Tài liệu Xử lí nước thải nhà máy hóa chất biên hòa

  • Số trang: 29 |
  • Loại file: PDF |
  • Lượt xem: 129 |
  • Lượt tải: 0
hoanggiang80

Đã đăng 20010 tài liệu

Mô tả:

ĐỒ ÁN : XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY SẢN XUẤT HÓA CHẤT BIÊN HÒA CHƯƠNG 4 : TÍNH TOÁN CÔNG TRÌNH XỬ LÝ A – TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI 4.1 Phương pháp cơ học Song chắn rác và lưới chắn rác Lưới chắn rác bao gồm các thanh nằm song song, được thiết kế để giữ lại các mảnh vụn và các vật thể có kích thước lớn khác được mang theo bởi nước thải chảy vào. Dựa trên cơ sở đánh giá tổng lưu lượng nước thải và những chất rắn có thể giữ lại được bằng lưới chắn rác mà nó đem theo vào, việc tách bỏ rác khỏi các thanh chắn hoạt động tự động. Hoạt động của lưới chắn rác được kiểm soát bởi các cảm biến mức nước ở phía trước và phía sau của lưới chắn. Lượng rác giữ lại sẽ được nén thuỷ lực để giảm bớt thể tích trước khi được đưa đi xử lý hoặc lưu giữ trước khi xử lý. Bể lắng cát Tầm quan trọng của việc lắng cặn và cát trước khi nước thải được đưa tới các bước xử lýkhác có thễ cần thiết nếu lượng cặn thô còn lớn sau khi qua song chắn rác hay lượng cát lớn. Mục đích chính là để tránh sự tích tụ cát trong các bể phản ứng. Ngoài ra, việc lắng cát hiệu quả giúp bảo vệ bơm và các thiết bị cơ điện khác khỏi bị mài mòn và giảm chi phí bảo dưỡng. Việc bảo đảm rằng chất hữu cơ và cát được tách biệt hoàn toàn là rất quan trọng để bảo đảm cho lượng cát bị giữ lại càng ít càng tốt. Điều này giúp giảm bớt chi phí xử lý, đồng thời giữ cho quá trình bốc mùi từ cát ở mức tối thiểu. Việc tách hiệu quả các thành phần hữu cơ và vô cơ tại bể lắng cát có thể đạt được thông qua việc thổi khí. Do vậy,trong thực tiễn thường để kết hợp loại bể lắng cát này với thiết bị tách chất dầu mỡ việc loại chất béo mà chức năng chính là để bảo vệ các quá trình xử lý tiếp theo khỏi dầu mỡ do có thể cản trở vận hành theo các cách khác nhau và làm tăng chi phí bảo dưỡng. Bể lắng đợt 1 Tương tự như bể lắng cát,bể lắng 1 có nhiệm vụ tách các hạt lơ lửng trên nguyên tắc trọng lực .Cặn lắng của bể lắng 1 là loại cặn có trọng lượng thay đổi,có khả năng kết dính và keo tụ với nhau.Quá trình lắng tốt có thể loại bỏ 80 – 85% lượng cặn trong nước thải. Vì vậy,đây là quá trình quan trọng trong xử lý nước thải và thường được bố trí xử lý ban đầu hay trước khi xử lý sinh học.Để có thể tăng cường quá trình xử lý ta có thể bổ sung thêm chất đông tụ sinh học. Căn cứ theo chiều nước chảy,người ta phân biệt thành các dạng bể lắng sau: -Bể lắng ngang: nước chảy vào bể theo phương ngang từ đầu bể đến cuối bể.Bể lắng ngang có mặt bằng chữ nhật. -Bể lắng đứng :nước chảy vào bể theo phương thẳng đứng từ dưới đáy bể lên hoặc từ trên xuống.Bể lắng đứng thường có mặt bằng hình tròn hoặc vuông. GVHD : TS.TRƯƠNG THỊ TỐ OANH SVTH : HUỲNH MINH VIỄN 26 ĐỒ ÁN : XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY SẢN XUẤT HÓA CHẤT BIÊN HÒA -Bể lắng radien:nước chảy vào bể theo hướng từ trung tâm ra thành bể hay có thể ngược lại. Bể lọc Dùng để tách các phần tử lơ lửng phân tán trong nước thải với kích thước tương đối nhỏ sau bể lắng,bằng cách cho nước thải đi qua các vật liệu lọc như cát thạch anh,than cốc,than bùn,… Quá trình lọc chỉ áp dụng cho các công nghệ xử lý nước tái sử dụng và cần thu hồi một số thành phần quý hiếm có trong nước thải.Các loại bể lọc được phân loại như sau: -Lọc qua vách lọc. -Bể lọc với lớp vật liệu lọc dạng hạt -Lọc có hoặc không có áp lực. 4.2 Phương pháp 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 hòa 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. 