Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
Tính toán thiết bị chính

Tính toán thiết bị chính

Tải bản đầy đủ - 0trang

[CƠNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI]



Hình 8.1: Sơ đồ làm việc hệ thớng

Trong đó:

-



Q , Qr, Qw , Qe : lưu lượng nước đầu vào , lưu lượng bùn tuần hoàn , lưu lượng bùn xã

và lưu lượng nước đầu ra , m3/ngày



-



S0 , S : nồng độ chất nền (tính theo BOD 5) ở đầu vào và nồng độ chất nền sau khi qua

bể Aerotank và bể lắng , mg/L



-



X , Xr , Xc : nồng độ chất rắn bay hơi trong bể Aerotank , nồng độ bùn tuần hoàn và

nồng độ bùn sau khi qua bể lắng II , mg/L

c. Tính kích thước bể Aerotank.

Xác định BOD5 hòa tan sau lắng II theo mối quan hệ:

Tổng BOD5 = BOD5 hòa tan + BOD5 của cặn lơ lửng

Trong đó :



-



BOD5 ở đầu ra : 150 mg/L



-



BOD5 hòa tan đi ra từ bể Aerotank là S, mg/L

Cặn lơ lửng ở đầu ra SSra = 50 mg/L gồm có 65% là cặn có thể phân huỷ sinh học.

BOD5 chứa trong cặn lơ lửng ở đầu ra được xác định như sau :

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

0,65 × 50 = 32,5 mg/l

Lượng oxy cần cung cấp để oxy hoá hết lượng cặn có thể phân huỷ sinh học :

32,5 × 1,42 (mgO2/mg tế bào) = 46,15 mg/l

Lượng oxy cần cung cấp này chính là giá trị BOD20 của phản ứng. Quá trình tính tốn

dựa theo phương trình phản ứng:

SVTH: CAO THỊ MAI ANH



36



[CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI]

C5H7O2N +



5O2 → 5CO2 + 2H2O + NH3 + Năng lượng



113 mg/L



160 mg/L



1 mg/L



1,42 mg/L



=> 1 mg tế bào cần 1,42 mg oxy

Chuyển đổi từ giá trị BOD20 sang BOD5

BOD5 = BOD20 × 0,68 = 46,15 × 0,68 = 31,38 mg/L

Vậy :

150 mg/L = S + 31,38 mg/L

⇒ S = 118,62 mg/L

Tính hiệu quả xử lý tính theo BOD5 hồ tan:

× 100% =



E=



100% = 76%



Hiệu quả xử lý BOD5 của toàn bộ sơ đồ E0 =



× 100% = 69%



d. Tính thể tích của bể :

Thể tích mỗi bể Aerotank

Vt =

Trong đó :

-



V : Thể tích bể Aerotank , m3



-



Q : Lưu lượng nước đầu vào



-



Y : Hệ số sản lượng cực đại Y= 0,5



-



: tải lượng xử lý của mỗi bể;



=



= 185,7 mg/l



-



X : Nồng độ chất rắn bay hơi được duy trì trong bể Aerotank , X = 3500 mg/L



-



kd : Hệ số phân huỷ nội bào, kd = 0,06 ngày-1



-



θc : Thời gian lưu bùn trong hệ thống, θc = 10 ngày

Vt =



= 497,4 m3



● Kích thước bể Aerotank

SVTH: CAO THỊ MAI ANH



37



[CƠNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI]

Thể tích bể Vb = 497,4 m3

Chọn chiều sâu chứa nước của bể h = 4 m

Diện tích bể F =



= 124,4m2



=



Chiều dài bể L = 11,2 m

Chiều rộng bể B = 11,2 m

Chiều cao bảo vệ hbv = 0,5m

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

Vậy bể Aerotank có kích thước như sau: L × B × H = 11,2 × 11,2 × 4,5 (m3)

e. Thời gian lưu :

Thời gian lưu nước trong bể θt =



=



= 0,17ngày = 4,1 giờ



f. Lượng bùn phải xả ra mỗi ngày :

Tính hệ số tạo bùn từ BOD5 Yobs =



=



= 0,3125



Trong đó:

-



Y : hệ số sản lượng, Y= 0,5 kg VSS/ kg BOD5



-



kd: hệ số phân huỷ nội bào, kd= 0,06 ngày-1



-



c



: thời gian lưu bùn,



c



= 10 ngày.



