TỔNG QUAN NGÀNH CÔNG NGHIỆP CAO SU VÀ CÔNG TY CAO SU HÀO HẢI
Tổng quan công nghiệp cao su
Trong những năm gần đây, nhu cầu tiêu thụ cao su tự nhiên trên thế giới tăng cao do sự phát triển của nhiều ngành công nghiệp, kéo theo giá bán cao su chế biến cũng gia tăng Tại Việt Nam, ngành cao su nhận được sự quan tâm đầu tư từ nhà nước và các đối tác nước ngoài, với diện tích trồng cây cao su đạt gần 300.000 ha vào năm 1997 và sản lượng khoảng 185.000 tấn Theo quy hoạch đến năm 2015, diện tích cao su dự kiến đạt 800.000 ha và sản lượng sẽ là 400.000 tấn Hiện nay, hơn 25 nhà máy chế biến mủ cao su với công suất từ 500 đến 12.000 tấn/năm đã được nâng cấp và xây dựng mới, chủ yếu tập trung ở các tỉnh miền Đông Nam Bộ như Đồng Nai, Bình Dương, Bình Phước Một số nhà máy cũng đang hình thành nhờ nguồn vốn vay từ ngân hàng thế giới Cao su đã trở thành mặt hàng xuất khẩu chiến lược, mang lại hàng trăm triệu USD cho đất nước và tạo công ăn việc làm cho hàng ngàn công nhân trong các nhà máy cũng như hàng trăm ngàn công nhân tại các nông trường cao su.
Trong quá trình chế biến mủ cao su, đặc biệt là ở khâu đánh đông và ly tâm, các nhà máy thải ra từ 600 đến 2000 m³ nước thải mỗi ngày, với tiêu chuẩn sử dụng nước từ 20 đến 30 m³/tấn Nước thải này chứa nồng độ cao các chất hữu cơ dễ phân hủy như acid acetic, đường protein, và chất béo, với hàm lượng COD từ 2.500 đến 35.000 mg/l và BOD từ 1.500 đến 12.000 mg/l, gây ô nhiễm nghiêm trọng cho nguồn nước Mặc dù thực vật có thể phát triển, nhưng hầu hết động vật dưới nước không thể tồn tại Nước thải cũng tạo ra H2S và mercaptan trong quá trình phân hủy kị khí, gây độc hại và ô nhiễm môi trường, đồng thời tạo ra mùi hôi thối, ảnh hưởng đến cảnh quan và đời sống cư dân xung quanh.
2.1.2.Sản phẩm từ cao su thiên nhiên
Sản phẩm cao su đứng thứ 4 trong ngành công nghiệp, chỉ sau dầu mỏ, than đá và gang thép Các sản phẩm từ cao su thiên nhiên rất đa dạng và được phân loại thành 5 nhóm chính.
Cao su thiên nhiên đóng vai trò quan trọng trong ngành công nghiệp, chiếm 70% sản lượng toàn cầu, chủ yếu được sử dụng để sản xuất vỏ và ruột xe cho xe tải, xe hơi, xe máy, xe đạp, máy cày và các loại máy nông nghiệp Bên cạnh đó, cao su công nghiệp cũng chiếm 70% lượng tiêu thụ, được ứng dụng trong sản xuất nệm, băng chuyền giảm sóc, khớp nối lớp cách nhiệt và chống ăn mòn trong các bể phản ứng.
+ Các ứng dụng hàng ngày như : Giày dép, áo mưa, ủng, phao bơi lội, phao cứu nạn nhóm này chiếm 8% tổng lượng cao su.
Cao su được sử dụng trong nhiều sản phẩm như gối, đệm và thảm trải sàn, chiếm khoảng 5% tổng sản phẩm Ngoài ra, cao su cũng được ứng dụng trong các dụng cụ y tế, dụng cụ phẫu thuật, thiết bị thể dục thể thao, dây thun, chất cách điện, dụng cụ nhà bếp và tiện nghi gia đình, với tỷ lệ chiếm khoảng 10%.
2.1.3 Tổng quan về cây cao su
Người Châu Âu đầu tiên biết đến cao su là Christophe Colomb, và đến năm 1615, cao su được ghi chép trong sách “dela monarquia indiana” của Juan De Torquemada, mô tả lợi ích và công dụng của nó Hiện nay, có nhiều loại cây chứa mủ cao su, chủ yếu phát triển ở vùng nhiệt đới, trong đó cây Hevea Brasiliensis là giống cây chủ lực trong ngành công nghiệp cao su, cung cấp hầu hết lượng cao su thiên nhiên trên toàn cầu.
Sau gần một thế kỷ, ngành công nghiệp cao su đã phát triển mạnh mẽ nhờ hai phát minh quan trọng: “nghiền hay cán hoá dẻo cao su” của Hancock và “lưu hoá cao su” của Goodyear Sự gia tăng nhu cầu tiêu thụ đã dẫn đến việc phát minh ra cao su nhân tạo (cao su tổng hợp) và hiện nay, chế biến cao su tái sinh cũng đang được chú trọng.
Cao su được trồng rộng rãi trên toàn cầu, chủ yếu ở châu Á, châu Phi và Nam Mỹ Đặc biệt, khoảng 90% sản lượng cao su tự nhiên đến từ châu Á, với Đông Nam Á là khu vực nổi bật nhất trong việc sản xuất loại cây này.
+ Thành phần mủ cao su.
Cao su trong latex xuất hiện dưới dạng các hạt nhỏ hình cầu, quả tạ hoặc trái lê, được bao bọc bởi một lớp protein mỏng Hàm lượng cao su trong latex thay đổi từ 30% đến 60%, đảm bảo các tính chất cơ lý của sản phẩm.
Mủ cao su là một hỗn hợp keo chứa các hạt cao su hình cầu có đường kính từ 1/100mm đến 3mm, lơ lửng trong dung dịch nhũ thanh Những hạt cao su này chuyển động hỗn loạn trong dung dịch, và mỗi gram mủ cao su chứa khoảng 7,4 x 10^12 hạt cao su Các protein bao quanh các hạt này giúp duy trì trạng thái ổn định cho latex.
Thành phần hóa học của mủ cao su:
Tuỳ theo trường hợp cao su có thể chứa:
- Ở dạng dung dịch: nước, các muối khoáng, acid, các muối hữu cơ, Glucid, hợp chất Phenolic, Alkaloid ở trạng thái tự do hay trạng thái dung dịch muối.
- Ở dạng dung dịch giả: các Protein, Phytosterol, chất mầu, Enzyme …
- Ở dạng nhũ tương: các Amidon, Lipid, tinh dầu, nhựa, sáp, Polyterpenic.
2.2 Giới thiệu công ty Hào Hải.
Nhà xưởng sản xuất được xây dựng trên khu đất 6555m² tại tổ 2, ấp Bùng Binh, xã Hưng Thuận, huyện Trảng Bàng, tỉnh Tây Ninh, bao gồm nhà xưởng 2000m² và hệ thống xử lý nước thải 1000m² Diện tích còn lại được sử dụng cho đài nước, bãi đậu xe, kho chứa hàng, nhà bảo vệ và sân trung chuyển hàng.
* Toạ độ Bảng 2.1 : Vị trí của Nhà Máy
Hệ VN 2000 Hệ toạ độ kinh vĩ
TOẠ ĐỘ X TOẠ ĐỘ Y Vĩ độ Kinh độ
Tương quan với các đối tượng tự nhiên :
- Bốn hướng của nhà máy đều giáp rừng cao su.
- Hệ thống đường giao thông: nằm gần trục đường giao thông liên xã.
Tương quan với các đối tượng về kinh tế xã hội :
Dân cư trong khu vực dự án chủ yếu là nông dân, sống rải rác xung quanh Một số hộ gia đình nhỏ cũng tham gia vào việc buôn bán tạp hóa.
* Các cơ sở sản xuất, kinh doanh, dịch vụ:
Tại địa điểm thực hiện dự án không có các cơ sở sản xuất.
* Các công trình văn hóa – tôn giáo, di tích lịch sử:
Tại địa điểm thực hiện dự án không có các công trình văn hóa – tôn giáo và các di tích lịch sử.
Tây Ninh và khu vực Nam Bộ có khí hậu nhiệt đới gió mùa đặc trưng với lượng mưa trung bình đạt 1800mm mỗi năm Nhiệt độ trung bình trong năm là 26,9°C, trong khi mức độ bốc hơi trung bình dao động từ 1100 đến 1200mm.
Hệ thống sông suối trong khu vực bao gồm sông Vàm Cỏ, suối Đa Ha và các suối khác chỉ có nước vào mùa mưa Khu vực này còn có nguồn nước ngầm phong phú và gần mặt đất, với khả năng cung cấp nước sinh hoạt ở độ sâu 4-5m gần sông suối, trong khi nước phục vụ sản xuất có thể được tìm thấy ở độ sâu hơn 20m Tuy nhiên, tầng nước nông thuộc trầm tích phù sa mới có chất lượng không ổn định và thường bị chua do sự tích tụ sắt trong tầng đất trầm tích.
Huyện Trảng Bàng, nằm trên tuyến đường kết nối TP.HCM với thủ đô Phnom Penh của Campuchia, sở hữu nhiều di tích lịch sử văn hóa nổi bật như Tha La xóm đạo, đình An Hòa, tịnh xá Ngọc Trản, chùa Phước Lâm và đình Gia Lộc Hệ thống giao thông trong huyện đã được nâng cấp và sửa chữa để phục vụ nhu cầu đi lại và vận chuyển hàng hóa hàng ngày, tuy nhiên, chất lượng vẫn chưa đạt yêu cầu cao và cần được đầu tư thêm trong những năm tới.
TỔNG QUAN CÁC CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI
Đặc điểm tính chất của nước thải chế biến mư cao su
* Nguồn gốc và lưu lượng nước thải
Nước thải chủ yếu phát sinh trong các công đoạn sau đây :
+ Dây chuyền chế biến mủ ly tâm : Nước thải phát sinh từ quá trình ly tâm mủ, rủa máy móc thiết bị và vệ sinh nhà xưởng.
Dây chuyền chế biến mủ nước tạo ra nước thải từ quá trình đánh đông, cán băm và cán tạo tơ băm cốm Thêm vào đó, nước thải cũng phát sinh trong quá trình rửa máy móc thiết bị và vệ sinh nhà xưởng.
