thải trước khi xả ra nguồntiếp nhận nên cần xử lý qua một số qua một số quá trình như cơ học, hóa học, sinh học

Xử lý cơ học : nhằm tách các chất lơ lửng, chất rắn dễ lắng ra khỏi nước thải Rác, cặn có kích thước lớn

được loại bỏ bằng song chắn rác Cặn vô cơ (cát, sạn, mảnh kim loại…) được tách ra khi qua bể lắng cát.Trong giai đoạn xử lý này thường có các thiết bị sau: song chắn rác, bể điều hòa, bể lắng đợt 1 Ngoài ra,viê ̣c xử lý cơ ho ̣c này cũng nhằm bảo vê ̣ máy bơm và loa ̣i bỏ các că ̣n lớn, nă ̣ng tránh làm cản trở cho cáccông trình xử lý tiếp theo

Xử lý sinh học: là giai đoạn xử lý sinh học các chất hữu cơ, chuyển chất hữu cơ có khả năng phân hủy

thành chất vô cơ và chất hữu cơ Các công trình và thiết bị dùng trong công đoạn xử lý sinh ho ̣c: bể lọcsinh học, bể sục khí bùn hoạt tính lơ lửng (bể thổi khí) và bể lắng đợt 2, hồ hiếu khí và hồ lắng, bểUASB

Khử trùng: là công đoạn tiếp sau xử lý tiếp theo sau khi xử lý sinh ho ̣c Các phương pháp khử trùng

thường dùng: Clo, Ozon, tia cực tím Mục đích của quá trình nhằm đảm bảo nước trước khi xả ra nguồntiếp nhận không còn vi trùng, virut gây bệnh, khử màu, khử mùi và giảm nhu cầu oxy hóa của nguồn tiếp

Nguồn tiếp nhâ ̣n Bể tiếp xúc

Bể UASB

Bể điều hòaSân phơi cát

Sân phơi bùn

Xây dựng

Tuần hoàn bùn

Thiết bi ̣ châm hóa chất

Máy thổi khí

Bãi chôn lấpNT

Nước thải qua song chắn rác để loại chất thải có kích thước lớn, tránh tắc nghẽn bơm, đường ống, kênhdẫn và đảm bảo an toàn cho toàn hệ thống Đặt song chắn rác làm sạch bằng cơ giới nhằm tự động hóadây chuyền Trong dây chuyền công nghệ không sử dụng máy nghiền rác, để không gia tăng hàm lượng

SS trong nước thải, để tránh nâng cao công suất các trạm xử lý, và có thể gây tắc nghẽn hệ thống phânphối khí của bể điều hòa

Lượng cát sau khi qua bể lắng sẽ được phơi ở sân phơi cát cho đến khi khô ráo và được sử dụng lại chomục đích xây dựng

Tại bể điều hòa dòng nước thải được ổn định lưu lượng và nồng độ các chất bẩn, để dễ dàng cho các quátrình xử lý sau Trong bể điều hòa có tiến hành sục khí để tránh các quá trình sa lắng và phân hủy kỵ khíchất hữu cơ

Bể lắng đợt 1 dùng để tách các cặn lơ lửng sẵn có trong nước thải Do đó trong công trình này với côngsuất Q = 39080 m3/ngđ nên thiết kế xây dựng bể lắng ngang vì hiệu quả xử lý cao và vận hành đơn giản

Hàm lượng SS = 300 mg/l nên ta cho qua bể lắng đợt 1 để đảm bảo SS không lắng trong công trình xử lý

sinh ho ̣c làm ảnh hưởng đến quá trình xử lý Yêu cầu ở bể lắng đợt 1 là phải xử lý được hơn 50% lượng

SS đầu vào, để hàm lượng SS đi vào các công trình xử lý sinh ho ̣c không lớn hơn 150 mg/l (triết, 2008) Nước thải sau khi qua bể lắng đợt 1 sẽ qua bể UASB để xử lý các chất hữu cơ có trong nước thải vớihiê ̣u quả xử lý E = 90% Sau khi qua bể UASB thì hàm lượng chất hữu cơ trong nước thải đầu ra là: 10%

x 2200 = 220 mgCOD/l, nên ta sẽ cho qua bể Aeroten để xử lý tiếp Với hiệu quả xử lý của bể Aeroten

