Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy sản xuất acquy axit chì cho công ty TNHH saite power source việt nam với công suất 300m3 ngay nước thải sinh hoạt và 200m3 ngày nước thải sản xuất

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠOTRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY SẢN XUẤT ACQU

Mục tiêu luận văn

- Lựa chọn công nghệ phù hợp để xử lý nước thải cho công ty TNHH Saite power source VN

- Đảm bảo nguồn nước đầu ra đạt QCVN 40:2011/BTNMT cột A, QCVN 14:2008/BTNMT cột A, giải quyết vấn đề ô nhiễm liên quan đến nước thải

- Học tập và áp dụng các công nghệ tiên tiến nhất vào thiết kế

- Phát huy các kết quả khoa học một cách tốt nhất

- Nâng cao kiến thức, tích lũy kinh nghiệm cho bản thân

- Trau dồi kỹ năng trình bày, tính toán, thiết kế các dự án chuyên ngành

Đề tài luận văn nhằm thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho nhà máy sản xuất ắc quy axit chì của Công ty TNHH Saite Power Source VN, với mục tiêu nước thải sau xử lý đạt tiêu chuẩn cột A của QCVN 40:2011/BTNMT và QCVN 14:2008/BTNMT trước khi thải ra nguồn tiếp nhận.

Việc tiếp nhận nước được thực hiện nhằm đảm bảo không gây ô nhiễm môi trường nước, duy trì vệ sinh môi trường xung quanh và bảo vệ sức khỏe cộng đồng Qua đó, hoạt động này đóng góp vào việc bảo vệ nguồn tài nguyên nước trước nguy cơ cạn kiệt và tăng cường sự bền vững của hệ sinh thái nước.

Phạm vi và giới hạn của luận văn

Bài viết trình bày các thông tin về thành phần và tính chất của nước thải sinh hoạt để làm cơ sở tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho Công ty TNHH Saite Power Source VN, với công suất 300 m3/ngày nước thải sinh hoạt và 200 m3/ngày nước thải sản xuất Đề tài tập trung vào các phương án xử lý nước thải, không đi sâu vào các khía cạnh ô nhiễm môi trường khác như không khí, tiếng ồn và chất thải rắn cũng như công tác bảo vệ môi trường cho công ty Quá trình thiết kế nhằm xác định lưu lượng, thành phần nước thải, công nghệ phù hợp, và kích thước hệ thống để đảm bảo nước thải sau xử lý đạt các tiêu chuẩn áp dụng và tối ưu chi phí vận hành Kết quả của nghiên cứu cung cấp khung tham chiếu cho triển khai hệ thống xử lý nước thải phục vụ hoạt động sản xuất và sinh hoạt của công ty.

Nội dung luận văn

Luận văn thực hiện các nội dung sau:

- Tổng quan về công ty TNHH Saite power source VN

- Tổng quan về tính chất, thành phần nước thải của công ty TNHH Saite power source VN và các phương pháp xử lý nước thải

- Đề xuất và lựa chọn công nghệ xử lý phù hợp

- Tính toán các công trình đơn vị

- Thực hiện bản vẽ kỹ thuật

- Khái toán kinh phí xây dựng và vận hành

- Quản lý và vận hành hệ thống xử lý nước thải.

Phương pháp thực hiện

Phương pháp thu thập số liệu được thiết kế để thu thập hai nhóm thông tin chính: số lượng công nhân và các điều kiện tự nhiên, làm căn cứ đánh giá hiện trạng môi trường Những dữ liệu này được sử dụng để ước lượng tải lượng chất ô nhiễm do nước thải sinh hoạt gây ra trong quá trình hoạt động của dự án.

- Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: Tìm hiểu những công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt qua các tài liệu chuyên ngành

Phương pháp so sánh được sử dụng để đánh giá một cách hệ thống ưu nhược điểm của các công nghệ xử lý nước thải hiện có và từ đó đề xuất công nghệ phù hợp với QCVN 40:2011/BTNMT và QCVN 14:2008/BTNMT (cột A) Quá trình này xem xét hiệu suất xử lý, chi phí vận hành, tính khả thi triển khai và độ bền vững của từng công nghệ, đảm bảo các giải pháp tuân thủ đầy đủ các yêu cầu của hai chuẩn quy chuẩn môi trường Kết quả so sánh giúp chọn công nghệ tối ưu cho từng điều kiện đầu vào và mục tiêu chất lượng nước thải, đồng thời cung cấp cơ sở cho quyết định đầu tư và quản lý vận hành hiệu quả ở thực tiễn.

- Phương pháp trao đổi ý kiến: Trong quá trình thực hiện đềtài đã tham khảo ý kiến của giáo viên hướng dẫn về vấn đề có liên quan

Phương pháp tính toán dựa trên công thức toán học nhằm ước lượng chi phí xây dựng và vận hành hệ thống xử lý nước thải bằng cách tính toán chi phí cho từng công trình đơn vị trong hệ thống, từ đó tối ưu thiết kế, đánh giá hiệu quả kinh tế và đưa ra dự toán ngân sách chi tiết cho dự án.

- Phương pháp đồ họa: Dùng phần mềm Autocad để mô tả kiến trúc các công trình đơn vị trong hệ thống xửlý nước thải.

Ý nghĩa của luận văn

Để đánh giá và nâng cao hiệu quả quản lý nước thải tại Công ty TNHH Saite Power Source VN, cần xác định cụ thể đặc tính và các chỉ tiêu cơ bản của hiện trạng nước thải nhằm làm rõ nguồn gốc, tính chất và mức độ ô nhiễm Nước thải có tác động tiêu cực đến cảnh quan môi trường, sức khỏe con người và các thành phần môi trường, có thể gây suy thoái hệ sinh thái và ô nhiễm đất, nước ngầm cũng như không khí Trên cơ sở này, đề xuất các biện pháp quản lý và phương án xử lý nhằm giảm thiểu ô nhiễm nước thải, hạn chế việc xả thải bừa bãi và nâng cao hiệu quả thu hồi nguồn lực Các biện pháp có thể bao gồm xử lý nước thải tại nguồn, xử lý trước khi xả và nâng cao công tác quản lý vận hành, đảm bảo đáp ứng các tiêu chuẩn môi trường và hướng tới phát triển bền vững của hoạt động sản xuất Những nỗ lực này góp phần tiết kiệm năng lượng, bảo vệ nguồn tài nguyên thiên nhiên và thúc đẩy sự phát triển bền vững môi trường cho cả doanh nghiệp và cộng đồng.

TỔNG QUAN VỀ CÔNG TY TNHH SAITE POWER

Thông tin đăng ký doanh nghiệp

Tên chính thức: CÔNG TY TNHH SAITE POWER SOURCE VIỆT NAM

Tên giao dịch: SAITE POWER SOURCE (VIET NAM) CO., LTD

Cơ quan thuế quản lý: Cục thuế tỉnh Đồng Nai

Ngày bắt đầu hoạt động: 21/06/2017

Thông tin liên hệ

Địa chỉ trụ sở: Đường số 6, khu công nghiệp An Phước, xã An Phước, huyện Long

Người đại diện: Lin, Zhi Hong

Thông tin ngành nghề, lĩnh vực hoạt động

Ngành nghề chính: Sản xuất pin và ắcquy

Lĩnh vực kinh tế: Kinh tế có vốn đầu tư nước ngoài

Loại hình kinh tế: Trách nhiệm hữu hạn

Loại hình tổ chức: Tổ chức kinh tế SXKD dịch vụ, hàng hóa

Cấp chương: (151) Các đơn vị kinh tế có 100% vốn đầu tư nước ngoài vào VN

Loại khoản: (083) Sản xuất hoá chất và sản phẩm hoá chất

TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI SINH HOẠT, NƯỚC THẢI SẢN XUẤT VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI

Thành phần gây ô nhiễm chính trong nước thải sinh hoạt

Nước thải sinh hoạt là nước thải từ các hoạt động sinh hoạt của cộng đồng như tắm, giặt giũ, tẩy rửa và vệ sinh cá nhân Lượng nước thải sinh hoạt của một khu chung cư phụ thuộc vào dân số, vào tiêu chuẩn cấp nước và đặc điểm của hệ thống thoát nước Nước thải sinh hoạt được phân loại thành hai loại dựa trên nguồn gây ô nhiễm và đặc tính nước thải, nhằm mục đích thiết kế hệ thống xử lý và tối ưu công tác quản lý nước thải Hiểu rõ đặc điểm này giúp quản lý nước thải hiệu quả, đảm bảo vệ sinh môi trường và tối ưu chi phí vận hành hệ thống thoát nước.

- Nước thải nhiễm bẩn do chất bài tiết của con người từ các phòng vệ sinh;

- Nước thải nhiễm bẩn do các chất thải sinh hoạt: cặn bã từ nhà bếp, các chất rửa trôi kể cả làm vệ sinh sàn nhà

Nước thải sinh hoạt chứa nhiều chất hữu cơ dễ bị phân hủy sinh học và các thành phần vô cơ, đồng thời có vi sinh vật gây bệnh và vi trùng gây bệnh rất nguy hiểm Chất hữu cơ trong nước thải gồm protein chiếm 40-50%, cacbonhidrat 40-50% (gồm tinh bột, đường và xenlulo), và chất béo 5-10%.

Bảng 2.1 Thành phần các chất ô nhiễm trong nước thải sinh hoạt

STT Thành phần gây ô nhiễm Đơn vị Giá trị trung bình

Thành phần gây ô nhiễm chính trong nước thải sản xuất

Các ngành sản xuất nói chung đang mở rộng quy mô và ảnh hưởng ngày càng sâu rộng, trong đó lĩnh vực sản xuất nhôm, điện và pin nổi lên như những động lực phát triển quan trọng Ngành công nghiệp này đang có bước tiến mạnh mẽ và đóng góp đáng kể cho nền kinh tế nước ta, đặc biệt ở nhóm ngành sản xuất kim loại nặng Tuy vậy, bên cạnh các lợi thế, ngành này cũng tồn tại nhiều bất cập liên quan đến môi trường và thói quen sinh hoạt, sản xuất, cũng như tác động nghiêm trọng đến sức khỏe của người dân.

Nước thải từ các công đoạn nấu luyện, chế biến và làm sạch thiết bị trong ngành sản xuất nhôm có thể gây ô nhiễm nguồn nước nếu tồn tại trong thời gian dài do hàm lượng chất gây ô nhiễm cao Chính vì vậy, cần áp dụng các hệ thống xử lý nước thải ngành sản xuất nhôm nhằm kiểm soát và giảm thiểu tác động của nước thải lên môi trường Các hệ thống này giúp loại bỏ và giảm các chất ô nhiễm, cải thiện chất lượng nước và bảo vệ nguồn nước cho cộng đồng và hệ sinh thái Việc triển khai xử lý nước thải nhôm góp phần mang lại chất lượng cuộc sống văn minh, hiện đại và an toàn cho xã hội.

Các phương pháp xử lý nước thải

Lựa chọn phương pháp xử lý phụ thuộc vào nhiều yếu tố như quy chuẩn đầu ra (tiêu chuẩn), thành phần và lưu lượng của nước thải, cùng với chi phí xử lý Với nước thải sinh hoạt, công nghệ xử lý có thể áp dụng nhiều phương pháp khác nhau nhằm đạt được chất lượng nước thải mong muốn và đáp ứng các yêu cầu quy định.