Dây chuyền chế biến mủ tạp là quy trình sản xuất tiêu tốn nhiều nước nhất trong ngành chế biến mủ Nước thải phát sinh chủ yếu từ các bước như ngâm, rửa mủ tạp, cán băm, tạo tờ băm cốm, cũng như từ việc vệ sinh máy móc và nhà xưởng.
Ngoài ra còn phát sinh do rửa xe chở mủ và sinh hoạt.
* Tính chất của nước thải :
+ Dây chuyền sản xuất mủ ly tâm :
Dây chuyền sản xuất này không sử dụng quy trình đánh đông và hoàn toàn không có acid, chỉ sử dụng Amoniac với lượng lớn khoảng 20kg NH3/ tấn nguyên liệu Điều này dẫn đến đặc điểm chính của loại nước là có độ pH khá cao (9 – 11) cùng với nồng độ BOD, COD và N rất cao.
Dây chuyền chế biến mủ nước sử dụng mủ nước từ vườn cây kết hợp với Ammoniac và chất chống đông, sau đó xử lý tại nhà máy bằng acid để đánh đông Quy trình này tạo ra nước thải có nồng độ BOD, COD và SS rất cao, đồng thời có độ pH thấp và nồng độ N cao.
+ Dây chuyền chế biến mủ tạp :
Mủ tạp thường chứa nhiều đất cát và chất lơ lửng, dẫn đến việc ngâm rửa mủ tạo ra nước thải có màu nâu đỏ và pH từ 5.0 đến 6.0 Nước thải này có nồng độ chất rắn lơ lửng cao, trong khi nồng độ BOD và COD lại thấp hơn so với nước thải từ quy trình chế biến mủ nước.
Tổng quan về công nghệ xử lý nước thải chế biến mủ cao su
3.1.2.1.Các phương pháp xử lý vật lý.
Các phương pháp vật lý thường được áp dụng trong xử lý nước thải cao su thiên nhiên bao gồm lắng, lọc, hấp phụ, sục khí và bay hơi Trong đó, phương pháp lắng đóng vai trò quan trọng trong việc tách biệt các chất rắn lơ lửng khỏi nước thải.
Tách bông cặn sau quá trình keo tụ hay bông bùn sinh học.
Các loại bể lắng thường dung là : Bể lắng cát, bể lắng ngang , bể lắng đứng, bể lắng ly tâm…
Bể lắng cát được sử dụng để tách cát và các hợp chất hữu cơ, với cát có đường kính từ 0.2 đến 1.25 mm, trong khi các phần tử hữu cơ có đường kính nhỏ hơn 0.15 mm.
Có các loại bể lắng cát sau đây :
- Bể lắng cát ngang ; v = 0.15m/s đến 0.3m/s.
- Bể lắng cát đứng chảy từ dưới lên trên
- Bể lắng cát chảy theo phương tiếp tuyến.
- Bể lắng cát sục khí.
Bể lắng ngang có thiết kế đơn giản, thi công dễ dàng và vận hành hiệu quả Loại bể này phù hợp cho các hệ thống xử lý có lưu lượng lớn (> 15.000m³) nhưng yêu cầu thời gian lưu dài và diện tích nhỏ Tuy nhiên, chi phí xây dựng cao khiến nó ít được áp dụng trong xử lý nước thải cao su.
Bể lắng đứng được áp dụng trong giai đoạn một của quá trình xử lý nước thải, giúp tiết kiệm diện tích đất Tuy nhiên, hiệu suất lắng của bể này khá thấp và chỉ có khả năng lắng cặn có tỷ trọng lớn Do vận tốc lắng không cao, bể lắng đứng ít được sử dụng trong xử lý nước thải cao su.
Bể lắng ly tâm. Được sử dụng trong bể lắng đợt một và đợt hai trong hệ thống xử lý nước thải.
Hệ thống xử lý nước thải mang lại nhiều ưu điểm vượt trội như tiết kiệm diện tích và khả năng ứng dụng cho các loại nước thải có hàm lượng cặn khác nhau Với công suất lớn hơn 20.000m³/ngày, hệ thống này không chỉ hoạt động hiệu quả vào ban ngày mà còn duy trì hiệu suất cao vào ban đêm, giúp lắng đọng cặn có tỷ trọng nhỏ một cách hiệu quả.
Khuyết điểm của phương pháp lọc này là yêu cầu kinh nghiệm trong vận hành và chi phí cao do tiêu thụ điện năng Phương pháp lọc áp dụng để loại bỏ các hạt mịn vô cơ và hữu cơ khó lắng, thông qua việc sử dụng áp suất hoặc áp suất chân không để giữ lại các hạt trong lỗ xốp của vật liệu lọc, tạo thành một lớp màng Có nhiều hình thức lọc khác nhau như lọc áp suất, lọc trọng lực, lọc nhanh, lọc chậm, lọc xuôi và lọc ngược Ngoài ra, tuyển nổi cũng là một phương pháp quan trọng trong quá trình xử lý.
Mục đích của quá trình tuyển nổi là loại bỏ các tạp chất không hòa tan, chất khó lắng và chất hoạt động bề mặt Quá trình này có nhiều ưu điểm như hoạt động liên tục, phạm vi ứng dụng rộng rãi, thiết bị đơn giản và chi phí đầu tư thấp Hiệu quả xử lý đạt từ 95% đến 98%, với vận tốc lớn hơn so với lắng thông thường Ngoài ra, quá trình này còn giúp thu hồi cặn có độ ẩm thấp từ 90% đến 95%, đồng thời giảm thiểu sự hiện diện của chất hoạt động bề mặt, chất dễ bay hơi, vi khuẩn và vi sinh vật nhờ vào việc thổi khí trong quá trình tuyển nổi.
Quá trình tuyển nổi là quá trình ngược lại với lắng, trong đó các chất lơ lửng nổi lên bề mặt dưới tác động của các hạt khí Trong ngành chế biến cao su thiên nhiên, bể tuyển nổi được sử dụng để xử lý sơ bộ nước thải trước khi tiến hành xử lý sinh học hoặc tách bùn lắng sau xử lý sinh học.
Hấp phụ là quá trình chuyển nồng độ chất tan vào chất rắn Có 2 dạng hấp phụ là :
- Hấp phụ vật lý : Liên kết bề mặt là liên kết vật lý ( tĩnh điện, Van de Waal, phân tán ) Năng lượng liên kết rất nhỏ.
- Hấp phụ hóa học : Liên kết bề mặt là liên kết hóa học, năng lượng liên kết lớn.
Các chất hấp phụ thường dùng như : Than hoạt tính, nhựa tổng hợp, tro, xỉ,mạt cưa, Cilicagen, đất sét, Zeolite, keo nhôm….
Hấp phụ là phương pháp hiệu quả trong xử lý nước thải cao su, giúp loại bỏ các chất gây mùi và tách các chất hòa tan Hiệu quả xử lý có thể đạt từ 80% đến 95%, tùy thuộc vào bản chất hóa học, diện tích bề mặt và cấu trúc của chất hấp phụ.
3.1.2.2 Các phương pháp xử lí hóa học.
Các phương pháp xử lý nước thải bằng phương pháp hóa học bao gồm : đông tụ, khử trùng, oxi hóa. a) Đông tụ.
Là quá trình thô hóa các hạt phân tán và nhũ tương bằng chất đông tụ để tách chúng ra khỏi nguồn nước.
Sử dụng các hợp chất cao phân tử (chất keo tụ) để tách các hợp chất lơ lửng giúp thúc đẩy quá trình hình thành bông hidroxit kim loại có điện tích dương, từ đó hút các hạt keo và hạt lơ lửng tích điện Điều này không chỉ tăng tốc độ lắng của các bông mà còn giảm lượng chất đông tụ và thời gian đông tụ.
Chất đông tụ là các chất tự nhiên và tổng hợp :
- Hợp chất tự nhiên bao gồm ; tinh bột, este, xenlulo, dectrin( C6H10O5 ) n chất keo tụ vô cơ là : dioxit silic, đã hoạt hóa ( xSiO2 yH2O )
- Chất keo tụ tổng hợp bao gồm : [ - CH2-CH-CONH2 ]n poliacrilimic kỹ thuật ( PAA ) ( PAA) hydrat hóa.
- Phế thải chứa : nhôm, sắt, xỉ.
Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình đông tụ là : pH, nhiệt độ, liều lượng chất đông tụ, tính chất nước thải, điều kiện trộn phối.
Chất keo tụ thường được xử dụng trong xử lý nước thải cao su là : muối nhôm, muối sắt và hỗn hợp của chúng.
+ Muối nhôm : Al2 (SO4)3.18H2O, NaAlO2,Al2(OH)5Cl,Kal(SO4)2.12H2O,
Các phản ứng tạo bông tương ứng là :
- Dung dịch : Al2(SO4)3 50% hiệu quả ở pH 5 – 7,5
Al2(SO4)3 + 3 Ca(HCO3)2 = 2Al(OH)3 + 3CaSO4 + CO2
- Dung dịch ; NaAlO2 45% hiệu quả ở pH : 9,3 – 9,8
NaAlO2 + CO2 + H2O = Al(OH)3 + Na2CO3
- Hỗn hợp Al2(SO4)3 50% và NaAlO2 45% pha trộn theo tỷ lệ 10 : 20 tăng hiệu quả lắng, tăng khối lượng riêng, và vận tốc lắng bông cặn, khoảng pH rộng.
- Al2(SO4)3 + 6 NaAlO2 + 12 H2O = 8 Al(OH)3 + CaCl2 + 2CO2
+ Muối sắt : Fe2(SO4)3.2H2O, Fe2(SO4)3.3H2O, Fe(SO4)3.7H2O, FeCl3.( 10 – 15%) dung dịch.
Các phản ứng tạo bông :
Fe2(SO4)3 + 3Ca(OH)2 = Fe(OH)3 + 3CaSO4
Fe2(SO4)3 + 6H2O = 2Fe(OH)3 + 3H2SO4
FeCl3 + 3H2O = Fe(OH)3 + 3HCl 2FeCl3 + 3Ca(OH)2 = 2 Fe(OH)3 + 3CaCl2.
