TÍNH TOÁN- THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC
THẢI THỦY HẢI SẢN CÔNG XUẤT
1000M
3
/NGÀYĐÊM THEO SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ
Chỉ tiêu Hàm lượng
TCVN 5945
-2005 (cột B)
Đơn vị
Thời gian thải 24 h
Lưu lượng
trung bình
1000 M
3
/ngày đêm
pH 6.9 – 7.9 5 – 9
COD 1500 100 Mg/l
BOD 1050 50 Mg/l
SS 270 100 Mg/l
N tổng 120 60 Mg/l
P tổng 10 6 Mg/l
Một số thông số đầu vào
Lưu lượng trung bình ngày đêm
ngaydemmQ
tb
/1000
3
=
Lưu lưong theo h
hmQ
tbh

=
smkQQ
tbss
/0197.07.1
360024
1000
3
maxmax
=×
×
=×=
1
smkQQ
tbss
/0046.04.0
360024
1000
3
minmin
=×
×
=×=
max
k
,
min
k
: Hệ số không điều hòa giờ lớn nhất, nhỏ nhất
1. Song chắn rác
 Nhiệm vụ của song chắn rác

s
khe
Với k = 1.05 là hệ số tính hiện tượng thu hẹp dòng chảy
Chọn số khe song chắn rác là 14 khe, số thanh chắn rác là 15 thanh.
Bề rộng tổng cộng của song chắn rác
( ) ( )
mnbndB
s
35.01402.0114005.01 =×++×=×++×=
Kiểm tra vận tốc dòng chảy trước song chắn rác để khắc phục khả năng
đọng cặn.
smsm
hB
Q
v
s
s
kt
/4.0/41.0
14.035.0
0197.0
1
max
>=
×
=
×
=
Tổn thất áp lực qua song chắn rác:
2

 Nội dung tính toán gồm
• Thể tích của bể lắng cát
• Lượng cát lắng trong một ngày đêm
Chọn thời gian lưu của bể lắng cát ngang: t = 30s
Chọn vận tốc nước trong bể lắng ngang:
n
v
= 0.2 (m/s)
Thể tích tổng cộng của bể lắng cát ngang
3
max
0.0197 30 0.591
s
W Q t m= × = × =
Diện tích mặt cắt ngang của bể lắng cát
2
max
0985.0
2.0
0197.0
m
v
Q
F
n
s
n
===
Chiều rộng của bể lắng cát ngang
3

15.01000
1000
3
0
=
×
=
×
=
Với q
o
: lượng cát trong 1000m
3
nước thải, q
0
=0.15m
3
cát/ngaydem
Chiều cao lớp cát trong bể lắng cát ngang trong ngày đêm
0.15 2
0.125
3 0.4 2
c x
c
W t
h m
L B n
×
×
= = =

Hàm lượng BOD, COD, SS sau bể điều hòa đạt
BOD = 95% x 1050 = 998 mg/l
COD = 95% x 1500 = 1425 mg/l
SS = 85% x 270 = 230 mg/l
 Xác định thể tích bể điều hòa
• Thể tích tích lũy
Thể tích tích lũy dòng vào của giờ thứ i được xác định:
( ) ( 1)v i v i i
V V Q
−
= +
Trong đó
V
v(I-1)
: thể tích tích lũy dòng vào của giờ trước đó (m
3
)
Q
v(i)
: lưu lượng nước thải của giờ đang xét (m
3
/h)
Thể tích tích lũy bơm đi của giờ thứ i
( ) ( 1) ( )b i b i b i
V V Q
−
= +
Trong đó:
V
b(I-1)

mVV
i
tl
i
bd
−
1 22 22 41.6 19.6
2 20 42 83.4 41.4
3 15 57 124.8 67.8
4 15 72 166.5 94.5
5 15 87 208 121
6 17 104 249.7 147
7 35 139 291.2 152.2 (max)
8 70.8 209.8 332.9 123.1
9 70 279.8 374.4 94.6
10 69.2 349 416.1 67.1
11 65 414 457.6 43.6
12 38 452 499.3 47.3
13 35 487 540.8 53.8
14 35 522 582.5 60.5
15 39 562 624 62
16 79 641 666 24.6
17 54 695 702.3 7.3
18 54 742 748.8 6.8
19 45 787 790.6 3.6
20 44 831 832 1
21 49 880 873.8 -6.2
22 48 928 956.8 28.8
23 42 970 956.7 -13.3 (min)
24 30 1000 1000 0