+ Cơ học như: sàng, lọc, lắng để tách các tạp chất thô như cặn bẩn, xơ sợi, rác…

Xử lý nước thải bằng phương pháp hóa lý bao gồm trung hòa các dòng thải có tính kiềm cao hoặc axit, đông keo tụ để khử màu và loại bỏ tạp chất lơ lửng cũng như các chất khó phân hủy sinh học, và áp dụng các phương pháp oxi hóa, hấp phụ nhằm nâng cao hiệu quả làm sạch và đảm bảo chất lượng nước thải trước khi thải ra môi trường.

+ Sinh học để xử lý các chất ô nhiễm hữu cơ có khả năng phân hủy sinh học

2.3.1 Xửlý nước thải bằng phương pháp cơ học

Xử lý nước thải bằng phương pháp cơ học được áp dụng chủ yếu tại các công trình và thiết bị như song chắn rác, bể lắng cát và bể tách dầu mỡ Đây là những thiết bị xử lý sơ bộ có nhiệm vụ loại bỏ các tạp chất phân tán thô, từ đó giúp nước thải được làm sạch bước đầu để hệ thống thoát nước và các công trình xử lý nước thải ở các bước tiếp theo vận hành ổn định và hiệu quả.

Song chắn rác được lắp đặt trước các công trình làm sạch nước thải nhằm loại bỏ tạp chất có trong nước thải, như thịt vụn, đầu và xương cá Việc loại bỏ các dị vật này giúp ngăn ngắt dòng nước, bảo vệ máy bơm và các thiết bị xử lý nước thải khỏi hư hỏng và tắc nghẽn Nhờ đó, hệ thống xử lý nước thải hoạt động ổn định, tăng tuổi thọ thiết bị và tối ưu hiệu quả vận hành.

Song chắn rác là một hệ thống gồm các thanh chắn xếp kế tiếp nhau với khe hở từ 16 đến 50 mm, có thể làm bằng thép, inox, nhựa hoặc gỗ, với tiết diện hình chữ nhật, hình tròn hoặc elip Các thanh chắn được đặt song song với nhau và nghiêng về phía dòng nước ở một góc từ 50° đến 90° để giữ rác lại Tùy theo kích thước khe hở, song chắn rác được phân thành loại thô, loại trung bình và loại mịn.

2.3.1.2 Bể lắng cát Để tách các hạt rắn vô cơ không tan có kích thước từ 0,2-2mm ra khỏi nước thải Đảm bảo cho các thiết bị cơ khí (bơm, cánh quạt, động cơ) không bị cát sỏi bào mòn, tránh tắc các đường ống dẫn

Bể điều hòa đóng vai trò điều hòa lưu lượng và nồng độ của dòng thải vào hệ thống xử lý nước thải, từ đó ổn định quá trình xử lý và tối ưu hiệu suất của các công trình xử lý phía sau.

Bể điều hoà tăng hiệu quả của hệ thống xử lý sinh học bằng cách hạn chế hiện tượng quá tải hoặc dưới tải về lưu lượng và hàm lượng chất hữu cơ, từ đó giảm diện tích xây dựng của bể sinh học Bên cạnh đó, các chất ức chế quá trình xử lý sinh học được pha loãng hoặc trung hoà ở mức độ thích hợp để bảo đảm hoạt động của vi sinh vật và tối ưu hóa hiệu quả xử lý.

Bểđiều hòa được phân loại như sau:

- Bể điều hòa lưu lượng

- Bể điều hòa nồng độ

- Bể điều hòa cả nồng độ và lưu lượng

Nước thải chứa dầu mỡ có khối lượng riêng nhỏ hơn nước, khiến chúng nổi lên và tích tụ trên bề mặt, vì vậy cần thu hồi trước khi xả vào hệ thống thoát nước sinh hoạt và sản xuất để bảo vệ mạng lưới và các công trình xử lý Các chất mỡ này sẽ bít kín lỗ hổng giữa các hạt vật liệu lọc trong bể lọc sinh học và phá hủy cấu trúc bùn hoạt tính trong bể aeroten, gây khó khăn cho quá trình lên enzim cặn và làm giảm hiệu quả xử lý nước thải.

Nước thải có hàm lượng dầu mỡ cao phát sinh từ các nhà ăn, xưởng chế biến thực phẩm và chế biến thủy sản cần được đưa qua bể tách dầu mỡ trước khi tiến hành xử lý nước thải Bể tách dầu mỡ giúp loại bỏ dầu mỡ và chất béo, ngăn ngừa tắc nghẽn và giảm tải cho các bước xử lý tiếp theo, từ đó nâng cao hiệu quả của hệ thống xử lý nước thải Vì vậy, lắp đặt và vận hành đúng quy chuẩn bể tách dầu mỡ là bước bắt buộc để quản lý nước thải có nguồn gốc thực phẩm một cách bền vững và hiệu quả về chi phí.

2.3.2 Xửlý nước thải bằng phương pháp hóa học, hóa lý

Xử lý nước thải bằng phương pháp này dựa trên các quá trình vật lý và hóa học nhằm loại bỏ các chất ô nhiễm mà không thể tách bỏ bằng lắng Các công nghệ hóa học và hóa lý được áp dụng phổ biến gồm phương pháp trung hòa, keo tụ tạo bông, oxi hóa khử, tuyển nổi, hấp phụ và trao đổi ion, giúp loại bỏ các chất hòa tan và chất keo tụ để cải thiện chất lượng nước thải Những phương pháp này cho phép giảm tải chất ô nhiễm và chuẩn bị nước thải cho xả hoặc tái sử dụng Việc lựa chọn phương pháp phù hợp phụ thuộc vào tính chất ô nhiễm của nước thải và mục tiêu xử lý, từ đó tối ưu hiệu quả xử lý nước thải và tiết kiệm chi phí.

2.3.2.1.1 Phương pháp trung hòa, điều chỉnh pH

Trung hòa các dòng nước thải có chứa axit hoặc kiềm là bước quan trọng trong xử lý nước thải ngành chế biến thủy sản Giá trị pH của nước thải có thể dao động mạnh, và các quá trình xử lý hóa lý cũng như sinh học đều đòi hỏi một mức pH nhất định để đạt hiệu suất xử lý tối ưu Do đó, trước khi đưa nước thải vào thiết bị xử lý, cần điều chỉnh pH về mức thích hợp (6,5–8,5) Trung hòa có thể được thực hiện bằng nhiều phương pháp khác nhau, tùy thuộc tính chất dòng thải và yêu cầu xử lý.

- Trộn lẫn dòng thải có tính axit với dòng thải có tính kiềm

- Sử dụng các tác nhân hóa học như H2SO4, HCl, NaOH, CO2

- Lọc nước thải axit bằng cách lọc qua vật liệu có tác dụng trung hòa

- Trung hòa bằng các khí axit

2.3.2.1.2 Phương pháp Oxy hóa-khử Đây là một phương pháp thông dụng để xử lý nước có chứa kim loại nặng khi mà phương pháp vi sinh không thể thực hiện được Nguyên tắc của phương pháp này là dựa trên sự chuyển từ dạng này sang dạng khác bằng sự có mặt thêm electron khử hoặc mất electron

Bằng vi khuẩn khử sulfate (KFS)

Phương pháp này dựa trên khả năng khử ion sulfat (SO42-) đồng thời oxy hóa các hợp chất hữu cơ (lactat, actate, ethanol, methanol) tạo ion sulfide (H2S, HS-, S2-) của

13 vi khuẩn KFS Ion sulfide phản ứng với ion kim loại hòa tan độc hại tạo kết tủa kim loại dưới dạng sulfide bền vững.

Phản ứng loại bỏ chì của vi khuẩn KFS sử dụng lactate:

Pb2+ + H2S -> PbS↓ + 2H+ Ưu điểm của phương pháp này là giá thành xử lý thù hợp, không tạo hóa chất tồn dư gây ô nhiễm thứ cấp, lượng cặn tạo ra từ kết tủa sulfide không đáng kể Kts tủa chì dưới dạng sulfide bền vững không những an toàn với môi trường mà có thể thu hồi và tái chế.

Khử trùng là bước cuối cùng trong chu trình công nghệ nhằm loại bỏ vi sinh vật gây bệnh trước khi xả nước thải ra nguồn nước có yêu cầu chất lượng cao hoặc khi cần tái sử dụng nước thải Các phương pháp khử trùng phổ biến gồm chlorine, chlorine dioxide, bromide chlorine và ozone được lựa chọn dựa trên đặc tính nước thải và yêu cầu chất lượng nước ở đầu ra Việc thực hiện khử trùng đúng chuẩn giúp bảo vệ môi trường và đảm bảo an toàn cho nguồn nước tiếp nhận.

ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI

Cơ sở đề xuất sơ đồ công nghệ

3.1.1 Nguyên tắc lựa chọn công nghệ xửlý nước thải

Việc lựa chọn sơ đồ công nghệ của trạm xử lý dựa vào các yếu tố cơ bản sau:

- Công suất của trạm xử lý

- Thành phần và tính chất của nước thải

- Mức độ cần thiết xửlý nước thải

- Tiêu chuẩn xả nước thải vào các nguồn tiếp nhận tương ứng

- Điều kiện mặt bằng, địa chất, thủy văn khu vực xây trạm xử lý nước thải

- Chi phí đầu tư xây dựng, quản lý, vận hành và bảo trì

3.1.2 Công suất trạm xửlý nước thải

Công suất trạm xử lý trung bình 300m 3 /ngày nước thải sinh hoạt, 200m 3 /ngày nước thải sản xuất

3.1.3 Thành phần và tính chất của nước thải

Thành phần và lưu lượng nước thải là hai thông số quan trọng nhất, đóng vai trò quyết định trong việc xác định công nghệ xử lý nước thải, tính toán thiết kế các công trình xử lý nước và lựa chọn thiết bị phù hợp Phân tích thành phần nước thải giúp đánh giá tải ô nhiễm và yêu cầu công nghệ, trong khi lưu lượng nước thải xác định quy mô và công suất của hệ thống, từ đó tối ưu hiệu quả vận hành và chi phí đầu tư cho dự án.

Bảng 3.1 Thành phần nước thải sinh hoạt đầu vào công ty TNHH Saite power source VN

Chỉ tiêu Đơn vị Giá trị

 Nhận xét bảng thành phần nước thải đầu vào công ty TNHH Saite power source VN

Theo bảng số liệu, nước thải sinh hoạt tại Công ty TNHH Saite Power Source VN đang bị ô nhiễm bởi chất hữu cơ và chất rắn lơ lửng ở mức cao; hàm lượng SS, BOD5, sunfua, amoni và Coliform đều vượt ngưỡng cho phép theo QCVN 14:2018/BTNMT tại cột A.

Bảng 3.2 Thành phần nước thải sản xuất đầu vào công ty TNHH Saite power source VN

 Nhận xét bảng thành phần nước thải đầu vào công ty TNHH Saite power source VN

Kết quả từ bảng số liệu cho thấy nước thải sản xuất tại công ty TNHH Saite power source VN đang bị nhiễm bẩn bởi kim loại nặng, chất rắn lơ lửng và chất hữu cơ Hàm lượng SS, BOD5, COD, sunfua, sắt và chì vượt ngưỡng quy chuẩn QCVN 40:2011/BTNMT theo cột A, cho thấy mức độ ô nhiễm nghiêm trọng và cần các biện pháp xử lý nước thải phù hợp.