* Đông tụ nước thải cao su bằng hóa chất :
Hạt cao su mang điện tích âm sẽ được trung hòa và kết dính bởi hóa chất, trong khi hạt có kích thước lớn hơn sẽ có vận tốc đẩy nổi cao hơn, giúp hạt cao su di chuyển lên bề mặt nhanh chóng hơn.
Hóa chất phổ biến trong quá trình đông tụ cao su bao gồm H2SO4, nhờ vào giá thành thấp và nồng độ cao Bên cạnh đó, CH3COOH và HCHO cũng được sử dụng.
* Đông tụ nước thải cao su tự nhiên :
Nước thải cao su có khả năng tự đông tụ trong điều kiện tự nhiên nhờ vào hoạt động của vi khuẩn Vi khuẩn đóng vai trò quan trọng trong việc phân hủy màng protein bao quanh hạt cao su, đồng thời khử carboxy của carboxylic, tạo ra gốc CO2.
Vi khuẩn phân hủy chất béo và protein trong nước thải tạo ra axit, làm giảm pH của nước Phương pháp này cần thời gian lưu nước lâu, thường dẫn đến mùi hôi H2S do vi khuẩn phân hủy chất hữu cơ Thời gian lưu nước càng dài, hiệu quả lắng càng cao.
* Đông tụ nước thải cao su bằng cách bổ sung vi sinh vật bằng bùn tự hoại :
Sử dụng vi sinh vật kị khí để lên men acid các chất hữu cơ hòa tan trong nước thải giúp giảm pH, tạo ra ion H+ và phá vỡ lớp protein xung quanh hạt cao su.
Một số công nghệ xử lý nước thải chế biến mủ cao su
Trong những năm gần đây, ngành công nghiệp sơ chế cao su thiên nhiên đã có sự phát triển mạnh mẽ, dẫn đến việc cải tiến và đa dạng hóa công nghệ xử lý nước thải cao su Bài viết này sẽ giới thiệu một số công nghệ xử lý nước thải cao su từ các quốc gia khác nhau.
Tại Malaysia : Bảng 3.1 : Một số công nghệ xử lý nước thải cao su tại Malaysia
Chi phí Đầu tư Vận hành
Bể kỵ khí, bùn hoạt tính, lắng, lọc cát
Mương oxi hóa, lắng, lọc cát
Bể kỵ khí, bùn hoạt tính, lắng, lọc cát Đang xây Thấp
4 ellakada 4000 50 Bể kỵ khí, Trung Cao
RBC, lắng, lọc cát bình
Bể kỵ khí, bùn hoạt tính, lắng, lọc cát
Bể kỵ khí, hồ hiếu khí, lắng, lọc cát
Bể kỵ khí, bùn hoạt tính, lắng, lọc cát
Hồ kỵ khí, cánh đồng tưới
Kém Rất tốt Rất thấp
Tại Thái Lan, quy trình xử lý nước thải phổ biến bao gồm việc trung hòa nước thải bằng vôi, sau đó keo tụ bằng phèn sắt hoặc nhôm với nồng độ 200mg/l Tiếp theo, nước thải trải qua giai đoạn xử lý kị khí kéo dài từ 5 đến 10 ngày, và sau đó được xử lý sinh học qua mương oxi hóa trong 2-3 ngày Cuối cùng, 75% lượng nước thải đã qua xử lý được dẫn vào mương tưới tiêu.
Việc xử lý nước thải bằng cánh đồng tưới cũng được áp dụng rộng rãi vi chi phí đầu tư thấp.
Sri Lanka hiện có 150 nhà máy sơ chế cao su, áp dụng nhiều công nghệ tiên tiến như hệ thống hồ sinh học kỵ khí, tùy nghi, hiếu khí, mương oxy hóa, RBC và bùn hoạt tính.
Bảng 3.2: Một số công nghệ xử lý nước thải cao su tại Việt Nam
STT Nhà máy Nhóm công nghệ
1 Cua Pari Bể gạn mủ – Bể điều hoà – Hồ kị khí –
Hồ tuỳ chọn – Hồ lắng.
2 Bố Lá Bể gạn mủ – Bể tuyển nổi - Hồ kị khí –
Hồ tuỳ chọn – Hồ lắng.
3 Bến Súc Bể gạn mủ – Bể tuyển nổi - Hồ sục khí
Tiếng Bể gạn mủ – Bể tuyển nổi - Hồ sục khí
5 Long Hoà Bể gạn mủ – Hồ sục khí – Hồ lắng.
6 Phú Bình Hồ lắng cát – Hồ kị khí – Hồ tuỳ chọn –
Biên Bể gạn mủ – Bể tuyển nổi - Hồ sục khí.
8 Vên Vên Bể gạn mủ – Bể kị khí tiếp xúc – Bể suùc khớ – Beồ laộng.
9 Bến Củi Bể gạn mủ – Hồ kị khí – Hồ tuỳ chọn –
Gòn Hồ lắng cát – Bể UASB – Hồ sục khí –
Thành Bể gạn mủ – Hồ kị khí – Hồ tuỳ chọn –
12 Cẩm Mỹ Bể gạn mủ – Bể điều hoà – Bể thổi khí– Bể lắng.
13 Xà Bang Bể gạn mủ – Hồ kị khí – Hồ sục khí - Hồ tuỳ chọn – Hồ lắng.
14 Hoà Bình Bể gạn mủ – Bể điều hoà –Bể tuyển nổi – Bể thổi khí – Bể lắng tạm – Bể lọc sinh học.
Nguồn: Viện nghiên cứu Cao su Việt Nam
Khả năng phân hủy sinh học của nước thải cao su
Nước thải cao su chủ yếu chứa các hợp chất hữu cơ như protein (2-2,7%) và glucose (1,5-2%), cả hai đều có khả năng phân hủy sinh học tốt Quá trình lên men tạo ra các sản phẩm chính như acetate và propionate, cùng với một lượng nhỏ fomate và butyrate Đường, protein và lipid trong nước thải cao su được chuyển hóa thành methane (CH4), với khả năng phân hủy sinh học đạt 95%.
Yêu cầu công nghệ
Yêu cầu công nghệ xử lý của nhà máy chế biến mủ cao su Hào Hải như sau :
Nước thải sau xử lý phải đạt tiêu chuẩn đầu ra.
Chi phí xử lý cho 1 tấn/ DRC cao su thấp.
Chi phí đầu tư xây dựng và bảo trì thấp.
Có thể thay đổi tải trọng của các đơn vị công trình khi nhà máy tăng hoặc giảm sản xuất.
Phù hợp với điều kiện tự nhiên, kinh tế, xã hội của nhà máy.
Thành phần nước thải và yêu cầu xử lý
Nguồn nước thải kết hợp mủ và nước thải sinh hoạt :
Tổng P : 40 mg/l ( Nguồn : Viện nghiên cứu tài nguyên môi trường và bảo hộ lao động)
Chất lượng đầu ra được xử lý theo QCVN 01- 2008 BTNMT áp dụng cho ngành cao su và đạt tiêu chuẩn cột B.
Bảng3.3 Thành phần, tính chất nước thải đầu vào và sau xử lyù
Sau Bể tiếp xúc QCVN 01-2008 BTMNT
Cặn lơ lửng (SS), mg/L500 66,8 50 100
Lựa chọn công nghệ
Kết quả phân tích nước thải của nhà máy cho thấy tỉ lệ BOD/COD là 0,61, cho thấy công nghệ xử lý cơ học vật lý kết hợp hiếu khí là phù hợp Với nồng độ COD 3800 mg/l, công nghệ này không chỉ hiệu quả mà còn có chi phí vận hành hợp lý Bên cạnh đó, với diện tích nhà máy 6555m² và diện tích xây dựng hệ thống xử lý chỉ 1000m², việc xây dựng hệ thống trên khu đất này sẽ tiết kiệm không gian cho kho chứa và bãi đỗ xe.
TÍNH TOÁN CÁC PHƯƠNG ÁN
Tính toán phương án I
4.1.1 Sơ đồ công nghệ phương án I
THÔI KHÍ THỔI KHÍ PAC
Ghi chú : Đường nước: Đường bùn : Đường hóa chất :
Bùn tuần hoàn : Đường khí :
Hình 2 : Sơ đồ công nghệ phương án I
4.1.2 Thyết minh quy trình công nghệ phương án I
Nước thải từ xưởng sản xuất được dẫn đến bể gom và sau đó đến bể gạn mủ để loại bỏ một phần mủ cao su, tăng cường hiệu quả xử lý và thu hồi mủ Tiếp theo, nước thải được bơm vào bể điều hòa, nơi hóa chất PAC và xút được thêm vào trước khi vào bể tuyển nổi Quá trình tuyển nổi sử dụng khí để tách các tạp chất rắn không hòa tan, với bọt khí mịn bám vào hạt lơ lửng, giúp chúng nổi lên bề mặt Khí hòa tan được tạo ra ở áp suất cao và sau đó giảm xuống áp suất khí quyển, hình thành các bọt mịn Thời gian lưu nước tại bồn tạo áp là 2-3 phút, với lượng khí cấp vào khoảng 2-3% lưu lượng nước thải Lớp váng nổi trong bể tuyển nổi được gạt vào máng thu và dẫn đến ngăn chứa để tái sử dụng.
Nước thải được dẫn vào bể Aerotank, nơi hoạt động trong điều kiện hiếu khí nhờ quá trình làm thoáng cơ học Tại đây, các hợp chất ô nhiễm như BOD, COD, cùng một phần Photpho và Amonia sẽ được loại bỏ thông qua quá trình bùn hoạt tính hiếu khí.
Hỗn hợp bùn hoạt tính và nước thải được gọi là dung dịch xáo trộn (mixed liquor), sau đó được chuyển đến bể lắng 2 để tách nước sạch và bùn sinh học Nước trong sau khi lắng, theo tiêu chuẩn QCVN 01-2008/BTNMT, sẽ được đưa sang bể tiếp xúc để loại bỏ vi sinh vật có hại Nước thải sau xử lý có thể được sử dụng để tưới cây hoa màu xung quanh nhà máy hoặc tái sử dụng cho quy trình luyện cán mủ và vệ sinh nhà máy.
