Đồ án Thiết kế hệ thống xử lý nước thải giết mổ gia súc cho hộ kinh doanh Lê Hữu Bình với công suất 300 m3/ ngày đêm

126 trang thiennha21 13/04/2022 2880

Download

Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Đồ án Thiết kế hệ thống xử lý nước thải giết mổ gia súc cho hộ kinh doanh Lê Hữu Bình với công suất 300 m3/ ngày đêm", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

do_an_thiet_ke_he_thong_xu_ly_nuoc_thai_giet_mo_gia_suc_cho.pdf

Nội dung text: Đồ án Thiết kế hệ thống xử lý nước thải giết mổ gia súc cho hộ kinh doanh Lê Hữu Bình với công suất 300 m3/ ngày đêm

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI GIẾT MỔ GIA SÚC CHO HỘ KINH DOANH LÊ HỮU BÌNH VỚI CÔNG SUẤT 300 M3/ NGÀY ĐÊM Ngành: KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG Chuyên ngành: KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG Giảng viên hướng dẫn : PGS T.S Đặng Viết Hùng Sinh viên thực hiện : Lê Diễm Nương MSSV: 1311090435 Lớp: 13DMT05 TP. Hồ Chí Minh, 2017
LỜI CAM ĐOAN     Tôi xin cam đoan luận văn tốt nghiệp là kết quả thực hiện của riêng tôi. Những kết quả trong luận văn là trung thực, được thực hiện trên cơ sở nghiên cứu lý thuyết, khảo sát tình hình thực tiễn và dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS.TS.Đặng Viết Hùng Nội dung đồ án có tham khảo và sử dụng các tài liệu, thông tin được đăng tải trên các tác phẩm và các trang web theo danh mục tài liệu của luận văn tốt nghiệp. Tp Hồ Chí Minh, ngày 31 tháng 07 năm 2017 Lê Diễm Nương
LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên của luận văn tốt nghiệp này em xin trân trọng gởi đến quý Thầy Cô lời cám ơn chân thành nhất ! Trong suốt thời gian học tập tại trường dưới sự dìu dắt tận tình của các Thầy Cô ngành Kỹ thuật Môi trường và các khoa khác của trường Đại học Công Nghệ TP.HCM đã truyền đạt cho em những kiến thức, những kinh nghiệm quý báu trong chuyên môn cũng như trong nhiều lĩnh vực khác. Sự tận tụy, say mê, lòng nhân ái nhiệt thành của Thầy Cô là động lực giúp em cố gắng trau dồi thêm kiến thức và vượt qua những khó khăn trong học tập. Em gởi lời cám ơn chân thành đến thầy PGS.TS Đặng Viết Hùng đã tận tình hướng dẫn giúp đỡ em hoàn thành tốt luận văn tốt nghiệp này. Đồng thời cũng xin cám ơn tất cả những bạn bè đã gắn bó cùng nhau học tập và giúp đỡ nhau trong suốt thời gian qua, cũng như trong suốt quá trình thực hiện luận văn tốt nghiệp này. Sau cùng con gửi lòng yêu quí, kính trọng và biết ơn đến ba mẹ đã vất vả khó nhọc nuôi con ăn học thành người và đặc biệt hơn nữa,em xin cảm ơn Anh, Chị Hai của em không những là hậu phương vững chắc mà còn là niềm động viên to lớn đã giúp em có thể vững bước trên con đường học vấn đến tận ngày hôm nay. TP.Hồ Chí Minh, ngày 31 tháng 07 năm 2017. Sinh viên Lê Diễm Nương
Đồ án tốt nghiệp MỤC LỤC MỤC LỤC i DANH MỤC BẢNG vi DANH MỤC HÌNH vii MỞ ĐẦU 1 I. ĐẶT VẤN ĐỀ 1 II. TÍNH CẤP THIẾT PHẢI XÂY DỰNG HỆ THỐNG XỬ LÝ 1 III. MỤC TIÊU LUẬN VĂN 2 IV. NỘI DỤNG CỦA LUẬN VĂN 2 V. PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN 2 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỘ KINH DOANH LÊ HỮU BÌNH 4 1.1. THÔNG TIN CHUNG VỀ CƠ SỞ GIẾT MỔ GIA SÚC TẠI HỘ KINH DOANH LÊ HỮU BÌNH 4 1.2. QUY TRÌNH SẢN XUẤT TẠI CƠ SỞ GIẾT MỔ 4 1.2.1. Quy trình công nghệ sản xuất hiện tại: 5 1.2.2. Nguyên, nhiên liệu, vật liệu ( đầu vào) cho hoạt động sản xuất. 6 1.3. CÁC VẤN ĐỀ Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG 7 1.3.1. Ô nhiễm môi trường không khí 7 1.3.2. Ô nhiễm môi trường nước 8 1.3.3. Ô nhiễm chất thải rắn 10 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI GIẾT MỔ GIA SÚC VÀ CÁC CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI 12 2.1. THÀNH PHẦN GÂY Ô NHIỄM CHÍNH TRONG NƯỚC THẢI GIẾT MỔ GIA SÚC 12 2.2. CÁC CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI GIẾT MỔ GIA SÚC 13 2.2.1. Xử lý nước thải bằng phương pháp cơ học 13 2.2.2. Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học 14 i
Đồ án tốt nghiệp 2.2.3. Điều kiện nước thải được phép xử lý sinh học 18 2.2.4. Phương pháp khử trùng 19 2.2.5. Quá trình xử lý bùn thải 19 2.3. MỘT SỐ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI TRONG THỰC TẾ 21 2.3.1. Hệ thống xử lý nước thải tại Cơ sở giết mổ gia súc Hiệp Bình Chánh qui mô 300m3 /ngày đêm. 21 2.3.2 Thiết kế hệ thống xử lý nước thải giết mổ gia súc, gia cầm An Nhơn thuộc công ty Nông Nghiệp Sài Gòn, UBND tp.HCM ( 2005), với qui mô 200 m3/ng.đ 24 CHƯƠNG 3: ĐỀ XUẤT VÀ LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI GIẾT MỔ GIA SÚC TẠI HỘ KINH DOANH LÊ HỮU BÌNH 26 3.1. THÔNG SỐ VÀ YÊU CẦU THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ 26 3.1.1. Yêu cầu về mặt môi trường: 26 3.1.2. Yêu cầu về mặt kinh tế: 26 3.1.3. Yêu cầu về mặt kỹ thuật: 26 3.1.4. CÔNG XUẤT HỆ THỐNG XỬ LÝ 26 3.2. ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI 28 3.2.1. Quy trình công nghệ đề xuất 28 3.2.2. Đề xuất công nghệ xử lý 31 3.2.3. Lựa chọn công nghệ 32 CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ 36 4.1. HẦM BIOGAS 37 4.2. TÍNH TOÁN HẦM TỰ HOẠI 38 4.2.1. Nhiệm vụ 38 4.2.2. Tính toán 39 4.3. SCR TINH 40 4.3.1. Nhiệm vụ 40 ii
Đồ án tốt nghiệp 4.3.2. Tính toán 40 4.4. HỐ THU GOM 42 4.4.1. Nhiệm vụ 42 4.4.2. Tính toán 42 4.5. BỂ ĐIỀU HÒA 47 4.5.1. Nhiệm vụ: 47 4.5.2. Tính toán kích thước bể điều hòa 48 4.6. BỂ KỴ KHÍ UASB 55 4.6.1. Nhiệm vụ 55 4.6.2. Tính toán bể UASB ( theo tài liệu XLNT ĐT&CN tính toán thiết kế công trình do Lâm Minh Triết chủ biên, trang 459 ) 55 4.7. BỂ ANOXIC 65 4.7.1. Nhiệm vụ 65 4.7.2. Tính toán 65 4.8. BỂ MBBR 70 4.8.1. Nhiệm vụ 70 4.8.2. Tính toán 70 4.9. BỂ LẮNG II 82 4.9.1. Nhiệm vụ 82 4.9.2. Tính toán 82 4.10. BỂ KHỬ TRÙNG 90 4.10.1. Nhiệm vụ 90 4.10.2. Tính toán 90 4.11. BỂ NÉN BÙN 93 4.11.1. NHIỆM VỤ 93 4.11.2. Tính toán 94 iii
Đồ án tốt nghiệp CHƯƠNG 5 : DỰ TOÁN CHI PHÍ 99 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 113 TÀI LIỆU THAM KHẢO 115 iv
Đồ án tốt nghiệp CÁC TỪ VIẾT TẮT BOD : Nhu cầu oxy sinh hóa (Biological Oxygen Demand) o BOD5 : Nhu cầu oxy sinh hóa được xác định trong 5 ngày đầu ở nhiệt độ ủ 20 C COD : Nhu cầu oxy hóa học (Chemical Oxygen Demand) F/M : Tỷ số thức ăn và vi sinh vật (Food to Microorganism ratio) QCVN : Quy chuẩn Việt Nam SS : Hàm lượng chất rắn lơ lửng (Suspended Solids) DO : oxy hòa tan SCR : Song chắn rác v
Đồ án tốt nghiệp DANH MỤC BẢNG Bảng 1. 1 Nhu cầu nguyên liệu sử dụng/ ngày 6 Bảng 1. 2 Lưu lượng nước thải theo giai đoạn hoạt động 9 Bảng 1. 3 Tổng lưu lượng nước thải phát sinh tại cơ sở 10 Bảng 2. 1 Thành phần nước thải giết mổ gia súc 12 Bảng 2. 2 Các công đoạn và thiết bị áp dụng trong dây chuyền xử lý cặn 20 Bảng 2. 3 Chất lượng nước thải trước khi xử lý và yêu cầu sau xử lý phải đạt 21 Bảng 3. 1 Đặc tính nước thải đầu vào cơ sở 27 Bảng 3. 2 Hiệu suất xử lý qua các công trình 34 Bảng 4. 1 Lượng khí biogas của trại heo theo mô hình trang trạng kín ( Trại lạnh) 38 Bảng phụ lục 4. 2 Thông số thiết kế lưới chắn rác 41 Bảng phụ lục 4. 3 Các thông số thiết kế hố thu gom 46 Bảng 4. 4 Thông số thiết kế bể điều hòa 54 Bảng phụ lục 4. 5 Thông số thiết kế bể UASB 64 Bảng phụ lục 4. 6 Thông số thiết kế bể anoxic 70 Bảng 4. 7 Thông số chi tiết giá thể trong bể MBBR 72 Bảng 4. 8 Thông số đĩa phân phối khí 79 Bảng 4. 9 Thông số thiết kế bể MBBR 81 Bảng 4. 10 Các thông số thiết kế bể lắng 2 90 Bảng phụ lục 4. 11 Các thông số thiết kế bể khử trùng 92 Bảng 4. 12 Thông số thiết kế nén bùn 98 Bảng 5. 1 Bảng khái toán chi tiết các hạng mục thực hiện 99 vi
Đồ án tốt nghiệp DANH MỤC HÌNH Hình 1. 1 Mặt bằng tổng thể hộ kinh doanh Lê Hữu Bình 4 Hình 1. 2 Sơ đồ quy trình giết mổ tại cơ sở 5 Hình 2. 1 Các phương pháp xử lý nước thải theo công nghệ hiếu khí 15 Hình 2. 2 Thiết kế hệ thống xử lý nước thải tại Cơ sở giết mổ gia súc Hiệp Bình Chánh qui mô 300m3 /ngày đêm. 23 Hình 2. 3 Sơ đồ thiết kế hệ thống xử lý nước thải giết mổ gia súc, gia cầm An Nhơn thuộc công ty Nông Nghiệp Sài Gòn, UBND tp.HCM ( 2005) 24 Hình 3. 1 Sơ đồ hệ thống xử lý nước thải giết mổ gia súc (công nghệ 1 ) 29 Hình 3. 2 Sơ đồ hệ thống xử lý nước thải giết mổ gia súc (công nghệ 2 ) 30 Hình 4. 1 Song chắn rác tinh 40 Hình 4. 2 Bơm Nation Pump, Model: HSM 250- 1.37 265 54 Hình 4. 3 Sơ đồ tấm răng cưa thu nước 60 Hình phụ lục 4. 4 Giá thể WD F10 – 4 trong bể MBBR 73 Hình 4. 5 Máng răng cưa 87 vii
Đồ án tốt nghiệp MỞ ĐẦU I. Đặt vấn đề Hộ kinh doanh Lê Hữu Bình là một trong những cơ sở giết mổ gia súc lớn ở ấp Bình Đông, xã Mỹ Bình, huyện Tân Trụ, tỉnh Long An. Trong những năm gần đây, do nhu cầu tiêu thụ thịt đặc biệt thịt heo của người tiêu dùng ngày càng tăng nhanh. Nắm bắt được tình hình đó, hộ kinh doanh Lê Hữu Bình đã triển khai dự án nâng qui mô lên 1000 con heo/ngày nhằm đáp ứng nhu cầu của người tiêu dùng cũng như việc thúc đẩy quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa nông thôn, cung cấp nguồn thực phẩm sạch, đảm bảo an toàn thực phẩm cho thị trường. Định hướng phát triển của dự án phù hợp với chủ trương phát triển tỉnh Long An và của Việt Nam trong thời kỳ mới. II. Tính cấp thiết phải xây dựng hệ thống xử lý Bên cạnh các tác động tích cực, những tác động tiêu cực đến chất lượng môi trường cũng như vấn đề xả thải ra môi trường làm ảnh hưởng môi trường xung quanh khu vực là không thể tránh khỏi nếu không được kiểm soát, quản lý và xử lý tốt. Vì vậy, việc kiểm soát, quản lý và xử lý nước thải giết mổ là một nhiệm vụ cấp bách tại hộ kinh doanh Lê Hữu Bình nhằm bảo vệ môi trường, bảo vệ sức khỏe cho mọi người xung quanh .Và hơn hết, để khẳng định vị trí của cơ sở trong lòng người dân, việc đầu tư xây dựng hệ thống xử lý nước thải giết mổ là một việc làm cần thiết nhất hiện nay. Chính vì lẽ đó, tôi đã chọn đề tài“ Thiết kế hệ thống xử lý nước thải giết mổ gia súc cho hộ kinh doanh Lê Hữu Bình với qui mô 1.000 con heo/ngày” làm đề tài luận văn tốt nghiệp ngành kỹ thuật môi trường của mình với mong muốn đáp ứng được nhu cầu xử lý nước thải tại hộ kinh doanh cũng như góp phần bảo vệ môi trường và hạn chế ô nhiễm do nước thải giết mổ gây ra. 1
Đồ án tốt nghiệp III. Mục tiêu luận văn Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải giết mổ gia súc cho hộ kinh doanh Lê Hữu Bình với qui mô 1.000 con heo/ngày”tại Ấp Bình Đông, xã Mỹ Bình, huyện Tân Trụ, tỉnh Long An, đáp ứng các yêu cầu sau: - Về mặt môi trường: Nước thải đầu ra của hệ thống xử lý nước thải đạt QCVN 40:2011 BTNMT, cột A. - Về mặt kinh tế: Hệ thống xử lý nước thải có suất đầu tư nhỏ hơn 10.000đồng/m3.nước thải.Chi phí xử lý 1m3 nước thải nhỏ hơn 5.000 đồng/m3. - Về mặt kỹ thuật: Diện tích khu vực cho hệ thống xử lý nước thải phải nhỏ hơn 1.000 m3, công nghệ hiện đại, tiết kiệm điện năng và hóa chất, dễ quản lý và vận hành. IV. Nội dụng của luận văn  Tổng quan về cơ sở giết mổ gia súc tại hộ kinh doanh Lê Hữu Bình  Nghiên cứu các phương pháp xử lý nước thải tại cơ sở giết mổ gia súc  Đề xuất công nghệ xử lý nước thải tại cơ sở giết mổ gia súc.  Tính toán và thiết kế hệ thống xử lý nước thải giết mổ gia súc cho hộ kinh doanh Lê Hữu Bình với qui mô 1.000 con heo/ngày.  Dự toán chi phí đầu tư cho hệ thống và giá thành xử lý cho 1m3 nước thải.  Thiết kế bản vẽ các công trình đơn vị.  Kết luận kiến nghị. V. Phương pháp thực hiện Tổng hợp tài liệu. Phương pháp kế thừa, tham khảo kết quả xử lý của các cơ sở khác trên thực tế. Tính toán thiết kế theo những chuẩn mực đã quy định (TCVN 6492:2011, QCVN 01- 5: 2010/PNNBTNT, QCVN 40:2011/BTNMT ) Phương pháp so sánh: So sánh ưu nhược điểm của 02 công nghệ xử lý và đề xuất công nghệ xử lý tối ưu. 2
Đồ án tốt nghiệp Phương pháp toán: Sử dụng công thức toán học để tính toán công trình đơn vị trong hệ thống xử lý nước thải, dự toán kinh phí xây dựng, vận hành hệ thống. Phương pháp đồ họa: Dùng phần mền AutoCad để mô tả kiến trúc các công trình đơn vị trong hệ thống xử lý nước thải. 3
Đồ án tốt nghiệp CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỘ KINH DOANH LÊ HỮU BÌNH Thiết kế hệ thống xử lý nước thải giết mổ gia súc cho hộ kinh doanh Lê Hữu Bình với qui mô 1000 con heo/ngày. 1.1. Thông tin chung về cơ sở giết mổ gia súc tại hộ kinh doanh Lê Hữu Bình - Tên cơ sở: Hộ kinh doanh Lê Hữu Bình. - Địa chỉ: Ấp Bình Đông, xã Mỹ Bình, huyện Tân Trụ, tỉnh Long An. - Điện thoại: 091.8499.338 - Người đại diện theo pháp luận: ông Lê Hữu Bình, chức vụ: Chủ hộ kinh doanh. Hình 1. 1 Mặt bằng tổng thể hộ kinh doanh Lê Hữu Bình 4
