Tài liệu ĐỒ ÁN MÔN HỌC XỬ LÝ CHẤT THẢI THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI THỦY SẢN CÔNG SUẤT 500 M3/NGÀY.ĐÊM

ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD : PHAN XUÂN THẠNH A.TỔNG QUAN 1. Sơ lược về chế biến thủy sản và nguồn gốc nước thải 1.1. Chế biến thủy sản Công nghiệp chế biến thủy sản là một ngành công nghiệp hết sức phát triển ở khu vực phía Nam. Bên cạnh những lợi ích kinh tế đạt được, ngành này cũng phát sinh nhiều vấn đề về môi trường rất đáng quan tâm. Nguyên liệu ngành chế biến thủy sản hết sức phong phú : tươi sống đông lạnh, khô, luộc . . . và quá trình chế biến đòi hỏi sử dụng rất nhiều nước sạch nên thành phần tính chất nước thải hết sức phức tạp. Nguyên liệu thô Rã đông Nước thải Rửa Nước thải, máu, mỡ Nước sạch Xương, vây, vỏ, dầu, mỡ, máu, nguyên liệu không đủ chất lượng, tạp… Sơ chế Phân cỡ,loại Làm sạch & kiểm tra Nước thải Thành phẩm Sản phẩm tươi Đóng gói, hộp Bảo quản SVTH : LÊ HỒNG QUÂN 1 ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD : PHAN XUÂN THẠNH Ô nhiễm do nước thải tại các cơ sở chế biến thuỷ sản gồm nước thải sản xuất và nước thải sinh hoạt: - Nước thải sản xuất: sinh ra trong quá trình chế biến và nước vệ sinh nhà xưởng, máy móc, thiết bị,… Thành phần nước thải có chứa các chất hữu cơ, các chất rắn lơ lửng, các chất cặn bã, vi sinh vật và dầu mỡ. Lưu lượng và thành phần nước thải chế biến thủy sản rất khác nhau giữa các nhà máy tùy thuộc vào nguồn nguyên liệu sử dụng, và thành phần các chất sử dụng trong chế biến (các chất tẩy rửa, phụ gia…). - Nước thải sinh hoạt: sinh ra tại các khu vực vệ sinh và nhà ăn. Thành phần nước thải có chứa các cặn bã, các chất rắn lơ lửng, các chất hữu cơ, các chất dinh dưỡng và vi sinh. 1.2. Đặc trưng nước thải Trong nước thải thường chứa nhiều mảnh vụn thịt và ruột của các loại thủy sản, các mảnh vụn này thường dễ lắng và dễ phân hủy gây nên các mùi hôi tanh. Ngoài ra trong nước thải còn thường xuyên có mặt các loại vảy cá và mỡ cá. Trong nước thải đôi khi còn có chứa các sản phẩm có chứa indol và các sản phẩm trung gian của sự phân hủy các axit béo không no, gây nên mùi hôi thối rất khó chịu và đặc trưng, làm ô nhiễm về mặt cảm quan và ảnh hưởng sức khỏe công nhân trực tiếp làm việc. Mùi hôi còn do các loại khí, sản phẩm của quá trình phân hủy kị khí không hoàn toàn của các hợp chất protid và axit béo khác trong nước thải sinh ra các hợp chất mecaptanes, H2S… Chỉ tiêu Thời gian thải Lưu lượng trung bình pH COD BOD SS Dầu mỡ ĐTV Nito tổng Phôtpho tổng Hàm lượng 24 400 6-8 1500-2800 1000-1800 388-452 150-250 120-160 6-10 Đơn vị giờ m3/ngày mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l Nguồn : báo cáo tóm tắt HT.XLNTXN Đông lạnh 7 Cty XNK Thủy Sản An Giang (AGIFISH) 21-08-2001 SVTH : LÊ HỒNG QUÂN 2 ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD : PHAN XUÂN THẠNH 2. Các phương pháp xử lí nước thải 2.1. Phương pháp xử lý cơ học Phương pháp xử lý cơ học dùng để tách các chất không hòa tan và một phần các chất ở dạng keo ra khỏi nước thải. 2.1.1. Song chắn rác, lưới lọc Song chắn rác, lưới lọc dùng để giữ các cặn bẩn có kích thước lớn hoặc ở dạng sợi như giấy, rau cỏ, rác… được gọi chung là rác. Rác thường được chuyển tới máy nghiền rác, sau khi được nghiền nhỏ, cho đổ trở lại trước song chắn rác hoặc chuyển tới bể phân hủy cặn. Trong những năm gần đây, người ta sử dụng rất phổ biến loại song chắn rác liên hợp vừa chắn giữ vừa nghiền rác đối với những trạm công suất xử lý vừa và nhỏ. 2.1.2. Bể lắng cát Bể lắng cát tách ra khỏi nước thải các chất bẩn vô cơ có trọng lượng riêng lớn (như xỉ than, cát…). Chúng không