thiết kế sơ bộ hệ thống xử lý nước thải sản xuất dầu DOP của công ty LG VINA

trình bày về thiết kế sơ bộ hệ thống xử lý nước thải sản xuất dầu DOP của công ty LG VINA

CHƯƠNG 6 THIẾT KẾ SƠ BỘ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI SẢN

XUẤT DẦU DOP CỦA CÔNG TY LG VINA

6.1 XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ TÍNH TOÁN:

 Thành phần nước thải đầu vào:

Chỉ tiêu Đơn vị Hàm lượng Đầu ra sau lắngCOD

3000500150

 468-

2000500144468-

 Lưu lượng tính toán:

Đâøu vào trong quá trình xử lýù:

Lưu lượng trung bình ngày của nước thải sản xuất : QNTSX = Q1 = 100 m3/ngày.Lưu lượng trung bình giờ của nước thải sản xuất :

ngay m

Q Q

tb h

24

1002424

2 , 4 6 , 3

tb s

) / ( 6 , 12 0 , 3 2 ,

, 1 ,

6.2 BỂ THU GOM:

6.2.1 Thông số thiết kế:

Qtb ngày =100 (m 3/ngày) Qmax 1.h = 12,6 (m 3/h)

Qtb 1,h = 4,2 (m 3/h) Qmax 1.s = 3,5 (l/s)

Qtb 1,s =1,2 (l/s)

6.2.2 Kích thước bể thu gom:

Bể thu gom có nhiệm vụ là chứa lượng nước thải sinh ra trong một ngày Doquá trình sản xuất hoạt động gián đoạn nên lượng nước thải sinh ra trong mỗi giờkhác nhau, cần thiết kế bể có thể tích chứa lượng nước thải sinh ra trong một ngàyđể tránh làm thay đổi lớn về lưu lượng và thành phần nước thải, nhờ đó quá trìnhvận hành hệ thống xử lý nước thải ở các giai đoạn sau được tiến hành thuận lợihơn

Thể tích bể thu gom ứng với Qtb ngày = 100 (m 3/ngày):

Vbe å= 100(m3)

Kích thước của bể thu gom:

Vbe å = L x B x H = 5 x 5 x 4 = 100 (m3)

Chiều cao xây dựng của bể thu gom:

Hxd=H + Hdt = 4 + 0,3 = 4,3(m)

Vậy thể tích thực của bể:

Vbể = L x Bxd x Hxd = 5 x 5 x 4,3 = 107,5(m3)

6.3 BỂ TÁCH DẦU:

Bể tách dầu được sử dụng để giữ lại các hạt dầu thô khi nồng độ lớn hơn100mg/l Đối với thành phần nước thải của công ty, có nồng độ dầu còn lại khoảng120mg/l( theo bảng đánh giá tác động môi trường tại công ty của Trung tâm BảoVệ Môi Trường ), nên có thể sử dụng bể tách dầu này để thu hồi lại dầu

Bể tách dầu này được thiết kế như bể lắng ngang Bể lắng ngang là bể lắngcó dạng hính chữ nhật dài trên mặt bằng Bể lắng này vừa có nhiệm vụ tách dầuvừa có nhiệm vụ loại SS trước khi dẫn đến các công trình xử lý sinh học Có nhiềuphương pháp tính bề lắng ngang, nhưng trong giớn hạn luận văn này chọn tính toántheo phương pháp của tiêu chuẩn thiết kế: TCXD 51-84

Chiều dài bể lắng được tính toán theo công thức:

) ( 5 , 26 6 , 0 5 , 0

2 4

m x

x KxU

 Uo: độ thô thủy lực (tốc độ nổi của hạt dầu), Uo=0,40,6 mm/s

Chọn Uo=0.6mm/s (trong trường hợp này khoảng 60% hạt dầu bị giữ lại)

 v: tốc độ tính toán trung bình trong phần nước chảy của bể, v=46 mm/s.Chọn v=4 mm/s