Đồ án tốt nghiệp 1.2. Quy trình sản xuất tại cơ sở giết mổ 1.2.1. Quy trình công nghệ sản xuất hiện tại: Heo Tập kết Khí thải, nước Lò hơi Gây choáng, thọc huyết Trụng nước nóng CTR, nước thải Cạo lông CTR, nước thải Cắt đầu CTR, nước thải Làm sạch CTR, nước thải Mổ bụng, lấy nội tạng, CTR, nước thải rã đôi Làm sạch CTR, nước thải Kiểm nghiêm, cân Chuyển ra xe đông lạnh Hình 1. 2 Sơ đồ quy trình giết mổ tại cơ sở 5
Đồ án tốt nghiệp  Thuyết minh quy trình Nguồn heo hơi được hộ kinh doanh Lê Hữu Bình thu mua từ các thương lái trong tỉnh Long An, Tiền Giang, Vĩnh Long, Đồng Nai. Đơn vị cung cấp giao heo đến lò giết mổ bằng xe tải trọng 12 tấn theo đường bộ. Tại cơ sở heo sẽ được dẫn tập trung về chuồng nhốt, thời gian tập trung không quá 24 giờ sau đó heo được đưa vào giết mổ. Quy trình giết mổ bắt đầu bằng việc gây ngất heo bằng điện. Tiếp đó công nhân thực hiện thọc huyết và rửa sơ bộ rồi đưa heo vào chảo trụng, Chảo trụng được cấp nhiệt từ lò hơi đốt củi. Sau khi trụng heo, công nhân tiến hành cạo lông và cắt đầu heo. Heo sơ chế được treo lên rửa và cạo sạch rồi bị mổ bụng lấy nội tạng, rã đôi. Thịt heo sẽ đưa thú y kiểm tra đảm bảo an toàn thực phẩm trước khi vận chuyển ra xe đông lạnh tải trọng 3,5 tấn và vận chuyển đến chợ đầu mối. 1.2.2. Nguyên, nhiên liệu, vật liệu ( đầu vào) cho hoạt động sản xuất. Bảng 1. 1 Nhu cầu nguyên liệu sử dụng/ ngày STT Tên nguyên Đơn vị tính Nhu cầu sử dụng Mục đích sử dụng liệu/ nhiên liệu 1 Heo hơi Kg/ngày 1000 Hoạt động giết mổ (Trung bình khoảng 100 kg/con) 2 Vi sinh ( vi Kg/ngày 5 lít khuẩn hiếu khí, kỵ khí) Nguồn: Hộ kinh doanh Lê Hữu Bình 6
Đồ án tốt nghiệp Nhiên liệu: - Nhu cầu cấp điện: nhu cầu cung cấp điện trong giai đoạn hiện hữu khoảng 19.000 kwh/tháng cho quá trình sản xuất và sinh hoạt tại cơ sở. - Nhu cầu cấp nước: nhu cầu cấp nước hiện tại của cơ sở khoảng 86 m3/ngày.đêm , dự kiến sau khi nâng qui mô nhu cầu cấp nước của cơ sở khoảng 302 m3/ngày.đêm 1.3. Các vấn đề ô nhiễm môi trường Các nguồn thải gây ô nhiễm ở cơ sở giết mổ gia súc tại hộ kinh doanh Lê Hữu Bình chủ yếu từ các nguồn sau: - Khí thải - Nước thải - Chất thải rắn 1.3.1. Ô nhiễm môi trường không khí a. Ô nhiễm từ tiếng ồn và rung động Ô nhiễm tiếng ồn được đánh giá là một nguồn ô nhiễm gây tác động đến sức khỏe, nó gây các ảnh hưởng bất lợi về tâm sinh lý và sức khỏe của con người. Đối với tai người, 140dB là mức cao nhất mà tai người có thể chịu đựng nghe được và được xem là ngường chói tai. Tiếng ồn phát sinh do hoạt động của các phương tiện vận chuyển và thiết bị thi công cơ giới trong quá trình thi công xây dựng là nguồn ô nhiễm không thể tránh khỏi, trong điều kiện giả định tất cả máy móc trên công trường đều hoạt động cùng 1 lúc như: Băng chuyền, máy nén, từ khu vực lưu giữ gia súc, nhìn chung độ ồn nằm trong giới hạn cho phép của QCVN 24/2016/BYT và QCVN 26:2010/BTNMT. b. Ô nhiễm từ các hoạt động giao thông vận tải Hoạt động của các phương tiện vận tải chủ yếu gồm xe tải vận chuyển nguyên vật liệu cho xây dựng cơ sở hạ tầng và hoạt động của máy móc thi công. Nhiên liệu sử dụng cho hoạt động của các phương tiện này chủ yếu là xăng và dầu diesel. Như vậy, môi 7
Đồ án tốt nghiệp trường sẽ phải tiếp nhận thêm lượng khí thải với thành phần là các chất ô nhiễm như: bụi, CO, NOx, SOx, hydrocacbon. c. Ô nhiễm mùi Ô nhiễm mùi hôi được xem là loại ô nhiễm đặc trưng của cơ sở hoạt động trong lĩnh vực giết mổ. Các yếu tố gây mùi đáng chú ý bao gồm các loại khí hydrosulfua, amoni, mercaptan, , sẽ gây ảnh hưởng cho môi trường không khí xung quanh và nhất là ảnh hưởng đến sức khỏe của công nhân trực tiếp lao động. Mùi hôi thường phát sinh từ các nguồn như” - Khu vực chuồng nhốt: mùi hôi phát sinh từ chất tiết ra của heo, các hợp chất mùi chủ yếu được tạo ra do quá trình chuyển hóa vi sinh vật đối với thức ăn trong ruột già và các hợp chất trong phân heo. Khu vực giết mổ: mùi hôi phát sinh từ sự phân hủy máu, thịt nội tạng hoặc mô mỡ rơi vãi trong quá trình giết mổ không được thu gom xử lý thích hợp. - Mùi hôi từ hệ thống xử lýnước thải: Mùi do các khi thải H2S, NH3 phát sinh từ các đơn nguyên mà tại đó xảy ra quá trình phân hủy kỵ khí. 1.3.2. Ô nhiễm môi trường nước 1.3.2.1. Nước thải sinh hoạt Nước thải sinh hoạt chủ yếu chứa các chất cặn bã, các chất lơ lửng (SS), các hợp chất hữu cơ (BOD5, COD) và các chất dinh dưỡng (N, P) và vi sinh. Số lượng công nhân viên trung bình khoảng 50 người, tổng lượng nước thải sinh hoạt ước tính khoảng 3,75 m3/ngày. Nước thải từ các nhà vệ sinh thì được thu gom và cho chảy vào bể tự hoại để lắng phần cặn trước khi dẫn về hệ thống xử lý nước thải tập trung của công ty. 1.3.2.2. Nước thải sản xuất Nước thải phát sinh trong quá trình hoạt động của cơ sở giết mổ cũng được xem làm 1 nguồn ô nhiễm đặc trưng của ngành nghề sản xuất có khả năng gây ô nhiễm cao 8
Đồ án tốt nghiệp đối với nguồn tiếp nhận, môi trường đất, không khí, ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng cuộc sống của dân cư xung quanh khu vực. Thành phần nước thải từ cơ sở bao gồm nước thải từ quá trình giết mổ, nước thải vệ sinh nhà xưởng, nước thải từ quá trình vệ sinh chuồng nhốt (khu vực tập kết heo), nước rửa xe vận chuyển heo và sản phẩm thịt heo Bảng 1. 2 Lưu lượng nước thải theo giai đoạn hoạt động STT Lưu lượng nước thải Mục đích cấp nước Hiện tại Nâng qui mô Sau khi nâng qui mô 1 Hoạt động giết mổ 54 12 180 2 Vệ sinh chuồng, nhốt, 22,5 52,5 75 tắm heo 3 Nước rửa xe 11 26 37 4 Tổng 87,5 204,5 292 Nguồn: Hộ kinh doanh Lê Hữu Bình Trong nước thải hợp chất hữu cơ chiếm 70- 80 % gồm proteim, acid amin, chất béo, hydratcarbon và các dẫn xuất của chúng. Hầu hết các chất hữu cơ dễ phân hủy, giàu Nitơ và phootspho. Như vậy, tổng lưu lượng nước thải phát sinh tại cơ sở bao gồm nước thải sinh hoạt và nước thải sản xuất tại giai đoạn hiện hữu khoảng 90 m3/ngày, tổng lưu lượng nước thải sau khi thực hiện nâng qui mô khoảng 296 m3/ngày. 9
Đồ án tốt nghiệp Bảng 1. 3 Tổng lưu lượng nước thải phát sinh tại cơ sở STT Mục đích sử dụng Định mức Lưu lượng thải nước (m3/ngày) Hiện Dự án Tổng tại 1 Cấp nước sinh hoạt 75L/ người.ngày 2,25 1,5 3,75 2 Hoạt động Theo nhu cầu sử 54 126 180 giết mổ dụng thực tế khoảng Cấp 180l/con heo nước Chuồng Theo nhu cầu sử 22,5 52,5 75 cho nhốt ( Khu dụng thực tế khoảng hoạt vực tập kết 75l/con heo động heo) sản Nước rửa Theo nhu cầu sử 11 26 37 xuất xe dụng thực tế khoảng 1m3/xe.chuyến Tổng 89,75 206 295,75≈ ≈90 296 Nguồn: Hộ kinh doanh Lê Hữu Bình 1.3.3. Ô nhiễm chất thải rắn Chất thải rắn của cơ sở giết mổ gia súc bao gồm: a. Rác thải sinh hoạt Chất thải rắn sinh của người dân trong quá trình xây dựng, chủ yếu là những chất thải phát sinh từ quá trình ăn uống. b. Rác thải từ quá trình sản xuất 10
Đồ án tốt nghiệp Chủ yếu từ hoạt động giết mổ và chất bài tiết từ khu vực chuồng nhốt ( khu vực tập kết heo). Đặc trưng của chất thải thường chứa các hợp chất hữu cơ giàu Nitơ và Phospho và các chất vô cơ chiếm khoảng 20- 30% như cát, đất, muối, ure, amonium, muối chlorua, sulfat c. Rác thải nguy hại Phát sinh chủ yếu từ các bóng đèn huỳnh quang thải, hộp mực in thải, giẻ lau sử dụng lau chùi dầu nhớt. 11
Đồ án tốt nghiệp CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI GIẾT MỔ GIA SÚC VÀ CÁC CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI 2.1. Thành phần gây ô nhiễm chính trong nước thải giết mổ gia súc Nước thải giết mổ gia súc có nguồn ô nhiễm đặc trưng chủ yếu là chủ yếu chứa các chất lơ lửng (SS), các hợp chất hữu cơ (BOD5, COD) và các chất dinh dưỡng (N, P) và vi sinh. Để đánh giá chất lượng nước thải, ta dựa vào kết quả phân tích mẫu nước thải trong “Báo cáo đánh giá tác động môi trường của dự án nâng cao qui mô cơ sở giết mổ gia súc Lê Hữu Bình từ 300 con heo/ngày lên 1000 con heo/ngày, tại địa điểm: áp Bình Đông , xã Mỹ Bình, huyện Tân Trụ, tỉnh Long An”, Tân Trụ 2017, ta có được kết quả phân tích về thành phần nước thải tại cơ sở được thể hiện ở bảng 3.1 Bảng 2. 1 Thành phần nước thải giết mổ gia súc STT Thông số Đơn vị Kết quả phân QCVN 40: 2011/BTNMT, phân tích tích cột A. Kq= 0.9, Kf = 1.1 1 pH - 6.7 6- 9 2 BOD5 mg/l 326 29.7 3 COD mg/l 957 74.25 4 SS mg/l 325 49.5 5 Tổng Nitơ mg/l 130 19.8 6 Tổng Phospho mg/l 14.4 3.96 7 Amoni mg/l 90.2 4.95 8 Độ màu Pt- Co 167 50 9 Sunfua mg/l 0.44 0.198 10 Coliform MPN/ 1.1*106 3000 100ml (Nguồn: Hộ kinh doanh Lê Hữu Bình) 12
Đồ án tốt nghiệp Kết luận: Kết quả phân tích cho thấy mẫu nước có các thông số như BOD, COD, SS, tổng Nitơ, tổng phospho, amoni, độ màu, sunfua, coliform đều vượt quy chuẩn cho phép. Do đó nước thải cần phải được xử lý đạt lọại A: QCVN 40:2011/BTNMT trước khi thải ra môi trường 2.2. Các công nghệ xử lý nước thải giết mổ gia súc Nước thải ở các cơ sở giết mổ gia súc thường ô nhiễm do các thành phần các chất hữu cơ như: Huyết rơi vãi, huyết ứ đọng trong bụng, protein, nitơ, phospho, các chất tẩy rửa và chất bảo quản thực phẩm. Các hợp chất hữu cơ trong nước thải chủ yếu là carbohydrat. Đây là các hợp chất dễ bị sinh vật phân hủy bằng cơ chế sử dụng oxi hòa tan trong nước để oxi hóa các hợp chất hữu cơ. Thông thường có những biện pháp xử lý như sau :  Xử lý bằng phương pháp cơ học  Xử lý bằng phương pháp hóa lý và hóa học  Xử lý bằng phương pháp sinh học. 2.2.1. Xử lý nước thải bằng phương pháp cơ học Quá trình tiền xử lý hay còn gọi là quá trình xử lý cơ học thường được áp dụng ở giai đoạn đầu của quy trình xử lý. Để tách các hạt lơ lửng ra khỏi nước thải, thường người ta sử dụng các quá trình thuỷ cơ . Việc lựa chọn phương pháp xử lý tuỳ thuộc vào kích thước hạt, tính chất hoá lý, nồng độ hạt lơ lửng, lưu lượng nước thải và mức độ làm sạch cần thiết mà ta sử dụng một trong các quá trình sau: lọc qua song chắn rác hoặc lưới chắn rác, lắng dưới tác dụng của lực li tâm, trọng trường và lọc. Quá trình xử lý cơ học có thể loại bỏ được đến 60% các tạp chất không hoà tan có trong nước thải và giảm BOD đến 30%. Tuy nhiên để tăng hiệu suất của các công trình xử lý cơ học có thể dùng biện pháp làm thoáng sơ bộ Hiệu quả xử lý có thể lên tới 75% chất lơ lửng và 40% ÷ 50% BOD. 13
Đồ án tốt nghiệp 2.2.2. Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học Phương pháp sinh học thường được sử dụng để làm sạch hoàn toàn các loại nước thải có chứa các chất hữu cơ hòa tan hoặc các chất phân tán nhỏ, keo. Do vậy, phương pháp này thường được dùng sau khi loại các tạp chất phân tán thô ra khỏi nước thải. Đối với các chất vô cơ chứa trong nước thải thì phương pháp này dùng để khử chất sulfite, muối amon, nitrat – tức là các chất chưa bị oxy hóa hoàn toàn. Sản phẩm cuối cùng của quá trình phân hủy sinh hóa các chất bẩn sẽ là: khí CO2, nitơ, nước, ion sulfate, sinh khối Cho đến nay, người ta đã biết được nhiều loại vi sinh vật có thể phân hủy tất cả các chất hữu cơ có trong thiên nhiên và rất nhiều các chất hữu cơ tổng hợp nhân tạo. Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học có thể xem là tốt nhất trong các phương pháp khác vì: chi phí thấp; có thể xử lý được độc tố; xử lý được N-NH3; tính ổn định cao. Việc phân loại các quá trình xử lý sinh học phụ thuộc vào đặc tính của từng loại bể phản ứng. Các bể phản ứng nước thải bằng phương pháp sinh học chia làm 2 nhóm chính, theo cách thức sinh trưởng của vi sinh vật trong môi trường sinh trưởng lơ lững hay bám dính. 14
Đồ án tốt nghiệp Công nghệ hiếu khí Sinh trưởng lơ lửng Sinh trưởng dính bám Xử lý sinh Lọc sinh Đĩa quay Aerotank MBR học theo MBBR học nhỏ sinh học mẻ giọt Hình 2. 1 Các phương pháp xử lý nước thải theo công nghệ hiếu khí Do vi sinh vật đóng vai trò chủ yếu trong quá trình xử lý sinh học nên căn cứ vào tính chất, hoạt động và môi trường của chúng, ta có thể chia phương pháp sinh học thành 2 dạng chính là sinh học kị khí và sinh học hiếu khí. Nước thải ở các cơ sở giết mổ gia súc thường ô nhiễm do các thành phần các chất hữu cơ như: Huyết rơi vãi, huyết ứ đọng trong bụng, protein, nitơ, phospho, các chất tẩy rửa và chất bảo quản thực phẩm. Các hợp chất hữu cơ trong nước thải chủ yếu là carbohydrat. Đây là các hợp chất dễ bị sinh vật phân hủy bằng cơ chế sử dụng oxi hòa tan trong nước để oxi hóa các hợp chất hữu cơ. Quá trình sinh trưởng hiếu khí dựa trên nguyên tắc là vi sinh vật hiếu khí phân hủy các chất hữu cơ trong điều kiện có oxy hòa tan. Quá trình xử lý sinh học hiếu khí nước thải gồm 3 giai đoạn sau: Giai đoạn 1: Oxy hóa các chất hữu cơ. CxHyOz + O2 CO2 + H2O + ∆H Giai đoạn 2: Tổng hợp tế bào mới. CxHyOz + NH3 + O2 C5H7NO2 (tế bào vi khuẩn) + CO2 + H2O 15