Đề xuất công nghệ xử lý nước thải

Để xây dựng một hệ thống xử lý nước thải cho công ty TNHH Saite power source

Hệ thống xử lý nước thải hoàn chỉnh được thiết kế nhằm loại bỏ triệt để các thành phần ô nhiễm và ngăn ngừa sự phát sinh mùi hôi thối khi nước thải xả ra môi trường tự nhiên, bảo vệ sức khỏe con người và hệ sinh thái Công nghệ được áp dụng là sự kết hợp hợp lý giữa quá trình sinh học hiếu khí và quá trình keo tụ - tạo bông, tối ưu hóa hiệu quả xử lý và chất lượng nước thải Dây chuyền công nghệ được thiết kế và lựa chọn dựa trên số liệu lưu lượng và thành phần của nước thải đầu vào tại trạm xử lý, đảm bảo tính ổn định và hiệu quả vận hành.

Dưới dây là 2 công nghệ được đề xuất để xử lý nước thải cho công ty Saite power source VN:

Nước thải sản xuất đầu vào Song chắn rác

Thu gom, xử lý theo quy định

Bồn lọc áp lực NaOH

Nước thải sinh hoạt đầu vào

Hình 3.1 Quy trình công nghệ phương án 1

Nước thải sinh hoạt của công ty được dẫn vào hệ thống thu gom nước thải đã được xây dựng sẵn Từ đó, nước chảy qua các mương dẫn và buồng đặt song chắn rác nhằm loại bỏ lượng lớn rác có kích thước lớn.

Sau khi qua song chắn rác, nước thải được đưa vào bể điều hòa Trong bể điều hòa, hệ thống cấp khí nén bằng ống đục lỗ giúp xáo trộn nước thải đều và đẩy nhanh quá trình lắng cặn, đồng thời làm giảm sự chênh lệch nồng độ và lưu lượng dòng thải giữa các thời điểm khác nhau Bên cạnh đó, bể điều hòa có mục đích điều hòa lưu lượng và nồng độ chất ô nhiễm, tăng tính đồng nhất của hỗn hợp nước thải và chuẩn bị điều kiện cho các công đoạn xử lý tiếp theo.

 Giảm bớt sự dao động của hàm lượng các chất bẩn trong nước thải

 Giữ ổn định lưu lượng nước thải đi vào các công trình xử lý tiếp theo

 Làm giảm và ngăn cản lượng nước thải có nồng độ các chất độc hại cao đi trực tiếp vào các công trình xử lý sinh học

Nước được khuấy trộn đều ở bể điều hòa, chảy sang bể điều chỉnh pH, nơi pH được cân chỉnh lên 8,5 nhằm đảm bảo điều kiện sống của vi sinh vật Lượng NaOH dùng để nâng pH được tính toán, theo dõi kỹ lưỡng và điều chỉnh bằng bơm định lượng Trong bể có hệ thống khuấy trộn bằng cánh khuấy để đảm bảo hòa trộn hóa chất hoàn toàn Kim đo pH được đặt trong bể để thuận tiện theo dõi quá trình điều chỉnh pH.

Sau khi nước được điều chỉnh pH, nước chảy qua khe và đi vào bể SBR theo từng pha để được xử lý các thông số BOD, COD và SS Sau quá trình này nước trải qua quá trình lắng và được bơm đưa vào bể trung gian Tại bể trung gian, cả quá trình hiếu khí và lắng diễn ra, lượng cặn lắng được thu hồi và đưa vào bể chứa bùn để xử lý.

Để ổn định lưu lượng và nồng độ nước trước khi xử lý, nước được đưa vào bể trung gian Nước sau đó được bơm vào bồn lọc áp lực nhằm loại bỏ các chất cặn còn lại và đảm bảo đầu ra đạt chuẩn quy định, trước khi chảy qua bể khử trùng để được xử lý diệt khuẩn và đưa vào nguồn tiếp nhận Hóa chất cho quá trình khử trùng là NaOCl, được điều chỉnh liều và châm vào bể thông qua bơm định lượng nhằm giữ hiệu quả và an toàn cho quá trình xử lý nước.

Trong quá trình sản xuất, nước thải của công ty được đưa vào hệ thống thu gom đã được xây dựng sẵn, sau đó chảy qua mương dẫn và đi vào buồng đặt song chắn rác để loại bỏ một lượng lớn rác có kích thước lớn.

Sau khi vượt qua song chắn rác, nước thải được đưa vào bể điều hòa Trong bể điều hòa, hệ thống cấp khí nén bằng ống đục lỗ tạo sự xáo trộn đều nước thải và thúc đẩy quá trình lắng cặn diễn ra hiệu quả Bên cạnh đó, bể điều hòa còn có mục đích cung cấp oxy cho vi sinh, duy trì sự hòa trộn liên tục và ổn định chất lượng nước, chuẩn bị cho các bước xử lý tiếp theo.

 Giảm bớt sựdao động của hàm lượng các chất bẩn trong nước thải

 Giữổn định lưu lượng nước thải đi vào các công trình xử lý tiếp theo

Nước được khuấy trộn đều ở bể điều hòa và chảy qua bể điều chỉnh pH, tại đây pH được cân chỉnh trong khoảng 5.5–8.5 để đảm bảo điều kiện của quá trình keo tụ Nồng độ pH được nâng lên bằng lượng NaOH, lượng NaOH được tính toán, theo dõi kỹ lưỡng và điều chỉnh bằng bơm định lượng Trong bể có hệ thống khuấy trộn bằng cánh khuấy để đảm bảo hòa trộn hóa chất hoàn toàn Kim dò pH được đặt tại bể để thuận tiện theo dõi và điều chỉnh pH thêm.

Nước thải sau khi được điều chỉnh pH sẽ chảy qua bể keo tụ - tạo bông nhằm giảm hàm lượng SS và mùi Trong ngăn keo tụ sử dụng PAC, còn ngăn tạo bông dùng polymer để tăng hiệu quả keo tụ và lắng Toàn bộ hóa chất được điều chỉnh liều và phun vào bể thông qua các bơm định lượng để đảm bảo liều lượng chính xác cho quá trình xử lý nước thải.

Nước sau khi qua quá trình keo tụ - tạo bông cần thời gian để tách lượng cặn vừa được xử lý ra khỏi dòng nước, nên sẽ đi vào bể lắng Tại bể lắng, hàm lượng cặn do quá trình xử lý BOD và SS được lưu lại; nước được thu hồi qua hệ thống máng tràn có lắp răng cưa chạy quanh bể, đưa vào bể trung gian theo hình thức tự chảy.

Nước được đưa vào bể trung gian nhằm ổn định lưu lượng và nồng độ trước khi qua bồn lọc áp lực Nước sau đó được bơm vào bồn lọc để loại bỏ các chất kim loại như chì (Pb) và sắt (Fe) còn chưa được xử lý ở các giai đoạn trước, nhằm đảm bảo đầu ra đạt quy chuẩn và cuối cùng được xả vào nguồn tiếp nhận.

Nước thải sinh hoạt đầu vào Song chắn rác

Nước thải sản xuất đầu vào Song chắn rác

Thu gom, xử lý theo quy định

Hình 3.2 Quy trình công nghệ phương án 2

Nước thải sinh hoạt của công ty được đưa vào hệ thống thu gom đã xây dựng sẵn, sau đó chảy qua mương dẫn và buồng đặt song chắn rác để loại bỏ một lượng lớn rác có kích thước lớn Việc loại bỏ rác kích thước lớn này giúp bảo vệ an toàn cho các công đoạn xử lý nước thải tiếp theo và tăng hiệu quả của hệ thống.

Sau khi qua song chắn rác, nước thải được đưa vào bể điều hòa Trong bể điều hòa, hệ thống cấp khí nén bằng ống đục lỗ giúp xáo trộn nước thải đều và hỗ trợ quá trình lắng cặn, đồng thời giảm sự dao động của lưu lượng và nồng độ ô nhiễm Bên cạnh đó, bể điều hòa còn có mục đích cân bằng lưu lượng nước thải và nồng độ chất ô nhiễm, chuẩn bị cho các bước xử lý tiếp theo và tối ưu hóa hiệu quả xử lý nước thải.

 Giảm bớt sự dao động của hàm lượng các chất bẩn trong nước thải

 Giữ ổn định lưu lượng nước thải đi vào các công trình xử lý tiếp theo

Nước được khuấy trộn đều ở bể điều hòa và chảy sang bể điều chỉnh pH, nơi pH được cân chỉnh lên thành 8,5 để đảm bảo điều kiện sống của vi sinh vật Quá trình tăng pH được thực hiện bằng NaOH, lượng NaOH được tính toán, theo dõi kỹ lưỡng và điều chỉnh bằng bơm định lượng Trong bể có hệ thống khuấy trộn bằng cánh khuấy nhằm đảm bảo hóa chất được hòa tan và hòa trộn hoàn toàn Kim dò pH được đặt trong bể để thuận tiện theo dõi việc điều chỉnh thêm.

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC HẠNG MỤC CÔNG TRÌNH

CHƯƠNG 4 : TÍNH TOÁN THI Ế T K Ế CÁC H Ạ NG M Ụ C

TÍNH TOÁN HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT

Thông số ban đầu

Bảng 4.1 Thông số đầu vào cần lưu ý của hệ thống

Xác định lưu lượng nước thải

Lưu lượng nước thải trung bình theo ngày: Q tb ng  300 m 3 /ng

Lưu lượng nước thải trung bình theo giờ: 300 12.5

Lưu lượng nước thải trung bình theo giây: 12.5 0.003472

Trong đó: k: là hệ số không điều hoà chung của nước thải

Lưu lượng nước thải lớn nhất theo giờ: max

Tính toán công trình theo phương án 1

Song chắn rác là bộ phận tiền xử lý quan trọng của hệ thống xử lý nước thải, có chức năng giữ lại các tạp chất có kích thước lớn như xương cá và các loại vỏ, ốc Lượng rác thải được tách ra tại song chắn rác sẽ được đưa đi thải bỏ, giúp ngăn ngừa tắc nghẽn và bảo vệ các thiết bị phía sau Đây là công trình đầu tiên trong thành phần của trạm xử lý nước thải, đóng vai trò thiết yếu trong quá trình tiền xử lý và đảm bảo hiệu suất vận hành của cả hệ thống.