 H: chiều sâu phần nước chảy của bể, H=2m

 K:hệ số lấy theo kiểu bể lắng, đối với lắng ngang lấy K=0,5

Chiều rộng của bể thu dầu, chọn B=3m

Diện tích tiết diện ướt của bể lắng ngang được tính theo công thức:

) ( 9 , 0 004 , 0

0036 ,

max,

m v

Thời gian lắng thực tế ứng với kích thước đã tính toán và chọn như sau:

)(7,125,12

 Vbe: thể tích bể theo kích thước chọn, Vbe= L x B x H=26,5 x 3 x 2=159 (m3)

 Qmax h: lưu lượng giờ lớn nhất, Q max h=12,5 m 3/h

Chiều cao xây dựng của bể lắng ngang:

Hxd= H + h1 + h2 + h3 = 2 + 0,35 + 0,3 + 0,35 = 3,0 (m)

Trong đó:

 H: chiều sâu tính toán của vùng lắng, H=2m

 h1: chiều cao lớp trung hòa, h1=0,35m

 h2: khoảng cách từ mực nước đến thành bể, h2=0,3m

 h3: chiều cao phầán chứa cặn, h3=0,35m

Đáy bể được thiết kế với độ dốc i=0,010,02 ngược với hướng nước chảy.Cặn lắng từ hố tập trung nhờ ống xả có đường kính 150200mm, dưới áp lựcthủy tĩnh 1,5m cột nước (TCXD 51-84) đưa đến hố gom và được thải bỏ cùng vớichất thải rắn trong quá trình lọc

Do lượng dầu trong nước thải tỷ lệ thuận với nồng độ COD trong nước thải,nên với Uo=0.6mm/s (trong trường hợp này khoảng 60% hạt dầu bị giữ lại), cónghĩa là nồng độ COD sau lắng cũng giảm đi 40% Vậy với thiết kế như trên, vớithời gian lưu là 12,7 giờ thì sau lắng nồng độ COD còn lại là 2000 mg COD/l Kếtquả nghiên cứu cũng khẳng định điều này

* Lước chắn rác:

Trong nước thải của sản xuất dầu có hàm lượng lớn huyền phù và cặn mịntrong quá trình rửa lọc, nên sử dụng lưới chắn rác thay cho song chắn rác

Lưới được đặt ở đầu ống nướ thải vào bể thu gom, mỗi tuần được vệ sinh mộtlần bằng phương pháp thủ công

Sử dụng loại lưới là những dây thép đan với nhau , chiều rộng mắt lưới khônglớn hơn 5 mm.

Hiệu quả khử SS = 4% Hàm lượng chất lơ lửng qua lưới chắn còn lại là:

SS1 = SS (100% - 4%) = 150 x 96% = 144 (mg/l)

Tổn thất áp lực qua lưới:

10 5 , 3 81 , 9 2 6 , 0

1 )

2 (

2

x x A

Q x xg Cx

 C: hệ số lưu lượng xả qua lưới ( C =0,6 đối với lưới sạch)

 Q: lưu lượng qua lưới (m3/s)

 A: diện tích hiệu quả của lưới (m2), lấy = 50% diện tích tấm lưới

 g: Gia tốc trọng trường (m/s2)

6.4 BỂ ĐIỀU HÒA:

6.4.1 Chức năng:

Bể điều hòa có nhiệm vụ điều hòa lưu lượng và tải lượng ô nhiễm trong nướcthải nhằm kiểm soát hoặc giảm thiểu sự dao động về tính chất của nước thải, tạođiều kiện tối ưu cho quá trình cho các quá trình xử lý về sau Việc sử dụng bể điềuhòa trong quá trình xử lý mang lại một số thuận lợi như sau:

 Tăng cường hiệu quả xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học vì bể điềuhòa có khả năng giảm thiểu hoặc loại bỏ hiện tượng vi sinh vật bị sốc do tảitrọng đột ngột tăng cao, pha loãng các chất gây ức chế cho quá trình xử lý sinhhọc, ổn định pH của nước thải mà không phải tiêu tốn nhiều hóa chất

