ĐATN - TK hệ thống xử lý nước thải chăn nuôi heo cho công ty khang đức, công suất 230 m³ngày

NỘI DUNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆPa.Tổng quan về nước thải chế, tìm hiểu về thành phần tính chất nước thải Lịch sử phát triển của Công ty, Quy trình sản xuất của nhà máyb.Tổng quan về các phương pháp xử lý nước thải.Tổng quan về quá trình và công nghệ xử lý nước thảiMột số công nghệ xử lý nước thải ở Việt Namc.Thành phần tính chất nước thải, đề xuất sơ đồ công nghệ xử lýĐề xuất 02 phương án công nghệ xử lý phù hợpd.Tính toán các công trình đơn vị, khai toán chi phíe.Quá trình vận hành, bảo trì, bảo dưỡngQuy trình vận hành của hệ thống xử lý trên thực tế, bảo trì bảo dưỡng định kì.Các sự cố thường gặp trong quá trình vận hành.f.Các công trình đơn vị đã thiết kế Bản vẽ PDF đính kèm cuối file

TỔNG QUAN VỀ ĐỊA ĐIỂM DỰ ÁN VÀ NƯỚC THẢI

Tổng quan về dự án

Dự án chăn nuôi do Công ty Khang Đức đầu tư được triển khai tại ấp 5, xã Minh Lập, huyện Chơn Thành, tỉnh Bình Phước Với diện tích 95.174m², dự án tuân thủ Quyết định số 48/2017/QĐ-UBND ngày 13/11/2017 của UBND tỉnh, phê duyệt quy hoạch chăn nuôi và cơ sở giết mổ gia súc, gia cầm trên địa bàn tỉnh Bình Phước trong giai đoạn 2017-2020.

Điều kiện tự nhiên

Trang trại được xây dựng ở khu đất tại ấp 5, xã Minh Lập, huyện Chơn Thành, tỉnh Bình Phước Vị trí tiếp giáp:

- Phía Đông: giáp đất trồng cây lâu năm

- Phía Tây: giáp đường đất

- Phía Nam: giáp đường đất

- Phía Bắc: giáp đất trồng cây lâu năm

Khu đất nằm ở vị trí thuận lợi, tiếp giáp với đường đất phía Nam, cách đường ĐT756 khoảng 680m về hướng Tây Nó cũng nằm gần công ty sản xuất phôi gỗ và viên nén, chỉ cách khoảng 230m về hướng Bắc Về phía Đông, khu đất cách sông Bé khoảng 1,2km và cách trung tâm chữa bệnh giáo dục lao động xã hội khoảng 920m Đặc biệt, khu đất chỉ cách công ty Minh Lập khoảng 2m, tạo điều kiện thuận lợi cho việc phát triển kinh doanh.

Trong bán kính từ 500m đến 1000m có 4 hộ dân sinh sống về hướng Bắc và 8 hộ về hướng Nam Trong bán kính 200m không có suối

Dự án nằm ở vị trí xa các trục đường giao thông chính, nhưng đường vào dự án là đường đất và hiện tại có chất lượng tương đối tốt Điều này tạo điều kiện thuận lợi cho việc vận chuyển nguyên vật liệu và sản phẩm.

GVHD: Th.S Trần Ngọc Bảo Luân 2 SVTH: Nguyễn Thị Tuấn Phương

Điều kiện kinh tế - xã hội

Chơn Thành là huyện có nhiều lợi thế để thu hút đầu tư công nghiệp - dịch vụ, với địa hình bằng phẳng và vị trí gần các trung tâm công nghiệp lớn Hai tuyến đường huyết mạch QL13 và QL14 tạo điều kiện thuận lợi cho giao thương hàng hóa Sự kết nối sắp tới của tuyến đường Hồ Chí Minh sẽ tăng cường liên kết với các tỉnh miền Đông Nam Bộ, Tây Nguyên và vùng kinh tế trọng điểm phía Nam Ngoài ra, tuyến đường sắt TP.HCM - cửa khẩu Loa Lư cũng sẽ đi qua Chơn Thành, giúp huyện này trở thành trung tâm công nghiệp đầu tiên của tỉnh Bình Phước trong tương lai.

Tổng quan nước thải

Lượng nước thải trong quá trình chăn nuôi bao gồm nước thải sát trùng, nước vệ sinh chuồng trại, nước tiểu, nước từ quá trình ép phân

- Mô tả quy trình công nghệ:

Công ty TNHH CJ Vina Agri cung cấp heo giống chất lượng, sạch bệnh với trọng lượng khoảng 5-7 kg/con cho dự án dược Sau khi vận chuyển về trang trại, heo được chăm sóc đầy đủ và phát triển thành heo thịt thương phẩm trong khoảng 5-6 tháng, đạt trọng lượng trung bình từ 90-100 kg trước khi xuất bán Mỗi năm, trang trại nuôi 2 lứa heo và trong quá trình này, chất thải phát sinh có thể gây ô nhiễm môi trường Chủ đầu tư cam kết áp dụng các biện pháp nhằm hạn chế tác động tiêu cực của chất thải đến môi trường và sức khỏe con người.

Heo được nuôi trồng công nghiệp, áp dụng công nghệ nuôi tiên tiến, cụ thể như sau:

Heo nhập từ công ty TNHH CJ Vina

Phân, nước tiểu, nước vệ sinh, thức ăn thừa, bao bì, heo chết, vỏ thuốc,…

Thức ăn thừa, nước, nước vệ sinh, heo chết, thuốc sát trùng,…

Để đảm bảo an toàn sinh học trong chăn nuôi lợn, cần tuân thủ quy định của QCVN 01-14:2010/BTNMT, quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về điều kiện chăn nuôi Các thao tác cho ăn và uống nước được tự động hóa hoàn toàn, với hệ thống silo tự động cung cấp thức ăn và núm uống tự động cấp nước đến từng vị trí Dưới các núm uống có máng thu gom để xử lý nước thừa và thức ăn rơi vãi, giúp duy trì vệ sinh chuồng trại.

Sàn bê tông chịu lực đúc sẵn được thiết kế với các rãnh thoát nước 10mm, lắp đặt trên bệ đà bê tông đúc sẵn Bệ đà này được hỗ trợ bởi tường gạch, tạo khoảng trống giúp thoát phân và nước tiểu dưới sàn, đảm bảo vệ sinh và thông thoáng cho không gian.

- Trại phải đủ ánh sáng bảo vệ và đủ ánh sáng cho heo ăn, đèn sử dụng là loại đèn huỳnh quang 1,2m

- Sử dụng kĩ thuật dẫn lạnh trực tiếp bằng khí và hơi nước lạnh được á dụng, thông gió cưỡng bức bằng quạt để làm máy chuồng trại

Tất cả phương tiện vận chuyển vào trại chăn nuôi đều phải đi qua hố khử trùng và được phun thuốc khử trùng Người ra vào khu chăn nuôi cần thay quần áo và giày dép, đồng thời mặc trang phục bảo hộ của trại Trước khi vào các chuồng nuôi, cần nhúng ủng hoặc giày dép vào hố khử trùng để đảm bảo an toàn vệ sinh.

Để đảm bảo sức khỏe cho đàn lợn, cần tuân thủ nghiêm ngặt các quy định về tiêm phòng Trong trường hợp trại xuất hiện dịch bệnh, việc thực hiện đầy đủ các biện pháp chống dịch hiện hành là vô cùng quan trọng.

Sau mỗi đợt nuôi, cần thực hiện vệ sinh và tiêu độc chuồng trại cùng với các dụng cụ chăn nuôi Đồng thời, nên để chuồng trống ít nhất 7 ngày trước khi đưa lợn mới vào.

- Định kì phun thuốc sát trùng xung quanh khu chă nuôi, các chuồng nuôi ít nhất

Để đảm bảo an toàn cho khu chăn nuôi, cần phun thuốc sát trùng lối đi và các dãy chuồng nuôi ít nhất 1 lần/tuần khi không có dịch bệnh, và ít nhất 1 lần/ngày khi có dịch bệnh Ngoài ra, trong trường hợp có dịch bệnh, cũng cần phun thuốc sát trùng cho lợn 1 lần/tuần bằng các dung dịch sát trùng phù hợp theo hướng dẫn của nhà sản xuất.

- Định kì phát quang bụi rậm, khơi thông và vệ sinh cống rãnh trong khu chăn uôi ít nhất 1 lần/tháng

Không được vận chuyển lợn, thức ăn, chất thải hay vật dụng khác chung một phương tiện, và cần thực hiện sát trùng phương tiện trước và sau khi sử dụng Nước thải từ các trang trại chăn nuôi, đặc biệt là chăn nuôi lợn, chứa hàm lượng cao các chất hữu cơ và dinh dưỡng, được biểu thị qua các thông số như COD, BOD5, TN, TP, SS, là nguyên nhân chính gây ô nhiễm môi trường Những thành phần này dễ phân hủy, gây mùi hôi, phát sinh khí độc, làm giảm lượng ôxy hòa tan trong nước, và nếu không được xử lý, sẽ gây ô nhiễm môi trường, phì dưỡng hệ sinh thái, ảnh hưởng đến cây trồng và tạo điều kiện cho vi khuẩn gây hại phát triển Hơn nữa, nước thải từ trang trại còn chứa nhiều vi khuẩn gây bệnh dịch, ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe của con người và động vật trong khu vực.

Trong nước thải, hợp chất hữu cơ chiếm 70-80%, bao gồm cellulose, protein, acid amin, chất béo, và hidrát carbon, chủ yếu từ phân và thức ăn thừa Hầu hết các chất hữu cơ này dễ phân hủy, trong khi các chất vô cơ chỉ chiếm 20-30%, bao gồm cát, đất, muối, urê, amonium, chlorua và sulfate (SO4²-).

Nếu oxy được cung cấp đầy đủ, sản phẩm của quá trình phân hủy là: CO 2 , H 2 O,

NO 2 , NO 3 Ngược lại, trong điều kiện thiếu oxy, sự phân hủy các hợp chất hữu cơ theo con đường yếm khí tạo ra các sản phẩm CH 4 , N 2 , NH 3 , Indol, Scatol… các chất khí này tạo nên mùi hôi thối trong khu vực nuôi ảnh hưởng xấu tới môi trường không khí

Nước thải chăn nuôi chứa nhiều vi trùng, virus và trứng ấu trùng giun sán gây bệnh, trong đó có các loại vi khuẩn nguy hiểm như Samonella, E.coli và Bacilus anthrasis, có khả năng xâm nhập vào mạch nước ngầm Samonella có thể thấm sâu xuống lớp đất bề mặt từ 30-40 cm tại những khu vực tiếp nhận nước thải thường xuyên Trứng giun sán và vi trùng có thể lây lan nhanh chóng qua nước bề mặt, gây dịch bệnh cho con người và gia súc, dẫn đến những tác hại nghiêm trọng Do đó, việc xử lý nước thải trước khi thải ra môi trường là rất cần thiết.

Trong phân gia súc, tỷ lệ N, P, K rất cao, với nước chiếm từ 56-83%, chất hữu cơ từ 4-26,2%, Nitrogen 0,32-1,6%, Phosphat 0,25-1,4%, Kali 0,15-0,95%, và Canxi 0,09-0,34% Phân chứa nhiều loại vi trùng, virus và ấu trùng giun sán, trong đó vi trùng thuộc họ Enterobacteria chiếm ưu thế, với các genus điển hình như E.Coli, Salmonella, Shigella, Proteus, và Klebsiella Nghiên cứu của Chang (1968) và Mosley, Koff (1970) cho thấy nhiều loại virus gây bệnh được đào thải qua phân, sống từ 5-15 ngày trong phân và đất, đặc biệt là các virus gây viêm gan như Rheovirus và Adenovirus Theo G.V.Xoxibarop (1974) và R.Alexxandrenus, trong 1 kg phân tươi có từ 2100-5000 trứng giun sán như Scaris suum, Oesophagostomum, và Trichocephalus Mỗi loại mầm bệnh có giá trị sinh thái riêng, sự tồn tại và gây bệnh phụ thuộc vào các yếu tố như lượng mưa, nhiệt độ, ánh sáng, độ ẩm của đất và môi trường xung quanh.

Ảnh hưởng

Nước thải từ chăn nuôi heo chứa hàm lượng nito và photpho cao, cùng nhiều vi khuẩn và mùi khó chịu, nếu không được xử lý đúng cách sẽ gây ô nhiễm môi trường đất, nước và không khí Ô nhiễm nước xảy ra do nước thải chứa nhiều chất dinh dưỡng, dẫn đến hiện tượng phú dưỡng hóa, ảnh hưởng đến sinh vật thủy sinh và tạo điều kiện cho mầm bệnh phát triển, đồng thời có thể thấm vào mạch nước ngầm, đặc biệt là ở giếng gần khu vực chăn nuôi Ô nhiễm không khí tại khu vực chuồng trại gây ra mùi khó chịu từ các khí như H2S, NH3 và hợp chất metan, nếu không có biện pháp quản lý hiệu quả.

Ô nhiễm môi trường đất là một trong những vấn đề nghiêm trọng do nước thải chăn nuôi heo gây ra Nước thải này chứa nhiều dinh dưỡng như nitơ và photpho, dẫn đến tình trạng phú dưỡng đất, gây mất cân bằng sinh thái và thoái hóa đất Khi đất thừa dinh dưỡng, nó sẽ dẫn đến hiện tượng rửa trôi và thấm vào nguồn nước ngầm, gây ô nhiễm nghiêm trọng.

Nước thải từ máy ép phân có thành phần tương tự như nước thải từ chăn nuôi, chứa hàm lượng cao nito và photpho, cùng với nhiều vi khuẩn gây bệnh Nếu không được thu gom đúng cách, loại nước này sẽ trở thành nguồn phát sinh mầm bệnh và gây ra mùi khó chịu, ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường.