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 Biophin) hoặc tách bùn hoạt tính (đặt sau bể Aerotank) gọi là bể lắng II. Trong quá trình xử lý nước thải bằng bất kì phương pháp nào cũng tạo nên 1 lượng cặn bã đáng kể ( bằng 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 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 hợp. 4.3 Phương pháp xử lý cặn Các công trình xử lý cặn phổ biến: -Bể tự hoại -Bể mêtan -Sân phơi bùn Ngoài ra còn có xử lý cặn bằng phương pháp nhiệt 4.4 Phương pháp khử trùng Trong nước thải và bùn cặn của nước chứa các loại vi khuẩn gây bệnh,trứng giun sán.Nước thải sinh hoạt là môi trường tồn tại của các loại vi sinh vật trong đó có vi khuẩn gây bệnh. Trong 1 gam bùn cặn chứa từ 5 đến 67 trứng giun sán.Trứng giun sán có thể tồn tại trong đất đến 1,5 năm. GVHD : TS.TRƯƠNG THỊ TỐ OANH SVTH : HUỲNH MINH VIỄN 27 ĐỒ ÁN : XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY SẢN XUẤT HÓA CHẤT BIÊN HÒA Khử trùng khác với tiệt trùng ,quá trình tiệt trùng sẽ tiêu diệt hoàn toàn các vi sinh vật còn quá trình khử trùng thì không tiêu diệt hết các vi sinh vật,một số sẽ đưa vi sinh về dạng bất hoạt.Các phương pháp khử trùng nước thải phổ biến hiện nay là -Dùng clo hơi qua thiết bị định lượng clo -Dùng hypoclorit – canxi dạng bột Ca(ClO)2 hòa tan trong thùng dung dịch 3-5% rồi định lượng vào bể khử trùng. -Dùng hypoclorit – natri ; nước Javel (NaClO) -Dùng ozon được sản xuất từ không khí do máy tạo ozon tạo ra.Phương pháp này cần chi phí cao. -Dùng tia UV do đèn thủy ngân áp lực thấp sinh ra.Phương pháp này cũng cần phải lưu ý về tính kinh tế của nó. Trong các phương pháp trên thì phương pháp dùng Clo hơi và các hợp chất của Clo là được sử dụng phổ biến vì chúng được ngành công nghiệp dùng nhiều,có sẵn với giá thành chấp nhận được và hiệu quả khử trùng cao nhưng cần phải có thêm các công trình đơn vị như trạm cloratơ (khi dùng clo hơi),trạm clorua vôi (khi dùng clorua vôi ),bể trộn,bể tiếp xúc Tuy nhiên,những năm gần đây các nhà khoa học đã đưa ra khuyến cáo nên hạn chế dùng clo khử trùng nước thải với lý do sau: - Lượng clo dư khoảng 0,5 mg/l trong nước thải để đảm bảo an toàn và ổn định cho quá trình khử trùng sẽ gây hại đến cá và các sinh vật nước khác - Clo kết hợp với hydrocacbon hình thánh các chất gây hại cho môi trường sống B - TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ 4.5 Xác định mục tiêu và giá trị lưu lượng dùng để thiết kế 4.5.1 Mục tiêu Tính toán thông số vật chất, kích thước công trình, ước tính giá thành hệ thống cho một đơn vị công trình. 4.5.2 Giá trị lưu lượng dùng để thiết kế : Hệ số không điều hòa của nhà máy là : Kmax = 2,5, Kmin = 0,4 QTB = 500 m3/ngày đêm = 20,83 m3/ h = 5,78 l/s Qmax = 2,5 x QTB = 2,5 x 500 m3/ ngày đêm = 1250 m3/ ngày đêm =52,08 m3/h =14,47 l/s Qmin = 0,4 x QTB = 0,4 x 500 m3/ ngày đêm = 200 m3/ ngày đêm = 8,33 m3/h = 2,31 l/s Bảng 4.1 Các thông số lưu lượng dùng trong tính toán Thông số Kí hiệu , đợn vị Giá trị Lưu lượng trung bình giờ QTB ( m3/ h) 20, 83 Lưu lượng trung bình lớn nhất Qhmax ( m3/ h) 52,08 Lưu lượng trung bình nhỏ nhất Qhmin ( m3/ h) 8,33 GVHD : TS.TRƯƠNG THỊ TỐ OANH SVTH : HUỲNH MINH VIỄN 28 ĐỒ ÁN : XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY SẢN XUẤT HÓA CHẤT BIÊN HÒA 4.6 Hầm bơm tiếp nhận Hầm bơm tiếp nhận nước thải sản xuất cho phép xây dựng hợp khối trong nhà sản xuất hay trong nhà phụ trợ sản xuất. Thể tích hữu ích của hầm bơm tiếp nhận: Vb = QTB x t Với : t là thời gian lưu nước trong hầm tiếp bơm, t = 10 – 30 (phút) Chọn t = 30 phút = 