Đồ án tốt nghiệp Giai đoạn 3: Phân hủy nội bào. Enzym C5H7NO2 + 5O2 5CO2 + 2H2O + NH3 ± ∆H Ở đây, quá trình nitrat hóa cũng được diễn ra qua 2 giai đoạn: Giai đoạn 1: Ammonia bị oxy hóa thành nitrite. Nitrosomonas + + -· NH4 + 1,5O2 2H + H2O + NO2 Giai đoạn 2: Nitrite bị oxy hóa thành nitrate. Nitrobacter - - NO2 + 0,5O2 NO3 Các vi sinh vật này gọi là bùn hoạt tính. Chúng tự sinh ra khi ta thổi khí vào nước thải. Về khối lượng, bùn hoạt tính được tính bằng khối lượng chất bay hơi có trong tổng hàm lượng bùn (cặn khô) đôi khi còn gọi là sinh khối. Dưới đây là một số loại công trình sinh học thường dùng trong xử lý nước thải bệnh viện. a. Bể Aerotank (Quá trình bùn hoạt tính) + Quá trình xử lý nước thải bằng bùn hoạt tính được áp dụng rộng rãi để xử lý nước thải sinh hoạt và nước thải công nghiệp. + Quá trình xử lý nước thải sử dụng bùn hoạt tính dựa vào hoạt động sống của vi sinh vật hiếu khí. + Trong bể, các chất lơ lửng đóng vai trò là các hạt nhân để vi khuẩn cư trú, sinh sản và phát triển dần lên thành các bông cặn gọi là bùn hoạt tính. + Các vi sinh vật đồng hóa các chất hữu cơ có trong nước thải thành các chất dinh dưỡng cung cấp cho sự sống nên sinh khối của chúng tăng lên nhanh. + Cuối cùng chất ô nhiễm được loại ra khỏi nước bằng cách tách sinh khối, hoặc bị chuyển thành khí thoát ra khỏi nước. b. Bể sinh học theo mẻ SBR (Sequence Batch Reactor) + Thực chất của bể sinh học hoạt động theo mẻ là một dạng của bể Aerotank. 16
Đồ án tốt nghiệp + Bể Aerotank làm việc theo mẻ liên tục có ưu điểm là khử được các hợp chất chứa nitơ, photpho khi vận hành đúng các quy trình hiếu khí, thiếu khí và yếm khí. Bể sinh học làm việc theo từng mẻ kế tiếp được thực hiện theo 5 giai đoạn: Giai đoạn 1 (pha làm đầy): đưa nước thải vào bể. Giai đoạn 2 (pha phản ứng sục khí): tạo phản ứng sinh hóa giữa nước thải và bùn hoạt tính bằng sục khí hay làm thoáng bề mặt để cách oxy vào nước và khuấy trộn đều hỗn hợp. Giai đoạn 3 (pha lắng): lắng trong nước. Giai đoạn 4 (pha tháo nước sạch): tháo nước đã được lắng trong ở phần trên của bể ra nguồn tiếp nhận. Giai đoạn 5 (pha chờ): chờ đợi để nạp mẻ mới. c. Bể lọc sinh học (Biophin) + Công trình phân hủy các vật chất hữu cơ có trong nước thải nhờ quá trình oxy hóa diễn ra trên bề mặt vật liệu tiếp xúc. + Trong bể chứa đầy vật liệu tiếp xúc, là giá thể cho vi sinh vật sống bám. + Phân loại: bể biophin với lớp vật liệu lọc không ngập nước (bể biophin nhỏ giọt, bể biophin cao tải) và bể biophin với lớp vật liệu lọc ngập trong nước. d. Bể MBBR + MBBR là từ viết tắt của cụm Moving Bed Biofilm Reactor, trong đó sử dụng các giá thể cho vi sinh dính bám để sinh trưởng và phát triển. + Trong bể, hệ thống cấp khí được cung cấp để tạo điều kiện cho vi sinh vật hiếu khí sinh trưởng và phát triển. + Vi sinh vật sẽ dính bám và phát triển trên bề mặt các vật liệu. Các vi sinh vật hiếu khí sẽ chuyển hóa các chất hữu cơ trong nước thải để phát triển thành sinh khối. Qua thời gian xử lý, lớp vi sinh vật phía trong do không tiếp xúc được nguồn thức ăn, oxy nên quá trình yếm khí xảy ra, một phần vi sinh vật sẽ bị chết, khả năng bám vào 17
Đồ án tốt nghiệp vật liệu không còn. Khi chúng không bám được lên bề mặt vật liệu sẽ bị bong ra rơi vào trong nước thải. + Vi sinh vật bám trên bề mặt vật liệu lọc gồm 3 loại: lớp ngoài cùng là vi sinh vật hiếu khí, tiếp là lớp vi sinh vật thiếu khí, lớp trong cùng là vi sinh vật kị khí. Nhờ đó, bể còn có thể loại bỏ các hợp chất nitơ, photpho trong nước thải, do đó không cần sử dụng bể Anoxic. 2.2.3. Điều kiện nước thải được phép xử lý sinh học Nước thải phải là môi trường sống của quần thể vi sinh vật phân huỷ các chất hữu cơ có trong nước thải. Nghĩa là nước thải phải thoả các điều kiện sau:  Không có chất độc làm chết hoặc ức chế hệ vi sinh vật trong nước thải. Trong đó thì phải chú ý đến các kim loại nặng. Theo mức độ độc hại của các kim loại, sắp xếp theo thứ tự là: Sb > Ag > Cu > Hg > Co > Ni > Pb > Cr3+ > Cd > Zn > Fe.  Muối của các kim loại ảnh hưởng nhiều đến đời sống của các vi sinh vật, nếu quá nồng độ cho phép, các vi sinh vật không thể sinh trưởng được và có thể bị chết.  Chất hữu cơ có trong nước thải phải là cơ chất dinh dưỡng, nguồn carbon và năng lượng cho vi sinh vật. Trong đó, các hợp chất hydratcacbon, protein, lipid hoà tan thường là cơ chất dinh dưỡng, rất tốt cho vi sinh vật.  Nước thải đưa vào xử lý sinh học có 2 thông số đặc trưng là BOD và COD. Tỉ số của 2 thông số này phải là COD/BOD ≤ 2 hoặc BOD/COD ≥ 0.5 thì mới có thể đưa vào xử lý sinh học (hiếu khí).  Nếu COD lớn hơn BOD nhiều lần, trong đó nếu có cellulose, hemicellulose, protein, tinh bột chưa tan thì phải qua xử lý sinh học kị khí. Nước thải khi đưa tới công trình xử lý sinh học còn cần phải thoả mãn những điều kiện sau đây: + Nước thải phải có pH trong khoảng 6,5 – 8,5. + Nhiệt độ nước thải trong khoảng từ 10 – 40oC. 18
Đồ án tốt nghiệp + Tổng hàm lượng các muối hoà tan không vượt quá 15 g/l. 2.2.4. Phương pháp khử trùng Đặc trưng của nước thải bệnh viện là có chứa các vi trùng gây bệnh. Nếu xả nước thải ra nguồn cấp nước, hồ nuôi cá thì khả năng lan truyền bệnh rất lớn. Do vậy cần phải có biện pháp khử trùng nước thải trước khi xả ra nguồn tiếp nhận. Tùy thuộc vào điều kiện kinh tế mà lựa chọn phương pháp phù hợp. Và dưới đây là các biện pháp khử trùng xử lý nước thải phổ biến hiện nay. + 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 Ozone được sản xuất từ không khí do máy tạo ozone đặt trong nhà máy xử lý nước thải. Ozone sản xuất ra được dẫn ngay vào bể khử trùng. + Dùng tia cực tím (UV) do đèn thủy ngân áp lực thấp sản sinh ra. Đèn phát tia cực tím đặt ngập trong bể khử trùng có nước thải chảy qua Trong đó, phương pháp khử trùng nước thải bằng sunfua hơi hay các hợp chất của sunfua thường được sử dụng phổ biến vì sunfua là hóa chất được các ngành công nghiệp dùng nhiều, có sẵn trên thị trường với giá thành chấp nhận được, hiệu quả tiệt trùng cao. 2.2.5. Quá trình xử lý bùn thải Bùn cặn của nước thải là hỗn hợp của nước và cặn lắng có chứa nhiều chất hữu cơ có khả năng phân hủy, dễ bị thối rửa và có các vi khuẩn có thể gây độc hại cho môi trường. Vì thế, cần có biện pháp xử lý trước khi thải ra nguồn tiếp nhận. Quá trình xử lý bùn cặn là quá trình: 19
Đồ án tốt nghiệp + Giảm khối lượng và thể tích của hỗn hợp bùn cặn bằng cách tách phần nước trong ra khỏi hỗn hợp. Nhờ vậy mà lượng bùn phải vận chuyển đến nơi xử lý được giảm đáng kể. + Phân hủy các chất hữu cơ dễ bị thối rửa, chuyển chúng thành các chất ổn định ít gây mùi và tăng khả năng tách nước ra khỏi bùn. Bùn, cặn trong hệ thống xử lý nước thải thường được thu gom ở các công đoạn: + Các loại rác được giữ lại ở song chắn rác và lưới chắn rác. Cặn rác có độ ẩm từ 85 ÷95%, chứa từ 50 ÷ 80% là chất hữu cơ có mùi hôi thối, có khả năng phân hủy. + Cát, bùn nặng, các hợp chất hữu cơ dính bám vào bùn cát được giữ lại ở bể lắng cát, có kích thước lớn hơn 0.2mm, tỷ trọng cặn khô là 2.65. Cặn có độ ẩm từ 14 ÷ 35%, chứa 30 ÷ 50% cặn hữu cơ. Khối lượng thu được khoảng 30 lít trong 1000 m3 nước thải. + Dầu, mỡ và bọt nổi thu gom từ bề mặt nước trong hầm bơm, bể lắng cát, bể lắng I, bể Aerotank, bể lắng II Bọt váng có độ ẩm từ 90 ÷ 98%, hàm lượng chất hữu cơ lớn 95%, tỷ trọng xấp xỉ bằng 1. Khối lượng thường dao động từ 0.75 lít đến 50 lít trong 1000 m3 nước thải. + Một phần cặn lơ lửng lắng được ở bể lắng I, còn gọi là cặn tươi vì có chứa cặn vô cơ và nhiều cặn hữu cơ chưa bị phân hủy. + Cặn lắng ở bể lắng II, chủ yếu là bùn hoạt tính hay màng vi sinh do công đoạn xử lý sinh học tạo ra khi nước thải đi qua các công trình sinh học. Bảng 2. 2 Các công đoạn và thiết bị áp dụng trong dây chuyền xử lý cặn Cô đặc Làm tăng Khử nước ra Giảm thể Nguồn tiếp Ổn định cặn cặn mật độ cặn khỏi cặn tích cặn nhận 1.Trọng 1.Yếm khí 1.Hóa chất 1.Lọc chân 1.Đốt 1.Chôn lấp lực 2.Hiếu khí 2.Nhiệt không 2.Oxy hóa 2.Phân bón 3.Nhiệt 2.Lọc nén ép 20
Đồ án tốt nghiệp 2.Tuyển 4.Hóa chất 3.Lọc ly tâm 3.Cải tạo nổi (vôi) 4.Sân phơi bùn đất 5.Hồ lắng 2.3. Một số hệ thống xử lý nước thải trong thực tế 2.3.1. Hệ thống xử lý nước thải tại Cơ sở giết mổ gia súc Hiệp Bình Chánh qui mô 300m3 /ngày đêm. Công nghệ đề xuất sau khi xử lý nước thải phải đạt QCVN 40: 2011/BTMT (loại B) Bảng 2. 3 Chất lượng nước thải trước khi xử lý và yêu cầu sau xử lý phải đạt QCVN 40 :2011/BTNMT (loại B) STT CHỈ TIÊU ĐƠN VỊ GIÁ QCVN40:2011/BTNMT TRỊ (Loại B) 1 pH mg/l 7 5,5-9 2 Tổng NiTơ mg/l 30 40 3 Tổng Phôtpho mg/l 12 6 4 Nhu cầu hóa học (COD) mg/l 12650 150 5 Nhu cầu oxi hóa (BOD5) mg/l 1750 50 6 Dầu mỡ động vật mg/l 135 10 7 Coliform MPN/100ml 2*10-7 5000 8 Chất rắn lơ lửng mg/l 600 100 Nguồn: Cơ sở giết mổ gia súc Hiệp Bình Chánh Ưu điểm : Bể SBR có kết cấu đơn giản và bền hơn. - Hiệu xuất xử lý COD,BOD, nitơ rất cao. - Do vận hành bằng hệ thống tự động nên hoạt động một cách dễ dàng và giảm đòi hỏi sức khỏe. - Đảm bảo được chất lượng thải đầu ra. Nhược điểm: Cần nhân viên trình độ cao. 21
Đồ án tốt nghiệp 22
Đồ án tốt nghiệp Nước thải Song chắn rác Hầm tiếp nhận Bể vớt dầu mỡ Bể lắng 2 Bể lắng đứng bậc I Bùn dư Bể điều hòa Bể trung gian Thu khí Bể UASB Thổi khí Bể SBR Cl2 Bể khử trùng Bể chứa bùn Nguồn tiếp nhận QCVN40:2011/BTNMT Sân phơi bùn (Loại B) Hình 2. 2 Thiết kế hệ thống xử lý nước thải tại Cơ sở giết mổ gia súc Hiệp Bình Chánh qui mô 300m3 /ngày đêm. 23
Đồ án tốt nghiệp 2.3.2 Thiết kế hệ thống xử lý nước thải giết mổ gia súc, gia cầm An Nhơn thuộc công ty Nông Nghiệp Sài Gòn, UBND tp.HCM ( 2005), với qui mô 200 m3/ng.đ Nước thải Bể lắng Bể tách dầu mỡ Bể thu gom Bể điều hòa Không khí Sinh học kỵ khí Dòng Anoxic Tuần hoàn Bùn dư Không khí Sinh học hiếu khí Dòng Tuần Lắng sinh học hoàn Bể chứa bùn Bùn dư Bể trung gian Xả Hóa chất TB keo tụ- Tạo bông Thải Đúng Quy Hóa chất Bể khử trùng định Bể lọc áp lực Xả lọc Nguồn tiếp nhận QCVN40:2011/BTNMT (Loại A) Hình 2. 3 Sơ đồ thiết kế hệ thống xử lý nước thải giết mổ gia súc, gia cầm An Nhơn thuộc công ty Nông Nghiệp Sài Gòn, UBND tp.HCM ( 2005) 24
Đồ án tốt nghiệp Công nghệ: Sử dụng công nghệ hóa lý kết hợp với bùn hoạt tính Hiệu xuất xử lý COD,BOD, nitơ rất cao. Ưu điểm: - Công nghệ đơn giản, dễ vận hành - Khả năng xử lý nước thải ô nhiễm chất hữu cơ tốt - Có hiệu quả xử lý cao. Nhược điểm: - Chi phí đầu tư cao, tốn nhiều diện tích xây dựng. 25
Đồ án tốt nghiệp CHƯƠNG 3: ĐỀ XUẤT VÀ LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI GIẾT MỔ GIA SÚC TẠI HỘ KINH DOANH LÊ HỮU BÌNH Các thông số phục vụ cho tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải giết mổ gia súc cho hộ kinh doanh Lê Hữu Bình được cung cấp như sau: 3.1. Thông số và yêu cầu thiết kế hệ thống xử lý 3.1.1. Yêu cầu về mặt môi trường: Nước thải đầu ra của hệ thống xử lý nước thải đạt QCVN 40:2011 BTNMT, cột A. Phải đảm bảo các điều kiện vệ sinh lao động cho nhân viên làm việc tại cơ sở. Chấp hành nghiêm chỉnh quy định của pháp luật Việt Nam về bảo vệ môi trường. 3.1.2. Yêu cầu về mặt kinh tế: Hệ thống xử lý nước thải có suất đầu tư nhỏ hơn 10.000 đồng/m3.nước thải.Chi phí xử lý 1m3 nước thải nhỏ hơn 5.000 đồng/m3. Hệ thống xử lý lắp đặt phải đảm bảo sự hiệu quả của vốn đầu tư. 3.1.3. Yêu cầu về mặt kỹ thuật: Diện tích khu vực cho hệ thống xử lý nước thải phải bé hơn 1000 m3, công nghệ hiện đại, tiết kiệm điện năng và hóa chất, dễ quản lý và vận hành. Việc xây dựng, lắp đặt hệ thống xử lý phải phù hợp với mặt bằng hiện có. Hệ thống xử lý phải bố trí hợp lý, đảm bảo cho công nhân vận hành dễ dàng, dễ đo đạc, kiểm tra. 3.1.4. Công xuất hệ thống xử lý 3 Dựa vào chương 1, mục 1.3.2, đã nói ở trên, ta có được : QSinh hoạt =3,75 m / ngày 3 QSản xuất = 292 m / ngày Ta chọn hệ số thiết kế k =1.1 Hệ thống xử lý được thiết kế với qui mô 푛 à 3 3 Vậy 푄푡 = (3,75 m /ngày đêm + 292 m /ngày đêm ) x f = 296 m3/ngày đêm x 1.1 = 325,6 m3/ngày đêm ≈ 350 m3/ngày đêm 26