có lợi đối với các quá trình làm trong, xử lý sinh hoá nước thải và xử lý cặn bã cũng như không có lợi đối với các công trình thiết bị công nghệ trên trạm xử lý. Cát từ bể lắng cát đưa đi phơi khô ở trên sân phơi và sau đó thường được sử dụng lại cho những mục đích xây dựng. 2.1.3. Bể lắng Bể lắng tách các chất lơ lửng có trọng lượng riêng khác với trọng lượng riêng của nước thải. Chất lơ lửng nặng sẽ từ từ lắng xuống đáy, các chất lơ lửng nhẹ sẽ nổi lên bề mặt. Cặn lắng và bọt nổi nhờ các thiết bị cơ học thu gom và vận chuyển lên công trình xử lý cặn. 2.1.4. Bể vớt dầu mỡ Bể vớt dầu mỡ thường áp dụng khi xử lý nước thải có chứa dầu mỡ (nước thải công nghiệp). Đối với nước thải sinh hoạt khi hàm lượng dầu mỡ không cao thì việc vớt dầu mỡ thường thực hiện ngay ở bể lắng nhờ thiết bị gạt nổi. 2.1.5. Bể lọc Bể lọc có tác dụng tách các chất ở trạng thái lơ lửng kích thước nhỏ bằng cách cho nước thải đi qua lớp vật liệu lọc, công trình này sử dụng chủ yếu cho 1 số loại nước thải công nghiệp. Phương pháp xử lý nước thải bằng cơ học có thể loại bỏ khỏi nước thải được 60% các tạp chất không hòa tan và 20% BOD. Hiệu quả xử lý có thể đạt tới 75% theo hàm lượng chất lơ lửng và 30-35% theo BOD bằng các biện pháp làm thoáng sơ bộ hoặc đông tụ sinh học. Nếu điều kiện vệ sinh cho phép, thì sau khi xử lý cơ học nước thải được khử trùng và xả vào nguồn, nhưng thường thì xử lý cơ học chỉ là giai đoạn xử lý sơ bộ trước khi cho qua xử lý sinh học. SVTH : LÊ HỒNG QUÂN 3 ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD : PHAN XUÂN THẠNH 2.2. Phương pháp xử lý hóa học: Thực chất của phương pháp xử lý hoá học là đưa vào nước thải chất phản ứng nào đó để gây tác động với các tạp chất bẩn, biến đổi hoá học và tạo cặn lắng hoặc tạo dạng chất hòa tan nhưng không độc hại, không gây ô nhiễm môi trường. Theo giai đoạn và mức độ xử lý, phương pháp hóa học sẽ có tác động tăng cường quá trình xử lý cơ học hoặc sinh học. Những phản ứng diễn ra có thể là phản ứng oxy hóa - khử, các phản ứng tạo chất kết tủa hoặc các phản ứng phân hủy chất độc hại. Phương pháp xử lý hóa học thường được áp dụng để xử lý nước thải công nghiệp. Tùy thuộc vào điều kiện địa phương và điều kiện vệ sinh cho phép, phương pháp xử lý hoá học có thể hoàn tất ở giai đoạn cuối cùng hoặc chỉ là giai đoạn sơ bộ ban đầu của việc xử lý nước thải. 2.2.1. Phương pháp trung hòa Dùng để đưa môi trường nước thải có chứa các axit vô cơ hoặc kiềm về trạng thái trung tính pH=6.5 – 8.5. Phương pháp này có thể thực hiện bằng nhiều cách: trộn lẫn nước thải chứa axit và nước thải chứa kiềm với nhau, hoặc bổ sung thêm các tác nhân hóa học, lọc nước qua lớp vật liệu lọc có tác dụng trung hoà, hấp phụ khí chứa axit bằng nước thải chứa kiềm… 2.2.2. Phương pháp keo tụ (đông tụ keo) Dùng để làm trong và khử màu nước thải bằng cách dùng các chất keo tụ (phèn) và các chất trợ keo tụ để liên kết các chất rắn ở dạng lơ lửng và keo có trong nước thải thành những bông có kích thước lớn hơn. 2.2.3. Phương pháp ozon hoá Là phương pháp xử lý nước thải có chứa các chất hữu cơ dạng hoà tan và dạng keo bằng ozon. Ozon dễ dàng nhường oxy nguyên tử cho các tạp chất hữu cơ. 2.2.4. Phương pháp điện hóa học Thực chất là phá hủy các tạp chất độc hại có trong nước thải bằng cách oxy hoá điện hoá trên cực anôt hoặc dùng để phục hồi các chất quý (đồng, chì, sắt…). Thông thường 2 nhiệm vụ phân hủy các chất độc hại và thu hồi chất quý được giải quyết đồng thời. 2.3. Phương pháp xử lý hóa – lý 2.3.1. Chưng cất Là quá trình chưng nước thải để các chất hoà tan trong đó cùng bay hơi lên theo hơi nước. Khi ngưng tụ, hơi nước và chất bẩn dễ bay hơi sẽ hình thành các lớp riêng biệt và do đó dễ dàng tách các chất bẩn ra. 2.3.2. Tuyển nổi Là phương pháp dùng để loại bỏ các tạp chất ra khỏi nước bằng cách tạo cho chúng khả năng dễ nổi lên mặt nước khi bám theo các bọt khí. 2.3.3. Trao đổi ion Là phương pháp thu hồi các cation và anion bằng các chất trao đổi ion (ionit). Các chất trao đổi ion là các chất rắn trong tự nhiên hoặc vật liệu nhựa nhân tạo. Chúng không hoà tan trong nước và trong dung môi hữu cơ, có khả năng trao đổi ion. SVTH : LÊ HỒNG QUÂN 4 ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD : PHAN XUÂN THẠNH 2.3.4. Tách bằng màng Là phương pháp tách các chất tan ra khỏi các hạt keo bằng cách dùng các màng bán thấm. Đó là màng xốp đặc biệt không cho các hạt keo đi qua. 2.4. Phương pháp xử lý sinh học: Thực chất của phương pháp này là dựa vào khả năng sống và hoạt động của các vi sinh để phân hủy – oxy hóa các chất hữu cơ ở dạng keo và hoà tan có trong nước thải. Những công trình xử lý sinh học được phân thành 2 nhóm: - Những công trình trong đó quá trình xử lý thực hiện trong điều kiện tự nhiên: cánh đồng tưới, bãi lọc, hồ sinh học… thường quá trình xử lý diễn ra chậm. - Những công trình trong đó quá trình xử lý thực hiện trong điều kiện nhân tạo: bể lọc sinh học (bể Biophin), bể làm thoáng sinh học (bể aerotank),… Do các điều kiện tạo nên bằng nhân tạo mà quá trình xử lý diễn ra nhanh hơn, cường độ mạnh hơn. Các quá trình xử lý sinh học chủ yếu được ứng dụng để xử lý nước thải:  Quá trình hiếu khí:  Tăng trưởng lơ lửng: quá trình bùn hoạt tính, hồ làm thoáng, phân hủy hiếu khí…  Tăng trưởng bám dính: lọc nhỏ giọt, tiếp xúc sinh học quay, bể phản ứng tầng vật liệu cố định…  Quá trình kết hợp tăng trưởng lơ lửng và tăng trưởng bám dính: lọc nhỏ giọt kết hợp với bùn hoạt tính.  Quá trình thiếu khí:  Tăng trưởng lơ lửng: tăng trưởng lơ lửng khử nitrat.  Tăng trưởng bám dính: tăngtrưởng bám dính khử nitrat.  Quá trình kị khí:  Tăng trưởng lơ lửng: quá trình kỵ khí tiếp xúc, phân hủy kỵ khí.  Tăng trưởng bám dính: kỵ khí tầng vật liệu cố định và lơ lửng.  Bể kỵ khí dòng chảy ngược: xử lý kỵ khí dòng chảy ngược qua lớp bùn (UASB).  Kết hợp: lớp bùn lơ lửng dòng hướng lên/ tăng trưởng bám dính dòng hướng lên.  Quá trình kết hợp hiếu khí, thiếu khí và kỵ khí:  Tăng trưởng lơ lửng: quá trình một hay nhiều bậc, mỗi quá trình có đặc trưng khác nhau.  Kết hợp: quá trình một hay nhiều bậc với tầng giá thể cố định cho tăng trưởng bám dính.  Quá trình hồ: SVTH : LÊ HỒNG QUÂN 5 ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD : PHAN XUÂN THẠNH  Hồ kỵ khí.  Hồ xử lý triệt để (bậc 3).  Hồ hiếu khí.  Hồ tùy tiện. Quá trình xử lý sinh học có thể đạt được hiệu suất khử trùng 99,9% (trong các công trình trong điều kiện tự nhiên), theo BOD tới 90 – 95%. Thông thường giai đoạn xử lý sinh học tiến hành sau giai đoạn xử lý cơ học. Bể lắng đặt sau giai đoạn xử lý cơ học gọi là bể lắng I. Bể lắng dùng để tách màng sinh học (đặt sau bể bophin) hoặc tách bùn hoạt tính (đặt sau bể aerotank) gọi là bể lắng II. Trong trường hợp xử lý sinh học nước thải bằng bùn hoạt tính thường đưa 1 phần bùn hoạt tính quay trở lại ( bùn tuần hoàn) để tạo điều kiện cho quá trình sinh học hiệu quả. Phần bùn còn lại gọi là bùn dư, thường đưa tới bể nén bùn để làm giảm thể tích trước khi đưa tới các công trình xử lý cặn bã bằng phương pháp sinh học. Quá trình xử lý trong điều kiện nhân tạo không loại trừ triệt để các loại vi khuẩn, nhất là vi trùng gây bệnh và truyền nhiễm. Bởi vậy, sau giai đoạn xử lý sinh học trong điều kiện nhân tạo cần thực hiện khử trùng nước thải trước khi xả vào môi trường. Trong