Bùn sau khi lắng có hàm lượng MLSS đạt 8.000 mg/l, trong đó một phần được tuần hoàn về bể Aerotank để duy trì hàm lượng MLSS khoảng 2.500 – 3.500 mg/l Phần bùn dư còn lại sẽ được đưa đến sân phơi bùn để tách nước Nước tách từ sân phơi bùn sẽ được dẫn trở lại hầm bơm, trong khi bùn từ sân phơi được tận dụng làm phân bón cho cây cao su.
4 1.3 Tính toán các công trình đơn vị
4.1.3.1 Song chắn rác a Chức năng
Song chắn rác đóng vai trò quan trọng trong việc tách biệt các loại rác và tạp chất thô lớn trong nước thải trước khi đưa vào các công trình xử lý Việc sử dụng song chắn rác giúp ngăn ngừa tắc nghẽn đường ống và mương dẫn, đồng thời bảo vệ các thiết bị bơm khỏi hư hỏng.
Lưu lượng nước thải trung bình
Lưu lượng nước thải theo giờ lớn nhất
Với K h là hệ số vượt tải (K=1,5-2,5), chọn K=2.5
Số khe hở của song chắn rác
Chọn bề rộng song chắn rác : Bs : 0.5m
Số khe hở trong song chắn rác là :
Bs = s*(n-1) + b*n Trong đó : s : bề dầy của thanh song chắn rác chọn s = 8mm b : kích thước giữa các khe hở chọn b = 16mm n : số khe hở.
Chọn số khe hở là 21 khe suy ra số song chắn là 20 song.
Tổn thất áp lực qua song chắn rác hc 2
Trong đó : k: Hệ số tính đến sự tăng tổn thất do vướng mắc rác ở song chắn ; k1 = [1
3]; chọn k1 = 3 g: Gia tốc trọng trường; g = 9,81 m/s 2
: hệ số sức cản cục bộ của song chắn rác phụ thuộc vào thanh chắn
: Hệ số phụ thuộc tiết diện ngang của thanh chắn, vì thanh chắn có tiết diện chữ nhật ( = 2,42)
: Góc nghiêng của thanh chắn so với hướng dòng chảy, = 60 o
* Chiều dài đoạn mương mở rộng phía trước SCR
Trong đó : bk : Bề rộng của mương dẫn , chọn bk=0,3 m
: góc nghiêng chỗ mở rộng Thường lấy = 20 0
* Chiều dài phần mở rộng sau SCR
* Chiều dài xây dựng mương dẫn để lắp đặt song chắn rác
Ls: Chiều dài phần mương đặt song chắn rác ; Ls = 1,5 m
* Chiều sâu của mương đặt song chắn rác
H = hc + hbv + h Trong đó : hbv : Khoảng cách giữa cốt sàn nhà đặt song chắn rác & mực nước cao nhất, h = 0,5 m
Kết quả tính toán song chắn rác
Thông số Đơn vị Kích thước
Bề rộng song chắn rác (Bs) m 0,5
Số khe hở giữa các thanh khe 21
Bề dày song chắn rác mm 8
t : thời gian lưu nước trong bể tiếp nhận, t phút=0,25h
Q max h : lưu lượng lớn nhất theo h
Chọn độ sâu lưu nước Hh.ích=1,5m
Diện tích mặt thoáng của bể
Thể tích thực của bể
Đường kính ống dẫn nước đến bể điều hòa
Trong đó: v : là vận tốc nước trong ống, chọn v=1,5m/s
Công suất bơm nước thải:
- Q – lưu lượng nước thải trung bình Q = Qtb = 3,82*10 -3 m3 /s
Công suất thực máy bơm lấy bằng 120% công suất tính toán
Cần 2 bơm có công suất 1Hp hoạt động thay phiên nhau để bơm nước thải sang bể gạn mủ.
Kết quả tính toán bể Gom
Tên thông số Kí hiệu Đơn vị Số lượng
Bề rộng bể B m 2 Đường kính ống dẫn nước ra khỏi bể d mm 100
Thông số đầu vào Thông số đầu ra
Q vào : 330m 3 Q ra : 330m 3 BOD vào : 2400mg/l BOD ra : 2280mg/l ( E = 5% ) COD vào : 3800mg/l COD ra : 3610mg/l ( E = 5% )
SS vào : 500mg/l SS ra : 475 mg/l ( E = 5% )
Chọn thời gian lưu nước trong bể gạn mủ là: 6h
Chọn chiều sâu hữu ích (H h ) của bể gạn mủ là: 3m Chọn chiều cao bảo vệ là h bv = 0.5m
Chiều sâu xây dựng H =h h + h bv = 3 + 0.5=3.5m
Diện tích của bể gạn mủ là:
S là diện tích mặt thoáng.
Chia bể gạn mủ thành 4 ngăn.
Chọn chiều cao bảo vệ (H bv ) là 0,5m Độ dầy của vách ngăn giữa các ngăn là 0,2m.
Chiều dài xây dựng của bể gạn mủ là:
Chiều rộng xây dựng của bể gạn mủ là:
Diện tích xây dựng bể gạn mủ:
L * B = 9 * 4,1 = 36,9 (m 2 ) Đường kính ống dẫn nước vào , dẫn nước giữa các ngaên với nhau :
Q = Q TB /36OO = 13,75/3600 = 0,038 m 3 /s Chọn vận tốc nước trong ống v = 0,8 m/s d = m mm v
Kết quả tính toán bể Gạn Mủ
STT Tên thông số Đơn vị Số lượng
Thông số đầu vào Thông số đầu ra
BOD vào : 2280mg/l BOD ra : 2166mg/l ( E = 5% ) COD vào : 3610mg/l COD ra : 3430mg/l ( E = 5% )
SS vào : 475mg/l SS ra : 451,2mg/l ( E = 5% ) Tổng Nitơ : 320 mg/l Tổng Nitơ : 304mg/l ( E = 5% )
Thể tích bể điều hoà
- Thời gian lưu nước trong bể điều hoà, chọn t = 4 (h)
- Chiều cao hữu ích của bể, h = 2,5 (m)
- Chiều cao bảo vệ bể, hbv = 0,5 (m)
Chiều cao xây dựng bể
H = h + hbv = 2,5 + 0,5 = 3 (m) Chọn bể hình chữ nhật , chiều sâu của bể 3m (h = 3 m)
Thể tích xây dựng của bể là
Vxd = H x S = 3 x 24 = 72 (m 3 ) Chọn thể tích là 72 (m 3 )
Đường kính ống dẫn nước vào bể
v Trong đó : vo: Vận tốc nước chảy trong ống do chênh lệch cao độ, vo = [0,30,9m/s]; chọn vo = 0,7 m/s.
Chọn ống nhựa uPVC dẫn nước vào bể điều hoà 100 mm.
Công suất bơm nước thải:
- Q – lưu lượng nước thải trung bình Q = Qtb = 3,82*10 -3 m3 /s
Công suất thực máy bơm lấy bằng 120% công suất tính toán
Cần 2 bơm có công suất 1Hp hoạt động thay phiên nhau để bơm nước thải sang bể tuyển nổi.
Tính toán hệ thống cấp khí cho bể điều hoà
Lượng khí cần cung cấp cho bể điều hoà :
R : Tốc độ khí nén R = 15-20 lít/m 3 phút;
Chọn R = 18 litkhí/m 3 bể.phút = 0.018 m 3 /m 3 phút
( Tính toán thiết kế các công trình xử lí nước thải – Trịnh Xuân Lai-2004)
Chọn đĩa phân phối khí bố trí theo dạng lưới có lưu lượng r P l/phut.cái số đĩa phân phối khí n = l cái r
Chọn hệ thống dẫn khí bằng thép không gỉ với ba nhánh, trong đó các ống nhánh được đặt song song với chiều dài bể và cách đáy 30 cm theo chiều rộng bể Khoảng cách giữa các ống ngoài cùng và thành bể là 0,6m.
Đường kính ống phân phối khí chính
- vK: Vận tốc khí trong ống dẫn chính, vK = 10 m/s
Chọn ống dẫn khí 50 mm vào bể điều hoà là ống thép.
Lượng khí qua mỗi ống nhánh qkhí = Qkk/3 = 1/3 = 0,33 (m 3 /phut)
Đường kính ống nhánh dẫn khí d = 4*
Trong đó : vkhí : Vận tốc khí trong ống nhánh vkhí = 1015 m/s, chọn vkhí = 10 m/s d 10
Chọn ống nhánh bằng thép , có đường kính = 27 mm
Số lượng đĩa phân phối khí trên mỗi ống nhanh là 7 cái đĩa
Tính toán máy thổi khí
Áp lực máy thổi khí tính theo Atmotphe
Công suất máy thổi khí
- Pmáy : Công suất yêu cầu của máy nén khí , KW
- G: Trọng lượng của dòng không khí , kg/s
- R : hằng số khí , R = 8,314 KJ/K.mol 0 K
- T1: Nhiệt độ tuyệt đối của không khí đầu vào
- P1: áp suất tuyệt đối của không khí đầu vào P1= 1 atm
- P2: áp suất tuyệt đối của không khí đầu ra
- e: Hiệu suất của máy , chọn e= 0,8
Tại bể điều hoà đặt 2 máy thổi khí 1,2 Hp hoạt động luân phiên nhau.
Kết quả tính toán bể Điều Hòa
STT Tên thông số Đơn vị Số liệu
6 Đường kính ống khí chính mm 50
7 Đường kính ống khí nhánh
8 Đường kính ống dẫn nước mm 100
10 Số đĩa mỗi ống nhánh cái 7
Thông số đầu vào Thông số đầu ra
Q vào : 330m 3 Q ra : 330m 3 BOD vào : 2166mg/l BOD ra : 1473mg/l ( E = 32% ) COD vào : 3430mg/l COD ra : 1755mg/l ( E = 50% )
SS vào : 451,2mg/l SS ra : 112,8mg/l ( E = 75% )
Tính toán kích thước bể tuyển nổi.
Bảng 3.4 Thông số thiết kế cho bể tuyển nổi thổi khí.
