Môi trường đô thị - Chương 4: Xử lý nước thải bằng phương sinh học

3,8 = 3,04 ≈ 3,1 (m) - Chiều dài máng thu nước: L = ×π Dmáng = 3,14 * 3,1 = 9,734 (m) - Tải trọng thu nước trên 1m dài của máng: aL = 150 *1, 6 24, 65 9, 734 Q L = = (m3/mdài.ngày) ™ Kiểm tra lại thời gian lắng nước - Thể tích phần lắng: ( ) ( ) ( )32222 8,297,2*6,08,3 4 14,3* 4 mhdDV ttl =−=−= π - Thời gian lắng: ( )2 9 ,8 1 , 4 9 2 1 2 , 5 * (1 0 , 6 ) l t h Vt h Q Q = = =+ + - Thể tích phần chứa bùn: ( )35,2296,1*48,11* mhFV nb === - Thời gian lưu bùn: ( )h QQ Vt thx b b 9,25,723,0 5,22 =+=+= Trong đó: Qx: Lưu lượng bùn thải: Qx = 5,6 (m3/ngđ) = 0,23 (m3/h) Qth: Lưu lượng bùn tuần hoàn: Qth = 0,6*12,5 = 7,5 (m3/h) Các thông số thiết kế bể lắng II STT Tên thông số Số liệu dùng thiết kế Đơn vị 1 Diện tích tiết diện ướt của ống trung tâm (f) 0,28 (m2) 2 Diện tích tiết diện ướt của bể lắng (F) 11,2 (m2) 3 Đường kính ống trung tâm (d) 0,6 (m) 4 Đường kính của bể lắng(D) 3,8 (m) 5 Chiều cao bể (H) 5 (m) 6 Thời gian lắng (t) 1,5 giờ 7 Đường kính máng thu 3,1 (m2) Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn Trang 140 CHI TIEÁT MAÙNG RAÊNG CÖA TÆ LEÄ 1:5 CHI TIEÁT MAÙNG THU NÖÔÙC TÆ LEÄ 1:10 CHI TIEÁT OÁNG NOÁI PVC Ø114 QUA TÖÔØNG TÆ LEÄ 1:10 CHI TIEÁT SAØN COÂNG TAÙC TÆ LEÄ 1:20 MAËT BAÈNG BEÅ LAÉNG ÑÖÙNG TÆ LEÄ 1:20 MAËT CAÉT A-A TÆ LEÄ 1:20 LÔÙP ÑEÄM CAO SU MAÙNG RAÊNG CÖA 4 LOà 14 BAÉT VÔÙI BULOÂNG M12 CHOÂN SAÜN TRONG THAØNG BEÅ KHUNG THEÙP THANG LEO L40X40X4 OÁNG TRUNG TAÂM OÁNG XAÛ CHAÁT NOÅI Ø150 OÁNG DAÃN PVCØ114 DAÃN NÖÔÙC OÁNG PVC Ø114 DAÃN NÖÔÙC THAÛI TÖØ BEÅ AEROTEN MAÙNG RAÊNG CÖA MÖÔNG THU NÖÔÙC OÁNG TRUNG TAÂM Ø600 OÁNG XAÛ BUØN Ø150 OÁNG PVCØ114 DAÃN NUÔÙC RA NGUOÀN OÁNG XAÛ CHAÁT NOÅI Ø150 OÁNG TRUNG TAÂM Ø600 MAÙNG RAÊNG CÖA TAÁM CHAÉN CHAÁT NOÅI CAÀU THANG LEO HAØNH LANG COÂNG TAÙC TAÁM CHAÉN SAØN COÂNG TAÙC THEÙP KHUNG L50X50X5 LÖÔÙI THEÙP L18 HAØN CHAËT VAØO KHUNG THEÙP DAÂY NEO BULOÂNG M10 RAÂU THEÙP Ø6 HAØN CHAËT VAØO PHUÏ TUØNG OÁNG OÁNG SAÉT TRAÙNG KEÕM RAÊNG MOÄT ÑAÀU KHAÂU RAÊNG NGOAØI OÁNG PVC Ø114 OÁNG SAÉT TRAÙNG KEÕM ÑAÕTIEÄN RAÊNG SAÜN LAN CAN TAY VÒN STKØ34 +1.15 OÁNG PVCØ114 DAÃN NÖÔÙC THAÛI TÖØ BEÅ AEROTEN BEÂTOÂNG LOÙT M75 BEÂTOÂNG COÁT THEÙP M200 OÁNG PVCØ150 XAÛ BUØN +1.90 +1.15 ±0.00 -3.25 -5.25 -3.25 ±0.00 KHE DÒCH CHUYEÅN 12mm PHEÃU THU CHAÁT NOÅI TAÁM CHAÉN CHAÁT NOÅI PHEÃU THU CHAÁT NOÅI OÁNG LOE TAÁM CHAÉN 4.2.4. Xử lý nước thải bằng vi sinh kỵ khí (bể UASB) 4.2.4.1. Cấu tạo: 300 NT ra 1000 (Vùng lắng) 1200 (Vùng XL) Dẫn nước vào 2000 450 >=55 Khí Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn Trang 141 4.2.4.2. Nguyên tắc Nước thải sau khi điều chỉnh pH và dinh dưỡng được dẫn vào đáy bể và nước thải đi lên với vận tốc 0,6-0,9 m/h. Quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp kỵ khí xảy ra (bùn + nước thải) Æ tạo ra khí (70-80% CH4) 4.2.4.3. TÍNH TOÁN 1/ Hiệu quả làm sạch E = Sv - Sr Sv 2/ Lượng S khử 1 ngày G = Q (Sv – Sr),10-3 (kg/ngày) 3/ Tải trọng COD cả bể: phụ thuộc các nguồn thải (4 -18 kg COD/m3.ng) 4/ Dung tích xử lý yếm khí cần thiết V = G a (m 3) 5/ Tốc độ nước đi lên (v = 0,6-0,9m/h) 6/ Diện tích bể cần thiết F = Qv 7/ Chiều cao phần xử lý H1 = V F 8/ Chiều cao H = H1 + H2 + H3 Với: + H1: chiều cao phần xử lý + H2: chiều cao vùng lắng : H2 = (1,2-2m) + H3: chiều cao dự trữ : H3 = (0,3-0,5m) 9/ Thời gian lưu nước T = V Qngày .24 = H.F.24 Qngày Ví dụ áp dụng 1. Tính bể UASB cho công trình xử lý nước thải Thủy sản công suất 300m3/ngày đêm Khi đi qua các công trình xử lý trước thì hàm lượng COD giảm từ 20 ÷ 40 %. Chọn hiệu quả xử lý của các công trình phía trước là 0 % thì hàm lượng COD đầu vào của bể UASB là: CODv = 500 (mgCOD/l) Trong bể UASB để duy trì sự ổn định của quá trình xử lý yếm khí phải duy trì được tình trạng cân bằng thì giá trị pH của hỗn hợp nước thải từ 6,6 ÷ 7,6.Giả sử rằng,tỉ lệ chất dinh dưởng là phù hợp cho thích nghi và phát triển vi sinh vật. Để tạo điều kiện tốt cho hoạt động phân hủy các hợp chất hữu cơ thành khí mêtan giá trị pH trong bể xử lý phải thích hợp: 6,8 ÷ 7,5. Do đó trước khi nước thải vào bể UASB ta tiến hành bổ sung hoá chất để duy trì giá trị pH = 7. Yêu cầu nước thải trước khi vào công trình xử lý yếm khí tiếp theo chỉ tiêu COD cần đạt là 325 mg/l. A. Tính toán kích thước bể : Lưu lượng nước vào bể là : QV=300 m³ /ngày đêm Chọn hiệu xuất xử lý : 65 % Đầu vào có C0= 500 mgCOD/l  Đầu ra có Ce= 175 mgCOD/l  Lượng COD cần khử trong 1 ngày: m = (500 – 175) *300 * 10-3 =97.5 (kgCOD/ngy) Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn Trang 142 Chọn tải trọng COD của bể là: L = 3 (kg COD/m³ .ngày) (Trang 455, XLNT đô thị và công nghiệp – Lâm Minh Triết). Thể tích phần xử lý yếm khí cần l: V = L m = 3 5.97 = 32.5 (m3) Tốc độ nước đi lên trong bể: v = 0.6 ÷ 0.9 (m/h) để đảm bảo bùn trong bể được duy trì ở trạng thái lơ lửng. Chọn v = 0.781 (m/h) => Diện tích bề mặt l: F= VaoV Q = 24*781.0 300 = 16 (m²) => Kích thước tiết diện bể: F=B*L= 4 * 4 = 16(m2)  Chiều cao phần xử lý yếm khí l: H1= F V = 16 5.32 =2.031 (m) ≈ 2.1 (m) Chiều cao phần lắng: H2 ≥ 1m . (Trang 195 – Tính tốn thiết kế cc cơng trình xử lý nước thải – TS. Trịnh Xuân Lai) => Chọn H2 = 1.2 (m) Chiều cao bảo vệ, chính l phần thu khí: H3=0.3 (m) Chiều cao xây dựng của bể UASB sẽ là: Htc= H1+ H2 + h3 = 2.1+1.2+0.3 =3.6 (m) Trong bể thiết kế 1 ngăn lắng. Nước đi vào ngăn lắng sẽ được tách bằng các tấm chắn khí. Tấm chắn khí đặt nghiêng một góc α (với α ≥ 550) Chọn α = 550 Gọi Hlắng : chiều cao toàn bộ ngăn lắng. => HLắng= 2 (m). (Trang 195 – Tính tốn thiết kế cc cơng trình xử lý nước thải – TS. Trịnh Xuân Lai) Kiểm tra: %30%89.63 6.3 3.023 ≥=+=+ be lang H HH (Thỏa yêu cầu) Thời gian lưu nước trong ngăn lắng (tlắng ≥ 1 h). Chọn tlắng= 1 giờ. h hm mL Q HBL Q V t matthoang langmatthoang lang lang 1/5.12 )(2*4**5,0***2 1 3 3 ====  Lmặtthống=3.125 (m)  Khoảng cách từ mí trên cùng