1/2 h  Vb = 20,83 m3/h x 1 h = 10,42 m3 2 Kích thước hầm bơm tiếp nhận : Chọn chiều sâu hữu ích h = 3,5 m Chiều cao bảo vệ hbv = 0,5 m BxL= V b 10,42 = = 2,97 m2 3,5 h Chọn B = 1,5 m, L = 2 m Vậy: Thể tích hầm bơm tiếp nhận là : V = 2 x 1,5 x 4 = 12 m3 Tần suất hoạt động bơm: Z= 2.Vb Q max h = 2  12 = 0,46 h 52,08 4.7 Song chắn rác (SCR) 4.7.1 Xác định kích thước SCR Song chắn rác giữ lại các tạp chất có kích thước lớn hơn 5 mm. Do công suất nhỏ và lượng rác trung bình, chọn SCR làm sạch bằng thủ công. Rác sau thu gom được lưu trong kho chứa rác và chờ xử lý. Bảng 4.2 Các thông cần cho tính toán song chắn rác (SCR) Thông số Đơn vị Làm sạch thủ công Kích thước song chắn rác - Rộng mm 5,08 – 15,24 - Dày mm 25,4 – 38,1 Khe hở giữa các thanh mm 25,4 – 50,8 Độ dốc theo phương đứng độ 30 – 45 Tốc độ dòng chảy trong mương đặt SCR m/s 0,31 – 0,61 Tổn thất áp lực cho phép mm 152,4 GVHD : TS.TRƯƠNG THỊ TỐ OANH SVTH : HUỲNH MINH VIỄN 29 ĐỒ ÁN : XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY SẢN XUẤT HÓA CHẤT BIÊN HÒA Nguồn:Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp Tính toán thiết kế- Lâm Minh Triết, Nguyễn Thanh Hùng, Nguyễn Phước Dân. Bảng 4.3 Bảng tính toán thủy lực cho mương dẫn đặt song chắn rác Lưu lượng ( l/s) Thông số thủy lực Ký hiệu, đơn vị QTB = 5,78 Qhmax = 14,47 Qhmin = 2,31 Chiều ngang Bm (m) 0,250 0,250 0,250 Độ dốc i 0,0003 0,0003 0,0003 Vận tốc v (m/s) 0,21 0,24 0,18 Độ đầy h (m) 0,15 0,25 0,1 Chiều sâu của lớp nước ở song chắn rác lấy bằng độ đầy tính toán của mương dẫn ứng với Qmax: h1 = hmax = 0,25 m/s Số khe hở của song chắn rác được tính theo công thức : n= Q hmax K v  l  h1 = 0,01447  1,05 = 14,01 khe 0, 24  0,018  0, 25 Chọn n = 14 khe Trong đó : n : số khe hở Qhmax : lưu lượng lớn nhất của nước thải , Qhmax = 0,01447 m3/s v : tốc độ nước chảy qua song chắn rác ,v = 0,24 m/s l : khoảng cách giữa các khe hở ,l = 18 mm = 0,018 m ( điều 7.2.12 TCVN7957:2008) K : hệ số tính đến mức độ cản trở dòng chảy do hệ thống cào rác cơ giới, K=1,05. Chiều rộng của song chắn rác được tính theo công thức : BS = s x (n – 1) + (l x n) BS = 0,008 x (14 -1) + (0,018 x 14) = 0,36 (m) = 0,4 m Chọn BS = 0,4 m Trong đó : s : bề dày của song chắn rác ,thường lấy s = 0,008 m Kiểm tra tốc độ dòng chảy ở phần mở rộng của mương trước song chắn rác ứng với Qmin để khắc phục khả năng lắng đọng cặn khi vận tốc nhỏ hơn 0,4m/s. Vmin = Qmin 0,00231 = = 0, 06 m/s 0,4  0,1 Bs  hmin Trong đó : GVHD : TS.TRƯƠNG THỊ TỐ OANH SVTH : HUỲNH MINH VIỄN 30 ĐỒ ÁN : XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY SẢN XUẤT HÓA CHẤT BIÊN HÒA Qmin : lưu lượng nhỏ nhất chảy vào mỗi song chắn rác Qmin = 2,31 (l/s) = 0,00231m3/s Vậy : Vmin = 0,06 m/s < 0,4 m/s. Hiện tượng lắng cặn sẽ xảy ra trong quá trình vận hành hệ thống xử lý, cần phải có biện pháp khắc phục. Do điều kiện vận hành vẫn đảm bào Qhmax, QTB vẫn đảm bảo nên việc khắc phục vấn đề lắng cặn là khả thi, một số biện pháp đề xuất: - Theo dõi vận hành hệ thống và tiến hành nạo vét định kỳ mương dẫn. - Có bơm hút sau SCR vào các công trình đơn vị phía sau. 4.7.2 Tổn thất áp lực ở song chắn rác : hs =   2 Vmax  K1 2g Trong đó : Vmax : vận tốc của nước thải trước song chắn rác với chế độ Qmax , Vmax = 0,24 m/s K1 : hệ số tính đến sự tăng tổn thất do vướng mắc ở song chắn rác ,K1 = 2-3,chọn K1 = 2,5 ξ : hệ số tính đến sức cản cục bộ của song chắn rác được xác định theo công thức : 4 s ξ = β x ( ) 3 x sin  l 4 0,008 3 )  sin 60 o = 0,54 ξ = 1,83 x ( 0,018 Trong đó : β : hệ số phụ thuộcvào tiết diện ngang của song chắn ,chọn β = 1,83 α : góc nghiêng