Đồ án tốt nghiệp Vậy hệ thống xử lý nước thải của cơ sở giết mổ gia súc tại hộ kinh doanh Lê Hữu Bình được xây dụng với công xuất 350 m3/ngày.đêm và nước thải sau khi qua hệ thống xử lý sẽ đạt QCVN 40:2011/BTNMT, cột A. 3.1.5. Thành phần và tính chất nước thải đầu vào Để đánh giá chất lượng nước thải, ta dựa vào kết quả phân tích mẫu nước thải từ “Báo cáo đánh giá tác động môi trường của dự án nâng cao qui mô cơ sở giết mổ gia súc Lê Hữu Bình từ 300 con heo/ngày lên 1000 con heo/ngày, tại địa điểm: áp Bình Đông , xã Mỹ Bình, huyện Tân Trụ, tỉnh Long An”, Tân Trụ 2017, ta có được kết quả phân tích về thành phần nước thải tại cơ sở được thể hiện ở bảng 3.1 Bảng 3. 1 Đặc tính nước thải đầu vào cơ sở STT Thông số Đơn vị Kết quả phân QCVN 40: 2011/BTNMT, phân tích tích cột A. Kq= 0.9, Kf = 1.1 1 pH - 6.7 6- 9 2 BOD5 mg/l 326 29.7 3 COD mg/l 957 74.25 4 SS mg/l 325 49.5 5 Tổng Nitơ mg/l 130 19.8 6 Tổng Phospho mg/l 14.4 3.96 7 Amoni mg/l 90.2 4.95 8 Độ màu Pt- Co 167 50 9 Sunfua mg/l 0.44 0.198 10 Coliform MPN/ 1.1*106 3000 100ml (Nguồn: Hộ kinh doanh Lê Hữu Bình) 27
Đồ án tốt nghiệp Từ kết quả thu thập ở bảng 3.1 cho thấy: Nước thải giết mổ gia súc tại hộ kinh doanh Lê Hữu Bình có nồng độ các chất hữu cơ và Coliform rất cao.Bên cạnh đó còn có nồng độ nitơ tổng, photpho tổng và chất rắn lơ lững, cần được xử lý để đạt loại A- QCVN 40: 2011/BTNMT trước khi xả thải ra nguồn tiếp nhận. 3.2. Đề xuất công nghệ xử lý nước thải Dựa trên số liệu lưu lượng, thành phần, tính chất của nước thải đầu vào hệ thống xử lý và yêu cầu chất lượng nước thải sau xử lý, đề xuất 2 sơ đồ công nghệ xử lý nước thải cho cơ sở giết mổ gia súc tại hộ kinh doanh Lê Hữu Bình như sau: 3.2.1. Quy trình công nghệ đề xuất 28
Đồ án tốt nghiệp Sơ đồ công nghệ 1: Nước thải sản xuất Nước thải sinh hoạt SCR SCR Hầm biogas Hầm tự hoại Hố thu Tuần hoàn nước dư Máy khuấy Bể điều hòa Dầu khí Bể UASB Khí metan Máy khuấy Bể ANOXIC Khí Nitơ Bể MBR Bể chứa bùn Bùn dư Nguồn tiếp nhận Máy ép bùn Xử lý Hình 3. 1 Sơ đồ hệ thống xử lý nước thải giết mổ gia súc (công nghệ 1 ) 29
Đồ án tốt nghiệp Sơ đồ công nghệ 2 Nước thải sản xuất Nước thải sinh hoạt SCR SCR Hầm biogas Hầm tự hoại Hố thu Máy khuấy Bể điều hòa Dầu khí Bể UASB Đốt bỏ Máy khuấy Bể ANOXIC Khí metan Bể MBBR Bùn Tuần hoàn Bể lắng Bể chứa bùn Bùn dư Sunfua Bể khử trùng Máy ép bùn Nguồn tiếp nhận Xử lý Hình 3. 2 Sơ đồ hệ thống xử lý nước thải giết mổ gia súc (công nghệ 2 ) 30
Đồ án tốt nghiệp 3.2.2. Đề xuất công nghệ xử lý Nước thải giết mổ gia súc là loại nước thải chứa hầm lượng chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học cao, vì thế trong công nghệ bắt buộc phải dùng phương pháp sinh học để xử lý, phương pháp sinh học đơn giản, dễ vận hành, đầu tư rẻ và hiệu quả tương đối cao là sử dụng bể bùn hoạt tính. Đó là điểm chung của hai sơ đồ công nghệ đề ra, nhưng nước thải có chất hữu cơ cao ở mức độ nào, chúng ta cần xem xét, tính toán để đảm bảo hiệu quả xử lý, đồng thời nước thải này còn có nhiều chất lơ lửng. Vì thế trước công đoạn sinh học ta nên áp dụng công trình xử lý nào là phù hợp nhất theo các công nghệ dưới đây. Công nghệ 1: Ưu điểm: - Có sử dụng phương pháp sinh học kết hợp với màng MBR - Thuận lợi khi nâng cấp qui mô đến 20% mà không phải gia tăng thể tích bể. - Tiết kiệm diện tích xây dựng vì thay thế cho toàn cụm bể lắng, bể trung gian, bể lọc, bể khử trùng. - Hệ thống xử lý đơn giản, dễ quản lý do có ít công trình đơn vị. - Có thể tái sử dụng nước sau màng lọc để tưới cây, rửa đường Khuyết điểm: - Kinh phí đầu tư lớn, màng phải nhập ngoại. - Dễ tắc màng do vận hành không có kinh nghiệm và nhiều bể nước thải có độ cứng cao. Công nghệ 2: Ưu điểm: - Có sử dụng phương pháp sinh học kết hợp với giá thể di động MBBR 31
Đồ án tốt nghiệp - Đặc trưng tính kị nước cao, khả năng bám dính sinh học tốt. - Không bị nghẹt bùn trong khoảng thời gian dài hoạt động. - Tạo bùn nặng dễ lắng, tạo ra 40 - 80% bùn ít hơn quá trình bùn hoạt tính. - Có thể được thả trực tiếp trong bể hiếu khí, kỵ khí, thiếu khí. Không cần phải thay thế trong vòng 30 năm. - Không bị ảnh hưởng bởi hình dạng bể, có thể sử dụng cho tất cả các loại bể. Khuyết điểm: - Khi bảo gia thể vi sinh MBBR vào thì nó chưa bám dính liền cần phải có thời gian thích nghi. 3.2.3. Lựa chọn công nghệ Nước thải giết mổ gia cầm chủ yếu ô nhiễm hữu cơ, thành phần nước thải chủ yếu là những chất có khả năng phân hủy sinh học dễ dàng như máu, lông, các chất lơ lửng là chất khó lắng nên công nghệ thích hợp để lựa chọn xử lý nước thải cho hộ kinh doanh Lê Hữu Bình là công nghệ 2 (hình 3.2) 3.2.4. Thuyết mình sơ đồ công nghệ : Công nghệ của hệ thống xử lý nước thải được phân chia thành 3 giai đoạn: Xử lý cơ học, xử lý sinh học, xử lý lý hóa : - Giai đoạn xử lý cơ học Nước thải sản xuất tại cơ sở giết mổ gia súc bao gồm nước thải từ quá trình giết mổ, nước thải rửa vệ sinh nhà xưởng, nước thải vệ sinh chuồng chốt ( khu vực tập kết heo), nước thải từ vệ sinh xe vận chuyển, được thu gom xử lý sơ bộ qua SCR tinh để giữ lại các chất rắn có trong nước thải, tránh các sự cố về máy bơm (bơm nghẹt, gãy cánh bơm ). Các chất thải rắn bị giữ lại tại song chắn rác được lấy định kì đem đổ bỏ.Sau đó, nước thải sẽ được đưa qua hầm biogas để loại bỏ một phần các hợp chất N, P, sau đó 32
Đồ án tốt nghiệp nước thải sẽ theo mương dẫn chảy về hố thu gom. Tương tự Nước thải sinh hoạt sẽ đi qua SCR để loại bỏ các chất rắn rồi theo đó chảy về hầm tự hoại. Nước thải từ biogas và hầm tự hoại sẽ theo mương dẫn chảy về hố thu gom .Do đặc thù nước thải có chứa lượng lớn lông heo và các chất lơ lửng do đó trước khi đi vào bể thu gom phải đi qua song chắn rác tinh để giữ các rác lớn lại để tránh làm nghẹt bơm khi qua bể điều hòa. Tại bể điều hòa: Nước thải từ hố thu gom sẽ được bơm qua bể điều hòa, tại đây có đặt 2 hệ thống máy bơm chìm sẽ hoạt động để điều hòa nồng độ và lưu lượng dòng chảy, đồng thời ngăn ngừa hiện tượng lắng cặn ở bể gây kỵ khí sinh mùi hôi. Giai đoạn xử lý sinh học Nước thải từ bể điều hòa sẽ được bơm vào bể kỵ khí UASB. Tại đây , chất hữu cơ sẽ được các chủng vi sinh phân giải chuyển hóa thành những hợp chất đơn giản hơn . Bể UASB, các vi sinh kỵ khí sẽ phân hủy các chất hữu cơ trong nước thải thành các chất vô cơ ở dạng đơn giản và khí Biogas ( CO2, CH4, H2S, NH3 ) Chất hữu cơ + Vi sinh vật kỵ khí CO2, CH4, H2S + Sinh khối mới + Bể thiếu khí: Nước thải sau khi qua bể kỵ khí sẽ tự chảy vào bể thiếu khí, tại bể thiếu khí sẽ được khuấy trộn bằng máy khuấy chìm, nước thải trước tiên sẽ được đưa vào bể tiếp xúc với vi sinh vật (bùn). Ngăn “thiếu khí” sẽ được thiết kế phù hợp nhằm duy trì môi trường hoạt động trong ngăn luôn là môi trường “thiếu khí”, thích hợp cho các vi sinh vật “ thiếu khí” hoạt động. Các vi sinh vật sẽ tham gia vào quá trình loại bỏ các chất hữu cơ và các hợp chất chứa Nitơ ( tồn tại chủ yếu ở dạng nitrat NO3- ). Việc loại bỏ NO3- ở ngăn “thiếu khí” sẽ giúp giảm thiểu nồng độ amoni và nito tổng của nước thải đầu ra. Bể MBBR: Nước thải sau khi qua bể thiếu khí sẽ được chảy tràn lên bể xử lý sinh học hiếu khí MBBR. Bể MBBR được lắp hệ thống phân phối khí cố định dưới đáy bể, nước thải sẽ được cấp khí liên tục để cung cấp oxy cho các vi sinh vật hiếu khí (bùn hoạt 33
Đồ án tốt nghiệp tính) để oxy hóa các chất hữu cơ trong nước thải, và diễn ra quá trình nitrat hóa N2. Ngoài ra, trong bể còn được thả thêm giá thể di động, nhờ vậy mà quá trình khử Nitrat cũng được diễn ra đồng thời tại đây. Quá trình này làm giảm tổng Nitơ trong nước thải. - Giai đoạn xử lý hóa lý Bể lắng: Hỗn hợp nước thải và bùn hoạt tính sẽ được dẫn sang bể lắng , bùn sẽ được lắng nhờ trọng lực. Bùn sau khi lắng 1 phần sẽ được tuần hoàn lại bể Anoxic, phần dư còn lại được bơm về bể nén bùn, sau đó được thu gom định kỳ để xử lý tập trung. Nước từ bể nén bùn sẽ được tuần hoàn về đầu hố thu. Bể khử trùng : Sẽ được tiến hành bổ sung thêm hóa chất sunfua vào để khử các loại vi khuẩn ecoli, Coliform .Nước thải sau khi xử lý đảm bảo quy chuẩn QCVN 40: 2011/BTNMT sẽ xả ra nguồn tiếp nhận. Bảng 3. 2 Hiệu suất xử lý qua các công trình Hiệu Công trình Thông số Đầu vào Sau xử lý suất BOD5 (mg/L) 326 1 322,74 COD (mg/L) 957 0 957 Hầm tự SS (mg/L) 325 45 178,75 hoại+ Amoni (mg/l) 90,2 3 87,5 Biogas Tổng Nitơ (mg/l) 130 4 124,8 Tổng Phospho (mg/l) 14,4 0 14,4 Coliforms 1,1*106 0 1,1*106 BOD5 (mg/L) 322,74 1 320.5126 SCR + Hố COD (mg/L) 957 1 947,43 thu gom SS (mg/L) 178,75 4 171,6 34
Đồ án tốt nghiệp Amoni (mg/l) 87,5 0 87,5 Tổng Nitơ (mg/l) 124,8 0 124,8 Tổng Phospho (mg/l) 14,4 0 14,4 Coliforms 1,1*106 0 1,1*106 BOD5 (mg/L) 320.5126 0 320.5126 COD (mg/L) 947,43 0 947,43 SS (mg/L) 171,6 0 171,6 Bể Điều Amoni (mg/l) 87,5 0 87,5 Hòa Tổng Nitơ (mg/l) 124,8 0 124,8 Tổng Phospho (mg/l) 14,4 0 14,4 Coliforms 1,1*106 0 1,1*106 BOD5 (mg/L) 320.5126 0 320.5126 COD (mg/L) 947,43 65 331,6 SS (mg/L) 171,6 0 171,6 Amoni (mg/l) 87,5 0 87,5 Tổng Nitơ (mg/l) 128,7 0 128,7 Bể UASB Tổng Phospho (mg/l) 14,4 0 14,4 Coliforms 1,1*106 0 1,1*106 BOD5 (mg/L) 320.5126 85 29 Bể Anoxic COD (mg/L) 331,6 80 66,32 + Bể SS (mg/L) 171,6 75 42,9 aerotank + Amoni (mg/l) 87,5 95 4,375 35
Đồ án tốt nghiệp MBR+ Bể Tổng Nitơ (mg/l) 128,7 85 19,305 lắng Tổng Phospho (mg/l) 14,4 75 3,6 Coliforms 1,1*106 0 1,1*106 BOD5 (mg/L) 29 0 29 COD (mg/L) 66,32 0 66,32 SS (mg/L) 42,9 0 42,9 Bể Khử Amoni (mg/l) 4,375 0 4,375 Trùng Tổng Nitơ (mg/l) 19,305 0 19,305 Tổng Phospho (mg/l) 3,6 0 3,6 Coliforms 1,1*106 99,98 2200 36
Đồ án tốt nghiệp CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ  Giá trị lưu lượng dùng để thiết kế Lưu lượng trung bình 푛 à 3 푄푡 = 350 (m /ngày đêm) 350 푄ℎ = = 14,58 (m3/h) 푡 24 350 푄푠 = = 4,051 10−3 (m3/s) 푡 86400 Lưu lượng lớn nhất 푛 à 푛 à 3 푄 = 퐾 ℎ 푄푡 = 2,5 ∗ 350 = 875(m /ngày đêm) ℎ ℎ 3 푄 = 퐾 ℎ 푄푡 = 2,5 ∗ 14,58 = 36,4575(m /h) 푠 푠 −3 3 푄 = 퐾 ℎ 푄푡 = 2,5 ∗ 4,051 10 = 0,01 (m /s) Trong đó: Chọn Kch = 2,5: Hệ số không điều hòa của nước thải công nghiệp.  Thuyết minh tính toán công nghệ Công nghệ xử lý gồm các công trình sau: hố thu gom, bể điều hòa, bể UASB, bể thiếu khí, bể MBBR, bể lắng, bể khử trùng, bể nén bùn. 4.1. Hầm biogas Là nơi lưu trữ và phân huỷ các chất thải hữu cơ trong chăn nuôi, làm sản sinh ra một lượng khí được sử dụng trực tiếp hoặc chuyển hoá thành các nguồn năng lượng sử dụng cho sinh hoạt. 37
Đồ án tốt nghiệp Bảng 4. 1 Lượng khí biogas của trại heo theo mô hình trang trạng kín ( Trại lạnh) Những đặc điểm Các thông Các giá trị số Số lượng heo có mặt trong Đầu con 100 300 500 1000 1000 chuồng 0 Lượng nước thải m3/ngày 3 9 15 30 300 Sản lượng biogas m3/ngày 36 108 180 360 3600 3 Sản lượng CH4 m /ngày 23 70 117 234 2340 Điện từ Diezen- Biogas Kw/ngày 29 88 146 293 2925 Điện tiêu thụ cho trại Kw/ngày 20 59 98 195 950 Diện tích chăn nuôi cần thiết Hecta (ha) 0,06 0,18 0,3 0,6 6 Thể tích hồ (m3 ) = 0,03 * số đầu heo của trại * thời gian lưu trữ = 0,03 *1000* 20 = 600 kg Thể tích của hầm biogas : 49,6 m3 = L x B x H = 4,2 x 3 x 4 = 50,4 m Hàm lượng chất bẩn sau khi qua bể biogas và tính như sau: Hàm lượng Amoni giảm: 3% , tức là hàm lượng BOD5 còn lại trong nước thải: 90,2 *( 100- 3) % = 87,5 ( mg/l) Hàm lượng Tổng nitơ giảm 4%, tức là chất lơ lửng còn lại trong nước thải: 130* ( 100- 4 )% =124,8 (mg/ 4.2. Tính toán hầm tự hoại 4.2.1. Nhiệm vụ Hầm tự hoại là công trình đồng thời làm 2 chức năng: Lắng và phân hủy cặn lắng. Cặn lắng được giữ lại trong bể một thời gian nhất định ( khoảng 6 tháng), dưới ảnh hưởng các vi sinh vật kỵ khí các chất hữu cơ bị phân hủy, một phần tạo thành các chất khí và một phần tạp thành các chất vô cơ hòa tan. 38
Đồ án tốt nghiệp Theo tiêu chuẩn thiết kế ( TCXD- 51- 84), khi lưu lượng nước thải sinh hoạt lớn hơn 10m3/ng.đ, chọn bể tự hoại mộ ngăn để xử lý sơ bộ nước thải sinh hoạt phát sinh tại cơ sở với số lượng công nhân viên là 50 người với lưu lượng nước thải sinh hoạt là 3,75 (m3/ngày) (Nguồn: Hộ kinh doanh Lê Hữu Bình). 4.2.2. Tính toán a. Thể tích tính toán chung của 1 bể tự hoại: lấy không nhỏ hơn lưu lượng nước thải trong bình 1÷2 ngày đêm ( Điều 7.3.2- TCXD-51-84), chọn 1 ngày đêm để tính toán, khi đó: 3 푊 = 3,75 ∗ 1 푛 à = 3,75 3 푛 à Thể tích ngăn thứ nhất bằng ½ thể tích tổng cộng: 3 푊1 = 푊2 = 0,5 ∗ 3,75 = 2 b. Chiều sâu công tác ở các ngăn của bể tự hoại: Lấy chiều sâu công tác bằng 1,4 m. Khi đó diện tích các ngăn của bể tự hoại là: 푊 3,75 퐹 = 1 = = 2,7( 2) 1,4 Chọn kích thước H x B x L của các ngăn như sau: ể ∶ ∗ ∗ 퐿 = 1,4 ∗ 1,4 ∗ 1,4 Hàm lượng chất bẩn sau khi qua bể tự hoại giảm và tính như sau: Hàm lượng BOD5 giảm: 1% , tức là hàm lượng BOD5 còn lại trong nước thải: 326 *( 100- 1) % = 322,74 ( mg/l) Hàm lượng chất lơ lửng giảm 45%, tức là chất lơ lửng còn lại trong nước thải: 325* ( 100- 45 )% =178,75 (mg/l) 39
