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
GIỚI THIỆU CHUNG
Hình 1.1 Nhà máy Bia Sài Gòn – Ninh Thuận Sagota
Nhà máy Bia Sài Gòn – Ninh Thuận thuộc Công ty Cổ phần Bia Sài Gòn – Ninh Thuận, tọa lạc bên cạnh Nhà máy Bia Sài Gòn – Ninh Thuận Văn phòng của nhà máy nằm tại Khu Công Nghiệp Thành Hải, xã Thành Hải, thành phố Phan Rang – Tháp Chàm, tỉnh Ninh Thuận Để biết thêm thông tin, vui lòng liên hệ qua số điện thoại: 0259.3937170.
Công ty Cổ phần Bia Sài Gòn – Ninh Thuận đã hoàn thành Dự án Nhà máy Bia Sài Gòn – Ninh Thuận Sagota, chuyên sản xuất bia lon và bia chai mang thương hiệu Sagota Dự án được triển khai trên diện tích 50.443,1m² với tổng vốn đầu tư 499 tỷ đồng, trong đó 20% là vốn tự có và 80% là vốn vay Các hạng mục xây dựng bao gồm kết cấu hạ tầng, phục vụ sản xuất và bảo vệ môi trường.
Thời hạn hoạt động của dự án: 49 năm kể từ ngày được cấp Giấy chứng nhận đăng ký đầu tư Tiến độ thực hiện dự án:
Khởi công xây dựng: Quý 4/2015
Hoàn thành xây dựng và lắp đặt máy móc thiết bị: Quý 4/2016
Hoạt động chính thức: Quý 1/2017
Nhà máy Bia Sài Gòn – Ninh Thuận được xây dựng nhằm phục vụ cho chiến lược phát triển bền vững của SABECO, đáp ứng nhu cầu phân phối và tiêu thụ sản phẩm tại khu vực Sản phẩm chủ yếu của nhà máy là Bia lon 333.
Nhà máy Bia Sài Gòn – Ninh Thuận đã chính thức đi vào hoạt động, khẳng định uy tín và vị thế của SABECO trong ngành bia, rượu và nước giải khát tại Việt Nam cũng như trên thị trường quốc tế.
QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA
Nguyên, nhiên vật liệu cho quá trình sản xuất bia
Bảng 1.1 Nguyên, nhiên, vật liệu cho quá trình sản xuất bia
Nguyên-nhiên-vật liệu và mục đích sử dụng Đơn vị tính Khối lượng/03 tháng Nhu cầu nguyên liệu
Keo dán thùng + Nhãn kg 1.190
Nguyên-nhiên-vật liệu và mục đích sử dụng Đơn vị tính Khối lượng/03 tháng Nhu cầu nguyên liệu
Nhu cầu nhiên liệu, năng lượng Điện kwh 535.700
(Nguồn: Số liệu thực tế tại Nhà máy Bia Sài Gòn – Ninh Thuận Sagota).
Quy trình công nghệ sản xuất và phát thải
Hình 1.2 Quy trình công nghệ sản xuất và phát thải
Bụi, Nước thải Tiếng ồn
Bột lọc không Bao bì
Thu hồi men Men thải
Nhập gạo Tàng trữ gạo
Sàng, tách sạn, kim loại
Chiết bia Đóng gói Lưu kho
Sàng, tách sạn, kim loại
Thuyết minh quy trình công nghệ sản xuất
Nguyên liệu chính trong sản xuất bia bao gồm malt đại mạch, gạo, hoa houblon, nước và men bia Malt được lấy từ Silo, sau đó được sàng lọc để loại bỏ tạp chất, cân đo và đưa vào bộ phận xay nghiền Tương tự, gạo cũng được lấy từ Silo, sàng tách tạp chất, nghiền và cân trước khi cho vào nồi nấu.
Quá trình nghiền malt được thực hiện theo phương pháp nghiền ẩm để giữ vỏ malt nguyên vẹn, giúp tối ưu hóa quá trình lọc dịch đường sau này Bột gạo được nấu cùng với malt trong nồi nấu gạo để thực hiện quá trình dịch hóa Sau khi nấu xong, dịch cháo được bơm lên phối trộn với dịch malt đã nghiền tại nồi malt nhằm thực hiện quá trình đường hóa.
Trong quá trình sản xuất bia, nồi đường hóa (nồi malt) thực hiện thủy phân tinh bột và protein, tạo ra đường, axit amin cùng các chất hòa tan khác, là nguyên liệu chính cho quá trình lên men Sau đó, dịch đường được đưa vào nồi lọc (Lauter tun) để tách phần chất hòa tan khỏi bã Dịch đường sau khi lọc sẽ được bơm vào nồi đun sôi, nơi hoa houblon được bổ sung để thực hiện quá trình houblon hóa, nhằm ổn định thành phần và tạo mùi thơm, vị đắng đặc trưng cho bia Đồng thời, trong quá trình này cũng xảy ra các hiện tượng như kết lắng protein và gia tăng nồng độ, độ màu.
Sau khi houblon hóa, dịch đường được đưa vào thiết bị lắng xoáy (Whirlpool) để lắng cặn, sau đó được chuyển qua thiết bị lạnh nhanh để hạ nhiệt độ xuống 6 – 8 oC Dịch nha lạnh sau đó được đưa vào tank lên men, kết hợp với men giống và sục khí để tiến hành quá trình lên men Nhà máy Bia Sài Gòn – Ninh Thuận Sagota sử dụng nấm men đã được nhân giống sẵn từ Công ty Cổ phần Bia Sài Gòn – Bình Tây.
Giai đoạn đầu của quá trình lên men, được gọi là giai đoạn lên men chính, đặc trưng bởi sự tiêu hao mạnh mẽ của cơ chất, trong đó một lượng lớn đường được chuyển hóa thành cồn và CO2 Nhiệt độ lý tưởng cho quá trình này dao động từ 8 đến 10 độ C.
Sau giai đoạn lên men chính, bia sẽ trải qua quá trình lên men phụ và ủ bia, trong đó quá trình này diễn ra chậm và tiêu hao lượng đường không đáng kể Lên men phụ và tàng trữ đóng vai trò quan trọng trong việc tạo bọt, hương vị và quyết định độ bền vững của bia Nhiệt độ lý tưởng trong giai đoạn này dao động từ -1 đến 5 độ C.
Thời gian lên men chính của bia kéo dài từ 4 đến 7 ngày, sau đó chuyển sang chế độ lên men phụ trong khoảng 14 ngày, tổng thời gian lên men là 21 ngày Sau khi hoàn tất quá trình lên men phụ, bia sẽ được lọc trong, giúp tạo ra sự ổn định và đồng đều cho sản phẩm.
Bia sau khi được lọc sẽ được lưu trữ trong các tank chứa bán thành phẩm Từ những tank này, bia sẽ được chiết vào chai hoặc lon Sau khi chiết, sản phẩm sẽ được đóng nắp và thanh trùng để giảm thiểu vi sinh vật, từ đó kéo dài thời gian bảo quản Cuối cùng, bia sẽ được in nhãn, đóng thùng và nhập kho thành phẩm trước khi xuất đi tiêu thụ.
CÁC NGUỒN PHÁT SINH CHẤT THẢI
Nước thải
a Thành phần của nước thải bia
Bia chủ yếu chứa nước (> 90%), cùng với cồn (3 – 6%), CO2 và các hóa chất hòa tan khác, khiến ngành sản xuất bia tiêu tốn nhiều nước và thải ra một lượng lớn nước thải Nước thải từ nhà máy bia thường bao gồm nhiều loại chất thải khác nhau.
Nước làm lạnh, nước ngưng, đây là nguồn nước thải ít hoặc gần như không bị ô nhiễm, có khả năng tuần hoàn sử dụng lại
Nước thải từ quá trình nấu và đường hóa chủ yếu bao gồm nước vệ sinh từ thùng nấu, bể chứa và sàn nhà, chứa các thành phần như bã malt, tinh bột, bã hoa và các chất hữu cơ khác.
Nước thải từ hầm lên men là loại nước được sử dụng để vệ sinh các thiết bị như thùng chứa, đường ống, sàn nhà và xưởng, chứa đựng bã lên men cùng với các chất hữu cơ.
Nước thải rửa chai là một trong những nguồn ô nhiễm chính trong ngành sản xuất bia Quá trình đóng chai bao gồm nhiều bước, bắt đầu bằng việc rửa chai với nước nóng, tiếp theo là rửa bằng dung dịch kiềm nóng (1–3% NaOH), sau đó làm sạch bẩn và nhãn bên ngoài, và cuối cùng là phun kiềm nóng để rửa cả bên trong lẫn bên ngoài chai Cuối cùng, chai được rửa sạch bằng nước nóng và nước lạnh Kết quả là nước thải từ quá trình này có độ pH cao, khiến cho dòng thải chung trở nên mang tính kiềm.
Nước thải chứa đồng và kẽm chủ yếu do việc sử dụng nhãn dán in bằng mực có chứa kim loại, loại nhãn này hiện đã bị cấm ở nhiều quốc gia Ngoài ra, nước thải còn tồn tại halogen dễ hấp thụ (AOX) do quá trình khử trùng sử dụng hợp chất Clo làm chất khử.
Trong sản xuất bia, công nghệ chủ yếu không có nhiều sự khác biệt giữa các nhà máy, chỉ khác nhau ở phương pháp lên men chìm hoặc nổi Tuy nhiên, yếu tố quan trọng nhất là việc sử dụng nước trong quá trình rửa chai, lon, máy móc và sàn nhà, dẫn đến sự khác biệt lớn về tải lượng nước thải và hàm lượng chất ô nhiễm giữa các nhà máy Những nhà máy áp dụng biện pháp tuần hoàn nước và công nghệ rửa tiết kiệm nước sẽ có lượng nước tiêu thụ thấp hơn.
Nước thải do sản xuất rượu bia thải ra thường có đặc tính chung là:
Chất thải chứa hàm lượng chất hữu cơ cao, bao gồm BOD, COD, Nitơ và Photpho, thường gây ra ô nhiễm nghiêm trọng khi được thải vào các thủy vực tiếp nhận Sự phân hủy nhanh chóng của các chất hữu cơ này là nguyên nhân chính dẫn đến tình trạng ô nhiễm môi trường nước.
Chất rắn lơ lửng, chất rắn lắng đọng cao
Nước thải thường có màu xám đen
Các hoá chất sử dụng trong quá trình sản xuất như CaCO3, CaSO4, H3PO4, xút, sođa
Hàm lượng BOD, COD cao là do: bã nấu, bã hèm, men, hèm loãng, bia dư rơi rớt rò rỉ vào nước thải
Ảnh hưởng đến pH trong quy trình sản xuất có thể xuất phát từ axit thải ra từ hệ thống rửa nồi, máy rửa chai, rửa Keg, nước tráng, nước rửa thiết bị, nước vệ sinh sàn nhà, và nước vệ sinh tại trạm xử lý nước.
Ảnh hưởng tới nồng độ Nitơ, photpho: do men thải, các tác nhân trong quá trình làm sạch thất thoát, chất chiết từ malt và các nguyên liệu phụ
Ảnh hưởng tới hàm lượng chất rắn lơ lửng: do máy lọc, rửa chai, chất thải rắn (giấy nhãn, bìa,…).
Về khí thải
Hơi phát sinh từ quá trình nấu, hơi khí nén bị rò rỉ, bụi từ quá trình chuẩn bị nguyên liệu
Nguồn bụi trong nhà máy chủ yếu phát sinh từ các giai đoạn như chuẩn bị nguyên liệu, tiếp liệu, xay malt và nghiền gạo Tải lượng bụi rất khó ước tính vì nó phụ thuộc vào nhiều yếu tố như loại nguyên liệu, độ ẩm, cũng như tình trạng và tính năng của thiết bị máy móc.
Tác nhân nhiệt
Nhiệt tỏa từ nồi nấu và nồi hơi, cùng với hệ thống làm lạnh, cùng với tiếng ồn từ các thiết bị sản xuất như máy bơm, máy lạnh và băng chuyền, đều có tác động trực tiếp đến sức khỏe của công nhân và môi trường xung quanh.
Về chất thải rắn
Bã thải từ quy trình sản xuất bia bao gồm bã thải lúa mạch, gạo, xỉ lò nấu, bã men bia và chất thải rắn sinh hoạt Những chất thải này chủ yếu phát sinh trong các công đoạn như lọc dịch đường, tách bã, lên men chính và phụ, cũng như quá trình lọc bia.
Về tiếng ồn, độ rung
Tiếng ồn, độ rung chủ yếu được phát sinh từ quá trình hoạt động các thiết bị máy móc như: máy nghiền, máy rửa chai, băng chuyền,…
Ngoài ra còn có các tác nhân nhiệt: gồm có nhiệt hầm phát sinh từ khu vực lò nấu, và nhiệt lạnh phát sinh từ khu vực ủ lạnh.