của song chắn so với hướng dòng chảy ,α = 60o  hS = 0,54  0,24 2  2,5 = 0,04 m < hyêu cầu = 152,4 mm 2  9,81 Nguồn: Bảng 3-7 Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp Tính toán thiết kế- Lâm Minh Triết, Nguyễn Thanh Hùng, Nguyễn Phước Dân. Chiều dài phần mở rộng trước song chắn rác L1: Bs  Bm 2tg 0,4  0,25 L1 = = 0,21 m 2tg 20 0 L1 = Trong đó : Bs : chiều rộng của song chắn rác ,Bs = 0,45 m Bm : chiều rộng của mương dẫn ,Bm = 0,3 m φ: góc nghiên chỗ mở rộng ,thường lấy φ = 200. Chiều dài phần mở rộng sau song chắn rác : L2 = L1 0,21 = = 0,105 m 2 2 GVHD : TS.TRƯƠNG THỊ TỐ OANH SVTH : HUỲNH MINH VIỄN 31 ĐỒ ÁN : XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY SẢN XUẤT HÓA CHẤT BIÊN HÒA Chiều dài phần đặt song chắn rác : L = L1 + L2 + Ls L = 0,21 + 0,105 + 1,5 = 1,815 m Trong đó : Ls : chiều dài phần mương đặt song chắn rác, Ls = 1,5m Chiều sâu xây dựng của phần mương đặt song chắn : H = hmax + hs + 0,5 H= 0,25 + 0,04 + 0,5 = 0,79 m Trong đó : hmax : độ đầy ứng với chế độ Qmax ,hmax = 0,25 m hs: tổn thất áp lực ở song chắn rác ,hs = 0,04 m 0,5 : khoảng cách giữa cốt sàn nhà đặt song chắn rác và mực nước cao nhất. Bảng 4.4 Kích thước thiết kết song chắn rác Thông số Đơn vị Giá trị Kích thước SCR : - Bề dày mm 0,008 - Bề rộng mm 0,01 Chiều rộng SCR m 0,45 Chiều cao SCR m 0,04 thanh 28 Khe hở giữa hai thanh mm 0,025 Góc đặt SCR so với phương thẳng đứng độ 60 Số thanh của SCR Hàm lượng SS (CSS) và BOD5 (LBOD5 ) giảm sau khi qua song chắn rác giảm 4% : C’SS = CSS x ( 100 – 4 )% = 220 x ( 100 – 4 )% = 211,2 mg/l L’BOD5 = LBOD5 x ( 100 – 4 )% = 115 x ( 100 – 4 )% = 110,4 mg/l 4.8 Bể lắng cát Bể lắng cát ngang có nhiệm vụ loại bỏ các tạp chất vô cơ không hòa tan như cát,sỏi,xỉ và các vật liệu rắn có vận tốc lắng ( hay trọng lượng riêng) lớn hơn các chất hữu cơ có thể phân hủy trong nước thải,tránh những ảnh hưởng xấu đến hiệu suất làm việc của các công trình có liên quan sau đó. GVHD : TS.TRƯƠNG THỊ TỐ OANH SVTH : HUỲNH MINH VIỄN 32 ĐỒ ÁN : XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY SẢN XUẤT HÓA CHẤT BIÊN HÒA 4.8.1 Tính toán thủy lực cho mương dẫn: Bảng 4.5 Bảng tính toán thủy lưc cho mương dẫn Lưu lượng ( l/s) Thông số thủy lực Ký hiệu, đơn vị QTB = 5,78 Qhmax = 14,47 Qhmin = 2,31 Chiều ngang Bm (m) 0,200 0,200 0,200 Độ dốc i 0,0003 0,0003 0,0003 Vận tốc v (m/s) 0,19 0,23 0,16 Độ đầy h (m) 0,13 0,24 0,1 4.8.2 Xác định kích thước bể lắng cát ngang. Chiều dài bể lắng cát ngang được tính theo công thức : L= 1000  K  v max  H max Uo Trong đó : vmax : tốc độ chuyển động của nước thải ở bể lắng cát ngang ứng với lưu lượng lớn nhất .vmax = 0,3 mm/s (bảng 28 điều 8.3.3 TCVN 7957:2008) Hmax : độ sâu lớp nước trong bể lắng cát ngang ,có thể lấy bằng độ đầy h trong mương dẫn ứng với Qmax .Hmax = 0,24 m Uo : kích thước thủy lực của hạt cát, Uo = 18,7 (mm/s) (bảng 26,điều 8.3.3 TCVN 7957:2008) K : hệ số thực nghiệm tính đến ảnh hưởng của đặc tính dòng chảy của nước đến tốc độ lắng của hạt cát trong bể lắng cát : K = 1,7 ứng với Uo = 18,7 mm/s ( bảng 27 điều 8.3.3 TCVN 7957:2008)  L= 1000  1,7  0,3  0,24 = 6,54 m 18,7 Chọn L = 7,0 m Diện tích mặt thoáng f của bể lắng cát ngang :F = Qmax, s Uo = 14,74 = 0,8 m2 18,7 Chiều ngang tổng cộng của bể lắng cát : B= F 0,8 = = 0,12 m L 7,0 Chọn L = 3,0 ; B = 0.3. GVHD : TS.TRƯƠNG THỊ TỐ OANH SVTH : HUỲNH MINH VIỄN 33 ĐỒ ÁN : XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY SẢN XUẤT HÓA CHẤT BIÊN HÒA Kiễm tra lại diện tích mặt thoáng của bể lắng cát ngang : F = B x L = 0,3 x 3,0 = 0,9 (m2) ~ 0,8 (m2) có thễ chấp nhận. Chọn 2 bể lắng cát