Đồ án tốt nghiệp 4.3. SCR Tinh 4.3.1. Nhiệm vụ Song chắn rác được đặt trước hố thu, nhiệm vụ ngăn giữ rác bẩn thô có kích thước lớn gồm giấy, bọc nylon, chất dẻo, cỏ cây, vỏ đồ hộp, gỗ, vỏ trái cây. Nếu không loại bỏ rác có thể gây tắc nghẽn đường ống,hư hỏng bơm. Rác phải thường xuyên được cào đi bằng phương pháp thủ công, tránh gây nghẹt bơm tạo điều kiện xử lý cho các công trình phía sau. Hình 4. 1 Song chắn rác tinh 4.3.2. Tính toán Đặt trước bể điều hòa, chắn giữ các loại rác có kích thước nhỏ hơn không bị giữ lại ở song chắn. 40
Đồ án tốt nghiệp Bảng phụ lục 4. 2 Thông số thiết kế lưới chắn rác Thông số Lưới cố định Lưới quay Hiệu quả khử căn lơ lửng % 5 ÷25 5 ÷ 25 Tải trọng L/m2.phút 400÷1.200 600 ÷ 4.600 Kích thước mắt lưới, mm 0,2 ÷ 1,2 0,25 ÷ 1,5 Tổn thất áp lực, m 1,2 ÷ 2,1 0,8 ÷ 1,4 Qui mô motor HP - 0,5 ÷ 3,0 Chiều dài trống tay quay m - 1,2 ÷ 3,7 Đường kính trống m - 0,9 ÷ 1,5 (Nguồn: Giáo trình “Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp- Tính toán thiết kế công trình” Lâm Minh Triết _ Nguyễn Thanh Hùng _ Nguyễn Phước Dân, trang 448) Chọn lược rác tinh theo catalogue của hãng Cosme – Ý Kiểu: Rotary fine screen Model: R70 Kích thước khe: 2,5 mm Vật liệu SUS 304 Số lương: 01 Hiệu xuất sau khi xử lý : + Hàm lượng BOD5 giảm 1% = ∗ (100 − 1)% = 322,74 ∗ (100 − 1)% = 320,5126 ( ) 5 5 푣à표 푙 + Hàm lượng COD giảm 1% = 푣à표 ∗ (100 − 1)% = 957 ∗ (100 − 1)% = 947,43 ( /푙) + Hàm lượng SS giảm 4% 푆푆 = 푆푆 ∗ (100 − 1)% = 178,75 ∗ (100 − 4)% = 171,6 ( ) 푣à표 푙 41
Đồ án tốt nghiệp  Hiệu suất khi qua hố thu gom : sẽ bằng hiệu suất nước thải sinh hoạt + nước thải sản xuất STT Thông số Hiệu suất đầu vào Hiệu suất đầu ra 1 BOD5 (mg/L) 326 320.5126 2 COD (mg/L) 957 947,43 3 SS (mg/L) 325 171,6 4 Amoni (mg/l) 90,2 87,5 5 Tổng Nitơ (mg/l) 130 124,8 6 Tổng Phospho (mg/l) 14,4 14,4 7 Coliforms 1,1*106 1,1*106 4.4. Hố thu gom 4.4.1. Nhiệm vụ Thu gom nước thải để tập trung và phân phối nước thải đến các công trình xử lý phía sau, nhằm đảm bảo lưu lượng tối thiếu cho bơm hoạt động, giảm diện tích đào sâu cho bể điều hòa. 4.4.2. Tính toán Nội dung tính toán gồm:  Tính toán kích thước hố thu gom  Tính toán bơm nước thải. Khi nước thải đổ về hệ thống xử lý vượt quá lượng nước bơm đi sẽ dẫn đến nước thừa nước, lượng nước thừa sẽ đưa vào hố thu gom và được chứa tại đó. Ngược lại khi nước thải đổ về không đủ cho nước bơm đi, khi đó nước từ hố thu gom chảy ra bổ sung lượng nước thiếu. Ngoài lượng nước điều hòa lên xuống, hố thu gom còn dự trữ một lượng nước tối thiểu để bơm làm việc. 42
Đồ án tốt nghiệp Thời điểm bể hết nước thường xảy ra sau một giai đoạn nước ở bể ra liên tục nhiều nhất. Hố thu được thiết kế chìm trong đất để đảm bảo tất cả các loại nước thải từ các nơi trong nhà máy tự chảy về hố thu. Chọn thời gian lưu nước trong hố thu tối thiểu từ 10- 30 phút Lưu lượng nước thải ra của trại chăn nuôi là Q = 350 (m3/ ngày.đêm). Thời gian hoạt động giết mổ khoảng từ 5- 6 giờ chiều đến khoảng 2- 3 giờ sáng . ℎ 3 푄 = 36,4575(m /h) tb 3 Qh = 18,75 (m /h) Thời gian lưu nước, chọn t = 60 (phút) Thể tích bể hữu ích điều hòa 10 = 푄ℎ ∗ 푡 = 36,4575 ∗ = 6,1 ( 3) 60 Chọn hầm bơm có tiết diện ngang là hình vuông. Ống dẫn nước thải ra hầm bơm tiếp nhận là ống uPVC, DN = 220 mm, có cốt đáy ống cách mặt đất một đoạn h2 = 0,5 m Chọn kích thước của hố thu gom như sau: - Chiều dài L = 2,5 m - Chiều rộng B = 2,5 m - Chiều cao hữu ích h = 2,1 m - Chiều cao bảo vệ bơm h3 = 0,7 m Tổng chiều cao của bể H = h + h1 + h2 = 2,1 + 0,5 + 0,5 + 0,2 = 3,3 m Vậy thể tích xây dựng của bể: V = 20,625 m3 a. Vật liệu xây dựng 43
Đồ án tốt nghiệp Chọn vật liệu xây dựng hố thu gom là BTCT M250, thành dày 200mm, bản đáy dày 300mm, sắt Nhật đan thành hai lớp, @200 phi 14, chống thấm sika bên trong 2 lớp, bên ngoài quét bentum. a. Đường kính ống dẫn nước thải vào bể điều hòa Vận tốc nước chảy trong ống v = 1 ÷ 2 m/s. Chọn v = 2 m/s. Lưu lượng nước 3 3 thải Qmax = 36,4575 m /h = 0,010 m /s Suy ra 푄푠 4 ∗ 0,010 = √ = √ ∗ 103 = 80 ∗ 3,14 ∗ 2 Trong đó: + 푄푠 : Lưu lượng nước thải lớn nhất theo giây 3 + 푄푠 =0,010 m /s + V: vận tốc nước chạy trong ống có bơm, V = 2 m/s (1- 2m/s) - Chọn ống nhựa PVC Bình Minh có đường kính → = 90 - Kiểm tra lại vận tốc nước chảy trong ống 4 ∗ 푄 4 ∗ 0,010 = 푠 = ≈ 2 ( ) (푡ℎỏ ã푛 đ𝑖ề 𝑖ệ푛 2 ∗ 0,082 ∗ 푠 Qui mô bơm chìm Tổn thất dọc đường ống: Nhiệm vụ: bơm nước thải từ hố thu vào thiết bị lọc rác tinh đặt trên bể điều hòa. Chọn 2 bơm chìm hoạt động luân phiên. Tính qui mô bơm của hố thu h 3 3 Lưu lượng mỗi bơm Qb = Qmax = 36,45 75(m /h) = 0,010 (m /s) Cột áp bơm được xác định theo phương trình Becnulli : 2 2 2 푃2 − 푃1 2 − 1 푙 = 푍 − 푍 + + + × (휆 × +  휉) 2 1 휌 × 2 × 2 × 44
Đồ án tốt nghiệp Trong đó Z2 – Z1 = 8 m P1, P2 : Áp suất tại hai mặt cắt V1 = V2 = V : Vận tốc nước thải trong đường ống, chọn V = 1,5 (m/s ) l : Chiều dài toàn bộ đường ống, l = 11(m) d : đường kính ống dẫn, d = 140 (mm) 휆: hệ số ma sát đường ống 4×푄 4×0,010 = √ = √ = 0,09 (m) = 90 (mm) × 1,5× Chọn ống d = 110 (mm) × × 휌 1,5 × 0,01 × 1000 푅 = = = 16722,41 푒 휇 0,897. 10−3 Với : Độ nhớt của nước thải ở 25oC,  = 0,897.10-3(Ns/m2) Vì Re > 100000 nên 휆 được tính theo công thức Conacop (Lâm Vĩnh Sơn, trang 154) 1 1 휆 = 2 = 2 = 0,0033 (1,8 × 푙푛푅푒 − 1,5) (1,8 × 푙푛16722,41 − 1,5) Tổn thất dọc đường ống 푙 2 11 1,52 = 휆 × × = 0,0033 × × = 0,42 (mH2O) 풅đ 2× 0,01 2×9,81 Tổn thất cục bộ 2 1,52 = 휉 × = 7,2 × = 0,83 (mH2O) 2× 2×9,81 휉: hệ số tổn thất cục bộ (Nguyễn Hữu Chí, Nguyễn Hữu Dy, bài tập cơ học chất lỏng ứng dụng, tập 1 đối với đoạn ống gấp khúc thẳng chọn 휉 = 0,9) Có 8 đoạn gấp khúc 45
Đồ án tốt nghiệp ⅀휉 = 8 × 휉 = 8 × 0,9 = 7,2 (mH2O) Vậy chiều cao cột áp bơm = 8 + đ + = 8 + 0,42 + 0,83 ≈ 9,25 (mH2O) b. Qui mô bơm chìm Qui mô bơm: ρgHQ 1000 ∗ 9.81 ∗ 5 ∗ 0.010 N = = = 1(kW) 1000 × η 1000 ∗ 0.8 Trong đó: Qmax : lưu lượng nước thải lớn nhất trong ngày, m3/s Trở lực : ∆ P = H = h1 + h2 h1 : chiều cao cột nước trong bể, h1 = 2,4 m, h2 : tổn thất cục bộ qua các chỗ nối, đột mở, đột thu, tổn thất qua lớp bùn lấy trong khoảng từ 1÷2 mH2O; chọn h2 = 2 mH2O Trở lực H = 2,4 + 2 = 4,4 (mH2O) Chọn H = 5 mH2O Chọn hiệu suất làm việc của bơm là η = 0,8 Qui mô của bơm: Qui mô thực của bơm lấy bằng 120% qui mô tính toán: Ntt = 1 x 1,2 = 1.2 (kW) =1.5 HP Chọn hai bơm hoạt động luân phiên, loại bơm chìm cánh hở, qui mô mỗi bơm là 2HP để bơm nước thải từ bể thu gom sang bể điều hòa Chọn 2 bơm luân phiên với qui mô 2 Hp. 46
Đồ án tốt nghiệp Bảng phụ lục 4. 3 Các thông số thiết kế hố thu gom STT Thống số Đơn vị Gía trị Phần xây dựng 1 Số đơn nguyên Bể 1 2 Thời gian lưu nước phút 60 3 Thể tích hưu ích của hố thu m3 6,1 4 Thể tích xây dựng m3 20,625 5 L m 2,5 6 Kích thước của hố thu gom B m 2,5 6 Chiều cao H m 3,3 7 Vật liệu BTCT, Sơn chống thấm Phần thiết bị 8 Đường kính ống dẫn nước thải ra mm 90 9 Bơm chìm nước thải Chọn 2 bơm nhúng chìm Nation Pump- Đài Loan, Model: EW-5.20, Q= 17 m3/h, H= 6,1 m, qui mô 1,5 kW, 3pha/380V/ 2”(3”) 4.5. Bể điều hòa 4.5.1. Nhiệm vụ: Thời gian hoạt động giết mổ khoảng từ 5- 6 giờ chiều đến khoảng 2- 3 giờ sáng Để đảm bảo chất lượng nước thải đầu ra được điều hòa và lưu chứa được lượng nước thải phát sinh khi hệ thống ngưng hoạt động, gặp sự cố hay sửa chữa, chọn thời gian lưu là 10 giờ (yêu cầu thiết kế tối thiểu là 14 giờ).Do tính chất nước thải thay đổi theo từng giờ sản xuất và phụ thuộc vào từng công đoạn sản xuất. Vì vậy, cần thiết xây dựng bể điều hòa để điều hòa về lưu lượng và nồng độ nước thải. 47
Đồ án tốt nghiệp 4.5.2. Tính toán kích thước bể điều hòa Nội dung tính toán gồm:  Tính toán kích thước bể điều hòa.  Tính toán bơm nước thải từ bể điều hòa sang bể xử lý sinh học.  Tính toán đường ống vào và ra khỏi bể.  Tính toán hệ thống thiết bị xáo trộn để tránh lắng cặn. Thể tích bể điều hoà : h 3 Vđh = Qtb × 10 = 14,58 × 10 = 145,8(m ); Thể tích thực tế của bể điều hòa: 3 Vtt = Vđh × K = 145,8 × 1,2 = 175(m ) Với: K là hệ số an toàn, K = 1,2. Chọn mực nước trong bể h = 4,7(m); Chọn chiều cao lớp nước tối thiểu để bơm hoạt động là ht: 0,3 m 3 → ℎể 푡í ℎ 푙ớ 푛ướ 푡ố𝑖 푡ℎ𝑖ể để ơ ℎ표ạ푡 độ푛 푙à: Vt = 80 ∗ 0,3 = 24m Chiều cao thực của bể: H = h + hbv = 4,7 + 0,5 + 0,3 = 5,5(m); Trong đó: hbv = chiều cao bảo vệ, chọn hbv=0,5(m). Diện tích bể: V 145,8 F = đh = = 31(m2); h 4,7 Chọn: - Chiều dài bể: L = 5,6(m); - Chiều rộng bể: W= 5,6(m); Vậy kích thước bể: L × W × H = 8(m) × 4(m) × 5,5(m) = 176 Thời gian lưu nước của bể điều hòa : 48
Đồ án tốt nghiệp 145,8 푡 = đℎ = = 10 (ℎ) 푄푡 14,58  Tính toán hệ thống cấp khí 3 Theo” KLNT” Trịnh Xuân Lai, lượng khí cần thiết từ 0,01- 0,015 bể . 1 3 3 Chọn 0,01 ( ) 1 3 ể. ℎú푡 Vậy lượng khí cần thiết : 3 푄 = 0,01 = 0,01 145,8 = 1,458 ( ) ℎú푡 Chọn hệ thống phân phối dạng đĩa có đường kính 175 mm, bán kính ảnh hưởng R = 1m , cường độ khí 0,7- 1,4 (l/s) cho một đĩa. 푄 ∗ 103 1,458 ∗ 103 푛 = = = 25 1 60 1 60 Hệ thống phân phối gồm một ống chính D = 100 và các ống nhánh d= 50 Khoảng cách giữa các ống : 퐿 8 = = = 1,6( ) 5 5 Để dễ thi công ngườia txấy dựng khoảng cách giữa các ống là 1,5 m, 2 ống gần tường cách tường 1m. Số đĩa trên 1 ống: 푛 25 푛 = = = 5 1 5 5 Khoảng cách giữa các đĩa : 5 = = = 1 푛1 5 Áp lực cần thiết của máy thổi khí xác định theo công thức: 푡 = + + + ℎ𝑖 = 0,4 + 0,4 + 0,5 + 4,3 = 5,6( )(푻 ퟒ − ) Trong đó: 49
Đồ án tốt nghiệp + Hd- Tổn thất áp lực do ma sát dọc thei chiều dài ống dẫn (m), giá trị này không vượt quá 0,4 m + - Tổn thất cục bộ (m), không vượt quá 0,4 m + - Tổn thất qua thiết bị phân phối ( m), không quá 0,5 m + ℎ𝑖- Chiều sâu hữu ích của bể = 4,3 m Tính toán của nhà sản xuất thì áp lực cần thiết của máy thổi khí là: 10332 + 10332 + 5600 푃푆 = ( 2 − 1) ∗ 10332 = ( − 1) ∗ 10332 10332 + 1 10332 + 500 = 6410( 2 ) Trong đó: + 1- áp suất hút tĩnh, Chọn 1= - 500 mm 2 + 2- áp suất hút khí ở dòng ra, Chọn 2= + 5600 mm 2 Máy thổi khí ở bể điều hòa được sử dụng chung với bể Aerotank ( Chọn ở bể Aerotank) Hệ thống phân phối khí + Hệ thống ống phân phối khí gồm 1 ống chính và rẽ ra thành 5 hàng, mỗi hàng 5 đĩa. + Khoảng cách giữ tâm 2 ống nhánh là 1,6 m + Khoảng cách giữa tâm ống nhánh và thành bể là 0,8 m + Khoảng cách giữa tâm 2 đĩa thổi khí trên ống nhánh là 0,7 m + Khoảng cách giữa tâm đĩa thổi khí và thành bể là 0,8 m - Trụ đỡ: + Các ống được đặt trên trụ đỡ ở độ cao 10 (cm) so với đáy bể + Trụ đỡ: Đặt các nhau 1m + Kích thước trụ đỡ: L x B x H = 0,1* 0,1 *0,1 (m) 50
Đồ án tốt nghiệp  Tính toán hệ thống ống dẫn khí: Đường kính ống phân phối khí chính trong bể điều hòa: 0,015 3 3 퐿 = ∗ = ∗ 176 3 = 2,64 = 158,4 3/ℎ 푡푡 3. ℎ ℎ 3 Trong đó: Qthực: Thể tích thực của bể điều hòa, Qthực = 61,938 m a: Tốc độ khí nén a = 0,015 m3/(m3 thể tích bể). 4 ∗ 퐿 4 ∗ 158,4 = √ 퐾퐾 = √ ∗ 103 = 70 ( ) ∗ 푣표 ∗ 12 ∗ 3600 Với: - Vận tốc khí trong ống dẫn khí là 10- 15 m/s (*). (T107-[ ]) - Chọn voc= 12 m/s 3 - QKK: Lưu lượng khí cần cung cấp, QKK = 158,1 m /h => Chọn ống sắt tráng kẽm có đường kính danh nghĩa DN75 (còn gọi là ống D75) Kiểm tra lại vận tốc khí trong ống chính: 4 ∗ 푄 4 ∗ 158,1 푣 = 퐾퐾 = = 12 /푠 (푡ℎỏ đ𝑖ề 𝑖ệ푛 (∗) ℎí 2 ∗ 0,072 ∗ ∗ 3600 Bố trí 25 đĩa phân phối trong bể điều hòa thành 5hàng, mỗi hàng 4 đĩa. Như vậy, từ ống chính ta phân làm 2 ống nhánh cung cấp khí cho bể. Đường kính ống nhánh 4 ∗ 푞푛ℎá푛ℎ 4 ∗ 158,4 3 푛ℎá푛ℎ = √ = √ ∗ 10 = 35( ) ∗ 푣 ℎí 4 ∗ ∗ 12 ∗ 3600 => Chọn ống PVC có đường kính danh nghĩa DN 40 (còn gọi là ống D 40) Kiểm tra lại vận tốc khí trong ống nhánh: 4 ∗ 푞 4 ∗ 87,84 푣 = 푛ℎá푛ℎ = = 12 /푠 (푡ℎỏ đ𝑖ề 𝑖ệ푛 (∗) ℎí 2 ∗ 0,352 ∗ ∗ 3600 51