Trong Khoảng Đặc trưng Áp suất kN/m 2
Tỉ số khí : rắn Chiều cao lớp nước (m)
Thời gian lưu nước ( phút)
(Nguồn : Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp – Lâm Minh Triết)
Lưu lượng nước tuần hoàn :
- Tỉ số khí / rắn , ml khí/ml rắn, trong khoảng 0,03- 0,05 ( Xử lý nước thải đô thị – tính toán thiết kế công trình – Lâm Minh Triết ) chọn
-f : Phần khí hòa tan ở áp suất P ,chọn : f = 0,8
-Ck : Độ hòa tan của khí ml/l lấy theo bảng
Ttb o = 25 o c khi đó Ck = 17,2 (ml/l ) -CC : Hàm lượng chất rắn lơ lửng, CC = SS = 451,2 mg/l
-Áp suất trong bình áp lực, atm, được xác định bằng :
P : Áp suất (kPa) trong khoảng 270- 340 chọn p = 304,05 (kPa)
-R : lưu lượng tuần hoàn, m 3 /ngày.
Từ công thức trên suy ra :
Phần trăm nước tái sử dụng :
Tổng lưu lượng nước vào bể ;
QT = Q + R = 330 + 121 = 451 ( m 3 /ngày ) = 18,8 ( m 3 /h ) Diện tích bề mặt tuyển nổi :
Với a : Tải trọng bề mặt bể tuyển nổi, a = 2-10 ( m 3 /m 2 h ) ( Lâm Minh Triết )
Chọn bể tuyển nổi hình tròn :
Chiều cao phần tuyển nổi h = 1,6m
Chiều cao phần lắng bùn h= 1,1m
Chiều cao phần đưa nước vào : 1m
Đường kính buồng tuyển nổi :
Với Uk : Vận tốc của nước trong buồng tuyển nổi chọn = 10,8m/h
Đường kính vùng tuyển nổi kết hợp với vùng lắng :
( Công nghệ xử lý nước thải – Trần Văn Nhân )
Với U0 vận tốc nước trong vùng lắng chọn 4,7m/h
Đường kính máng thu nước :
Chiều dài máng thu nước :
Tải trọng thu nước trên 1m dài của máng : a = 11 451 , 8 m
Chọn máng có chiều cao 0,2m, chiều rộng : 0,2m
Thể tích vùng tuyển nổi :
Thời gian lưu nước của vùng tuyển nổi
Thời gian lưu nước thuộc khoảng 20 – 60 phút Tính toán thiết kế công trình – Lâm Minh Triết)
Lượng chất lơ lửng được thu mỗi ngày :
Mss = 451mg/ lít x 0,75 x 18,8 = 6,4kg/h = 153kg/ngày
Giả sử bùn tươi có hàm lượng chất rắn TS = 3,4% VS = 75% và khối lượng riêng là S = 1,0072kg/l
Dung dịch bùn tươi cần xử lý mỗi ngày :
Thời gian lưu trong bình áp lực : 0,5- 3 phút
( Tính toán thiết kế công trình – Lâm Minh Triết )
Thể tích bình áp lực :
Chọn chiều cao bình áp lực : Hlv = 1m
Chọn chiều cao bảo vệ : Hbv = 0,3m
Đường kính bình áp lực :
Lưu lượng khí cung cấp :
S : lượng cặn tách ra trong 1 phút, gam
Lưu lượng khí cung cấp : A = 0,04 x 141,4 = 5,6 (l/phút)
Tính bơm nước tuần hoàn vào bể tuyển nổi
Chọn vận tốc trong ống v = 1.5m/s
Chọn ống thép không gỉ với đường kính 42 mm, áp dụng phương trình Bernoulli cho mặt cắt nước ở đầu ra bể tuyển nổi và mặt cắt nước tuần hoàn vào bể tuyển nổi.
Trong đó ; Z1,Z2 : Cao độ hình học điểm lấy nước đầu ra bể tuyển nổi và điểm lấy nước tuần hoàn
P1,P2 : áp suất thủy động P1 =0, P2 = 4atm = 304,5Kpa
V1, V2 : Vận tốc nước trong ống V1 = V2
h 12 : Tổng tổn that áp lực
Nên nay là chế độ chảy rối.
Trong đó : v : vận tốc nước chảy trong ống v = 1,5m/s
P : khối lượng riêng của nước p = 1000 kg/m 3
Trong đó e la độ nhám tuyệt đối e = 0,2mm (QTTB tập 10 )
Tổng số ma sát cục bộ
1 = 0,5 hệ số trở lực khi vào ống hút
2 = 1 hệ số trở lực khi ra ống hút.
3= 0,5 hệ số trở lực van 1 chiều.
4= hệ số trở lực khuyển cong 90 0
5 = 0,25 hệ số đột mở ở bồn áp lực.
6= hệ số đột thu ở van áp lực.
Công suất bơm ly tâm :
Hb : cột áp của bơm Hb = 35m p : 1000kg/m 3
Tính bơm nước thải từ bể điều hòa vào bể tuyển nổi
Lưu lượng nước thải 330m 3 /ngày = 3,3.10 -3 Áp dụng phương trình Bernuli cho mặt cắt nước ở bể trộn và mặt cắt nước ở bể tuyển nổi
Ta có cột áp của bơm :
Hb = 4+4= 8 mH2O Công suất bơm :
Chọn công suất bơm : 0,5 (KW)
Chon máy nén khí ly tâm 2 cấp
Năng suất của máy nén khí :
Q = 5 l/phút = 0,3 m 3 /h Áp suất đầu : P1 = 10 5 N/m 2 Áp suất cuối : P2 = 3,165.10 5 N/m 2
Công nén của máy nén cấp 2 :
T1 : Nhiệt độ tuyệt đối của không khí đầu vào.
K : chỉ số đoạn nhiệt, k = CP/Cv = 1,4 ( đối với không khí )
P1 : áp suất tuyệt đối ban đầu 9,81 x 10 -4 (Pa)
P2 : áp suất cuối của quá trình nén ; 304,5.10 3
Công suất lý thuyết của máy nén khí :
Trong đó : G : năng suất của máy nén
L : công nén 1 kg không khí từ P1 đến P2
Công suất thực tế của máy nén đoạn nhiệt :
da : hiệu suất đoạn nhiệt : 0,8-0,9
Công suất của động cơ điện :
: Hệ số dự trữ công suất 1,1-1,15
: hiệu suất của động cơ điện : 0,9
Tính áp lực của máy nén khí :
H = Hd + Hc + Hf + P 2 P 1 Trong đó :
Hd : Tổn thất áp lực do ma sát dọc theo chiều dài ống dẫn Hd = 0,4m
Hc : tổn thất cục bộ Hc : 0,4m
Hf : Tổn thất qua đầu phân phối khí Hf = 0,5m
Chọn 2 máy nén 1 máy hoạt động 1 máy dự phòng có công suất 0,02Hp, cột áp H = 35m.
Kết quả tính toán bể Tuyển Nổi
Chiều cao phần tuyển nổi 1,6m
Chiều cao chân 0,3m Đường kính buồng tuyển nổi 2,2m Đường kính vùng lắng 3,15m Đường kính máng thu nước 3,78m
Bể Aerotank có nhiệm vụ loại bỏ các chất ô nhiễm hữu cơ trong điều kiện hiếu khí.
Thông số đầu vào Thông số đầu ra
Q vào : 330m 3 Q ra : 330m 3 BOD vào : 1473mg/l BOD ra : 176,7mg/l ( E = 88% ) COD vào : 1755mg/l COD ra : 351mg/l ( E = 80% )
SS vào : 112,8mg/l SS ra : Tổng Nitơ : 304 mg/l Tổng Nitơ : 76mg/l ( E = 75% )
(Dựa vào sách xử lý nước thải đô thị và công nghiệp - tính toán thiết kế công trình
– Lâm Minh Triết, Nguyễn Thanh Hùng, Nguyễn Phước Dân/ 2001)
Ta chọn các thông số thiết kế bể Aerotank như sau:
Bảng 3.5 Các thông số tính toán bể aerotank
Nồng độ bùn trong bể So = 960mg/l
Hàm lượng bùn hoạt tính sinh ra trong beồ aerotank
MLVSS = 3000mg/l (MLVSS chọn baèng 2800-4000mg/l)
Hàm lượng bùn tuần hoàn
7000 mgVSS/l (nồng độ bùn tuần hoàn thường 4000
– 12000mg/l) Thời gian lưu bùn trung bình trong beồ aerotank
c = 10 ngày (c = 5 – 15 ngày) Hàm lượng BOD20 trong nước thải đầu ra 65%
Hàm lượng vi sinh đầu vào Xo = 0
Y = 0,5mg buứn/ mg BOD5 bũ tiêu thụ bởi vi sinh (Y thường từ 0,4 – 0,8) Hệ số phân hủy nội bào Kd = 0,06/ngày
Tính nồng độ BOD5 hoà tan trong nước thải đầu ra
Hình 3 : Tính nồng độ BOD 5
- Q, Qr, QW, Qe, : Lưu lượng nước đầu vào, lưu lượng bún tuần hoàn, lưu lượng bùn xả và lưu lượng nước đầu ra ( m 3 /ng ).
- S0, S : Nồng độ chất nền ( tính theo BOD5 ) ở đầu vào và có nồng độ chất nền sau khi qua bể Aerotank và bể lắng ( mg/l )
- X, Xr, Xc : Nồng độ chất rắn bay hơi trong bể Aerotank, nồng độ bùn tuần hoàn và nồng độ bùn sau khi qua bể lắng II (mg/l)
- Phương trình cân bằng vật chất :
BOB5 ở đầu ra = BOB5 hòa tan di từ bể Aerotank + BOB5 chứa trong cặn lơ lửng ở đầ ra.
- BOB5 hòa tan đi ra từ bể Aerotank là S mg/l
- Cặn lơ lửng ở đầu ra gồm có 65% là cặn có thể phân hủy sinh học. BOB5 chứa trong cặn lơ lửng ở đầu ra được xác định nhu sau ;
- Lượng cặn có thể phân huỷ sinh học có trong cặn lơ lửng ở đầu ra : 0,65 x 176,7 = 115mg/l
- Lượng oxi cần cung cấp để oxi hóa hết lượng cặn có thể phân hủy sinh học :115 x 1,42 ( mgO2/mg tế bào ) = 163 mg/l
Lượng oxi cần cung cấp này chính là giá trị BOD20 của phản ứng Quá trình tính toán dựa theo phương trình phản ứng :
Oxi hóa hoàn toàn 1 mg tế bào cần 1,42mg oxi.