Các thông số ô nhiễm đặc trưng

- COD, BOD: sự khoáng hoá, ổn định chất hữu cơ tiêu thụ một lượng và làm giảm pH của môi trường

Sự lắng đọng tại nguồn tiếp nhận tạo ra điều kiện yếm khí, ảnh hưởng tiêu cực đến môi trường nước Nhiệt độ của nước thải sinh hoạt thường không tác động mạnh đến sự sống của thủy sinh vật trong nước.

- Vi trùng gây bệnh: gây ra các bệnh lan truyền bằng đường nước như tiêu chảy, ngộ độc thức ăn, vàng da,…

Ammonia và photpho (P) là những nguyên tố dinh dưỡng đa lượng quan trọng Khi nồng độ của chúng trong nước quá cao, có thể dẫn đến hiện tượng phú dưỡng hóa, gây ra sự bùng phát tảo Hiện tượng này làm giảm nồng độ oxy trong nước vào ban đêm, dẫn đến tình trạng ngạt thở và tử vong cho các sinh vật Ngược lại, vào ban ngày, nồng độ oxy lại tăng cao do quá trình hô hấp của tảo.

TỔNG QUAN CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI

Phương pháp xử lý cơ học

Phương pháp loại bỏ các chất rắn có kích thước và tỷ trọng lớn trong nước thải được gọi là phương pháp cơ học, đóng vai trò quan trọng trong giai đoạn xử lý sơ bộ trước khi chuyển sang xử lý sinh học Mục tiêu chính là tách biệt chất rắn, cặn và phân ra khỏi nước thải thông qua việc thu gom và phân loại Các thiết bị như song chắn rác và bể lắng sơ bộ được sử dụng để loại bỏ cặn thô, giúp giảm khối lượng nước thải và tạo điều kiện thuận lợi cho các quá trình xử lý tiếp theo Ngoài ra, phương pháp ly tâm hoặc lọc cũng có thể được áp dụng Đặc biệt, hàm lượng cặn lơ lửng trong nước thải chăn nuôi thường rất cao (khoảng vài ngàn mg/L) và dễ lắng, do đó, việc lắng sơ bộ trước khi chuyển sang các công trình xử lý tiếp theo là rất cần thiết.

Song chắn rác là thiết bị quan trọng dùng để giữ lại các chất thải rắn lớn trong nước thải, giúp bảo vệ các thiết bị và công trình xử lý tiếp theo Kích thước tối thiểu của rác được giữ lại phụ thuộc vào khoảng cách giữa các thanh kim loại của song chắn Để đảm bảo dòng chảy không bị ứ đọng và tránh tổn thất áp lực, việc làm sạch song chắn rác cần được thực hiện thường xuyên.

Song chắn rác có thể phân loại theo các hình thức như sau:

- Theo khe hở của song chắn rác, có 3 kích cỡ: loại thô lớn (30 – 200mm), loại trung bình (16 – 30mm), loại nhỏ (dưới 16mm)

- Theo cấu tạo của song chắn rác: loại cố định và loại di động

- Theo cách thức làm sạch thiết bị chắn rác ta có thể chia làm hai loại: loại làm sạch bằng tay, loại làm sạch bằng cơ giới

Thủ công Phương pháp làm sạch (Clean method)

Bảng 2.1: Thông số thiết kế điểu hình của song chắn rác thô

Thủ công (Manual) Cơ khí (Mechanical

Kích thước thanh song chắn

Khoảng cách khe hở giữa các thanh song chắn

25-50 mm 16-75 mm Độ dốc so với phương đứng

Vận tốc nước trong kênh dẫn trước song chắn rác

Tổn thất áp lực cho phép 150 mm 150-600 mm

Khoảng cách giữa các thanh nan chắn của song chắn rác thô yêu cầu đơn giản từ 10-50mm, lớn hơn nhiều so với song chắn rác tinh Loại song chắn này được sử dụng để ngăn chặn các rác thải thô, dạng rắn có kích thước lớn như túi nylon, bao bì, và các vật liệu tương tự.

Song chắn rác với cào rác cơ giới hoạt động liên tục, giúp thu gom rác thải hiệu quả Răng cào được thiết kế để lọt vào khe giữa các thanh kim loại, gắn vào xích bản lề ở hai bên, liên kết với động cơ điện qua bộ phận chuyển động Cào rác cơ giới có khả năng di chuyển linh hoạt từ trên xuống dưới hoặc từ dưới lên trên theo dòng nước, đảm bảo quá trình thu gom diễn ra liên tục và hiệu quả.

Song chắn rác được chế tạo từ kim loại và được lắp đặt ở cửa vào kênh dẫn với góc nghiêng từ 45 đến 60 độ cho việc làm sạch thủ công, hoặc từ 75 đến 85 độ khi sử dụng máy Tiết diện của song chắn có thể là hình tròn, vuông hoặc hỗn hợp, trong đó tiết diện tròn có trở lực nhỏ nhất nhưng dễ bị tắc Thanh có tiết diện hỗn hợp, với cạnh vuông góc phía sau và cạnh tròn phía trước, là lựa chọn phổ biến nhất Vận tốc nước chảy qua song chắn rác được giới hạn từ 0,6 đến 1m/s, với vận tốc cực đại từ 0,75m/s đến 1m/s để ngăn rác bị đẩy qua khe, trong khi vận tốc cực tiểu là 0,4m/s nhằm tránh phân hủy các chất thải rắn.

 Bố trí bể: Song chắn rác được đặt ở những kênh mương trước khi vào trạm xử lý

- Các bộ phận lấy rác đều được bố trí nằm trên mặt nước Nhờ đó bảo quản và làm sạch dễ dàng hơn

Hình 2.2: Song chắn rác cơ khí

- Thi thoảng sẽ bị kẹt do các loại rác cứng gây ra, khó sửa chữa

Phương pháp xử lý hóa học

Là việc đưa vào nước thải chất phản ứng nào đó để gây tác động với các tap chất bẩn, biến đổi hóa học và tạo cặn lắng

 Bể keo tụ tạo bông

Nước thải chăn nuôi chứa nhiều chất hữu cơ và vô cơ dạng hạt nhỏ, khó lắng và tách ra bằng phương pháp cơ học thông thường Để loại bỏ các chất này hiệu quả hơn, phương pháp keo tụ có thể được áp dụng Các chất keo tụ thường sử dụng bao gồm phèn nhôm, phèn sắt và phèn bùn, kết hợp với polymer trợ keo tụ nhằm tăng cường quá trình keo tụ.

Phương pháp này hoạt động dựa trên nguyên tắc cho vào nước thải các hạt keo tụ mang điện tích trái dấu so với các hạt lơ lửng trong nước Các hạt silic và chất hữu cơ trong nước thải thường mang điện tích âm, trong khi hạt nhôm hydroxid và sắt hidroxi mang điện tích dương Sự kết hợp này làm phá vỡ điện động của nước, dẫn đến việc các hạt trái dấu liên kết lại thành các bông cặn lớn hơn, dễ lắng hơn.

Nghiên cứu của Trương Thanh Cảnh (2001) tại trại chăn nuôi 2/9 cho thấy rằng phương pháp keo tụ có khả năng tách 80-90% hàm lượng chất lơ lửng trong nước thải chăn nuôi heo.

Ngoài keo tụ loại bỏ được P tồn tại ở dạng PO 4 3- do tạo kết tủa ALPO 4 và FePO 4

- Đơn giản dễ sử dụng

- Rẻ tiền, nguyên vật liệu dễ tìm

- Hiệu quả xử lí chất rắn lơ lửng cao

- Áp dụng được cho các nhà máy có chất rắn lơ lửng, độ màu, kim loại nặng cao

- Tạo ra bùn thải là kim loại

- Tốn kinh phí trong việc vận chuyển, chôn lấp khi đưa bùn thải đi xử lý

- Không hiệu quả với nồng độ kim loại cao.

Phương pháp xử lý sinh học

Dịch lọc có thể được điều chỉnh đến độ pH lý tưởng để xử lý sinh học trong điều kiện anoxic, mặc dù một số phương án có thể không cần điều chỉnh này Tất cả nitrat trong nước thải sẽ được xử lý và khử trong môi trường nuôi cấy anoxic nhờ vào vi khuẩn Sau đó, dịch lọc sẽ chảy vào phần kỵ khí của hồ sinh học, nơi mà vi sinh vật kỵ khí chuyển đổi các hợp chất hữu cơ thành carbon dioxide Phần kỵ khí này được cản đến kênh cấm để đảm bảo sự tiếp xúc sinh học hiệu quả.

Hình 2.3: bể keo tụ-tạo bông

Trong hồ sinh học, dịch lọc chảy từ khu vực kỵ khí sang phần hiếu khí, nơi các chu trình lọc diễn ra để loại bỏ nitơ và hợp chất hữu cơ Không khí được cung cấp thêm qua máy thổi nhằm thúc đẩy sự phát triển của vi khuẩn hiếu khí và quá trình nitrat hóa Quá trình kiểm soát không khí được thực hiện tự động trên máy tính với chu kỳ khoảng 2 giờ, tạo điều kiện thiếu khí để phát triển vi khuẩn khử nitrat Khu vực hiếu khí cũng bị cản trở bởi kênh cấm, và dịch lọc sau đó được chuyển đến bể lắng với hộp tràn đập nhằm tăng cường dòng chảy đồng nhất Cuối cùng, dịch lọc đã được tinh lọc sẽ được bơm trở lại một nửa vào chuồng lợn để xả sàn, trong khi nửa còn lại được sử dụng để tưới.

Phương pháp xử lý này dựa vào hoạt động của vi sinh vật có khả năng phân hủy chất hữu cơ, sử dụng chúng cùng với một số khoáng chất làm nguồn dinh dưỡng và năng lượng Tùy thuộc vào loại vi khuẩn hiếu khí hoặc kỵ khí, các công trình xử lý sẽ được thiết kế khác nhau Ngoài ra, sự lựa chọn giữa hồ sinh học và bể nhân tạo cũng phụ thuộc vào khả năng tài chính và diện tích đất có sẵn.

Hồ sinh học, hay còn gọi là hồ ổn định nước thải, là các ao hồ tự nhiên hoặc nhân tạo được sử dụng để xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học Đây là một trong những phương pháp lâu đời nhất trong lĩnh vực xử lý nước thải, giúp cải thiện chất lượng nước một cách hiệu quả.

Vi sinh vật trong hồ hoạt động bằng cách sử dụng oxy từ rêu tảo trong quá trình quang hợp và từ không khí để oxy hóa các chất hữu cơ Đồng thời, rong tảo tiêu thụ CO2, photphat và nitrat amon sinh ra từ sự phân hủy và oxy hóa các chất hữu cơ của vi sinh vật Để hồ duy trì hoạt động hiệu quả, cần đảm bảo pH và nhiệt độ ở mức tối ưu, với nhiệt độ không được thấp hơn 6 o C.

Hình 2.4: Nguyên tắc hoạt động hồ sinh học

Tùy theo quá trình sinh hóa, người ta chia hồ sinh học ra làm nhiều loại hồ: hồ hiếu khí, hồ kỵ khí và hồ tùy tiện

Ngoài chức năng xử lý nước thải, hồ sinh học còn có thể sử dụng cho mục đích:

- Là nơi tích trữ nguồn nước tưới tiêu cho cây trồng

- Điều hòa dòng chảy nước mưa trong hệ thống thoát nước đô thị hoặc các khu công nghiệp, khu dân cư

Hồ sinh học đóng vai trò quan trọng trong việc cải thiện cảnh quan và xử lý nước thải tại Việt Nam, nhờ vào nhiều lợi ích mà nó mang lại.

- Không đòi hỏi nhiều vốn đầu tư

- Bảo trì, vận hành đơn giản, không đòi hỏi có người quản lý thường xuyên

- Hầu hết các đô thị, các khu dân cư có nhiều ao, hồ hay khu ruộng trũng có thể sử dụng mà không cần cải tạo, xây dựng nhiều

- Có các điều kiện kết hợp mục đích xử lý nước thải với việc nuôi trồng thủy sản và điều hòa nước mưa

 Hồ sinh học hiếu khí:

Hoạt động của hồ sinh học hiếu khí dựa trên quá trình oxy hóa các chất hữu cơ thông qua vi sinh vật hiếu khí Hiện nay, hồ sinh học hiếu khí được phân thành hai loại chính.

Hồ làm thoáng tự nhiên đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp ô xy cho quá trình ô xy hóa, chủ yếu thông qua sự khuếch tán không khí và quá trình quang hợp của thực vật nước như rong và tảo Để đảm bảo ánh sáng có thể xuyên qua, độ sâu lý tưởng của hồ nên từ 0,3 đến 0,5 mét Sức chứa tiêu chuẩn của hồ được xác định theo chỉ tiêu BOD, khoảng 250.

300 kg/ha/ngày Thời gian lưu nước trong hồ khoảng 3 - 12 ngày

Do yêu cầu độ sâu nhỏ và thời gian lưu nước lâu, hồ cần có diện tích lớn Vì vậy, việc kết hợp hồ với nuôi trồng thủy sản, chăn nuôi và chứa nước cho công nghiệp là phương án hợp lý về mặt kinh tế.

Hồ hiếu khí làm thoáng nhân tạo sử dụng thiết bị như bơm khí nén hoặc máy khuấy cơ học để cung cấp ô xy cho quá trình sinh hóa Với chiều sâu từ 2 - 4,5 m, hồ có sức chứa tiêu chuẩn khoảng 400 kg BOD/ha/ngày và thời gian lưu nước chỉ cần từ 1 - 3 ngày.

Hồ sinh học hiếu khí có thể được thiết kế với một hoặc nhiều bậc, trong đó chiều sâu của các bậc sau thường lớn hơn bậc trước Để đảm bảo hiệu quả, thiết bị cấp nước vào hồ cần có cấu trúc phù hợp nhằm phân phối và điều hòa nước đồng đều trên toàn bộ diện tích hồ Hồ một bậc thường có diện tích từ 0,5 đến 0,7 ha, trong khi hồ nhiều bậc có diện tích mỗi bậc khoảng 2,25 ha; số lượng hồ có thể được xây dựng tùy thuộc vào công suất yêu cầu.

Xử lý chất thải bằng biogas dựa trên nguyên tắc hoạt động kỵ khí của vi sinh vật tùy nghi và vi sinh vật kị khí, giúp phân hủy các chất hữu cơ hiệu quả Quá trình này không chỉ giảm thiểu ô nhiễm môi trường mà còn tạo ra nguồn năng lượng tái tạo từ biogas, đóng góp vào việc phát triển bền vững.

GVHD: Th.S Trần Ngọc Bảo Luân 17, SVTH: Nguyễn Thị Tuấn Phương, nghiên cứu về quá trình tạo ra các axit hữu cơ trong bể Biogas Các axit hữu cơ này sau đó được loại bỏ bởi các nhóm vi sinh vật, dẫn đến sự hình thành metan và khí cacbonic Các hoạt động này diễn ra liên tục trong bể Biogas, đóng vai trò quan trọng trong quá trình phân hủy chất hữu cơ.

Khí biogas được thu hồi và sử dụng làm nguyên liệu đốt cho các hoạt động sinh hoạt và lò đốt xác heo tại trại Nếu sau khi sử dụng vẫn còn dư lượng khí, Công ty sẽ thực hiện việc đốt bỏ khí gas dư một cách an toàn, từ từ và có kiểm soát.

Bể biogas được thiết kế bằng cách đào đất thành hồ chứa, với thành và đáy được lót bạt chống thấm, nhằm ngăn chặn rò rỉ nước thải ra ngoài.

Khử trùng nước thải

Khử trùng (disinfection) và tiệt trùng (sterilization) là hai quá trình khác nhau trong việc xử lý vi sinh vật Trong khi tiệt trùng tiêu diệt hoàn toàn tất cả các vi sinh vật, khử trùng chỉ loại bỏ một phần vi sinh vật mà không tiêu diệt hoàn toàn chúng.

Quá trình khử trùng dùng để tiêu diệt các vi khuẩn, virus, amoeb gây ra các bệnh thương hàn, phó thương hàn, lỵ, dịch tả, sởi, viêm gan

Khử trùng là quá trình quan trọng nhằm tiêu diệt vi khuẩn và mầm bệnh, trong đó hóa chất đóng vai trò chủ yếu Các hóa chất thường được sử dụng bao gồm chlorine và các hợp chất của nó, bromine, ozone, phenol cùng các dẫn xuất phenolic, cồn, kim loại nặng và các hợp chất liên quan, xà bông, bột giặt, oxy già, cũng như các loại kiềm và axít Việc lựa chọn hóa chất phù hợp là cần thiết để đảm bảo hiệu quả khử trùng và an toàn cho môi trường.

Bảng 2.2: Hiệu quả khử trùng của các phương pháp

Bể lắng sơ hoặc thứ cấp cơ học 25 á 75

Bể lắng sơ hoặc thứ cấp cú thờm húa chất trợ lắng 40 á 80

Bể lọc sinh học nhỏ giọt 90 á 95

Chlorine húa nước thải sau xử lý 98 á 99

Nguồn: Wastewater Engineering: treatment, reuse, disposal, 1991

Cl 2 hòa tan rất mạnh trong nước (7160 mg/L ở 20 o C và 1 atm) Khi hòa tan trong nước nó tạo thành hypochlorous acide

Với hàm lượng Cl 2 thấp hơn 1000 mg/L và pH > 3 phản ứng thủy phân trên diễn ra hoàn toàn

Hypochlorous acide sau đó bị ion hóa thành hypochlorite ion

HOCl và OCl - được coi là lượng chlor tự do hữu dụng Các dạng khác như calcium hypochlorite cũng được sử dụng

Hypochlorous acide sẽ tác dụng với ammonia để tạo nên monochloroamine, dichloramine và nitrogen trichloride

Phương pháp xử lý bùn cặn

Nếu là bùn thải không nguy hại:

- Thiêu đốt: đây là phương pháp ít tốn chi phí nhưng gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng

- Chôn lấp: bùn thải sẽ được vận chuyển đến nơi chôn lấp tập trung

- Ngoài ra hiện đang lượng bùn thải công nghiệp không nguy hại còn được nghiên cứu để làm phân bón hoặc dùng vi sinh để phân hủy

Nếu là bùn thải nguy hại:

- Lưu giữ trong các bao bì hoặc thiết bị lưu chứa phù hợp

- Bố trí khu vực lưu chứa chất thải và liên hệ đơn vị có chức năng thu gom, vận chuyển và xử lý.

Một số sơ đồ công nghệ xử lý nước thỉ trên thực tế

Sơ đồ công nghệ xử lí nước thải chăn nuôi của công ty môi trường Hòa Bình Xanh

Hình 2.9: Sơ đồ công nghệ công ty môi trường hòa bình xanh

Bể điều hòa Hầm Biogas

Xe thu gom Nước tuần hoàn

GVHD: Th.S Trần Ngọc Bảo Luân 27 SVTH: Nguyễn Thị Tuấn Phương Ưu điểm:

- Xử lí đạt QCVN đầu ra

- Nước sau xử lý một phần được tận dụng bơm qua bể nuôi cá và một phần chảy ra môi trường tự nhiên

- Cần có trình độ kỹ thuật cao cho công tác quản lý, vận hành bể

Sơ đồ công nghệ xử lí nước thải chăn nuôi của công ty môi trường VietEnvi

Nguồn tiếp nhận đạt QCVN 40:2011/BTNMT cột A

Hình 2.10: Sơ đồ công nghệ công ty VietEnvi

GVHD: Th.S Trần Ngọc Bảo Luân 29 SVTH: Nguyễn Thị Tuấn Phương Ưu điểm

- Chi phí vận hành thấp do xử lý bằng phương pháp sinh học

- Đơn giản, dễ vận hành

- Nước thải đảm bảo chất lượng nước thải đầu ra

- Phù hợp với điều kiện khí hậu Việt Nam

- Có thể sử dụng bùn để làm phân vi sinh bón cho cây trồng

- Chi phí xây dựng cao

ĐỀ XUẤT LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ

Cơ sở lựa chọn phương án xử lý

Công nghệ xử lý phải thõa mãn các yếu tố

- Thành phần, tính chất nước thải chăn nuôi của công ty Khang Đức

- Công suất trạm xử lý

- Những quy định xả thải ra môi trường

- Hiệu quả quá trình xử lý cần thiết và hiệu quả xử lý của các công trình đơn vị

- Yêu cầu về hóa chất, thiết bị cần thiết

- Chất lượng nước thải sau xử lý

- Hệ thống xử lý nước thải thiết kế phải đáp ứng các yêu cầu của chất lượng nước thải, nước thải sau xử lý phải đạt QCVN 62:2016/ BTNMT, cột B.

Thành phần nước thải đầu vào

Bảng 3.1: bảng thành phần nước thải đầu vào ( sau bể biogas)

SST Thông số Đơn vị Giá trị QCVN

7 coliform MNP/100ml 10 6 5000 5500 Vượt 181,81 lần

Giá trị tối đa cho phép của các thông số ô nhiễm trong nước thải chăn nuôi khi xả ra nguồn tiếp nhận nước thải được xác định theo công thức cụ thể.

Bảng 3.2: Hệ số K q ứng với lưu lượng dòng chảy của nguồn tiếp nhận nước thải

Lưu lượng dòng chảy của nguồn tiếp nhận nước thải (Q) Đơn vị tính: mét khối/giây (m 3 /s)

Bảng 3.3: Hệ số lưu lượng nguồn thải K f

Lưu lượng nguồn thải (F) Đơn vị tính: mét khối trên ngày (m 3 /ngày)

- Trại heo có hàm lượng TSS, BOD 5 , COD, TN, TP vượt quá tiêu chuẩn thải

- Thành phần TSS đầu vào là 450 mg/l cần có chông trình xử lí cơ học trước khi vào các công trình xử lí khác

Thành phần BOD 5 đầu vào là 750 mg/l và COD đầu vào là 900 mg/l, cho thấy mức độ ô nhiễm hữu cơ cao trong nguồn thải Do đó, cần áp dụng các công trình sinh học phù hợp để xử lý hiệu quả.

- Nito trong nguồn thải không vượt tiêu chuẩn nhiều, đủ để cung cấp cho các công trình sinh học Dựa vào tỉ lệ COD:N:P = 150:5:1

 N dùng cho tổng hợp tế bào là 30 (mg/l)

- Photpho vượt tiêu chuẩn không nhiều Trong quá trình tổng hợp tế bào của công trình sinh học sẽ mất đi.

Sơ đồ công nghệ và thuyết minh

Hình 3.1: Sơ đồ công nghệ 1 Chú thích:

Nguồn thải sau bể biogas

Song chắn rác thô Lưới chắn rác tinh

Bể điều hòa sục khí

Máy ép bùn Đường nước thải Đường bùn Đường khí Đường hóa chất

Nước thải sau khi qua hầm biogas sẽ được đưa đến song chắn rác thô để loại bỏ các rác thải lớn Tiếp theo, nước thải được xử lý qua lưới chắn rác tinh nhằm loại bỏ các chất rắn nhỏ hơn Sau đó, nước thải được điều hòa lưu lượng tại bể điều hòa trước khi vào bể anoxic, nơi diễn ra quá trình khử nitrat để giảm hàm lượng nito Tiếp theo, nước thải chảy vào bể Aerotank, nơi chất ô nhiễm được phân hủy nhờ bùn trong điều kiện sục khí liên tục, cung cấp đủ oxy và duy trì bùn hoạt tính Quá trình này giúp ổn định chất hữu cơ và keo tụ các cặn lơ lửng Sau khi lắng tại bể lắng, bông bùn sẽ được xử lý, và cuối cùng, nước được đưa đến bể khử trùng để tiêu diệt vi khuẩn, đảm bảo chất lượng nước đầu ra đạt QCVN 62:2016/BTNMT.

Bảng 3.2: Hiệu suất xử lý phương án 1

Tính toán lượng N và P ở bể Aerotank: nồng độ COD dòng vào bể Aerotank là 738,72 mg/l, N = 200 mg/l, P = 120mg/l, H = 85%

Ta có tỷ lệ COD:N:P = 150:5:1

N đã sử dụng cho tổng hợp tế bào ở bể Aerotank là 20,93 (mg/l)

N dòng ra của bể Aerotank là 200 – 20,93= 179,07 (mg/l)

Lượng N dạng amonia (NH3) để chuyển hóa thành NO3 - trong bể Aerotank:

Nồng độ ban đầu SS(mg/l) BOD(mg/l) COD(mg/l) NO3 NH3 P(mg/l) Coli.form (MNP/100ml)

Nồng độ đã xử lý 22.5 30 36 0 0 0 0

Nồng độ đã xử lý 277.875 36 43.2 0 0 0 0

Nồng độ đã xử lý 0 34.2 41.04 0 0 0 0

Nồng độ đã xử lý 0 68.4 82.08 114.6 6 0

Nồng độ đã xử lý 0 523.26 627.912 20.93 4.1861 0

Nồng độ đã xử lý 97.2563 0 0 0 0 0 0

Nồng độ đã xử lý 0 0 0 0 0 0 495000

Lượng amonia ra khỏi hệ thống:

Lượng nitrat bị khử tại bể Anoxic:

143,26 × 80% = 114,6(mg l)⁄ Lượng nitrat ra khỏi hệ thống:

Lượng P bị khử tại bể Anoxic:

120 × 5% = 6(mg l)⁄ Lượng P còn lại sau khi qua Anoxic:

120 − 6 = 114(mg l)⁄ Lượng P tổng hợp tế bào tại bể Aerotank:

P đã sử dụng cho tổng hợp tế bào ở bể Aerotank là: 4,1861 (mg/l)

P dòng ra ở bể Aerotank là 114 – 4,1861 = 109,81(mg/l)

Nước thải sau khi qua hầm biogas được đưa đến song chắn rác thô để loại bỏ các rác thải lớn Tiếp theo, nước thải đi qua lưới chắn rác tinh, nơi các chất thải rắn nhỏ hơn được loại bỏ Sau đó, nước thải được đưa vào bể điều hòa để điều chỉnh lưu lượng trước khi vào các bể sinh học Tại bể MBBR, BOD, COD và N-NO3- → N2 trong nước thải sẽ được xử lý Nước tiếp tục được chuyển đến bể lắng, nơi bông bùn lắng xuống đáy và được xử lý Cuối cùng, nước sẽ được đưa đến bể khử trùng để tiêu diệt vi khuẩn, đảm bảo nước đầu ra đạt tiêu chuẩn QCVN 62:2016/BTNMT.

Nước thải sau bể Biogas

Bể điều hòa khuấy trộn

Lưới chắn rác tinh SCR thô

Máy thổi khí Máy ép bùn

Bảng 3.2: Hiệu suất xử lí phương án 2

Tính toán lượng N và P ở bể MBBR: nồng độ COD dòng vào bể MBBR là 701,784 mg/l, N = 200 mg/l, P = 120mg/l, H = 85%

Ta có tỷ lệ COD:N:P = 150:5:1

N đã sử dụng cho tổng hợp tế bào ở bể MBBR ( QT hiếu khí) là 19,884 (mg/l)

N dòng ra của bể MBBR ( QT hiếu khí) là 200 –19,884= 180,116 (mg/l)

Lượng N dạng amonia (NH 3 ) để chuyển hóa thành NO 3 - trong bể MBBR:

Nồng độ ban đầu SS(mg/l) BOD(mg/l) COD(mg/l) NO3 NH3 P(mg/l) Coli.form (MNP/100ml)

Nồng độ đã xử lý 22.5 30 36 0 0 0 0

Nồng độ đã xử lý 277.875 36 43.2 0 0 0 0

Nồng độ đã xử lý 0 34.2 41.04 0 0 0 0

Nồng độ đã xử lý 0 64.98 77.976 115.27 6 0

Nồng độ đã xử lý 0 497.097 596.5164 19.884 3.9768 0

Nồng độ đã xử lý 97.25625 0 0 0 0 0 0

Nồng độ đã xử lý 0 0 0 0 0 0 495000

180,116 × 80% = 144,09(mg l)⁄ Lượng amonia ra khỏi hệ thống:

Lượng nitrat bị khử tại bể MBBR( QT thiếu khí):

144,09 × 80% = 115,27(mg l)⁄ Lượng nitrat ra khỏi hệ thống:

Lượng P bị khử tại bể Anoxic:

120 × 5% = 6(mg l)⁄ Lượng P còn lại sau khi qua Anoxic:

120 − 6 = 114(mg l)⁄ Lượng P tổng hợp tế bào tại bể Aerotank:

P đã sử dụng cho tổng hợp tế bào ở bể Aerotank là: 3,9768 (mg/l)

P dòng ra ở bể Aerotank là 114 – 3,9768 = 110,02(mg/l)

Phương án 1 Phương án 2 Ưu điểm - Xử lí hiệu quả

- Nồng độ sinh khối lớn

- Tốn diện tích vì nhiều công trình

TÍNH TOÁN CÔNG TRÌNH

Bể điều hòa sục khí

Bể điều hòa sục khí giúp điều chỉnh lưu lượng và nồng độ ô nhiễm của nước thải, nâng cao hiệu quả xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học Việc này giảm thiểu sốc tải trọng đột ngột cho vi sinh vật, pha loãng các chất ức chế, và ổn định pH của nước thải trước khi chuyển đến các công trình xử lý tiếp theo.

Hệ thống sục khí trong bể giúp ngăn chặn quá trình phân hủy kỵ khí gây mùi khó chịu, đồng thời tạo sự xáo trộn đều các chất ô nhiễm trong nước thải Điều này không chỉ giúp tránh tình trạng lắng cặn mà còn nâng cao hiệu quả xử lý nước thải.

Bảng 4.1: Nồng độ các thông số dòng vào

Nước thải SS BOD 5 COD N P

Thời gian lưu nước tại bể điều hòa t = 4 − 8h Ta chọn t = 4h

Thể tích làm việc của bể điều hòa:

Chọn chiều cao hữu ích của bể điều hòa: H = 4 m

Chọn chiều cao bảo vệ h bv = 0,5 m

Chiều cao xây dựng H xd = H + h bv = 4 + 0,5 = 4,5 m

Diện tích bể điều hòa:

Kích thước bể điều hòa: L × B × H = 8m × 3m × 4,5m

Thể tích xây dựng của bể điều hòa:

 Tính toán hệ thống cấp khí cho bể điều hòa

Bảng4.2: Các dạng khuấy trộn ở bể điều hòa [3]

Dạng khuấy trộn Giá trị R Đơn vị

Khuấy trộn cơ khí 4 – 8 W/m 3 thể tích bể

Tốc độ khí nén 10 – 15 lít/m 3 phút (m 3 thể tích bể)

 Chọn khuấy trộn bể điều hòa bằng hệ thống nén khí: R = 12 l m⁄ 3 phút

Lượng không khí cần thiết:

- R: tốc độ khí nén Chọn R = 12 l m⁄ 3 phút = 0,012 m 3 ⁄m 3 giờ [3]

- V t : Thể tích xây dựng của bể điều hòa, V t = 108 m 3

Bảng4.3: Các thông số cho thiết bị khuấy tán khí [3]

Loại khuếch tán khí – cách bố trí Lưu lượng khí

Hiệu suất chuyển hóa oxy tiêu chuẩn ở độ sâu 4,6m, %

GVHD: Th.S Trần Ngọc Bảo Luân 43 SVTH: Nguyễn Thị Tuấn Phương Đĩa sứ – lưới 11 – 96 25 – 40

Bản sứ – lưới 57 – 142 26 – 33 Ống lastic xốp cứng bố trí:

Hai phía theo chiều dài (dòng chảy xoắn hai bên) 85 – 311 17 – 28

Một phía theo chiều dài (dòng chảy xoáy một bên) 57 – 340 13 – 25 Ống lastic xốp mềm bố trí:

Một phía theo chiều dài 57 – 298 19 – 37 Ống màng khoan lỗ:

Một phía theo chiều dài 57 – 170 15 – 19

Khuếch tán không xốp (nonporous diffusers):

Hai phía theo chiều dài 93 – 283 12 – 23

Một phía theo chiều dài 283 – 990 9 – 12

 Chọn ống khuếch tán khí lastic xốp mềm bố trí dưới dạng lưới theo chu vi thành có lưu lượng khí, có lưu lượng khí r = 120 lít/phút

Số đĩa khuếch tán khí: n = q khí r x × 1000

 Chọn số đĩa khuếch tán khí trong bể là 12 đĩa

Với diện tích đáy bể 8m×3m, ống phân phối chính từ máy thổi khí đặt dọc theo chiều dài bể, các ống đặt trên giá đỡ cách đáy 200mm

Số ống nhánh được phân bố là: n =B − 2 × 0,5

1,5 + 1 = 3 (ống nhánh) Đường ống chính:

Vận tốc khí trong ống dẫn khí được duy trì trong khoảng 10 − 15 m s⁄ [11]

 Chọn ống thép không gỉ theo catalogue φ = 50 mm [2]

Kiểm tra vận tốc ống chính: v c = 4 × q khí d c 2 × π = 4 × 78

Đường kính ống nhánh được đặt vuông góc với ống chính và chạy dọc theo chiều dài bể Để tối ưu hóa hệ thống, ống nhánh nên có chiều dài 7 m, với khoảng cách giữa các ống là 1 m và cách tường 0,5 m.

Lưu lượng khí qua ống nhánh: q n khí =q khí n = 78

7 × 3600 = 0,003 (m 3 ⁄ ) s Đường kính ống khí nhánh:

 Chọn đường kính ống dẫn khí nhánh làm bằng thép mạ kẽm theo catalogue ∅ 20 mm [2]

Tính lại vận tốc ống khí nhánh v n = q n khí π × D n 2 4

 Tính toán áp lực và công suất của hệ thống phân phối khí Áp lực cần thiết cho hệ thống phân phối khí:

- h d : tổn thất áp lực do ma sát dọc theo chiều dài trên đường ống dẫn, m

- h c : tổn thất áp lực cục bộ, h d + h c ≤ 0,4m Chọn h d + h c = 0,4 m

- ℎ 𝑓 : tổn thất qua thiết bị phân phối, h f ≤ 0,5m Chọn h f = 0,5 m

- H: chiều cao hữu ích của bể điều hòa, H = 9 m Áp lực không khí:

Công suất máy thổi khí:

- P: áp lực chân không, P = 1,47 atm

- q khí : lưu lượng khí, q khí = 0,022 m 3 ⁄s

- η: hiệu suất máy thổi khí, η = 0,7 − 0,9 Chọn η = 0,8

Trong đó: β: Hệ số dự trữ

Chọn máy thổi khí HeyWel RSS - 80 [5]:

 Tính toán đường ống dẫn nước

Với vận tốc nước thải tự chảy là v = 0,7 − 1,5 m s → v = 1,0 m s⁄ ⁄ [11]

 Đường kính ống dẫn nước thải vào bể :

Lưu lượng nước thải đầu vào: Q h max = 24 m 3 ⁄h

 Chọn ống dẫn nước thải theo catalogue là ống PVC có ∅ = 90 mm [1]

Kiểm tra lại vận tốc nước trong ống: v = 4 × Q max h π × D 2 × 3600 = 4 × 24 π × 0,09 2 × 3600= 1,05 m s⁄

- η: Hiệu suất của máy bơm, 𝜂 = 0,7 − 0,9 Chọn η = 0,8

- ρ: Khối lượng riêng của nước ρ = 1000kg/m 3

- H: Cột áp của bơm, H = 6mH 2 O

Công suất thực của bơm:

Trong đó:𝛽: Hệ số dự trữ

Chọn bơm chìm hiệu MASTRA – MFC 1.5 có các thông số sau: N= 1,5 kW 2 Hp; Điện áp 220V

Bảng 4.4: Tóm tắt thông số tính toán bể điều hòa

STT Các thông số tính toán Ký hiệu Đơn vị Giá trị

1 Lưu lượng không khí cần Q kk m 3 /h 78

5 Số đĩa khuếch tán khí n đĩa 11

Bảng 4.5: Nồng độ các thông số dòng vào và dòng ra của bể điều hòa

Nồng độ đã khử (mg/l) 0 32,4 38,88 0 0

Bể Anoxic

Nước thải từ bể điều hòa và nước tuần hoàn sau bể sinh học hiếu khí Aerotank được bơm vào bể sinh học thiếu khí Anoxic theo hướng từ dưới lên để khử Nitrogen Bể sinh học này chứa vi khuẩn phát triển trên vật liệu Plastic có bề mặt riêng lớn, giúp tăng cường quá trình xử lý Sau khi xử lý tại bể Anoxic, nước thải sẽ tự chảy sang bể sinh học hiếu khí Aerotank để tiếp tục quá trình xử lý.

Tính toán thiết kế bể Anoxic với các thông số sau:

-Nồng độ NO 3 vào = 200 mg/l

Hiệu suất khử NO 3 - của bể là 80 %

Nồng độ NO3 dòng ra = 144,14 × 20% = 28,83 mg/l

Tốc độ khử NO 3 - thành N 2

 2 : tốc độ khử NO 3 - thành N 2 DO: hàm lượng oxy hoà tan trong vùng thiếu khí, DO = 0,25mg/l

X : nồng độ bùn hoạt tính , X = 3500mg/l

Tỷ lệ vi sinh Nitrifier trong sinh khối tổng R

Lưu lượng tuần hoàn nước từ bể aeroten về bể anoxic

NOx – nồng độ nitrat sinh ra trong bể hiếu khí

NOxr – nồng độ nitrat trước khi qua bể anoxic, chọn NOxr = 10mg/l

10 − 1 − 0,6 = 9,931 Tổng lưu lượng vào bể anoxic:

Q r : lưu lượng tuần hoàn từ bể lắng (m 3 /ngày) (lấy từ bể A)

Thể tích vùng thiếu khí

0,27/d∗3500mg/l = 84,2 𝑚 3 Trong đó: n: tỉ lệ khử NO 3 - thành khí N 2 , n =1

NO 3 - : lượng Nitrat đã bị khử (mg/l)

Chọn tỉ lệ tuần hoàn là 200% (200-400%)

Chọn chiều cao bể H=4m Diện tích bể F=V/H,2/4= 21,05m 2

Chọn bể hình vuông  Cạnh a!,05 0,5 = 4,6 (𝑚)

Tính toán các thiết bị phụ

 Tính toán ống dẫn nước thải từ bể Anoxic  Aerotank

Chọn vận tốc nước thải trong ống : v = 0,7 m/s (giới hạn 0,3 - 0,7 m/s)

Lưu lượng nước thải : Q = 230 m 3 /ngày = 9,583 m 3 /h = 0,0027 m 3 /s

Chọn loại ống dẫn nước thải là ống uPVC, đường kính của ống

→ Chọn ống nhựa uPVC ỉ75 (ỉtrong = 72,8) [10]

Kiểm tra lại vận tốc nước chải trong ống : v =4 × Q πD 2 = 4 × 0,0027 π× 0,0728 2 = 0,65m/s

 Tính toán bơm tuần hoàn nước, ống dẫn từ bể Aerotank  Anoxic

Lưu lượng nước tuần hoàn từ cuối bể Aerotank về đầu bể thiếu khí Anoxic để khử Nitơ, chọn 200%:

Q r = 200% × Q = 200% × 9,583 = 19,166 (m 3 ⁄h) Thông số thiết kế thời gian lưu nước t = 1 - 3h [14] Chọn t = 2h

 Tính toán ống dẫn nước tuần hoàn thải từ bể Aerotank  Anoxic

Lưu lượng nước thải : Q = 230 m 3 /ngày = 9,583m 3 /h = 0,0027 m 3 /s

Chọn loại ống dẫn nước thải là ống PVC, đường kính của ống

→ Chọn ống nhựa PVC ỉ75 (ỉtrong = 72,8) [10]

Kiểm tra lại vận tốc nước chải trong ống :

GVHD: Th.S Trần Ngọc Bảo Luân 52 SVTH: Nguyễn Thị Tuấn Phương v = 4 × Q πD 2 = 4 × 0,0027 π× 0, 0728 2 = 0,65m/s

Tổng hệ số ma sát cục bộ

𝜉 1 = 0,5: hệ số trở lực khi vào ống hút;

𝜉 2 = 1: hệ số trở lực khi ra ống hút;

𝜉 3 = 0,5: hệ số trở lực van một chiều;

𝜉 4 = 1,1: hệ số trở lực khuyển cong 90 0 ;

𝜉 5 = 0,25: hệ số đột mở ở bồn áp lực;

𝜉 6 = 0,25: hệ số độ thu ở bình áp lực;

Những thông số này tra ở phụ lục 13- Quá trình và thiết bị hoá học (tập 10)

H: Cột áp của bơm, H = ∑ 𝜉 𝑐𝑏 + H(bể) = 8 + 4,5 = 12,5mH 2 O

1000 × 0,8 = 0,41kW Trong đó: η: Hiệu suất của máy bơm, 𝜂 = 0,7 − 0,9 Chọn η = 0,8 ρ: Khối lượng riêng của nước ρ = 1000kg/m 3

H: Cột áp của bơm, H = 12mH 2 O

N tt = 2 × N = 2 × 0,41 = 0,82 kW = 1,1 Hp Trong đó: β: Hệ số dự trữ

Chọn bơm chìm hiệu MASTRA có các thông số sau N= 1,1 kW = 1,5 Hp; Điện áp 220V

Bảng 4.7: Tóm tắt thông số tính toán bể Anoxic

4 Đường kính ống dẫn nước thải vào D mm Φ75

5 Đường kính ống dẫn nước thải ra D mm Φ75

Bảng 4.8: Nồng độ các thông số dòng vào và dòng ra bể Anoxic

Nồng độ đã khử (mg/l) 0.00 64.80 77.76 115.31 24.00

Bể Aerotank

Bể Aerotank là hệ thống xử lý nước thải bằng vi sinh vật lơ lửng, giúp loại bỏ chất hữu cơ hiệu quả Qua quá trình cung cấp khí, vi sinh vật hiếu khí phân hủy ô nhiễm thành CO2 và nước, đồng thời tạo ra sinh khối lắng thứ cấp Hiệu quả xử lý BOD và COD của bể Aerotank đạt từ 75% đến 90%, tùy thuộc vào các yếu tố như nhiệt độ, pH, nồng độ oxy và lượng bùn.