Đồ án tốt nghiệp Tính toán đường ống ra khỏi bể Đường kính ống dẫn nước ra: 4 ∗ 푄 ,ℎ 4 ∗ 36,4575 3 = √ = √ ∗ 10 = 80 ( ) ∗ 푣표 ∗ 2 ∗ 3600 Chọn ống PVC có đường kính danh nghĩa DN 90 (còn gọi là ống D90). Kiểm tra lại vận tốc nước chảy trong ống: 4 ∗ 푄푡 ,ℎ 4 ∗ 36,4575 ℎí = 2 = 2 = 2 /푠 (푡ℎỏ đ𝑖ề 𝑖ệ푛 (∗) ℎ ∗ 3600 ∗ 0,08 ∗  Tính toán máy bơm: chọn 2 bơm chìm hoạt động luân phiên nhau Theo định luật Bernulli, cột áp của bơm được xác : Hm = hdh + htt + hcb Trong đó: - hdh = Cột nướcdđịa hình, hdh= Z1-Z2 = 2-(-2,7)=4,7 m Với Z1 : mực nước cao nhất bể tháo, Z1 =+2, 0 m Với Z2 : mực nước thấp nhất bể tháo, Z1 =-2, 7 m - htt : Cột áp khắc phục tổn thất thủy lực giữa hai đầu đoạn ống − ℎ = 2 1 = 0 푡푡 휌 ∗ Với p1,p2 : áp suất ở đầu đoạn ống hút và ống tháo, ta có p1=p2 (atm) + hcb: tổn thất cục bộ trên đoạn ống (λ푙 + ∑ƺ) ∗ 푣2 ℎ = 2 Với l : chiều dài ống nước, l= 6m 52
Đồ án tốt nghiệp d :Đường kính ống, d = 43,5 *10-3 m c : hệ số ma sát (m) - Tính hcb 0,0159 0,0159 0,0159 0,684 λ = ∗ (1 + )0,226 = ∗ (1 + )0,226 0,226 푣 (43,5 ∗ 10−3)0,226 1,56 = 35,1 ∗ 10−3 ∑ƺ = 0,5 + 1 ∗ 5 + 1,7 ∗ 2 = 8,9 6 (35,1 ∗ 10−3 ∗ + 8,9) ∗ 1,352 43,5 ∗ 10−3 ℎ = = 1,3 2 ∗ 9,8 Vậy cột áp của máy bơm cần có là Hm = hdh + htt + hcb = 4,7 + 1,3 + 1,3 = 6 Chọn 2 bơm nhúng chìm Nation Pump (1 dự phòng) với các thông số sau: + Model: HSM 250- 1.37 265 + Q= 15 m3/h, H =6 m 3 + Qmax =12,6 m /h + Hmax = 10m + Qui mô: 0,37 kW + Trọng lượng : 12 kg + Đường kính ra: DN 50 ( ống 60) + Hãng sản xuất; Nation Pump- Đài Loan 53
Đồ án tốt nghiệp Hình 4. 2 Bơm Nation Pump, Model: HSM 250- 1.37 265 Bảng 4. 4 Thông số thiết kế bể điều hòa STT Thông số Đơn vị Giá trị Phần xây dựng 1 Số nguyên đơn Bể 1 2 Thời gian lưu nước h 10 3 Chiều cao m 5,5 4 Chiều rộng m 4 5 Chiều dài m 8 6 Thể tích xây dựng bể m3 176 7 Vật liệu BTCT, sica chống thấm Phần thiết bị 8 ống dẫn khí chính mm 75 Ống dẫn khí nhánh mm 40 Số ống nhánh - 5 Số đĩa thổi khí EDI Permacap Đĩa 4 Coarse ¾ 25 54
Đồ án tốt nghiệp 9 Đường kính ống dẫn nước 90 sang bể kị khí 10 Bơm chìm nước thải Chọn 2 bơm nhúng Nation Pump- Đài Loan, Model: HSM250- 1.37 265, Q= 15 m3/h, H = 6,9 m, qui mô: 0,37 kW 10 Máy đo pH trực tiếp Lắp đặt 1 máy đo pH trực tiếp hãng YSI co model YSI 5000 để kiểm tra pH trong bể 4.6. Bể kỵ khí UASB 4.6.1. Nhiệm vụ Từ bể điều hòa nước thải được dẫn về bể kỵ khí UASB. Nhiệm vụ của quá trình xử lý nước thải qua bể UASB là biến đổi chất hữu cơ thành các dạng khí sinh học và nước nhờ vào sự hoạt động phân hủy của các vi sinh vật kị khí. Chính các chất hữu cơ tồn tại trong nước thải là nguồn chất dinh dưỡng cho các vi sinh vật sinh trưởng và phát triển. Hiệu quả xử lý phụ thuộc vào các yếu tố môi trường như nhiệt độ, độ pH, các yếu tố sinh vật như số lượng và khả năng hoạt động phân hủy của quần thể vi sinh vật có trong bể. Việc làm giảm bớt nồng độ ô nhiễm hữu cơ ở bể UASB giúp cho bể hiếu khí (Aerotank) hoạt động hiệu quả hơn vì nồng độ COD đã giảm nhiều, hiệu quả xử lý theo COD từ 60÷80%. 4.6.2. Tính toán bể UASB ( theo tài liệu XLNT ĐT&CN tính toán thiết kế công trình do Lâm Minh Triết chủ biên, trang 459 ) Khi đi qua các công trình xử lý tuyển nổi thì hàm lượng COD giảm 50% thì hàm lượng COD đầu vào của bể UASB là: CODv = 947,43 (mgCOD/l). Trong bể UASB để duy trì sự ổn định của quá trình xử lý yếm khí phải duy trì được tình trạng 55
Đồ án tốt nghiệp cân bằng thì giá trị pH của hỗn hợp nước thải từ 6,6 ÷ 7,6 (phải duy trì độ kiềm đủ khoảng 1000 ÷ 1500 mg/l để ngăn cản pH xuống dưới mức 6,2) và phải có tỉ lệ chất dinh dưỡng Nitơ, Photpho theo COD là COD : N : P = 350 : 5 : 1. - Lượng N,P cần thiết phải cho vào nước thải khi vào bể UASB là: ∗ ퟒ ,ퟒ 품 푵 = = , ( ) 풍 ∗ ퟒ , ퟒ 품 푷 = = ( ) 풍 a. Tính toán kích thước bể UASB Hiệu quả khử COD đạt E =65%, khử BOD5 đạt E = 75% Hàm lượng COD còn lại trong nước thải sau khi ra bể kị khí: mg COD = COD ∗ (100 − 65)% = 947,43 ∗ (100 − 65)% = 331,6( ) ra vào l Lượng COD cần khử mỗi ngày : = (947,43 − 331,6) ∗ 350 ∗ 10−3 = 215,54 ( ) 푛 à 3 Theo thực nghiệm trên mô hình Pilot: ở tải trọng thể tích La =13kg COD/m (trang 455, XLNT đô thị và công nghiệp- Lâm Minh Triết) 3 2 Tải trọng bề mặt phần lắng La= 13m /m ngày → 𝑖ệ푛 푡í ℎ ề ặ푡 푙 ∶ 푄 350 퐹 = = = 27 ( 2) 퐿 13 푄 ∗ 350 ∗ 1350 ∗ 10−3 → ℎể 푡í ℎ 푛 ă푛 ℎả푛 ứ푛 ủ ể 푈 푆 ∶ = 표 = 퐿 3 = 157,5 3 Với : Co: Nồng độ COD đầu vòa công trình UASB ( đầu ra bể điều hòa) Chiều cao phần xử lý yếm khí l: 56
Đồ án tốt nghiệp 157,5 ℎ = = ≈ 5,8 퐹 27 Chiều cao phần lắng: H1 ≥ 1m (Trang 195- Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải- TS. Trịnh Xuân Lai) → ℎọ푛 2 = 1,2 ℎ𝑖ề 표 ả표 푣ệ, ℎí푛ℎ 푙 ℎầ푛 푡ℎ ℎí: 3 = 0,4 Chiều cao xây dựng của bể UASB là: 푡 = 1 + 2 + 3 = 5,8 + 1,2 + 0,4 = 7( ) → 퐾í ℎ 푡ℎướ â ự푛 ể 푈 푆 푙à ∶ 퐿 ∗ ∗ = 5,5 ∗ 5 ∗ 7= 192,5 m3 Thời gian lưu nước trong bể : 157,5 = ∗ 24 = ∗ 24 = 10,8 ℎ 푄 350 b. Tấm chắn khí và tấm hướng dòng Bể chia làm hai ngăn, có 2 phần lắng và 4 cặp tấm chắn khí tạo thành 2 khe hở. Vận tốc nước qua khe vào ngăn lắng ( vqua khe = 9÷10 m/h) Chọn vqua khe = 9 m/h Ta có: 푄 14,58 3/ℎ 푣푞 ℎ푒 = = = 10,5 /ℎ ∑푆퐾ℎ푒 4 ℎ푒 ∗ 4 ∗ Trong đó: bm là khoảng cách 2 tấm chắn khí =0,087 m Trong bể UASB, ta bố trí 2 tấm chăn hướng dòng và 4 tấm chắn khí, các tấm này đặt song song với nhau và nghiêng so với phương ngang một góc 550 Tấm chắn khí 1: Dài= B= 4 m 푙 푛𝑔− 2 2,5−1 Rộng =b1 = = = 1,83 푠𝑖푛550 푠𝑖푛550 → ℎọ푛 ộ푛 180 57
Đồ án tốt nghiệp Tấm chắn khí 2: Đoạn xếp mí của 2 tấm chắn khí lấy bằng 0,25 m Dài = B =4m + − ℎ 푅ộ푛 = 0,25 + 2 3 푆𝑖푛 550 ớ𝑖 ℎ = ∗ 푠𝑖푛(900 − 550) = 87 ∗ 푆𝑖푛 550 = 50 ( ) 1 + 0,3 − 0,0050 푅ộ푛 = = 0,25 + = 1,581 ( ) 2 푆𝑖푛 550 → ℎọ푛 ộ푛 1581 → Tấm hướng dòng: được đặt nghiêng so với phương ngang một góc 휑 và cách tấm chắn khí dưới 87 mm Khoảng cách từ đỉnh tam giác của tấm hướng dòng đến tấm chắn 1: 87 푙 = ℎ푒 = = 106 cos (900 − 550) cos (900) 0 0 1 = ℎ푒 ∗ cos (55 ) = 87 ∗ cos (55 ) = 50 2 = 푙 − 1 = 106 − 50 = 56 0 0 ℎ = ℎ푒 ∗ sin (55 ) = 87 ∗ sin (55 ) = 71 ℎ 71 푡 휃 = = → 휃 = 520 2 56 ∅ = 1800 − 2 ∗ 휃 = 1800 − 2 ∗ 520 = 760 Đoạn nhô ra của tấm hướng dòng nằm bên dưới khe hở từ 10 ÷20 cm. Chọn mỗi bên nhô ra 15 cm D= 2*l+ 2* 150= 2* 106 +2*150 = 512 mm Chiều rộng tấm hướng dòng 512 = 2 = 2 = 416 3 sin (900 − 520) sin (900 − 520) Chiều dài tấm hướng dòng : B= 4 m 58
Đồ án tốt nghiệp c. Tính máng thu nước Chọn máng thu nước bê tông Máng thu nước được đặt thiết kế theo nguyên tắt máng thu nước của bể lắng, thiết kế 1 máng thu nước đặt giữa bể chạy dọc theo chiều của bể. Vận tốc nước chảy trong máng: 0,6÷0,7 m/s (Nguyễn Ngọc Dung- Xử lý nước cấp, NXB Xây Dựng, 1999) Chọn Vmáng = 0,6 m/s Diện tích mặt cắt ướt của nội máng: 푄 14,58 3/ℎ = = = 0,00675 2 푛 3600 ∗ 0,6 → Chọn chiều ngang máng 200 mm Chiều cao máng 200 mm Thanh răng cưa: được làm từ Inox 304, dày src = 2 mm, có chiều cao của tấm Inox làm răng cưa là Hrc = 260 mm, tấm răng cưa được áp sáp máng thu mước, được cố định nhờ ticke rút Inox có khe dịch chuyển cân chỉnh tấm răng cưa nhằm thu nước đều hơn. Chọn chiều cao một thanh răng cưa: hrc = 300 mm Dài đoạn vát đinh răng cưa: lrcv : 40 mm Khe dịch chỉnh: Cách nhau 450 mm, Bề rộng khe: 12 mm, Chiều cao: 150 mm Sơ đồ 1 tấm răng cưa thu nước được trình bày trên hình 4.5.2 59
Đồ án tốt nghiệp Hình 4. 3 Sơ đồ tấm răng cưa thu nước - Tính lượng khí sinh ra trong bể kị khí: + Lượng khí sinh ra trong bể 3 3 푄 = ∗ = 215,54 ∗ 0,5 = 107,77 = 4,49 = 4,49 ∗ 3,6 ℎí 푛 à ℎ = 1,25 푙/푠 + Thể tích khí sinh ra theo lý thuyết 1 kg COD được loại bỏ thu được 0,5 m3 khí. Thể tích khí CH4 chiếm 70% tổng lượng khí sinh ra → Thể tích khí CH4 sinh ra = 0,35 kgCODloại bỏ 3 푄 4 = 215,54 ∗ 0,35 = 75,439( 푒푡 푛/푛 đ) d. Tính ống thu khí: Chọn vận tốc khí trong ống Vkhí = 10 m/s Đường kính ống dẫn khí 4 ∗ 푄 ℎí 4 ∗ 107,77 ℎí = √ = √ = 0,013 = 15 24 ∗ 3600 ∗ ∗ ℎí 24 ∗ 3600 ∗ ∗ 10 Chọn đường ống khi ∅20 60
Đồ án tốt nghiệp Tính lượng bùn sinh ra và ống xả bùn: Lượng bùn sinh ra trong bể = 0,05: 0,1 g VSS/g CODloại bỏ (Metcalf & Edy- Waste water engineering Treating, Diposal, Reuse, MccGraw- Hill, Third edition, 1991) Khổi lượng bùn sinh ra trong một ngày: kg VSS kgVSS Mbùn = 0,1 ∗ 215,54 푙표 𝑖 ỏ 푙표 𝑖 ỏ ngày kgVSS 0= 21,554 푙표 𝑖 ỏ/ngày Theo quy phạm: 1m3 bùn tương đương 260 kg VSV Thể tích bùn trong 1 ngày: 3 Vbùn = 21,554 / 260 = 0,0829 /ngày Chọn thời gian lưu bùn là 1 tháng: Lượng bùn sinh ra trong 1 tháng = 0,0829 *30 =2,487 m3/tháng V 2,487 Chiều cao bùn trong 1 tháng : h = bùn = = 0,099 m bùn F 5∗5 Ống xả bùn Chọn thời gian xả 1- 3 tháng một lần Thể tích bùn trong 3 tháng: 3 ù푛 = 2,487 ∗ 3 = 7,461 Chọn thời gian xả bùn là 3 giờ Lưu lượng bùn xả ra: 7,461 푄 = = 2,487 3/ℎ ù푛 3 Bùn xả ra nhờ áp lực thủy tĩnh thông qua 1 ống inox ∅ 76, đặt cách đáy 400 mm, độ dốc 2% Lượng bùn sinh ra ở bể UASB ta cho vào bể Anoxic 61
Đồ án tốt nghiệp  Số lỗ đục trên ống thu bùn: Chọn tốc độ bùn qua lổ v= 0,5 m/s Chọn đường kính lõ dlo =30 mm 3,14∗ 2 3,14∗ 0,032 →Diện tích lỗ: = 푙표 = = 0,0071 2 푙표 4 4 0,011 Tổng diện tích trên 1 ống xả cặn: = = 0,071 2 푙ỗ 3∗0,5 퐹 0,071 Số lỗ trên 1 ống :n= 푙표 = = 10 푙표 0,0071 Chọn số lỗ trên 1 ống là 10 → 3 ống sẽ là 30 lỗ Đường kính ống thu bùn trung tâm Chọn vận tốc 0,3 m/s Đường kính ống thu bùn: 4 ∗ 0,011 = √ = 0,22 3,14 ∗ 0,3 Theo TCXD 51- 84, đường ống thuu bùn tối thiểu 200 mm. Chọn đường kính ống trung tâm là 225 mm Vật liệu xây dựng Chọn vật liệu xây dựng UASB là bê tông cốt thép M250, thành dày 200 mm, bản đáy dày 300 mm, sắt Nhật đan thành hai lớp, @200 phi 14, chống thấm sika trong 2 lớp, bên ngoài qué bentum. Hệ thống đầu phân phối nước Bể UASB đượcth iết kế có tổng cộng 15 đầu phân phối nước Kiểm tra diện tích trung bình của một đầu phân phối nước 5,5 5,5 3 = = 2,02 (푛ằ 푡 표푛 ℎ표ả푛 ℎ표 ℎé 푡ừ 2 − 5 ) 푛 15 đầ 62
Đồ án tốt nghiệp e. Tính toán ống phân phối nước: Vận tốc nước chảy trong đường ống chính dao động từ 0,8- 2 m/s. Chọn ống v =2 m/s Đường kính ống chính: 4 ∗ Q 4 ∗ 14,58 Dống chính = √ = √ = 0,05 m = 50 mm 3,14 ∗ vống ∗ 3600 3,14 ∗ 2 ∗ 3600 Vậy chọn ống chính là thép không gỉ có đường kính 50 mm Kiểm tra lại vận tốc nước chảy trong ống 4 ∗ Q m vống = 2 = 2( )( thỏa) Dống chính ∗ 3,14 ∗ 2 ∗ 3600 s Đường kính ống nhánh Chọn vận tốc nước chảy trong ống nhánh =1,5 m/s Chọn 5 ống nhánh để phân phối nước vào bể. Các ống này đặt vuông góc chiều dài bể. Mỗi ống cách nhau 1,6 m, 2 ống sát tường đặt cách tường 0,8 m 푄 14,58 푄 = = = 2,961 3/ℎ 푛ℎá푛ℎ 5 5 Đường kính ống nhánh: 4 ∗ Qống nhánh 4 ∗ 2,961 Dống nhánh = √ = √ = 22 m 3,14 ∗ vống nhánh ∗ 3600 3,14 ∗ 2 ∗ 3600 Chọn đường kính ống nhánh = 25 mm Kiểm tra lại vận tốc nước chảy trong ống nhánh: 4 ∗ Q m vống nhánh = 2 = 1,46( )( thỏa) Dống nhánh ∗ 3,14 ∗ 3600 s Đường kính ống dẫn nước thải qua bể anoxic Nước thu tử bể UASB cho tự chảy sang bể Anoxic, với vận tốc tự chảy 1m/s Đường kính ống 63
Đồ án tốt nghiệp 4 ∗ 푄푡 ,ℎ 4 ∗ 14,58 3 = √ = √ ∗ 10 = 72 ( ) ∗ 푣표 ∗ 1 ∗ 3600 Chọn ống PVC có đường kính danh nghĩa DN 75 (còn gọi là ống D75). Kiểm tra lại vận tốc nước chảy trong ống: 4 ∗ 푄푡 ,ℎ 4 ∗ 14,58 ℎí = 2 = 2 = 1 /푠 (푡ℎỏ đ𝑖ề 𝑖ệ푛 (∗) ℎ ∗ 3600 ∗ 0,072 ∗ Bảng phụ lục 4. 5 Thông số thiết kế bể UASB STT Thông số Đơn vị Giá trị Phần xây dựng 1 Số nguyên đơn Bể 1 2 Thời gian lưu nước H 10,8 3 Chiều cao M 7 4 Chiều rộng M 5 5 Chiều dài M 5,5 6 Thể tích xây dựng bể m3 192,5 7 Vật liệu bê tông cốt thép M250, thành dày 200 mm, bản đáy dày 300 mm, sắt Nhật đan thành hai lớp, @200 phi 14, chống thấm sika trong 2 lớp, bên ngoài qué bentum. Phần thiết bị 64
Đồ án tốt nghiệp 8 Đường kinh ống chính phân mm 50 phối nước Ống dẫn khí nhánh phân phối mm 25 nước mm 225 ống thu bùn mm 75 Ống dẫn qua bể thiếu khí 9 Máng thu nước + Chiều dài m 3 +Chiều rộng m 0,2 + Chiều cao m 0,25 + Thanh răng cưa Chiều cao m 0,06 Chiều dài tấm chắn khí1 m 4 Chiều rộng tấm chắn khí 1 m 1,83 Chiều dài tấm chắn khí2 m 4 Chiều rộng tấm chắn khí 2 m 1,581 Chiều rộng tấm hướng dòng m 0,512 Cạnh bên tấm hướng dòng m 0,416 4.7. Bể Anoxic 4.7.1. Nhiệm vụ Để đảm bảo quá trình xử lý một cách triệt để Nitơ có trong nước thải được xử lý yếm khí tạo bể Anoxic nhằm thực hiện quá trình khử - nitrat hóa. 4.7.2. Tính toán a. Tính toán kích thước bể - 0 Tốc độ khử NO3 ở 15 C 65