TÁC ĐỘNG ĐẾN MÔI TRƯỜNG CỦA NGÀNH SẢN XUẤT BIA
Lượng nước thải
Nhà máy Bia – Rượu – Nước giải khát thường có nhu cầu sử dụng nước lớn, dẫn đến việc khoan hoặc đào giếng để khai thác nước ngầm phục vụ sản xuất và sinh hoạt Tuy nhiên, việc này có thể gây cạn kiệt nguồn nước ngầm vào mùa khô, ảnh hưởng đến nguồn nước sinh hoạt của cư dân địa phương và gây ra nhiều tác động tiêu cực khác Ngoài ra, hoạt động của nhà máy còn có thể làm tăng tải trọng cho hệ thống thoát nước tập trung, dẫn đến gia tăng lưu lượng và tình trạng dò rỉ, gây ô nhiễm cho các sông tiếp nhận nước thải Do đó, cần thiết phải thực hiện đánh giá khả năng tiêu thoát nước và nguy cơ ngập lụt tại khu vực dự án.
Nhiệt độ
Nước thải từ phân xưởng men có nhiệt độ từ 10 ÷ 14 o C
Nước thải từ phân xưởng nấu có nhiệt độ từ 46 ÷ 55 o C → cao hơn so với Quy chuẩn cho phép đối với nước thải công nghiệp (QCVN40:2011/BTNMT)
Nhiệt độ nước tăng lên gây ảnh hưởng xấu đến đời sống các loài thuỷ sinh vật và quá trình tự làm sạch của nước
Nhiệt độ tăng cao làm giảm nồng độ oxy hòa tan trong nước, gây ra sự mất cân bằng oxy Điều này dẫn đến quá trình phân hủy chất hữu cơ diễn ra trong điều kiện kỵ khí.
Làm cá và các loài thuỷ sinh vật khác bị chết hoặc giảm tốc độ sinh trưởng.
Hàm lượng oxy hoà tan (DO)
DO của nhà máy bia thường rất thấp (có lúc bằng 0)
Nguyên nhân: do trong nước thải chứa nhiều các hợp chất hữu cơ dễ bị phân huỷ
DO dao động thường từ 0 – 1,7 mg/l
Tại phân xưởng men: DOmin = 0 DOmax = 0,5mg/l
Tại cống chung: DO = 1,4 – 1,7 mg/l
Bảng 1.2 Tiêu chuẩn phân loại mức độ ô nhiễm
STT Mức độ ô nhiễm DO (mg/l) BOD 5
(Nguồn: Tổ chức Y tế Thế giới) Ảnh hưởng
Độ DO thấp gây ra hiện tượng cá chết và cản trở sự phát triển của động vật thủy sinh, đồng thời ảnh hưởng tiêu cực đến quá trình phân hủy chất hữu cơ Ngoài ra, độ pH cũng đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì môi trường sống cho các sinh vật dưới nước, với sự cân bằng giữa tính axit và kiềm.
Phân xưởng men: pH = 0,5 → axit mạnh
Phân xưởng rửa chai: pH = 8,5 ÷ 10 → có tính kiềm
Nước thải sản xuất: pH = 6 ÷7,5
→ pH thay đổi theo từng công đoạn sản xuất bia
Nước thải khi thải ra môi trường sẽ có sự thay đổi về pH, điều này phụ thuộc vào mức độ pha loãng, thành phần và sinh khoái của thực vật thủy sinh Sau khi hòa lẫn, pH của nước thải thường nằm trong khoảng trung tính từ 6,5 đến 8,5.
Tính axit của nước thải nhà máy bia gây ảnh hưởng xấu trực tiếp tới đời sống của thuỷ sinh vật và còn gây nhiều hậu quả khác
Tưới cây bằng nước có tính axit sẽ làm tăng độ hoà tan của một số kim loại có sẵn trong đất như: Al 3+ , Zn 2+ , Mn 2+ , As 2+ …
Hàm lượng chất rắn lơ lửng (SS)
Thường từ 300 – 600 mg/l, so với mức cho phép là 100mg/l →mức độ ô nhiễm là rất nặng
Hàm lượng chất rắn lơ lửng có giá trị lớn nhất thường ở trong nước thải từ phân xưởng nấu và lên men Ảnh hưởng
Hậu quả là làm giảm khả năng hoà tan của oxy vào nước
Thay đổi độ trong của nước và hạn chế ánh sáng xâm nhập vào các tầng nước sẽ ảnh hưởng đến khả năng quang hợp của tảo cũng như các thực vật dưới nước.
Làm dày thêm lớp bùn lắng đọng ở đáy
Nhu cầu oxy sinh hoá (BOD)
BOD ở nhà máy bia thường rất lớn - thường dao động trong khoảng 900 – 1400 mg/l (theo Lovan & Frre)
Tại phân xưởng men BOD5 = 757 ÷ 880 mg/l
→ Hàm lượng chất hữu cơ trong nước thải rất cao (vì theo tiêu chuẩn ở trên thì BOD5 > 15mg/l đã bị coi là nước ô nhiễm nặng) Ảnh hưởng
Nước thải đổ ra làm cho cả hệ thống cống, ao, hoà xung quanh luôn có mùi men bia và mang màu trắng đục
Do hàm lượng chất hữu cơ cao
→ xuất hiện quá trình phân huỷ yếm khí
Quá trình này làm cho nước chuyển sang màu đen và phát sinh mùi hôi thối khó chịu, do sự xuất hiện của các khí độc hại như aldehyt, H2S, NH3 và CH4.
→ khí này góp phần gây ô nhiễm môi trường không khí cùng với mùi men bia thối luôn gây sự khó chịu cho người dân sống xung quanh khu vực
Gây ảnh hưởng xấu tới đời sống các quần thể sinh vật thuỷ sinh vùng xung quanh cửa cống và khu vực tiếp nhận
Nhu cầu oxy hoá học (COD)
COD luôn cao hơn BOD
Theo QCVN 40:2011/BTNMT cột B thì nước thải công nghiệp có hàm lượng COD > 150mg/l thì không được phép đổ ra môi trường
Hàm lượng 𝐏𝐎 𝟒 𝟑− Ảnh hưởng: Gây ra hiện tượng nở hoa của tảo
Nước có hàm lượng NH4 + > 3mg/l : bị xếp vào loại ô nhiễm nặng.
NGUỒN PHÁT SINH VÀ LƯU LƯỢNG NƯỚC THẢI
Nước thải sản xuất tại nhà máy bia có thể được chia làm hai loại:
Nước thải có hàm lượng chất hữu cơ (đo bằng chỉ tiêu BOD) thấp, bao gồm:
Nước rửa chai công đoạn cuối
Nước xả từ hệ thống xử lý nước cấp
Nước làm mát máy và nước rửa sàn vệ sinh nhà máy
Nước thải có hàm lượng chất hữu cơ (đo bằng chỉ tiêu BOD) cao, bao gồm:
Nước thải từ công đoạn nấu
Nước thải từ công đoạn lên men và lọc bia
Nước rửa chai ban đầu
Nước thải từ công đoạn chiết chai
Nước thải sinh ra từ quá trình rửa thiết bị là nguồn ô nhiễm chính, do chứa các sản phẩm dư thừa được thải bỏ trong quá trình vệ sinh và theo dòng nước thải.
Lưu lượng nước thải cần xử lý: Q = 1000 m 3 /ngày.đêm
CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI NGÀNH SẢN XUẤT
XỬ LÝ CƠ HỌC
2.1.1 Song chắn rác và lưới lọc rác
Khử cặn rác thô (rác) như nhánh cây, gỗ, nhựa, giấy, lá cây, rễ cây, giẻ rách,…
Bảo vệ bơm, van, đường ống, cánh khuấy…
Kớch thước: thụ (6 – 150 mm), trung bỡnh (< 6 mm), mịn ( 0,001 Tường bể cao hơn lớp vật liệu lọc 0,5 m
Hình 2.6 Bể lọc sinh học nhỏ giọt
Bể lọc sinh học cao tải
Bể lọc sinh học cao tải có chiều cao và tải trọng tưới nước lớn hơn bể lọc nhỏ giọt, đồng thời được trang bị hệ thống thoáng gió nhân tạo giúp tăng cường khả năng oxy hóa các chất hữu cơ Nhờ vậy, quá trình oxy hóa diễn ra nhanh chóng và hiệu quả hơn trong bể.
Vật liệu lọc có kích thước từ 40 đến 60 mm tạo ra khe hở lớn giữa các hạt, giúp ngăn ngừa hiện tượng tắc nghẽn do màng vi sinh tích tụ Để duy trì hiệu suất của bể lọc sinh học cao tải, việc rửa bể thường xuyên là cần thiết.
Nước phải được xử lý sơ bộ trước khi đưa lên bể lọc sinh học:
Nồng độ nhiễm bẩn của nước không vượt quá 150 – 200 mg/l BOD
Chiều cao cấp phối vật liệu ở trong bể lọc sinh học cao tải lấy bằng 2 – 4 m b Bể Aeroten
Bể Aeroten là một công trình bê tông cốt thép có hình dạng chữ nhật, được thiết kế để xử lý hỗn hợp bùn và nước thải chảy qua toàn bộ chiều dài của bể.
Bùn hoạt tính là loại bùn xốp chứa nhiều vi sinh vật có khả năng oxy hóa và khoáng hóa các chất hữu cơ có trong nước thải
XỬ LÝ HÓA HỌC
Nước thải có chứa axit vô cơ hoặc kiềm cần được trung hòa để đưa pH về mức 6,5 đến 8,5 trước khi thải ra môi trường hoặc sử dụng cho các quy trình xử lý tiếp theo Có nhiều phương pháp khác nhau để thực hiện quá trình trung hòa nước thải này.
Trộn lẫn nước thải axit với nước thải kiềm
Bổ sung các tác nhân hoá học
Lọc nước axit qua vật liệu có tác dụng trung hoà
Hấp thụ khí axit bằng nước kiềm hoặc hấp thụ amoniac bằng nước axit
Việc chọn phương pháp trung hòa nước thải phụ thuộc vào thể tích, nồng độ nước thải, chế độ xả thải, cũng như khả năng cung cấp và chi phí của các hóa chất cần thiết.
Trong quá trình trung hòa, sẽ hình thành một lượng bùn cặn, phụ thuộc vào nồng độ và thành phần của nước thải, cũng như loại và lượng các tác nhân được sử dụng trong quá trình này.
2.3.2 Phương pháp oxy hoá khử
Mục đích của phương pháp oxy hóa hóa học là chuyển đổi các chất ô nhiễm độc hại trong nước thải thành các chất ít độc hơn để loại bỏ chúng khỏi nước thải Phương pháp này tiêu tốn nhiều hóa chất và thường chỉ được áp dụng khi các tạp chất không thể tách rời bằng các phương pháp khác Các chất oxy hóa phổ biến được sử dụng bao gồm Clo khí và lỏng, nước Javen (NaOCl), Kalipermanganat (KMnO4) và Hypocloric Canxi (Ca(ClO)2).
XỬ LÝ HÓA LÝ
2.4.1 Đông tụ và keo tụ
Quá trình lắng chỉ có thể tách các hạt rắn huyền phù, nhưng không thể loại bỏ các chất gây ô nhiễm ở dạng keo và hòa tan do kích thước quá nhỏ của chúng Để tách hiệu quả các hạt rắn này, cần tăng kích thước của chúng thông qua sự tương tác giữa các hạt phân tán, giúp tăng tốc độ lắng Việc khử các hạt keo rắn bằng phương pháp lắng trọng lượng yêu cầu phải trung hòa điện tích của chúng và kết nối chúng lại với nhau Quá trình trung hòa điện tích được gọi là đông tụ (coagulation), trong khi quá trình tạo thành các bông lớn hơn từ các hạt nhỏ được gọi là keo tụ (flocculation).
Keo tụ là quá trình kết hợp các hạt lơ lửng trong nước thông qua việc thêm các chất cao phân tử Khác với đông tụ, keo tụ không chỉ dựa vào tiếp xúc trực tiếp mà còn phụ thuộc vào sự tương tác giữa các phân tử chất keo tụ hấp phụ trên các hạt lơ lửng.
Quá trình keo tụ được thực hiện để thúc đẩy sự hình thành bông hydroxyt nhôm và sắt, nhằm tăng tốc độ lắng của chúng Việc sử dụng chất keo tụ giúp giảm lượng chất đông tụ cần thiết, rút ngắn thời gian đông tụ và nâng cao tốc độ lắng.
Cơ chế hoạt động của chất keo tụ dựa trên hiện tượng hấp phụ phân tử chất keo trên bề mặt hạt keo, hình thành mạng lưới phân tử chất keo tụ Sự kết dính giữa các hạt keo được thúc đẩy bởi lực đẩy Vanderwalls Nhờ tác động của chất keo tụ, các hạt keo tạo thành cấu trúc ba chiều, giúp tách nhanh chóng và hoàn toàn khỏi nước.
Chất keo tụ thường được sử dụng bao gồm các hợp chất tự nhiên và tổng hợp, trong đó chất keo tự nhiên như tinh bột, ete, xenlulozơ, dectrin (C6H10O5)n, và dioxyt silic hoạt tính (xSiO2.yH2O) là những thành phần quan trọng.