của ngăn lắng đến thành bể là: (L-Lmặtthống)/2 = (4-3.125)/2= 437 (mm) Thời gian lưu nước trong bể (HRT = 4 ÷ 12 h) : h hm m Q HHBLHRT be 224.4 /5.12 )3,06.3(4*4)( 3 3 =−=−×= (Thỏa yêu cầu) B. Tấm chắn khí và tấm hướng dịng: Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn Trang 143 Khoảng cách giữa 2 tấm chắn khí là :b Vận tốc nước qua khe vào ngăn lắng (vqua khe = 9 ÷ 10 m/h) [1] Chọn vqua khe = 9m/h Ta có: hm bmmkhe hm S Qv khe quakhe /944 /5.12 3 =××== ∑ → b= 0,087m=87 mm Trong bể UASB, ta bố trí 2 tấm hướng dòng và 4 tấm chắn khí, các tấm này đặt song song với nhau và nghiêng so với phương ngang một góc 550 Tấm chắn khí 1: .Dài = B = 4 m .Rộng = m HH b lang 976.0 55sin 2,12 55sin 00 2 1 =−= −= → Chọn rộng = 975 mm Tấm chắn khí 2: Đoạn xếp mí của 2 tấm chắn khí lấy bằng 0,25 m. .Dài = B = 4 m .Rộng = 0,25 m + 0 32 55sin hHH −+ .Với h = b*sin(900 – 550 ) = 87*sin 350 = 50 (mm) .Rộng = b2 = )(02,2 55sin 050.03.02.125,0 0 mm =−++ → Chọn rộng = 2020 mm => Tấm hướng dòng: được đặt nghiêng so với phương ngang một góc ϕ và cách tấm chắn khí dưới 87 mm. Khoảng cách từ đỉnh tam giác của tấm hướng dòng đến tấm chắn 1: 0000 0 2 00 12 00 1 000 765221802180 52 56 71 7155sin8755sin 5650106 5055cos*8755cos* 106 35cos 87 )5590cos( =×−=×−= =→== ≈×=×= =−=−= === ==−= θϕ θθ a htg mmbh mmala mmba mmbl khe khe khe Đoạn nhô ra của tấm hướng dòng nằm bên dưới khe hở từ 10÷20 cm. Chọn mỗi bên nhô ra 15 cm. mmlD 5121502106215022 =×+×=×+×= Chiều rộng tấm hướng dòng: mm D b 416 )5290sin( 2 512 )90sin( 2 003 =−=−= θ Chiều dài tấm hướng dòng: B = 4 m C. Tính máng thu nước : Chọn máng thu nước bê tông Máng thu nước được thiết kế theo nguyên tắc máng thu của bể lắng, thiết kế 1 máng thu nước đặt giữa bể chạy dọc theo chiều dài của bể. Vận tốc nước chảy trong máng: 0,6÷0,7 m/s (Nguyễn Ngọc Dung – Xử lý nước cấp, NXB Xây Dựng, 1999) Chọn Vmáng= 0,6 m/s Diện tích mặt cắt ướt của mội máng: Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn Trang 144 2 3 0058,0 /6,03600 /5.12 m sm sm V QA mang =×== ⇒ Chọn chiều ngang máng 200 mm chiều cao máng 200 mm Máng bê tông cốt thép dày 65 mm, có lắp thêm máng răng cưa thép tấm không gỉ, được đặt dọc bể, giữa các tấm chắn khí. Máng có độ dốc 1% để nước chảy dễ dàng về phần cuối máng. Tại đây có đặt ống thu nước Φ 90 bằng thép để dẫn nước sang bể Aerotank. Máng răng cưa: Máng tràn gồm nhiều răng cưa hình chữ V. Chiều cao một răng cưa: 60 mm Dài đoạn vát đỉnh răng cưa: 40 mm Chiều cao cả thanh: 260 mm Khe dịch chỉnh: Cách nhau 450 mm Bề rộng khe: 12 mm Chiều cao: 150 mm D.Tính lượng khí sinh ra và ống thu khí : Lượng khí sinh ra trong bể = 0.5 m 3/kgCODloaịbỏ (Metcalf & Eddy – Waste water engineering Treating, Diposal, Reuse, MccGraw-Hill, Third edition, 1991) Qkhí = 0,5 m3 /kgCODloaịbỏ * 97.5kgCODloaịbỏ /ngaỳ = 48.75 m3/ngaỳ = 2.03125 m3/h = 0,564 (l/s) Trong đó lượng khí metan sinh ra chiếm 70 ÷ 80% Chọn metan sinh ra chiếm 70%. => Lượng