V
Vậy thể tích thực của bể điều hòa là: 198.6 m
3
Dựa vào số liệu bảng thể tích tích lũy theo giờ, ta vẽ được biểu đồ tích lũy
theo giờ
Biểu đồ 1: Biểu đồ tích lũy
Chọn bể có hình dạng tròn: Chiều cao lớp nước lớn nhất h
max
= 4m
Chiều cao bảo vệ h
bv
= 0.5m
Vậy chiều cao tổng cộng:
H = h
max
+ h
bv
= 4 + 0.5 = 4.5(m)
Đường kính bể:
)(95.7
4
6.19844
m
H
V
D =×=×=
ππ
Vậy kích thước bể điều hòa: D x H = 7.95m x 4.5m
 Tính toán bơm dùng trong bể điều hòa
Tại bể điều hòa có đặt bơm nhúng chìm để bơm nước thải qua bể lắng 1, do

điểm bể cạn nhất là lúc 7 giờ.
- Thời điểm tính toán bắt đầu từ lúc 8 giờ.
Thể tích nước trong bể điều hòa ở giờ đang xét thứ I được xác định
theo công thức sau:
Trong đó:
V
(i)
: thể tích nước trong bể điều hòa ở giờ đang xét (m
3
)
V
(I-1)
: thể tích nước trong bể điều hòa ở giờ trước đó (m
3
)
V
in(i)
: thể tích nước đi vào bể điều hòa ở giờ đang xét (m
3
)
V
out(i)
: thể tích nước bơm ra khỏi bể điều hòa ở giờ đang xét (m
3
)
Ta tính được thể tích nước trong bể điều hòa vào lúc 8 giờ:
( ) ( ) ( ) ( )
( )
3
8878

8
( ) ( 1) ( ) ( )i i in i out i
V V V V
−
= + −
Trong đó: S
out(i)
: hàm lượng BOD
5
trung bình của dòng ra ở giờ đang
xét (mg/l)
S
in(i)
: hàm lượng BOD
5
trung bình của dòng vào ở giờ
đang xét (mg/l)

V
(i-1)
: thể tích nước trong bể điều hòa ở giờ trước đó (m
3
)
V
in(i)
: thể tích nước đi vào bể điều hòa ở giờ đang xét (m
3
)
Vậy ta tính được hàm lượng BOD
5

( )
( ) ( ) ( ) ( )
( ) ( )
)/(1366
2.2970
15002.29131070

3
89
8899
9
mmg
VV
SVSV
S
in
inin
out
=
+
×+×
=
+
+
=
Giờ
trong
ngày
Q(m3/h)
Thể tích

21 49 162.6 1150 937 56.3 38.9
22 48 169 1250 1172 60 48.7
23 42 169.4 990 1198 41.6 49.8
9
Giờ
trong
ngày
Q(m3/h)
Thể tích
nước
trong bể
(m3)
BOD
vào
(mg/l)
BOD
trung bình
ra khỏi bể
(mg/l)
Tải lượng
BOD trước
điều
hòa(kgBOD5)
Tải lượng BOD
sau điều
hòa(kgBOD5/h)
24 30 157.8 695 945 20.8 39.3
1 22 138.2 695 695 13 28.9 (min)
2 20 116.6 792 707 18 29.4
3 15 90 890 803 13.5 (min) 33.4

Các dạng xáo trộn trong bể điều hòa
Dạng khuấy trộn Giá trị Đơn

vị
Khuấy trộn cơ khí 4-8 W/m
3
thể tích bể
Tốc độ khí nén 10-15 Lit/m
3
thể tích bể.phút
Bảng 4: Các dạng xáo trộn trong bể điều hòa
Chọn khuấy trộn bể điều hòa bằng hệ thống thổi khí.
Chọn: tốc độ khí nén R=13lit/m
3
phút=0.013m
3
/m
3
phút
Lưu lượng khí nén cần cho khuấy trộn
10
smhm
phútmRVq
LTdhk
/036.0/129
/1515.2013.05.165
33
3
)(
==

o H: độ ngập sâu của ống phân phối khí, lấy bằng chiều cao hữu
ích của bể điều hòa
H = 4m
• Vậy áp lực cần thiết
H
d
= 0.4m + 0.5m + 4m = 4.9m
• Áp lực của máy nén khí
( )
( )
( )
atm
H
P
d
m
47.1
33.10
9.433.10
33.10
33.10
=
+
=
+
=
Theo công thức 152 –giáo trình Xử lý nước thải của Hoàng Huệ ta
có công suất của máy nén khí:
( )
[ ]