đạt 90% thì lượng COD còn lại trong nước thải đầu ra là: 10% x 220 mg/l = 22 mg/l < 30 mg/l, đạt yêu

cầu

Bể lắng đợt 2 dùng tách các cặn từ quá trình xử lý sinh học Một phần bùn trong bể lắng đợt 2 được tuầnhoàn lại bể thổi khí bởi vì bùn này vi sinh vật đã thích nghi được với chất hữu cơ và môi trường sốngnên tiết kiệm được chi phí mua bùn mới và 1 phần chi phí xử lý bùn

Nước thải sau khi qua bể lắng đợt 2 cần xử lý VSV để đạt chỉ tiêu xả thải ra môi trường, giai đoạn nàyđược thực hiện ở bể khử trùng Các phương pháp khử trùng thường dùng Clo, Ozon, tia cực tím Trongphương án xử lý này không dùng ozon, tia cực tím để khử trùng do chi phí cao, do đó lựa chọn Clo đểkhử trùng vừa tiết kiệm được chi phí vừa đảm bảo được tiêu chuẩn xả thải

Ngoài ra, còn có các công trình phụ trợ khác như bể nén bùn, sân phơi cát và các thiết bị đi kèm để xử lýphần chất thải còn lại của hệ thống xử lý

Ưu điểm:

• Hiệu quả xử lý nước thải cao

• Ít tiêu tốn năng lượng trong vận hành

• Ít bùn dư, nên giảm được chi phí xử lý bùn

• Bùn sinh ra dễ tách nước

• Nhu cầu dinh dưỡng thấp nên giảm được chi phí bổ sung dinh dưỡng

• Có khả năng thu hồi năng lượng từ khí metan

• Có khả năng hoạt động theo mùa vì bùn kỵ khí có thể phục hồi và hoạt động sau một thời gian ngưngkhông nạp liệu

Nhược điểm:

• Chi phí cao cho việc thổi khí liên tục duy trì điều kiện hiếu khí

• Thời gian cho viê ̣c vâ ̣n hành bể UASB ban đầu khó khăn

• Khó tạo bùn hạt tốt

3.2.2 Phương án 2

NT : nước thải

Hình 3.2 Dây chuyền xử lý nước thải sinh hoạt theo phương án 2.

Đối với xử lý cơ học ta vẫn chọn các công trình đơn vị như phương án 1 Trong phương án 2 ta chọn bểRBC để thay thế cho bể thổi khí Nước thải sau khi qua bể SCR, bể lắng cát, qua bể điều hòa, qua bểlắng đợt 1 và được đưa vào bể UASB để xử lý chất hữu cơ có trong nước thải sau đó nước thải sẽ đượcdẫn vào bể RBC để tiếp tu ̣c xử lý để đa ̣t tiêu chuẩn xả thải ra nguồn tiếp nhâ ̣n, nước thải sau khi ra khỏibể RBC sẽ được được dẫn tới bể lắng đợt 2 để tách cặn, sau đó sẽ được dẫn tới bể khử trùng trước khixả ra nguồn tiếp nhâ ̣n

Ưu điểm:

• Nhu cầu dinh dưỡng thấp nên giảm được chi phí bổ sung dinh dưỡng

• Có khả năng thu hồi năng lượng từ khí metan

Nhược điểm:

• Tốn năng lượng cho việc vận hành các máy quay đĩa sinh học

• Đảm bảo viê ̣c phân phối đều nước trong bể chứa đĩa sinh học để đạt được hiệu quả xử lý cao