quá trình xử lý nước thải bằng bất ký phương pháp nào cũng tạo nên 1 lương cặn bã đáng kể (=0.5 – 1% tổng lượng nước thải). Nói chung các loại cặn giữ lại ở trên các công trình xử lý nước thải đều có mùi hôi thối rất khó chịu (nhất là cặn tươi từ bể lắng I) và nguy hiểm về mặt vệ sinh. Do vậy, nhất thiết phải xử lý cặn bã thích đáng. Để giảm hàm lượng chất hữu cơ trong cặn bã và để đạt các chỉ tiêu vệ sinh thường sử dụng phương pháp xử lý sinh học kỵ khí trong các hố bùn ( đối với các trạm xử lý nhỏ), sân phơi bùn, thiết bị sấy khô bằng cơ học, lọc chân không, lọc ép…( đối với trạm xử lý công suất vừa và lớn). Khi lượng cặn khá lớn có thể sử dụng thiết bị sấy nhiệt. SVTH : LÊ HỒNG QUÂN 6 ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD : PHAN XUÂN THẠNH B. THUYẾT MINH CÔNG NGHỆ 1. Cơ sở lựa chọn 1.1. Các thông số đầu vào và tiêu chuẩn Chỉ tiêu Thời gian thải Lưu lượng pH COD BOD SS Dầu mỡ ĐTV Nito tổng Phôtpho tổng Hàm lượng 24 500 6,4 1200 700 300 115 75 8 TCVN 6884 – 2001 6-8,5 70 35 80 10 6 Vượt TCVN 17 30 4 12 1,3 Đơn vị giờ m3/ngày mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l Dao động lưu lượng và hàm lượng BOD5 theo giờ trong ngày Q (m3/h) 11 10 7,5 7,5 7,5 8,5 15 42,5 40 35 22,5 19 Giờ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 BOD5 (mg/l) 335 420 583 588 759 759 836 1186 1176 837 758 671 Giờ 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Q (m3/h) 17,5 17,5 20 39,5 27 23,5 22,5 22 24,5 24 21 15 BOD5 (mg/l) 525 506 588 1167 836 758 506 505 838 841 505 336 Với lưu lượng nước thải lớn và thành phần chất dinh dưỡng trong nước thải cao, phương pháp sinh học là phương pháp khả thi và ít tốn kém nhất trong đó phương pháp cơ học và hóa lí đóng vai trò tiền xử lí. 1.2. Mục tiêu - Nước thải sau khi xử lí sẽ đạt tiêu chuẩn TCVN 5945 – 1995 Cột B hoặc TCVN 6884 – 2001 với lưu lượng 500 m3/ngày đêm. Chi phí vận hành bảo trì kinh tế. Qui trình đơn giản dễ vận hành. Không pháp sinh tác động gây ảnh hưởng đến môi trường. SVTH : LÊ HỒNG QUÂN 7 ĐỒ ÁN MÔN HỌC 2. Phương án xử lí Bể vớt dầu mỡ Bể thu nước thải GVHD : PHAN XUÂN THẠNH Máy thổi Khí Bể điều hòa Bể lắng I Bể Aerotank SCR Bể lắng II Bể Lọc áp lực Bể khử trùng Nguồn tiếp nhận Bể chứa bùn Bể nén bùn Ghi chú Máy ép bùn SVTH : LÊ HỒNG QUÂN Đổ bỏ : Nước : Bùn : Váng dầu mỡ : Ống dẫn khí 8 ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD : PHAN XUÂN THẠNH Thuyết minh công nghệ : Các loại nước thải từ các nguồn nhà máy qua mạng lưới thoát nước đến song chắn rác loại bỏ tạp chất thô rồi tập trung vào bể thu. Bể thu được trang bị máy bơm và được điều khiển bởi công tắc mực nước. Nước thải từ bể tiếp nhận được bơm qua bể điều hòa để điều hòa lưu lượng và đồng nhất tính chất nước thải. Tiếp đó nước thải được bơm đưa sang bể lắng I nhằm loại bỏ một phần các chất lơ lửng rồi sang bể aerotank. Bùn lắng thu được từ bể lắng I được bơm sang bể nén bùn trọng lực. Tại bể Aerotank quá trình phân hủy hiếu khí diễn ra. Tại đây nước thải được trộn đều với bùn hoạt tính và nhờ oxy không khí do máy thổi khí cung cấp, vi sinh vật phân huỷ chất hữu cơ còn lại. Nước thải có lẫn bùn hoạt tính được dẫn qua bể lắng II để tách bùn. Phần lớn lượng bùn từ đáy của bể lắng được hai bơm tuần hoàn bùn bơm sang bể chứa bùn. Nước trong sẽ chảy tràn sang bể lọc áp lực. Bể lọc áp lực sẽ loại bỏ các cặn lơ lửng còn sót sau lắng II. Nước trong sẽ chảy sang bể khử trùng đuợc hoà trộn chung với dung dịch chlorine nhằm diệt các vi khuẩn. Nước thải sau xử lý đạt TCVN 6884-2001 và được xả ra nguồn tiếp nhận gần đó. Bùn trong bể chứa bùn một phần được tuần hoàn lại bể aerotank, lượng bùn dư sẽ được bơm sang bể nén bùn trọng lực. Bùn trong bể nén bùn sẽ được đưa vào máy ép bùn dây đai, bùn khô sau đó sẽ được chở đi đổ bỏ. SVTH : LÊ HỒNG QUÂN 9 ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD : PHAN XUÂN THẠNH C.TÍNH TOÁN CÔNG NGHỆ 1. Lưu lượng tính toán và các hệ số không điều hòa Nhà máy làm việc 3 ca với lưu lượng thải 500 m3/ngày đêm, lưu lượng thải không lớn nên chọn song chắn rác làm sạch thủ công. Lưu lượng giờ lớn nhất : Q hmax  42,5 m 3 h  Lưu lượng giờ trung bình : Q hTB  TB Q ngày 24  20,83  m 3 h  Lưu lượng giờ nhỏ nhất : Q hmin  7,5 m 3 h  Lưu lượng bơm bằng lưu lượng trung bình giờ : TB Qb  Q ngày  20,83 m 3 h  Hệ số giờ cao điểm : K h  Qhmax 42,5   2,04 QhTB 20,83 Hệ số giờ nhỏ nhất : K h  Qhmin 7,5   0,36 QhTB 20,83 2. Song chắn rác Chiều sâu phần cuối của mương dẫn nước thải là 0,8 m. Chọn kích thước mương dẫn là : Rông  Sâu  B  H  0,4m  0,8m Vận tốc nước trong mương là v s  0,5 m s  Chiều cao lớp nước trong mương là h Qhmax 42,5   0,059 m  . 3600  v s  B 3600  0,5  0,4 Chọn kích thước song chắn Rông  Dày  b  d  5mm  25mm . Khe hở giữa các thanh là w  25mm . SVTH : LÊ HỒNG QUÂN 10 ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD : PHAN XUÂN THẠNH Thông số Kích thước song chắn Rộng, mm Dày, mm Khe hở giữa các thanh, mm Độ dốc theo phương đứng, (độ) Tốc độ dòng chảy trong mương đặt song chắn, Làm sạch thủ công 5 – 15 26 – 38 16 – 50 30 – 45 0,3 – 0,6 m/s Tổn thất áp lực cho phép, mm 150 Mối quan hệ giữa chiều rộng mương, chiều rộng thanh và khe  số thanh trong mước là : B  n  b   n  1  w  400  n  5   n  1  25  n  12,5 Trong đó n là số thanh chắn. Chọn số thanh chắn là 12 thanh, vậy khoảng cách giữa các thanh sẽ là : 400  12  5  12  1  w  w  26,15 mm  Tổng tiết diện các khe song chắn A : A   B  bn   h   0,4  0,005  12  0,059  0,02 m 2  Vận tốc dòng chảy qua song chắn V  Qhmax q 42,5    0,59 m s  A 3600  A 3600  0,02 Tổn thất áp lực qua song chắn : 1 V 2  v s2 1 0.59 2  0.5 2 hl    0,0071 m   7,1 mm  150 mm  0,7 2 g 0,7 2  9,81 Chiều sâu xây dựng mương đặt song chắn rác : H m  h  hl  hbv  0,8  0,0071  0,3  1,11 m  Trong đó hbv  0,3 m  là chiều cao bảo vệ. 3. Bể thu nước thải Thời gian lưu: t = 10 - 30 ph, chọn t =15 ph. Thể tích hầm bơm: V  Qhmax  t  42,5  15  10,625 m 3  60 Chiều sâu hữu ích của bể là 2.5 m, chiều cao bảo vệ là 0.5m Vậy kích thước bể là: L  W  H  2m  2m  3m Bể sử dụng 2 bơm (một bơm dự phòng) Lưu lượng bơm Q  Qhmax  42,5 m 3 h  SVTH : LÊ HỒNG QUÂN 11 ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD : PHAN XUÂN THẠNH Cột áp 8m, hiệu suất   0,8 Công suất bơm hưu ích Q  g H 42,5  1000  9,81 8   1.16 KW  1000   3600  1000  0,8 N Công suất động cơ : N đc  N    1.16  2  2,32 KW   3,1Hp Trong đó   2 là hệ số dự trữ (từ 1-2.5) Chọn 2 máy bơm công suất 4 Hp. 4. Bể điều hòa Lưu lượng bơm ra khỏi bể là Qb  QhTB  20,83 m 3 / h  . Giờ Q (m3/h) Thể tích tích lũy 11 10 7,5 7,5 7,5 8,5 15 42,5 40 35 22,5 19 17,5 17,5 20 39,5 27 23,5 22,5 22 24,5 24 21 15 Hiệu số thể tích V (m ) V i (m 3 )  V i ( m 3 ) 11 21 28,5 36 43,5 52 67 109,5 149,5 184,5 207 226 243,5 261 281 320,5 347,5 371 393,5 415,5 440 464 485 500 20,8 41,7 62,5 83,3 104,2 125 145,8 166,6 187,5 208,3 229,1 250 270,8 291,6 312,5 333,3 354,1 374,9 395,8 416,6 437,4 458,3 479,1 500 9,8 20,7 34 47,3 60,7 73 78,8 57,1 38 23,8 22,1 24 27,3 30,6 31,5 12,8 6,6 3,9 2,3 1,1 -2,6 -5,7 -5,9 0 3 i tl 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Thể tích bơm đi V (m ) i 3 bd bd tl Như vậy thể tích bể điều hòa sẽ là : V  maxV i (m3 )  V i (m3 )   minV i (m3 )  V i (m3 )   78.8    5.9  84.7 m3  bd tl SVTH : LÊ HỒNG QUÂN bd tl . 