Hình 2.10 Cơ chế quá trình keo tụ tạo bông b Phương pháp đông tụ
Quá trình thuỷ phân các chất đông tụ và tạo thành các bông keo xảy ra theo các giai đoạn sau :
Me 3+ + HOH ↔ Me(OH) 2+ + H + Me(OH) 2+ + HOH ↔ Me(OH) + + H + Me(OH )+ + HOH ↔ Me(OH)3+ H +
Chất đông tụ phổ biến được sử dụng bao gồm muối nhôm, muối sắt hoặc hỗn hợp của chúng Việc lựa chọn chất đông tụ phù thuộc vào thành phần, tính chất hóa lý, giá thành, nồng độ tạp chất trong nước và pH.
Các muối nhôm như Al2(SO4)3.18H2O, NaAlO2, Al(OH)2Cl, Kal(SO4)2.12H2O và NH4Al(SO4)2.12H2O thường được sử dụng làm chất đông tụ Trong số đó, sunfat nhôm là lựa chọn phổ biến nhất do hiệu quả hoạt động trong khoảng pH từ 5 đến 7,5, khả năng tan tốt trong nước, có thể sử dụng dưới dạng khô hoặc dung dịch 50%, và giá thành tương đối rẻ.
Các muối sắt được dùng làm chất đông tụ: Fe(SO3).2H2O, Fe(SO4)3.3H2O, FeSO4.7H2O và FeCl3 Hiệu quả lắng cao khi sử dụng dạng khô hay dung dịch 10 – 15%
Phương pháp tuyển nổi là kỹ thuật hiệu quả để tách các tạp chất rắn hoặc lỏng phân tán không tan ra khỏi pha lỏng, thường được áp dụng trong xử lý nước thải Phương pháp này giúp loại bỏ hoàn toàn các chất lơ lửng và làm đặc bùn sinh học, mang lại ưu điểm vượt trội so với phương pháp lắng, đặc biệt là khả năng xử lý nhanh chóng các hạt nhỏ hoặc nhẹ Sau khi các hạt nổi lên bề mặt, chúng có thể dễ dàng được thu gom bằng bộ phận vớt bọt.
Quá trình tuyển nổi là phương pháp xử lý chất lỏng bằng cách sục bọt khí nhỏ, thường là không khí, vào trong pha lỏng Các bọt khí này sẽ kết dính với các hạt trong chất lỏng, và khi lực nổi của chúng đủ mạnh, các hạt sẽ nổi lên bề mặt Cuối cùng, các hạt này sẽ tập hợp lại thành lớp bọt có hàm lượng hạt cao hơn so với chất lỏng ban đầu.
Hình 2.11 Mô hình bể tuyển nổi
Phương pháp hấp phụ là một kỹ thuật hiệu quả để loại bỏ hoàn toàn các chất hữu cơ hòa tan trong nước thải sau khi xử lý sinh học, đặc biệt khi nồng độ của chúng rất thấp Những chất này thường có độc tính cao và không thể phân hủy bằng phương pháp sinh học Khi các chất cần loại bỏ có khả năng hấp phụ tốt và chi phí cho chất hấp phụ không cao, việc áp dụng phương pháp này trở nên hợp lý và hiệu quả.
Các chất hấp phụ thường được sử dụng bao gồm than hoạt tính, các chất tổng hợp và chất thải từ một số ngành sản xuất như tro, xỉ, và mạt cưa Mặc dù chất hấp phụ vô cơ như đất sét, silicagen và keo nhôm ít được sử dụng do năng lượng tương tác lớn với phân tử nước, than hoạt tính vẫn là lựa chọn phổ biến nhất Để hiệu quả, than hoạt tính cần có các đặc tính như tương tác yếu với nước nhưng mạnh với chất hữu cơ, có lỗ xốp thô để hấp phụ các phân tử lớn, và khả năng phục hồi tốt Ngoài ra, than phải bền và thấm nước nhanh, đồng thời có hoạt tính xúc tác thấp đối với phản ứng oxy hóa, nhằm tránh việc các chất hữu cơ trong nước thải bị oxy hóa thành hóa nhựa, điều này sẽ làm tắc nghẽn cấu trúc rỗng của than và cản trở quá trình tái sinh.
2.4.4 Phương pháp trao đổi ion
Trao đổi ion là quá trình mà các ion trên bề mặt chất rắn tương tác và trao đổi với các ion cùng điện tích trong dung dịch khi tiếp xúc Các chất tham gia quá trình này được gọi là ionit (chất trao đổi ion) và chúng hoàn toàn không hòa tan trong nước.
Cationit là các chất có khả năng hút các ion dương từ dung dịch điện ly và chúng mang tính axit, trong khi anionit là những chất hút các ion âm và mang tính kiềm Các ionit có khả năng trao đổi cả cation và anion được gọi là ionit lưỡng tính.
Phương pháp trao đổi ion là một kỹ thuật hiệu quả để loại bỏ các kim loại nặng như Zn, Cu, Cr, Ni, Pb, Hg, Mn, cũng như các hợp chất độc hại như Asen, photpho, Cyanua và các chất phóng xạ ra khỏi nước.
Các chất trao đổi ion, bao gồm cả vô cơ và hữu cơ, có nguồn gốc tự nhiên hoặc tổng hợp nhân tạo, đóng vai trò quan trọng trong nhiều ứng dụng Các chất vô cơ tự nhiên như zeolit, kim loại khoáng chất, đất sét và fenspat, cùng với các chất vô cơ tổng hợp như silicagen và pecmutit, được sử dụng để làm mềm nước Ngoài ra, các oxyt khó tan và hydroxyt của một số kim loại như nhôm, crôm và ziriconi cũng là những chất quan trọng Về phía hữu cơ, axit humic và than đá mang tính axit là những ví dụ điển hình, trong khi các nhựa tổng hợp có bề mặt riêng lớn là các hợp chất cao phân tử có ứng dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp.
2.4.5 Các quá trình tách bằng màng
MỘT SỐ CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI NGÀNH SẢN XUẤT BIA
Nhà máy bia Sài Gòn – Củ Chi, thuộc Tổng Công ty Sabeco, nằm trong KCN Tây Bắc Củ Chi, có công suất sản xuất lên đến 180 triệu lít bia mỗi năm tính đến tháng 12/2008.
Hệ thống xử lý nước thải tại nhà máy được thiết kế với lưu lượng 4500 m³/ngày, đáp ứng nhu cầu xử lý nước thải trong cả ba giai đoạn sản xuất Sau khi xử lý, nước thải đạt tiêu chuẩn loại A theo TCVN 5945 – 2005.
Bảng 2.1 Thông số nước thải nhà máy bia Sài Gòn – Củ Chi
STT Chất ô nhiễm Đơn vị Nồng độ trung bình
(Nguồn: Phòng phân tích Nhà máy bia Sài Gòn - Củ Chi)
Hình 2.12 Dây chuyền xử lý nước thải Sài Gòn – Củ Chi Ưu điểm:
Xử lý được nước thải có tải lượng chất hữu cơ cao
Nước sau xử lý đạt quy chuẩn cho phép
Lượng bùn tạo ra ít, thu được khí biogas có giá trị kinh tế
Người vận hành cần có trình độ nhất định
Thời gian xử lý lâu
Cần có thời gian thích nghi trong các bể xử lý sinh học
Nhà máy bia Sabmiller nằm tại lô A, khu công nghiệp Mỹ Phước 2, huyện Bến Cát, tỉnh Bình Dương, với tổng diện tích 398.475m² Trong đó, diện tích đất sử dụng khoảng 80.000m² và khu xử lý nước thải chiếm 2.000m².
Hệ thống xử lý nước thải được đưa vào hoạt động vào tháng 1/2007 với lưu lượng thiết kế: 2.400m 3 /ngày, nguồn thải đạt loại A, TCVN 5945 – 2005
Bảng 2.2 Thông số nước thải nhà máy bia Sabmiller
STT Chất ô nhiễm Đơn vị Nồng độ trung bình
(Nguồn: Phòng phân tích Nhà máy bia Sabmiller)
Hình 2.13 Dây chuyền xử lý nước thải nhà máy bia Samiller
2.5.3 Đánh giá kết quả xử lý nước thải bia: Áp dụng cả 2 loại bể Aeroten và UASB và xử lý sinh học, chọn xử lý UASB trước vì : Hàm lượng BOD5 trong nước thải ban đầu cao, phù hợp với xử lý kị khí Trong phân hủy kị khí phần lớn các chất hữu cơ được phân hủy thành các chất khí bởi vậy lượng bùn phát sinh nhỏ Bùn phát sinh do phân hủy kị khí nhầy hơn, dễ dàng tách nước hơn so với bùn hiếu khí Do nhược điểm của bể UASB nên ta sử dụng bể Aeroten để xử lý tiếp theo Để xử lý triệt để lượng BOD và Nito tổng mà bể UASB không làm được Do công đoạn xử lý bằng bể UASB đã giảm cơ bản hàm lượng chất hữu cơ nên cũng khắc phục được hạn chế của xử lý hiếu khí bằng bể Aeroten là lượng bùn phát sinh giảm đáng kể Vì thế nước thải sản xuất bia được xử lý triệt để hơn
Nhà máy bia Việt Nam (VBL):
Nhà máy bia Việt Nam hoạt động với công suất sản xuất là 150 triệu lít/năm
Hệ thống xử lý nước thải được thiết kế hiện đại và xử lý cho cả nước thải sản xuất và nước thải sinh hoạt
Lưu lượng nước thải hiện tại là 2.600m 3 /ngày, nước thải sau xử lý đạt tiêu chuẩn loại B, TCVN 5945 – 2005 và được xả ra rạch Bàu Cát
Bảng 2.3 Thông số nước thải nhà máy bia Việt Nam
STT Chất ô nhiễm Đơn vị Nồng độ trung bình
(Nguồn: Phòng lab Nhà máy bia Việt Nam)
Hình 2.14 Dây chuyền xử lý Nhà máy bia Việt Nam.
ĐỀ XUẤT VÀ TÍNH TOÁN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ
ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ XỬ LÝ
3.1.1 Nguyên tắc lựa chọn công nghệ
Công nghệ xử lý phải đảm bảo chất lượng nước sau xử lý đạt tiêu chuẩn xả thải vào nguồn thải
Công nghệ đảm bảo mức an toàn cao trong trường hợp có sự thay đổi lớn về lưu lượng và nồng độ chất ô nhiễm
Công nghệ xử lý phải đơn giản, dễ vận hành, có tính ổn định cao, vốn đầu tư kinh phí tối ưu
Công nghệ xử lý phải mang tính hiện đại và có khả năng sử dụng trong một thời gian dài
Ngoài ra còn phải chú ý đến:
+ Lưu lượng thành phần nước cần xử lý
+ Tính chất nước thải sau xử lý
+ Điều kiện thực tế vận hành, xây dựng
3.1.2 Các thông số đầu vào và chỉ tiêu đầu ra của nước thải
Lưu lượng nước thải 1000 m 3 /ngày đêm
Bảng 3.1 Nồng độ nước thải đầu vào và đầu ra của Nhà máy Bia Sài Gòn – Ninh
STT Thông số Đơn vị Giá trị
5 Tổng Nitơ mg/l 75 40 Xử lý
6 Tổng Photpho mg/l 16 6 Xử lý
(Nguồn: DTM Nhà máy Bia Sài Gòn – Ninh Thuận)
Các chỉ tiêu như pH, COD, BOD5, TSS, tổng nitơ, tổng phốt pho và Coliform đều vượt mức cho phép theo QCVN 40:2011/BTNMT cột B, cho thấy cần thiết phải thực hiện các biện pháp xử lý để đảm bảo chất lượng nước.
Với chất lượng nước thải như trên ta thấy : hệ thống cần xử lý chủ yếu là pH, COD, BOD5, TSS, tổng nito, tổng phốt pho, Coliform
3.1.3 Yêu cầu về chất lượng nước thải
Dựa vào QCVN 40:2011/BTNMT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp Có hiệu lực thi hành từ ngày 15 tháng 2 năm 2012
Giá trị C của các thông số ô nhiễm trong nước thải được quy định tại bảng 4.2 (Bảng 1 của QCVN 40:2011/BTNMT)
Bảng 3.2 Giá trị C của các thông số ô nhiễm trong nước thải công nghiệp
TT Thông số Đơn vị Giá trị C
6 Chất rắn lơ lửng mg/l 50 100
20 Tổng dầu mỡ khoáng mg/l 5 10
25 Tổng phốt pho (tính theo P ) mg/l 4 6
Clorua(không áp dụng khi xả vào nguồn nước mặn, nước lợ) mg/l 500 1000
28 Tổng hoá chất bảo vệ thực vật clo hữu cơ mg/l 0,05 0,1
29 Tổng hoá chất bảo vệ thực vật phốt pho hữu cơ mg/l 0,3 1
32 Tổng hoạt độ phóng xạ α Bq/l 0,1 0,1
33 Tổng hoạt độ phóng xạ β Bq/l 1,0 1,0
Cột A Bảng 1 quy định giá trị C của các thông số ô nhiễm trong nước thải công nghiệp khi xả vào nguồn nước phục vụ cho mục đích cấp nước sinh hoạt.