Tính toán thủy lực mương dẫn nước thải

Mương dẫn nước thải có tiết diện hình chữ nhật Tính toán thủy lực của mương dẫn xác định độ dốc I, vận tốc v, độ đầy h/H

Chọn vận tốc ban đầu là 0.5 m/s

Chọn chiều rộng mương dẫn B = 0.2 m

37 n: hệ số 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

Với lưu lượng là 3.47 l/s, độ dốc thủy lực i = 0.001, suy ra v = 0.25 m/s, độ đầy h/H

Bảng 4.2 Các thông số tính toán và kích thước mương dẫn nước thải

Thông số thủy lực Đơn vị Giá trị

Tính toán song chắn rác

Chọn góc nghiêng của song chắn rác bằng 60°

Chọn thanh đan của song chắn rác có tiết diện vuông s × s = 8mm × 8mm

Chiều cao lớp nước qua song chắn rác bằng chiều cao lớp nước trong mương dẫn

Số lượng khe hở qua song chắn rác: ax 0.017

Qmax: là lưu lượng lớn nhất của nước thải, Qmax = 0.017 m 3 /s; v: là vận tốc qua SCR, v = 0.25 m/s;

38 h: là độ sâu mực nước ở chân SCR, h = 0.1 m; l: là khoảng cách giữa các khe hở, l = 15 mm = 0.015 m;

K: là hệ số tính đến mức độ cản trở của dòng chảy do hệ thống cào rác, K 1.05

Chiều rộng của song chắn rác:

(Trang 114, nguồn [1]) Trong đó: s: là bề dày của thanh song chắn, s = 0.008 m

Tổn thất áp lực qua song chắn rác:

Trong đó: vmax: là vận tốc nước thải trước song chắn ứng với chếđộ Qmax, vmax = 0.25 m/s;

Kl: là hệ số tính đến sự tăng tổn thất do vướng mắc rác ở song chắn, Kl = 2-3, chọn

: là hệ số sức cản cục bộ của song chắn được xác định theo công thức:

 : là hệ số phụ thuộc vào tiết diện ngang của thanh song chắn (Theo bảng 3-7, trang 115 [1]) chọn  = 2.42; ɑ: góc nghiêng của song chắn so với hướng dòng chảy, ɑ = 60°

Chiều dài phần mở rộng trước thanh chắn rác L1:

Bs: chiều rộng mương đặt song chắn rác, chọn Bs = 1.1 m

Bm: chiều rộng mương dẫn nước vào, chọn Bm = 0.2m ϕ: góc nghiêng, chỗ mở rộng cửa buồng đặt song chắn rác, thường ϕ °

Chiều dài đoạn thu hẹp sau song chắn rác:

Chiều dài xây dựng mương đặt song chắn rác:

Với Ls: chiều dài mương đặt song chắn rác, chọn Ls = 1 m

L = L1 + Ls + L2 = 1.2 + 1 + 0.6 = 2.8 m Chiều sâu xây dựng của phần mương đặt song chắn:

H = h + hs + 0.5 = 0.1 + 0.006+ 0.5 = 0.606 m Trong đó: h: chiều cao lớp nước trong mương, h = 0.1 m; hs: tổn thất áp lực ở song chắn rác, hs = 0.006 m;

0.5: Khoảng cách giữa cốt sàn nhà đặt song chắn rác và mực nước cao nhất

Bảng 4.3 Các thông số kích thước song chắn rác

STT Thông số Ký hiệu Đơn vị Giá trị

1 Lưu lượng thiết kế Q tb s m 3 /s 0.017

5 Góc nghiêng đặt song chắn rác ɑ ° 60

7 Số lượng thanh đan n thanh 47

8 Chiều rộng buồng đặt song chắn rác Bb m 1.1

Bảng 4.4 Thông số chất ô nhiễm đầu ra ở song chắn rác

Chỉ tiêu đầu vào Đơn vị Tên công trình

Chỉ tiêu đầu ra pH - Song chắn rác thô

Nhiệm vụ chính của bể thug gom là tiếp nhận và trung chuyển nước từ khu chung cư vào bểđiều hòa

Thể tích hầm tiếp nhận: max

Trong đó: t: thời gian lưu nước, t = 10 ÷ 30 phút, chọn t = 30 phút

- Chọn chiều cao hữu ích h = 2.5m

- Chiều cao bảo vệ hbv= 0.5m

- Chiều cao xây dựng Hxd = 3m

F  h   m 2 Vậy kích thước hầm tiếp nhận: L B H  3.6m3.6m3m

Chọn loại bơm nhúng chìm, số lượng: 2 bơm, 2 bơm hoạt động thay phiên

Công suất cho mỗi bơm:

Q: lưu lượng bơm, Q = 62.5 m 3 /h; ρ: khối lượng riêng của nước thải,ρ00 kg/m 3 ;

H: chọn H mH2O; η: hiệu suất bơm, chọn bằng 0.8; g: gia tốc trọng trường, g = 9.81 m/s 2

Chọn máy bơm chìm nước thải Tsurumi 80PU23.7, công suất 3.7 kW Đường kính ống ra khỏi bơm DN 80mm

Bảng 4.5 Thông số thiết kể bể tiếp nhận

STT Thông số Đơn vị Giá trị

4.3.3 Bểđiều hòa Điều hòa lưu lượng và nồng độ nước thải, tránh cặn lắng và làm thoáng sơ bộ, qua đó oxi hóa một phần chất hữu cơ, giảm kích thước các công trình đơn vị phía sau và tăng hiệu quả xử lý nước thải của trạm, tạo chế độ làm việc ổn định và liên tục cho các công trình xử lý, tránh hiện tượng hệ thống xử lý bị quá tải

Chọn thời gian lưu nước trong bểđiều hoà là 8h (giới hạn 5 – 8h) (Nguồn [5])

Thể tích bể điều hòa:

Q: lưu lượng nước thải lớn nhất trong một giờ, Q = 62.5 m 3 /h

Chọn chiều cao công tác của bể là h = 4m

Chiều cao xây dựng của bể:

H xd  h h   = 4.5 m Trong đó: h0: chiều cao bảo vệ, chọn h0 = 0.5 m

Diện tích thực tế của bể:

Bểđiều hoà hình chữ nhật với các kích thước được chọn như sau:

Kích thước thật của bể điều hòa: L × B × H = 13.4m × 9.4m × 4.5m

Thiết bị cấp khí cho bểđiều hoà

Chọn tốc độ khí nén R = 12 l/m 3 phút = 0.012 m 3 /phút (Bảng 9.7, trang 422, nguồn [1])

Lượng khí nén cần thiết cho khuấy trộn:

Q khi   R V   m 3 /phút = 360 m 3 /h Chọn đĩa thổi khí EDI có lưu lượng khí: r = 12 m 3 /h

Bảng 4.6 Thông số thiết kế đĩa phân phối khí EDI thô

Kiểu Đĩa (Disc), Bọt thô (Coarse bubble)

Lưu lượng 0-13 m 3 /h Đường kính 127 mm (5 inches) Đàu nối Ren 27 mm

Vậy sốđĩa khuếch tán khí:

Chọn sốđĩa khuếch tán khí là 60 đĩa. Ống phân phối khí

Chọn vận tốc trong ống chính: v = 13 m/s (Bảng 9.9, trang 419, nguồn [1]) Đường kính ống phân phối chính:

Chọn ống chính là ống RSW có đường kính danh nghĩa là DN = 100 mm Tính lại vận tốc dòng khí:

Số đĩa trên mỗi ống nhánh:

Trên mỗi ống nhánh đặt 10 đĩa thổi khí

Ta chọn vận tốc trong ống nhánh v n = 6 m/s (Bảng 9.9, trang 419, nguồn [1]) Đường kính ống phân phối nhánh:

Chọn ống nhánh là ống nhựa uPVC có đường kính danh nghĩa 65 mm

Tính lại vận tốc dòng khí:

Công suất máy nén khí:

P m : công suất yêu cầu của máy khí nén kW;

G: trọng lượng của dòng khí kg/s;

Qkhí: lưu lượng không khí, Q khí = 6 m 3 /phút;

Tỉ trọng không khí: 0.0118 kN/m 3 = 11.8 N/m 3 ;

R: hằng số khí, đối với không khí, R = 8.314 KJ/KmolK;

T: nhiệt độ tuyệt đối của không khí đầu vào, K = 273 + T o C = 273 + 27 300K; p 1 : áp lực tuyệt đối của không khí đầu vào, p 1 = 1 atm;

   vì đối với không khí K = 1.395;

29.7: hệ số chuyển đổi; e: hiệu suất của máy từ 0.7 – 0.8 Chọn e = 0.8; p2: áp lực tuyệt đối của không khí đầu ra, p 2 P m 1 atm;

Pm: áp lực máy thổi khí tính theo Atmotphe,

Hm: áp lực cần thiết cho hệ thống khí nén:

HD và HC đại diện cho tổn thất áp lực dọc theo chiều dài ống và tổn thất cục bộ tại các điểm uốn quanh Tổng tổn thất hd + hc được giới hạn và được chọn là 0.4 m Tổn thất qua thiết bị phân phối khí được ký hiệu h1 và có điều kiện h1 ≤ 0.5 m; ta chọn h1 = 0.5 m Độ ngập sâu của đĩa phân phối được ký hiệu H; giá trị này được xem như chiều cao ngập nước trong bể, với H = 4 m.

Máy thổi khí Tsurumi TSR2 – 80, có lưu lượng 6.36 m 3 /phút, công suất 5.5 kW

Chọn loại bơm nhúng chìm, số lượng: 2 bơm, 2 bơm hoạt động thay phiên

Công suất cho mỗi bơm:

Q: lưu lượng bơm, Q = 62.5 m 3 /h; ρ: khối lượng riêng của nước thải,ρ00 kg/m 3 ;

H: chọn H mH2O; η: hiệu suất bơm, chọn bằng 0.8; g: gia tốc trọng trường, g = 9.81 m/s 2

Chọn máy bơm chìm nước thải Tsurumi 80PU23.7, công suất 3.7 kW

46 Đường kính ống ra khỏi bơm DN 80mm

Bảng 4.7 Thông số thiết kế bể điều hòa

6 Số đĩa thổi khí đĩa 60

7 Đường kính ống khí chính mm 110

8 Đường kính ống khí nhánh mm 60

9 Đường kính ống nước ra mm 90

Bảng 4.8 Thông số chất ô nhiễm đầu ra ở bể điều hòa

Chỉ tiêu đầu ra pH -

Thể tích bể điều chỉnh pH được tính theo công thức:

Q: lưu lượng nước thải từ bể điều hòa: Qh= 62.5 m 3 /h; t: thời gian lưu nước lại trong bể điều chỉnh pH, chọn t= 0.5 h

Chọn chiều cao của bể h = 4 m

Chiều cao bảo vệ hbv = 0.5 m

Chiều cao xây dựng Hxd = h + hbv = 4 + 0.5 = 4.5 m

Diện tích mặt bằng bể : 62.5 15.625

 h   m 2 Chọn bể hình vuông cạnh W = 4 m

Kích thước xây dựng của bể: Hxd × W × W= 4.5m × 4m × 4m

Lượng NaOH châm vào bể pHmin = 7.79 => [H]+ = 10 -7.79 mol/l; pHtrung hòa= 8.5 => [H]+ = 10 -8.5 mol/l;

Lượng NaOH cần thiết để trung hòa K = (10 -7.79 – 10 -8.5 ) = 1.3×10 -8 mol/l;

Khối lượng phân tử NaOH = 40 g/mol;

Nồng độ dung dịch NaOH = 10 %;

Liều lượng NaOH châm vào 1.3 10 8 40 62.5 1000

Chọn thời gian lưu trong bồn chứa dung dịch là 60 ngày

Thể tích cần thiết của bồn chứa dung dịch là: 5.28×10 -3 × 60 = 0.3168 (lit)

Tính toán thiết bị khuấy

Trong bể lắp đặt mấy khuấy trộn để đảm bảo hòa trộn lượng hóa chất vào nước thải

Chọn cánh khuấy 4 lá nghiêng 45° Đường kính cánh khuấy D= 1

Cánh khuấy đặt cách đáy khoảng cách bằng đường kính cánh khuấy: h = D = 2 m Chiều rộng cánh khuấy:

Chọn motor giảm tốc: 1 Hp × 150RPM là một bộ

Tính toán ống dẫn nước thải qua bể SBR

Chọn vận tốc nước chảy trong ống v = 0.7 m/s

Lưu lượng nước thải: Q = 62.5 m 3 /h Đường kính ống:

Chọn ống có đường kính D = 150 mm

Bảng 4.9 Thông số thiết kế bểđiều chỉnh pH

Bảng 4.10 Thông số chất ô nhiễm đầu ra bể điều chỉnh pH

Bể SBR hiếu khí là một hệ thống xử lý nước thải bằng công nghệ sinh học hiếu khí, sử dụng bùn hoạt tính để thực hiện quá trình làm sạch Phương pháp này tận dụng khả năng phân hủy các hợp chất hữu cơ của vi sinh vật hiếu khí nhằm xử lý các chất hữu cơ tồn tại trong nước thải, từ đó nâng cao hiệu quả xử lý và ổn định chất lượng nước thải sau khi qua hệ thống.