• Chi phí đầu tư ban đầu cũng như vận hành cao cho việc xử lý bùn

Song Chắn Rác

Bể RBCBể lắng đơ ̣t 2

Sân phơi bùn

Xây dựng

Tuần hoàn nướcThiết bi ̣ châm

hóa chất

Máy thổi khí

Bãi chôn lấpNT

Chương 4

Tính toán thiết kế các công trình đơn vị theo phương án 1

4.1 Tính toán ngăn tiếp nhận nước thải

Lựa chọn kích thước ngăn tiếp nhận dựa vào lưu lượng tính toán của trạm xử lý

Tra bảng 3 – 4 (Triết, 2006) ta được các thông số thiết kế ngăn tiếp nhận như sau:

Đường kính ống áp lực từ trạm bơm đến ngăn tiếp nhận là 500 mm

Bảng 4.1 Các thông số thiết kế của ngăn tiếp nhận

Thể tích 1 ngăn 11,04 m3

Rộng × dài 2300mm × 2400mmChiều cao lớp nước 1600 mm

Chiều cao xây dựng 2000 mm

4.2 Tính toán thiết kế song chắn rác

4.2.1 Tính toán mương dẫn nước thải đến Song chắn rác

Nước thải được dẫn từ ngăn tiếp nhận đến SCR qua mương dẫn hình chữ nhật

Tiết diện ướt của ngăn tiếp nhận:

0,635

0,790,8

Q: lưu lượng trung bình tính toán (m3/s)

v: vận tốc nước chảy qua SCR, v = 0,8 m/s (0,6 m/s < v < 1 m/s)

Thiết kế mương dẫn với chiều rộng mương là B = 1 m

Chiều sâu mực nước trong mương dẫn:

0,79

0,791

n: hệ số độ nhám = 0,012 – 0,015 phụ thuộc vào vật liệu làm ống và kênh

y: chỉ số mũ, phụ thuộc vào độ nhám, hình dáng và kích thước của ống

Bảng 4.2 Kết quả tính toán thủy lực mương dẫn nước thải sau ngăn tiếp nhận

Các thông số tính toán Kí hiệu Giá trị Đơn vị

4.2.2 Tính toán thiết kế Song chắn rác

Song chắn rác (SCR) đặt trước trạm bơm trên đường tập trung nước thải chảy vào bơm, nhiệm vụ giữ lạicác tạp chất có kích thước lớn Song chắn rác gồm các thanh kim loại (thép không rỉ), dễ dàng trượt lênxuống dọc theo 2 khe hở của thành mương dẫn, vận tốc nước qua song vmax ≤ 1 m/s (ứng với Qmax) (Lai,2000)

Bảng 4.3 Các thông số ban đầu phục vụ tính toán thiết kế (Triết, 2006).

Thông số thủy lực Lưu lượng tính toán

Chọn SCR lấy rác bằng cơ giới, góc nghiêng đặt SCR là 800

Số lượng khe hở qua SCR:

max

0

0, 635

1,05 670,8 0,62 0,02

v: vận tốc nước chảy qua SCR, chọn v = 0,8 m/s (0,6 m/s ≤ v ≤ 1 m/s) (Diệu, 2008)

h: độ sâu nước ở chân SCR,

b: khe hở giữa các thanh chắn, chọn b = 0,02 m (SCRmịn = 10 – 25 mm) (Diệu, 2008)

k: hệ số tính đến mức độ cản trở của dòng chảy do hệ thống cào rác, K = 1,05

Tổng chiều rộng khe:

Bk = 67×0,02 = 1,34 (m)

Chiều rộng buồng đặt SCR:

Bs = S × (n – 1) + Bk = 0,008 × (67 – 1) + 1,34 = 1,868 (m)

S là bề dày của thanh song chắn thường lấy 0,008

Góc mở rộng của buồng đặt SCR lấy bằng 200 (Huệ, 2004) thì chiều dài đoạn mở rộng trước SCR đượctính là:

W = 0,01: chiều rộng lớn nhất của thanh chắn (m)

b = 0,02: khe hở nhỏ nhất giữa các thanh chắn (m)

u: vận tốc dòng chảy trong kênh dẫn (m/s)

