Bể phân hủy bùn

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP



bùn tiếp theo. Bể phân hủy bùn còn phân hủy các chất hữu cơ dễ bị thối rửa, chuyển

chúng thành các hợp chất hữu cơ ổn định và các hợp chất vô cơ để dễ dàng tách

nước ra khỏi bùn cặn và không gây tác động xấu đến môi trường của nơi tiếp nhận.

 Tính toán

-



Thể tích bùn được tính cho 1 ngày

3

Q = Q + Q = 0.27 + 0.24 = 0.51m / ngày

1

2



-



Lượng bùn sinh học cần xử lý mỗi ngày

M



-



= M + M = 14.1 + 12.6 = 26.7 kgSS / ngày

1

2



SS



Lượng VSS màng vi sinh cần xử lý mỗi ngày

M



VSS



= 10.58 + 9.45 = 20.03kgVSS / ngày



→ Kết quả thực nghiệm cho thấy:

Ở tải trọng dễ bay hơi L VS = 0.6kgVSS/m3. Ngày và nhiệt độ vận hành ngoài trời

(280C), hiệu quả khử VSS đạt 50%.

Hàm lượng chất rắn của bùn đã phân hủy TS ph = 0.5%

-



Thể tích cần thiết của bể phân hủy bùn

M

V =

L



-



VSS



20.3

=



= 33.8m



3



0.6



VSS



Thời gian phân hủy:

V



33.8



t = Q = 0.47 = 71.9ngày

-



Lượng chất hữu cơ còn lại sau quá trình ổn định

M VSS ’ =M VSS × (1 – E%) = 20.03×(1- 0.5 )= 10 kgVSS/ngày



-



Lượng chất vô cơ còn lại

87



ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP



M SS’= M SS – M VSS = 26.7 – 20.03=6.67 (kgSS/ngày)

→ Tổng lượng rắn còn lại : M T = 10+6.67 = 16.67 (kgSS/ngày)

-



Hàm lượng chất rắn dễ bay hơi của bùn phân hủy

M

VS



ph



=



'

VSS



M



× 100% =



10

× 100 = 59.9%

16.67



T



Dựa vào TS ph và VS ph có thể xác định khối lượng riêng của bùn đã phân hủy

ρ



ph



= 1.009kg / l , độ



-



ẩm của bùn 95%



Tốc độ tích lũy :

M

Q =

a



T



%TS × ρ



=



3

16.67

= 0.33m / ngày

0.05 × 1.009



ph



-



Giả sử thời gian lưu trữ bùn phân hủy, t s = 30 ngày



-



Thể tích bể phân hủy xác định theo công thức:

(Q + Q ) × t

3

a

d

(0.51 + 0.33) × 71.9

V =

+ Q ×t =

+ 0.33 × 30 = 40m

a s

2

2



Trong đó:

+ Q : tốc độ bùn vào bể phân hủy, m3/ngày

+ Q a : tốc độ bùn tích lũy, m3/ ngày

+ t d : thời gian phân hủy, ngày

+ t s : thời gian đã phân hủy, ngày

• Xác định kích thước của bể phân hủy bùn

Chọn H = 3m, chiều cao phần chứa khí là h = 0.5m

-



Diện tích của bể



88



ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP



F=



2

V

40

=

= 13.4m

H

3



→ kích thước bể : L×B× H= 3×5×3

-



Thế tích xây dựng của bể : L×B× H= 3×5×3.5=52.5m3



• Máy bơm bùn từ bể phân hủy sang máy ép bùn

-



Công suất máy bơm bùn:

Q ×ρ×g×H

b

(0.51 + 0.33) × 1053 × 9.81 × 10

N=

=

= 0.03 KW

1000η

1000 × 0.85 × 3600



Trong đó:



+



Q : Lưu lượng bơm bùn , Q = Q + Q = 0.47 + 0.31

b

b

a



+ ρ : khối lượng riêng của bùn , ρ =1053kg/m



3



+ η : hiệu suất của động cơ, η = 0.75-0.9 →chọn η =0.85

+ H: cột áp của bơm , chọn H=10(m nước)

-



Công suất thực của bơm:

N tt = β×N = 1.7× 0.03 =0.051KW= 0.08Hp

Trong đó:



+ β: hệ số dự trữ

N < 1→ β =1.5-2.2

N = 1 → β = 1.2-1.5

N= 5-50→ β = 1.1

→ chọn β= 1.7

→ chọn 2 bơm bùn (1 hoạt động, 1 dự phòng)

• Đường ống dẫn nước tách bùn ra khỏi bể: (nước trở lại bể thu gom)

Nước thải của bể phân hủy bùn cho tự chảy về lại bể thu gom với vận tốc chảy

trong đường ống v= 0.5m/s

89



ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP



-



Đường kính ống:

4×Q



D=



4 × (0.51 + 0.33)

b

=

= 0.005(m)

3.14 × 0.5 × 24 × 3600

π ×v



→ Chọn ống nhựa uPVC Bình Minh có φ 50mm

Bảng 4.11: Các thông số thiết kế bể phân hủy bùn

STT



Tên thông số



Giá trị



Đơn vị



1



Thời gian phân hủy



71.9



ngày



2



Chiều dài



3



m



3



Chiều cao



3.5



m



4



Chiều rộng



5



m



6



Đường kính ống dẫn nước ra khỏi bể



50



mm



4.1.9 Máy ép bùn

 Nhiệm vụ

Cặn sau khi qua bể nén bùn có nồng độ từ 3-8% cần đưa qua thiết bị làm khô cặn để

giảm độ ẩm xuống 70-80% tức là tăng nồng độ cặn khô từ 20-30% với mục đích:

- Giảm khối lượng vận chuyển ra bãi thải

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

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

 Tính toán

Lưu lượng cặn vào: Q=27.6kgSS/ngày đêm

Cứ 1 ngày ép bùn 1 lần

Dựa vào catalog của thiết bị máy lọc ép băng tải hãng Chinsu chọn loại ép băng tải

model NBD- 120E, công suất 3m3/h

 Nhà đặt máy ép bùn

90



ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP



Là nơi đặt hệ thống máy ép bùn

-



Kích thước: L×B×H = 5×3×3



+ Diện tích khu nhà: 15m2

4.1.10 Nhà điều hành

 Nhiệm vụ

Là nơi đặt hệ thống điều khiển các thiết bị trong hệ thống xử lý, chỗ làm việc của

nhân viên vận hành.

 Tính toán

-



Kích thước:



+ Phòng điều khiển: L×B×H = 7×4×3

+ Diện tích khu nhà: 28m2

-



Vật liệu:



+ Móng, cột, đà dầm: bêtông cốt thép

+ Tường vách: gạch ống dày 100mm , sơn nước

+ Trần: thạch cao, khung nhôm nổi

+ Nền nhà: gạch ceramic 30×30

Số lượng: 1 nhà

4.2 Phương án 2

Phương án 2 của trạm xử lý nước thải gồm các công trình đơn vị sau:

-



Song chắn rác



-



Hố thu gom



-



Bể điều hòa



-



Bể lắng I



-



Bể Aerotank



-



Bể lắng II



-



Bể tiếp xúc khử trùng

91



ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP



-



Bể phân hủy bùn



-



Máy ép bùn



4.2.1 Song chắn rác

Nội dung tính toán lựa chọn tương tự như phương án 1

Tóm tắt kết quả tính toán

Bảng 4.12: Tóm tắt thông số thiết kế mương và song chắn rác- phương án 2

STT



Tên thông số



Giá trị



Đơn vị



1



Chiều dài mương



1.8



m



2



Chiều rộng SCR



0.5



m



3



Chiều sâu mương



0.7



m



4



Số thanh song chắn



19



thanh



5



Số khe



20



khe



6



Kích thước khe



16



mm



7



Bề rộng thanh



8



mm



8



Chiều cao SCR



0.8



m



4.2.2 Bể thu gom

Nội dung tính toán lựa chọn tương tự như phương án 1

Tóm tắt kết quả tính toán

Bảng 4.13: Tóm tắt thông số thiết kế bể thu gom- phương án 2

STT



Tên thông số



Giá trị



Đơn vị



1



Thời gian lưu nước



20



phút



2



Chiều dài



2.7



m



3



Chiều rộng



2.2



m



92



ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP



4



Chiều cao



3.5



m



5



Thể tích



24



m3



6



Đường kính ống dẫn nước ra khỏi bể



110



mm



4.2.3 Bể điều hòa

Nội dung tính toán lựa chọn tương tự như phương án 1

Tóm tắt kết quả tính toán

Bảng 4.14: Tóm tắt thông số thiết kế bể điều hòa- phương án 2

STT



Tên thông số



Giá trị



Đơn vị



1



Thời gian lưu nước



4



giờ



2



Chiều dài



6



m



3



Chiều rộng



5



m



4



Chiều cao



4



m



5



Đường kính ống chính dẫn khí



63



mm



6



Đường kính ống nhánh dẫn khí



25



mm



7



Đường kính ống dẫn nước ra khỏi bể



125



mm



4.2.4 Bể lắng I

Nội dung tính toán lựa chọn tương tự như phương án 1

Tóm tắt kết quả tính toán

Bảng 4.15: Các thông số thiết kế bể lắng đợt I- phương án 2

Tên thông số

STT



93



Giá trị



Đơn vị



ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP



1



Thời gian lưu nước



1.5



giờ



2



Đường kính



3.85



m



3



Chiều cao



6.02



m



4



Chiều cao phần hình nón



1.94



m



5



Ống dẫn bùn



75



mm



6



Đường kính ống dẫn nước ra khỏi bể



250



mm



4.2.4 Mương oxi hóa

 Nhiệm vụ:

Mương oxi hóa được sử dụng rộng rãi để xử lý nước thải cho các khu dân cư

nhỏ. Nước thải được dẫn vào mương oxi hóa lúc đó các chất còn lại sẽ được tiếp tục

phân hủy bởi các vi sinh vật hiếu khí. Các vi sinh vật tham gia phân hủy tồn tại dưới

dạng bùn hoạt tính. Bùn hoạt tính là loại bùn xốp có chứa nhiều vi sinh vật tham gia

phân hủy tồn tại dưới dạng bùn hoạt tính. Bùn hoạt tính là loại bùn xốp có chứa

nhiều vi sinh vật có khả năng oxy hóa và khoáng hóa các chất hữu cơ có trong nước

thải. Để giữ cho bùn hoạt tính ở trạng thái lơ lửng và đảm bảo oxy dung cho các quá

trình oxy hóa các chất hữu cơ thì phải luôn luôn duy trì việc cung cấp khí. Nước

thải sau khi qua mương oxi hóa các chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học bị loại hoàn

toàn.

 Tính toán:

-



Các thông sô đầu vào:



Lưu lượng



Q



ng

=700m3/ngđ

tb



BOD 5 = 193.6 mg/l

SS = 134.4 mg/l

COD=340mg/l

94



ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP



N-NH 3 =150 mg/l

Khoảng giá trị của các thông số khi lựa chọn thiết kế cho mương oxy hoá như

sau:(Nguồn:Trịnh Xuân Lai – Tính Toán Thiết Kế Các Công Trình Xử Lý Nước

Thải, 2009. NXB Xây Dựng - tr.139)