- Công suất thiết kế: Q = 300 m 3 /ngđ

Các thông số thiết kế:

- Nồng độ bùn hoạt tính ở đầu vào của bể Xo = 0

- Thời gian lưu bùn (tuổi của bùn): 10 – 30 ngày, chọn 10 ngày

- Nồng độ bùn hoạt tính lơ lửng trong bể: X = 2000 – 5000 mg/l, chọn X = 3500 mg/l

- Độ tro của cặn: Z = 0.3 mg/mg

- Chỉ số thể tích bùn: SVI = 120 ml/g

- Nồng độ cặn lắng trung bình dưới đáy bể Xs = 10000 mg/l

- Chất lơ lửng trong nước thải đầu ra chứa 20 mg/l cặn sinh học và 65% chất có khả năng phân hủy sinh học

 Các thông số đầu ra: (Loại A QCVN 14:2008):

Xác định kích thước bể SBR:

Tổng thời gian của một chu kì hoạt động:

T = TF + TA + TS + TD= 2 + 4 + 1 + 1 = 8h Với:

+ Thời gian làm đầy: TF = 2h

+ Thời gian rút nước: TD = 1h

La: BOD5 của nước thải khi đưa vào bể mg/l

Lt: BOD5 của nước thải sau khi làm sạch mg/l a: Liều lượng bùn hoạt tính (g/l) a = 4 (Nguồn: Bảng 37 mục 6.15.5 [3])

Z: Độ tro của bùn trong một liều lượng đơn vị khối lượng bùn, S = 0.2

𝜌: tốc độ oxy hóa trung bình các chất bẩn, 𝜌 = 30.3 (Nguồn: Bảng 38 mục 6.15.5 [3])

Chọn thời gian phản ứng TA = 4h

Chọn SBR gồm 2 đơn nguyên, khi đơn nguyên này đang làm đầy thì đơn nguyên khác đang phản ứng

Số chu kỳ hoạt động của 1 đơn nguyên: 24 24 3 n 8

 T   chu kỳ/đơn nguyên Tổng số chu kỳ làm đầy trong ngày đêm(24h): N  2 3 6chu kỳ

Thể tích bểlàm đầy trong 1 chu kì: 300 50 3 f 6

Hàm lượng chất rắn lơ lửng trong thể tích bùn lắng

Xét sự cân bằng khối lượng: V T  X V S X S

Cần cung cấp thêm 20% chất lỏng phía trên để bùn không bịrút ra theo khi rút nước

Thể tích của bể SBR: 50 100 3

Với: VT: thể tích của bể, m 3 ;

X: hàm lượng MLSS đầu vào, X= 3500 mg/l;

VS: thể tích bùn lắng sau giai đoạn chắt nước, m 3 ;

Vf: thểtích làm đầy cho 1 chu kỳ, m 3

+ Chiều cao bảo vệ của bể, Hbv = 0.5m

+ Chiều cao xây dựng bể, HXD = H + Hbv = 4 + 0.5 = 4.5m

Vậy kích thước bể SBR: L B H  5m5m4.5m

Chiều cao phần chứa bùn: H b 42%H 0.42 4 1.68  m

Chiều cao an toàn lớp bùn: H at 0.08 4 0.32 m

Thể tích phần chứa bùn: V S  0.42  V T  0.42 100   42 m 3

Thời gian lưu nước của 2 bể trong suốt quá trình:

Xác định hàm lượng BOD 5 đầu ra:

Tổng BOD5 ra = BOD5 hòa tan + BOD5 của cặn lơ lửng

Hàm lượng chất lơ lửng có khả năng phân hủy sinh học ở đầu ra:

Hàm lượng BOD của chất lơ lửng có khả năng phân hủy sinh học ở đầu ra:

19.5 mg/l × 1.42mg O2 tiêu thụ/mg tế bào bị oxy hóa = 27.69mg/l

Hàm lượng BOD5 của chất lơ lửng ở đầu ra:

Hàm lượng BOD5 hòa tan trong nước thải ở đầu ra:

BOD5(ht) = BOD5(u) – BOD5(ra) = 30 – 18.82 = 11.18 mg/l

Xác định tỉ số F/M và tải trọng BOD

Hiệu quả làm sạch theo BOD5 hòa tan

Tải trọng thể tích của bể phản ứng:

Tính toán lượng bùn sản sinh ra mỗi ngày

Tốc độ tăng trưởng của bùn:

Lượng bùn hoạt tính sinh ra do khử BOD5 theo VSS trong 1 ngày:

Tổng lượng bùn sinh ra theo SS trong 1 ngày:

Tổng lượng bùn dư cần xử lý mỗi ngày:

Lượng bùn dư cần xử lý(Gd) = Tổng lượng bùn – lượng cặn trôi ra khỏi bể

Thể tích cặn chiếm chỗ sau 1 ngày:

Chiều cao cặn lắng trong bể:

Thể tích bùn phải xả một bể(để lại 20%):

V  H  F    m 3 Vậy lượng bùn phải bơm bỏ ở hai bể SBR mỗi ngày là:

Xác định lượng không khí cần thiết cho một đơn nguyên:

Lượng Oxy cần thiết để cung cấp cho 1 bể theo điều kiện cần để làm sạch BOD, oxy hóa amoni NH4 + thành NO3 -, khử NO3 -:

OC0: lượng oxy cần thiết theo điều kiện tiêu chuẩn của phản ứng ở 20°C, (kgO2/ngày); f: hệ số chuyển đổi từ BOD5sang COD, ƒ= BOD 5 :COD = 0.68;

S0: nồng độ BOD5 đầu vào;

S: nồng độ BOD5 đầu ra;

N0: nồng độ amoni đầu vào;

N: nồng độ amoni đầu ra;

Px: lượng bùn sinh ra do khử BOD5;

1.42: hệ số chuyển đổi từ tế bào sang COD

Thời gian thổi khí của một bể (Tối thiểu một nửa thời gian làm đầy nên thổi khí): ttk = 4 2 4 2 h h h

Tổng thời gian sục khí một ngày của 1 bể: t = 4 × 3 = 12h

Tỷ lệ truyền tải oxy trung bình:

12 5.18kg/h Lượng oxy thực tế:

Chọn hiệu suất chuyển hóa oxy là 9%

Không khí có 23.2% trọng lượng O2

Khối lượng riêng của không khí là 1.2 kg/m 3

Lượng không khí cần cung cấp:

Tính toán thiết bị cấp khí

Chọn đĩa phân phối khí tinh EDI có các thông sốnhư sau:

Bảng 4.11 Thông sốđĩa thổi khí tinh EDI Model FlexAir Threaded Disc (9ʺ Micro)

Kiểu Đĩa (Disc), bọt mịn (Fine bubble) Lưu lượng 0.0 – 9.5 m 3 /h

Diện tích bề mặt 0.038 m 2 Đường kính tổng 277 mm Đầu nối ren Ren 27mm

Vật liệu Màng: EPDM, khung: GFPP

Số lượng đĩa thổi khí cần lắp đặt trong bể SBR

Vậy số đĩa thổi khí cần lắp đặt trong mỗi bể SBR là 49 đĩa

Cách phân phối đĩa khí trong bể

Khí từ máy thổi khí đi theo ống khí chính vào bểSBR (đặt dọc theo chiều dài bể)

Mỗi đường ống cấp khí vào bể SBR được chia làm hai nhánh phụ: một nhánh được bố trí dọc theo thành bể xuống đáy để phân phối khí cho các đĩa thổi khí đặt tại đáy bể SBR Theo tiêu chuẩn, đầu răng của đĩa thổi khí có đường kính ∅27, nên chọn ống nhánh cấp 2 có đường kính Ø27 để dẫn khí vào các đĩa.

Tại mỗi bể SBR dọc theo chiều dài bố trí 10 đĩa, mỗi đĩa cách nhau 0.45m và cách thành bể 0.25m

Máy thổi khí Áp lực cần thiết của máy thổi khí:

Hm = h1 + hd + H Trong đó: h1: tổn thất trong hệ thống ống vận chuyển h1 = 0.4m; hd: tổn thất qua đĩa phun, hd = 0.5m;

H: độ sâu ngập nước của đĩa, H = 4m

Hm = 0.4 + 0.5 + 4 = 4.9 m Chọn Hm = 4.9 m Áp lực máy thổi khí tính theo Atmosphere:

Qtt = 0.12 m 3 /s Công suất máy thổi khí:

Pmáy: công suất yêu cầu của máy nén khí, kW;

G: trọng lượng của dòng không khí, kg/s, G = Qtt  khí = 0.12  1.2 = 0.144 kg/s; R: hằng số khí, R = 8.314 KJ/K.mol K;

T1: nhiệt độ tuyệt đối của không khí đầu vào, T1= 273 + 27 = 300 K;

P1: áp suất tuyệt đối của không khí đầu vào, P1= 1 atm;

P2: áp suất tuyệt đối của không khí đầu ra, P2 = Pm + 1 = 0.49+ 1= 1.49 atm;

29.7: hệ số chuyển đổi; e: hiệu suất của máy, chọn e = 0.8

P máy        kW Chọn 2 máy, 1 chạy 1 nghỉ

Tính toán đường ống dẫn khí

Vận tốc khí trong ống dẫn khí chính, chọn vc = 15 m/s

Lưu lượng khí cần cung cấp, Qk = 0.12 m 3 /s Đường kính ống phân phối chính:

Chọn ống sắt tráng kẽm RSW DN 100 mm

Vận tốc khí qua mỗi ống nhánh vn = 12 m/s Đường kính ống nhánh

Chọn loại ống nhựa uPVC có đường kính DN 80mm

Kiểm tra lại vận tốc

Vận tốc khí trong ống chính:

Vận tốc khí trong ống nhánh:

Tính toán đường ống dẫn bùn thải bỏ ra bể chứa bùn và bơm bùn

Lưu lượng bùn thải bỏ Qr = 1.36 m 3 /ngày Chọn bơm trong vòng 10 phút để bơm bùn thải

 : hiệu suất chung của bơm từ 0,72-0,93 , chọn = 0.8;

Q: lưu lượng bùn thải trong 1 ngày, Q = 7.68 m 3 /ngày;

H: cột áp bơm, chọn 10 mH2O; ρ: khối lượng riêng của bùn, ρ = 1020 kg/m 3

Bơm chìm hút bùn HSF250-1.37 205 1/2HP, lưu lượng 210 l/phút, cỡ nòng 60mm

Chọn 2 bơm dùng cho 2 bể

Tính toán bơm rút nước

Lưu lượng cần của bơm: Q = 62.5 m 3 /h

H: cột áp bơm, chọn 10 mH2O; ρ: khối lượng riêng của nước, ρ = 1100 kg/m 3

Chọn 2 máy bơm chìm nước thải cánh xoáy Tsurumi 80PU23.7, công suất 3.7 kW, đặt tại 2 bể, mỗi bể1 máy Đường kính ống ra khỏi máy bơm là 80 mm.

Họng hút của bơm đặt tại độ cao 1.88m so với đáy bể

Bảng 4.12 Thông số thiết kế bể điều chỉnh SBR

4 Số chu kỳ/ngày.bể chu kỳ 6

Bảng 4.13 Thông số chất ô nhiễm đầu ra bể SBR

Nước từ bể SBR ra sẽđược chảy qua bể trung gian Trong bểtrung gian được bố trí bơm chìm đểbơm nước lên bồn lọc áp lực

Thể tích bể trung gian:

V b   Q t   m 3 Trong đó: t: thời gian lưu nước, chọn t = 1h

Chọn chiều cao của bể h = 4m, chiều cao bảo vệ hbv= 0.5m

Vậy kích thước bể trung gian: L B H  5.6m2.8m4.5m

Tính toán bơm nước từ bể trung gian sang bồn lọc áp lực:

Qb: Lưu lượng nước thải cần bơm, Qb = 62.5 m 3 /h;

H: chiều cao cột áp của bơm, chọn H = 35 mH2O; Ρ: khối lượng riêng của nước thải, ρ = 1100 kg/m 3 ;

61 g: gia tốc trọng trường, g = 9.81 m/s; η: hiệu suất của bơm, chọn η = 0.8

Chọn 2 bơm trục ngang Ebara model 3D/I 65-160/9.2 12.5HP, công suất 9.2 Kw, đường kính hộng hút 90 mm, đường kính họng xả 76 mm, 2 bơm hoạt động luân phiên nhau

Bảng 4.14 Thông số thiết kể bể trung gian

Các hợp chất hữu cơ và các chất có nguồn gốc từ phân hủy động thực vật được hấp thụ tại bề mặt của lớp vật liệu lọc, góp phần nâng cao hiệu quả loại bỏ ô nhiễm và tăng độ ổn định của quá trình lọc Vật liệu lọc được phân thành các lớp khác nhau, mỗi lớp có đặc tính riêng và tham gia vào các giai đoạn hấp thụ, phân phối và xử lý các hợp chất ô nhiễm để tối ưu hóa hiệu suất lọc.

Lớp cát thạch anh biển phía trên cùng, có tác dụng giảm độđục, loại bỏ các tạp chất có kích thước lớn còn sót lại sau hệ thống lắng

Lớp than hoạt tính có tác dụng hấp phụ các chất hữu cơ và các huyền phù có nguồn gốc từ động thực vật, những hợp chất gây mùi trong nước Lớp sỏi có tác dụng đỡ các lớp vật liệu trên và thu nước sạch.

Cát thạch anh: đường kính d = 0.5 mm, chiều cao lớp cát hc =0.5 m

Than hoạt tính: đường kính d = 1.2 mm, chiều cao lớp than ht = 0.7 m Sỏi đỡ: đường kính d = 2 - 4 mm, chiều cao lớp sỏi đỡ hđ = 0.2 m

Diện tích bề mặt bồn lọc: s

Q: Lưu lượng nước vào bồn lọc, m 3 /h

H: chiều cao tổng cộng bể lọc, m hđ: chiều cao lớp sỏi đỡ, hđ = 0.2 m hvl: chiều cao lớp vật liệu lọc gồm cát thạch anh và than, hvl = 1.2 m hbv: chiều cao bảo vệ, hbv = 0.5 m hn: Khoảng cách từ bề mặt lớp vật liệu lọc đến phiễu phân phối nước, m

Theo điều 6.119 [5] n vl 0.3 h h  e Trong đó e: Độ nở tương đối vật liệu khi rửa ngược, e = 0.5 (Nguồn: Bảng 6.13 [5])

63 hvl: chiều cao lớp vật liệu lọc gồm cát thạch anh và than, hvl = 1.2 m

Tính toán hệ thống dẫn nước và thu nước

Nước được đưa vào bồn lọc áp lực thông qua phễu phân phối, sau đó chảy qua lớp vật liệu lọc và tới các chụp thu nước đặt trên sàn thu dưới đáy bồn lọc Ống dẫn nước vào bồn kết nối với hệ thống cấp nước để cung cấp nguồn nước cho quá trình lọc.

Chọn vận tốc nước chảy trong ống dẫn Vn = 2 m/s ( Vn = 1÷2 m/s theo điều 6.111 TCXD 33:2006)

Ta có lưu lượng nước qua bồn lọc q = 0.017 m 3 /s Đường kính ống dẫn nước vào bồn

Chọn đường kính ống dẫn nước vào bồn lọc D = 110 mm

Vận tốc thực nước chảy trong ống dẫn là:

 m/s (Vn = 1÷2 m/s) Phễu phân phối và thu nước rửa có:

- Đường kính đáy nhỏ bằng đường kính ống dẫn nước vào bồn lọc: d = 110mm

- Đường kính đáy lớn = 300 mm Ống thu nước sau lọc:

Chọn vận tốc nước chảy trong ống thu nước sau lọc bằng vận tốc nước chảy vào bồn lọc Vt = 1.8 m/s Đường kính ống thu nước:

Chọn đường kính ống thu nước D = 110mm

Tính toán hệ thống phân phối nước rửa lọc

Khi lọc nước qua lớp vật liệu hạt, nước chảy qua các khe rỗng và cặn bám vào bề mặt hạt, dần dần thu hẹp kích thước khe rỗng khiến vận tốc nước qua khe tăng lên và kéo theo các hạt cặn đã bám dính từ trước đi xuống lớp hạt ở phía dưới; quá trình này tiếp diễn cho tới cuối chu kỳ lọc, khi cặn có thể bị kéo ra ngoài và làm giảm chất lượng nước lọc.

Do đó, sau một thời gian vận hành bể lọc, phải tiến hành rửa bể lọc khi bể lọc đạt tới tổn thất giới hạn hgh ≥ 6 – 8m

Phương pháp rửa lọc: rửa ngược bằng nước thuần túy

Tính toán hệ thống chụp lọc thu nước

Vật liệu giàn thu nước là ống uPVC

Giàn có khoan lỗ để gắn các chụp lọc có đường kính 28mm

Chụp lọc được làm bằng vật liệu ABS, loại chụp lọc chuôi vừa F0503

Lưu lượng nước thải vào bồn Q = 62.5 m 3 /h

Lưu lượng của mỗi chụp lọc qchụp lọc = 1 m 3 /h

Số lượng chụp lọc: 62.5 62.5 chuploc 1

q   cái Chọn số chụp lọc là 63 cái

Tính toán tổng lượng nước cần cung cấp để rửa lọc:

Tổng thời gian rửa nước là 5 phút

Trong 1 giây, 1 m 2 diện tích bồn lọc cần cung cấp 18 lít nước

Như vậy, trong 2.6 m 2 diện tích bồn lọc, với khoảng thời gian cần cấp nước là 5 phút thì thể tích khí cần thiết là:

V n  s  l m s  m  (lit) = 14.04 m 3 Ống dẫn nước rửa lọc:

Chọn vận tốc nước chảy trong ống dẫn và thoát nước rửa lọc là 1.8 m/s, trong phạm vi tham khảo từ 1.5 đến 2 m/s theo mục 6.120 TCXD 33:2006; đường kính ống dẫn nước rửa lọc và thoát nước rửa lọc được xác định dựa trên lưu lượng và các yêu cầu thiết kế của hệ thống.

 m Áp suất làm việc trong bồn lọc

Pmt là áp suất pha khí bên trong thiết bị, tức là áp suất của bơm nước thô Do nguồn nước được bơm là nước sạch, không chứa tạp chất rắn nên áp suất vận hành được xác định ở 4 bar, tương đương với Pmt = 0.4 N/mm².

P1: Áp suất thủy tĩnh của cột chất lỏng trong thiết bị

Tổn thất áp lực khi rửa bồn lọc: (theo tài liệu "Xửlý nước cấp" của TS.Nguyễn

Tổn thất áp lực trong hệ thống phân phối có chụp lọc được tính theo công thức:

Trong đó: V: tốc độ chuyển động của nước hoặc hỗn hợp nước gió qua khe hở của chụp lọc (V không nhỏhơn 1.5 m/s)

Chọn V = 2 m/s à: hệ số lưu của chụp lọc = 0.62 Đối với chụp lọc cú xẻ khe: à = 0.5 Đối với chụp lọc cú lỗ: à = 0.62

Tổn thất áp lực qua lớp sỏi đỡ: hđ = 0.22LsW (m) Trong đó:

Ls: chiều dày lớp sỏi đỡ = 0.2m

W: cường độ rửa lọc W = 18 l/m 2 s theo bảng sau (trích từ bảng 6.13 TCXD 33:2006)

Loại vật liệu lọc và bể lọc Độ nở tương đối của vật liệu lọc (%)

Cường độ rửa bể lọc (l/m 2 s)

Thời gian rửa bể lọc (phút)

Bể lọc nhanh 1 lớp vật liệu lọc: deff = 0.6 – 0.65 deff = 0.75 – 0.8 deff = 0.9 – 1.1

Bể lọc nhanh 2 lớp vật liệu lọc

Tổn thất áp lực trong lớp vật liệu lọc:

C: Hệ số nén ép, C = 600 - 1200, chọn C = 1000

67 d: Đường kính hiệu quả, mm v: Vận tốc lọc, m/h, chọn v = 15 m/h

L: Chiều dày lớp vật liệu lọc, m Đối với cát thạch anh

  m Đối với than hoạt tính

Tổn thất qua 2 lớp vật liệu lọc

Bảng 4.15 Thông số thiết kể bồn lọc áp lực

Qua các giai đoạn xử lý nước thải, từ xử lý cơ học đến xử lý sinh học, nồng độ các chất ô nhiễm được giảm xuống mức chuẩn quy định và số lượng vi trùng cũng giảm đáng kể, giúp nước thải sau xử lý đáp ứng tiêu chuẩn an toàn và bảo vệ môi trường.

90 – 95 % Tuy nhiên, lượng vi trùng vẫn còn cao và theo nguyên tắc bảo vệ vệ sinh nguồn nước là cần thực hiện giai đoạn khử trùng nước thải

Thể tích bể khử trùng :

Q: lưu lượng nước thải đưa vào bể tiếp xúc, 300 m 3 /ngđ t: Thời gian tiếp xúc, chọn t = 40 phút (Điều 8.28.5, nguồn [3])

Chọn chiều sâu lớp nước trong bể H = 3m Diện tích mặt thoáng của bể khử trùng khi đó sẽ là:

 H   m 2 Chiều cao xây dựng bể khử trùng: Hxd = H + hbv = 3 + 0.5 = 3.5 m

Tính ống dẫn nước thải ra

Chọn vận tốc nước thải chảy trong ống: v = 0.7 m/s Đường kính ống dẫn: 4 4 300

 chọn ống nhựa uPVC đường kính  90 mm

Kiểm tra vận tốc nước trong ống:

Lượng Clo hoạt tính cần thiết để khử trùng nước thải được tính theo công thức:

X    Q a   g/ngày = 1.5 kg/ngày Trong đó:

Q: lưu lượng nước thải ngày, Q = 300m 3 /ngày; ɑ: liều lượng clo hoạt tính, a = 5 g/m 3 (Nguồn: Điều 8.28.3, TCVN 7957:2008).