12 ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD : PHAN XUÂN THẠNH Thể tích thực của bể điều hòa : Vdh  1.1  1.2  V  1.2  84.7  101.64 m3  . Chọn kích thước bể điều hòa là : L  W  H  7m  5m  3m . Chọn chiều cao bảo vệ là 0,5m vậy kích thước bể sẽ là L  W  H  7 m  5m  3.5m . Thời điểm cạn bể nhất là 7 giờ. Thời điểm tính tóan chon là lúc 8 giờ. Thể tích bể điều hòa tại giờ đang xét : Vi  V i 1  Vv  i   Vr  i  Trong đó :  Vi : thể tích nước trong bể điều hòa ở giờ đang xét.  V i 1 : thể tích nước trong bể điều hòa giờ trước đó.  Vv  i  : lượng nước vào bể giờ đang xét.  Vr  i  : lượng nước bơm ra khỏi bể giờ đang xét. Hàm lượng BOD5 trung bình ra khỏi bể được tính như sau : Sr i  Vv  i   S v  i   V i 1  S  i 1 Vv  i   V i 1 Trong đó :  S r  i  : hàm lượng BOD5 trung bình của dòng ra ở giờ đang xét.  Vv  i  : lượng nước vào bể giờ đang xét.  S v  i  : hàm lượng BOD5 trung bình của vào ra ở giờ đang xét.  V i 1 : Thể tích nước trong bể điều hòa ở giờ đang xét. Ta có Bảng tính toán hàm lượng BOD5 trung bình và tải lượng BOD5 trước và sau bể điều hòa Giờ Trong ngày Q (m3/h) 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 42,5 40 35 22,5 19 17,5 17,5 20 39,5 27 Thể tích nước trong bể 21,7 40,9 55,0 56,7 54,9 51,6 48,2 47,4 66,1 72,2 SVTH : LÊ HỒNG QUÂN BOD vào (mg/l) 1186 1176 837 758 671 525 506 588 1167 836 BOD trung bình ra khỏi bể (mg/l) 1186 1180 1020 814 736 636 520 530 851 1071 Tải lượng BOD trước điều hòa (kg/h) 50,4 47,0 29,3 17,1 12,7 9,2 8,9 11,8 46,1 22,6 Tải lượng BOD sau điều hòa (kg/h) 24,7 24,6 21,2 17,0 15,3 13,2 10,8 11,0 17,7 22,3 13 ĐỒ ÁN MÔN HỌC 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7 23,5 22,5 22 24,5 24 21 15 11 10 7.5 7.5 7.5 8.5 15 GVHD : PHAN XUÂN THẠNH 74,9 76,6 77,7 81,4 84,6 84.8 78.9 69.1 58.3 44.9 31.6 18.3 5.9 0.0 758 506 505 838 841 505 336 335 420 583 588 759 759 836 817 700 506 585 839 774 480 336 346 439 584 621 759 814 17,8 11,4 11,1 20,5 20,2 10.6 5.0 3.7 4.2 4.4 4.4 5.7 6.5 12.5 17,0 14,6 10,5 12,2 17,5 16.1 10.0 7.0 7.2 9.1 12.2 12.9 15.8 17.0 BOD5 trung bình sau điều hòa là : 714 mg/l Các dạng khuấy trộn ở bể điều hoà :  Khuấy trộn cơ khí: 0,004 – 0,008 kw/m3 thể tích bể  Hệ thống sục khí: 0,01 – 0,015 m3/m3 phút (m3 thể tích bể) Chọn phương pháp hệ thống sục khí với R= 0,01 m3/m3 phút Lượng khí nén cần thiết cho khuấy trộn: Qk  R  V  0,01 101.64  1,02 m 3 phút   17 l s  Hiệu suất chuyển hoá oxy của thiết bị khuếch tán khí là E = 20%, hệ số an toàn f = 1,1 để tính công suất thiết kế thực của máy thổi khí: M kk  f  Q k 1,2  1.02   6,12 m 3 phút  E 0,2 Số lượng đĩa phân phối khí cần thiết là : N 6,12  60  31 cái  12 Áp lực cần thiết cho hệ thống cấp khí nén xác định theo công thức: Hct = H + hbv + (hd + hc) + hf = 3m + 0,5m + 0,4m + 0,5m = 4,4 m Trong đó:  H : thiết bị khuếch tán đặt chìm ở độ sâu 3 m, H = 3m  hbv : chiều cao bảo vệ của bể, hbv = 0,3m  hf : tổn thất qua thiết bị phân phối, hf = 0,5m  hd : tổn thất áp lực do ma sát dọc theo chiều dài đường ống dẫn.  hc : tổn thất cục bộ. SVTH : LÊ HỒNG QUÂN 14 ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD : PHAN XUÂN THẠNH Trong đó tổng hd và hc thường không vượt quá 0,4m. Chọn hd +hc =0,4m. Áp lực không khí sẽ là: P 10,33  4,4  1,43 at  10,33 Công suất máy thổi khí: N 34400   P 0.29  1  M kk 34400  1,430.29  1  17   13.05 kW   17.5 HP  102  n 102  0.8  60 Trong đó:  Mkk = 17 m3/phút  Hiệu suất máy nén khí, n = 0,7 – 0,9, Chọn n = 0,8. Chọn năm máy thổi khí (bốn hoạt động, một dự phòng), mỗi máy có công suất 5 hp. Số lượng: 2 bơm, 1 bơm hoạt động, 1 bơm dự phòng. Lưu lượng qua 1 bơm: Q  Qhtb  20,83 m 3 h   500 m 3 ngày  . Cột áp của bơm: P= P1 + P2 + P3 = 3 + 3 + 3 = 9mH2O. Trong đó:  P1 : chiều cao cột nước trong bể, P1 = 3m.  