khí methane sinh ra = 0,35 /kgCODloaịbỏ QCH4 = 0,35 m3kgCODloaịbỏ * 97.5 kgCODloaịbỏ = 34.125 (m3/ngaỳ) Tính ống thu khí Chọn vận tốc khí trong ống Vkhí = 10 m/s Đường kính ống dẫn khí : Dkhí = khí khí V Q **3600*24 *4 π = 10**3600*24 75.48*4 π = 0,0085 m = 8 mm Chọn đường kính ống khí φ 14 ( φtrong = 8) Kiểm tra vận tốc khí : V khí = 2 4 xD xQkhí π = 2008,0* 00056,0*4 π = 11,141 (m/s) E.Tính lượng bùn sinh ra và ống xả bùn : Lượng bùn sinh ra trong bể = 0,05 : 0,1 g VSS/g COD loaị bỏ . (Metcalf & Eddy – Waste water engineering Treating, Diposal, Reuse, MccGraw-Hill, Third edition, 1991) Khối lượng bùn sinh ra trong một ngày Mbùn = 0,1 kg VSS/kg CODloại bỏ * 97.5 kg VSS/kg CODloại bỏ /ngày =9.75 kg VSS/ngày Theo sách “Anaerobic Sewage Treament “(Adianus C.van Haander and Gatze lettinna,trang 91 ) và Lâm Minh Triết. Ta có: 1 m3 bùn tương đương 260 kgVSS Thể tích của bùn sinh ra trong một ngày Vbùn = P M buøn = )/(260 )/(75.9 ngaykgVSS ngaykgVVS = 0,0375 m3/ngày Lượng bùn sinh ra trong một tháng = 0,0375 * 30 = 1.125 m3 /tháng Chiều cao của bùn trong 1 tháng : hbùn = F Vbuøn = 4*4 125.1 = 0.070 m Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn Trang 145 Ống xả bùn Chọn thời gian xả bùn 1-3 tháng một lần Thể tích bùn sinh ra trong 3 tháng Vbùn = 1.125 ( m3/tháng) * 3 (tháng) = 3.375 m3 Chọn thời gian xả bùn là 3 giờ . Lưu lượng bùn xả ra : Qbùn = 3 375.3 = 1.125 m3/h Bùn xả ra nhờ áp lực thủy tĩnh thông qua 1 ống inox φ76,đặt cách đáy 400 mm, độ dốc 2% F. Lấy mẫu : Để kiểm tra sự hoạt động bên trong bể ,dọc theo chiều cao bể ta đặt các van lấy mẫu .Với các mẫu thu được ở cùng 1 van ,ta có thể ước đoán lượng bùn ở độ cao đặt van đó. Dựa vào kết quả đo đạt và quan sát màu sắc bùn ,từ đó mà có sự điều chỉnh thích hợp Trong điều kiện ổn định , tải trọng của bùn gần như không đổi , do đó mật độ bùn tăng lên đều đặn .Việc lấy mẫu được thực hiện đều đặn hằng ngày Khi mở van , cần điều chỉnh sao cho bùn ra từ từ để đảm bảo thu được bùn gần giống trong bể vì nếu mở van lớn quá thi` nước sẽ thoát ra nhiều hơn.Thể tích mẫu thường lấy 500/1000 m3 . Bể cao 3.6 m,do đó dọc theo chiều cao bể đặt 5 van lấy mẫu , các va đặt cách nhau 0,5 m.Van dưới cùng đặt cách đáy 0.5 m . Chọn ống và van lấy mẫu bằng nhựa PVC cứng φ27 ( φtrong = 20 ). G. Hệ thống phân phối nước trong bể : Với loại bùn dạng hạt ,tải trọng > 4 kgCOD /m3.ngày thì số điểm phân phối nước trong bể cần thõa ∼ 2 m2 trên đầu phân phối . Theo “Metcalf & Eddy – Waste water engineering Treating, Diposal, Reuse, MccGraw-Hill, Third edition, 1991”, Số đầu phân phối cần : daum x /2 44 2 = 8 đầu Nước từ bể tuyển nổi được bơm qua bể UASB theo đường ống chính ,phân phối đều ra 4 ống nhánh nhờ hệ thống van và đồng hồ đo lưu lượng đặt trên từng ống . Vận tốc nước trong ống chính ( là ống đẩy của bơm ): Vchính = 1,5 : 2,5 m/s Chọn Vchính = 2 m/s → Chọn đường kính ống chính : Dchính = chínhV Q . 