Lượng NaOCl cần châm vào bể:

Lượng dung dịch NaOCl 10% cần châm vào bể:

 C   l/ngày = 1.3 l/h Chọn thời gian lưu của dung dịch NaOCl là 60 ngày

Thể tích thùng hóa chất:

V   V t t   (lit) Chọn bồn 1000l để chứa dung dịch NaOCl.

Chọn bơm định lượng châm NaOCl có lưu lượng: 1.3 l/h

Chọn bơm định lượng Nikkiso, model NFH10 P2MC CF, chọn 2 bơm hoạt động thay phiên nhau

Thông thường, bể khử trùng có thể giảm đến 90-99% vi trùng trong nước thải.

Bảng 4.16 Các thông số tính toán và kích thước bể khử trùng

Lượng cặn bùn từ bể lắng của hệ thống xử lý nước thải sản xuất là 0.785 m 3 /ngày Lượng bùn dư từ bể SBR là 1.36 m 3 /ngày

Vậy lưu lượng bùn cần xử lý trong một ngày:

Bể chứa bùn tiếp nhận bùn từ bể lắng và bể SBR nên Qb = 2.145 m 3 /ngày

Sử dụng bể chứa bùn có máng răng cưa thu hồi nước

Sử dụng bể chứa bùn có quá trình lắng và nén bùn diễn ra

Thể tích cần thiết của bể chứa bùn để chứa được lượng bùn trong 7 ngày là:

Chọn bể có tiết diện hình vuông, cạnh W = 2.8 m

Thểtích nước tách được từlượng bùn trên là:

   m 3 Lượng nước này sẽ được thu hồi qua hệ máng răng cưa để đưa ngược về bể tiếp nhận Thể tích cho lượng bùn lắng trong bể:

Vb = V- Vn = 14.5 – 0.18 = 14.32 m 3 Chiều cao cần thiết của bể là: 2 2

V b hW   m Chiều cao xây dựng của bể là H = h + hbv + hn = 3 + 0.5 + 0.1 = 3.6 m

Trong đó: hbv: chiều cao bảo vệ của bể, hbv = 0.5 m; hn: chiều cao lớp nước trung hòa trong bể, hn = 0.1 m

Chọn máng răng cưa có:

Bề rộng máng: Bm = 200 mm

Chiều cao máng: hm = 100 mm

Chiều dài máng răng cưa: L  (2.8 0.4) 4    9.6m

Tiết diện của máng thu nước là: fm = bm × hm = 0.2 × 0.1 = 0.02 m 2

Chọn ống dẫn nước về bể thu gom là ống uPVC DN 34 mm

Bảng 4.17 Thông số thiết kế bể chứa bùn

Lưu lượng bùn cần xử lý Qb = 2.145 m 3 /ngày

Chọn máy ép bùn băng tải NSP-500

Hình 4.1 Thông số kỹ thuật máy ép bùn băng tải

Tính toán công trình theo phương án 2

Tính toán tương tựphương án 1

Tính toán tương tự phương án 1

Lưu lượng nước thải Q= 300m 3 /ngày;

Nhiệt độ duy trì trong bể 26-28°C

Nước thải sau xử lý đạt tiêu chuẩn loại A, QCVN 14:2008/BTNMT;

Cặn lơ lửng ởđầu ra SSra ≤ 96 mg/l (thấp hơn tiêu chuẩn nguồn loại B) gồm có 65% là cặn có thể phân huỷ sinh học;

Chọn hiệu suất xử lý BOD trong bể Aerotank đạt 90%, nồng độ BOD đầu ra của bể:

Nước thải khi vào bể Aerotank có hàm lượng chất rắn lơ lửng bay hơi (nồng độ vi sinh vật ban đầu) X0 = 0

Nước thải được điều chỉnh sao cho BOD5: N: P = 100: 5: 1

Tỷ số giữa lượng chất rắn lơ lửng bay hơi (MLVSS) với lượng chất rắn lơ lửng (MLSS) có trong nước thải là 0.8;

MLVSS = 0.8 (độ tro của bùn hoạt tính Z = 0.2)

Nồng độ bùn hoạt tính tuần hoàn (tính theo chất rắn lơ lửng) Xr = 8500 mg/l;

Nồng độ chất rắn lơ lửng bay hơi hay bùn hoạt tính (MLVSS) được duy trì trong bể Aerotank là: X = 3500 mg/l;

Thời gian lưu bùn trong hệ thống,  c = 7 ngày;

Hệ số chuyển đổi giữa BOD5 và BOD20 là 0.68;

Hệ số phân huỷ nội bào, kd = 0.05 ngày -1 ;

Hệ số sản lượng tối đa (tỷ số giữa tế bào được tạo thành với lượng chất nền được tiêu thụ), Y = 0.6 Kg VSS/Kg BOD5;

Loại và chức năng bể: Bể Aerotank khuấy trộn hoàn chỉnh Ưu điểm nổi bật là không xảy ra hiện tượng quá tải cục bộ ở bất cứ phần nào của bể, từ đó đảm bảo quá trình xử lý diễn ra đồng nhất Bể thích hợp cho xử lý nước thải sấy rau củ quả.

Xác định nồng độ BOD 5 hoà tan trong nước thải ởđầu ra

Sơ đồ làm việc của hệ thống:

Hình 4.2 Quy trình làm việc của hệ thống bùn hoạt tính tuần hoàn

Q, Qr, Qw, Qe: lưu lượng nước đầu vào, lưu lượng bùn tuần hoàn, lưu lượng bùn xã và lưu lượng nước đầu ra, m 3 /ngày;

S0, S: nồng độ chất nền (tính theo BOD5) ở đầu vào và nồng độ chất nền sau khi qua bể Aerotank và bể lắng II, mg/l;

X, Xr, Xe: 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

BOD5 ở đầu ra = BOD5hoà tan đi ra từ bể Aerotank + BOD5 chứa trong lượng cặn lơ lửng ở đầu ra

BOD5 hoàtan đi ra từ bể Aerotank là S, mg/l

BOD5 chứa trong cặn lơ lửng ở đầu ra được xác định như sau:

Lượng cặn có thể phân huỷ sinh học có trong cặn lơ lửng ở đầu ra:

Lượng oxy cần cung cấp để oxy hoá hết lượng cặn có thể phân huỷ sinh học là:

19.5  1.42 (mgO2/mg tế bào) = 27.69 mg/l

Lượng oxy cần cung cấp này chính là giá trị BOD20 của phản ứng Quá trình tính toán dựa theo phương trình phản ứng:

1 mg/l 1.42 mg/l Chuyển đổi từ giá trị BOD20 sang BOD5

 BOD5 hòa tan đi ra bể Aerotank là S = 11.17 mg/l

Tính hiệu quả xử lý

Tính hiệu quả xử lý tính theo BOD5 hoà tan:

Hiệu quả xử lý của toàn bộ sơ đồ

Q: lưu lượng nước đầu vào Q = 300 m 3 /ngày;

Ymax: hệ số sản lượng cực đại Y= 0.6;

X: nồng độ chất rắn bay hơi được duy trì trong bể Aerotank, X= 3500 mg/l; kd: hệ số phân huỷ nội bào, kd = 0.05 ngày -1 ;

c: thời gian lưu bùn trong hệ thống, c = 7 ngày

Thời gian lưu nước trong bể

Lượng bùn phải xã ra mỗi ngày

Tính hệ số tạo bùn từ BOD5:

Yobs: hệ số sản lượng, Y= 0.6 kg VSS/ kg BOD5; kd: hệ số phân huỷ nội bào, kd = 0.05 ngày -1 ;

c: thời gian lưu bùn, c = 7 ngày

Lượng bùn hoạt tính sinh ra do khử BOD5 (tính theo VSS):

Px (VSS) = Yobs  Q  (S0 – S ) = 0.44 × 300  334.43  10 -3 = 44.14 kgVSS/ngày

Tổng cặn lơ lửng sinh ra trong 1 ngày:

Lượng cặn dư hằng ngày phải xả đi:

Pxả = Px (SS) – Q  BODra = 55.18 – 300 × 34.56 × 10 -3 = 44.8 kg/ngày

Tính lượng bùn xả ra hằng ngày (Qw) từ đáy bể lắng theo đường tuần hoàn bùn:

X: nồng độ chất rắn bay hơi trong bể Aerotank X = 3500 mg/l;

c: thời gian lưu bùn c = 7 ngày;

Qe đại diện cho lưu lượng nước được đưa ra ngoài từ bể lắng, tức là lượng nước thải ra khỏi hệ thống Lượng nước thất thoát do tuần hoàn bùn được xem là không đáng kể nên Qe bằng Q Trong trường hợp này, Q được xác định là 300 m^3/ngày, do đó Qe = Q = 300 m^3/ngày.

Xe: nồng độ chất rắn bay hơi ởđầu ra của hệ thống:

Xr: nồng độ chất rắn lơ lửng có trong bùn tuần hoàn, Xr = 8500 × 0.8= 6.8 kg/m 3

Để tính hệ số tuần hoàn α từ phương trình cân bằng vật chất cho bể lắng, ta xem lượng chất hữu cơ bay hơi ở đầu ra hệ thống là không đáng kể và áp dụng giả thiết này vào mô hình Phương trình cân bằng vật chất cho bể lắng cho thấy mối liên hệ giữa lưu lượng chất hữu cơ, mức độ tuần hoàn và lượng chất được thêm vào hoặc rò rỉ ra, từ đó có thể xác định α dựa trên tỉ lệ giữa phần chất được tuần hoàn và tổng lượng chất hữu cơ trong hệ thống Việc xây dựng và giải hệ phương trình cân bằng với giả thiết trên cho phép ước lượng α một cách dễ dàng, phục vụ cho đánh giá hiệu suất xử lý và tối ưu hóa vận hành bể lắng trong hệ thống xử lý nước thải Các kết quả tính toán α này phụ thuộc vào tham số quan sát và lưu lượng, nên cần kiểm tra độ nhạy và hiệu chỉnh bằng dữ liệu thực tế để đảm bảo độ tin cậy của mô hình.