 Nâng cao hiệu quả lắng cặn ở các bể lắng vì duy trì được tải trọng chất rắnvào các bể lắng là không đổi

 Giúp cho việc cấp nước vào các bể sinh học được liên tục trong khoảng thờigian không có nước thải đổ về trạm xử lý

Bên trong bể điều hòa thường được bố trí các thiết bị khuấy trộn hoặc cấp khínhằm tạo ra sự xáo trộn đều các chất ô nhiễm trong toàn bộ thể tích nước thải,tránh việc lắng cặn trong bể Ngoài ra nó cũng giúp cho việc oxy hóa một phần các

chất bẫn hữu cơ Nhưng đối với nước thải nhiễm dầu hóa dẻo DOP, do mùi củanước thải gây khó thở, nên bể điều hòa này chỉ dử dụng đề điều hòa một phần nàochất lượng nước, không dùng xáo trộn trong bể.

6.4.2 Tính toán kích thước bể điều hòa:

Để xác định chính xác dung tích của bể điều hòa, ta cần có các số liệu về độbiến thiên lưu lượng nước thải theo từng khoảng thời gian trong ngày, lưu lượngtrung bình của ngày Ở đây, do không có điều kiện để điều tra cụ thể về độ biếnthiên lưu lượng nước thải của nhà máy theo từng khoảng thời gian trong ngày nên

ta chỉ có thể tính thể tích của bể điều hòa một cách gần đúng như sau:

_ Thể tích bể điều hòa:

W = QhTB x tđh = 4,2 x 5 = 21 (m3)

Trong đó:

 QhTB : Lưu lượng giờ trung bình của nước thải, 20m3/h

 tđh : thời gian lưu nước trong bể điều hòa, lấy bằng 5 h

_ Chọn kích thước bể điều hòa: Dài x rộng x chiều cao mặt nước = 5,25 x 2 x 2 (m) Chiều cao dự trữ trên mặt nước: 0,3 m

6.5 BỂ CHỨA DẦU ĐÃ TÁCH:

xt Q

V be  tb h  

Do mô hình được làm hai bậc, nên với thể tích bể như trên được chia làm 2 bể cókích thước bằng nhau

V1= Vbe/2=67,2/2=33,6 (m3).

Chiều cao của mực nước là Hnước = H + h1 + h2 = 2 + 0,8 + 0,7 + 1,2= 4,7m

Trong đó:

 H :là chiều cao lớp vật liệu lọc, chọn H = 2m

 h1: Chiều cao của khối bùn lơ lửng dưới lớp lọc, h1 =0,8 m

 h2: Chiều cao từ mặt trên của vật liệu lọc đến lưới chắn trên, h2 = 0,7 m

 h3: Chiều cao từ lưới chắn trên đến máng thu nước, h3 =1,2m

 h3: Chiều cao bảo vệ, h3 = 0,5m

Chiều cao xây dựng cuả bể:

Hxd = Hnước + hbv = 4,7 + 0,5 = 5,2 (m)

Vậy diện tích cần thiết của một bể lọc là:

) ( 15 , 7 7 , 4

6 ,

m H

2 , 4

h m F

Ta có khối lượng riêng của xơ dừa là  = 31,88 kg/m3

Vậy khối lượng xơ dừa cần cho một bể lọc kỵ khí là :

_ Vận tốc nước chảy trong đường ống chính dao động từ 0,8 2 m/s Chọn vống =1m/s Đường kính ống chính sẽ là:

ống =

ống

TB h xv x

+ Kiểm tra lại vận tốc nước chảy trong ống :

+ Đường kính ống nhánh :

nhánh =

nhánh

TB h xv x x

xQ

36002

4

= 2x36004x x43,,214x1,5  0,022 (m) = 22 (mm).Chọn ống nhánh phân phối cũng là ống thép với nhánh=22mm

+ Kiểm tra lại vận tốc trong ống nhánh:

3600)