4 π = 2* )3600/5.12(*4 π = 0.047 m =47 mm ⇒ sử dụng ống inox φ60 (φtrong = 50) làm ống chính . Kiểm tra vận tốc nước trong ống chính Vchính = chínhS Q = 22 3 )4/( )/(3600/83,20 m sm πφ = 1.7684 m/s Vận tốc trong ống nhánh : Vnhánh = 1 : 3 m/s Chọn Vnhánh = 2 m/s . Lưu lượng nước trong mỗi ống nhánh Qnhánh = 4 Q = 4 /5.12 3 hm = 3.125 m3/h → Đường kính ống nhánh Dchính = Vnhanh Q . 4 π = 2* )3600/125.3(*4 π = 0,024 m = 24 mm ⇒ sử dụng ống inox φ27 (φtrong = 24) để dẫn nước phân phối trong UASB. Kiểm tra vận tốc nước trong ống nhánh : Vnhánh = nhanhS Q = 22 3 )4/( )/(3600/125.3 m sm πφ = 1.919 m/s H. Bơm : Lưu lượng cần bơm Q = 12.5 m3/h. Cột áp của bơm : H = Δz + ∑h (m H2O) Δz : khoảng cách từ mặt nước bể tuyển nổi đến mặt nước bể UASB . Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn Trang 146 MAËT BAÈNG BEÅ UASB MAËT CAÉT A-A MAËT CAÉT B-B CHI TIEÁT 2 TÆ LEÄ 1/5 MAËT CAÉT C -C MAËT BAÈNG MAÙNG THU NÖÔÙC TÆ LEÄ 1/5 CHI TIEÁT 1 TÆ LEÄ 1/ 5 MAÙNG RAÊNG CÖA TÆ LEÄ 1/10 B B - 0.600 0.000 +6.800 +6.000 + 500 1000 1000 1000 10001000 2000 2000 2000 2000 2000 1000 30 0 30 0 41 00 16 00 30 0 500 4 50 150 150 56°1200 400 98014001400 1000 2000 2000 2000 2000 2000 30 0 50 00 50 00 OÁNG THU BUØN - HAØNH LANG COÂNG TAÙC OÁNG THU KHÍ - 172 400 27 0 150 TAÁM KEÏP GIÖÕ OÁNG BULOÂNG 200 20 0 100250100 15 0 75 ÑEÄM CAO SU BULOÂNG M10 MAÙNG RAÊNG CÖA ÑEÄM CAO SU TAÁM INOX BULOÂNG 100200100 20 0 50 75 75 30 C CAÀU THANG OÁNG PHAÂN PHOÁI NÖÔÙC - OÁNG THU NÖÔÙC - OÁNG THU NÖÔÙC - 25 2500 50 480 20 0 60 20 60 40 KHE DÒCH CHÆNH 12mm 4000 4000 4000 12000 MAÙNG THU NÖÔÙC CHI TIEÁT 2 CHI TIEÁT 1 C 300 300 30 0 30 0 ÑOÀ AÙN MOÂN HOÏC KYÕ THUAÄT XÖÛ LYÙ NÖÔÙC THAÛI THIEÁT KEÁ BEÅ XÖÛ LYÙ SINH HOÏC NÖÔÙC THAÛI NGAØNH THUOÄC DA QUAÙCH.M.TUAÁN NG .TAÁN PHONG NG.VAÊN PHÖÔÙCCNBM GVHD SVTH TRÖÔØNG ÑH BAÙCH KHOA TP. HOÀ CHÍ MINH KHOA MOÂI TRÖÔØNG SOÁ BAÛN VEÕ: 3 CHI TIEÁT BEÅ UASB BAÛN VEÕ SOÁ :3 6/2001 TYÛ LEÄ : 1/50 10 00 10 00 10 00 10 00 Van laáy maãu 40 ∑h : tổng tổn thất của bơm ,bao gồm tổn thất cục bộ ,tổn thất dọc đường ống ,tổn thất qua lớp bùn lơ lửng trong bể UASB. Một cách gần đúng ,chọn Δz = 4 m H2O ∑h = 7 m H2O ⇒ H = 4+ 7 = 11 m H2O Công suất yêu cầu trên trục bơm : N = η.1000 ... HgpQ = 8.0*1000 11*/81.9*/1000*)3600/5.12( 233 msmmkgm = 0,468 kw Vậy chọn bơm ly tâm công suất 0.75 kw= 1 (HP ) Ví dụ áp dụng 2. Tính bể UASB cho công trình xư lý NT có các thong số cho trong bài 1) Hiệu quả xử lý COD, BOD của UASB là 75% (tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải, Trịnh Xuân Lai, 2001) BODra= 1367 - (1367*75%)= 342 mg/l - Hiệu quả xử lý COD. CODra= 2236 - (2236*75%)= 517 mg/l - Hiệu quả xử lý N, P: Tỷ lệ BOD : N : P trong bể UASB tốt nhất = 350 : 5 : 1. Nồng độc BOD bị khử: 1367*0.75 = 1025.25mg/l Nồng độ N bị khử tương ứng: lmg /17 350 5*25.1025 == Nồng độ P bị khử tương ứng: lmg /3 350 1*25.1025 == lmgNra /9417111 =−= lmgPra /24327 =−= Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn Trang 147 - Lượng COD cần khử mổi ngày. G = 1000m3*(75%*2236)=1677 kgCOD/ngày - Tải trọng khử COD của bể, theo quy phạm từ 4 - 18 kg COD/m3. ngày.Chọn a=7 kgCOD/ngày. 2) Thể tích xử lý yếm khí cần thiết. 