Bảng4.9: Nồng độ các thông số dòng vào

Các thông số thiết kế

 Lưu lượng nước thải Q = 230 m 3 /ngày

 Hàm lượng BOD5 ở đầu vào 583,2 mg/L

 Hàm lượng COD ở đầu vào 699,84 mg/L

 Nhiệt độ duy trì trong bể 30 0 C

 Nước thải sau xử lý đạt tiêu chuẩn nguồn loại B

 Cặn lơ lửng ở đầu ra SS ra ≤ 50 mg/L (thấp hơn tiêu chuẩn nguồn loại B) gồm có 65% là cặn có thể phân huỷ sinh học

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

 Tỷ số giữa lượng chất rắn lơ lửng bay hơi (MLVSS) với lượng chất rắn lơ lửng (MLSS) có trong nước thải là 0,7

= 0,7 ( độ tro của bùn hoạt tính Z = 0,3)

 Nồng độ bùn hoạt tính tuần hoàn ( tính theo chất rắn lơ lửng ) 10.000 mg/L

 Nồng độ chất rắn lơ lửng bay hơi hay bùn hoạt tính (MLVSS) được duy trì trong bể Aerotank là : X = 3200 mg/L

 Thời gian lưu của tế bào trong hệ thống  c = 10 ngày

 Hệ số chuyển đổi giữa BOD 5 và BOD 20 ( BOD hoàn toàn) là 0,68

 Hệ số phân huỷ nội bào k d = 0,013 ngày -1

 Hệ số sản lượng tối đa ( tỷ số iữa tế bào được tạo thành với lượng chất nền được tiêu thụ ) Y = 0,32

 Xác định nồng độ BOD 5 hoà tan trong nước thải ở đầu ra

- Sơ đồ làm việc của hệ thống:

Q , Q r , Q w , Q e : lưu lượng nước đầu vào , lưu lượng bùn tuần hoàn , lưu lượng bùn xã và lưu lượng nước đầu ra , m 3 /ngày

S 0 , S : nồng độ chất nền (tính theo BOD 5 ) ở đầu vào và nồng độ chất nền sau khi qua bể Aerotank và bể lắng , mg/L

X , X r , X c : nồng độ chất rắn bay hơi trong bể Aerotank , nồng độ bùn tuần hoàn và nồng độ bùn sau khi qua bể lắng II , mg/L

- Phương trình cân bằng vật chất:

BOD 5 ở đầu ra = BOD 5 hoà tan đi ra từ bể Aerotank + BOD 5 chứa trong lượng cặn lơ lửng ở đầu ra

BOD 5 hòatan đi ra từ bể Aerotank là S, mg/L

BOD 5 chứa trong cặn lơ lửng ở đầu ra được xác định như sau :

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

Lượng oxy cần thiết để oxy hóa hoàn toàn cặn có khả năng phân hủy sinh học được tính là 32,5 × 1,42 (mg O2/mg tế bào), tương đương với 101,53 mg/L Giá trị này chính là BOD 20 của phản ứng.

Quá trình tính toán dựa theo phương trình phản ứng:

Chuyển đổi từ giá trị BOD 20 sang BOD 5

Tính hiệu quả xử lý

- Tính hiệu quả xử lý tính theo BOD 5 hoà tan:

- Hiệu quả xử lý của toàn bộ sơ đồ

Q: Lưu lượng nước đầu vào Q = 230 m 3 /ngày

Y: Hệ số sản lượng cực đại Y= 0,32

S 0 – S = 583,20 − 40,96 = 542,24 mg/L X: Nồng độ chất rắn bay hơi được duy trì trong bể Aerotank , X= 3200 mg/L k d : 0,013 ngày -1

Thời gian lưu nước trong bể

Lượng bùn phải xã ra mỗi ngày

- Tính hệ số tạo bùn từ BOD 5

- Lượng bùn hoạt tính sinh ra do khử BOD 5 (tính theo MLVSS)

- Tổng cặn lơ lửng sinh ra trong 1 ngày

- Lượng cặn dư hằng ngày phải xã đi

- Tính lượng bùn xả ra hằng ngày (Q w ) từ đáy bể lắng theo đường tuần hoàn bùn

X: Nồng độ chất rắn bay hơi trong bể Aerotank X= 3200 mg/L

 c : Thời gian lưu bùn  c = 10 ngày

Lưu lượng nước thải ra khỏi hệ thống từ bể lắng đợt II được xác định là Qe, với giá trị là 230 m³/ngày Trong quá trình này, lượng nước thất thoát do tuần hoàn bùn được xem là không đáng kể, vì vậy Qe được coi là bằng Q.

X e : Nồng độ chất rắn bay hơi ở đầu ra của hệ thống X e =0,7 SS ra = 0,7  50 = 35 mg/L

X r : Nồng độ chất rắn bay hơi có trong bùn hoạt tính tuần hoàn X r = 0,7 10.000 7.000 mg/L

Hệ số tuần hoàn (α) có thể được tính toán thông qua phương trình cân bằng vật chất cho bể lắng II, với giả định rằng lượng chất hữu cơ bay hơi tại đầu ra của hệ thống là không đáng kể.

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

- Lượng oxy cần thiết trong điều kiện tiêu chuẩn

(CT 6.15/105/[5]) Với f là hệ số chuyển đổi giữa BOD 5 và BOD 20 , f= 0,68

- Lượng oxy thực tế cần sử dụng cho bể

C s : Nồng độ bão hoà oxy trong nước ở nhiệt độ làm việc C s = 9,08 mg/L

C L : Lượng oxy hoà tan cần duy trì trong bể C L = 2 mg/L

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

Giá trị này nằm trong khoảng cho phép của thông số thiết kế bể (0,2-0,6 )

- Tải trọng thể tích của bể Aerotank

101 = 1,33 (kgBOD 5 /m 3 ngày) Giá trị này trong khoảng thông số cho phép khi thiết kế bể (0,8 -19)

- Tính lượng không khí cần thiết để cung cấp vào bể

OC t : Lượng oxy thực tế cần sử dụng cho bể : OC t = 327,03 (kgO 2 /ngày)

OU : Công suất hoà tan oxy vào nước thải của thiết bị phân phối

Chọn dạng đĩa xốp , đường kính 170 mm , diện tích bề mặt F=0,02 m 2

Cường độ thổi khí 200 L/phút đĩa Độ sâu ngập nước của thiết bị phân phối h = 4m ( lấy gần đúng bằng chiều sâu bể)

Tra bảng 7.1 trang 112 “ Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải_Trịnh Xuân

Lai” ta có Ou = 7 gO2/ m 3 m

OU = Ou  h = 7 4 = 28 g O 2 /m 3 f: hệ số an toàn , chọn f = 1,5

- Số đĩa cần phân phối trong bể

Phân phối đĩa (như bể điều hòa thổi khí)

Chiều sâu chứa nước của bể h = 4 m

Chiều cao dự trử trên mặt nước h dt 0,5m

Chiều cao tổng cộng của bể H = h+ h dt = 4 + 0,5 = 4,5m

Vậy bể Aerotank có kích thước như sau

 Tính toán các thiết bị phụ

Phân phối đĩa thổi khí

Từ ống chính chia thành 4 ống nhánh trên mỗi ống nhánh có 4 đầu phân phối

Số đĩa trên một ống nhánh: m n = Số đĩa

Khoảng cách giữa các đĩa trên ống:

GVHD: Th.S Trần Ngọc Bảo Luân 63 SVTH: Nguyễn Thị Tuấn Phương l = L m n + 1 = 5

15 + 1 = 0,3125 (m) Trụ đỡ: đặt ở dưới mỗi đĩa từng trụ một

Kich thước trụ đỡ là: D x R x C = 0,2m x 0,2 m x 0,3m

 Tính toán máy thổi khí: Áp lực cần thiết của máy thổi khí: H m = h 1 + h d + H

 h 1 : Tổn thất trong hệ thống ống vận chuyển, h 1 = 0,5m

 h d : Tổn thất qua đĩa phun, h d = 0,5m

 H: Độ sâu ngập nước của miệng vòi phun, H = 4m

H m = 0,5 + 0,5 + 4 = 5m = 0,5atm Áp lực máy thổi khí tính theo Atmotphe:

Q kk = 12166,3 (m 3 /ngày) = 507 (m 3 /h) = 0,14 (m 3 /s) Công suất máy thổi khí:

(𝐶𝑇 6 − 20, Lâm Minh Triết, Xử lý nước thải đô thị & công nghiệp - Tính toán thiết kế công trình)

 P máy : Công suất yêu cầu của máy nén khí, kW

 G: Trọng lượng của dòng không khí, kg/s

 R: hằng số khí, R = 8,314 KJ/K.mol 0 K

 T 1 : Nhiệt độ tuyệt đối của không khí đầu vào, T 1 = 273 + 25 = 298 o K

 P 1 : Áp suất tuyệt đối của không khi đầu vào P 1 = 1 atm

 P 2 : Áp suất tuyệt đối của không khi đầu vào

 e: Hiệu suất của máy, chọn e = 0,7

Chọn máy thổi khí HeyWel RSS-40

 Tính toán đường ống dẫn khí:

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

Lưu lượng khí cần cung cấp, Q kk = 0,14 m 3 /s → Q’ kk = 0,14/6 = 0,023 m 3 /s Đường kính ống phân phối chính:

→ Chọn ống sắt trỏng kẽm ỉ110

Kiểm tra vận tốc trong ống chính :

Từ ống chính ta phân làm 6 ống nhánh cung cấp khí cho bể

Lưu lượng khí qua mỗi ống nhánh V’ khí = 20 m/s Đường kính ống nhánh:

GVHD: Th.S Trần Ngọc Bảo Luân 65 SVTH: Nguyễn Thị Tuấn Phương d = √ 4Q′ kk

→ Chọn ống thộp mạ kẽm ỉ40

Kiểm tra vận tốc trong ống nhánh :

 Tính toán đường ống dẫn nước thải vào bể :

Lưu lượng nước thải : Q = 230 m 3 /ngày = 9,583 m 3 /h = 0,0027 m 3 /s

Chọn loại ống dẫn nước thải là ống uPVC, đường kính của ống

→ Chọn ống nhựa uPVC ỉ75 (ỉ trong = 72,8)

Kiểm tra lại vận tốc nước chải trong ống : v =4 × Q πD 2 = 4 × 0,0023 π× 0, 0728 2 = 0,702m/s

 Tính toán đường ống dẫn bùn tuần hoàn:

Lưu lượng bùn tuần hoàn, Qr = 223 m 3 /ngày = 0,0026 m 3 /s

Vận tốc bùn chảy trong ống với điều kiện có bơm là 1 – 2 m/s, chọn v = 1 m/s

H: Cột áp của bơm, H = ∑ 𝜉 𝑐𝑏 + H(bể) = 6,9 + 4,5 = 11,4mH 2 O

Trong đó: η: Hiệu suất của máy bơm, 𝜂 = 0,7 − 0,9 Chọn η = 0,8 ρ: Khối lượng riêng của nước ρ = 1000kg/m 3

H: Cột áp của bơm, H = 11,4mH 2 O

N tt = 2 × N = 2 × 0,377 = 0,754 kW = 1,01 Hp Trong đó: β: Hệ số dự trữ

Chọn bơm cạn hút bùn hiệu Pentax CM 32-160C có N= 1,5 kW = 2 Hp; Điện áp 380V

 Bơm bùn dư đến bể chứa bùn:

H: Cột áp của bơm, H = ∑ 𝜉 𝑐𝑏 + H(bể) = 6,9 + 4,5 = 11,4mH 2 O

1000 × 0,8 = 5,66 × 10 −3 KW Trong đó: η: Hiệu suất của máy bơm, 𝜂 = 0,7 − 0,9 Chọn η = 0,8 ρ: Khối lượng riêng của nước ρ = 1000kg/m 3

Trong đó: β: Hệ số dự trữ

 Tính toán đường kính ống dẫn bùn dư:

Lưu lượng bùn dư, Qw = 3,5 m 3 /ngày = 0,15 m 3 /h = 0,0000405 m 3 /s

Vận tốc bùn chảy trong ống với điều kiện có bơm là 1 – 2 m/s, chọn v = 1 m/s

Bảng 4.10: Tóm tắt thông số tính toán bể Aerotank

6 Đường kính ống chính D c mm 100

7 Đường kính ống nhánh D n mm 40

8 Đường kính ống dẫn nước thải D mm 75

9 Đường kính ống dẫn bùn tuần hoàn D b mm 60

Bể lắng

Hỗn hợp nước và bùn từ bể Aerotank được dẫn qua quá trình lắng, giúp loại bỏ chất rắn lơ lửng còn lại trong nước Quá trình này cũng loại bỏ màng vi sinh đã chết từ bể Aerotank cùng với các phần nhỏ khác, đảm bảo nước đạt chất lượng tốt hơn.