Cột B Bảng 1 quy định giá trị C của các thông số ô nhiễm trong nước thải công nghiệp khi xả vào nguồn nước không phục vụ cho mục đích cấp nước sinh hoạt.
Mục đích sử dụng của nguồn tiếp nhận nước thải được xác định tại khu vực tiếp nhận nước thải
Giá trị tối đa cho phép của các thông số ô nhiễm trong nước thải công nghiệp khi xả vào nguồn tiếp nhận nước thải được tính toán như sau:
Cmax là giá trị tối đa cho phép của thông số ô nhiễm trong nước thải công nghiệp khi xả vào nguồn tiếp nhận nước thải
C là giá trị của thông số ô nhiễm trong nước thải công nghiệp quy định tại bảng 4.1
Kq là hệ số nguồn tiếp nhận nước thải, được quy định dựa trên lưu lượng dòng chảy của các nguồn nước như sông, suối, khe, rạch, kênh, mương, cũng như dung tích của hồ, ao và đầm.
Kf là hệ số lưu lượng nguồn thải, được quy định tại mục 2.4, tương ứng với tổng lưu lượng nước thải từ các cơ sở công nghiệp khi xả vào nguồn tiếp nhận nước thải.
Hệ số Kq ứng với lưu lượng dòng chảy của nguồn tiếp nhận nước thải như sông, suối, khe, rạch, kênh, mương được xác định theo lưu lượng dòng chảy (Q) tính bằng mét khối trên giây (m³/s) Bảng 3.3 cung cấp thông tin chi tiết về mối quan hệ này, giúp đánh giá hiệu quả xử lý nước thải trong các nguồn tiếp nhận.
Q được tính theo giá trị trung bình lưu lượng dòng chảy của nguồn tiếp nhận nước thải
03 tháng khô kiệt nhất trong 03 năm liên tiếp (số liệu của cơ quan Khí tượng Thuỷ văn)
Bảng 3.4 Hệ số K q ứng với dung tích của nguồn tiếp nhận nước thải là hồ, ao, đầm Dung tích nguồn tiếp nhận nước thải
(V) Đơn vị tính: mét khối (m 3 )
V giá trị trung bình dung tích của hồ, ao, đầm tiếp nhận nước thải được xác định dựa trên ba tháng khô kiệt nhất trong ba năm liên tiếp, theo số liệu từ cơ quan Khí tượng Thủy văn.
Khi không có số liệu về lưu lượng dòng chảy của sông, suối, khe, rạch, kênh, mương, áp dụng hệ số Kq = 0,9 Đối với hồ, ao, đầm không có số liệu về dung tích, sử dụng hệ số Kết quả = 0,6.
Bảng 3.5 Hệ số lưu lượng nguồn thải K f
Lưu lượng nguồn thải (F) Đơn vị tính: mét khối/ngày đêm (m 3 /24h) Hệ số K f
Theo bảng 4.5 và có F = 1000 m 3 /ngày.đêm, ta chọn hệ số Kf = 1
Nước thải sau khi được xử lý sẽ được chuyển đến trạm xử lý nước thải tập trung của Khu công nghiệp Hòa Hiệp, với công suất 6.000m³/ngày đêm Do thiếu dữ liệu về lưu lượng dòng chảy của các nguồn nước như sông, suối, rạch, kênh, mương, chúng ta áp dụng hệ số Kq = 0,9 trong quá trình đánh giá.
Vậy giá trị tối đa cho phép của thông số COD, BOD5, TSS, TN, TP khi xả vào nguồn tiếp nhận nước thải lần lượt là:
3.1.4 Đề xuất sơ đồ công nghệ a Phương án 1
Hình 3.1 Sơ đồ công nghệ của phương án 1
Chú thích: Đường đi vào của nước thải : Đường đi của bùn: Đường đi của hóa chất: Đường đi của khí: Đường nước sau tách bùn:
Thuyết minh sơ đồ công nghệ lựa chọn:
Nước thải từ quy trình sản xuất được dẫn qua song chắn rác, thường được lắp đặt ở cửa vào kênh dẫn để giữ lại các tạp chất thô có trong nước thải.
Nước thải được dẫn đến bể thu gom nhằm tập trung toàn bộ lượng nước thải, đảm bảo lưu lượng tối thiểu để bơm hoạt động an toàn.
Do lưu lượng và tính chất nước thải thay đổi theo thời gian, việc bơm nước thải vào bể điều hòa là cần thiết để ổn định lưu lượng và nồng độ, từ đó đảm bảo hiệu suất xử lý cho các công trình phía sau.
Máy thổi khí đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp khí cho bể, giúp hòa trộn đồng đều nước thải và hạn chế quá trình yếm khí gây mùi khó chịu Ngoài ra, nó còn ngăn chặn hiện tượng lắng cặn tại đáy bể Tại bể điều hòa, hệ thống điều chỉnh pH tự động đảm bảo pH ổn định trong khoảng 6,6 – 7,6 trước khi tiến hành xử lý sinh học.
Nước thải được dẫn vào bể lắng I nhằm loại bỏ tạp chất lơ lửng, giảm hàm lượng ô nhiễm và tối ưu hóa quy trình xử lý tiếp theo, đồng thời giảm chi phí Tại bể lắng, các chất có tỷ trọng lớn sẽ lắng xuống đáy, trong khi bùn được thu gom bằng thanh gạt bùn hoạt động nhờ động cơ Các chất có tỷ trọng nhẹ hơn sẽ nổi lên và được gạt vào hố ga bên ngoài bể Cuối cùng, nước thải sẽ được bơm lên bể điều hòa.
Nước thải được đưa vào bể UASB khi có COD đầu vào > 100mg/l, và nếu COD > 5000 mg/l, cần pha loãng hoặc tuần hoàn nước thải đầu ra, với SS < 200 mg/l Tại bể UASB, quá trình xử lý chính diễn ra, trong đó các chất hữu cơ phức tạp dễ phân hủy sinh học sẽ được chuyển hóa thành các chất hữu cơ đơn giản, đồng thời sinh ra khí như CO2, SO2, CH4 Sau khi qua bể UASB, nước thải sẽ giảm đáng kể BOD5 và một phần COD.
Sau đó nước thải lại được dẫn sang bể Anoxic để khử nito và phốt pho Rồi được dẫn sang bể Aerotank
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ
3.2.1 Các thông số đầu vào
Lưu lượng thiết kế: Q ngày tb = 1000 m 3 /ngày đêm
Lưu lượng trung bình giờ: Q h tb = Q ngày tb
Lưu lượng trung bình giây:Q s tb = Q h tb
Bảng 3.8 Lưu lượng nước thải trung bình
Hệ số không điều hòa K0
Lưu lượng nước thải trung bình qtb (l/s)
(Theo bảng 3-1/5/[3]) Theo bảng 5.1 ứng với Q tb s = 11,6 l/s ta có hệ số không điều hòa K0 max = 2,1
Lưu lượng lớn nhất giờ :Q h max = Q h tb × K 0 max = 41,7 × 2,1 = 87,57 (m 3 /h)
Lưu lượng lớn nhất giây :Q s max = Q s tb × K 0 max = 11,6 × 2,1 = 24,36 (l/s)
Lưu lượng nhỏ nhất giờ :Q min h = Q h tb × K 0 min = 41,7 × 0,45 = 18,77 (m 3 /h)
Lưu lượng nhỏ nhất giây :Q min s = Q s tb × K 0 min = 11,6 × 0,45 = 5,22 (l/s)
3.2.2 Song chắn rác a Nhiệm vụ
Song chắn rác giữ lại các tạp chất thô lớn trong nước thải, giúp ngăn ngừa tắc nghẽn ống và hư hỏng máy bơm trước khi nước được xử lý Việc sử dụng song chắn rác trong các công trình xử lý nước thải là rất cần thiết để bảo vệ hệ thống và đảm bảo hiệu quả hoạt động.
Vì công suất lớn nên chọn song chắn rác làm sạch bằng phương pháp cơ khí
Bảng 3.9 Thông số thiết kế điển hình của song chắn rác
Thông số Làm sạch cơ khí
Kích thước thanh song chắn
Khoảng cách khe hở giữa các thanh song chắn 16 – 75 Độ dốc theo phương đứng (°) 0 – 30
Vận tốc nước trong kênh dẫn trước song chắn rác (m/s) 0,6 – 1
Tổn thất áp lực cho phép (mm) 150 – 600
(Nguồn: Bảng 9.3/[2]) Dựa vào Bảng 5.2, chọn tốc độ dòng chảy trong mương: vs = 0,8 m/s
Nước thải theo mương dẫn đến song chắn rác hình chữ nhật:
Diện tích tiết diện ướt:
Thiết kế mương dẫn có bề rộng B = 0,4 m = 400 mm
Chiều cao lớp nước trong mương là: h = W
=>Chọn kích thước thanh chắn rác (rộng x dày) là: b x d = 8 x 40 (mm) và khe hở giữa các thanh là w = 40 mm
Tính toán song chắn rác:
Gọi n, m là số thanh chắn và số khe hở của song chắn rác
Vậy số khe hở là: m = n – 1
Mối quan hệ giữa chiều rộng mương, chiều rộng thanh và khe hở như sau:
Nếu chọn n = 8, khi đó khoảng cách giữa các thanh điều chỉnh lại như sau:
Số khe tương ứng là: m = 7 khe
Tổn thất áp lực qua song chắn:
Tổng tiết diện các khe song chắn, A:
A = [B – (b × n)] × h Trong đó: B = Chiều rộng mương đặt song chắn rác, m b = Chiều rộng thanh song chắn, m n = Số thanh h = Chiều cao lớp nước trong mương, m
A = [0,4m – (0,008m x 8 thanh)] × 0,075 = 0,0252 (m 2 ) Vận tốc dòng chảy qua song chắn:
Tổn thất áp lực qua song chắn: hs = 1
Trong đó: hs: Tổn thất áp lực qua song chắn rác, m
V: Vận tốc dòng chảy qua song chắn, m/s vs : Vận tốc dòng chảy trong mương, m/s g : Gia tốc trọng trường, g = 9,81m/s
Như vậy tổn thất áp lực nằm trong giới hạn cho phép (< 150 mm) (Trang 415/[4])
Hình 3.3 Sơ đồ lắp đặt song chắn rác
Chiều dài phần mở rộng trước song chắn rác:
Trong đó: Bs : Chiều rộng mương đặt song chắn rác, Bs = 0,4m
Bm: Chiều rộng mương dẫn nước vào, chọn Bm = 0,3m
𝜑 Góc nghiêng, chỗ mở rộng cửa buồng đặt song chắn rác, thường lấy 𝜑 = 20 0 (Trang 118/[4])
Chiều dài phần mở rộng sau song chắn rác:
Chiều dài xây dựng của phần mương để lắp đặt song chắn rác:
L = L1 + Ls + L2 = 0,14 + 1,5 + 0,07 = 1,71 (m) Với Ls: Chiều dài phần mương đặt song chắn rác, chọn Ls = 1,5m
Chiều cao xây dựng của phần mương đặt song chắn:
H = h + hs + 0,5 = 0,075 + 0,022 + 0,5 = 0,6 (m) Trong đó: h : Chiều cao lớp nước trong mương, m hs : Tổn thất áp lực áp lực ở song chắn rác, h hs = 0,022 m
0,5 : Khoảng cách giữa côt sàn nhà dặt song chắn rác và mực nước cao nhất
Hàm lượng chất lơ lửng (SS), cũng như COD và BOD5 của nước thải sau khi qua song chắn rác đều giảm 10%
Hàm lượng chất lơ lửng còn lại:
Hàm lượng COD còn lại:
Hàm lượng BOD5 còn lại:
Bảng 3.10 Các thông số tính toán và kích thước song chắn rác
STT Thông số Đơn vị Giá trị
2 Chiều rộng song chắn rác m 0,4
4 Chiều sâu lớp nước trong mương m 0,075
6 Chiều dài phần mở rộng trước song chắn rác m 0,14
7 Chiều dài phần mở rộng sau song chắn rác m 0,07
8 Chiều dài xây dựng của phần mương để lắp đặt song chắn rác m 1,71
9 Chiều cao xây dựng của phần mương đặt song chắn m/s 0,6