(2

4

2 = 2x(0,0224)24x,36002 x3,14

x

= 1,54 (m/s)+ Các ống nhánh và vị trí phân phối được bố trí để phân phối nước đều trên toàndiện tích bể như hình 6.4

Hình 6.8.1 : Sơ đồ tính toán ống phân phối nước bể UASB

Tính lượng khí

_ Thể khí sinh ra đối với 1 kg COD được loại bỏ là : 0,5m3(“Design Of Anerobic Process For The Treatment Of Industrial And Municipal Wastes” – Joseph F Malina) Vậy tổng thể tích khí sinh ra trong 1 ngày là:

Qkhí = 0.5 x QngTB x 2000 1000900 = 0.5 x 100 x2000 1000900 = 55 (m3/ ngày)

_ Thể tích khí CH4 sinh ra đối với 1 kg COD được loại bỏ là : 0.35 m3 Vậy thểtích khí CH4 sinh ra là:

Qkhí = 0.35 x QngTB x 2000 1000900 = 0.35 x 100 x 2000 1000900 = 38,5 (m3/ ngày)

Ống thu bùn

Ống thu bùn có đường kính 40 mm có đục lỗ, dlỗ = 10mm Bùn được xả nhờ áp lựcthủy tĩnh theo định kỳ từ 2-3 tháng Ống thu bùn được đặt dọc theo chiều dài bể,cách đáy bể 0,35m

Theo nghiên cứu thì với nồng độ đầu vào sau lắng tách dầu là 2.000 mgCOD/l, thìsau khi qua kỵ khí 2 bậc với lưu lượng là 18 l/h (so với mô hình thí nghiệm), thìnồng độ COD giảm còn 900 mg COD /l Như vậy, với thiết kế như trên (dựa vào sốliệu nghiên cứu), thì nồng độ COD sau kỵ khí cũng còn 900 mgCOD/l, được chovào bể lọc hiếu khí

6.7 BỂ LỌC HIẾU KHÍ:

Dựa kết quả nghiên cứu ở phần trên, thì với nồng độ đầu vào hiếu khí 900 mgCOD/l ứng với thời gian lưu là 8 giờ, bể hiếu khí sẽ được thiết kế như sau:

Thể tích bể hiếu khí:

) ( 6 , 33 8 2 ,

xt Q

V be  tb  

Chiều cao mực nước:

Hnước = H + h1 + h2 + h3 = 2 + 0,8 + 0,7 + 1,2 =4,7 (m)

Trong đó:

 H: Chọn chiều cao lớp vật liệu lọc, H =2 m

 h1:Chọn chiều cao từ đáy đến lưới chắn bên dưới, øh1= 0,8m

 h2: Chọn chiều cao từ lớp vật liệu đến lưới chắn trên, h2=0,7m

 h3: Chiều cao từ lưới chắn trên đến máng thu nước, h3=1,2 m

 Chiều cao bảo vệ là h4 = 0,3 m

Chiều cao xây dựng cuả bể:

Hxd = Hnước + hbv = 4,7 + 0,3 = 5,0 (m)

Diện tích cần thiết của bể lọc:

) ( 15 , 7 7 , 4

6 , 33

m H

ngay m m F

Ta có khối lượng riêng của xơ dừa là  = 31,88 kg/m3

Khối lượng của xơ dừa trong bể hiếu khí:

MHK = x Vloc = 31,88 x 14,36 = 458 (kg)

Tổng khối lượng xơ dừa dùng trong hệ thống xử lý:

M = MHK + MKK = 458 + 574 = 1032 (kg)

Lưu lượng đơn vị không khí (m3 không khí/m3 nước thải) được quy định trongkhoảng B = 8 – 12 m3 không khí/m3 nước thải

 Tính hệ thống ống phân phối nước lọc:

Chọn phương pháp cấp nước và khí kết hợp từ dưới đáy lên

Do bể hiếu khí có kích thước bằng bể kỵ khí nên thiết kế mạng lưới phân phối nướcgiống như trong bể kỵ khí