ngang, 1 công tác và 1 dự phòng. Thể tích phần chứa cặn của bể lắng ngang : Wc = N ll  P  t 1000 Trong đó : Nll : số công nhân tính toán, Nll = 150 người P : lượng cát giữ lại trong bể lắng cát cho một người trong ngày đêm, P=0,02l/ng.ngđ điều 8.3.5 TCVN 7957-2008 (ứng với hệ thống thoát nước hoàn toàn ) t : chu kỳ xả cát .t ≤ 2 ngày đêm (để tránh sự phân hủy cặn cát ). Chọn t = 2 ngày/đêm  Wc = 150  0,02  2 = 0,006 (m3) = 6 kg 1000 Chiều cao lớp cát trong bể lắng ngang trong: hc = Wc 0,06 = = 0,067 m Lbn 3,0  0,3  1 Trong đó : n: số đơn nguyên làm việc của bể lắng cát ngang, n = 1. Chiều cao xây dựng của bể lắng cát ngang : HXD = Hmax + hc + hbv = 0,24 + 0,067 + 0,4 = 0,71 m Chọn HXD = 0,8 m Trong đó : 0,4 : khoảng cách từ mực nước đến thành bể, m. Cát lắng ở bể lắng cát ngang được gom về hố tập trung cát ở đầu bể bằng thiết bị cào cát cơ giới ,từ đó thiết bị nâng thủy lực sẽ đưa hỗn hợp cát – nước đến sân phơi cát. Cần pha loãng cát với nước thải sau khi xử lý với tỉ lệ 1:20 theo trọng lương cát. Lượng nước cần thiết cho thiết bị nâng thủy lực. Qct = Wc x 1,5x20 = 0,067 x 1,5 x 20 = 24,6 m3/ngày Trong đó : 1,5 (T/m3 ) : trọng lượng thể tích của cát đối với độ ẩm 60%. (điều 8.3.5 TCVN 7957:2008 ) Cát lấy ra khỏi bể lắng cát ngang có chứa 1 lượng nước lớn nên cần làm ráo cát.Quá trình làm ráo cát được tiến hành ở sân phơi cát. Hàm lượng chất lơ lửng C’’SS và L’’BOD5 của nước thải sau khi qua bể lắng cát ngang giảm 5%. C’’SS = C’SS x (100 - 5)% = 211,2 x (100 - 5)% = 200,64 mg/l L’’BOD5 = L’’BOD5 x (100-5)% = 110,4 x (100 – 5)% = 104,88 mg/l GVHD : TS.TRƯƠNG THỊ TỐ OANH SVTH : HUỲNH MINH VIỄN 34 ĐỒ ÁN : XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY SẢN XUẤT HÓA CHẤT BIÊN HÒA 4.9 Sân phơi cát Diện tích hữu ích của sân phơi cát tính theo công thức : N  P  365 1000  h 150  0,02  365 F= = 0,27 m2 1000  4,0 F= Chọn F = 0,5 m2 Trong đó : N : số công nhân làm việc, N = 150 người P : lượng cát tính cho 1 người trong 1 ngày đêm ,P = 0,02 l/ng.ngđ h : chiều cao lớp bùn cát trong năm ,h = 4-5 m/năm ,chọn h = 4,0 Chọn sân phơi cát gồm 1 ô. Diện tích bằng 0,5 m2 Kích thước sân phơi cát: Dài x Rộng = L x B = 1 m x 0,5 m Xung quanh sân phơi cát phải có bờ bao đắp cao 1 -2 (m).Cát khô thường xuyên được chuyển đi nơi khác, nước từ sân phơi cát được đưa về bể lắng cát để xử lý. Bảng 4.6 Bảng thông số thiết kế bể lắng ngang, sân phơi cát. Thông số Đơn vị Giá trị Bể lắng cát - Chiều dài m 3,0 - Chiều rộng m 0,3 - Chiều sâu m 0,8 - Thể tích phần chứa cặn 3 m 0,006 Sân phơi cát - Chiều dài m 1,0 - Chiều rộng m 0,5 4.10 Bể điều hòa 4.10.1 Xác định kích thước bể điều hòa : Bể điều hòa có nhiệm vụ điều hòa nước thải về lưu lượng và nồng độ, giúp làm giảm thể tích và tạo chế độ làm việc ổn định cho các công trình xử lý phía sau, tránh hiện tượng quá tải. Thời gian lưu nước của bể điều hòa là : t = (4 – 8) h, chọn t = 6 h GVHD : TS.TRƯƠNG THỊ TỐ OANH SVTH : HUỲNH MINH VIỄN 35 ĐỒ ÁN : XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY SẢN XUẤT HÓA CHẤT BIÊN HÒA Thể tích hữu ích của bể điều hòa được tính như sau: Vđh = QhTB. t = 20,83 x 6 = 125 m3 Chọn chiều cao hữu ích của bể điều hoà h = 5m Chiều cao bảo vệ của bể điều hoà là hbv = 0,5 m  Chiều cao xây dựng của bể điều hòa là: H = h + hbv = 5 + 0,5 = 5,5 m F=BxL= V dh 125 = 25 m3  h 5 Chọn B = 5,0 m , L = 5,0 m Thể tích xây dựng bể điều hòa: B x L x H = 5,0 x 5,0 x 5,5 = 137,5 m3 4.10.2 Tính toán hệ thống cấp khí cho bể điều hòa: Lượng không khí cần thiết: Lkhí = QhTB x a Với : QhTB : lưu lượng nước thải trung bình giờ, QhTB = 20,83 m3/h a : lưu lượng không