Lượng bùn hoạt tính sinh ra do khử BOD5 (tính theo MLVSS)

Px(VSS)= Yobs × Qt ×

= 0,3125 3000 ×



× 10-3



= 174 kgVSS/ngày

Tổng cặn lơ lửng sinh ra trong 1 ngày

= 0,7 ⇒ MLSS =

Pxl (SS) =



=



= 248 kgSS/ngày



Lượng cặn dư hằng ngày phải xả đi

Pxả = Pxl – Qt ×



× 10-3



SVTH: CAO THỊ MAI ANH



38



[CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI]

= 248kgSS/ngày - 3000 m3/ngày ×



g/m3 × 10-3 kg/g



= 173 kg/ngày

Tính lượng bùn xả ra hằng ngày (Qw) từ đáy bể lắng theo đường tuần hồn bùn

θc =

⇒ Qw =

Trong đó

-



X: Nồng độ chất rắn bay hơi trong bể Aerotank X = 3500 mg/L



-



θc : Thời gian lưu bùn θc = 10 ngày



-



Qe : Lưu lượng nước đưa ra ngoài từ bể lắng đợt II ( lượng nước thải ra khỏi hệ thống).

Xem như lượng nước thất thốt do tuần hồn bùn là khơng đáng kể nên Qe = Qt = 3000

m3/ngày



-



Xe: Nồng độ chất rắn bay hơi ở đầu ra của hệ thống

Xe=



=



= 17,5 mg/L



⇒ Qw =



= 17,4 m3/ngày



g. Tính hệ số tuần hồn (α) từ phương trình cân bằng vật chất :

Từ phương trình cân bằng vật chất : X(Qt+Qr) = XrQr + XrQW

Suy ra Qr =



= 2965 m3/ngày



=



Trong đó:

-



Qt : Lưu lượng nước thải, Qt = 4500 m3/ngày



-



X : Nồng độ VSS trong bể Aeroten, X = 3500 mg/l



-



Qr : Lưu lượng bùn hoạt tính tuần hồn



-



X0 : Nồng độ VSS trong nước thải dẫn vào bể Aeroten, X = 0



-



Xr : Nồng độ VSS trong bùn tuần hoàn, Xr =7000 mg/L

α=



=



= 0,9



SVTH: CAO THỊ MAI ANH



39



[CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI]

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

Chỉ số F/M:



=



Trong đó:

: BOD5 đầu vào của mỗi bể



-



X : Hàm lượng SS trong bể, X = 3500 mg/l

: Thời gian lưu nước,



= 0,17 ngày



= 0,41 ngày-1



=



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

Tốc độ oxy hoá của 1g bùn hoạt tính

=



=



= 0,31 ( mg BOD5/g.ngày)



Tải trọng thể tích của mỗi bể Aerotank

L=



= 1,48 kgBOD5/m3ngày



=



Giá trị này trong khoảng thông số cho phép khi thiết kế bể (0,8-1,92kgBOD5/m3. ngày)

i. Tính lượng oxy cần cung cấp cho bể Aerotank dựa trên BOD20:

Lượng oxy cần thiết trong điều kiện tiêu chuẩn

OC0 =



- 1,42Px(VSS)



Với f là hệ số chuyển đổi giữa BOD5 và BOD20 , f= 0,68

OC0 =



- 1,42 × 174



= 572 kgO2/ngày

Lượng oxy thực tế cần sử dụng cho bể [1]

OCt = OCo

Trong đó :

-



Lấy nồng độ oxi cần duy trì trong bể là 2 mg/l .



-



Hệ số điều chỉnh lượng oxi ngấm vào nước thải ,  = 0,7

Tra phụ lục D , Unit operation processes in environment engineering

SVTH: CAO THỊ MAI ANH



40



[CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI]

-



Nồng độ oxi bão hoà trong nước sạch ở 20oC : Cs20 = 9,17 mg/l



-



Nồng độ oxi bão hoà trong nước sạch ở 26oC : CSH = 8,22 mg/l



-



Hệ số điều chỉnh lực căng bề mặt hàm lượng muối đối với nước thải β =1

OCt = 572



= 1044kg/ ngày



Tính lượng khơng khí cần thiết để cung cấp vào bể

Qkk =



×f



Trong đó:

-



OCt : Lượng oxy thực tế cần sử dụng cho bể : OCt = 1044,9 kgO2/ngày



-



OU : Cơng suất hồ tan oxy vào nước thải của thiết bị phân phối



-



f: hệ số an toàn , chọn f = 1,5

Chọn dạng đĩa xốp , có màng phân phối dạng mịn, đường kính 170 mm , diện tích bề

mặt F=0,02 m2

Cường độ thổi khí 200 L/phút đĩa = 12 m3/giờ

Độ sâu ngập nước của thiết bị phân phối h = 4,5m (lấy gần đúng bằng chiều sâu bể)

Tra bảng 7.1 trang 112, [1] ta có: Ou = 7 gO2/ m3.m

OU = Ou × h = 7× 4,5 = 31,5 g O2/m3

Ou: Cơng suất hoà tan oxy vào nước thải của thiết bị phân phối tính theo g O 2/m3

khơng khí

Qkk =



× 1,5



= 2071 (m3/giờ) = 34516 l/phút.