Chuyển đổi từ giá trị BOD20 sang BOD5 hòa tan :
BOD5 = 0,68 x BOD20 = 0,68 x 115 = 78,2 mg/l Vậy 176,7mg/l = S + 78,2 S = 98,5mg/l
Hiệu quả xử lý của bể aerotank theo BOD5 hoà tan:
Hiệu quả xử lý BOD5 của tồn bộ sơ đồ :
c: Thời gian lưu bùn c = 10 ngày
Q: Lưu lượng nước thải đầ vào = 330 m 3
Y: Hệ số sản lượng tế bào, đây là một thông số động học xác định bằng thực nghiệm Ở trên ta đã chọn Y = 0,5mg VSS/mg BOD5.
So: Hàm lượng BOD5 của nước thải dẫn vào bể Aerotank = 1473mg/l S: Hàm lượng BOD5 hoà tan của nước thải ra khỏi bể Aerotank 176,7mg/l
X: Hàm lượng chất lơ lửng dễ bay hơi trong hỗn hợp bùn hoạt tính (MLVSS).
Kd: Hệ số phân hủy nội bào – đây cũng là thông số động học được xác định bằng thực nghiệm, chọn Kd = 0,06 ngày -1
Từ trên ta suy ra:
Thời gian lưu nước trong bể Aerotank h ngày ngày m m Q
Tính toán đường ống dẫn nước vào bể:
Vận tốc nước chảy trong ống chọn 0,7m/s (0,6 – 0,9m/s) Lưu lượng nước thải theo giờ là 13,75m 3 /h
Đường kính ống dẫn nước: mm v m d Q nuoc 0,08 80
Chọn ống dẫn nước PVC 100mm
Chọn chiều cao hữu ích H= 3.5 h bv 0,5 m
Chiều cao tổng cộng : H tc 3.50,54m
Thể tích thiết kế cho bể aerotank : L x B x H tc = 15,5 x 10x 4 = 620 m 3
Lưu lượng bùn dư cần xả bỏ mỗi ngày
Hệ số sản lượng quan sát Y obs mg k mg
Lượng bùn gia tăng mỗi ngày tính theo MLVSS: ngày kgVSS kg g
Tổng lượng cặn lơ lửng sinh ra mỗi ngày ngày
Lượng cặn dư hằng ngày phải xả đi
Lượng bùn dư cần xử lí = Tổng lượng bùn – lượng SS trôi ra khỏi lắng 2
Lượng bùn xả ra hằng ngày :
Vr: Thể tích bể aerotank S4m 3
X: Hàm lượng bùn hoạt tính trong bể X = 3000mg VSS/l.
c : Thời gian lưu bùn trong hệ thống = 1 ngày.
Xr : Nồng độ chất rắn bay hơi có trong bùn hoạt tính tuần hoàn
Xe: Nồng độ sinh khối đầu ra, giả sử sau lắng 2, SS giảm 80%
Q: Lưu lượng nước xả tại nguồn = 330m 3
Lưu lượng bùn tuần hoàn
Lập cân bằng vật chất
Qr: Lưu lượng bùn hoạt tính tuần hoàn.
Xo: Hàm lượng cặn lơ lững đầu vào Aerotank.
X: Hàm lượng bùn hoạt tính trong bể Aerotank = 3000
Xr: hàm lượng của lớp bùn lắng hoặc bùn tuần hoàn = 7000
X o : Thường rất nhỏ nên coi như X o = 0.
Tỉ số tuần hoàn bùn
Lưu lượng bùn tuần hoàn: h m ngày m
Tải trọng thể tích LBOD ngày m kgBOD ngày l mgBOD V
Tln : Thời gian lưu nước
Lượng oxy cung cấp cho bể aerotank
Lượng oxy cần thiết cho quá trình xử lí BODL ở 20 o C ngày kgO f P
Lượng oxy chọn nhiệt độ nước thải là 30 o C ngày
Cs20 = 9,08mg/l nồng độ oxy bão hòa trong nước sạch ở 20 o C.
Cs30 = 7,94mg/l nồng độ oxy bão hòa trong nước sạch ở 30 o C.
Cl = 2 mg/l nồng độ oxy duy trì trong bể aerotank.
Hệ số điều chỉnh lượng oxy ngấm trong nước thải chịu ảnh hưởng từ hàm lượng cặn, chất hoạt động bề mặt, loại thiết bị làm thoáng và hình dáng kích thước bể Để đạt được hiệu quả tối ưu, chọn hệ số α trong khoảng [0,6 - 0,94] với giá trị α = 0,8.
: Hệ số hiệu chỉnh sức căng bề mặt theo hàm lượng muối Đối với nước thải, 1.
Lượng không khí cần thiết để cung cấp vào bể
Lượng oxy thực tế cần cung cấp cho bể :
OU: Công suất hoà tan oxy vào nước thải của thieát bò phaân phoái Độ sâu ngập nước của thiết bị phân phối h = 3,5 m, chieàu saõu beồ 4 m.
(Tra bảng 7-1, trang 112 “ Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải” - Trịnh Xuân Lai)
OU = Ou h = 7 3,5 = 24,5(g O2/m 3 ) f: Hệ số an toàn, chọn f = 1,5
Lượng không khí cần thiết cho máy thổi khí
Kiểm tra lượng khí cấp vào bể Aerotank
C Q kk (m 3 khí / m 3 nước thải.ngay)
Tính toán máy thổi khí cho Aerotank Áp lực cần thiết của máy nén khí (tính theo m cột nước) m h h h H
H: Là độ ngập sâu của thiết bị phân phối khí H
Tổn thất áp lực trong hệ thống ống dẫn khí được chia thành tổn thất theo chiều dài (hd, hc) và tổn thất cục bộ tại các vị trí như co, cút, và điểm uốn, thường không vượt quá 0,4m Bên cạnh đó, tổn thất qua vòi phun (hf) cũng không vượt quá 0,5m Để đảm bảo hiệu suất hoạt động, áp lực cần thiết của máy thổi khí được tính theo đơn vị atm.
Công suất của máy thổi khí
Chọn 2 máy thổi khí có công suất 30kW Trong đó:
G là khối lượng dòng khí mà máy cung cấp trong 1giaây, kg/s.
T: Là nhiệt độ của không khí đầu vào.
P1: Là áp suất tuyệt đối của không khí đầu vào, atm P1 = 1atm
P2: Là áp suất tuyệt đối của không khí đầu ra.
K n K (đối với không khí thì K = 1,395) e: Hiệu suất của máy, có giá trị từ 0,6 – 0,9. Chọn e = 0,8.
Tính toán hệ thống phân phối khí.
Cách bố trí các ống phân phối khí:
Lưu lượng khí cần cung cấp cho bể bùn hoạt tính.
Chọn đầu phân phối khí là dạng đĩa xốp có đường kính = 200 mm. Cường độ sục khí = 200l/phút.cái Vậy số đĩa cần thiết là:
Chọn số đĩa thổi khí trong bể Aeroten n = 128 đĩa.
Kích thước đường ống phân phối khí:
Đường kính ống phân phối chính
Bố trí 6 ống nhánh phân phối khí, đặt cách thành bể 0,5m, cách đáy 0,3m.
Khoảng cách giữa các ống nhánh: l = m n
Lưu lượng khí qua mỗi ống nhánh: q = 0 , 072 3
Đường kính ống nhánh : dnhánh : v
Lưu lượng bơm : Qb = Qr + Qw = 10 + 19 = 29m 3 /ngày = 0,0034m 3 /s
Kết quả tính toán bể Aerotank
Thông số Đơn vị Kích thước
L x B x H m 15,9 x 10,4 x 4 Đường kính ống dẫn nước m 100 Đường kính ống dẫn khí chính m 250 Đường kính ống dẫn khí nhánh m 150
Số đĩa phân phối khí cái 128
Bể lắng 2 có nhiệm vụ giữ lại phần bùn hoạt tính đã qua xử lý ở Aerotank hay màng vi sinh đã chết.
Thông số đầu vào Thông số đầu ra
Q vào : 330m 3 Q ra : 330m 3 Tổng SS : 112,8mg/l Tổng SS : 66.8mg/l BOD vào : 176,7mg/l BOD ra : 45mg/l COD vào : 351mg/l COD ra : 81mg/l Tổng Nitơ : 76 mg/l Tổng Nitơ : 42,8mg/l
Diện tích mặt bằng của bể lắng đươc tích theo công thức:
Q: Lưu lượng nước thải bằng 330 m 3 /ngày = 13,75 m 3 /h.
: Hệ số tuần hoàn lấy
C0: Nồng độ bùn hoạt tính trong bể aerotank.
Ct: Nồng độ bùn trong trong dòng tuần hoàn, 10000 (mg/l).
VL: Vận tốc lắng của bề mặt phân chia ứng với nồng độ CL.
VL được xác định theo công thức:
- K = 600 (cặn có chỉ số thể tích 50 < SVI < 150
Dieọn tớch beồ neỏu theõm buoàng phaõn phoỏi trung taâm:
Đường kính buồng phân phối trung tâm:
Diện tích buồng phân phối trung tâm : f = 2 1,05 2
Diện tích vùng lắng bể : SL = 23,6 – 1,05 = 22,55m 2
Tải trọng bề mặt của bể lắng 2:
Vận tốc của nước đi lên trong bể v = u1/24 = 14,6/24 = 0,6m/h
Đường kính máng răng cưa bằng 0,8 đường kính bể d = 0,8 x D = 0,8 x 5,8 = 4,64 m
Chiều dài máng răng cưa: m D l 3,145,818,2 Chọn 4 răng cưa / 1m chiều dài, vậy ta có 72 răng cưa
Lưu lượng nước qua 1 khe là: khe h n m q Q h TB 0,2 /
Tải trong thu nước trên 1m chiều dài máng : al = Q L 18 330 , 2 18 , 1 m 3 /m dai.ng.d = 0,2 ( l/s.m )
Lương bùn sinh ra trong 1 ngày là:
Chiều cao xây dựng bể:
Chiều cao lớp bùn lắng: hb = 0,7 m.