1,02 1

0,551,868

β= 2,42: hệ số phụ thuộc vào hình dạng của thanh chắn (thanh chắn hình chữ nhâ ̣t, Diệu, 2008)

Kiểm tra lại vận tốc dòng chảy qua SCR sạch ứng với lưu lượng min:

min min

0, 219

0,581,34 0, 28

k hd

Q v

B h

× × (m) ; (thỏa vì 0,4 m/s < vmin < 1 m/s)

Trong đó:

min min

h h

θ

θ= 800: góc nghiêng của thanh chắn so với phương ngang (lấy rác bằng cơ khí, Diệu, 2008)

Kiểm tra lại vận tốc của dòng chảy qua SCR sạch ứng với lưu lượng max:

max max

0, 635

0,751,34 0,63

k hd

Q v

B h

× × (m) (thỏa vì 0,4 m/s < vmin < 1 m/s)Trong đó:

max max

h h

h H

Ho: chiều cao an toàn của mương, chọn Ho = 0,5 m

Ta chọn chiều cao xây dựng là 1,4 m

Chiều rộng SCR = chiều rộng mương + 2 x chiều rộng khe = 1,4 + (2 x 0,2) = 1,8 (m)

Trong đó:

m: lượng rác giữ lại theo tiêu chuẩn trên đầu người, m = 8 l/người.năm (Triết, 2008)

N: Số dân cư sử dụng hệ thống, người

Trọng lượng rác ngày đêm tính theo công thức

P = Wt + G = 4,69 x 750 = 3517,5 (kg/ngđ) = 3,5175 (tấn/ngđ)

G: khối lượng riêng của rác, G = 750 (kg/m3) - TCXD 51-2008

Trọng lượng rác trong từng giờ trong ngày đêm:

3,5175 2

0, 29

h h

P K

(tấn/giờ)

Kh: hệ số không điều hòa của rác, lấy =2 - TCXD 51-2008

Các thông số thiết kế và xây dựng SCR được tóm tắt trong bảng 4.4

Bảng 4.4 Các thông số thiết kế song chắn rác

19 Vận tốc kiểm tra dòng chảy qua SCR sạch ứng với Qmin m/s 0,58

20 Vận tốc kiểm tra dòng chảy qua SCR sạch ứng với Qmax m/s 0,75

4.3 Tính toán thiết kế bể lắng cát

Bể lắng cát đặt sau song chắn rác, đặt trước bể điều hòa lưu lượng và chất lượng, đặt trước bể lắng đợt

1 Đôi khi người ta đặt bể lắng cát trước SCR, tuy nhiên việc đặt sau SCR có lợi cho việc quản lý bểlắng cát hơn Trong bể lắng cát các thành phần cần loại bỏ, lắng xuống nhờ trọng lượng bản thân củachúng Chúng ta phải tính toán làm thế nào cho các hạt cát và các hạt vô cơ cần giữ lại sẽ lắng xuốngcòn các chất lơ lửng hữu cơ khác trôi đi

Nhiệm vụ của bể lắng cát là loại bỏ cặn thô, nặng như cát, sỏi, mảnh vỡ thủy tinh, mảnh kim loại, trotàn, than vụn, vỏ trứng… để bảo vệ các thiết bị cơ khí dễ bị mài mòn, lắng cặn trong các kênh hoặc ốngdẫn, giảm Có nhiều loại bể lắng cát phụ thuộc vào đặt tính dòng chảy: bể lắng cát có dòng chảy ngangtrong mương tiết diện hình chữ nhật, bể lắng cát có dòng chảy dọc theo máng tiết diện hình chữ nhật đặttheo chu vi của bể tròn, bể lắng cát sục khí, bể lắng cát có dòng chảy xoáy, bể lắng cát ly tâm Ở đây tachọn bể lắng cát thổi khí để tính toán thiết kế