-



Tỷ số F/M (kg BOD 5 /kg bùn hoạt tính ngày): 0,04 – 0,1



-



Tải trọng thể tích BOD 5 (kgBOD 5 /m3 ngày): 0,08 – 0,24



-



Nồng độ bùn hoạt tính X (mg/l): 2000 – 5000



-



Hệ số tuần hoàn bùn α = Qt



-



Thời gian lưu nước trong mương θ = V



-



Thời gian lưu bùn



(ngày): 15 – 30



-



Tốc độ nitrat hoá



(mgN/mg bùn.ngày):0.2 – 0.8



-



Tốc độ khử nitrat



-



Vận tốc hỗn hợp của nước – bùn chảy trong mương (m/s): v ≥ 0.25 –



Q



:1 – 2

Q



(h):24 – 36



(mgN/mg bùn.ngày ở 20 oC): 0.1 – 0.4



0.3m/s

• Áp dụng các điều kiện vận hành cho quá trình khuấy trộn hoàn chỉnh bùn

hoạt tính

-



Nồng độ bùn hoạt tính trong nước thải đầu vào ở mương X o = 0 mg/l



-



Nồng độ bùn hoạt tính trong mương : MLVSS = X = 3500 mg/l



-



Nồng độ cặn tuần hoàn MLSS = 10000 mg/l (trong bể lắng II)



-



Nước thải có đủ chất dinh dưỡng và điều kiện cho vi sinh vật phát triển được

BOD 5 : N : P = 100 : 5 : 1,



-



pH = 7.2.



-



Độ tro của cặn là Z = 0,3 (Nguồn: Trịnh Xuân Lai- Tính Toán Thiết Kế Các

Công Trình Xử Lý Nước Thải, 2009)



-



Chọn thời gian lưu bùn đối với cả vi khuẩn nitrat và vi khuẩn dị dưỡng θ c =

20 ngày.



• Lượng BOD 5 hòa tan sau xử lý

-



Xác định BOD 5 hòa tan sau lắng II theo mối quan hệ sau:

95



ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP



Tổng BOD 5 = BOD 5 hòa tan + BOD 5 của cặn lơ lửng

-



Xác định BOD 5 của cặn lơ lửng ở đầu ra:



-



Hàm lượng cặn dễ phân hủy sinh học: 0.65× 30mg/l = 19.5mg/l

Phương trình phản ứng:

C 5 H 7 O 2 N + 5O 2 → 5CO 2 + 2 H 2 0 + NH 3 + Năng lượng

113 mg/L



160 mg/L



1mg/L



1.42 mg/L



→(1mgSS khi bị oxy hóa hoàn toàn tiêu tốn 1.42mg O 2 )

-



Vậy nhu cầu oxy hóa cặn như sau:

b = 19.5× 1.42= 27.69 mg/l



-



Lượng BOD 5 chứa trong cặn lơ lửng đầu ra (chuyển đổi từ BOD 20 sang

BOD 5 )

C= 27.69× 0.684= 18.93 mg/l



Hệ số chuyển đổi BOD 5 và BOD 20 là 0.684

-



Lượng BOD 5 hòa tan còn lại trong nước khi đi ra khỏi bể lắng :

S’ = 30-18.93= 11.07 (mg/l)



-



Hiệu quả xử lý BOD 5 của mương oxy hóa:



E=



S −S

0

S



× 100 =



193.6 − 30

× 100 = 84.5%

193.6



0



• Thể tích của mương oxy hóa khi chưa có dòng tuần hoàn

Thể tích mương gồm: thể tích vùng hiếu khí (oxic) (V1 ) để khử BOD 5 và oxi hoá

NH 4 + thành NO3-, thể tích vùng thiếu khí (anoxic) (V2 ) để khử NO3- thành N 2 .

• Xác định thể tích vùng hiếu khí

-



Tính toán thể tích vùng hiếu khí theo điều kiện khử BOD 5

Q×S



V =



3

700 × 193.6

o

=

= 387.2m

(F / M ) × X

0.1 × 3500

96