GVHD: Th.S Trần Ngọc Bảo Luân 69, SVTH: Nguyễn Thị Tuấn Phương Trong quá trình xử lý nước thải, bùn hoạt tính không hòa tan và không lắng được ở bể lắng cát Bùn này sẽ được tuần hoàn trở lại bể Anoxic, trong khi phần còn dư sẽ được bơm đến bể chứa bùn.

Bảng 4.12: Thông số thiết kế đặc trưng cho bể lắng

Thông số Đơn vị Gi trị

Thời gian lưu nước giờ 1,5 – 2,5 2

+ Lưu lượng cao điểm m 3 /m 2 ngày

Tải trọng máng tràn m 3 /m 2 ngày 125 – 500 250 Ống trung tâm

Chiều sâu H bể lắng m 3 – 4,6 3,7 Đường kính D m 3 - 60 12 – 45 Độ dốc đáy mm/m 62 - 267 83

Tốc độ thanh gạt bùn vòng/pht 0,02 – 0,05 0,03

Bảng4.13: thông số chọn tải trọng xử lý bể lắng

Loại công trình xử lí sinh học

Tải trọng bề mặt (m 3 /m 2 ngày)

Tải trọng chất rắn (kg/m 2 h) Chiều cao công tác (m) Trung bình Lớn nhất Trung bình

Bùn hoạt tính khuếch tán bằng oxy không khí 16,3 – 32,6 40,7 – 48,8 3,9 – 5,9 9,8 3,7 – 6,1

Bùn hoạt tính khuếch tán bằng oxy nguyên chất

Chọn thông số thiết kế:

-Tải trọng bề mặt thích hợp cho bùn hoạt tính là L A = 20 m 3 /m 2 ngày

-Tải trọng chất rắn là L S = 5 kg/m 2 h

Diện tích bề mặt bể lắng theo tải trọng bề mặt là:

20𝑚 3 /𝑚 2 𝑛𝑔à𝑦 = 11,5𝑚 2 Diện tích bề mặt bể lắng tính theo tải trọng chất rắn là:

Do A L > A S , vậy diện tích tính toán là A = 11,5 m 2

*Bể lắng hình trụ-mặt cắt hình tròn Đường kính bể lắng:

*Bể lắng hình trụ - mặt cắt hình tròn

Chiều dài/chiều rộng bể lắng:

D = 3,83 m Đường kính ống trung tâm:

Chiều cao phần hình nón bể lắng (Mục 5.1/251/[2]) h n =D - d

+ α: góc nghiêng của phần hình nón so với mặt phẳng nằm ngang (α = 50 − 55˚)

+ D: đường kính của bể lắng (m), D = 3,83 m

+ d n : đường kính đáy nhỏ của hình nón cụt  Chọn d n = 0,5 m

- chiều sâu hữu ích bể lắng H = 3 m

- Chiều cao lớp bùn lắng h b = 1m

- Chiều cao an toàn h bv = 0,5m

Chiều cao tổng cộng bể lắng II là:

H tc = H + h b + h bv + h n = 3 + 1 + 0,5 + 6,48 = 6,48 m Độ dốc đáy 4  10%  Chọn độ dốc 10%

Chiều cao ống trung tâm: h = H= 3m Đường kính phần ống loe của ống trung tâm

GVHD: Th.S Trần Ngọc Bảo Luân 72 SVTH: Nguyễn Thị Tuấn Phương d loe = 1,5 × d= 1,5 × 0,766 = 1,15 m

Chiều cao của ống loe được xác định là 1,15 mét, với đường kính tấm hắt bằng 1,3 lần đường kính miệng loe Góc nghiêng của bề mặt tấm hắt so với mặt phẳng ngang là 170 độ.

Khoảng cách từ mép ngoài cùng của miệng loe đến mép ngoài cùng của bề mặt tấm hắt theo mặt phẳng qua trục:

0,015 × (4 × 3,83 + 4 × 0,5)= 0,041(𝑚) Kiểm tra lại thời gian lưu nước bể lắng:

Thể tích phần chứa bùn:

Thời gian lưu giữ bùn trong bể:

Máng thu nước: máng bằng bê tông cốt théo lắp thêm máng răng cưa tấm thép không gỉ

Tính toán máng thu nước

Hệ thống máng vòng chảy tràn được lắp đặt xung quanh thành bể thu nước, với thiết kế máng vòng theo chu vi vành trong của bể Đường kính ngoài của máng phải tương ứng với đường kính trong của bể, đảm bảo hiệu quả thu nước tối ưu.

Bề rộng máng thu nước:

2 = 0,383 m Chiều cao máng thu nước:

Diện tích mặt cắt ngang của máng:

Chiều dài máng thu nước:

Tải trọng thu nước trên 1 m chiều dài máng: a = Q

9,62 = 23,9 m 3 /m.ngày Đường kính ống dẫn nước vào và ra khỏi bể lắng

Ta chọn ống nhựa Bình Minh PVC D = 75 mm

Trong đó: v: vận tốc nước trong máng thu (theo cơ chế tự chảy v = 0,3 – 0,9 m/s), chọn

GVHD: Th.S Trần Ngọc Bảo Luân 74 SVTH: Nguyễn Thị Tuấn Phương v = 0,7 m/s

Để đảm bảo thu nước đồng đều trên toàn bộ chiều dài máng, cần bố trí máng răng cưa bằng thép không gỉ ở bên ngoài thành máng Đường kính của máng răng cưa phải bằng đường kính trong của máng thu.

Chiều dài máng răng cưa:

Chọn số khe trên 1 m chiều dài máng răng cưa là 3 khe

Bề rộng răng cưa: b rc = 100 mm

Chiều cao máng răng cưa là 200 mm, bề dày máng là 5 mm, máng được bắt dính với thành bể lắng

Tổng số khe: n = 3 × L rc = 3 × 4,4 = 14 khe

Lưu lượng nước qua 1 khe q khe = Q tb ngày

14 = 6,1 m 3 /khe.ngày Tải trọng thu nước trên một máng tràn: a = Q tb ngày

Lượng SS mất đi trong quá trình lắng:

G ss = 75,1 × 10 -6 kg/mg × 86 m 3 /ngày × 10 3 l/m 3 = 6,5 kgSS/ngày

Lượng BOD mất đi trong quá trình lắng:

G BOD = 1,6 × 10 -6 kg/mg × 86 m 3 /ngày × 10 3 l/m 3 = 0,14 kgSS/ngày

Thể tích bùn sinh ra mỗi ngày:

C: Hàm lượng chất rắn trong bùn, C = 24 – 29 kg/m 3 , chọn C = 24 kg/m 3

Tính toán đường ống dẫn bùn

Chọn vận tốc bùn chảy trong ống v = 0,5 m/s ( v = 0,3 – 0,7 m/s)

Q b = 23,5 m 3 /ngày = 0,15 m 3 /h = 0,0000405 m 3 /s Đường kính của ống dẫn bùn:

D ống = √ 4 × Q bùn π × v ống = √4 × 0,0000405 π × 0,5 = 0,01 m = 10 mm Chọn ống dẫn bùn bằng nhựa bình mình uPVC D = 21 mm

Tại bể lắng ta đặt một máy bơm bùn chìm để bơm bùn từ bể lắng sang bể chứa bùn.

Lấy bùn ra khỏi bể lắng có 2 cách: dùng bơm hay tự xả bằng áp lực thủy tĩnh

- Tổng hệ số ma sát cục bộ

 : hệ số trở lực khi vào ống hút;

 : hệ số trở lực khi ra ống hút;

 : hệ số trở lực van một chiều;

 : hệ số trở lực khuyển cong 90 0 ;

 : hệ số đột mở ở bồn áp lực;

 : hệ số độ thu ở bình áp lực;

- H: Cột áp của bơm, H = ∑ 𝜉 𝑐𝑏 + H(bể) = 8 + 4,5 = 12,5mH 2 O

- η: Hiệu suất của máy bơm, 𝜂 = 0,7 − 0,9 Chọn η = 0,8

- ρ: Khối lượng riêng của nước ρ = 1000kg/m 3

Tính toán ống dẫn bùn thải dựa trên áp lực thủy tĩnh là một phương pháp hiệu quả, trong đó ống được lắp đặt ở đáy bể Nhờ vào áp lực thủy tĩnh, bùn sẽ được đẩy ra ngoài một cách dễ dàng và hiệu quả.

Chọn vận tốc bùn đi trong ống v=0,5m/s (0,2-0,5m/s)

Chọn thời gian xa bùn là 1h

Tính toán ống vào ống lắng trung tâm và ống dòng ra từ máng tràn

Vận tốc nước đi trong ống không có áp là v=0,5-1m/s, chọn v=0,5m/s

0,5 = 5,4 × 10 −3 𝑚 = 5,4𝑚𝑚 Chọn ống PVC cú ỉ60, dày 1,7mm

Bảng 4.14: Tóm tắt thông số tính toán bể lắng

3 Đường kính ống trung tâm d m 0,68

Bể khử trùng

Hãy tính toán thiết kế bể khử trùng công suất 230 m 3 /ngày= 9,583 m 3 /h

Dùng Clorator: là thiết bị chứa Clo lỏng được châm trực tiếp vào bể khử trùng thông qua hệ thống điện điều khiển

G’=a×Q= 3g/m 3 ×9,583m 3 /h = 25g/h = 0,6kg/ngàyL Với: a=3: liều lượng Clo (g/m3)

Thời gian tiếp xúc t0 phút (15-30 phút)

Thể tích bể tiếp xúc:

Để đảm bảo sự tiếp xúc đồng đều giữa hóa chất và nước thải trong bể tiếp xúc khử trùng, việc lắp đặt các vách ngăn là cần thiết nhằm tạo ra sự khuấy trộn hiệu quả trong ngăn.

- Chọn số ngăn n= 3 Khoảng chiều dài của mỗi ngăn

Chiều rộng của mỗi ngăn 𝑑 = 𝑅 − 𝑑’ = 0,8 − 1

Với vận tốc nước thải tự chảy là v = 0,7 − 1,5 m s → v = 1 m s⁄ ⁄ [8]

Lưu lượng nước thải đầu vào: Q tb h = 9,583 m 3 ⁄h Đường kính ống dẫn nước thải vào bể :

Chọn ống dẫn nước thải theo catalogue là ống uPVC [15]

∅ = 60 mm, dày 1,6 mm Kiểm tra lại vận tốc nước trong ống: v = 4 × Q tb h π × D 2 × 3600 = 4 × 9,583 π × 0,06 2 × 3600= 0,94 m s⁄ Nằm trong khoảng v = 0,7 -1,5m/s

H: Cột áp của bơm, H = ∑ 𝜉 𝑐𝑏 + H(bể) = 5,8 + 4 = 9,8 mH 2 O

Trong đó: η: Hiệu suất của máy bơm, 𝜂 = 0,7 − 0,9 Chọn η = 0,8 ρ: Khối lượng riêng của nước ρ = 1000kg/m 3

Chọn máy bơm Pentax CR 100 Công suất : 1Hp.Điện áp : 220V

Tự pha và vận hành

Lượng Clo pha trong 1 ngày: 𝐺 = 𝑄 × 𝑎 × 𝑡

- Q = 230 m 3 /ngày: lưu lượng nước thải

Lưu lượng Clo cho vào bể khử trùng trong 1h: q(l/h)

Chọn bơm piston màng, biết rằng nút điều chỉnh lưu lượng theo mức vạch 0%.lít/ph ứng với 0% v CSmax 20lít/ph ứng với 100%

Nút điều chỉnh bơm=q/CSmax

Chọn thùng nhựa có dung dích 50lít

Cách pha Clo: cho nước sạch vào trong thùng 50 lít, định lượng 50 lít, sau đó cho 0,69kg Clo vào và khuấy

Bảng 4.16: Tóm tắt thông số tính toán bể khử trùng

5 Đường kính ống dẫn nước thải D Mm 60

Bể nén bùn

Bùn hoạt tính dư ở ngăn lắng có độ ẩm cao (99,4%) cần được nén để đạt độ ẩm thích hợp (96-97%) cho quá trình chế biến cặn Bể nén bùn có nhiệm vụ làm giảm độ ẩm của bùn hoạt tính dư Trong quá trình này, 50% lượng bùn hoạt tính từ ngăn lắng sẽ được tuần hoàn trở lại bể làm thoáng sơ bộ, trong khi 50% còn lại sẽ được dẫn về bể nén bùn.