Bể lắng cát thổi khí có dạng hình chữ nhật, có hệ thống sục khí bằng ống nhựa khoan lỗ, lấy cát ra khỏi

bể bằng bơm phun tia để dồn cát về mương thu cát

Tính toán kích thước bể lắng cát ngang

Lưu lượng nước thải qua bể lắng cát:

46, 40,0178

Kiểm tra lại vận tốc tính toán với điều kiện vmin ≥ 0,15 (m/s)

min min

Q

= = = ≈ 75 (s) thỏa điều kiện HRT 60 – 120 s

Chiều rộng cửa tràn thu hẹp từ B xuống b

0, 219

0,340,635

Q

K

Q

Chọn góc tới θ= 450 => cotgθ=1 => m = 0,356 (tra bảng 2.2 , Diệu, 2008)

Đáy bể tràn chênh với đáy bể lắng cát P∆ :

N P t

= 4,28 (m3)

Ntt: Dân số tính toán Ntt = 214215 người

P: Lượng cát giữa lại trong bể cho một người trong ngày đêm P = 0,02 l/ng.ngđ (TCXD 51 – 2008)t: Chu kỳ xả cát t = 1 ngày đêm (Quy phạm t < 2 ngày đêm)

Chiều cao lớp cát trong bể trong 1 ngày đêm:

4, 28

0, 092

18 2,6

c c

Mương thu cát

Dưới hệ thống thổi khí là mương thu cát Góc nghiêng thành bên là 60o (Quy phạm ≥ 60o)

Lưu lượng cát a = 0,02 l/ng.ngđ = 0,48.10-3 m3/người.h (Triết, 2008)

Số dân cư tính toán là Ntt = 214215 người

Thu cát liên tục sau 3 phút = 0,05 giờ

Chiều cao bờ chắn H = 1 m (Quy phạm 1 – 2 m)

Dân số tính toán Ntt = 214215 người

Lượng cát tính theo đầu người a = 0,02 l/người.ngđ

Chiều cao lớp cát 4 m/năm (Quy phạm 4 – 5 m/năm; Triết, 2006)

Diện tích hữu ích sân phơi:

Chia thành 4 ngăn, mỗi ngăn dài 11 m, rộng 9 m

Bố trí 4 đường ống thu nước rỉ từ cát có đường kính d1 = 100 mm dọc theo chiều dài sân phơi cát, độdốc đường ống i = 0,003 Các đường ống cách thành chắn 3 m (mỗi ngăn lắp 2 ống) Trên ống có đục lỗ,đường kính lỗ d2 = 5 mm và phủ một lớp đá mỏng

Tường thành chắn dày 500 mm

Ống dẫn cát từ bể lắng cát sang sân phơi cát có đường kính d3 = 200 mm

Máng phân phối cát kích thước 200 mm × 200 mm có độ dốc i = 0,01

Đáy của các ngăn có độ dốc i = 0,01 dốc về phía ống thu nước rỉ của cát

Bảng 4.6 Các thông số thiết kế Sân phơi cát

Cơ sở tính toán Thông số thiết kế

Kích thước sân phơi Kích thước 1 ngăn Ống thu nước rỉ từ rác

Ntt = 214215 người Chiều cao H = 1 m Chiều cao 1 m Có 4 đường ống

a = 0,02 l/người.ngđ Chiều dài 22 m Chiều dài 11 m d1 = 100 mm

F = 391 m2 Chiều rộng 18 m Chiều rộng 9 m Cách thành chắn 3 m

Chia thành 4 ngăn Độ dốc i = 0,01 Độ dốc i = 0,003Chiều cao lớp cát

là 4m/năm

Tường thành chắn dày 500mm

Bố trí 2 đường ốngthu nước rĩ từ cát

= 6742,67 m3 = 6743 (m3)

Diện tích bề mặt mỗi bể:

6743

11246

η: năng lượng khuấy trộn cần thiết η = 0,008 kW/m3 (Quy phạm 0,004 – 0,008)

Nước từ bể điều hòa, cho tự chảy sang bể lắng đợt 1, sử dụng van điều chỉnh lưu lượng để đảm bảo, khimực nước trong bê điều hòa thay đổi thì lượng nước đi vào bể lắng 1 vẫn giữ nguyên, không dao động