Đồ án tốt nghiệp −20 ( ) 15−20 ( ) 휌 = 휌 2 ∗ 1,09 ∗ 1 − = 0,1 ∗ 1,09 ∗ 1 − 0,15 =0,055 mg N2/ mg bùn ngày) Trong đó: - + 휌 : Tốc độ khử NO3 tính bằng mg cho 1 mg bùn hoạt tính trong một đơn vị thời gian ở nhiệt độ T (0C ). - 0 - +휌 2 : Tốc độ khử NO3 ở nhiệt độ 20 C = 0,1 mg NO3 / mg bùn hoạt tính (ngày) + T : nhiệt độ thấp nhất của nước thải, T= 15 0C + DO: hàm lượng oxy hòa tan trong bể (mg/l) Nồng độ bùn hoạt tính duy trì trong bể X= 2500 mg/L Nồng độ chất rắn bay hơi của bùn bể lắng 2, Xt = 8000 mg/l - Lượng bùn dư thải bỏ mỗi ngày + Lượng số sản lượng quan sát 푌 0,6 푌표 푠 = = = 0,386 1 + ∗ 휃 1 + 0,055 ∗ 10,08 + Lượng sinh khối gia tăng mỗi ngày tính theo ML VSS 푌 ∗ 푄 ∗ (퐿 − 퐿 ) 0,386 ∗ 350 ∗ (152,4 − 0,5) 푃 = 표 푠 푡 = 103 103 = 20,522 /푛 à +Lượng sinh khối tổng cộng tính theo MLSS 푃 20,522 푃 = = = 25,65 (푠푠) 0,8 0,8 푛 à Lượng bùn dư cần xử lý = Tổng lượng bùn- Lượng SS trôi ra khỏi lắng 푃 = −푄 ∗ ∗ 10−3 = 25,65 − 350 ∗ 44,3 ∗ 10−3 = 10,145 푠 푛 à - Gỉa sử hàm lượng bùn hoạt tính lắng ở đáy bể lắng có hàm lượng chất rắn 0,8% và khối lượng riêng là 1,008 kg/L. Vậy lưu lượng bùn thải ra: 66
Đồ án tốt nghiệp 10,145 푄 = = 1258,1 퐿/푛 đ ư 0,008 ∗ 1,008 /푙 Xác định tỉ lệ bùn tuần hoàn: Độ ẩm của bùn là 99% nên lượng N- NO3 quay về bể anoxic là : 3 훼 ∗ 푞표 ∗ 3 = 0,01 ∗ (1 + 0,75 + 0,5) ∗ 15 = 33,75 /푛 à Tính hệ số tuần hoàn Hàm lượng bùn trong bể: MLSS = MLVSS/0,8 = 3000/0,8 = 3750 (mg/l) Phương trình cân bằng vật chất cho bể anoxic: 푄 × 0 + 푄푡ℎ × 푡ℎ = (푄 + 푄푡ℎ ) × Giá trị X0 thường rất nhỏ so với X và Xth do đó phương trình cân bằng vật chất ở trên có thể bỏ qua đại lượng Q × X0, khi đó phương trình cân bằng vật chất sẽ có dạng: 푄푡ℎ × 푡ℎ = (푄 + 푄푡ℎ ) × Hệ số tuần hoàn: 푄푡ℎ 3000 훼 = = = = 0,6 푄 − 8000 − 3000 Trong đó: Xu: Nồng độ bùn hoạt tính tuần hoàn, Xu = 8000 mg/L. Giá trị này nằm trong khoảng cho phép Qth/Q = 0,25 : 1 (Trang 10, Sổ tay hướng dẫn thiết kế các công trình xử lý sinh học-Bùi Xuân Thành). Lưu lượng trung bình của hỗn hợp bùn hoạt tính tuần hoàn: 3 3 Qr = Qth = 훼 x Q = 0,6 x 350 = 210 (m /ngày) = 8,75 (m /h) - Lưu lượng bùn dư xả ra mỗi ngày: − 푄푡 ,푛 đ ∗ ∗ 휃 216 ∗ 2500 − 350 ∗ 35,4 ∗ 6,9 3 푄푤 = = = 8,2 /푛 à 푡 ∗ 휃 8000 ∗ 6,9 Trong đó: + Xc : Nồng độ chất rắn bay hơi ở đầu ra của hệ thống 67
Đồ án tốt nghiệp + Xc =0,8 *SSm = 0,8 *44,3 = 35,4 mg/l + Xt : Nồng độ chất rắn bay hơi của bùn lắng 2, Xt= 8000 mg/l - Nồng độ Nitrat trong nước thải đầu ra: − − − − 퐿ượ푛 3đầ = 퐿ượ푛 3 푠𝑖푛ℎ + 퐿ượ푛 3 đầ 푣à표 − 퐿ượ푛 3 푠𝑖푛ℎ ℎố𝑖 21,11 ∗ 103 = (128,7 − 19,305) + 11,3 − 0,12 ∗ = 113,73 350 푙 Thời gian lưu nước : − 128,7 − 113,73 푡 = = 3푣à표 3 = = 0,11푛 à = 2,64 ℎ 퐾 푄 휌 ∗ 0,055 ∗ 2500 Thể tích hữu ích của bể: 3 푡푡 = 푄푡 ,ℎ ∗ 푡퐾 = 14,58 ∗ 2,64 = 38,5 ( ) Thể tích xây dựng bể: L x B x H =5 m x 2,25m x 5 m = 56,25 m3 Trong đó chọn chiều cao hoạt động của bể là : 38,5 = 4 5 ∗ 2,5 - Năng suất khuấy trộn của bể: 푃 = 휇 ∗ 2 ∗ = 0,8937 ∗ 10−3 ∗ 502 ∗ 38,5 = 86 푊 = 0,086 푊 Trong đó: + P: Nhu cầu năng lượng ( W) + G: Gradien vận tốc (s-1 ), chọn G= 50 (s-1) + 휇: Độ nhớt động học của nước (N.s/m2). Đối với nước ở 250C có 휇= 0,8937* 10-3 (N.s/m2 ) - Qui mô motor: P 0.086 P = = = 0,13 kW m n 0,65 Chọn 2 máy khuấy chìm ( hoạt động luân phiên) với các thông số như sau: + Hãng sản xuất: FAGGIOLATI- Italy 68
Đồ án tốt nghiệp + Model: GM17A471T1- 4V2KA0 + Qui mô động cơ: 0,6 Kw + Số vòng quay: 1352 vòng/phút - Chọn 1 máy bơm định mức với các thông sô như sau + Hãng sản xuất: Hama- Ý + Model: BL5- 2 + Lưu lượng max: 5 (L/h) + Cột áp max: 7 Bar + Qui mô động cơ: 200 W + Khối lượng: 3Kg b . Tính toán ống dẫn sang bể MBBR Đường ống dẫn: 푄푠 ∗ 4 0,004051 ∗ 4 푡ℎ = √ = √ = 0,10 ∗ 3,14 0,5 ∗ 3,14 Trong đó: Chọn vận tốc nước thải trong ống: v= 0,5 m/s tính chất tự chảy Chọn ống nhựa Bình Minh PVC D= 110 mm, độ dày 6 bar (2,2 mm)→đường kính trong của ống là 100-2,2*2 =95,6 mm Kiểm tra lại vận tốc: 퐿 ∗ 4 0,004051 ∗ 4 푣 = 푡ℎ = = 0,564 2 ∗ 3,14 0,09562 ∗ 3,14 푠 Tổn thất mực nước giữa bể anoxic và MBBR : (0,5 + 1 + 0,3) ∗ 0,564 ℎ = = 0,052 2 ∗ 9,81 Trong đó: + hcb là tổn thất cục bộ qua đoạn ống tự chảy → Chọn tổn thất giữa 2 bể là 0,05 m 69
Đồ án tốt nghiệp Bảng phụ lục 4. 6 Thông số thiết kế bể anoxic STT Thông số Đơn vị Gía trị Phần xây dựng 1 Thời gian lưu nước H 2,64 2 Thể tích xây dựng m3 40,5 3 Chiều sâu xây dựng của bể, H M 5 4 Chiều dài của bể, L M 5 5 Chiều rộng của bể, B M 2,25 Phần thiết bị 6 Qui mô motor kW 0,6 7 Ống dẫn nước sang bể MBBR mm 110 4.8. Bể MBBR 4.8.1. Nhiệm vụ Xử lý nước thải bằng sinh học gồm lượng ôxy cần thiết để làm sạch BOD5, ôxy hóa + 3- - amoni NH4 thành NO , khử NO3 và loại bỏ Nitơ, Photpho cũng được loại bỏ ra khỏi nước thải. 4.8.2. Tính toán Thông số đầu vào 3 3 Lưu lương nước thải: Qtb,ngđ = 350 m /ngđ = 14,58 m /h Dự toán hiệu suất khử BOD5 là 85 % : S = S0 * (100-85)% = 320,5126*(200- 85)%=29 (mg/l) Hàm lượng chất lơ lửng trong nước thải cần đạt sau xử lý là 42,9(mg/l), gồm 60% là cặn dễ phân hủy sinh học Lượng cặn có thể phân hủy sinh học: 0,6 × 42,9= 25,74 (mg/l) 70
Đồ án tốt nghiệp Lượng oxy cần cung cấp để oxy hóa hết lượng cặn có thể phân hủy sinh học: BOD = 25,74 × 1,42 (mgO2/mg tế bào) = 36,5508(mg/l) BOD5 của chất rắn lơ lững ở đầu ra: BOD5 = BOD × 0,68 = 36,5508 × 0,68 = 24,86(mg/l) Nồng độ bùn hoạt tính duy trì trong bể X = 3000 mg/l. Tính toán kích thước bể Thể tích làm việc của bể: 푄 × 푌 × 휃 (푆 − 푆) × 350 × 0,6 × 11 × (320,5126 − 29) × 1,2 = 0 = (1 + 퐾 휃 ) 3000 × (1 + 0,055 × 11) = 167,82 3 Trong đó: V: Thể tích bể MBBR, m3 Q: Lưu lượng nước đầu vào Q = 350 m3/ngày; Y: Hệ số sản lượng cực đại, chọn Y = 0,6 Kg VSS/Kg BOD5; X: Nồng độ chất rắn bay hơi được duy trì trong bể MBBR, X = 3000 mg/l; -1 -1 [4] Kd: Hệ số phân huỷ nội bào, Kd = 0,055 ngày (Kd = 0,02÷0,1 ngày ) c: Thời gian lưu bùn trong hệ thống (c = 5  20 ngày, chọn c = 11 ngày). k: Hệ số tăng thể tích bể khi thêm giá thể vào bể. Chọn k = 1,2 Thời gian lưu của nước thải: 167,82 푡 = = = 0,213 ngày = 11,5 giờ 푄푡 ,ℎ 350 Tại hệ thống xử lý hiện hữu, bể sinh học cao tải kết hợp lắng, khử trùng có thể tái sử dụng làm 1 ngăn của bể MBBR. Thông số bể hiện hữu: Kích thước: L × B × H = 4,5 m × 3,8 m × 5 m. Trong đó chọn chiều cao hoạt động của bể là 5 m. 71
Đồ án tốt nghiệp 3 Thể tích hữu ích của bể: 푡푡 = 4,5 m × 3,8 m × 5 m = 85,5 Thể tích bể: L × B × H =4,8 × 3,5× 5 = 85,5 m3 Các thông số về đệm plastic Ta chọn giá thể lơ lững WD F10 - 4 để xử lý trong bể MBBR với các thông số sau: Bảng 4. 7 Thông số chi tiết giá thể trong bể MBBR Nhà sản xuất Jiexi International Limited Nơi sản xuất Quảng Đông – Trung Quốc Vật liệu Nhựa HDPE Ký hiệu WD F10 - 4 Khối lượng riêng 125 kg/m3 Dày 1 mm Kích thước Đường kính x chiều cao: 10mm x10mm Độ rỗng 85% Tổng diện tích bề S = 1200 m2/m3 mặt 72
Đồ án tốt nghiệp Hình phụ lục 4. 4 Giá thể WD F10 – 4 trong bể MBBR Dự toán hiệu suất khử tổng nitơ là 70% : 85 = − ( × ) = 128,7 – 109,395 = 19,305 ( /푙) _ _푣à표 푣à표 100 Thể tích giá thể thêm vào bằng 30% thể tích bể và bằng: 3 𝑖á 푡ℎể = 167,82 × 30% = 50,346 Tổng thể tích đặc giá thể thêm vào: 3 đặ = 50,346 × (100% − 85%) = 7,552 Hệ số sản lượng bùn quan sát 푌 0,6 푌표 푠 = = = 0,374 1 + 퐾 휃 1 + 0,055 × 11 Trong đó: Y: Hệ số sinh trưởng cực đại, Y = 0,6 (mg bùn hoạt tính/mg BOD5 tiêu thụ). -1 Kd: Hế số phân hủy nội bào, Kd = 0,055 ngày c: Thời gian lưu bùn trong hệ thống (c = 5  20 ngày, chọn c = 8 ngày). 73
Đồ án tốt nghiệp Lượng sinh khối gia tăng mỗi ngày tính theo MLVSS 푌 × 푄(퐿 − 퐿 ) 0,374 × 350 × (320,5126 − 29) 푃 = 표 푠 푡 = = 38,2 /푛 à 103 103 Lượng sinh khối tổng cộng tính theo MLSS 푃 38,2 푃 = = = 47,7 /푛 à (푠푠) 0,8 0,8 Lượng bùn dư cần xử lý = Tổng lượng bùn – Lượng SS trôi ra khỏi lắng −3 −3 푃 = 푃 (푠푠) − 푄 × 푠 × 10 = 47,7 − 350 × 42,9 × 10 = 32,685 /푛 à Lưu lượng bùn dư xả ra mỗi ngày V × X θ = Qxả × XT − Qr × Xr Suy ra: V × X − Qr × Xra × θc Qxả = XT × θc 1800 × 3000 − 350 × 36,4 × 14 = = 53,4(m3⁄ngày) 7000 × 14 Trong đó: V = thể tích bể MBBR 3 Qr = Qv = 350 (m /ngày); X = 3000 (mg/L); θc = 14 (ngày); XT = 0,7 × 10.000=7000 (mg/L); Xr = 52 × 0,7 =36,4 (0,7 là tỷ lệ cặn bay hơi trong tổng số cặn hữu cơ, cặn không tro). Thời gian tích lũy cặn (tuần hoàn toàn bộ) không xả cặn ban đầu: V × X 1800 × 3000 T = = = 14(ngày) Px 382000 74
Đồ án tốt nghiệp Thực tế sẽ dài hơn 3-4 lần vì khi nồng độ bùn chưa đủ trong hiệu quả xử lý ở thời gian đầu sẽ thấp và lượng bùn sinh ra thấp hơn. Sau khi hệ thống hoạt động ổn định, lượng bùn hữu cơ sinh ra hằng ngày: 3 B = Qxả × 10.000(g⁄m ) = 53,4 × 10.000 = 534120(g) = 534( kg/ngày) kg Trong đó cặn bay hơi: B′ = 0,7 × 534 = 374 ( ) ngày Cặn bay hơi trong nước đã xử lý ra khỏi bể lắng: ′′ −3 B = Qr × Xr = 350 × 36,4 × 10 = 12,74(kg) Tổng lượng cặn hữu cơ sinh ra: B′ + B′′ = 374 + 12,74 = 386,74 (kg) Chọn 1 máy bơm định lượng với các thông số như sau: Hãng sản xuất: Hanna - Ý Model: BL5-2 Lưu lượng max: 15 (L/h) Cột áp max: 7 Bar Qui mô động cơ: 200W Khối lượng: 3kg Kiểm tra chỉ tiêu làm việc của bể Tỷ số F/M: 퐹 푆 = 0 푡 × Trong đó: S0: Hàm lượng BOD5 vào bể, (mg/l) t: Thời gian lưu của nước thải trong bể, (ngày) X: Nồng độ bùn hoạt tính, (mg/l) 퐹 320,5126 = = 0,5 3000 × 0,213 75
Đồ án tốt nghiệp Giá trị này nằm trong khoảng cho phép (F/M = 0.2 - 0.6 ngày -1) Tốc độ sử dụng chất nền của 1g bùn hoạt tính trong ngày: 푆 − 푆 320,5126 − 29 Φ = 0 = = 0,45 ( / ù푛. 푛 à ) t × 3000 × 0,213 5 Tải trọng thể tích: 푆 × 푄 320,5126 × 10−3 × 350 퐿 = 0 = = 0,67 ( / 3. 푛 à ) 167,82 5 Lượng oxy cần cung cấp cho 2 bể MBBR : Lượng oxy cần thiết cho quá trình xử lý nước thải bằng sinh học gồm lượng + - - oxy cần để làm sạch BOD5, oxy hóa amoni NH4 thành NO3 , khử NO3 Lượng oxy cần thiết: 푄 × ( 푆 − 푆) 4,75 × 푄 × ( − ) = 푡 ,푛 đ 0 − 1,42푃 + 푡 ,푛 đ 0 표 1000 1000 Suy ra: 350 × (320,5126 − 29) 4,75 × 350 × (87,5 − 4,375) = − 1,42 × 9,7 + 0 1000 × 0,68 1000 = 274,5 2/푛 à Trong đó: f: là hệ số biến đổi giữa BOD5 và BOD20, f = 0.68 Lượng oxi thực tế cần sử dụng cho bể: 1 1 = × 푠 ∗ ∗ ( ⁄푛 đ) 푡 0 (30−20) 2 푠 − 퐿 1,024 0,7 Trong đó: Cs: Nồng độ bão hòa của oxi trong nước ở nhiệt độ làm việc, Cs =9,08 mg/l ở 300C.[ TCVN 7325: 2004] CL: Lượng oxi hòa tan cần duy trì trong bể, CL = 2 mg/l 훼: hệ số từ 0,6- 0,94. Chọn 0,7 Vậy: 76
Đồ án tốt nghiệp 1 1 = × 푠 ∗ ∗ 푡 0 (30−20) 푠 − 퐿 1,024 0,7 9,08 1 1 = 274,5 × × ∗ 9,08 − 2 1,024(30−20) 0,7 = 396,73 2⁄푛 đ Lượng không khí cần thiết để cung cấp vào bể: 푄 = 1 × ℎí 푈 Trong đó: OC1: Lượng oxi thực tế cần dùng cho bể, OC1 = 373,2 kgO2/ngđ 3 OU: qui mô hòa tan oxy (gram O2 trên 1 m không khí) vào nước thải của thiết bị phân phối. 푈 = Ou × ℎℎ𝑖. Với hhi là chiều cao hữu ích của bể. Với hệ thống phân phối bọt khí mịn (lỗ phân phối ≤ 0,1 mm) có MLSS=3750 (MLSS<4000), theo bảng 7.1 trang 112 [4], 3 Ta có Ou = 7 g O2/m .m. f: Hệ số an toàn, theo [4-T107] hệ số an toàn chọn từ 1,5÷2, chọn f = 1,5 Tính toán lượng khí cần cấp cho bể MBBR 1 Bể có chiều cao xây dựng là 3,5 m, chiều cao hữu ích là 3m. 3 푈 = Ou × ℎℎ𝑖 = 7 × 3 = 21 2/ 396,73 × 85,5 푄 = 1 × = × 1,5 = 14437,4 3⁄푛 đ = 0,167 3⁄푠 ℎí 푈 21 × 10−3 × 167,82 Trong đó: OCt : Lượng oxy thực tế OU: Qui mô hòa tan thiết bị f : Hệ số an toàn. Chọn 1,5 Lượng không khí cần thiết để chọn máy nén khí: 2 x 0,109 =0,22 (( 3⁄푠) 77
Đồ án tốt nghiệp Áp lực cần thiết của khí máy nén xác định theo công thức: Hct = hd + hc + hf + hhi = 0,4 + 0,4 + 0,5 + 3= 4,5 (m). (T148-[5]) Trong đó: hd - Tổn thất áp lực do ma sát dọc theo chiếu dài ống dẫn (m), giá trị này không vượt quá 0,4m. hc - Tổn thất cục bộ (m), không vượt quá 0,4m. hf - Tổn thất qua thiết bị phân phối (m), không quá 0,5m. hhi - chiều sâu hữu ích của bể sâu nhất,hhi = 4,5 m. Theo tính toán của nhà sản xuất áp lực cần thiết của máy thổi khí là: 10,33 + 푃 = ( 푡) = 1,43 푡 10,33 Qui mô máy nén: 34400 ∗ (푃0,29 − 1) ∗ 푞 34400 ∗ (1,430,29 − 1) ∗ 0,167 = = = 7,7( 푊) 102 ∗ 푛 102 ∗ 0,8 Trong đó: 3 푄 qk : Lưu lượng khống khí: qk = = 0,167 ( ) 86400 푠 n : Hiệu suất máy nén khí, chọn n =0,8 Lượng không khí cần thiết cung cấp cho bể điều hòa: 3 퐿 ℎí = 2,64 ( ⁄ ℎú푡) = 2,64 (푙⁄ ℎú푡) Ta sử dụng máy thổi khí chung với bể điều hòa nên tổng lưu lượng khí cần là: 2,64 + 6,57 + 6,57 = 15,78 ( 3⁄ ℎú푡) Theo tính toán của nhà sản xuất lưu lượng máy ở nhiệt độ khí đầu ra 40oC là: 10332 − 500 273 + 20 푄 = 15,78 × × = 13 ( 3⁄ ℎú푡) 10332 273 + 40 78