khí cấp cho bể điều hòa, a = 3,74 m3khí/m3 nước thải  Lkhí = 20,83 x 3,74 = 77,91 m3/h Chọn hệ thống cấp khí bằng ống PVC có đục lỗ, bao gồm 5 ống đặt dọc theo chiều dài bể (5,0 m), các ống cách nhau 1 m, 2 ống đặt sát tường. Hai ống một dòng tuần hoàn đặt sát bể có lưu lượng bằng ½ lưu lượng khí của các ống hai dòng tuần hoàn đặt giữa bể, nên ta xem hai ống như là một ống có lưu lượng là q. vậy ta có 4 ống cấp khí. Lưu lượng khí của mỗi ống tạo hai dòng tuần hoàn là : q2 = L khi 77,91 = 19,48 m3/h  4 4 Cường độ sục khí của ống tạo hai dòng tuần hoàn là: q= 19,48 = 3,89 m3/h.m 5,0 Lưu lượng khí của ống tạo một dòng tuần hoàn là: q1 = q 2 19,48 = 9,74 m3/h  2 2 Cường độ sục khí của ống tạo hai dòng tuần hoàn là: GVHD : TS.TRƯƠNG THỊ TỐ OANH SVTH : HUỲNH MINH VIỄN 36 ĐỒ ÁN : XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY SẢN XUẤT HÓA CHẤT BIÊN HÒA q= 9,74 = 1,95 m3/h.m 5,0 Vận tốc khí qua lỗ : vlỗ = 5  20 m/s (theo quá trình và thiết bị trong công nghệ hoá học và thực phẩm, Hoàng Minh Nam và Nguyễn Văn Lục) Bảng 4.7 : đường kính theo vận tốc khí trong ống đường kính, mm vận tốc, m/s 25 – 75 (1 -3”) 6–9 100 – 250 (4 – 10”) 9 – 15 300 – 610 (12 – 24”) 14 – 20 760 – 1500 (30 – 60”) 19 – 33 Chọn vận tốc qua ống là 8 m/s Đường kính ống dẫn khí trong bể điều hòa : D 4  Q KK 4  0,022 = 0,059 m = 59 mm  v Khi   8,0  3,14 Trong đó: Qkk lưu lượng không khí cần thiết, qkk= 77,91m3/h = 1298,5 L/phút = m3/s Vkhi vận tốc dòng khí 8m/s, Vậy chọn ống STK 50  Đường ống nhánh D 4  Q KK 4  0,0043 = 0,033 mm = 33 mm  v Khi   5,0  3,14 Trong đó : Qkk lưu lượng không khí cần thiết, qkk= 77,91m3/h/5 = 259,7 L/phút = 0,0043 m3/ s Vkhi vận tốc dòng khí 5m/s, Vậy chọn ống STK 35  Hàm lượng BOD5, COD qua bể điều hòa giảm: BOD5 = BOD5 x (100 – 15 )% = 104,88 x (100 – 15)% = 89,15 mg/l GVHD : TS.TRƯƠNG THỊ TỐ OANH SVTH : HUỲNH MINH VIỄN 37 ĐỒ ÁN : XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY SẢN XUẤT HÓA CHẤT BIÊN HÒA COD5 = COD5 x (100 – 15)% = 370 x (100 – 15)% = 314,5 mg/l Bảng 4.8 Thông số thiết kế bể điều hòa Thông số Đơn vị Giá trị Bể điều hòa - Chiều dài m 5,0 - Chiều rộng m 5,0 - Chiều sâu m 5,5 Hệ thống cấp khí - Đường kính chính mm 60 - Đường kính ống nhánh mm 35 - Lưu lượng khí m3/h 77,91 - Ống cấp khí ống 4 4.11 Bể SBR Các thông số thiết kế : Thời gian lưu bùn :c = 10 – 30 ngày Tỉ số F/M :0,04 – 0,1 kg BOD5/kg MLVSS.ngày Tải trọng thể tích L :0,1 – 0,3 kg BOD5/m3.ngày Hàm lượng cặn : MLSS :2000 – 5000 mg/l Các thông số đầu vào : - Lưu lượng nước thải :QhTB = 500 m3/ngày.đêm = 20,83 m3/h - Hàm lượng BOD5 đầu vào :89,15 mg/l - Cặn lơ lửng đầu vào SSvào C1 =200,64 mg/l (67% cặn có thể phân hủy sinh học) - Hệ số chuyển đổi giữa BOD5 và BOD20 : 0,68 Hàm lượng cặn lơ lửng đầu ra : 20 mg/l Hàm lượng cặn hữu cơ đầu ra : 26 mg/l Hàm lượng SS bay hơi ban đầu : X0=0 Hệ số phân hủy nội bào : Kd=0,05 ngày -1 - Hệ số sinh trưởng cực đại : Y= 0,5 mg - Hàm lượng COD đầu vào :314,5 mg/l GVHD : TS.TRƯƠNG THỊ TỐ OANH SVTH : HUỲNH MINH VIỄN 38 ĐỒ ÁN : XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY SẢN XUẤT HÓA CHẤT BIÊN HÒA - Tỷ số giữa lượng chất rắn lơ lững bay hơi (MLVSS) với lượng chất rắn lơ lửng ( MLSS) có trong nước thải là - MLVSS = 0,8 ( độ tro của bùn hoạt tính Z = 0,2) MLSS Chỉ số SVI = 120 ml/g 4.11.1 Đặc điểm nước thải cần cho quá trình thiết kế : Phần có khả năng phân hủy sinh học trong cặn lơ lửng đầu ra 0,65x20=13 Hàm lượng chất hữu cơ bị oxi hóa hết thành cặn 13 x1,42 =18,46 mg/l Trong đó: 1,42 : mg O2 tiêu thụ/mg tế bào bị oxi hóa toàn toàn BOD5 của cặn lơ lửng trong nước thải sau