Bảng 4.8 Các thông số thiết kế bể điều hòa

1 Lưu lượng thiết kế m3/ngđ 39080

2 Thể tích mỗi bể điều hòa m3 6743

3 Diện tích bề mặt mỗi bể m2 1124

8 Thời gian lưu nước của bể h 5,9

4.5 Tính toán thiết kế bể lắng đợt 1 (bể lắng ngang)

r

v F

g R

Để giảm trị số của chuẩn số Re và tăng giá trị của Fr, ta giữ nguyên chiều rộng bể B = 9 m nhưng đặtthêm 1 vách chịu lực, chia bể ra thành 2 ngăn, mỗi ngăn có có chiều rộng B’ = 4,5 m, với vận tốc dòngchảy không đổi v = 11,7 mm/s0

r

v F

g R

Độ dốc đáy bể 0,01 (Quy phạm 0,01 – 0,02) dốc về phía mương xả cặn

Chiều cao xây dựng:

Hxd = H + h1 + h2 +0,5 = 3 + 0,4 + 0,4 + 0,5 = 4,3 (m)

h1: chiều cao lớp trung hòa, h1= 0,4 m (Triết, 2008)

h2: chiều cao phần chứ cặn, h2=0,4 m (Triết, 2008)

0,5 : chiều cao phần bảo vệ

Với E = 53% thì hàm lượng chất lắng lo lửng trôi theo nước thải ra khỏi bể lắng đợt 1:

(100 ) 300 (100 53)

141

tc ll

(mg/l)

Độ dốc của đáy bể i=0,01 (độ dốc của đáy bể không nhỏ hơn 0,005, TCXD 51-2008)

Thời gian lưu nước trong bể lắng:

9 64,14 3

1,511143

Vùng phân phối nước vào

Đặt tấm phân phối cách cửa đưa nước vào là l = 1,5 m (Quy phạm từ 1,5 ÷ 2,5 m)

Hàng lỗ cuối cùng của vách phân phối cao hơn mức cặn 0,3 m

Diện tích công tác vách phân phối:

n lo

lo

q f

0,53

2701,9625 10

lo lo

f n

∑

Ở vách ngăn phân phối bố trí thành 15 hàng dọc và 18 hàng ngang

Khoảng cách giữa trục lỗ theo hàng dọc là (3 – 0,3) : 15 = 0,18 m

Khoảng cách giữa các trục lỗ theo hàng ngang là 4,5: 18 = 0,25m

Phù hợp với quy phạm khoảng cách giữa tâm các lỗ là từ 0,25 ÷ 0,45 m ( Diệu, 2008 )

Máng thu nước

Chọn tải trọng máng thu a = 3 (l/s.m) = 3.10-3 (m3/s.m) (Quy phạm 2 – 3 l/s.m)

Tổng chiều dài mép máng thu trong 1 bể ngăn:

Khoảng cách giữa các tâm máng: 1,5 m

Khoảng cách giữa tâm máng với tường: 0,75 m

Sử dụng máng tràn hình chữ V, góc đáy 90o, chiều cao hình chữ V là 6 cm, đáy chữ V là 12 cm, khoảngcách giữa các đỉnh lá 20cm, cứ mỗi mét chiều dài có 5 khe chữ V

Lưu lượng qua khe chữ V:

→ h = 0,045 m = 4,5 cm < 5 cm đạt yêu cầu

Vận tốc giới hạn trong vùng lắng:

1 1

d: đường kính tương đương của hạt cặn (m), d = 10-4 (m)

f: hệ số ma sát phục thuộc vào đặc tính bề mặt hạt và Re, f = 0,02 (f = 0,02 – 0,03, Diệu 2008)

Vận tốc nước chảy trong vùng lắng với Qmax:

B H

Chọn tốc độ trong máng thu vm = 0,6 m/s (quy phạm vm = 0,6 – 0,8 m/s, Dung, 2005)

Lưu lượng nước vào một máng:

Q V

.