Q: lưu lượng nước thải, Q = 300 m 3 /ngày;

X: nồng độ VSS trong bể Aerotank, X = 3500 mg/l;

Qr: lưu lượng bùn hoạt tính tuần hoàn;

X0: nồng độ VSS trong nước thải dẫn vào bể Aerotank, Xo = 0;

Xr: nồng độ bùn sau lắng, Xr = 8500 mg/l

8500  3500 = 0.7 Lưu lượng bùn tuần hoàn:

Tính lượng oxy cần cung cấp cho bể Aerotank dựa trên BOD 20

Lượng oxy cần thiết trong điều kiện tiêu chuẩn:

- 1.42Px (VSS) Với f là hệ số chuyển đổi giữa BOD5 và BOD20, f= 0.68

Lượng oxy thực tế cần sử dụng cho bể:

Cs20: Nồng độ bão hoà oxy trong nước ở nhiệt độ làm việc Cs20 = 9.08 mg/l;

Cd: Lượng oxy hoà tan cần duy trì trong bể Cd = 2 mg/l;

Csh: nồng độoxy hòa tan trong nước sạch ở 26°C, Csh=8.09mg/l;

: hệ số điều chỉnh sức căng bề mặt theo hàm lượng muối Đối với nước thải lấy

: hệ số điều chỉnh lượng oxy ngấm vào nước thải do ảnh hưởng hàm lượng cặn, chất hoạt động bề mặt, loại thiết bị làm thóang, hình dáng và kích thước bể, có giá trị từ 0.6-0.94 Chọn  =0.7

 Lượng không khí/m 3 nước thải = 156.8/300 = 0.52 kg O2/ m 3 nước thải

Tính lượng không khí cần thiết để cung cấp vào bể

OCt: lượng oxy thực tế cần sử dụng cho bể: OCt = 156.8 kgO2/ngày;

OU: công suất hoà tan oxy vào nước thải của thiết bị phân phối; Độ sâu ngập nước của thiết bị phân phối h = 4m (Lấy gần đúng bằng chiều sâu bể)

Tra bảng 7.1 trang [1] ta có Ou = 7 gO2/m 3 ;

Ou: công suất hoà tan oxy vào nước thải của thiết bị phân phối tính theo g O2/m 3 không khí; f: hệ số an toàn, chọn f = 1.5 (f nằm trong khoảng 1.5-2.0)

 = 8400 m 3 /ngày = 350 m 3 /h Chọn đĩa phân phối khí tinh EDI có các thông số như sau:

Bảng 4.18 Thông số đĩa thổi khí tinh EDI

Model FlexAir Threaded Disc (12ʺ Micro) Kiểu Đĩa (Disc), bọt mịn (Fine bubble)

Diện tích bề mặt 0.059 m2 Đường kính 328 mm Đầu nối ren Ren 27mm

Vật liệu Màng: EPDM, khung: GFPP

Sốđĩa cần phân phối trong bể:

Kiểm tra tỷ số F/M và tải trọng thể tích của bể

X: hàm lượng SS trong bể, X = 3500mg/l; θ: thời gian lưu nước, θ= 0.32 ngày

Giá trị này nằm trong khoảng cho phép của thông số thiết kế bể (0.2-0.6 kg/kg ngày) Tốc độ oxy hoá của 1g bùn hoạt tính:

 = 0.3 mg BOD5/mgbùn.ngày) Tải trọng thể tích của bể Aerotank:

Giá trị này trong khoảng thông số cho phép khi thiết kế bể (0.8 -1.92 kgBOD5/m 3 ngày)

Cân chỉnh, bổ sung Nito, Phosphor cho hệ bùn hoạt tính

Ta có tỷ lệ BOD5: N: P của hệ bùn hoạt tính trong bể hiếu khí là 100: 5: 1

Do đó nồng độ N cần thiết cho hệ bùn hoạt tính là:

Đối với bể Aerotank, nồng độ nitơ đầu vào là 11.18 mg/L không đủ cho hệ vi sinh trong bùn hoạt tính; do đó cần bổ sung 5.52 mg/L nitơ và thực hiện thông qua theo dõi và cung cấp men vi sinh để đảm bảo hiệu quả xử lý.

Nồng độ P cần thiết cho hệ vi sinh là:

Chiều sâu chứa nước của bể h = 4 m

Chiều cao an toàn trên mặt nước hbv = 0.5 m

Chiều cao tổng cộng của bể H = h+ hbv = 4 + 0.5 = 4.5 m

Bảng 4.19 Các thông sốkích thước bể Aerotank

STT Tên thông số Đơn vị Số liệu thiết kế

Bảng 4.20 Thông số chất ô nhiễm đầu ra bể Aerotank

Tính toán các thiết bị phụ

Tính toán máy thổi khí Áp lực cần thiết của máy thổi khí:

Hm = h1 + hd + H Trong đó: h1: tổn thất trong hệ thống ống vận chuyển h1 = 0.4 m; hd: tổn thất qua đĩa phun, h d = 0.5 m;

H: độ sâu ngập nước của đĩa, H = 4 m

Chọn Hm = 4.9 m Áp lực máy thổi khí tính theo Atmotphe:

Qtt 00 m 3 /ngày = 0.097 m 3 /s Công suất máy thổi khí:

Pmáy: công suất yêu cầu của máy nén khí, kW;

G: trọng lượng của dòng không khí, kg/s, G = Qtt  khí = 0.035  1.2 = 0.042 kg/s; R: hằng số khí, R = 8.314 KJ/K.molK;

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, P2 = Pm + 1 = 0.48 + 1 =1.48 atm; 1 n K

29.7: hệ số chuyển đổi; e: hiệu suất của máy, chọn e = 0.8

Tính toán đường ống dẫn khí

Vận tốc khí trong ống dẫn khí chính, chọn Vkhí = 15 m/s

Lưu lượng khí cần cung cấp, Qk = 0.097 m 3 /s Đường kính ống phân phối khí chính:

Chọn ống sắt tráng kẽm RSW DN 90mm

Từ ống chính ta phân làm 4 ống nhánh cung cấp khí cho bể, khoảng cách giữa các nhánh là 0.75m Mỗi nhánh có 6 đĩa thổi khí

Vận tốc khí qua mỗi ống nhánh v’ khí = 12 m/s

83 Đường kính ống nhánh: d = v khi  k

 = 0.05 m Chọn loại ống nhựa uPVC có đường kính DN 50mm

Kiểm tra lại vận tốc

Vận tốc khí trong ống chính:

Vậy vc nằm trong khoảng cho phép (10 -15 m/s)

Vận tốc khí trong ống nhánh:

Vậy vn nằm trong khoảng cho phép (10 -15 m/s)

Chọn đường ống dẫn nước thải từ bể lắng sang bể Aerotank là ống uPVC có đường kính danh nghĩa DN 125mm

Q: lưu lượng bùn tuàn hoàn trong 1 ngày, m 3 /ngày;

H: cột áp bơm, chọn H= 15 mH2O; ρ: khối lượng riêng của bùn, ρ = 1020 kg/m 3 ;

Chọn máy bơm ly tâm trục ngang công suất thấp Ewara DWO 037 1.5Hp Bơm có họng hút và xả có đường kính 42 – 34 mm

Chọn 2 bơm hoạt động thay phiên nhau, đồng thời bố trí valve trên đường ống dẫn bùn tuần hoàn đểđiều chỉnh đúng lưu lượng cần thiết

Thiết kế bể lắng được xác định dựa trên hai thông số chính là tải trọng bề mặt và tải trọng rắn Trong quá trình so sánh các phương án, ta chọn phương án cho ra diện tích bề mặt bể lắng lớn hơn nhằm tối ưu hóa hiệu quả xử lý và đảm bảo đáp ứng các yêu cầu tải trọng.

Diện tích bề mặt phần lắng theo tải trọng bề mặt được chọn là 20m 3 /m 2 ngày:

Q: lưu lượng nước trung bình, Q = 300 m 3 /ngày;

LA: tải trọng bề mặt tương ứng với lưu lượng trung bình, chọn LA m 3 /m 2 ngày (L1: 16 – 32 m 3 /m 2 ngày)

Diện tích bề mặt phần lắng theo tải trọng chất rắn được chọn là 5kg/m 2 h

Q: lưu lượng nước trung bình, Q = 300 m 3 /ngày;

MLSS: lượng chất rắn lơ lửng;

Ls: tải trọng chất rắn, Chọn Ls = 5 kg/m 2 h

 As < Al, vậy diện bề mặt bể lắng lấy theo tải trọng chất rắn, Al = 15 m 2

Chọn bể lắng có tiết diện hình vuông, cạnh W= 4m

Chọn chiều cao phần lắng Hl =4m

Chiều cao phần chứa bùn là Hb =0.6m

Chiều cao bảo vệ Hbv = 0.5m

Tổng chiều cao của bể lắng là: H= Hl + Hb + Hbv = 4 + 0.6 + 0.5 = 5.1 m

Chiều cao ống trung tâm: htt = Hl = 4m

Chọn ống tâm có đường kính bằng 20% đường kính tương đương diện tích lắng: d = 0.2 × 4 = 0.8 m

Diện tích ống nước trung tâm:

A d   0.5 m 2 Đường kính phần loe của ống trung tâm:

Dloe = 1.35 × d = 1.35 × 0.5 = 0.675 m Chiều dài phần loe: hloe = Dloe = 0.675 m

Diện tích bề mặt phần lắng:

 F  19.35 m 3 /m 2 ngày Thể tích phần lắng:

Thời gian lưu nước của bể lắng:

Vận tốc lắng trong bể:

Giá trị nằm trong khoảng cho phép < 500 m 3 /m 2 ngày

Tính toán máng thu nước Để thu nước sau lắng ta dùng hệ thống máng vòng có răng cưa thu nước chảy tràn xung quanh thành bể

Chọn máng có chiều rộng bm = 0.2m, chiều cao hm = 0.1m

Khi đó tiết diện của máng thu nước là fm = bm × hm = 0.2 × 0.1 = 0.02 m 2

Vận tốc nước chảy trong máng thu nước là:

Chọn khoảng cách giữa 2 răng cưa là 200mm và chiều rộng của cửa răng là 50mm Chọn máng răng cưa có:

Chiều cao khe: hkhe = 50 mm

W: cạnh trong bể lắng, W = 4 m; z: khoảng cách giữa 2 răng cưa, z = 0.2m;

87 Đường kính ống thoát nước máng dẫn ra bể khử trùng với tốc độ ống tự chảy 0.3 ÷ 0.7m/s, chọn v =0.3m/s

Chọn ống dẫn nước chính là ống nhựa uPVC có đường kính danh nghĩa DN 125mm

Bảng 4.21 Thông số thiết kế bể lắng

Tính toán tương tự phương án 1

Tính toán tương tựphương án 1

Lượng cặn bùn từ bể lắng của hệ thống xử lý nước thải sản xuất là 0.785 m 3 /ngày Lượng bùn dư từ bể Aerotank là 5.4 m 3 /ngày

Vậy lưu lượng bùn cần xử lý trong một ngày:

Bể chứa bùn tiếp nhận bùn từ bể lắng và bể Aerotank nên Qb = 6.185 m 3 /ngày

Sử dụng bể chứa bùn có máng răng cưa thu hồi nước

Sử dụng bể chứa bùn có quá trình lắng và nén bùn diễn ra

Thể tích cần thiết của bể chứa bùn để chứa được lượng bùn trong 7 ngày là:

Chọn bể có tiết diện hình vuông, cạnh W = 3.5 m

Thể tích nước tách được từ lượng bùn trên là:

V Q         m 3 Lượng nước này sẽđược thu hồi qua hệmáng răng cưa đểđưa ngược về bể tiếp nhận

Thểtích cho lượng bùn lắng trong bể:

Chiều cao cần thiết của bể là: 2 2

V b hW   m Chiều cao xây dựng của bể là H = h + hbv + hn = 3.5 + 0.5 + 0.1 = 4.1 m

Trong đó: hbv: chiều cao bảo vệ của bể, hbv = 0.5 m; hn: chiều cao lớp nước trung hòa trong bể, hn = 0.1 m

Chọn máng răng cưa có:

Bề rộng máng: Bm = 200 mm

Chiều cao máng: hm = 100 mm

Chiều dài máng răng cưa: L  (3.5 0.4) 4    12.4 m

 a  răng Tiết diện của máng thu nước là: fm = bm × hm = 0.2 × 0.1 = 0.02 m 2

Chọn ống dẫn nước về bể thu gom là ống uPVC DN 34 mm

Bảng 4.22 Thông số thiết kế bể chứa bùn

Lưu lượng bùn cần xử lý Qb = 6.185 m 3 /ngày

Chọn máy ép bùn băng tải NSP-500

Hình 4.3 Thông số kỹ thuật máy ép bùn băng tải

TÍNH TOÁN HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI SẢN XUẤT

Định dạng
Số trang	164
Dung lượng	7,12 MB