_ Vận tốc nước chảy trong đường ống chính dao động từ 0,8 2 m/s Chọn vống =1m/s Đường kính ống chính sẽ là:

ống =

ống

TB h xv x

+ Kiểm tra lại vận tốc nước chảy trong ống :

+ Đường kính ống nhánh :

nhánh =

nhánh

TB h xv x x

xQ

36002

4

= 2x36004x x43,,214x1,5  0,022 (m) = 22 (mm).Chọn ống nhánh phân phối cũng là ống thép với nhánh=22mm

+ Kiểm tra lại vận tốc trong ống nhánh:

3600)

(2

4

2 = 2x(0,0224)24x,36002 x3,14

x

= 1,54 (m/s)+ Các ống nhánh và vị trí phân phối được bố trí để phân phối nước đều trên toàndiện tích bể như hình 6.4

Hình 6.9 1 : Sơ đồ tính toán ống phân phối nước bể hiếu khí

Tính lượng không khí cần thiết để cung cấp vào bể:

Lưu lượng đơn vị không khí (m3 không khí/m3 nước thải) được quy định trongkhoảng B = 8 – 12 m3 không khí/m3 nước thải

Chọn B = 10 m3 không khí/m3 nước thải Vậy lượng không khí dùng trong một ngàylà Qkhí= 10 x 100 = 1000 m3 không khí/ngày

Chọn thiết bị phân phối có dạng đĩa xốp, đường kính 170mm , diện tích bề mặt Fđĩa

= 0,02 m2 Cường độ khí : 200 lít/ph.đĩa

Chọn hệ số an toàn là f=1,5; vậy lượng khí cần thực là:

Qkhí = 1000 x 1,5 =1500 m3 không khí/ngày = 0,0174 (m3/s) = 1,042 (m3/phút).Số đĩa cần phân phối trong bể là:

3 10 60 24 200

1500 )

/ ( 200

) / (

x x x dia

ph l

ph l Q

Đĩa phân phối khí được phân bố giống như hệ thống phân phối nước, nhưng được phân bố so le

Tính toán các thiết bị phụ cho bể aerotank

_ Tính toán máy nén khí :

Aùp lực cần thiết cho hệ thống ống khí nén được xác định theo công thức:

Hd = hd + hc + hf + HTrong đó:

 hd, hc: Tổn thất áp lực do ma sát dọc theo chiều dài trên đường ống dẫn vàtổn thất cục bộ tại các điểm uốn, khúc quanh (m) Tổng tổn thất do hd và

hc không vượt quá 0,4m

 hf : Tổn thất qua các đĩa phân phối (m), giá trị này không vượt quá 0,5m

 H : Độ ngập sâu của đĩa phân phối Giá trị này xem như là chiều cao ngậpnước của bể aerotank, H = 4,7m

Vậy áp lực cần thiết là:

29

283 0

1

2 1

p

p e n ,

T R

 R : Hằng số khí, R= 8,314 KJ/K.mol oK

 T1 : Nhiệt độ tuyệt đối của không khí đầu vào: T1=273+26=299oK

 P1 : Áp lực tuyệt đối của không khí đầu vào : 1atm

 P2 : Áp lực tuyệt đối của không khí đầu ra : P2 = Pm + 1 = 1,484 (atm)

 n = K K 1=0.283 (K=1.395 đối với không khí).

 29,7 : Hệ số chuyển đổi

 e :Hiệu suất của máy, e = 0.7  0,8, chọn e = 0,8

Vậy công suất của máy nén khí sẽ là:

484 , 1 8 , 0 283 , 0 7 , 29

299 314 , 8 023

,

x x

x

 1,005 (kW)

_ Tính toán đường ống dẫn khí :

+ Tính toán đường ống chính:

Vận tốc khí trong ống chính : vốngchính = 10  15 (m/s) Chọn vốngchính =

+ Tính toán đường ống nhánh

Từ ống chính ta phân ra làm 2 ống nhánh Lưu lượng qua mỗi nhánhlà : Q’kk = Q2kk

= 0,0172 = 0,0085 (m3/s)