phut.
Số ống khuyếch tán khí
)(24
92
1.22151
cái
q
q
n
n
k
===
Chọn tốc độ dòng khí trong ống dẫn chính là 8m/s. Vậy ta có
Ống chính có đường kính trong
mmm
v
q
d
k
7.750757.0
8
036.0
44
==
×
=
×
=
ππ
Chọn loại ống nhựa HDPE của nhựa Bình Minh d

khỏi 1 lỗ
( )
phútmsm
d
vSvq
l
l
l
khí
/1078.11/10963.1
4
105
10
4
3334
2
3
2
−−
×=×=
=
××
×=
×
×=×=
π
π
Số lỗ trên mỗi ống nhánh là:
8.7
/1078.11

Dãy Đặc trưng
Thời gian lưu nước (giờ) 1.5-2.5 2
Tải trọng bề mặt (m
3
/m
2
ngay) 32-48
Lưu lượng trung bình 32-48
Lưu lượng cao điểm 80-120
Tải trọng máng tràn
(m
3
/m.ngay)
125-500
Ống trung tâm
Đường kính
Chiều cao
15 20%d D
= −
55 65%h H
= −
Chiều sâu bể lắng (m) H=3-4.8 4
Đường kính bể lắng (m) D=3-6 64
Độ dốc đáy (mm/m) 62-167 83
Tốc độ thanh gạt bùn
(vòng/phút)
0.02-0.05 0.03
Bảng 5: Các thông số thiết kế đặc trưng cho bể lắng ly tâm
Giả sử tải trọng bề mặt thích hợp cho loại cặn tươi này là
13

×
=
×
=
ππ
Đường kính ống trung tâm
mDd 13.164.5%20%20 =×==
Chọn chiều sâu hữu ích của bề lắng H=4m
Chiều cao lớp bùn lắng h
b
= 0.7m
Chiều cao an toàn h=0.5m
Vậy chiều cao tổng cộng của bể lắng đợt 1
H
tc
= H+h+ h
b
= 4m+ 0.5m+0.7m = 2m
Chiều cao ống trung tâm
mHh 4.24%60%60 =×==
Vậy kích thước bể lắng 1: D x H=64m x 2m
 Kiểm tra lại thời gian lưu nước của bể lắng
Thể tích phần lắng
( ) ( )
32222
96413.164.5
44
mHdDW =×−×=×−×=
ππ
Thời gian lưu nước

Giả sử hiệu suất xử lý cặn lơ lửng đạt 40% ở tải trọng 35
./
23
ngàymm

14
Lượng bùn tươi sinh ra mỗi ngày
ngàyKgSS
Kg
g
ngàymmgSSM
tuoi
/92
1000
1
4.0/1000/230
33
=×××=

Giả sử bùn tươi của nước thải thủy sản có hàm lượng cặn 5% (tức là
có độ ẩm 95%).
Tỉ số VSS:TSS=0.75 và khối lượng riêng bùn tươi là 1.053kg/lít.
Vậy lưu lượng bùn tươi cần phải xử lý là
ngaymngàyl
lKg
ngayKg
Q
tuoi
/747.1/4.1747
/053.105.0

Chiều cao mực nước h trong khe chữ V
q
o
=
5
q
= 1,4 h
5/2
mmmh 50050.0)
4.15
0041.0
(
5/2
==
×
=
Phù hợp tiêu chuẩn cho phép ≤50 mm
Bể UASB
 Nhiệm vụ của bể UASB
15
Làm giảm đáng kể hàm lượng COD, BOD trong nước thải bằng
cách sử dụng lớp cặn lơ lửng (có chứa rất nhiều vi sinh vật yếm khí) trong
dịch lên men nhờ hẹ thống nước thải chảy từ phía dưới lên. Đồng thời làm
tiền đề cho quá trình xử lý hiếu khí trong bể aerotank tiếp theo.
Hàm lượng các chất sau khi qua khỏi bể UASB đạt:
BOD = 25% x 789.4 = 197 mg/l
COD = 35% x 1140 = 399 mg/l
SS = 138 mg/l
Nồng độ nước
thải,