khi ra khỏi bể SBR BOD5=BOD20 x 0,68 =18,46x0,68=12,55 mg/l BOD5 hòa tan của nước thải đầu ra : Tổng BOD5 = BOD5 hòa tan + BOD5 cặn lơ lửng BOD5 hòa tan = 20 - 12,55 =7,4 Hàm lượng SSvào = 200,64 mg/l Ta có : VSS  0,8  VSSvào = 0,8 x 200,64 = 160,51 mg/l TSS Hàm lượng VSS không phân hủy sinh học: nbVSS = (1- 0,67) x 160,51 = 59,39 mg/l 4.11.2 Xác định chu kì hoạt động của SBR Bể SBR hoạt động với 5 giai đoạn  Làm đầy (tF)  Sục khí (tA)  Lắng (tS)  Tháo nước (tD)  Xả cặn (tI) Như vậy tổng thời gian hoat động của bể T=tF+tA+tS+tD+tI Thiết bể SBR hoạt động liên tục xen kẽ và giảm tối đa sự gián đoạn của quá trình xử lý. Ta xây dựng 2 bể SBR, trong thời gian bể I lấp đầy thì bể II thực hiện quá trình khuấy trộn sục khí, lắng, rút nước. Do đó: t F = t A + tS + t D Trong đó: GVHD : TS.TRƯƠNG THỊ TỐ OANH SVTH : HUỲNH MINH VIỄN 39 ĐỒ ÁN : XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY SẢN XUẤT HÓA CHẤT BIÊN HÒA tF : thời gian lấp đầy nước vào bể tA : thời gian sục khí, khuấy trộn tS : thời gian lắng tD : thời gian rút nước ra khỏi bể tI : thời gian không làm việc, tI = 0 Chọn tA = 2 h tS = 0,5 h tD = 0,5 h  tF = 2 + 0,5 + 0,5 = 3 h  TC = 3 + 2 + 0,5 + 0,5 = 6h Số chu kỳ một bể hoạt động trong một ngày: n= ( 24h/ng) = 4 chu kỳ/bể 6h/chu ky Số chu kỳ cả hai bể hoạt động trong một ngày: n = 2 bể x 4 chu kỳ/bể = 8 chu kỳ Thể tích phần lấp đầy cho một chu kỳ: VF = 500 m 3 / ng = 62,5 m3 8 chu ky /ng 4.11.3 Xác định kích thước bể Ta có : Tổng lượng SS dòng vào = tổng lượng SS sau lắng VTX = VSXS VTX = VSXS Trong đó: VT : tổng lưu lượng của 1 bể , m3 X : nồng độ MLSS trong dòng vào, X = 2000 mg/l VS : thể tích bùn lắng sau khi rút nước, m3 XS : nồng độ MLSS trong bùn lắng, mg/l XS =  (10 3 mg/g)(10 3 ml/l) (10 3 mg/g)(10 3 ml/l) = 8333,3 g/m3  SVI, ml/g 120 ml/g VS X 2000   = 0,24 VT X S 8333,3 GVHD : TS.TRƯƠNG THỊ TỐ OANH SVTH : HUỲNH MINH VIỄN 40 ĐỒ ÁN : XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY SẢN XUẤT HÓA CHẤT BIÊN HÒA Để đảm bảo SS không ra khỏi bể khi gạn nước, ta tính thêm 20 % VS = 1,2 x 0,24 = 0,29 VT Ta có : VT = VF + VS Chọn  VF VS  1 VT VT  VF  1 – 0,29 = 0,71 VT VF = 0,7 VT  VT = VF 62,5 = = 125 m3 0,7 0,5 Chiều sâu hoạt động bể SBR H = 7 m Chiều sâu xây dựng của bể SBR: Htc = H + hbv Trong đó : hbv : chiều cao bảo vệ, hbv = 1 m  Htc = 7 + 1 = 8 m Diện tích mặt bằng bể : F= V 125  = 17,86 m2 H 7 Chọn kích thước bể : B x L x Htc = 6 m x 3 x 8 m =144 m3 Chiều sâu rút nước hF = 50% H = 3,5 m Chiều cao phần chứa bùn: hb = 42% H = 0,42x 7 = 2,94 m Chiều cao an toàn của lớp bùn : han toàn = 0,08 x 7 = 0,56 m Thể tích phần chứa bùn : VS = 0,42 x VT = 0,42 x 125 = 52,5 m3 Thời gian lưu nước tổng cộng của cả 2 bể GVHD : TS.TRƯƠNG THỊ TỐ OANH SVTH : HUỲNH MINH VIỄN 41 ĐỒ ÁN : XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY SẢN XUẤT HÓA CHẤT BIÊN HÒA = n x VT x h Q TB Trong đó : n : số bể SBR hoạt động VT : tổng lưu lượng của một bể, VT = 125 m3 QTB: lưu lượng trung bình cần xử lý, QTB = 500 m3/ng.đêm  = 2 x 125 x 24 = 12 h 500 4.11.4 Xác định thời gian lưu bùn: Tổng lượng sinh khối trong bể SBR PX,TSSC = VXMLSS PX,TSSC = 125 m3 x 2000 g/m3 x 1kg/10-3g = 250 kg Px,TSS C = Yx Q x(S O  S) C (f d )( k d )QY(SO  S) C  1  (k d ) c 1  (k d ) c 2 + Q(nbVSS)C + Q(TSSO – VSSO)C Trong đó: C : thời gian lưu bùn, ngày Q: lưu lượng trung bình ngày ứng với mỗi bể , Q = 250 m3/ngđ Y: hệ số sản lượng bùn, là thông số động học xác định bằng thực nghiệm Chọn Y = 0,5 mgVSS/mg bCOD5 SO : nồng độ cơ chất của nước thải SO = 190 mg/l S : nồng độ cơ chất của nước thải sau xử lý ban đầu SO Kd: hệ số phân hủy nội bào, Kd = 0,05 ngày-1 fb : Tỉ lệ vụn tế bào, fb = 0,15 0,5 x 250 x 190  C (0,15)(0,05)  250 x 0,5 190 C 2 250.10 =  (1  0,05  c )0,85 (1  0,05 c )0,85 3 + 250 x 59,39 x C + 250 (200,64 – 160,51)C  C = 18,3 ngày ( Quy phạm 10  30 ) GVHD : TS.TRƯƠNG THỊ TỐ OANH SVTH : HUỲNH MINH VIỄN 42 ĐỒ ÁN : XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY SẢN XUẤT HÓA CHẤT BIÊN HÒA 4.11.5 Xác định nồng độ MLVSS Hàm lượng tăng sinh khối trong bể SBR tính theo MLVSS Px,VSS = = Yx Q x(SO  S) (f d )(k d )QY(SO  S) C  + Q(nbVSS) 1  (k d ) c 1  (k d ) c 0,5x 250 x 190 0,15  (0,05)  250  0,5  190  27,6  + 250 x 59,39 1  0,05 x 27,6 1  0,05 x 27,6 = 9978,99 + 2065,65 + 14847,5 = 26892,14 g/ng = 26,89 kg/ngày 4.11.6 Xác định lượng bùn dư : Giả sử bùn có trọng lượng riêng  = 1,02 kg/m3 Lượng bùn có khả năng chứa trong bể Mbùn = Vb x  x XS = 144 m3 x 1,02 kg/m3 x 8333,3.10-3 = 1224 kg Thể tích bùn choáng chỗ sau n chu kỳ : n Gn = Gn-1 + PX  0,8 + SSn n -1 Trong đó : Gn-1 : lượng bùn của chu kỳ n-1, kg PX : hàm lượng MLSS sinh ra trong chu kỳ thứ n, kg SSn : lượng cặn hữu cơ đi vào bể mỗi chu kỳ, kg Tổng hàm lượng MLVSS trong 1 bể tính theo ngày: PX,VSS = 26,89 kg/ngày Tổng hàm lượng MLSS trong 1 bể tính theo chu kỳ : PX = PX, VSS 4  26,89 = 6,72 kg/chu kỳ 4 Hàm lượng cặn trong bể: G0 = VXMLSS = 125 x 2000 x 1kg/10-3 = 250 kg GVHD : TS.TRƯƠNG THỊ TỐ OANH SVTH : HUỲNH MINH VIỄN 43 ĐỒ ÁN : XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY SẢN XUẤT HÓA CHẤT BIÊN HÒA Lượng cặn hữu cơ đi vào bể mỗi chu kỳ là: SS = ( TSS0 – VSS0) x VF = (200,64 – 160,51) x 62,5 x 1kg/10-3g = 2,51 kg Sau 1 chu kỳ làm việc, ta có: G1 = G 0 + PX + SS 0,8 6,72 + 2,51 = 260,91 kg 0,8 = 250 + Sau chu kỳ làm việc thứ 2: G2 = G 1 + PX + SS 0,8 = 260,91 + 6,72 + 2,51 = 271,82 kg < 1224 kg 0,8 Xả bùn sau 30 ngày : G30 = 1233,05 kg Gbun du = G30 – G0 = 1233,05 – 1224 = 9,05 kg Lưu lượng bùn cần thải bỏ: Vbùn dư = G bun du 9,05  = 1,07 m3  x X S 1,02 x 8333,3 x 10 -3 4.11.7 Xác định tốc độ rút nước ra khỏi bể Lưu lượng nước rút khỏi bể SBR = lưu lượng lấp đầy VF = VD = 62,5 m3 tD = 0,5 h = 30 phút Tốc độ rút nước : 62,5 = 2,08 m3/phút 30 Chọn đường kính ống tháo nước dt = 150 mm Vận tốc tháo nước, v = 1 m/s 4.11.8 Xác định tỉ số F/M và tải trọng BOD5 Tải trọng thể tích: LBOD = QS O VT Trong đó : Q : lưu lượng nước thải, Q =250 m3/ngày.bể SO : hàm lượng BOD5 đầu vào, SO = 89,15 mg/l GVHD : TS.TRƯƠNG THỊ TỐ OANH SVTH : HUỲNH MINH VIỄN 44 ĐỒ ÁN : XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY SẢN XUẤT HÓA CHẤT BIÊN HÒA VT : thể tích bể , VT = 125 m3 LBOD = 250  89,15 = 178,3 g BOD5/m3.ngày 125 = 0,178 kg BOD5/m3.ngày Trị số này nằm trong khoảng cho phép LBOD = 0,1  0,3 kgBOD5/m3.ngày Tỉ số F/M: F/M = QS O 250  89,15  = 0,089 g/g.ngày XV 2000  125 Trị số này nằm trong khoảng cho phép F/M = 0,04  0,1 g BOD5/g BHT.ngày 4.11.9 Xác định lưu lượng oxy cần thiết Lượng oxy yêu cầu cho mỗi bể Ro = Q ( SO – S) – 1,42 PX,bio Trong đó : PX,bio : hàm lượng VSS có khả năng phân hủy sinh học, được tính như sau: PX,bio = = Yx Q x(SO  S) (f d )(k d )QY(SO  S) C  1  (k d ) c 1  (k d ) c 0,5x 250 x 190 0,15  (0,05)  250  0,5 190 18,3  1  0,05x18,3 1  0,05 x 18,3 = 1236 + 169,64 = 1405,64 g/ng  RO = 250 x 190 - 1,42 x 1405,64 = 45504 g/ngày = 45 kg/ngày Mỗi bể hoạt động 4 chu kỳ/ngày, mỗi chu kỳ thời gian sục khí là 2h, do đó lượng O2 cần cung cấp trong 1h cấp khí là: MOxy = 45 kg / ng = 5,63 kg/h 4x 2 Công suất cấp Oxy mỗi máy là: M OXY 5,63 = = 5,63 kgO2/h 1 n Trong đó : GVHD : TS.TRƯƠNG THỊ TỐ OANH SVTH : HUỲNH MINH VIỄN 45
- Xem thêm -