P2 : tổn thất cục bộ qua các chỗ nối, đột mở, đột thu, lấy trong khoảng từ 23mH2O, Chọn P2=3mH2O.  P3 : chiều cao của bình áp lực, P3 = 3mH2O. Công suất yêu cầu của máy bơm, N Q  g  H   500  9,81 9  1000   0,64 kW  . 1000  86400  1000  0,8 Công suất động cơ: N dc  N    0,64  1.5  0,96 kW  Trong đó :  : hệ số dự trữ 1 – 2,.5. Chọn  =1,5. Ta chọn 2 bơm có công suất mỗi bơm là 1,5 Hp. 5. Bể lắng I Dạng hình tròn, nước thải vào từ tâm và thu nước theo chu vi. Chọn tải trọng bề mặt là LA = 40m3/m2ngày, Diện tích bề mặt lắng là : SVTH : LÊ HỒNG QUÂN 15 ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD : PHAN XUÂN THẠNH TB Qngày A LA  500  12,5 m 2  40 Đường kính bể lắng : D 4 4 A  12,5  4 m    Đường kính ống trung tâm d : d  20% D  0,2  4  0,8 m  Chọn chiều sâu hữu ích của bể lắng H=3m, chiều cao lớp bùn h b = 0,7m, chiều cao lớp trung hòa hth = 0,2m, chiều cao bảo vệ hbv = 0,3m. Vậy chiều cao tổng cộng của bể là : H tc  H  hb  hth  hbv  3  0,7  0,2  0,3  4,2 m  Chiều cao ống trung tâm : h  0,6 H  0,6  3  1,8 m  Kiểm tra thời gian lưu nước của bể lắng : Thể tích phần lắng : W    D 2  d 2   H    4 2  0,8 2   3  36,2 m 3  4 4 Thời gian lưu nước : W 36,2  24   1,73 h   1,5h TB Qngày 500 t Tải trọng máng tràn : LS  TB Qngày D  500  39,8 m 3 m.ngày   4 Sau khi lắng 1 và song chắn rác tinh hiệu quả khử cặn lơ lửng 70%, BODs giảm 36%  Hàm lượng BODs sau lắng 1: 714  (1-0,36)= 457 mg BODs/l  Hàm lượng SS sau lắng 1: 300  (1-0,7)= 90 mg/l  Lượng chất lơ lửng thu được mỗi ngày  MV(ss) =300  0,7  500 : 1000 = 105(kgSS/ngày) Giả sử bùn tươi (hỗn hợp váng nổi và cặn lắng) có hàm lượng chất rắn là: TS=3% ; VSS=65% và khối lượng riêng là 1,053 kg/l Dung tích bùn tươi cần xử lý mỗi ngày : Qv  M v  SS  3%  1,053  105  2 m 3  3%  1,053  1000 Lượng VS của bùn tươi cần xử lý : SVTH : LÊ HỒNG QUÂN 16 ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD : PHAN XUÂN THẠNH Mv(vs)= Mv(ss)  0,65= 105  0,65= 68.25 (kgVSS/ngày) Sử dụng hai bơm bùn một sử dụng, một dự phòng. Mỗi máy bơm bùn có công suất 1hp. 6. Bể Aerotank Mục đích : Khử BOD kết hợp khử Nitrát. Các thông số tính toán :  Tỉ số MLVSS : MLSS = 0,8  Hệ số sản lượng tế bào Y = 0,5 mgVSS/mgBOD.  Hàm lượng bùn tuần hoàn trong tuần hoàn: Xu=8000mgSS/l;  Hàm lượng bùn hoạt tính trong bể aerotank MLVSS: 2500 – 4000 mg/l, chọn X = 3000 mg/l;  Thời gian lưu bùn trung bình (c) : 3 – 15 ngày  Nước thải chế biến thủy sản có chứa lượng chất dinh dưỡng Nitơ, Photpho và các chất vi lượng khác  Nước thải sau lắng II chứa 25 mg/l cặn sinh học, trong đó có 65% cặn dễ phân huỷ sinh học  BOD5 : BOD20 = 0,68  Dựa vào tỉ số BOD5 : N : P = 100 : 5 : 1 và thành phần N, P của nước thải (BOD5 = 700 mg/l, TKN = 75 mg/l, Ptổng = 8mg/l ) có thể kết luận chất dinh dưỡng đa lượng đủ cho vi sinh vật phát triển, Giả sử các chất dinh dưỡng đa lượng cũng đủ cho sinh trưởng tế bào.  Tỉ số F/M : 0,2 – 0,6 kg/kg,ngày;  Tải trọng thể tích : 0,3– 1,6kgBOD5 /m3ngày  Nồng độ BOD5 sau khi ra khỏi bể lắng II :BOD5 = 18 mg/l.  