3240 7 1677 m a GV === 3) Để giữ lớp bùn ở trạng thái lơ lững tốc độ nước dâng trong bể khoảng 0,6-0,9m/h (Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải, Trịnh Xuân Lai,2001 ). Chọn v = 0,9m3/h - Diện tích bể cần thiết 3.46 9.0*24 1000 === v QF m2 4) Chiều cao cần xử lý yếm khí. m F VH 2.5 3.46 240 1 === 5) Tổng chiều cao bể. H=H1+H2+H3 H1: chiều cao cần phải xử lý yếm khí. H2: Chiều cao vùng lắng, chiều cao này phải lớn hơn 1 để đảm bảo không gian an toàn cho vùng lắng. Chọn H2=1,5m H3: Chiều cao dự trữ chọn 0,3m => H=5.2+1,5+0,3= 7 m. 6) Kiểm tra thời gian lưu nước. 24VT h Q = ∗ Với V=H*F= 7*46.3=324.1 (m3). => hT 78.724* 1000 1.324 == 7) Kích thước bể: Với diện tích F= 46.3 m2, chiều cao tổng cộng H=7 m Î chiều dài bể L=8m Chiều rộng bể B=5.9m 8) Nước khi vào ngăn lắng sẽ được tách khí bằng các tấm chắn khí đặt nghiêng so với phương ngang một góc 45-600. Chọn 500 2 50 30 B HH tg lang += 2*5003 BtgHHlang =+ =>Hlắng=3.46 – 0,3 = 3.16m, >30% so với chiều cao bể nên thỏa mãn điều kiện thiết kế. 9) Trong bể lắp 1 tấm hướng dòng. Với một tấm hướng dòng lắp 4 tấm chắn khí, đặt theo hình chữ V, mỗi bên đặt 2 tấm, các tấm nầy đặt song song với nhau và nghiêng so với phương ngang 1 góc 500. Chọn khe hở các tấm chắn nầy bằng nhau. Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn Trang 148 Tổng diện tích các khe hở chiếm 15-20% tổng diện tích bể. Chọn Fkhe=0,15Fbể Trong ngăn có 4 khe hở, diện tích mỗi khe. 274.1 4 3.46*15.0*15.0 m sokhe FF bekhe === Khoảng cách (bề rộng) giữa các khe hở. m sokhe Fl khe 435.0 4 77.1 === 10) Tấm chắn khí 1. Chiều dài l1=L=8m Chiều rộng b1. m HH b lang 17.2 50sin 5.116.3 50sin 00 2 1 =−=−= 11) Tấm chắn khí 2: Chiều dài l2= L = 8m Chiều rộng b2 mmh 280)5090sin(*435 =−= Độ dài tấm b2 chồng lên b1 chọn 400mm mhHHb 38.2 50sin 280.03.05.1400 50sin 400 322 =−++=−++= 12) Tấm hướng dòng được đặt nghiêng so với phương ngang 1 góc 500 và cách tấm chắn khí 1 là 435mm Khoảng cách giữa hai tấm chắn khí là L=4X. Với X=435*cos 500=280mm =>L=4X=4*280=1119mm ≈ 1.12m la éng H 3 Tm hng dòng Tm chn khí 1 Tm chn khí 2 435 Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn Trang 149 Tấm hướng dòng có chức năng chặn bùn đi lên phần xử lý yếm khí lên phần lắng nên độ rộng đáy D giữa hai tấm hướng dòng phải lớn hơn L. Đoạn nhô ra của tấm hướng dòng nằm bên dưới khe hở từ 10-20cm, chọn mổi bên nhô ra 20cm. =>D=1120+400=1520m Chọn D=1520m Chiều rộng tấm hướng dòng mm CosCos D 1182 50 2 1520 50 2 00 === 13) Tính toán ống phân phối nước: Vận tốc nước chảy trong đường ống chính dao động từ 0.8-2m/s.Chọn vống=1m/s Đường kính ống chính: mmm v QD ong ongchinh 122122.03600*24*1*14.3 1000*4 3600*24**14.3 *4 ==== Vậy chọn ống chính là thép không gỉ có đường kính 125mm. Kiểm tra lại vận tốc nước chảy trong ống: sm D Qv ongchinh ong /943.03600*24*14.3* *4 2 == , gần bằng 1m/s (thỏa). 