Chieàu cao hoỏ thu buứn: hh = 0,5m
Chiều cao bảo vệ: hbv = 0,5 m
Nồng độ VSS trong nước thải vào bể lắng: MLVSS = 3000 mg/l
Chieàu cao oáng trung taâm: htrung taâm = 60%h = 60% 3.5 = 2.1m
Đường kính ống loe: dloe = 1,35.dtt = 1,35*1,16 = 1,57m
Đường kính tấm chắn: dchaén = 1,3.dloe = 1,3*1,57 = 2 mThể tích phần chứa bùn :
Vbùn : S x hn = (0.5x2 x 3.14) x 0,5 = 1.57m 3 Nồng độ bùn trong bể : (5000+10000)/2 = 7500g/m 3 = 7,5kg/m 3
Lượng bùn chứa trong bể lắng :
Gbùn : Vb x Ctb = 1.57 x 7,5 = 11kg Đường kính hố thu bùn: 2 x 0.5m
Dung tích bể lắng : V = H x Sbể = 5,2 x 25,96 = 135m 3
Nước di vào bể lắng :
Theồ tớch phaàn laộng cuỷa beồ:
Sử dụng tấm xẻ khe hình chữ V góc đáy 90 0 để thu nước
Chiều cao chữ V = 5 cm Đáy chữ V = 10cm
Khoảng cách giữa các đỉnh = 10cm
Lưu lượng nước qua khe chữ V = 0,2/5 = 0,04 (m 3 /h)
Chiều cao mực nước trong khe chữ V = 2cm < 5cm ( Trinh Xuân Lai )
Diện tích mặt cắt ướt máng thu:
Tốc độ quay thanh gạt bùn: phút vòng/ 05 , 0 02 ,
(Theo tài liệu Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải NXB – Xây dựng TS.
Đường kính ống dẫn nước vào: v m
Chọn vận tốc chảy trong ống: v = 0,9 m/s
Kết quả tính toán bể lắng 2
Thông số Đơn vị Kích thước Đường kính bể m 5,8 Đường kính ống trung tâm m 1,16 Đường kính ống loe m 1,57 Đường kính tấm chắn m 2
Chiều cao tổng cộng bể m 5.2
Chiều cao ống trung tâm m 2.1 Đường kính ống dẫn nước vào mm 60
Khử trùng nước thải bằng Clo :
Lượng Clo hoạt tính cần thiết cho quá trình khử trùng nước thải được xác định dựa trên công thức cụ thể Việc tính toán này rất quan trọng trong thiết kế và xử lý nước thải đô thị và công nghiệp.
- Q : Lưu lượng tính toán của nước thải Q = 13,75 m 3 /h :
- 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 hồn tồn a = 3
- Vậy lượng Clo cho 1 ngày là ; m = 0,042 x 24 = 1 ( kg/ng ) = 30kg/tháng
P : Trọng lượng riêng của Clo
Tính toán bể tiếp xúc :
- Đường kính ống dẫn nước vào: v m
Chọn vận tốc chảy trong ống: v = 0,9 m/s.
Thể tích hữu ích của bể tiếp xúc :
- Q : Lưu lượng tính toán của nước thải Q = 13,75 m 3 /h
- t : Thời gian lưu nước chọn t = 30 phút ( TCVN 51-84 )
CHiều cao bảo vệ : hbv : 0,5m
Để đảm bảo hóa chất và nước thải được phân phối đồng đều trong bể tiếp xúc khử trùng rộng 2m, chúng ta cần xây dựng các vách ngăn nhằm tạo ra sự khuấy động trong bể.
Bên trong chia làm 2 ngăn
Diện tích mỗi ngăn là : L x B = 1,5 x 2 ( m )
Chiều dài mỗi vách ngăn là 1,5m cửa thông nhau mỗi ngăn là 0,5m
Kết quả tính tóan bể tiế p xúc
Thông số Kich thước Đơn vị
Lượng cặn dẫn tới sân phơi bùn bao gồm lượng cặn từ bể tuyển nổi, bể Aerotank va Bể lắng 2
Tổng lượng cặn dẫn tới sân phơi bùn
Diện tích hữu ích của sân phơi bùn :
Trong đó : q0 : Tải trong cặn trên sân phơi bùn ( theo bảng 3.17-XLNTĐT&CN – Lâm Minh Triết) chọn q0 : 3m 3 /m 2 năm n : hệ số phụ thuộc vào điều kiện khí hậu n= 4.
Sân phơi bùn chia làm 4 ô kích thước mỗi ô là : L x B = 9 x 6 m 2
Diện tích phụ của sân phơi bùn : Đường xá, mương máng :
Tổng diện tích sân phơi bùn :
F = F1 + F2 = 213 + 67= 280m 2 Chọn : Chiều cao bảo vệ là 0,3m
Chiều cao lớp xả bùn la 0,5m
Chiều cao lớp cát trong sân phơi bùn là 0,25m
Chiều cao lớp sỏi là 0,4m
Chiều cao lớp bê tông là 0,2m
Chiều cao tổng cộng của sân phơi bùn là 1,65m
Kết quả tính toán sân phơi bùn
Thông số Kich thước Đơn vị
Sơ đồ công nghệ phương án II
4.2 Tính toán phương án II
4.2.1 Sơ đồ công nghệ phương án II
Ghi chú : Đường khí : Đường nước: Đường bùn : Đường hóa chất :
Hình 4 : Sơ đồ công nghệ phương án II
4.2.2 Thuyết minh quy trình công nghệ phương án II
Nước thải từ xưởng sản xuất được dẫn đến bể gom qua hệ thống thoát nước riêng Tại bể gạn mủ, một phần mủ cao su trong nước thải được loại bỏ, giúp nâng cao hiệu quả xử lý cho các công trình tiếp theo và thu hồi mủ để tái sử dụng.
Nước thải được bơm đến bể điều hòa, nơi hóa chất PAC và xút được thêm vào trước khi vào bể tuyển nổi Quá trình tuyển nổi giúp tách các tạp chất rắn không hòa tan và huyền phù có tỉ trọng nhỏ hơn chất lỏng nền bằng cách sục khí vào nước thải Các bọt khí mịn bám vào hạt lơ lửng, tạo lực đẩy nổi giúp chúng nổi lên bề mặt Trong quá trình tuyển nổi khí hòa tan, không khí được hòa tan vào nước thải ở áp suất cao (275 – 350 kPa) thông qua hệ thống máy nén khí, sau đó giảm áp xuống áp suất khí quyển, tạo ra các bọt khí mịn.
Thời gian lưu nước trong bồn tạo ỏp từ 2-3 phút, với lượng khối cấp vào chiếm từ 2-3% lưu lượng nước thải Lớp váng nổi được hình thành trong bể tuyển nổi sẽ được gạt thường xuyên vào máng thu váng nổi, sau đó dẫn đến ngăn chứa váng nổi để tái sử dụng.
Nước thải được dẫn đến mương oxi hóa, nơi hoạt động trong điều kiện hiếu khí và thiếu khí để loại bỏ các hợp chất ô nhiễm như BOD, COD, photpho và amonia Sau đó, nước thải được chuyển đến bể lắng 2 để tách nước sạch khỏi bùn sinh học.
Phần nước trong sau lắng (QCVN 01-2008/BTNMT) được đưa sang bể tiếp xúc nhằm loại bỏ các vi sinh vật có hại.
Nước thải sau xử lý có thể được tái sử dụng để tưới cây hoa màu xung quanh nhà máy hoặc cho các quy trình luyện cán mủ và vệ sinh nhà máy.
Bùn sau khi lắng có hàm lượng MLSS đạt 8.000 mg/l, trong đó một phần được tuần hoàn về bể Aerotank để duy trì hàm lượng MLSS trong khoảng 2500 – 3500 mg/l Phần bùn dư còn lại được đưa đến sân phơi bùn để tách nước Nước tách từ sân phơi bùn sẽ được dẫn trở lại bể Aerotank, trong khi bùn từ sân phơi được tận dụng làm phân bón cho cây cao su.
4.2.3 Tính toán các công trình đơn vị
Thông số đầu vào Thông số đầu ra
Q vào : 330m 3 /ngày đêm Q ra : 330m 3 /ngày đêm BOD vào : 1473mg/lít BOD ra : 182mg/lít ( E = 88% ) COD vao : 1755mg/lít COD ra : 347mg/lít ( E = 80% )
SS vào : 451mg/lít SS ra : 124mg/lít ( E = 73% ) Tổng N : 304mg/lít Tổng N : 79mg/lít ( E = 74% )
Vận tốc nước thải trong mương : 0,2 – 0,35 m/s để bùn hoạt tính ở dạng lơ lửng
MLSS : 1500 – 5000 mg/lít ( Metcaft & Eddy, 1991 )
Khả năng khuếch tán của oxi 1,14 – 1,6 kg O 2 /Hp.h ( Baker, 1991 )
Tải trọng BOD 5 của nước thải dẫn vào mương oxi hóa : 0,2kg BOD 4-5 m 3 /ng.đ
Kết quả thực nghiệm tìm được các thông số của quá trình bùn hoạt tính :
Y = 0,4mg/VSS/BOD 5 ( hệ số sản lượng tế bào )
Kd = 0,05 ( hệ số phân hủy nội bào )
MLSS : 3500mg/lít ( nồng độ bùn hoạt tính trong mương oxi hóa )
Xu : 10000mg/lít ( hàm lượng bùn tuần hoàn )
Thể tích hữu ích của mương oxi hóa :
Q ngày : Lưu lượng nước thải lớn nhất trong ngày
Nồng độ hàm lượng BOD 5 của nước thải dẫn vào mương oxi hóa.
L : Tải trọng BOD 5 của nước thải dẫn vào mương oxi hóa.