Lượng bùn sau bể lắng 2 chuyển đến bể nén bùn: W b = 3,5 (m 3 /ngày)

Chọn thời gian lưu bùn là 7 ngày

Thể tích bể nén bùn:

V = W b × t = 3,5 × 7 = 24,5(m 3 ) Diện tích hữu ích bể nén bùn:

0,1 × 24 × 3600= 2,8(m 2 ) Trong đó: v 1 : tốc độ chảy của bùn trong ống trung tâm bể nén bùn kiểu lắng đứng, v 1 = 0,1 mm/s (6.10.3/[7])

Diện tích ống trung tâm bể nén bùn:

Trong đó: v2: tốc độ chảy của chất lỏng ở vùng lắng trong bể nén bùn kiểu lắng đứng, v2 = 28 mm/s (Điều 6.10.3/[7])

Diện tích bề mặt bể nén bùn tính cả ống trung tâm:

F = F 1 + F 2 = 2,8 + 0,01 = 2,81 (m 2 ) Đường kính bể nén bùn:

D = √4 × F π = √4 × 2,81 π = 1,9(m) Đường kính ống trung tâm: d = √4 × F 2 π = √4 × 0,01 π = 0,113(m) Đường kính phần loe ống trung tâm: d loe = 1,35× d = 1,35 × 0,113 = 0,15 (m) Góc nghiêng giữa bề mặt tấm hắt so với mặt phẳng ngang lấy bằng 17 0

(Mục 7.56c/49/[7]) Chiều cao tấm hắt: h loe =d loe

2 × tg17 0 = 0,023(m) Đường kính tấm hắt: d hắt = 1,3 × d loe = 1,3 × 0,15 = 0,195 (m) Chiều cao phần lắng của bể nén bùn đứng:

H l = v 1 × t × 3600 = 0,0001 × 10 × 3600 = 3,6 (m) Trong đó: t: thời gian lắng bùn, t = 10 h (Bảng 3.12/158/[2])

Chiều cao phần hình nón với góc nghiêng 45 0 , đường kính bể D = 1,9 m và đường kính đáy bể: 0,5 m sẽ bằng:

GVHD: Th.S Trần Ngọc Bảo Luân 83 SVTH: Nguyễn Thị Tuấn Phương h 2 =D

(223/[4]) Chiều cao phần bùn hoạt tính đã nén: h b = h 2 - h 0 - h th = 0,7 - 0,25 - 0,3 = 0,15 (m)

- h 0 : khoảng cách từ đáy ống loe đến tấm hắt, h 0 = 0,25 - 0,5, lấy h 0 = 0,25 m

- h th : chiều cao lớp trung hòa, h th = 0,3 m

Chiều cao tổng cộng bể nén bùn:

H tc = h l + h 2 + h 3 = 3,6 + 0,7 + 0,5 = 4,8 (m) Trong đó: h 3 : khoảng cách từ mực nước trong bể đến thành bể:, h 3 = 0,5 m

Chiều cao ống trung tâm: h = 60% × h l = 60% × 3,6 = 2,16 (m) Bùn đã nén được xả định kỳ dưới áp lực thủy tĩnh 0,5 ÷ 1,0 m

Máng thu nước đặt cách thành bể 0,5 m Đường kính máng thu nước:

D m = 0,8 × D = 0,8 × 1,9 = 1,52 (m) Chiều dài máng thu nước:

L m = π × D m = π × 1,52 = 4,78(m) Lượng bùn sau khi nén:

- M: Lưu lượng bùn được nén, M = 3,5 m 3 /ngày

- P 1 : Độ ẩm ban đầu của bùn, P 1 = 99,2 %

- P 2 : Độ ẩm sau khi nén của bùn, P 2 = 96 %

Lượng nước nén bùn sinh ra từ bể nén bùn:

Tính toán đường ống dẫn bùn sang máy ép bùn

Lưu lượng bùn dẫn sang máy ép bùn: Qb = W b =3,5 m 3 /ngày = 0,00004 m 3 /s

Chọn vận tốc nước thải trong ống: v = 0,7 m/s, với v = 0,7 - 1,5 m/s [10] Đường kính ống dẫn bùn:

Chọn ống dẫn nước thải ra làm bằng nhựa uPVC có D = 21 mm [12]

Tính toán chọn bơm bùn sang máy ép bùn

- : khối lượng riêng của bùn, = 1053 kg/m 3

- : hiệu suất chung của bơm, lấy = 0,8 (thường = 0,72 - 0,93)

N tt = β × N = 1,5 × 0,0052 = 0,0078 (kW) = 0,01 (Hp) Trong đó: β: hệ số dự trữ

Chọn bơm : Máy bơm bùn dạng xoáy đầu ngang HVP240 - 1.75 205 (1HP) [13]

 Bố trí hai máy bơm bùn hoạt động luân phiên nhau, một công tác, một dự phòng

Tính toán đường ống dẫn nước tách bùn về bể thu gom

Lưu lượng nước thải dẫn về bể thu gom: Q n = 2,8 m 3 /ngày = 0,116 m 3 /h

Chọn vận tốc nước thải trong ống: v = 0,7 m/s, với v = 0,7 - 1,5 m/s [3] Đường kính ống dẫn nước tách bùn về bể thu gom:

Chọn ống dẫn nước thải ra làm bằng nhựa uPVC có D = 21 mm [4]

Tính toán chọn bơm nước tách bùn về bể thu gom

- : khối lượng riêng của nước, = 1000 kg/m 3

- : hiệu suất chung của bơm, lấy = 0,8 (thường = 0,72 - 0,93)

N tt = β × N = 1,5 × 0,004 = 0,006 (kW) = 0,008 (Hp) Trong đó: β: hệ số dự trữ

Chọn bơm nước tách bùn: Máy bơm nước thải cạn Ebara CMA 0,5M làm bằng thép không gỉ AISI 304 [17]

 Bố trí hai máy bơm hoạt động luân phiên, một công tác, một dự phòng

Bảng 4.22 Tóm tắt thông số thiết kế bể nén bùn

STT Thông số Ký hiệu Đơn vị Giá trị

2 Chiều cao tổng cộng của bể H tc m 4,8

3 Đường kính ống dẫn bùn D b mm 21

4 Đường kính nước tách bùn về bể thu gom D tn mm 21

Máy ép bùn

Máy làm khô cặn bằng lọc ép băng tải thực hiện quá trình loại bỏ phần lớn nước trong bùn sau khi đã qua bể thu bùn, giúp độ ẩm giảm xuống còn 70 - 80% Mục đích của quy trình này là nâng cao hiệu quả xử lý chất thải.

- Giảm khối lượng vận chuyển ra bãi thải

- Cặn khô dễ đưa đi chôn lấp hay cải tạo đất có hiệu quả cao hơn cặn ướt

- Giảm thể tích nước có thể ngấm vào nước ngầm ở bãi chôn lấp

- Chọn thiết bị lọc ép dây đai

Giảm thể tích bùn và tách nước ra khỏi bùn đã nén tại bể nén bùn giúp dễ dàng vận chuyển và chôn lấp, đồng thời giảm lượng nước có thể ngấm tại bãi chôn lấp.

- Tăng hàm lượng của cặn từ 4% lên 18%

- Máp ép bùn được lắp đặt cùng hệ trích ly polymer để đông tụ và tách nước trong bùn

Bùn được bơm vào ngăn khuấy trộn với polymer để ổn định, sau đó được chuyển qua hệ thống băng tải ép bùn loại nước Quá trình này bao gồm việc tách nước dưới tác dụng của trọng lực và lực ép dây đai nhờ vào truyền động cơ khí.

Lưu lượng bùn sau khi nén đến máy ép bùn Q bn = 0,7 m 3 /ngày = 0,03 m 3 /h

Giả sử lượng bùn sau khi nén có C = 50 kg/m 3 , lượng cặn đưa đến máy ép bùn là:

Máy làm việc 8 giờ/ngày, 5 ngày/tuần, khi đó lượng cặn đưa đến máy trong 1 tuần là:

36 × 7 = 252 (kg) Lượng cặn đưa đến máy trong 1 giờ:

5 × 8 = 6,3(kg h)⁄ Tải trọng cặn trên 1m rộng của băng tải dao động trong khoảng 90 ÷ 680 kg/m chiều rộng băng Chọn băng tải có công suất 100 kg/m rộng giờ

100 = 0,063(𝑚) Chọn thiết bị máy ép bùn dây đai (băng tải): hãng Chishun NBD - E50 [15]

 Bề rộng băng tải: 500 mm

GVHD: Th.S Trần Ngọc Bảo Luân 88 SVTH: Nguyễn Thị Tuấn Phương Đơn giá: 450.000.000 VNĐ

Bể điều hòa khuấy trộn

Thời gian lưu nước tại bể điều hòa t = 4 − 8h Ta chọn t = 4h

Thể tích làm việc của bể điều hòa:

V = Q h max × t = 24 × 4 = 96 m 3 Chọn chiều cao hữu ích của bể điều hòa: H = 4 m

Chọn chiều cao bảo vệ h bv = 0,5 m

Chiều cao xây dựng H xd = H + h bv = 4 + 0,5 = 4,5 m

Diện tích bể điều hòa:

4 = 24 m 2 Kích thước bể điều hòa: L × B × H = 4,9m × 4,9m × 4,5m

Bảng 4.18: Thông số bể trộn nhanh khi trộn bằng cơ khí

Chọn thông số thiết kế cho bể trộn nhanh:

Năng lượng khuấy trộn: P = àG 2 V (CT 5.1, [13])

Chọn à của nước thải tại 25 0 C: à = 1.10 -3 Ns/m 2

P = 1.10 −3 × 700 2 × 96 = 47040 W = 63Hp Đường kính cánh khuấy:

Tốc độ quay (vòng/phút) Công suất (kW)

Chọn cánh khuấy trộn l turbin 6 cánh phẳng đầu vuông, tra bảng ta K T = 0,32

Số vòng quay của cánh khuấy là 175 vòng/pht

Trọng lượng riêng của nước tại 25 0 C được chọn:  = 1000kg/m 3

60 × 1000 1.10 −3 = 5964291,7 >> 10000 đạt chế độ chảy rối Chân vịt được gắn vào trục thép với chiều cao h=2/3H=2/3*4,5=3m

Thanh thép được gắn vào motor khuấy có hộp số giảm tốc độ với công suất như trên

Có thể dùng bơm chìm trộn hay motor khuấy trộn chìm

Với vận tốc nước thải tự chảy là v = 0,7 − 1,5 m s → v = 1 m s⁄ ⁄ [8] Đường kính ống dẫn nước thải vào bể :

Lưu lượng nước thải đầu vào: Q max h = 24 m 3 ⁄h

Chọn ống dẫn nước thải theo catalogue là ống uPVC [10]

∅ = 100 mm, dày 2,2 mm Kiểm tra lại vận tốc nước trong ống: v = 4 × Q h max π × D 2 × 3600 = 4 × 24 π × 0,1 2 × 3600= 0,85 m s⁄ Nằm trong khoảng v = 0,7 -1,5m/s

H: Cột áp của bơm, H = ∑ 𝜉 𝑐𝑏 + H(bể) = 8 + 4,5 = 12,5mH 2 O

1000 × 0,8 = 1,03kW Trong đó: η: Hiệu suất của máy bơm, 𝜂 = 0,7 − 0,9 Chọn η = 0,8 ρ: Khối lượng riêng của nước ρ = 1000kg/m 3

N tt = 1,5 × N = 1,5 × 1,03 = 1,54 kW = 2Hp Trong đó: β: Hệ số dự trữ

Chọn bơm chìm hiệu MASTRA – MFC 1.5 có các thông số sau: Q = 45(m 3 /h), H= 15 (m),  b = 0,8 (0,7-0,9)  Chọn bơm có N= 1,5 kW = 2 Hp; Điện áp 220V

Bảng 4.20: Tóm tắt thông số tính toán bể điều hòa khuấy trộn

Bể MBBR

Bể sinh học hiếu khí không chỉ xử lý các hợp chất hữu cơ trong nước thải mà còn thực hiện quá trình Nitrate hóa và Denitrate, giúp loại bỏ các hợp chất nitơ và photpho mà không cần sử dụng bể Anoxic.

Vi sinh vật trên bề mặt vật liệu lọc được phân thành ba loại: vi sinh vật hiếu khí ở lớp ngoài cùng, vi sinh vật thiếu khí ở lớp giữa và vi sinh vật kị khí ở lớp trong cùng Trong nước thải sinh hoạt, nito chủ yếu tồn tại dưới dạng amoniac và hợp chất nito hữu cơ Vi sinh vật hiếu khí chuyển hóa hợp chất nito thành Nitrit và Nitrat, sau đó vi sinh vật thiếu khí và kị khí sử dụng các hợp chất hữu cơ để khử nitrate và nitrite thành khí N2 Quá trình xử lý nito cũng diễn ra tại bể lắng sinh học, góp phần nâng cao hiệu quả xử lý hợp chất nito và photpho trong nước thải sinh hoạt.

Để nâng cao khả năng xử lý nito trong bể sinh học thiếu khí, người ta thường bổ sung vật liệu giá thể MBBR Thể tích của giá thể MBBR được điều chỉnh sao cho phù hợp với thể tích bể, thường không vượt quá 50% thể tích tổng của bể.