Số đĩa cần phân phối trong bể N =



=



= 172



Chọn N = 196 đĩa

j. Cách bố trí đầu phân phối khí :

Từ ống chính chia thành 14 ống nhánh trên mỗi ống nhánh có 14 đầu phân phối.

Theo chiều dài của bể là 11,2 m ta bố trí như sau: khoảng cách giữa 4 ống nhánh ngồi

cùng với thành bể là 0,5m; khoảng cách giữa 4 ống nhánh là 0,51m.

SVTH: CAO THỊ MAI ANH



41



[CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI]

Bố trí 5 đĩa trên một ống nhánh, 2 đĩa gần thành bể cách thành bể 50cm , khoảng cách

giữa 2 đĩa 115cm

Trụ đỡ : đặt ở giữa 2 đĩa kế nhau từng trụ một.

Kích thước trụ đỡ là : D x R x C = 0,25 m x 0,2 m x 0,2 m.

2.Tính tốn thiết bị phụ :

a. Tính tốn máy thổi khí :

Áp lực cần thiết của máy thổi khí Hm = h1 + hd + H

Trong đó :

-



h1: Tổn thất trong hệ thống ống vận chuyển h1 = 0,5m



-



hd : Tổn thất qua đĩa phun , hd = 0,5m



-



H : Độ sâu ngập nước của miệng vòi phun H = 3m

Hm = 0,5 + 0,5 + 3 = 4m

Áp lực máy thổi khí tính theo Atmotphe:

Pm =



=



= 0,4atm



Năng suất yêu cầu

Qkk = 2071 m3/h = 0,575 m3/s

Cơng suất máy thổi khí Pmáy =



[(



Trong đó :

-



Pmáy : Cơng suất u cầu của máy nén khí , kW



-



G: Trọng lượng của dòng khơng khí , kg/s

G = Qkk × ρkhí = 0,575 × 1,3 = 0,75 kg/s



-



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



-



T1: Nhiệt độ tuyệt đối của khơng khí đầu vào T1= 273 + 25 = 298 0K



-



P1: áp suất tuyệt đối của khơng khí đầu vào P1= 1 atm



-



P2: áp suất tuyệt đối của khơng khí đầu ra P2 =Pm + 1=0,4 +1=1,4 atm

SVTH: CAO THỊ MAI ANH



42



[CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI]

n=



= 0,283



-



29,7 : hệ số chuyển đổi



-



e: Hiệu suất của máy , chọn e= 0,7

Pmáy =



( K = 1,395 đối với khơng khí )



[(]



= 31,55 kW = 42,07Hp

b. Tính tốn đường ống dẫn khí

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

Lưu lượng khí cần cung cấp, Qk = 0,75 m3/s

Đường kính ống phân phối chính D=



=



= 0,25 m



Chọn ớng sắt tráng kẽm Φ250

Từ ống chính ta phân làm 7 ống nhánh cung cấp khí cho bể

Lưu lượng khí qua mỗi ống nhánh Q’k =



= 0,1m3/s



=



Vận tốc khí qua mỗi ống nhánh v’khí = 20 m/s

Đường kính ống nhánh d =



=



= 0,08 m



Chọn loại ớng sắt tráng kẽm Φ50

Kiểm tra lại vận tốc

Vận tốc khí trong ống chính Vkhí =

Vận tốc khí trong ống nhánh v’khí =



=



= 15m/s



=



= 19 m/s



c. Tính tốn đường ống dẫn nước thải vào bể :

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

Lưu lượng nước thải : Q = 3000 m3/ngày = 0,0347 m3/s

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

D=



=



= 0,25 m



Chọn ống PVC Φ150

Tính lại vận tốc nước chảy trong ống v=

SVTH: CAO THỊ MAI ANH



=

43



= 1,96 m/s



[CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI]

d. Chọn máy bơm nước thải vào bể Aerotank :

Lưu lượng bơm : Q = 3000 m3/ngày = 0,0347 m3/s

Cột áp bơm: H = 8m

N=



=



= 3,4 kW = 4,5 Hp



η : hiệu suất chung của bơm từ 0,72-0,93 , chọn η= 0,8

e. Tính tốn đường ống dẫn bùn tuần hoàn :

Lưu lượng bùn tuần hoàn Qr = 2965 m3/ngày = 0,046 m3/s.