14) Hệ thống đầu phân phối nước: Bể UASB được thiết kế có tổng cộng 15 đầu phân phối nước. Kiểm tra diện tích trung bình của 1 đầu phân phối nước: 21.3 15 8.5*8 man == (nằm trong khoảng cho phép từ 2-5m2/đầu.) 15) Đường kính ống nhánh Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn Trang 150 Chọn vận tốc nước chảy trong ống nhánh vnhánh= 1.5m/s. Chọn 5 ống nhánh để phân phối nước vào bể. Các ống này đặt vuông góc chiều dài bể. Mỗi ống cách nhau 1.6m, 2 ống sát tường đặt cách tường 0.8m. Đường kính ống nhánh: mmm v Q D ongnhanh ongnhanh ongnhanh 44044.024*3600*5.1*14.3 5 1000*4 3600*24**14.3 *4 ==== Chọn đường kính ống nhánh Dong nhanh= 45mm. Kiểm tra lại vận tốc nước chảy trong ống nhánh: sm D Q v ongnhanh ongnhanh ongnhanh /46.13600*24*14.3* *4 2 == 16) Lổ phân phối nước: Tổng cộng có 15 đầu phân phối nước trên 5 ống nhánh. Æ một ống nhánh sẽ có 3 đầu phân phối nước. Tại 1 đầu phân phối nước bố trí 2 lổ theo 2 phía của đường ống.. Lưu lượng qua lỗ phân phối: ./333.33 6 200 6 3 ngàym Q Q ongnhanhphanphoi === Đường kính lổ phân phối: mmm v Q D phanphoi phanphoi lo 18018.03600*24*5.1*14.3 6 200*4 3600*24**14.3 *4 ==== Vận tốc nước qua lổ phân phối = 1.5m/s. Æ lổ phân phối có đường kính 18mm. Các ống phân phối nước đặt cách đáy 20cm. 17) Tính lượng khí sinh ra Lượng khí sinh ra trong bể tương đương: 0.5m3/1kgCODloại bỏ Thể tích khí sinh ra trong ngày: ./5.8381677*5.0 3 ngàymVkhí == Lượng khí metan sinh ra tương đương 0.35m3/1kgCODloại bỏ Thể tích khí metan sinh ra: ./95.5861677*35.0 3tan ngàymVkhíme == 18) Đường kính ống thu khí: Vận tốc khí trong ống từ 10-15m/s. Chọn vận tốc khí trong ống 10m/s. Lắp 2 ống dẫn khí 2 bên thành bể Đường kính ống dẫn khí: m v Q D khi khi khi 025.03600*24*10*14.3 25.419*4 3600*24**14.3 2 *4 === Chọn đường kính ống dẫn khí 50mm. 19) Lượng bùn sinh ra: Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn Trang 151 Lượng bùn sinh ra tron bể tương đương 0.05-0.1gVSS/gCODloai bo. Khối lượng bùn sinh ra trong 1 ngày: ./7.167*1677*1.0 ngaykgVSSMbun == Theo quy phạm: 1m3 bùn tương đương 260kg VSS. Thể tích bùn sinh ra trong 1 ngày: ngaymVbun /645.0260 7.167 3== Chọn thời gian lưu bùn là 3 tháng: Lượng bùn sinh ra trong 3 tháng = 0.645*30*3= 58 m3 Chiều cao bùn trong 3 tháng: = m24.1 3.46 58 = 20) Đường kính ống thu bùn: Chọn thời gian xả cặn là 120 phút. Lượng cặn đi vào ống thu bùn trong 120 phút: = sm /008.0 60*120 58 3= Bố trí 3 ống thu bùn, các ống này đặt vuông góc với chiều rộng bể, mỗi ống cách nhau 1.94m, 2 ống sát tường cách tường 0.96m Vận tốc bùn trong ống chọn 0.5m/s. Diện tích ống xả cặn: 20054.0 5.0*3 008.0 mFbun == Đường kính ống thu bùn: mmmSD 830083.0 14.3 0054.0*4 14.3 *4 ==== Chọn đường kính ống 85mm 21) Số lổ đục trên ống thu bùn: Chọn tốc độ bùn qua lổ v = 0.5m/s Chọn đường kính