BOD5 của nước thải vào bể aerotank là 457 mgBOD/l. BOD5 hoà tan trong nước sau lắng II được xác định như sau: Tổng BOD5 = BOD5 hoà tan + BOD5 cặn lơ lửng Xác định BOD5 của cặn lơ lửng ở đầu ra: 0,65  25 mg/l = 16,25 mg/l SVTH : LÊ HỒNG QUÂN 17 ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD : PHAN XUÂN THẠNH BOD20 của cặn lơ lửng dễ phân huỷ sinh học của nước thải sau lắng II: 16,3  (1,42 mg O2 tiêu thụ/mg tế bào bị oxi hoá) = 23 mg/l BOD5 của cặn lơ lửng của nước thải sau lắng II: 23 mg/l  0,68 = 16 mg/l BOD5 hoà tan của nước thải sau lắng II: 18 = C + 16  C = 18 – 16 = 2 mg/l. Hiệu quả xử lý BOD5 của bể Aerotank là : E S o  S 457  18   0,961 So 457 Tốc độ sinh trưởng của vi khuẩn Nitrat :   N  DO   1,052  0.5  2    K dn    n   n ,m     0,097  0,192 gVSS gVSS.ngày  0,958  0.5  0,5  2   K n  N  K 0  DO  Trong đó :  n : tốc độ sinh trưởng riêng của vi khuẩn Nitrat hoá ( g VSS/VSS.ngày)  m,n : tốc độ sinh trưởng riêng tối đa của vi khuẩn Nitrat hoá ( gVSS/gVSS.ngày) o Ở 25oC,  n , m 25 o C  0,75  1,07 25 20  1,052 gVSS gVSS.ngày   N : nồng độ nitơ-NH3 đầu ra (g/m3) ,N=0,5 g/m3.  Kn : hệ số bán vận tốc, o Ở 25oC K n 25  Kdn o C  0,74  1,05325 20  0,958 gVSS gVSS.ngày  : hệ số phân huỷ tế bào cho vi khuẩn nitrat hoá 25  20  0,097 gVSS gVSS.ngày  o Ở 25oC K dn 25 C  0,08  1,04 o  DO : nồng độ oxi hoà tan duy trì trong bể DO=2 mg/l.  Ko : nồng độ bàn bão hoà đối với DO, Ko =0,5 mg/l. Thời gian lưu bùn tính toán :  1 1   5,21 ngày   n 0,192 Thời gian lưu bùn thiết kế là : SVTH : LÊ HỒNG QUÂN 18 ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD : PHAN XUÂN THẠNH  c  1,5  5,21  7,81 ngày  Chọn thời gian lưu bùn là  c  8  ngày  Lượng bùn dư sinh ra mỗi ngày : PX  VSS   QY  S  S 0  f d K d Q S  S 0  c QYn  NO x    1  K d c 1  K d c 1  K dn c 500  0,5   457  2  0,15  0,146  500   457  2  8 500  0,15  60   1  0,146  8 1  0,146  8 1  0,097  8  73386 gVSS ngày   Trong đó  Q : lưu lượng nước thải (m3/ng), Q = 500 m3/ngày  So : BOD5 của nước thải vào bể aerotank, So = 457 gBOD/m3.  Kd : Hệ số phân hủy nội bào 25 20  1,46 gVSS gVSS .ngày  o Ở 25oC K d 25 C  0,12  1,04 o  S : nồng độ BOD5 sau lắng II, S = 2mg/l;  X : hàm lượng tế bào chất trong bể, X = 3000mg MLVSS/l  fd : tỉ lệ vụn tế bào, fd =0,15gVSS/gVSS.  NOx : NOx = 0,8 TKN = 0.875 = 60 g/m3. Thể tích bể : V  PX  VSS  c X  73368  8  195,65 m 3  3000 Thời gian lưu nước trong bể : T V 195.65   12,15 h  tb Qh 20.83 Các kích thước điển hình của bể aerotank xáo trộn hoàn toàn: Thông số Chiều cao hữu ích, m Giá trị 3,0 – 4,6 Chiều cao bảo vệ, m 0,3 – 0,6 Khoảng cách từ đáy đến đầu khuếch tán 0,45 – 0,75 khí, m 1,0:1 – 2,2:1 Tỉ số rộng : sâu (W:H) Chọn chiều cao hữu ích là 4 m, chiều cao bảo vệ là 0,5 m Chiều cao tổng cộng của bể là : H  4  0,5  4,5 m  SVTH : LÊ HỒNG QUÂN 19 ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD : PHAN XUÂN THẠNH Chọn tỉ số rộng : sâu là 1 : 1, chiều rộng bể là W  4 m  L 195,65  12,3 m  4 4 Vậy kích thước bể aerotank là : L  W  H  13m  4m  4.5m Lượng bùn sinh ra mỗi ngày tính theo SS : PX ( SS )  73368  91710 gSS ngày  0,8 Lượng bùn cần xử lý mỗi ngày : Lượng bùn dư cần xử lý = tổng lượng bùn – lượng SS trôi ra khỏi lắng II = 91710  10 3  25  500  10 3  79,21 kgSS ngày  Lượng bùn dư có khả năng phân huỷ sinh học cần xử lý : 79,21 0,8  63,4 kgSS ngày  Lượng bùn xả hằng ngày : Qx   VX  Qe X e C VX  Qw  Qr X u  Qe X e X u C 195,65  3000  500  25  0,8  8  7,92 m 3 ngày  8000  8 Trong đó :  V: thể tích bể Aerotank (m3)  Qr: lưu lượng bùn thải từ đường tuần hoàn (m3/ngày)  Xu: nồng độ của bùn trên đường tuần hoàn (mg/l)  Qe: lưu lượng đầu ra từ bể lắng II (m3/ngày) (Giả sử xem như lượng bùn thải là không đáng kể, nên Qe = Q = 500 (m3/ngày))  Xe: nồng độ cặn lơ lửng đầu ra từ bể lắng II (mg/l)  X: nồng độ bùn trong bể Aerotank (mg/l)  θc: thời gian lưu bùn (ngày) Hàm lượng bùn hoạt tính trong bể aerotank : MLVSS  MLVSS 3000   3750  mgSS/l  0,8 0,8 Dựa vào sự cân bằng sinh khối quanh bể aerotank, xác định tỉ lệ bùn tuần hoàn dựa trên phương trình cân bằng sinh khối: Q  X 0  Qr  X u   Q  Qr   X Trong đó :  Xo: hàm lượng cặn lơ lửng đầu vào (mg/l) SVTH : LÊ HỒNG QUÂN 20