Vận tốc bùn chảy trong ống trong điều kiện có bơm là 1 – 2 m/s

Chọn vận tốc bùn trong ống v=1 m/s

D=



=



= 0,24 m



Chọn ống PVC Φ =100

f. Bơm bùn tuần hoàn

Lưu lượng bơm :Q’r = 2965 m3/ngày = 0,046 m3/s

Cột áp của bơm :H= 8m

Công suất bơm =



=



= 4,5 kW = 6 Hp



η : hiệu suất chung của bơm từ 0,72-0,93 , chọn η= 0,8

g. Bơm bùn dư đến bể chứa bùn

Lưu lượng bơm Qw = 17,4 m3/ngày = 0,0002m3/s

Công suất bơmN =



=



= 0,0196 kW = 0,0261 Hp



η : hiệu suất chung của bơm từ 0,72-0,93 , chọn η= 0,8

h. Tính tốn đường dẫn bùn dư

Lưu lượng bùn dư Qw = 17,4m3/ngày = 0,0002 m/s.

Chọn vận tốc bùn trong ống v= 1 m/s D =



=



= 0,016 m



Chọn ống PVC Φ16

Bảng 4.11: Thông số thiết kế bể Aerotank (xáo trộn hồn tồn)

SVTH: CAO THỊ MAI ANH



44



[CƠNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI]

Thông số



Đơn vị



Giá trị



Chiều cao tổng cộng bể, H



m



5



Chiều rộng, W



m



11,2



Chiều dài, L



m



11,2



Thời gian lưu nước, HRT



h



4,1



Thời gian lưu bùn, θ c



ngày



10



+ Ống dẫn chính. (Đường kính*bề dày)



mm



1 ống*(250*3,2)



+ Ống dẫn nhánh. (Đường kính*bề dày)



mm



20ống*(50*2,5)



+ Khoảng cách giữa các nhánh



m



0,8



+ Số lượng ống nhánh



ống



14



+ Cách biên.



m



0,4



Hệ thống ống dẫn khí:



Hệ thống đĩa phân phối:



SSI AF270



+ Đường kính.



cm



34,7



+ Tổng số đĩa.



đĩa



49



+ Số lượng đĩa tên mỗi nhánh.



đĩa



7



+ Khoảng cách giữa các đĩa.



cm



80



+ Cách biên.



cm



40



Máy nén khí:



Taiko SSR-125



+ Cơng suất.



kW



48,6



+ Số máy.



máy



2



9. Bể Lắng II

a. Mục đích:Sau khi qua bể Aerotank hầu hết các chất hữu cơ hoà tan trong nước thải

bị phân hủy hoàn toàn. Tuy nhiên, hàm lượng bùn hoạt tính có trong nước thải là rất

lớn, do vậy bùn hoạt tính và các chất lơ lửng sẽ được tách ra ở bể lắng II. Chọn bể lắng

II là bể lắng ly tâm.

SVTH: CAO THỊ MAI ANH



45



[CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI]

Tính tốn



b.



Bảng 4.12: Bảng các thơng số chọn tải trọng xử lý bể lắng II

Loại công trình xử lí Tải trọng bề mặt Tải trọng chất rắn Chiều

sinh học



(m3/m2.ngày)



(kg/m2.h)



Trung



Trung



Lớn



bình



nhất



40 - 48



3,9 – 5,8



9,7



3,7 – 6,0



40 - 48



4,9 – 6,8



9,7



3,7 – 6,0



Lớn nhất



bình

+ Bùn hoạt tính 16 - 32

kh́ch



tán



cao



tổng



cộng



(m)



bằng



khơng khí.

+ Bùn hoạt tính 16 - 32

kh́ch



tán



bằng



oxy ngun chất

(nguồn: [1])

Trong các trường hợp đang xét, chọn:

Tải trọng bề mặt: LA =12 m3/m2.ngày

Tải trọng chất rắn: LS = 5 Kg/m2.h

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



Diện tích bề mặt bể lắng theo tải trọng chất rắn:



Do AS < AL, vậy diện tích bề mặt theo tải trọng bề mặt là diện tích tính tốn.

Đường kính bể:

Dbể =



=



= 18 m



Đường kính ống trung tâm

Dtt = 0,2Dbể = 0,2 x 18 = 3,6 m

Chiều cao ống loe (h’= 0,2 ÷ 0,5 m) . Chọn h’= 0,3 m.

SVTH: CAO THỊ MAI ANH



46



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tính toán thiết bị chính

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×