lỗ dlo= 30mm. Æ diện tích lỗ: 2 22 0071.0 4 03.0*14.3 4 *14.3 mdf lolo === Tổng diện tích lỗ trên 1 ống xả cặn: 20054.0 5.0*3 008.0 mFlo == Số lổ trên 1 ống: 6.7 00071.0 0054.0 === lo lo f Fn Chọn số lỗ trên 1 ống 8. Æ 3 ống sẽ có 24 lỗ. 22) Đường kính ống thu bùn trung tâm: Chọn vận tốc 0.3m/s Đường kính ống thu bùn: mmD 185 3.0*14.3 008.0*4 == Theo TCXD 51-84, đường kính ống thu bùn tối thiểu 200mm. Chọn đường kính ống trung tâm là 200mm. 23) Máng thu nước: Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn Trang 152 Máng thu nước đặt giữa bể chạy dọc theo chiều rộng của bể. Máng tràn gồm nhiều răng cưa hình chữ V. Công thức tính lưu lượng qua mỗi răng máng hình chữ V 2 5 2 215 8 HgtgCQ d θ= Trong đó: θ : góc ở đỉnh tam giác, chọn = 900 g : gia tốc trọng trường H : chiều cao cột nước trên đỉnh tam giác, chọn H = 0,04 m Cd : hệ số lưu lượng 17.0165.0 7.056.0 WR Cd += Trong đó: 224 10.70 04.0*81.9*1000 3 22 === −δ ρgHW δ : sức căng mặt ngoài của nước = 70.10-3 7.36 10.8545.0 04.0*81.9*04.0 3 === −ν gHHR ν : độ nhớt động học của nước = 0,8545.10-3Pas (ở 270C) Cd = 0.71 Æ s mtgQ 3 2 50 00054.004.0*81.9*2* 2 90*71.0* 15 8 == Số răng cưa trên máng: 26 00045.0*3600*24 1000 ==n Như vậy hai bên máng thu nước mỗi bên có 13 răng. ml 57.0 113 8 =+= Chiều rộng máng chọn b=0.3m. Nước chảy trong máng với vận tốc v = 0.24m/s, độ dốc máng i=0.05 Thời gian trung bình lưu nước trong máng: st 17 24.0*2 8 == (17 giây). Thể tích máng thu: 3197.017* 3600*24 1000* mtQV === Chiều cao máng thu nước: m bL Vh 082.0 3.0*8 197.0 * === Tổng chiều cao máng thu nước: = 0.04 + 0.082 = 0.122m, chọn 0.15m (do có thêm chiều cao dự trữ máng răng cưa). Chiều cao máng thu nước ở cuối bể: 0.15 + 0.05*8 =0.55m Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn Trang 153 23) Lắp đặt các ống dẫn bùn: 24) Tính tổn thất cột nước và chọn bơm: Áp dụng phương trình becnouly cho mặt cắt 1-1 (mắt thoáng bể gạn mũ) và mặt cắt 2-2 (mặt cắt tại lổ phân phối nước của bể UASB ). ∑ −+++=+++ 212212221111 22 hgvPZHgvPZ αγαγ Suy ra cột áp máy bơm: ∑ −+−+−+−= 212112221212 2)( hg vvPPZZH ααγ Trong đó Z2-Z1: chênh lệch độ cao giữa 2 mặt cắt = -2.3m P1, P2: áp suất tại mặt cắt 1, 2. P1: áp suất khí quyển 1.0*105 (N/m2). P2: Áp suất tại mặt cắt 2. 1857277.6*81.9*100010*2.1 52 =+=+= gHPP thoang ρ Pthoang: áp suất tại mặt thoáng bể UASB. Do có chứa 1 lượng khí nên giả sử áp suất 1.2*105 8000 550 570 Mt  Mc nc Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn Trang 154 1α , 2α =1. (do nước chảy trong ống là chảy rối.) v1, v2: vận tốc tại mặt cắt 1, và 2. (v1=0, v2=1.5 m/s) ∑ −21h : tống tổn thất. a) Tổng tổn thất: cd hhh +=∑ −21 dh : tổn thất dọc đường. mhhh ddd 3276.121.11176.045_125_ =+=+= 125_dh : tổn thất dọc đường trong ống chính có đường kính 125mm. g v d lhd 2 2 125_ λ= Với v là vận tốc nước chảy trong ống, v =1m/s λ : hệ số ma sát. Phụ thuộc vào số Renol 3 1*0.125*1000Re 246284 0.8545*10 vd ρ μ −= = =