3.2.3 Bể thu gom a Nhiệm vụ Để thu gom triệt để lượng nước thải và đảm bảo lưu lượng tối thiểu cho bơm họt động an toàn, đảm bảo lưu lượng cố định cho công trình phía sau hoạt động, với hiệu suất cao, giúp các công trình phía sau không phải thiết kế âm sâu dưới đất, giảm chi phí xây dựng b Tính toán:
Thể tích hữu ích của ngăn tiếp nhận :
Vhi =Q max h × t = 87,57 × 30 60 = 43,79 m 3 Với : t: Thời gian lưu nước t = 10 – 30 phút Chọn t = 30 phút [4]
Q max h : Lưu lượng nước thải lớn nhất theo giờ, Q max h = 87,57 m 3 /h
Chọn chiều sâu hữu ích hhi = 2,5 m
Chiều cao bảo vệ hbv = 0,5m
Chiều cao xây dựng của bể thu gom
Tiết diện mặt cắt ngang của bể là:
2,5 = 17,5 (m 2 ) Chọn tiết diện ngang là hình chữ nhật
Vậy kích thước bể thu gom được chọn như sau : B × L × H = 3,5 m × 5 m × 3 m = 52,5 m 3
Ống dẫn nước thải ra:
Chọn vận tốc đầy của ống bơm v = 1,5 m/s ( quy phạm từ 0,8 – 2 m/s, [3])
Chọn ống U.PVC có ∅ = 140 mm, độ dày 8 mm
Kiểm tra lại vận tốc nước trong ống: v = 4×Q s max
N = Q s max ×ρ×g×H 1000×η Trong đó: g: gia tốc trọng trường, g = 9,81 m/s 2 ρ: khói lượng riêng của nước, ρ = 1000 kg/m 3
H: chiều cao cột áp, chọn H = 10
Q s max = Lưu lượng lớn nhất giây, Q max s = 0,02436 m 3 /s η: hiệu suất máy bơm
Bảng 3.11 Hiệu suất của một số loại bơm
Hiệu suất của một số loại bơm ηo ηtl ηck
(Bảng II.34/ 439/ [5]) Lựa chọn loại bơm sử dụng là bơm ly tâm:
Bảng 3.12 Hệ số dự trữ theo công suất động cơ
(Bảng II.33/ 440/ [5]) Chọn hệ số dự trữ β = 1,3
Chọn 2 bơm chìm nước thải ZENIT DRN 550/2/65 4,1 KW 1 hoạt động, 1 dự phòng
Có hệ số ma sát dọc đường ống: δ = 0,02 + 1
2000+0,14 = 0,02 Tổn thất dọc đường : hd = δ×L×v
𝛿: hệ số ma sát dọc đường, có δ = 0,02
L: chiều dài bể, có L = 5 m v: vận tốc dòng chảy trong ống, chọn v = 1,5 m/s g: gia tốc trọng trường, g = 9,81 m/s 2
D: đường kính ống dẫn nước thải, có D = 0,14 m
Bảng 3.13 Thông số thiết kế bể thu gom
Thông số Đơn vị Giá trị
Thời gian lưu nước phút 30
Chiều cao bể m 3 Đường kính ống dẫn nước thải ra mm 0,2
3.2.4 Bể điều hòa có thổi khí a Nhiệm vụ
Điều hòa lưu lượng và nồng độ chất hữu cơ, tránh cặn lắng
Làm thoáng sơ bộ, qua đó oxy hóa một phần chất hữu cơ
Tăng cường hiệu quả xử lý chất thải
Tạo điều kiện cho các chất lơ lửng và chất nổi trong nước thải phân bố đồng nhất trước khi qua các công trình xử lý sau
Tăng cường hiệu quả khử BOD
Điều chỉnh pH về trung tính b Tính toán
Chọn thời gian lưu nước của bể điều hòa là 4h ( t = 4 – 12 h , lấy theo 3.3/[2])
Thể tích cần thiết của bể:
Chọn chiều cao hữu ích của bể là H = 5 m
Chiều cao xây dựng bể:
Hxd = H + hbv = 5 + 0,5 = 5,5 m hbv: chiều cao bảo vệ, hbv = 0,5 m
Kích thước của bể điều hòa: L × B × Hxd = 10 m × 7 m × 5,5 m
Thể tích thực của bể diều hòa: W thực = 385 m 3
Tính toán hệ thống khuấy trộn ở bể điều hòa:
Bảng 3.14 Các dạng khuấy trộn ở bể điều hòa
Dạng khuấy trộn Giá trị Đơn vị
Khuấy trộn cơ khí 4 – 8 W/m 3 thể tích
Tốc độ nén 0,01 – 0,015 m 3 /m 3 thể tích bể phút
Giả sử khuấy trộn bể điều hòa bằng hệ thống thổi khí Lượng khí nén cần thiết cho khuấy trộn qkhí = R × Vđh = 0,012 ×350,28 = 4,203 (m 3 /phút) = 4203 (l/phút)
R là: Tốc độ khí nén, R = 0,001 – 0,015 (m 3 /m 3 phút)
Vđh là : Thể tích bể điều hòa, m 3
Chọn đĩa phân phối khí: EDI – USA, Model: FlexAir Threded Disc
Kiểu: Đĩa (Disc), Bọt mịn (Fine bubble)
Diện tích bề mặt hoạt động: 0,038 m 2
Vật liệu: Màng: EPDM (hoặc Polyurethan); Khung: PVC/ABS - Đầu nối: nối khởi thủy (Saddle Mount), đường kính ống dẫn 90mm
Chọn lưu lượng khí ra r = 6 m 3 /h = 100 lít/phút
Số đĩa phân phối khí: n = q khí r = 4203
Chọn hệ thống phân phối khí gồm 5 ống nhánh phân phối khí được bố trí theo chiều dài bể
Lưu lượng khí trong mỗi ống nhánh: q khí nhánh = q khí chính
Số đĩa sục khí trên ống nhánh: n nhánh = n
Chọn số đĩa là 9 cái trên 1 ống nhánh
Chọn khoảng cách giữa các đĩa là r đĩa = 1m và khoảng cách giữa 2 đầu nhánh đến thành bể là 1 m
Lắp đặt ống phân phối khí nhánh trên các gối tựa với khoảng cách từ đáy bể đến ống là 0,2 m
Tính toán ống dẫn khí:
Tốc độ khí trong ống là: v khí = 9 – 15 (m/s (Bảng 9.9 /423/[4]).Chọn vận tốc khí trong ống chính v = 13 m/s Đường kính ống dẫn khí chính:
D chính = √ 4×q 3,14×v kk.chính khí = √ 3,14×13×60 4×4,203 = 0,082 m ≈ 90 mm
Chọn ống dẫn khí chính bằng thép có ∅ = 90 mm, độ dày 5 mm
Kiểm tra lại vận tốc trong ống khí: v chính = 4×q kk.chính
3,14×0,09 2 ×60 = 11 m/s (thỏa mãn điều kiện) Đường kính mỗi ống nhánh: d nhánh = √ 4×q 3,14×v kk.nhánh khí = √ 3,14×10×60 4×0,8406 = 0,042 m Chọn ống dẫn khí nhánh bằng thép có ∅ = 42 mm, độ dày 2 mm
Kiểm tra lại vận tốc trong ống khí: v nhánh = 4×q kk.nhánh
Tính toán máy thổi khí: Áp lực cần thiết cho máy thổi khí được xác định theo công thức:
Áp lực cần thiết cho máy thổi khí được ký hiệu là Hct, trong khi hd và hc đại diện cho tổn thất áp lực do ma sát dọc theo chiều dài ống dẫn và tổn thất cục bộ tại các điểm uốn, khúc quanh Tổng tổn thất do hd và hc không được vượt quá 0,4 m, trong khi tổn thất qua các lỗ phân phối, ký hiệu là hf, cũng không được vượt quá 0,5 m.
H: Độ ngập sâu của ống sục khí H = 5m Áp suất không khí theo atmosphere:
10,33 = 1,57 (at) Công suất yêu cầu của máy thổi khí:
102×0,8 [(1,57) 0,29 − 1]× 0,07= 4,12 (kW) Chọn 2 máy thổi khí hoạt động luân phiên nhau
Chọn máy thổi khí TAIKO SSR 5,5 kW
Trong đó: η: hiệu suất của máy nén khí (0,7 – 0,9), chọn η = 0,8 qkk.chính = 4,203 (m 3 /phút) = 0,07 (m 3 /s)
Hiệu suất của bể điều hòa:
Hàm lượng COD còn lại:
Hàm lượng BOD5 còn lại:
Bảng 3.15 Thông số thiết kế bể điều hòa
STT Thông số Đơn vị Giá trị
1 Kích thước bể điều hòa (dài × rộng × cao) m 10 × 7 × 5,5
2 Thời gian lưu nước giờ 4
3 Đường kính ống dẫn nước vào, ra m 0,2
Loại bỏ các tạp chất lơ lửng trong nước thải sau quá trình xử lý là rất quan trọng Các chất lơ lửng có tỷ trọng lớn hơn nước sẽ lắng xuống đáy, giúp cải thiện chất lượng nước Việc tính toán chính xác quá trình lắng đọng này là cần thiết để đảm bảo hiệu quả xử lý.
Diện tích tiết diện ướt ống trung tâm của bể lắng đứng được tính theo công thức sau: f = Q max,s
Q max,s : Lưu lượng tính toán lớn nhất, Q max,s = 24,36 l/s ≈ 0,02436 m 3 /s
V tt : Tốc độ chuyển động của nước trong ống trung tâm, lấy không lớn hơn 30 mm/s (0,03 (m/s), (7.56/[3]) Chọn V tt = 0,02 m/s
Diện tích tiết diện ướt của bể lắng đứng trong mặt bằng được tính toán theo công thức sau:
0,0007 = 34,8 m 2 Trong đó: v: Tốc độ chuyển động của nước thải trong bể lắng đứng, v = 0,5 – 0,8 mm/s (7.49/[3]) Chọn v = 0,7 mm/s hay 0,0007 m/s
Chọn 2 bể lắng đứng và diện tích mỗi bể trong mặt bằng sẽ là:
2 = 18,01 m 2 Trong đó: n: Số bể lắng đứng n = 2 Đường kính của mỗi bể được tính theo công thức:
D = √ 4×F 1 π = √ 4×18,01 3,14 = 4,79 m Đường kính của ống trung tâm là: d = √ 4×f 1 π = √ 4×0,61 3,14 = 0,88 m
Trong đó: f1: Diện tích tiết diện ống trung tâm của 1 bể: f1 = f : 2 = 1,22 : 2 = 0,61 m 2 Chiều cao tính toán của vùng lắng trong bể lắng đứng được tính theo công thức: hl = v × t = 0,0007 × 1,5 × 3600 = 3,78 m
Trong đó: t : Thời gian lắng, chọn t = 1,5 h (t = 1,5 – 2,5 h) (255/[4])
Chiều cao phần hình nón của bể lắng đứng được xác định theo công thức: hn = h2 + h3 = ( D− d n
Trong đó: h2: Chiều cao lớp trung hòa, m h3: Chiều cao giả định của lớp cặn lắng trong bể, m
D: Đường kính của bể lắng, D = 4,79 m dn: Đường kính đáy nhỏ của hình nón cụt, lấy dn = 0,6 m α: Góc nghiêng của đáy bể lắng so với phương ngang, lấy không nhỏ hơn 50° (7.56/[3]) Chọn α = 50°
Chiều cao của ống trung tâm được xác định bằng chiều cao tính toán của vùng lắng, cụ thể là htt = hl = 3,78 m Đường kính miệng loe của ống trung tâm bằng chiều cao của phần ống loe, được tính là 1,35 lần đường kính ống trung tâm, tức là dl = hl = 1,35 × d = 1,35 × 0,88 = 1,19 m Đường kính tấm hắt được tính bằng 1,3 lần đường kính miệng loe.
Góc nghiêng giữa bề mặt tấm hắt so với mặt phẳng ngang lấy bằng 17°
Khoảng cách giữa mép ngoài cùng của miệng loe đến mép ngoài cùng của bề mặt tấm hắt theo mặt phẳng qua trục được tính theo công thức:
Trong đó: vk: Tốc độ dòng chảy qua khe hở giữa miệng loe ống trung tâm và bề mặt tấm hắt, vk ≤ 20 mm/s Chọn vk = 20 mm/s = 0,02 m/s (256/[4])
Chiều cao tổng cộng của bể lắng đứng sẽ là:
Trong đó: h0: Khoảng cách từ mực nước dến thành bể, h0 = 0,3 m
4 = 68,08 m 3 Máng thu nước đặt ở vòng tròn có đường kính bằng 0,9 đường kính bể Đường kính máng thu: d m = 0,9 × 4,79 = 4,31 m Chiều dài máng thu nước:
Chiều rộng máng thu nước: bm = D− d m
2 = 0,24 m Chiều cao máng thu nước: hm = 0,4 m
Diện tích mặt cắt ngang của máng thu nước:
A = bm× hm = 0,24 × 0,4 = 0,096 m 3 Vận tốc nước chảy qua máng: v = Q h max
Để đảm bảo việc thu nước đều trên toàn bộ chiều dài máng, cần lắp đặt các tấm điều chỉnh độ cao mép máng bằng thép không rỉ ở phía ngoài thành máng Các tấm này được thiết kế với khe chữ V (máng răng cưa) để tối ưu hóa hiệu suất thu nước Tải trọng máng tràng cũng cần được lựa chọn phù hợp để đảm bảo hoạt động hiệu quả.