12 ÷ 18
12 ÷ 24
3 ÷ 5
2 ÷ 6
2 ÷ 6
6000 ÷ 9000
10 ÷ 30
30 ÷ 60
60 ÷ 100
4 ÷ 6
5 ÷ 7
6 ÷ 8
15 ÷ 20
15 ÷ 24
4 ÷ 6
3 ÷ 7
3 ÷ 8
9000 ÷ 18000 10 ÷ 30 5 ÷ 8 15 ÷ 24 4 ÷ 6
Bảng 6: Các thông số thiết kế cho bể UASB
(Tải trọng thể tích hữu cơ của bể UASB bùn hạt và bùn bông ở cáchàm
lượng COD vào và tỷ lệ chất không tan khác nhau)
16
Nhiệt độ,
o
C
Tải trọng thể tích hữu cơ (kg COD/m
3
.ngày)
Nước thải VFA
Nước thải không

thải có VFA hòa tan, nước thải không có VFA và nước thải có cặn lơ
lửng chiếm 30% tổng COD
 Thực nghiệm trên mô hình Pilot rút ra được kết quả sau
• Bùn nuôi cấy ban đầu lấy từ bùn của bể phân hủy kỵ khí từ quá
trình xử lý nước thải sinh hoạt bể với hàm lượng 30KgSS/m
3
.
• Ở tải trọng thể tích L
0
=3KgCOD/m
3
.ngày, hiệu quả khử COD đạt
65% và BOD
5
đạt 75%
• Tải trọng bề mặt phần lắng L
=
A
12
ngaymm
23
/
• Lượng bùn phân hủy kỵ khí cho vào ban đầu có TS=5%
• Tỉ lệ MLVS/MLSS của bùn trong bể UASB=0.75
• Y=0.04gVSS/gCOD, k
d
=0.025ngay
1−
,
θ

V
0
×
=
=
3
3
33
304
1000/3
/912/1000
m
ngaymKgCOD
mgngaym
=
×
×
Chọn 5 đơn nguyên hình vuông, vậy cạnh mỗi đơn nguyên có chiều dài là
m
n
A
W 1.4
5
33.83
===
Chiều cao phần phản ứng
H=
m
A
V

×
××−×
=×
−
=
A
AA
A
A
p
kh
Trong đó
A: Diện tích bề mặt bể
A
kh
: Diện tích khe hở giữa các phễu thu khí
18
A
p
: Diện tích đáy phễu thu khí
Giá trị này nằm trong khoảng:
A
A
kh
= 15%
÷
20%
Giả sử mỗi đơn nguyên có 8 ống phân phối khí vào, diện tích trung bình
cho một đầu phân phối:
a

TS
VC
M
rss
b
Trong đó
C
SS
: Hàm lượng bùn trong bể, Kg/m
3
V
r
: Thể tích ngăn phản ứng m
3
TS: Hàm lượng chất rắn cho bùn nuôi cấy ban đầu.
Hàm lượng COD của nước thải sau khi xử lí kỵ khí
COD
lmgCODCODE
vaoCODra
/3991140)65.01()1( =×−=×−=
Hàm lượng BOD
5
của nước thải sau khi xử lý kỵ khí:
BOD
lmgBODBODE
vaoBODra
/1974.789)65.01()1( =×−=×−=
Lượng sinh khối hình thành mỗi ngày
( )
[ ]

−
ngaykgVSP
x
/6.12=
θ
c
: Thời gian lưu bùn, chọn θ
c
= 10 ngày
Q : Lưu lượng trung bình ngày, Q = 1000 m
3
/ngàyđêm
Y : Hệ số sản lượng bùn, chọn Y = 0.5mgVSS/mgBOD
5
L
a
: BOD
5
của nước thải dẫn vào aeroten, L
a
= 197 mg/L
19
L
t
: BOD
5
hòa tan của nước thải ra khỏi aeroten, L
t
= 12.62mg/L
X : Hàm lượng bùn hoạt tính trong bể aeroten, MLVSS = 3000mg/L

V
: Thể tích khí metan sinh ra ở đktc (t = 0
0
C, p = 1 atm)
Q: Lưu lượng bùn vào bể kị khí, m
3
/ngày
P
x
: Sinh khối tế bào sinh ra mỗi ngày, kgVS/ngày
350.84: Hệ số chuyển đổi lý thuyết lượng khí metan sản sinh từ 1
kg BOD
L
chuyển hoàn toàn thành khí metan và CO
2
, lCH
4
/kgBOD
L
Lượng bùn bơm ra mỗi ngày
ngaym
mKgSSkgSSkgVS
ngaykgVS
C
P
Q
ss
w
w
/56.0