Vận tốc khí qua mỗi ống nhánh 10  15(m/s) Chọn vốngnhánh = 12 m/s

Đường kính ống nhánh :

dốngnhánh =

 v

'

Qkk4

= 412x0x,30085,14  0,030 (m)

Chọn loại ống thép OCT 3262-62 có đường kính trong dốngnhánh = 30

mm, bề dày 3,5 mm) Kiểm tra lại vận tốc khí trong ống nhánh: vốngnhánh = 2

4

) d

(

' Q ốngnhánh

k

0085 , 0 4



x

x

 12 (m/s) (vốngnhánh nằm trong khoảng cho phép)

6.8 BỂ LẮNG II:

Bể lọc sinh học dùng vật liệu lọc ngập nổi có khả năng giữ được trong kherỗng các vẩy tróc của màng vi sinh vật bám quanh hạt, nên mặc dù cường độ gióthổi lớn, hàm lượng cặn lơ lửng trong nước thải ở đầu ra không vượt quá 20 mg/l.Tuy nhiên cường độ thổi khí không đều và liên tục, bên cạnh nhằm thu hồi mộtphần bùn phục vụ cho quá trình tuần hoàn bùn vào bể lọc hiếu khí nên cần thiết kếbể lắng II sau hiếu khí Bể lắng II được thiết kế như bể lắng đứng

Tính toán kích thước ống trung tâm:

Diện tích của ống trung tâm:

)(04,003,0

102,

m

x v

 f: diện tích ngăn phản ứng, (m2)

 Qtb s :lưu lượng tính toán trung bình, Q tb s=1,2.10 -3 (m3/s)

 vtt: tốc độ chuyển động của nước thải trong ống trung tâm lấy không lớn hơn30(mm/s) = 0,03(m/s) (điều 6.5.9 TCXD 51-84)

Đường kính của ống trung tâm:

) ( 23 , 0 ) ( 226 , 0 04 , 0 4 4

m m

x f

102,144

2 3

3

x x

x x xd

xQ

v

o

tb s

Tính toán bể lắng:

Tính toán bể lắng đứng cho trong bảng sau:

Bảng 10.1: Thông số thiết kế bể lắng đứng

Vận tốc dẫn nước vào ống trung tâm

Chu kỳ xả cặn

Thời gian lưu nước

Chiều cao vùng lắng

Vận tốc nước dâng trong bể

Chiều dày lớp cặn

Hàm lượng còn lại sau lắng

m/sngàyphútmm/smmg/l

0,8 – 1,2

7 – 30

30 – 501,5 – 3,5

<1

 0,5

10 - 15Chiều dài ống trung tâm: L1 = 1,53,5m; chọn L1 = 1,5m

Chiều cao công tác của bể lắng đứùng, HL = chiều dài ống trung tâm / 0,8

 1 , 875 ( ) 1 , 9 ( )

8 , 0

5 , 1

m m

Đường kính loe của ống trung tâm:

d1 = 1,35x d = 1,35 x 0,23 = 0,31 (m)

trong đó:

 d1: đường kính loe của ống trung tâm

 d: đường kính của ống trung tâm

Đường kính tấm hắt:

d2 =1,3 x d1 = 1,3 x 0,31 = 0,40 (m)

trong đó:

 d2: đường kính tấm hắt

 d1: đường kính loe của ống trung tâm.

Góc nghiêng giữa bề mặt tấm hắt so với mặt phẳng nằm ngang lấy bằng 17o

Chiều cao tấm hắt hình nón:

) ( 60 ) ( 06 , 0 17 2

4 , 0 17 2

10 2 ,

, 0

9 , 1

phut s

m x

1 , 0 76 , 1 ( )

2

h h

gd th

trong đó:

 hn: chiều cao phần hình nón của bể lắng đứng

  : góc nghiêng của bể lắng so với phương ngang, lấy không thấp hơn 50o(điều 6.5.9 TCXD 51-84),  = 50o