Bảng 4.21:Nồng độ các thông số dòng vào

Nồng độ vào (mg/l) 149.63 615.60 738.72 200.00 120.00 Lưu lượng nước thải Q = 230 m 3 /ngày

Hàm lượng SS đầu vào 149,63 mg/l

Hàm lượng BOD 5 đầu vào S e = 615,6 mg/l

Nhiệt độ duy trì trong bể 25 – 30 0 C

Cặn lơ lửng đầu ra SS ra < 50 mg/l gồm 65% là cặn có thể phân hủy sinh học

Hệ số sản lượng tế bào: Y = 0,75 kgTSS/ kgBOD

Hệ số sản lượng quan sát : Y obs = 0,25gVSS/gBOD

Hàm lượng vi sinh của màng vi sinh vật VS = 70%

Chọn vật liệu mang sử dụng là polyethylene PEHD dạng K3 kích thước :25mm × 12mm, tỉ trọng 0,95 g/cm 3

Tải trọng bề mặt vật liệu 200 – 500 m 2 /m 3 với độ xốp của chất mang là 95%

Tải trọng hữu cơ L v = 1,4 kgBOD 5 /m 3 ngày (1 – 1,4 kgBOD 5 /m 3 ngày)

Tỉ trọng lắng thủy lực 0,5 – 0,8 m/h

Thể tích vật liệu mang: 50% thể tích bể MBBR (V vlm % – 50% thể tích bể)

Phương trình cân bằng vật chất:

BOD 5 đầu ra = BOD 5 hòa tan đi ra từ bể MBBR + BOD 5 chứa trọng lượng cặn lơ lửng đầu ra

BOD 5 hòa tan trong bể MBBR là S, mg/l

BOD 5 chứ trong cặn lơ lửng đầu ra được xác định như sau :

Lượng cặn có thể phân hủy sinh học có trong cặn lư lửng ở đầu ra :

0,65 × 149,63 = 97,26 𝑚𝑔 𝑙⁄ Lượng oxy cần cung cấp để oxy hóa hết lượng cặn có thể phân hủy sinh học là:

97,26 × 1,42(𝑚𝑔𝑂 2 ⁄𝑚𝑔 𝑡ế 𝑏à𝑜) = 138,1 𝑚𝑔 𝑙⁄ Lượng oxy cần cung cấp này chính là giá trị BOD20 của phản ứng Quá trình tính toán dựa theo phương trình phản ửng:

1 mg/l 1,42 mg/l Chuyển đổi giá trị BOD 20 sang BOD 5 :

110(mg/l) = S +94 (mg/l) Suy ra : S = 16 mg/l

Thể tích nước trong bể MBBR :

Chọn V vlm = 50% V MBBR suy ra V vlm =V hd = 98,5 m 3

𝑉 𝑀𝐵𝐵𝑅 = 𝑉 ℎ𝑑 + 𝑉 𝑣𝑙𝑚 = 98,5 + 98,5 = 197 𝑚 3 Thời gian lưu nước trong bể:

- Chọn chiều cao của bể là h = 4 m

- Chọn chiều cao bảo vệ h bv = 0,5 m

- Chiều cao xây dựng của bê là H = 4 +0,5 = 4,5 m

- Diện tích của bể là :

ℎ 7 4,5 = 43,78 𝑚 2 Chọn kích thước xây dựng bể MBBR: 𝐿 × 𝐵 × 𝐻 = 8 × 5,5 × 4,5 = 63,84 𝑚 3

Tính lượng bùn thải bỏ hằng ngày

Lượng bùn sinh ra mỗi ngày theo VSS:

Tổng lượng bùn sinh ra theo SS :

Giả sử nồng độ bùn ra khỏi bể lắng sau bể MBBR là C bùn =1,5% khối lượng riêng của bùn là 1053 kg/l Vậy lưu lượng bùn cần xử lý :

Tính toán hệ thống phân phối nước cho bể MBBR

Vận tốc nước trọng ống dẫn: v ống = 0,5 – 1 m/s

Chọn : v ống = 0,6 m/s Đường kính ống dẫn nước vào vào bể MBBR

Kiểm tra lại vận tốc nước chảy trọng ống:

𝜋 × 0,08 2 = 0,54 𝑚 𝑠⁄ Giá trị thỏa điều kiện 0,5 𝑚 𝑠⁄ ≤ 𝑣 ≤ 1 𝑚 𝑠⁄

Xác định lượng không khí cấp và số lượng thiết bị khuếch tán khí

Lượng oxy cần thiết để khử BOD:

- 𝑓 : là hệ số chuyển đổi giữa BOD 5 và BOD 20 , f = 0,68

- 1,42: hệ số chuyển đổi từ tế bào sang COD

Lượng oxy thực thế cần cung cấp cho bể :

- C s20 :nồng độ bảo hòa oxy trong nước sạch ở nhiệt độ 20 0 C, C s20 = 9,08 mg/l

- C sh : nồng độ bão hòa oxy trong nước ở nhiệt độ 30 0 C, C sh = 7,65 mg/l

- 𝛽: hệ số hiệu chỉnh lực căng bề mặt theo hầm lượng muối đối với nước thải thường lấy bằng 1

Hệ số lượng oxy ngấm vào nước thải, ký hiệu là 𝛼, chịu ảnh hưởng bởi hàm lượng cặn, loại chất hoạt động bề mặt, thiết bị làm thoáng, cùng với hình dạng và kích thước của bể Giá trị của 𝛼 thường dao động trong khoảng từ 0,6 đến 0,96, và trong nhiều trường hợp, giá trị được lấy là 0,8.

- 𝐶 𝑙 : lượng oxy hòa tan cầng duy trì trong bể, khi xử lý nước thải lấy C L = 1,5 –

Tính lượng oxy cần thiết để cung cấp vào bể

- f’ là hệ số an toàn, chọn f’ =2

- 𝑂𝐶 𝑡 : lượng oxy thực tế cần sử dụng cho bể, 𝑂𝐶 𝑡 = 8,7 𝑘𝑔𝑂 2 ⁄𝑛𝑔à𝑦

- OU: công suất hòa tan oxy vào nước thải của thiết bị phân phối :

- OU = Ou × ℎ = 7× 4 = 28 𝑔𝑂 2 /𝑚 3 không khí Tra bảng 7.1 trang 112 “ Tính toán thiết kế công trình xử lý nước thải – Trịnh Xuân Lai”, ta có Ou = 7 gO 2 /m 3

- h : chiều sâu ngập nước của thiết bị phân phối Chọn độ sâu của thiết bị phân phối gần sát đáy và chiều sâu của giá đỡ không đáng kể

Lượng oxy cần thiết để khử nitơ

Phương trình phản ứng khử nito:

Lượng oxy cần thiết để khử nitơ là:

𝑂𝐶 𝑁 = 230 𝑚 3 ⁄𝑛𝑔à𝑦 × 357,78 𝑚𝑔/𝑙 × 10 −3 𝑘𝑔 𝑔 = 82,3 𝑘𝑔𝑂⁄ 2 ⁄𝑛𝑔à𝑦 Lượng oxy cần thiết cung cấp vào bể để khử nito là :

= 5878,57 𝑚 3 ⁄𝑛𝑔à𝑦 = 245 𝑚 3 ⁄ℎ Vậy lượng oxy cần thiết cũng cấp vào bể MBBR:

- Kiểm tra lưu lượng không khí cấp cho bể là:

= 31,9 𝑚 3 𝑂 2 ⁄𝑚 3 𝑛ướ𝑐 𝑡ℎả𝑖 > 10𝑚 3 𝑂 2 ⁄𝑚 3 𝑛ướ𝑐 𝑡ℎả𝑖 (𝑡ℎỏ𝑎) Chọn thiết bị phân phối khí dạng đĩa SSI: n = q 𝑘𝑘 r = 970,6

100 = 9,7 Chọn 10 đĩa thổi khí SSI, đường kính 270mm Ống phân phối khí chính

Chọn vận tốc dòng khí trong ống dẫn chính là 20 m/s, v = (15 – 20 m/s) Đường kính ống chính:

→ Chọn ống khí chính là ống thép mạ kẽm có đường kính danh nghĩa DN D 0 mm, độ dày 5,16 mm

Để tính toán lưu lượng khí trong ống dẫn khí nhánh, ống nhánh được đặt vuông góc với ống chính và chạy dọc theo chiều dài bể Trong trường hợp này, ống nhánh có chiều dài 9 m, khoảng cách giữa các ống là 1,5 m và cách tường 0,5 m.

Chọn số ống nhánh dẫn khí là N nhánh =2

Số đĩa trên một ống nhánh m n = Số đĩa

Khoảng cách giữa các đĩa trên ống l = B m n + 1 = 9

Lưu lượng khí qua ống nhánh q khí n = q khí

2 = 0,135 (m 3 ⁄s) Đường kính ống dẫn khí nhánh

 Chọn ống dẫn khí nhánh làm bằng thép mạ kẽm có đường kính danh nghĩa DN 90mm

Kiểm tra vận tốc ống nhánh v c = 4 ×q khí n d n 2 × π = 4 × 0,135

 Thỏa mãn điều kiện v khí = 15 – 30 m/s

 Tính toán máy thổi khí Áp lực cần thiết cho hệ thống phân phối khí

+ h d : tổn thất áp lực do ma sát dọc theo chiều dài trên đường ống dẫn, m

+ h c : tổn thất áp lực cục bộ, h d + h c ≤ 0,4m  Chọn h d + h c = 0,4 m

+ h f : tổn thất qua thiết bị phân phối, h f ≤ 0,5m  Chọn h f = 0,5 m

+ H: chiều cao hữu ích của bể sinh học hiếu khí aerotank , H = 4m Áp lực không khí

Công suất máy thổi khí

+ P: áp lực chân không, P = 1,48 atm

+ q khí : lưu lượng khí, q khí = 0,27 m 3 ⁄s

+ η: hiệu suất máy thổi khí, η = 0,7-0,9 Chọn η = 0,8

N t = 1,1 × 15= 15 kW ,21 Hp Trong đó: β: Hệ số dự trữ

Chọn máy thổi khí: Máy thổi khí Long Tech LT – 125 [19]

Bảng 4.22: Tóm tắt thông số tính toán bể MBBR

5 Đường kính ống dẫn nước thải D mm 80

Bể khử trùng

Bể khử trùng được tính toán tương tự như phương án 1 Thay thế hóa chất clo bằng hóa chất Javel

Dùng JaVen: là thiết bị chứa NaClO lỏng được châm trực tiếp vào bể khử trùng thông qua hệ thống điện điều khiển

G’=a×Q= 3g/m 3 ×9,583m 3 /h = 25g/h = 0,6kg/ngàyL Với: a=3: liều lượng NaClO (g/m3)

Lượng NaClO pha trong 1 ngày: 𝐺 = 𝑄 × 𝑎 × 𝑡

- Q = 230 m 3 /ngày: lưu lượng nước thải

Nồng độ dung dịch NaClO 10% nghĩa là trong 1L dung dịch có:

GVHD: Th.S Trần Ngọc Bảo Luân 102 SVTH: Nguyễn Thị Tuấn Phương b = 10 × C = 10 × 10 = 100 g nguyên chất

Thể tích NaClO 10% cần dùng trong 1 ngày:

10 = 6,9 (l) Dung tích thùng pha dung dịch NaClO có nồng độ 4%: (Coi gần đúng 1 lít NaClO nặng 1kg)

4 = 3,62 (l) Chọn 1 thùng pha 100 l có bán sẵn trên thị trường

100 = 0,3𝑙/ℎ = 0,0125 𝑙/𝑝ℎú𝑡 Chọn bơm piston màng, biết rằng nút điều chỉnh lưu lượng theo mức vạch 0%.lít/ph ứng với 0% v CSmax 20lít/ph ứng với 100%

Nút điều chỉnh bơm=q/CSmax

Chọn thùng nhựa có dung dích 10lít

Cách pha NaClO: cho nước sạch vào trong thùng 10 lít, định lượng 10 lít, sau đó cho 0,69kg NaClO vào và khuấy

Bảng 4.23: Tóm tắt thông số tính toán bể khử trùng

TÍNH TOÁN CHI PHÍ

KĨ THUẬT VẬN HÀNH, BẢO TRÌ, BẢO DƯỠNG

Tiêu đề	Thiết Kế Hệ Thống Xử Lý Nước Thải Chăn Nuôi Heo Cho Công Ty Khang Đức Với Công Suất 230m³/Ngày Đêm
Tác giả	Nguyễn Thị Tuấn Phương
Người hướng dẫn	ThS. Trần Ngọc Bảo Luân
Trường học	Trường Đại Học Tài Nguyên Và Môi Trường
Chuyên ngành	Công Nghệ Kỹ Thuật Môi Trường
Thể loại	Đồ án tốt nghiệp
Năm xuất bản	2020
Thành phố	TP.HCM

Định dạng
Số trang	172
Dung lượng	6,5 MB

ĐATN - TK hệ thống xử lý nước thải chăn nuôi heo cho công ty khang đức, công suất 230 m³ngày

TỔNG QUAN VỀ ĐỊA ĐIỂM DỰ ÁN VÀ NƯỚC THẢI

Tổng quan về dự án

Điều kiện tự nhiên

Điều kiện kinh tế - xã hội

Tổng quan nước thải

Ảnh hưởng

Các thông số ô nhiễm đặc trưng

TỔNG QUAN CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI

Phương pháp xử lý cơ học

Phương pháp xử lý hóa học

Phương pháp xử lý sinh học

Khử trùng nước thải

Phương pháp xử lý bùn cặn

Một số sơ đồ công nghệ xử lý nước thỉ trên thực tế

ĐỀ XUẤT LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ

Cơ sở lựa chọn phương án xử lý

Thành phần nước thải đầu vào

Sơ đồ công nghệ và thuyết minh

TÍNH TOÁN CÔNG TRÌNH

Bể điều hòa sục khí

Bể Anoxic

Bể Aerotank

Bể lắng

Bể khử trùng

Bể nén bùn

Máy ép bùn

Bể điều hòa khuấy trộn

Bể MBBR

Bể khử trùng

TÍNH TOÁN CHI PHÍ

KĨ THUẬT VẬN HÀNH, BẢO TRÌ, BẢO DƯỠNG

Phương pháp xử lý hĩa học

Sự cố thường gặp khi pha hóa chất