Bề rộng của máng, bm = 0,24 m
Đường kính máng răng cưa bằng đường kính máng: 4,31 m
Chiều dài máng răng cưa bằng chiều dài máng: 13,53 m
Tính toán đường ống dẫn nước vào bể:
Chọn vận tốc nước trong ống v = 0,5 m/s ( v = 0,3 – 0,9 m/s)
Chọn ống dẫn nước loại PVC, đường kính ống:
Chọn loại ống PVC có ∅ = 180 mm và có chiều dày là 8 mm
Với n: Số bể lắng đứng
Kiểm tra lại vận tốc nước trong ống dẫn nước vào: v = 4×Q n×3,14×D 2 = 4×87,57
Tính lượng bùn sinh ra:
Mbùn = SSvào× Q tb ngày × E = 270 × 1000 × 0,5 = 135000 g/ngày = 135 kg/ngày Trong đó:
SSvào: chỉ tiêu chất rắn lơ lửng trước khi vào bể lắng I (g/m 3 ), SS vào = 270mg/l
Q ngày tb : Lưu lượng xử lý ngày đêm, Q tb ngày = 1000 m 3 /ngày đêm
E: Hiệu suất xử lý SS, E = 50%
Khối lượng riêng của bùn tươi 1,02 kg/l, độ ẩm 98% ( lượng bùn tươi của nước thải có hàm lượng cặn 2%)
Thể tích bùn trong ngày:
Tính toán đường ống dẫn bùn:
Chọn vận tốc nước trong ống v = 0,5 m/s ( v = 0,3 – 0,7 m/s)
Do lưu lượng bùn nhỏ nên chọn thời gian xả bùn 1 ngày là t = 30 phút = 0,5 h
Chọn ống dẫn bùn là loại PVC, đường kính ống:
Chọn loại ống PVC có ∅ = 75 mm và có chiều dày là 3 mm
Với n: Số bể lắng đứng
Kiểm tra lại vận tốc nước trong ống dẫn nước vào: v = 4×Q b n×3,14×D 2 = 4×0,0037
Chọn cột áp bơm H = 10 m, hiệu suất máy bơm 80%
Qb : lưu lượng bùn thải, Qb = 6,62 m 3 /ngày = 7,7.10 -5 m/s g: gia tốc trọng trường, g = 9,81 m/s 2 ρ: khói lượng riêng của bùn, ρ = 1006 kg/m 3 η: hiệu suất máy bơm
Chọn hệ số dự trữ β = 1,3 (Theo Bảng 5.5)
Nb = β × N = 1,3 × 0,0095 = 0,0124 (kW) = 0,02 (Hp) Trong đó: 1 KW = 1,34102209 HP
Chọn 2 bơm chìm hút bùn HSF250 – 1.37 265 1/2HP
Hiệu quả xử lý của bể lắng I:
Chọn hiệu suất xử lý BOD5 và COD của bể lắng đứng lần lượt đều là 25% và SS là 50% Ta có:
Hàm lượng BOD5 còn lại sau bể lắng đứng là:
Hàm lượng COD còn lại sau bể lắng đứng là:
1996,5 × (1 – 0,25) = 1497,4 mg/l Hàm lượng SS còn lại sau bể lắng đứng là:
Bảng 3.16 Thông số thiết kế bể lắng I
Thông số Đơn vị Giá trị
Thời gian lắng giờ 1,5 Đường kính bể m 4,79 Đường kính ống trung tâm m 0,88
Chiều cao ống trung tâm m 3,78
Lượng bùn sinh ra trong 1 ngày kg/ngày 135
Công suất bơm bùn Hp 1/2 Đường kính ống dẫn nước vào ∅ 180 Đường kính ống dẫn bùn ∅ 75
Bể UASB là bể kị khí với dòng chảy ngược, nơi nước thải được đưa vào từ đáy và phân phối đều qua hệ thống phân phối Trong môi trường kị khí, các chất hữu cơ trong nước thải bị phân hủy thành các chất có khối lượng phân tử nhỏ hơn, tạo ra khí như CH4 và CO2, gây ra sự xáo trộn trong bể Khí sinh ra sẽ nổi lên và va chạm vào các tấm hướng dòng, giúp tách bùn, khí và nước Cuối cùng, khí sinh học được thu thập qua hệ thống thu khí, trong khi nước được dẫn qua các công trình tiếp theo.
Tải trọng hữu cơ tối ưu cho các thiết bị UASB trong xử lý nước thải công nghiệp là từ 8 – 15 kg COD/m³/ngày, với hiệu quả xử lý COD đạt trung bình 43 – 78% Điều này chứng tỏ rằng công nghệ xử lý kỵ khí có tiềm năng ứng dụng rộng rãi trong việc giảm thiểu chất hữu cơ phân hủy sinh học trong nước thải từ nhiều loại hình sản xuất.
Các thông số đầu vào:
Thực nghiệm trên mô hình piolot rút ra được kết quả sau:
Bùn nuôi cấy ban đầu được lấy từ bùn của bể phân hủy kị khí trong quá trình xử lý nước thải sinh hoạt, với hàm lượng chất rắn lơ lửng Css đạt 30 kgSS/m³.
Tải trọng khử COD của bể là : a = 8 kg COD/m 3 ngày (lấy theo bảng 12 – 1 /196/[6])
Chọn Y = 0,04 gVSS/gCOD; kd = 0,025 ngày –1 , θc = 60 ngày (từ 35 – 100 ngày) (459/[4])
Tính nhu cầu dinh dưỡng cho bể UASB:
Yêu cầu sau bể UASB: COD ≤ 500 mg/l, để đưa qua xử lý hiếu khí tiếp theo
Cho hiệu suất loại bỏ COD là E = 70% Hàm lượng COD của mước thải sau xử lý kỵ khí là:
1497,4 × (1 – 0,7) = 449,2 mg/l < 500 mg/l (thỏa điều kiện)
Chọn hiệu quả xử lí BOD5 là 75%, vậy hàm lượng BOD5 của nước thải sau xử lí kỵ khí là :
BOD5 = ( 1 – 0,75 ) × 704,4 = 176,1 mg/l Để có thể xử lý nước thải này công nghệ UASB thì yêu cầu COD:N:P = 350:5:1 để tổng hợp tế bào sinh khối
Lượng COD được các vi sinh vật chuyển hóa thành khí:
M = 1497,4 × 70 % = 1048,18 (mg/l) Như vậy lượng Nito cần cung cấp:
350 × 5 = 15 mg/l Lượng Photpho cần cung cấp:
Lượng Nito dư sau bể UASB:
Lượng Photpho dư sau bể UASB:
Lượng COD cần khử một ngày là :
Tính kích thước bể UASB:
Dung tích phần xử lí kị khí:
8 = 131 (m 3 ) Diện tích bề mặt bể cần thiết:
Q tb h : Lưu lượng nước vào bể UASB trong 1 giờ Q tb h = 41,7 m 3 /h v: Vận tốc đi lên của nước trong bể, khoảng 0,6 – 0,9 m/h Chọn v = 0,9 m/h (trang 193/[6])
Chiều cao phần xử lý kị khí:
Chọn chiều cao vùng lắng (H2≥ 1 m) : lấy H2 = 1,5 m
Chiều cao phần dự trữ hay chiều cao bảo vệ: H3 = 0,3 m
Chiều cao xây dựng bể UASB:
Vậy : Chọn chiều cao xây dựng của bể UASB là 4,8 m
Thể tích toàn bộ bể UASB:
Vt = H × F = 4,8 × 46,3 = 222,24 m 3 Kiểm tra thời gian lưu nước trong bể: t = F×( H− H 3 )
Với diện tích bề mặt bể UASB là: F = 46,3 m 2 , ta chọn tiết diện hình chữ nhật
Thể tích thực của bể là: V = B × B × H = 6,8 × 6,8 × 4,8 = 222 m 3
Tính toán phần ngăn lắng:
Nước trước khi vào ngăn lắng sẽ được tách khí bằng các tấm chắn khí đặt nghiêng so với phương ngang một góc từ 45 – 60 0 Chọn góc này là 55 0
Bể được chia làm 2 ngăn lắng, chiều rộng mỗi ngăn: b = B
2 = 3,4 (m) Chiều cao phần lắng: tan 55° = (H m − H 3 ) b/2
Kiểm tra chiều cao ngăn lắng: Tỉ số giữa chiều cao máng lắng với chiều cao xây dựng bể phải ≥ 30%:
4,8× 100 = 45,8 % Như vậy chiều cao phần máng lắng đảm bảo chiều cao thiết kế
Kiểm tra thời gian lưu nước trong ngăn lắng:
Thời gian lưu nước trong ngăn lắng phải đảm bảo ≥ 1 giờ t = F×(H m − H 3 )
41,7 = 2,1 (h) Như vậy thời gian lắng trong máng lắng đảm bảo yêu cầu thiết kế
Tính toán tấm chắn khí và tấm hướng dòng:
Khe hở giữa các tấm chắn khí và giữa tấm chắn khí với tấm hướng dòng cần phải được chọn lựa đồng nhất Tổng diện tích các khe hở này chiếm từ 15% đến 20% diện tích của bể.
Chọn Skhe = 16% Sbể Trong bể có 2 ngăn lắng, mỗi ngăn có 4 khe hở, vì vậy diện tích mỗi khe là:
8 = 0,93 (m 2 ) Chiều dài khe bằng chiều rộng bể lkhe = B = 6,8 m
Bề rộng một khe hở là: rkhe = S khe
+ Chiều dài tấm chắn khí bằng chiều rộng bể: l1 = B = 6,8 m
+ Chiều cao tấm chắn khí 1: h1 = b1× sin 50 = 0,9 × sin 55 = 0,74 m
Tính toán tấm chắn khí 2:
Chọn khoảng đè mí giữa 2 tấm chắn khí là: Δl = 0,2 m
+ Chiều cao tấm chắn khí 2: h2 = b2 × sin 50 = 2,3× sin 55 = 1,88 m
Tấm hướng dòng cũng được đặt nghiêng so với phương ngang một góc 50 0 và cách tấm chắn khí dưới là rkhe = 140 mm
Chiều dài tấm hướng dòng: lhd = B = 6,8 m
Khoảng cách từ đỉnh tam giác của tấm hướng dòng đến tấm chắn dưới được tính theo công thức: d = r khe cos (90°−55°) = 140 cos 35° = 171 mm Đoạn nhô ra của tấm hướng dòng nằm dưới khe hở từ 10 – 20 cm, với mỗi bên nhô ra 15 cm.
Như vậy, chiều rộng của tấm hướng dòng là: b3 = D/2 cos 55°) = 642/2 cos 55° = 560 (mm)
Tính máng thu nước và máng răng cưa:
Máng thu nước được thiết kế theo nguyên tắc của bể lắng, với một máng thu nước đặt giữa bể và chạy dọc theo chiều rộng của bể Máng này có độ dốc để dẫn nước thải về cuối bể, sau đó nước sẽ chảy tự nhiên qua ống dẫn sang bể Aerotank (hoặc MBBR).