= 3 1143 15920000

= 27,26 (m3)

T: thời gian thu cặn giữa 2 lần xả T = 3 giờ

Q: lưu lượng nước vào Q = 1143 m3/h

mv: Lượng cặn đi vào bể lắng mv = 300 mg/l

i Diện tích công tác vách phân phối: m2 24,3

Tổng diện tích lỗ ở vách ngăn phân phối nước m2 0,53

4.6 Tính toán thiết kế bể UASB

3,12282

/7

2,239080

m ngđ

m kgsCOD

m

kg ngd

3 ,

ngđ m

14450 =

=

Chọn bể hình tròn:

) ( 1086 4

HT = HL + Hchupthukhi

Theo tiêu chuẩn chụp thu khí từ 2,5 →3(m):

HT = 13,3 + 2,5 = 15,8 (m)

4.6.2 Xác định thời gian lưu nước, chiều cao phần chứa nước của bể UASB

Ở Việt Nam t0 ≥260C thì thời gian lưu nước là 6 → 8h với UASB

Q

V L

9 , 8 24 39080

S0 : tổng lượng CODin có khả năng phân hủy sinh học

Giả sử rằng 50% pCOD và VSS bị phân hủy, 90% SO4 2 −

trong nước thải bị phân hủy sinh học và nồng

độ VSS trong nước thải xử lý đạt 210g/m3

S0 = sCOD + 50% pCOD = sCOD + 50% (COD – sCOD)

S S Y Q X Q P

c d

C d

d c

d e

.

220350.21,0080.3903,015,003

,01

22023501,0080.39

c = 50

⇒ θ

Vậy thời gian lưu bùn của bể là 28 ngày đêm

Kiểm tra lại các giá trị SRT:

=

đ

đ s

k Yk SRT

SRT k

360

−

−

× +

X Q X Q Q

X V

3

3 33,433409

m

kg m

l atm

mol p

nRT

1

) 30 273 ( 082 , 0

=

=

gCOD l

Lượng COD bị phân hủy:

COD = bCOD - CODe = 2350 – 220 = 2130 (g/m3)

Lượng COD bị tiêu thụ trong quá trình khử SO4

2-Nếu sử dụng CH3OH như chất cho electron:

119 SO42- +167CH3OH +10CO2 + 3NH4+ +3HCO3- 178H+ =3C5H7O2N +60HS- + 331H2

Nếu là chất hữu cơ trong nước thải: 0,67 (gCOD/gSO−

4 ) (số thực nghiệm)

→ CODsulfate removal =0,9×9mg/l ×0,67=5,43g/m3

Lượng COD được chuyển hóa thành CH4:

CODCH4 =(2130-5,43) (g/m3)× 39.080 (m3/ngđ) = 83.028.195,6 (g/ngđ)

Tốc độ phát sinh khí CH4:

) (

0974 , 32755 4

, 32755097 400

240 83 4

3935

,

4.6.6 Năng lượng thu được từ CH4

Khối lượng riêng của CH4 ở 35oc = 0,6346 (g/l)

Khối lượng riêng của CH4 ở 30oc là :

0,6364 (g/l) x 0 , 647 ( / )

30 273

35 273

l g

= + +

Năng lượng sinh ra từ CH4:

2200 × 0,647 × 50,1 (kj/g) = 71.312,34

4.6.7 Nhu cầu độ kiềm

CH4 chiếm 70% tổng lượng khí sinh ra,vậy CO2 chiếm 30% tổng lượng khí sinh ra.độ kiềm cần thiết là1600mg/l(tra bảng)

Độ kiềm cần bổ sung: 1600 – 600=1000mg CaCO3/l

056 , 0 6

07,

056 , 0 138

Q khe h= 0,038 (m)=3,8cm < 5cm đạt yêu cầu

Lượng khí sinh ra và ống thu khí trong 1 bể

Lượng khí sinh ra:

0,4 (m3/kgCOD) (metcajf &eddy)