Nồng độ BOD5 của nước thải sau khi xử lý S = 182mg/lít
Xác định kích thước mương :
Mương có tiết diện ngang là hình thang cân, thành mương xây bằng bê tông cốt thép,
Độ sâu lớp nước trong mương h 1 = 2,5m
Khoảng cách từ mặt nước đến mặt trên mương h 2 = 0,5m
Độ sâu xây dựng mương H = h 1 + h 2 = 2,5m + 0,5m = 3m
Hình 5 : Cấu tạo mương oxi hóa
Chiều ngang xây dựng mương :
Diện tích mặt cắt ướt của mương oxi hóa :
Chiều dài tổng cộng của mương oxi hóa ;
Dùng mương oxi hóa kép, nước thải đi trong mương với 4 lượt bán kính trung bình đoạn uốn cong là Ruc = 2,65m
Tính toán thời gian lưu bùn :
Hàm lượng MLVSS được tính bởi
- X : Hàm lượng MLVSS trong mương X = 2800mg/lít
- c : thời gian lưu bùn/ngày
- Y : hệ số sản lượng tế bào Y = 0,5 mgVSV/mgBOD5
- Nồng độ BOD5 nước thải vào mương oxi hóa S0 = 1473mg/lít
- S : Nồng độ BOD5 sau mương oxi hóa S = 182mg/lít
- kd : hệ số phân hủy nội bào kd =0,05 ngày
Tính lượng bùn dư thải ra mỗi ngày :
Hệ số sản lượng quan sát ( Yobs ) tính theo phương trình
Lượng bùn sinh ra mỗi ngày
Tổng lượng bùn sinh ra mỗi ngày theo SS ( chọn chỉ số MLVSS : MVSS 0,7)
Px(SS) = 64/0,7 = 91,4kg ( SS/ngày ) Lượng bùn cần xử lý = Tổng lượng bùn – lượng bùn trôi ra khỏi bể lắng
M(SS) = 91,4kg SS/ngày – 330( m 3 /ngày ) x S (g/m 3 ) x 10 -3 kg/g
= 91,4kg SS/ngày – 330( m 3 /ngày ) x 182 (g/m 3 ) x 10 -3 kg/g = 31,4kg SS/ngày
Bùn tuần hoàn 75 – 150 % Chọn tuần hoàn Qr = 100%
Tính lượng khí cần thiết cho quá trình :
BOD5 = 0,9 BODL tiêu thụ trong quá trình sinh học bùn hoạt tính :
Q : Lưu lượng vào bể m 3 /ng
S0 : Nồng độ BOD5 đầu vào g/m 3
S : Nồng độ BOD5 đầu ra g/m 3
f : Hằng số chuyển đổi từ BOD5 sang BOD20 f = 0,68
1,42 : hệ số chuyển đổi từ tế bào sang COD
Px : Lượng bùn hoạt tính sinh ra trong 1 ngày Px = 44,9kg/ng.đ
4,57 : hệ số sử dụng Oxi khi oxi hóa NH4 + thành NO3 -
N0 : Tổng hàm lượng Nito đầu vào g/m 3
N : Tổng hàm lượng Nito đầu ra g/m 3
Chọn 2 tua bin mỗi tuabin có công suất Oxi cần thiết là :
Chọn tua bin có các đặc tính kỹ thuật sau :
Bảng.3.7 Đặc tính kỹ thuật của tuabin dạng đĩa cánh phẳng. Đường
Kích thước cánh quạt Công suất hữu ích (kW)
Công suất hòa tan Oxi (kg/O2/ng
(Nguồn : Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải TS Trịnh Xuân Lai )
Tính toán đường ống dẫn bùn tuần hoàn :
Qr : Lưu lượng tuần hoàn Qr = 330m 3 /ng Qr = 0,0038m 3 /s
v : Vận tốc bùn trong ống v = 0,5m/s
Chọn bơm bùn tuần hoàn :
Qr : Lưu lượng tuần hoàn Qr = 330 m 3 /ng
Công suất thực tế : N = 1,2 x 0,37 = 0,45 (kW) 1 Hp
Kết quả tính toán mương Oxi hóa
Thông số Kich thước Đơn vị
Chiêu rộng mặt nước 12 m Độ sâu lớp nước 2,5 m Độ sâu tổng cộng 3 m
Bể lắng 2 có chức năng giữ lại bùn hoạt tính đã được xử lý từ Aerotank, cùng với màng vi sinh đã chết và các chất không hòa tan nhỏ không lắng xuống trong bể tuyển nổi.
Thông số đầu vào Thông số đầu ra
Tổng SS : 124mg/l Tổng SS : 80mg/l (E = 35% ) BOD vào : 182mg/l BOD ra : 120mg/l ( E = 34% ) COD vào : 347mg/l COD ra : 208mg/l ( E = 40% ) Tổng Nitơ : 79 mg/l Tổng Nitơ : 60mg/l ( E = 24% )
Diện tích mặt bằng của bể lắng đươc tích theo công thức:
Q: Lưu lượng nước thải bằng 330 m 3 /ngày = 13,75 m 3 /h.
: Hệ số tuần hoàn lấy
C0: Nồng độ bùn hoạt tính trong bể aerotank.
Ct: Nồng độ bùn trong trong dòng tuần hoàn, 10000 (mg/l).
VL: Vận tốc lắng của bề mặt phân chia ứng với nồng độ CL.
VL được xác định theo công thức:
- K = 600 (cặn có chỉ số thể tích 50 < SVI < 150
Dieọn tớch beồ neỏu theõm buoàng phaõn phoỏi trung taõm:
Đường kính buồng phân phối trung tâm:
Diện tích buồng phân phối trung tâm : f = 2 1,05 2
Diện tích vùng lắng bể : SL = 23,6 – 1,05 = 22,55m 2
Tải trọng bề mặt của bể lắng 2:
Vận tốc của nước đi lên trong bể v = u1/24 = 14,6/24 = 0,6m/h
Đường kính máng răng cưa bằng 0,8 đường kính bể d = 0,8 x D = 0,8 x 5,8 = 4,64 m
Chiều dài máng răng cưa: m D l 3,145,818,2 Chọn 4 răng cưa / 1m chiều dài, vậy ta có 72 răng cưa
Lưu lượng nước qua 1 khe là: khe h n m q Q
Tải trong thu nước trên 1m chiều dài máng : al = Q L 18 330 , 2 18 , 1 m 3 /m dai.ng.d = 0,2 ( l/s.m )
Lương bùn sinh ra trong 1 ngày là:
Chiều cao xây dựng bể:
Chiều cao lớp bùn lắng: hb = 0,7 m.
Chieàu cao hoỏ thu buứn: hh = 0,5m
Chiều cao bảo vệ: hbv = 0,5 m
Nồng độ VSS trong nước thải vào bể lắng: MLVSS = 3000 mg/l
Chieàu cao oáng trung taâm: htrung taâm = 60%h = 60% 3.5 = 2.1m
Đường kính ống loe: dloe = 1,35.dtt = 1,35*1,16 = 1,57m
Đường kính tấm chắn: dchaén = 1,3.dloe = 1,3*1,57 = 2 m Thể tích phần chứa bùn :
Nồng độ bùn trong bể : (5000+10000)/2 = 7500g/m 3 = 7,5kg/m 3
Lượng bùn chứa trong bể lắng :
Gbùn : Vb x Ctb = 15,6 x 7,5 = 117kg Đường kính hố thu bùn: 0,5 m.
Dung tích bể lắng : V = H x Sbể = 5,2 x 25,96 = 135m 3
Nước di vào bể lắng :
Theồ tớch phaàn laộng cuỷa beồ:
Sử dụng tấm xẻ khe hình chữ V góc đáy 90 0 để thu nước
Chiều cao chữ V = 5 cm Đáy chữ V = 10cm
Khoảng cách giữa các đỉnh = 10cm
Lưu lượng nước qua khe chữ V = 0,2/5 = 0,04 (m 3 /h)
Chiều cao mực nước trong khe chữ V = 2cm < 5cm ( Trinh Xuân Lai )
Diện tích mặt cắt ướt máng thu:
Tốc độ quay thanh gạt bùn: phút vòng/ 05 , 0 02 ,
(Theo tài liệu Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải NXB – Xây dựng
Đường kính ống dẫn nước vào: v m
Chọn ống PVC D = 60mm Chọn vận tốc chảy trong ống: v = 0,9 m/s
Kết quả tính toán bể lắng 2
Thông số Đơn vị Kích thước Đường kính bể m 5,8 Đường kính ống trung tâm m 1,16 Đường kính ống loe m 1,57 Đường kính tấm chắn m 2
Chiều cao tổng cộng bể m 5.2
Chiều cao ống trung tâm m 2.1
Sau khi qua bể lắng 2, nước thải đã giảm thiểu các chỉ tiêu hóa, lý và phần lớn vi sinh vật gây bệnh, nhưng vẫn chưa đủ an toàn cho nguồn tiếp nhận Do đó, cần thực hiện khâu khử trùng nước trước khi thải ra ngoài Bể tiếp xúc có vai trò quan trọng trong việc trộn đều hóa chất với nước thải, tạo điều kiện tiếp xúc và thời gian lưu đủ để oxi hóa các tế bào vi sinh vật, nhằm đảm bảo hiệu quả khử trùng cao nhất Hóa chất được sử dụng cho quá trình khử trùng là dung dịch NaOCl 10%.
Lượng Clo hoạt tính cần thiết cho quá trình khử trùng nước thải đô thị và công nghiệp được xác định dựa trên công thức cụ thể, giúp đảm bảo hiệu quả trong thiết kế và xử lý công trình.
- Q : Lưu lượng tính toán của nước thải Q = 13,75 m 3 /h :
- 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 hồn tồn a = 3
- Vậy lượng Clo cho 1 ngày là ; m = 0,042 x 24 = 1 ( kg/ng ) = 30kg/tháng
P : Trọng lượng riêng của Clo
Tính toán bể tiếp xúc :
- Đường kính ống dẫn nước vào: v m
Chọn vận tốc chảy trong ống: v = 0,9 m/s.
Thể tích hữu ích của bể tiếp xúc :
- Q : Lưu lượng tính toán của nước thải Q = 13,75 m 3 /h
- t : Thời gian lưu nước chọn t = 30 phút ( TCVN 51-84 )
CHiều cao bảo vệ : hbv : 0,5m
Chiều rộng của bể là 2m Để đảm bảo hóa chất và nước thải được phân bố đồng đều, chúng ta cần xây dựng các vách ngăn trong bể tiếp xúc khử trùng nhằm tạo ra sự khuấy động trong ngăn.
Bên trong chia làm 2 ngăn
Diện tích mỗi ngăn là : L x B = 1,5 x 2 ( m )
Chiều dài mỗi vách ngăn là 1,5m cửa thông nhau mỗi ngăn là 0,5m
Bảng Các thông số thiết kế bể tiếp xúc
Thông số Đơn vị Kích thước
L x B m 3 x 2 Đường kính ống dẫn nước mm 60