Hàm lượng BOD
5
trong nước thải cần đạt sau xử lý
L
t
= 15% x 197 = 29.6 mg/L
≈
30mg/l
Hàm lượng COD trong nước thải cần đạt sau xử lý: 15% x 399 = 59.85
mg/l
Hàm lượng chất lơ lửng cần đạt sau xử lý
C
s
= 22% x 138 = 30mg/l < 100mg/
 Xác định tỷ số tuần hoàn
Phương trình cân bằng vật chất đối với bể aeroten
( )
XQQXQQX
ththth
+=+
0
Với
Q : Lưu lượng nước thải
Q
th
: Lưu lượng bùn hoạt tính tuấn hoàn
X
0
: Nồng độ VSS trong nước thải dẫn vào Aeroten, mg/L
X : Nồng độ VSS ở bể Aeroten, X = 3000mg/L

0
. Khi đó phương trình cân bằng
vật chất sẽ có dạng :
( )
XQQXQ
ththth
+=
Chia hai vế của phương trình này cho Q và đặt tỷ số
α
=
Q
Q
th
(α : được gọi
là tỷ số tuần hoàn), ta được :
XXX
th
αα
+=
Hay
6,0
30008000
3000
=
−
=
−
=
XX
X

• Hàm lượng bùn tuần hoàn X
th
= 8000mgVSS/L
• Hàm lượng bùn hoạt tính trong bể aeroten MLVSS = 3000mg/L
22
• Thời gian lưu bùn trung bình θ
c
= 10ngày
• Nước thải chế biến thủy sản có chứa đầy đủ lượng chất dinh dưỡng
N, P và các chất vi lượng khác
• Nước thải sau lắng II chứa 25mg/L cặn sinh học, trong đó 65% cặn
dễ phân hủy sinh học
• BOD
5
: BOD
L
= 0.68
• BOD
5
: N : P = 100 : 5 : 1
Giả sử nguyên tố vi lượng cũng đủ cho sinh trưởng tế bào.
Thông
số
Đơn vị Dãy giá trị Trung bình
K gbsCOD/gVSS.ngà
y
2 – 10 5
K
s
mg/L BOD

tính toán cho aeroten xáo trộn hoàn toàn
B1) Xác định BOD
5
của nước thải đầu vào và đầu ra aeroten
• Lưu lượng trung bình của nước thải trong một ngày đêm
Q
tbngay
= 1000m
3
/ngàyđêm
• Hàm lượng COD trong nước thải dẫn vào aerotank: 399 mg/l
• Hàm lượng BOD
5
trong nước thải dẫn vào aeroten L
a
= 197mg/L
• Hàm lượng chất lơ lửng trong nước thải dẫn vào aeroten
C=138 mg/L
Cho rằng chất lơ lửng trong nước thải đầu ra là chất rắn sinh học (bùn hoạt
tính), trong đó có 80% là chất dễ bay hơi và 60% là chất có thể phân hủy
sinh học.
B2) Tính BOD
5
hòa tan trong nước ở đầu ra
BOD
5
(ra) = BOD
5
hòa tan trong nước đầu ra + BOD
5

−
=
lmglmg
E
ht
24
Hiệu quả xử lý tính theo tổng cộng
%85
197
/30/197
=
−
=
lmglmg
E
tc
B4) Xác định thể tích công tác của bể aeroten
( )
( )
( )
( )
3
87.204
1005.013000
62.121975.0100010
1
m
KX
LLYQ
W

t
: BOD
5
hòa tan của nước thải ra khỏi aeroten, L
t
= 12.62mg/L
X : Hàm lượng bùn hoạt tính trong bể aeroten, MLVSS = 3000mg/L
K
d
: Hệ số phân hủy nội bào, K
d
= 0.05 ngày
-1
Giá trị đặc trưng cho kích thước bể aerotank xáo trộn hoàn toàn thể
hiện trong bảng sau
Thông số Giá trị
Chiều cao hữu ích (m) 3 - 4.6
Chiều cao bảo vệ (m) 0.3 - 0.6
Khoảng cách từ đáy đến đầu khuếch tán khí
(m)
0.45 - 0.75
Tỉ số rộng:sâu (W:H) 1:1 - 2.2:1
Bảng 9: Các kích thước điển hình cho
bể aerotank xáo trộn hoàn toàn
Chọn chiều cao hữu ích H = 4.3m
Chọn chiều cao bảo vệ h
bv
= 0.5
Vậy chiều cao tổng cộng là:
25