Đồ án tốt nghiệp Do yêu cầu tại cơ sở là hệ thống xử lý không phát sinh tiếng ồn khó chịu. Nên ta chọn máy thổi khí có số vòng quay nhỏ và máy thổi khí phải được đặt trên bệ chống rung. Theo catalogue máy thổi khí do nhà sản xuất cung cấp ta chọn 2 máy thổi khí hoạt động luân phiên LT-080 hãng LONGTECH, xuất xứ Taiwan, qui mô 10,5 kw, số 3 vòng quay 1450 vòng/ phút, lưu lượng Q = 5,18 m /phút, áp lực 7000 mmH2O. Lưu lượng khí dư là: 5,18 − 4,6 = 0,58 m3/phút. Lượng khí dư này được xả tại bể điều hòa và dùng để hòa trộn hóa chất, hoặc rửa ngược bồn lọc áp lực khi cần thiết. Tính toán đường ống phân phối khí và đĩa phân phối khí Bảng 4. 8 Thông số đĩa phân phối khí Model Đường kính Lưu lượng khí Chất liệu màng HD270-F057 268 mm 2÷ 6 m3/h EPDM (F057) Thông số của 1 đơn nguyên Số đĩa phân phối khí trong : 푄 ℎí 0,167 푛푞 = = −3 = 51 (đĩ ) 푞 3,3 ∗ 10 Chọn số đĩa: nđĩa = 54 Hệ thống phân phối khí của 1 bể MBBR là 35 cái, chia làm 9 hàng, mỗi hàng 6 đĩa phân phối cách sàn 0,2 m và mỗi tâm đĩa cách nhua 0,78 m. 푛đĩ 54 푛đĩ = = = 6đĩ 푛푛ℎá푛ℎ 9 Chọn đường ống dẫn khí: Vận tốc khí trong ống dẫn khí là 10 – 15 m/s. (T107-[8]). Chọn 푣표 = 12 /푠 3 3 (*) Với lưu lượng khí cần cung cấp Qkhí = 6,57 m /phút = 0,109 m /s. Đường kính ống dẫn chính là: 79
Đồ án tốt nghiệp 4 × 푞 ℎí 4 × 0,11 ℎ = √ = √ = 0,11 ( ) × 푣표 × 12 Chọn ống thép mạ kẽm nhúng nóng Hoà Phát có D= 110 mm (Kiểm tra lại vận khí trong ống chính 4 × 푞 4 × 0,167 ℎí ⁄ ( ) = 2 = 2 = 12 푠 (푡ℎỏ đ𝑖ề 𝑖ệ푛 ∗ ) ℎ × 0,11 × 3 3 Với lưu lượng khí cần cung cấp Lkhí = 3,046 m /phút = 0,05 m /s. Đường kính ống dẫn nhánh là: 4 × 푞 ℎí 4 × 0,167 푛ℎá푛ℎ = √ = √ = 0,06( ) 4 × × 푣표 4 × × 12 Chọn ống thép mạ kẽm nhúng nóng Hoà Phát F60(đường kính ngoài 40mm), độ dày 1,9mm), khối lượng 1,9 kg/m. D= 60mm. Kiểm tra lại vận khí trong ống chính 4 × 푞 4 × 0,167 ℎí ⁄ ( ) = 2 = 2 = 12 푠 (푡ℎỏ đ𝑖ề 𝑖ệ푛 ∗ ) ℎ × 4 × 0,054 × Trụ đỡ: Các ống được đặt trên trụ đỡ ở độ cao 15 (cm) so với đáy bể. Trụ đỡ: đặt ở giữa 2 đĩa kế nhau. Kích thước trụ đỡ: Dài x Rộng x Cao = 0,15 x 0,15 x 0,15 (m) Tính toán hệ thống đường ống từ MBBR sang bể lắng II: Đường kính ống dẫn: 푄푠 × 4 0,004051 × 4 푡ℎ = √ = √ = 0,10 = 100 × 3,14 0,5 × 3,14 Trong đó: Chọn vận tốc nước thải trong ống: v = 0,5 m/s tính chất tự chảy 80
Đồ án tốt nghiệp Chọn ống nhựa Bình Minh PVC D = 110 mm Kiểm tra lại vận tốc: 퐿푡ℎ × 4 0,004051 × 4 푣 = 2 = 2 = 0,5 /푠 × 3,14 0,10 × 3,14 Bảng 4. 9 Thông số thiết kế bể MBBR STT Thông số Đơn vị Giá trị Phần xây dựng 1 Số đơn nguyên Bể 2 2 Thời gian lưu nước h 11,5 1 Thể tích xây dựng m3 85,5 2 Thể tích giá thể WD F10 – 4 m3 25,173 3 Chiều cao m 5 4 Chiều dài m 4,5 5 Chiều rộng m 3,8 6 Vật liệu Thép, chống thấm 7 Ống dẫn nước vào bể mm 110 8 Ống dẫn nước sang bể lắng mm 110 10 Đường kính khí ống chính mm 110 11 Đường kính khí ống nhánh mm 60 12 Số đĩa thổi khí Đĩa 54 13 Số ống nhánh - 9 Phần thiết bị 81
Đồ án tốt nghiệp STT Thông số Đơn vị Giá trị Chọn 2 máy thổi khí hãng LONGTECH (1 hoạt động 1 dự phòng) có các thông số sau: 1 Máy thổi khí Model: LT-080, Q = 5,18 m3/phút, áp lực: 7000 mmH2O, qui mô: N = 10,5 kW Lắp đặt 1 máy đo oxy hòa tan (DO) 2 .Máy đo DO hòa tan hãng YSI có model YSI 5000 để kiểm tra nồng độ DO trong bể Chọn 1 bơm định lượng Hanna với các thông số sau: Model BL 5 -2, QMax 3 Bơm định lượng = 5 (l/h), HMax=7 Bar, qui mô: 0,2 kW, hãng sản xuất: Hanna - Ytaly 4.9. Bể lắng II 4.9.1. Nhiệm vụ Bể lắng đứng có nhiệm vụ lắng và tách bùn hoạt tính ra khỏi nước thải. Một phần sẽ tuần hoàn lại bể Aerotank để giữ ổn định mật độ cao VSV tạo điều kiện phân hủy nhanh chất hữu cơ. 4.9.2. Tính toán Diện tích mặt cắt của ống trung tâm được tính theo công thức: 3 525 푄 푛 à = 푡푡 = = 0,2 3 24 ℎ 3600 푠 푡푡 0,03 ∗ ∗ 푠 푛 à ℎ Trong đó: + f : Diện tích mặt cắt ướt của ống trung tâm, m2 82
Đồ án tốt nghiệp + Qtt : Lưu lượng tính toán, kể cả lưu lượng bùn tuần hoàn’ 3 Qtt = (1+ 훼)*Q = (1+ 0,5)*350 = 525 m /ngày. Trong đó: 훼 : hệ số tuần hoàn bùn, 훼 =0,6 ÷0,8 ( Bài giảng kĩ thuật xử lí nước thải, Th.S Lâm Vĩnh Sơn) + Vtt : Tốc độ chuyển động của nướctr ong ống trung tâm, chọn Vtt = 30 mm/s (Mục 7.6 c TCXD 51- 2008) Diện tích mặt cắt ướt mặtbaằng của bể lắng được tính theo công thức: 3 525 푄 푛 à 퐹 = 푡푡 = = 12,15 2 24 ℎ 3600 푠 푣 0,0005 ∗ ∗ 푠 푛 à ℎ Trong đó: + F: Diện tích mặt cắt ướt mặt bằng bể lắng, m2 3 + Qtt: Lưu lượng trung bình ngày, Qtt = 525 m /ngày + v: Tốc độ chuyển động của nước thải trong bể lắngdđứng, v= 0,5 mm/s ( Điều 6.5.6 TCXD 51- 84) Diện tích của bể lắng đứng thiết kế 푆 = + 퐹 = 0,2 + 12,15 = 12,35 2 Đường kính bể lắng: 4 × S 4 × 12,35 D = √ = √ = 4(m) π π Đường kính của ống trung tâm của bể lắng: 4 × f 4 × 0,2 d = √ = √ = 0,5(m) π π Chọn loại ống: Ống HDPE ∅500. Kiểm tra lại tốc độ chuyển động của nước trong ống. Với d= 0,5, suy ra f = 0,2 m2. 83
Đồ án tốt nghiệp - Chiều cao tính toán của vùng lắng trong bể lắng đứng: ℎ푡푡 = ∗ 푡 = 0,0005 ∗ 2ℎ ∗ 3600 = 3,6( ) Trong đó: t: Thời gian lắng, t= 2h V: Tốc độ chuyển động của nước thải trong bể lắng V= 1,5-2 (m/h) = 1,71 (m/s) Chiều dài ống trung tâm, Lống : Lấy bằng chiều cao tính toánc ủa vùng lắng 퐿ố푛 = ℎ푡푡 = 3,6 Đường kính và chiều cao của phễu phân phối n ướclaấy bằng 1,5 lần đường kính ống trung tâm ( Mục 7.6c TCXD 51- 2008) ℎễ = ℎ ℎễ = 1,5 ∗ = 1,5 ∗ 0,5 = 0,75 Trong đó: + dphễu : Đường kính phễu, m + hphễu : Chiều cao phễu, m + d : Đường kính ống trung tâm, d = 0,5 m Chi tiết tấm hắt + Đường kính tấm hắt, dhắt = 1,3 *dhắt = 1,3* 0,75 =1 m Góc nghiêng giữa bề mặt tấm hắt với mặt phẳng ngang chọn là 170 Chiều cao từ mặt dưới của tấm hắt đến bề mặt lớp cặn là 0,3 m - Chiều cao phần hình nón của bể lắng đứng: − 4 − 0,5) ℎ = ℎ + ℎ = ( 푛) ∗ 푡 훼 = ( ∗ 푡 500 = 2,1 ( ) 푛 2 3 2 2 Trong đó: h2 : chiều cao lớp trung hòa (m) h3: chiều cao giả định của lớp cặn lắng trong bể D : Đường kính trong của bể lắng, D= 4 (m) 84
Đồ án tốt nghiệp dn : Đường kính đáy nhỏ của hình nón cụt, lấy dn = 0,5 m 훼: ó 푛 푛 ủ đá ể 푙ắ푛 푠표 푣ớ𝑖 ℎươ푛 푛 푛 , 훼 ℎô푛 푛ℎỏ ℎơ푛 500 , ℎọ푛 훼 = 500 Chiều cao tổng cộng của bể lắng đứng: = ℎ푡푡 + ℎ푛 + ℎ 푣 = 3,6 + 2,1 + 0,3 = 6 Trong đó: + H: chiều cao tổng cộng của bể lắng, m + htt : Chiều cao vùng lắng, m + hn : Chiều cao phần nón của bể lắng, m + hbv : Chiều cao bảo vệ, chọn hbv = 0,3 m Thiết kế máng thu nước: Để thu nước đã lắng, ta thiết kế hệ thống máng thu xung quanh thành bể. Thiết kế máng thu đặt theo chu vi vành trong của bể. Máng răng cưa được gắn vào máng thu nước ( qua lớp đệm cao su) để điều chỉnh cao độ mép máng thu đảm bảo thu nước đều trên toàn bộ chiều dài máng tràn. Bề dày máng răng cưa là 5 mm. Chiều cao tổng cộng của máng răng cưa 200 mm. Chiều dài máng răng cưa bằng chiều dài máng thu nước. Đường kính máng thu, để đảm bảo không gian thu nước của máng tràn thì đường kính máng được thiết kế bằng khoảng 80% đường kính bể lắng ( Bài giảng kĩ thuật xử lí nước thải, Th.S Lâm Vĩnh Sơn) á푛 = 0,8 ∗ = 0,8 ∗ 4 = 3,2 Chiều dài máng thu nước : 퐿 = á푛 ∗ = 3,2 ∗ 3,14 = 10 Tải trọng thu nướct rên 1m dài của máng 85
Đồ án tốt nghiệp 푄 525 3 = 푡푡 = = 52,5( ) 퐿 퐿 10 . 푛 à Chọn máng răng cưa xẻ khe thu nước chữ V, góc 900 để điều chỉnh cao độ mép máng: + Chiều cao khe: 50mm + Bề rộng mỗi khe là: 100 mm + 1m chiều dài có 5 khe chữ V + Khoảng cách giữa các đỉnh là 200 mm Tổng số khe chữ V trên máng răng cưa = 퐿 ∗ 5 = 10 ∗ 5 = 50 ℎ푒 Lưu lượng nước qua 1 khe chữ V góc đáy 900 푄 525 3 푞 = 푡푡 = = 10,5( ) 50 ℎ푒. 푛 à Máng răng cưa được bắt dính với máng thu nước bê tông bằng bulông được bắt cách mép dưới máng răng cưa 50 mm và cách đáy chữ V là 50 mm. Hai khe dịch chuyển cách nhau 0,5 m. 86
Đồ án tốt nghiệp Hình 4. 5 Máng răng cưa  Kiểm tra thời gian lắng nước: Thể tích phần lắng: = ∗ ( 2 − 2) ∗ ℎ = ∗ (42 − 0,52) ∗ 3,6 = 44,5 ( 3) 푙 4 푡푡 4 Thời gian lắng: 44,5 푙 = = 2ℎ 푄 + 푄푅 (1 + 0,5) ∗ 14,58 Thể tích phần chứa bùn: 3 = 푆푙 ∗ ℎ푛 = 12,35 ∗ 2,1 = 26 ( )  Tính toán lớp bùn tạo ra Lượng bùn chứa trong bể lắng: −3 ù푛 = 푊 × 푡 = 27,9 × 7500 × 10 = 209,25 (퐾 ) Lượng bùn cần thiết trong 2 bể MBBR −3 ầ푛 = × = (85,5 + 85,5) × 3750 × 10 = 641,25(퐾 ) 87
Đồ án tốt nghiệp Nếu phải tháo khô 1 bể MBBR để sửa, sau đó hoạt động lại thì bùn từ bể lắng hầu như là đủ để cấp hoạt động ngay. Do đó thời gian khởi động để tích lũy cặn khi hoạt động lại là rất ngắn. Vậy tổng lượng bùn tạo ra là: M = mbể UASB + mThiếu khí + mbể MBBR + mlắng = 21,554 + 10,145 + 32,685 + 641,25 = 705,634(kg) Thể tích bùn tạo thành trong một ngày đêm: M 705,634 3 Vb = = = 34,86(m ) Cb × ρb 0,02 × 1012 (Nguyễn Phước Dân – Lâm Minh Triết, trang 112) Trong đó: - Cb = hàm lượng chất rắn trong bùn, Cb = 2%; 3 - ρb = tỷ trọng bùn, ρb = 1012 (kg/m ). Lưu lượng bùn xả: V Q = b xả 86400 34,86 = = 4 × 10−4(m3⁄s) 86400 Thời gian lưu bùn: 34,86 = = 1ℎ 푄푤 + 푄푅 64,087 + 262,5 Trong đó: 3 + Qw : Lưu lượng bùn xả mỗi ngày, Qw = 64,087 m /ngày 3 + QR: Lưu lượng bùn tuần hoàn, QR = 0,75*Q = 0,75* 350 = 262,5 m /ngày Đường kính ống xả bùn: Giả sử vận tốc chảy của bùn là v = 0,5 (m/s). 88
Đồ án tốt nghiệp 4 × Q 4 × 4 × 10−4 D = √ xả = √ = 0,1(m) π × v π × 0,5 Chọn D = 110(mm). a. Tính bơm bùn đến bể nén bùn: (tương tự các phần trước) Bơm 4 lần/ngày, mỗi lần 15 phút. Qui mô bơm: ρgHQ 1012 × 9,81 × 5,121 × 4 × 10−4 N = = = 0,025(kW) 1000 × η 1000 × 0,8 ≈ 0,034(hp) Trong đó: - Q = lưu lượng bùn (m3/s), Q = 4 × 10−4(m3⁄s); - H = h + hd + hc = 5 + 0,021 + 0,1 = 5,121 (m) (h là cột áp bơm, h =5(m)). 3 3 - = khối lượng riêng của bùn (kg/m ), ρ = 1012(kg/m ); - Η = hiệu suất bơm (%), η = 0,8. Chọn 2 bơm luân phiên với qui mô 0,5 hp. 89
Đồ án tốt nghiệp Bảng 4. 10 Các thông số thiết kế bể lắng 2 Tên thông số Gía trị thiết kế Đơn vị Đường kính bể lắng 4 m Đường kính ống trung tâm 0,5 m Chiều dài ống trung tâm 3,6 m Chiều cao lắng 3,6 m Chiều cao phần nón 2,1 m Chiều cao bảo vệ 0,3 m Chiều cao tổng cộng 6 m Thời gian lắng 2 h Thời gian lưu bùn 1 h 4.10. Bể khử trùng 4.10.1. Nhiệm vụ Nhằm mục đích phá hủy tiêu diệt các loại vi khuẩn gây bệnh nguy hiểm chưa được hoặc không thể khử bỏ trong các công trình xử lý phía trước. 4.10.2. Tính toán - Lượng Sunfua hoạt tính cần thiết để khử trùng nước thải ∗ 푄 푌 = 1000 Trong đó: + Ya: lượng sunfua cần để khử trùng nước thải (kg/h) + Q : Lưu lượng tính toán của nước thải: 3 + Qtb,h =14,58 m / h + a: Liều lượng hoạt tính lấy theo điều 6,203 TCXD 51- 84. Nước thải sau xử lý sinh học hoàn toàn a= 3 g/m3 90
Đồ án tốt nghiệp - Sunfua tương ứng cần thiết để khử trùng: ∗ 푄 3 ∗ 14,58 = 푡 ,ℎ = = 0,044 ( ) .푡 .ℎ 1000 1000 푙 - → Lượng Sunfua có nồng độ S hoạt động là 80 g/l,khối lượng riêng ở 25oC 1,130 g/ ml cần bổ sung là 0,044 ∗ 1000 푙 = = 0,55 ( ) 푆 푛 80 ℎ - → Lượng Sunfua cần dùng cho 1 ngày là: = 0,44 ∗ 24 = 1,75 ( ) 푆 푛 푛 đ - → Lượng Sunfua cần bổ sung là: 0,55 ∗ 7 푙 = = 5,5 ( ) 푆 푛 0,7 ℎ - Tính toán bể tiếp xúc: + Chọn thời gian tiếp xúc riêng trong bể: t= 60 phút + Thể tích công tác: 푡 3 푊 = 푄ℎ ∗ 푡 = 14,58 ∗ 1 = 14,58 + Diện tích bể tiếp xúc: 푊 14,58 푆 = = = 5,8 2 2,5 Trong đó: + H: Chiều cao công tác của bể. Chọn H= 5 m, chiều cao bảo vệ là 0,5 m + Chọn chiều dài L =2,5 m, chiều rộng 2,25 m + Chọn bể có kích thước :L x B x H =2,5x 2,25 x 5 =31,25 m3 - Để đảm bảo cho sự tiếp xúc giữa hóa chất và nước thải đồn đều trong bể tiếp xúc ta xây thêm các vách ngăn để tạo sự khuấy trộn. 91
Đồ án tốt nghiệp - Bể có 3 vách ngăn, mỗi vách dài 0,75, rộng 0,25, cao 3m, vách cách nhau và cách bể là 0,1 m. - Tính lại thể tích bể: - = 2,5 ∗ 2,25 ∗ 2,5 − 3 ∗ 0,8 ∗ 0,2 = 13,5 3 - Thời gian lưu nước thực tế: V 3,02 t = = = 0,9 h Q 14,58 Chọn bồn pha có dung tích 300 lít để pha sunfua, bồn làm bằng nhựa composite. Thời gian giữa 2 lần pha Sunfua là: 300 = 2,7 푛 à 5,5 ∗ 24 Vật cách 3 ngày sẽ châm hóa chất lần. Chọn 1 máy bơm định lượng với các thông số như sau: + Hãng sản xuát: Hama- Ý +Model: BL5- 2 +Lưu lượng max: 5( L/h) +Cột áp max: 7 Bar +Khối lượng :3 kg 92
Đồ án tốt nghiệp Bảng phụ lục 4. 11 Các thông số thiết kế bể khử trùng STT Thông số Đơn vị Gía trị Phần xây dựng 1 Chiều cao xây dựng bể m 5 2 Chiều dài bể m 2,5 3 Chiều rộng bể m 2,25 4 Thể tích xây dựng của bể m3 16,875 5 Số vách ngăn Ngăn 3 6 Thời gian lưu h 0,9 Phần thiết bị 7 Đường ống dẫn nước ra mm 75 8 Lưu lượng Sunfua (0,7%) l/h 3,1 9 Bơm định lượng Chọn 1 bơm định lượng Hama với các thông số sau: Model BL 5- 2, Qmax =5 (l/h), Hmax =7 Bar, qui mô: 0,2 Kw, Hãng sản xuất: Hama- Ytaly 10 Bồn đựng hóa chất - Vật liệu: composite FRT - Dung tích: 300 L - Kích thước: D= 0,67 m, H= 1,06 m 4.11. Bể nén bùn 4.11.1. Nhiệm vụ Bùn dẫn về bể lắng thường có độ ẩm rất cao: (độ ẩm từ 99% ÷ 99,2%). Một phần lớn bùn này được dẫn trở lại bể MBBR, phần còn lại gọi là bùn hoạt tính dư được dẫn vào bể nén bùn. Do đó bể nén bùn có nhiệm vụ để tách bớt nước theo nguyên tắc nén trọng lực, làm giảm sơ bộ độ ẩm của bùn, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình xử lý bùn tiếp theo. 93