Vận tốc nước chảy trong máng: 0,6 ÷ 0,7 m/s [7], chọn Vm = 0,6 m/s
Diện tích mặt cắt ướt của một máng:
Qm = Qh tb : Lưu lượng vào máng thu nước
Với Sm = 0,02 m 2 , ta chọn chiều cao máng là hm = 100 mm, thì chiều rộng máng là 200 mm Chiều dài máng thì bằng chiều rộng bể UASB, và bằng 5,8 m
Máng răng cưa được làm bằng thép không rỉ, máng xẻ khe chữ V, góc đáy 90°
+ Chiều cao chữ V là 6 cm, đáy chữ V là 40 cm
+ Khoảng cách giữa các đỉnh là 60 cm
+ Chiều cao máng chữ V là 100 cm bao gồm cả chiều cao bắt vít
+ Có 4 máng răng cưa, đặt vào 2 máng thu nước ( mỗi máng thu nước có hai máng răng cưa )
+ Chiều cao tổng cộng của máng thu và máng răng cưa đầu bể là 260 mm + Độ cao cuối bể là :
Tính toán ống phân phối nước vào bể UASB
Vận tốc nước chảy trong ống chính nằm trong khoảng v = 0,5 – 2 m/s [8] Chọn v 1,5 m/s
Chọn loại ống U.PVC có ∅ = 110 mm và có chiều dày 5 mm
Kiểm tra lại vận tốc nước trong ống chính: v = 4×Q h tb
Vận tốc nước chảy trong ống chính nằm trong khoảng v = 1,5 – 2,5 m/s [8] Chọn v 2 m/s
Từ ống chính, chia thành 4 ống nhỏ đi vào 4 ngăn
Vậy đường kính ống nhánh là:
Chọn loại ống U.PVC có ∅ = 48 mm và có chiều dày 2 mm
Kiểm tra lại vận tốc nước trong ống nhánh: v = 4×Q h tb /4 3,14×D 2 = 4×41,7/4
Tính toán lượng khí mêtan sinh ra và ống thu khí:
Tính toán lượng khí mêtan sinh ra:
Chọn lượng khí sinh ra khi phân hủy 1 kg COD là: m = 0,5 m 3 /kg COD, (quy phạm là 0,5 – 0,55 m 3 /kg COD)
Vậy lưu lượng khí sinh ra trong một ngày là:
Với: G là lượng COD khử mỗi ngày G = 1048,2 kg COD/ngày
Trong tổng toàn bộ thể tích khí sinh ra thì khí CH4 chiếm 75% thể tích, như vậy lượng khí mêtan do bể UASB sinh ra trong ngày là:
Tính toán ống thu khí:
Chọn vận tốc khí trong ống Vkhí = 10 m, quy phạm là 10 – 15 m/s Đường kính ống thu khí:
Qkhí : Lưu lượng khí sinh ra trong một ngày, Qkhí = 524,1 (m 3 /ngày)
Chọn đường kính ống khí: Dkhí = 27 mm và có độ dày là 2 mm
Kiểm tra lại vận tốc nước trong thu khí: vkhí = 4×Q khí
Tính toán lượng bùn sinh ra:
Tính toán lượng bùn sinh ra:
Lượng sinh khối hình thành mỗi ngày:
Px: Lượng sinh khối hình thành (kgVS/ngày)
Y: Hệ số sản lượng tế bào phụ thuộc vào tính chất nước thải đầu vào Y = 0,04 gVSS/gCOD
S0 : Nồng độ COD dẫn vào bể UASB, S0 = 1497,4 mg/l
S : Nồng độ COD dẫn ra khỏi bể UASB, S = 449,2 mg/l
Q: Lưu lượng nước thải, Q = 1000 m 3 /ngày kd: Hệ số phân hủy nội bào, kd = 0,025 ngày −1 θ c :Thời gian lưu bùn trong bể, θ c = 60 ngày
Lượng bùn sinh ra mỗi ngày:
0,75×30 = 0,75(m 3 / ngày) Trong đó:Css: Nồng độ bùn trong bể UASB, Css = 30 kgSS/m 3
Thể tích bùn sinh ra trong 2 tháng:
V bùn = 0,75 × 60 = 45 m 3 Chiều cao lớp bùn trong 60 ngày:
F = 45 46,3 = 0,97 (m) Sau 2 tháng xả bùn 1 lần, chọn thời gian xả bùn là 3h Lưu lượng bùn xả:
Lượng chất rắn từ bùn dư:
Mss = Qw× Css = 0,75 × 30 = 22,5 kg SS/ngày
Bố trí 2 ống thu bùn, các ống này vuông góc với rộng dài bể Vận tốc bùn trong ống chọn 0,5 m/s Chọn trụ ống thu bùn cao 0,5 m
Diện tích mối ống thu bùn là:
Đường kính ống thu bùn:
Chọn ống PVC có đường kính ∅ = 75 mm và có chiều dày là 3 mm Sau đó cá ống này sẽ được dẫn vào 1 ống chung đường kính 100mm
Tính số lỗ đục trên ống thu bùn:
Chọn tốc độ bùn qua lỗ v = 0,5 m/s, đường kính lỗ Dl = 20 mm
Diện tích lỗ : f lỗ = 3,14×D khí
Chọn cột áp bơm H = 10 m, hiệu suất máy bơm 80%
Qb : lưu lượng bùn thải, Qb = 0,75 m 3 /ngày = 8,7.10 -6 m/s g: gia tốc trọng trường, g = 9,81 m/s 2 ρ: khói lượng riêng của bùn, ρ = 1006 kg/m 3 η: hiệu suất máy bơm
Chọn hệ số dự trữ β = 1,3 (Theo Bảng 5.5)
Nb = β × N = 1,3 × 0,0011 = 0,00143 (kW) = 0,02 (Hp) Trong đó: 1 KW = 1,34102209 HP
Chọn mỗi bể 2 bơm chìm hút bùn HSF250 – 1.37 265 1/2HP
Bảng 3.17 Các thông số tính toán và kích thước bể UASB
STT Thông số Đơn vị Giá trị
2 Thời gian lưu nước trong bể h 5
3 Thời gian lưu bùn trong bể ngày 60
6 Bề rộng một khe hở mM 140
7 Đường kính ống dẫn khí mm 27
8 Đường kính ống phân phối nước chính mm 110
9 Đường kính ống phân phối nước nhánh mm 60
10 Đường kính ống thu bùn mm 75
Bể sinh học có chức năng quan trọng trong việc khử Nitrogen, nơi các vi khuẩn trong nước thải tồn tại dưới dạng lơ lửng do tác động của dòng chảy, đồng thời bám dính trên các vật liệu.
Vi sinh thiếu khí phát triển hiệu quả trên vật liệu Plastic có bề mặt riêng lớn và ở dạng lơ lửng Sau khi nước thải đi qua bể Anoxic, nó sẽ tự chảy sang bể sinh học hiếu khí Aerotank để tiếp tục quá trình xử lý.
Lượng nước tuần hoàn cuối bể Aerotank về đầu bể thiếu khí để khử Nitơ Với tỷ số nội tuần hoàn IR = 100 – 400 %, chọn IR = 200%
Hệ số tuần hoàn bùn: R = 0,43
Lưu lượng nước thải trong bể Anoxic:
Chọn thời gian lưu nước trong bể là t = 1,5h với t = 1 – 4 h [8]
Thể tích của bể V = Qtk× t = 101,33 × 1,5 = 152 m 3
Chọn chiều cao hữu ích của bể là Hct = 4 m
Chọn chiều cao bảo vệ của bể là Hbv = 0,5 m
Vậy kích thước của bể là: L × B × H = 7 m × 5,5 m × 4,5 m
Nồng độ sinh khối trong vùng Anoxic:
SRT: thời gian lưu bùn của bể Aerotank, SRT = 5 – 15 ngày, chọn SRT ngày
Trong đó: S 0 : nồng độ BOD vào bể Anoxic (mg/l)
Tốc độ khử nitrat riêng:
Lượng nitrat được loại bỏ mỗi ngày là:
Trong đó: MLVSS = Xb = 2508 mg/l
Công suất động cơ cần để khuấy trộn:
1000 × 10 = 1,52 (kW) = 2 HP Trong đó: 1 KW = 1,34102209 HP
Chọn 2 máy khuấy trộn chìm EVERGUSH EFM-20T 2HP, 1 hoạt động, 1 dự phòng
Trong đó: 10 là: năng lượng khuấy trộn cần thiết cho bể Anoxic (kW/1000m 3 ) Đường ống dẫn nước vào bể Anoxic:
Vận tốc nước chảy cho phép trong ống v = 1 – 1,5 m/s, chọn vận tốc nước vào bể là 1,5 m/s, lưu lượng nước thải là 41,7 m 3 /h
Chọn loại ống U.PVC Tiền Phong có ∅ = 42 mm với chiều dày là 2 mm
Hiệu quả xử lý của bể Anoxic:
Chọn hiệu suất xử lý COD, BOD5, N lần lượt là 15%, 10%, 80% Ta có:
Hàm lượng COD còn lại sau bể Anoxic là:
449,2 × (1 – 0,15) = 381,8 mg/l Hàm lượng BOD5 còn lại sau bể Anoxic là:
Hàm lượng N còn lại sau bể Anoxic là:
Bảng 3.18 Thông số thiết kế bể Anoxic
STT Thông số Kí hiệu Đơn vị Giá trị
Chiều cao hữu ích H Mm 4
Chiều cao xây dựng Hxd Mm 4,5
3 Thể tích xây dựng của bể Wt m 3 152
4 Công suất của máy khuấy N KW 2
Thực hiện quá trình phân hủy các chất hữu cơ có trong nước thải ở điều kiện hiếu khí b Tính toán
1 Lưu lượng nước thải, Q = 1000 m 3 /ngày.đêm
2 BOD vào = 158,5 mg/l, COD vào = 381,8 mg/l
3 Nhiệt độ duy trì bể : t o = 30 o C
1 Nồng độ chất lơ lửng dễ bay hơi trong hỗn hợp bùn hoạt tính MLSS: X = 2500 – 4000 mg/l ,chọn X = 3000 mg/l
2 Thời gian lưu bùn: θ c = 5 – 15 ngày, chọn θ c = 10 ngày
3 Chọn Y: hệ số sinh trưởng cực đại, Y = 0,4 – 0,8 Chọn Y = 0,6
4 Kd : Hệ số phân hủy nội bào, Kd = 0,02 – 0,1 ngày –1 Chọn Kd = 0,06 ngày –1
5 Độ tro của cặn hữu cơ lơ lửng trôi ra khỏi bể, Z = 0,2 , trong đó có 80% cặn bay hơi
6 Nước thải có nồng độ chất dinh dưỡng COD : N : P = 150 : 5 : 1
7 Tỉ số F/M : 0,2 – 0,6 kg/kg.ngày
8 Tải trọng thể tích: 0,8 – 1,92 kgBOD5/m 3 ngày
9 Tỉ số thể tích bể/lưu lượng giờ: W/Q = 3 – 5 h
10 Tỉ số tuần hoàn bùn hoạt tính:Qt/Q = 0,25 – 1,0
Nồng độ bùn hoạt tính tuần hoàn lại bể Aerotank là:
Ta có phương trình cân bằng vật chất như sau: (149/[4])
Q × X0 + Qth× Xth = (Q + Qt) × X Trong đó:
Q: lưu lượng nước thải đi vào mỗi bể, m 3 /ngày
X0 : nồng độ bùn hoạt tính đi vào bể, mg/l
Qth: lưu lượng bùn tuần hoàn, m 3 /ngày
Xth: nồng độ bùn tuần hoàn, mg/l
X: nồng độ bùn cần duy trì trong bể
Trong thực tế nồng độ bùn hoạt tính trong nước thải đi vào bể là không đáng kể, nên:
Hệ số bùn tuần hoàn: α = X
8000−3000 = 0,6 Vậy lưu lượng bùn tuần hoàn: Qt = Q × α = 1000 × 0,6 = 600 m 3 /ngày.đêm
Thể tích bể Aerotank được xác định theo công thức: (149/[4])
Q: Lưu lượng trung bình ngày, m 3 /ngđ
Y: hệ số năng suât sử dụng chất nền, mgVSS/mg cơ chất θ c : Thời gian lưu bùn θ c = 5 – 15 ngày Chọn θ c = 10 ngày
So , S : hàm lượng BOD đầu vào, ra, mg/l
X: Nồng độ bùn hoạt tính trong bể, mg/l
Kd : Hệ số phân hủy nội bào Lấy Kd = 0,06 ngày –1
Chọn chiều cao công tác của bể Aerotank là Hct = 4 m ( từ 3 – 6m)
Chiều cao bảo vệ Hbv = 0,5 m
Vậy chiều cao tổng của bể là:
4 = 39,6 m 2 Chọn thiết kế của bể là hình vuông với cạnh B = 6,3 m
Vậy kích thước của bể Aerotank là: B × B × H = 6,3 m × 6,3 m × 4,5 m
Thời gian lưu nước của bể: θ = V
Tốc độ tăng trưởng của bùn hoạt tính:
1+0,06×10 = 0,375 mgVSS/mg BOD Trong đó:
Yb: Tốc độ tăng trưởng của bùn hoạt tính
Y: hệ số năng suất sử dụng chất nền, mgVSS/mg cơ chất θ c : Tuổi thọ bùn Chọn 10 ngày
Kd: Hệ số phân hủy nội bào Kd = 0,06 ngày –1
Lượng bùn sinh ra mỗi ngày (theo VSS):
Tổng lượng cặn sinh ra theo độ tro của cặn (theo SS):
Trong đó: z là: độ tro của bùn hoạy tính, z = 0,2
Lượng cặn dư hằng ngày phải xả đi:
Lượng bùn dư cần xử lý = tổng lượng bùn = lượng SS trôi ra khỏi bể lắng II
Axả = Abùn(ss) – Ara = Abùn(ss) – Q × SSra× 10 – 3 = 59,44 – 1000 × 54× 10 – 3 = 5,44 kg/ngày
Lưu lượng xả bùn ra hằng ngày:
Qx: lượng bùn xả ra hằng ngày, m 3 /ngày
Qr: lượng nước đưa ra ngoài từ bể lắng II
Xt: nồng độ bùn tuần hoàn, mg/l
X: nồng độ bùn hoạt tính trong bể, mg/l
Xr: nồng độ bùn hoạt tính trong nước thải sau bể lắng II, mg/l θ c : thời gian lưu bùn
Qr = Q (coi như lượng nước theo bùn là không đáng kể)
Với: 0,7: tỉ lệ cặn cặn bay hơi trong tổng số cặn hữu cơ, cặn không tro
Giá trị này nằm trong khoảng cho phép thiết kế của bể (0,2 – 0,6 kgBOD5/kg VSS.ngày) (152/[4])
Kiểm tra tải trọng hữu cơ
Giá trị này nằm trong khoảng cho phép thiết kế của bể ( 0,8 – 1,92 kgBOD5/m 3 ngày) (152/[4])
Tốc độ sử dụng cơ chất:
Trong đó: f: Tỉ số chuyển đổi giữa BOD và COD, chọn f = 0,65 (từ 0,45 – 0,68)
Axả: lượng bùn sinh ra hằng ngày phải xả đi
Lượng oxy cần thiết trong điều kiện thực tế:
Cs : nồng độ oxy bão hòa trong nước sạch ở 20°C, chọn Cs = 9,08 mg/l
DỰ TOÁN KINH TẾ CHO PHƯƠNG ÁN 1
3.3.1 Vốn xây dựng phương án 1
Hệ thống xử lý nước thải được xây dựng chủ yếu bằng bê tông cốt thép (BTCT), với giá thành ước tính khoảng 2.000.000 VNĐ/m³ Trong khi đó, các công trình phục vụ khác thường được xây bằng gạch bê tông, có giá thành khoảng 900.000 VNĐ/m³.
Bảng 3.24 Tính toán giá thành xây dựng phương án 1 STT
Tên công trình Vật liệu Thể tích
Số lượng Đơn giá (VNĐ/m 3 )
10 Nhà hóa chất Gạch bê 25 1 900.000 22.500.000 tông
11 Nhà điều hành Gạch bê tông
12 Nhà bảo vệ Gạch bê tông
Các hạng mục khác như: cây xanh, đường nội bộ, đèn chiếu sáng, hàng rào xung quanh, các công trình vệ sinh, bãi giữ xe,
3.3.2 Vốn đầu tư trang thiết bị phương án 1
Bảng 3.25 Tính toán giá thành trang thiết bị phương án 1
STT Thiết bị Số lượng Đơn giá (VNĐ)
Máy thổi khí TAIKO SSR 5,5 kW
Xuất xứ: Nhật Bản 2 cái 39.640.000 79.280.000 Đĩa khuếch tán khí tinh EDI FlexAir
Bể lắng I Ống trung tâm 1 cái 10.000.000 10.000.000 Máng răng cưa 1 cái 5.000.000 5.000.000
Máy khuấy trộn chìm EVERGUSH 2 31.671.000 63.342.000
Máy thổi khí Taiko Kikai SSR-100
11KW 2 51.520.000 103.040.000 Đĩa khuếch tán khí tinh EDI FlexAir
Bơm tuần hoàn nước (Máy bơm chìm cao áp Zenit APN
Bể lắng II Ống trung tâm 1 10.000.000 10.000.000
Bơm chìm hút bùn HSF280 – 11.5
Bồn chứa hóa chất 1 cái 1.200.000 1.200.000 Bơm định lượng 2 cái 5.300.000 10.600.000
Bể nén bùn Ống trung tâm 1 cái 4.000.000 4.000.000
3.3.3 Tổng chi phí đầu tư cho hệ thống phương án 1
MĐT = MXD + MTB = 4.222.980.000 + 824.572.000 = 5.047.552.000 VNĐ a Chi phí khấu hao:
Phần đầu tư xây dựng tính khấu hao trong 20 năm:
M kh xd = Mxd : 20 = 4.222.980.000 : 20 = 211.149.000 VNĐ/năm
Phần đầu tư cho thiết bị tính khấu hao trong 10 năm:
M kh tb = Mxd : 10 = 824.572.000: 10 = 82.457.200 VNĐ/năm
Tổng chi phí khấu hao:
Mkh = M kh xd + M kh tb = 211.149.000 + 82.457.200 = 293.606.200 VNĐ/năm b Chi phí vận hành:
Giả sử làm thí nghiệm Jatest ta tìm được lượng PAC tối ưu cho vào là 15 mg/l = 0,015 kg/m 3
Lượng PAC dùng trong 1 ngày là : 1000 × 0,015 = 15 kg
Chọn PAC dạng rắn có hàm lượng 10% Quy cách 25 kg/bao
Lượng PAC dùng trong 1 năm là : 15 × 365 = 5475 kg
Theo 6.2.8 thì: Lượng clo dùng trong 1 năm là : 1095 ( kg/năm)
Sử dụng axic sulphuric 98% để trung hòa, hạ pH của nước thải từ giá trị 10 xuống khoảng 6,6 – 7,6
Nồng độ axit sulphuric 98% thích hợp dùng trung hòa nước thải khoảng 30 ppm Liều lượng axit cần dùng khoảng : 21 × 1000 m 3 = 21 kg/ngày đêm
Lượng axit sulphuric 98% tiêu thụ trong 1 năm là: 365 × 21 = 7665 (kg/năm)
Bảng 3.26 Chi phí hóa chất
Tên hóa chất Số lượng
(kg/năm) Đơn giá (VNĐ/kg)
Bảng 3.27 Chi phí điện năng cho các công trình trong 1 ngày phương án 1
STT Thiết bị Số lượng
Thời gian hoạt động Điện năng tiêu thụ (kW/ngày)
Máy thổi khí TAIKO SSR
5,5 kW Xuất xứ: Nhật Bản
Máy thổi khí Taiko Kikai
(Máy bơm chìm cao áp
Giá điện sản suất lấy trung bình khoảng 1.500 VNĐ/ kWh
Vậy chi phí tiền điện cho một năm:
Với một hệ thống xử lý nước thải như vậy cần phải có một kỹ sư và một công nhân vận hành với mức lương như sau:
Số tiền phải trả một năm:
Chi phí bảo dưỡng định kỳ:
Chi phí mua toàn bộ thiết bị máy móc là 824.572.000 VNĐ và chi phí các công trình trong hệ thống xử lý là 4.222.980.000 VNĐ
Chi phí bảo trì, bảo dưỡng máy móc thiết bị chiếm 1% chi phí mua thiết bị, chi phí bảo dưỡng công trình chiếm 0,5% chi phí xây dựng
Tổng chi phí vận hành trong 1 năm:
Tổng chi phí cho hệ thống xử lý nước thải hoạt động trong 1 năm là:
Chi phí xử lý 1 m 3 nước thải:
DỰ TOÁN KINH TẾ CHO PHƯƠNG ÁN 2
3.4.1 Vốn xây dựng phương án 2
Hệ thống xử lý nước thải được xây dựng bằng bê tông cốt thép (BTCT), với giá thành sơ bộ khoảng 2.000.000 VNĐ/m3 Ngoài ra, các công trình phục vụ được xây dựng bằng gạch bê tông có giá thành sơ bộ là 900.000 VNĐ/m3.
Bảng 3.28 Tính toán giá thành xây dựng phương án 2 STT
Tên công trình Vật liệu Thể tích
Số lượng Đơn giá (VNĐ/m 3 )
9 Nhà hóa chất Gạch bê tông
10 Nhà điều hành Gạch bê tông
11 Nhà bảo vệ Gạch bê tông
Các hạng mục khác như: cây xanh, đường nội bộ, đèn chiếu sáng, hàng rào xung quanh, các công trình vệ sinh, bãi giữ xe,
3.4.2 Vốn đầu tư trang thiết bị phương án 2
Bảng 3.29 Tính toán giá thành trang thiết bị phương án 2
STT Thiết bị Số lượng Đơn giá
Máy thổi khí TAIKO SSR 5,5 kW
Xuất xứ: Nhật Bản 2 cái 39.640.000 79.280.000 Đĩa khuếch tán khí tinh EDI
Bể lắng I Ống trung tâm 1 cái 10.000.000 10.000.000 Máng răng cưa 1 cái 5.000.000 5.000.000
Máy thổi khí TAIKO SSR – 100
11kW 2 cái 51.520.000 103.040.000 Đĩa khuếch tán khí tinh EDI
FlexAir Threaded Disc (9inch) 80 cái 350.000 28.000.000
Giá thể D100 Kích thước : D = 100 mm Diện tích bề mặt 250 (m 2 /m 3 );
Bể lắng II Ống trung tâm 1 cái 10.000.000 10.000.000 Máng răng cưa 1 cái 5.000.000 5.000.000 Bơm chìm hút bùn HSF280 – 11.5
Xuất xứ: Đài Loan Bơm định lượng 2 cái 5.300.000 10.600.000
Bồn chứa hóa chất 1 cái 1.200.000 1.200.000 Bơm định lượng 2 cái 5.300.000 10.600.000
Bể nén bùn Ống trung tâm 1 cái 4.000.000 4.000.000
3.4.3 Tổng chi phí dầu tư cho hệ thống phương án 2
MĐT = MXD + MTB = 4.104.460.000 + 939.640.000 = 5.044.064.000 VNĐ a Chi phí khấu hao:
Phần đầu tư xây dựng tính khấu hao trong 20 năm:
M kh xd = Mxd : 20 = 4.104.460.000 : 20 = 205.223.000 VNĐ/năm
Phần đầu tư cho thiết bị tính khấu hao trong 10 năm:
M kh tb = Mxd : 10 = 939.640.000: 10 = 93.964.000 VNĐ/năm
Tổng chi phí khấu hao:
Mkh = M kh xd + M kh tb = 205.223.000 + 93.964.000 = 299.183.000 VNĐ/năm b Chi phí vận hành:
Giả sử làm thí nghiệm Jatest ta tìm được lượng PAC tối ưu cho vào là 15 mg/l = 0,015 kg/m 3
Lượng PAC dùng trong 1 ngày là : 1000 × 0,015 = 15 kg
Chọn PAC dạng rắn có hàm lượng 10% Quy cách 25 kg/bao
Lượng PAC dùng trong 1 năm là : 15 × 365 = 5475 kg
Theo 4.2.10 thì: Lượng clo dùng trong 1 năm là : 1095 ( kg/năm)
Sử dụng axic sulphuric 98% để trung hòa, hạ pH của nước thải từ giá trị 10 xuống khoảng 6,6 – 7,6
Nồng độ axit sulphuric 98% thích hợp dùng trung hòa nước thải khoảng 30 ppm Liều lượng axit cần dùng khoảng : 21 × 1000 m 3 = 21 kg/ngày đêm
Lượng axit sulphuric 98% tiêu thụ trong 1 năm là: 365 × 21 = 7665 (kg/năm)
Bảng 3.30 Chi phí hóa chất
Tên hóa chất Số lượng
(kg/năm) Đơn giá (VNĐ/kg)
Bảng 3.31 Chi phí điện năng cho các công trình trong 1 ngày phương án 2
STT Thiết bị Số lượng
Thời gian hoạt động Điện năng tiêu thụ (kW/ngày)
2 HP Xuất xứ: Đài Loan
Giá điện sản suất lấy trung bình khoảng 1.500 VNĐ/ kWh
Vậy chi phí cho một năm:
Với một hệ thống xử lý nước thải như vậy cần phải có một kỹ sư và một công nhân vận hành với mức lương như sau:
Số tiền phải trả một năm:
Chi phí bảo dưỡng định kỳ:
Chi phí mua toàn bộ thiết bị máy móc là 939.640.000 VNĐ và chi phí các công trình trong hệ thống xử lý là 4.104.460.000 VNĐ
Chi phí bảo trì, bảo dưỡng máy móc thiết bị chiếm 1% chi phí mua thiết bị, chi phí bảo dưỡng công trình chiếm 0,5% chi phí xây dựng
Tổng chi phí vận hành trong 1 năm:
Tổng chi phí cho hệ thống xử lý nước thải hoạt động trong 1 năm là:
Chi phí xử lý 1 m 3 nước thải:
SO SÁNH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ CHO HỆ THỐNG XỬ LÝ
Bảng 3.32 So sánh kinh phí hai phương án
Chi phí kinh tế Phương án 1
Tổng chi phí xây dựng và lắp đặt 5.047.552.000 VNĐ 5.044.064.000 VNĐ
Tổng chi phí quản lý và vận hành 672.799.345 VNĐ/năm 610.942.065 VNĐ/năm
Giá thành của 1 đơn vị xử lý nước 2.648 VNĐ/m 3 nước thải 2.493 VNĐ/m 3 nước thải
Áp dụng phương án 1 không hợp lý do chiếm diện tích mặt bằng lớn hơn, tổng chi phí xây dựng, lắp đặt, quản lý và vận hành cao hơn, cũng như giá thành xử lý nước cho mỗi đơn vị đều cao hơn so với phương án 2.
Trong khi đó, 2 phương án xử lý SS và Coliform như nhau, hiệu quả xử lý của
Cả hai phương án đều có hiệu quả xử lý cao, tuy nhiên, phương án 2 xử lý COD và BOD tốt hơn phương án 1 Mặc dù phương án 2 có khả năng xử lý Nitơ (N) và Phospho (P) thấp hơn một chút so với phương án 1, sự khác biệt này không đáng kể.
Phương án 2 sử dụng bể MBBR không chỉ tiết kiệm diện tích mà còn dễ vận hành, không phát sinh mùi hôi, không cần tuần hoàn bùn và không gặp phải vấn đề tắc nghẽn hệ thống như phương án 1 với bể Aerotank.
Dựa vào những nhận xét phía trên ta nhận thấy phương án 2 thực hiện khả thi và hợp lý hơn phương án 1
Chọn phương án 2 để thực hiện thiết kế.
