TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI

Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho dự án nâng công suất của Công ty cổ phần bia Sài Gòn – Miền Trung lên
100 triệu lít bia/năm – Lê Trọng Ân – Lớp CNMT-K50-QN.
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI
IV.1. Tính toán các thiết bị chính trong sơ đồ công nghệ
Bảng 4.1. Các thông số đầu vào và ra của nước thải
Thông số
Nước thải
đầu vào
Nước thải sau xử lý
(QCVN 24 – 2009) cột
B
Lưu lượng
(m
3
/ngày.đêm)
4000 4000
COD (mg/l) 2500 100
BOD (mg/l) 1500 50
SS (mg/l) 600 100
pH 8,5 – 11 5,5 – 9
Tổng Nitơ
(mg/l)
100 30
Tổng photpho
(mg/l)
8 6
Tổng Coliform < 10000 5000
IV.1.1. Tính toán mương dẫn nước thải
- Nước thải từ các công đoạn sản xuất của nhà máy theo mương dẫn chảy qua
song chắn rác trước khi đi vào hố gom.
- Tính toán:

Chọn các thông số tính toán mương dẫn nước thải:
+ Lưu lượng nước thải vào mương: Q = 4000 (m
3
/ngàyđêm) = 0,046 (m
3
/s)
+ Vận tốc trung bình qua các khe hở của song chắn, theo TCXDVN 51:2006,
thì v = 0,8-1,0 (m/s). Do đó, ta chọn vận tốc nước chảy trong mương v = 0,9
(m/s)
+ Chọn mương có tiết diện hình chữ nhật. Ta có
νω
×=
Q
Suy ra, diện tích mặt cắt ướt của mương dẫn
0,046
0,051
0,9
Q
ω
ν
= = =
(m
2
)
Theo [14] thì mương tiết diện hình chữ nhật có B = 2h sẽ cho tiết diện tốt nhất
về mặt thuỷ lực. Trong đó B: Chiều rộng mương dẫn nước, (m)
h: Chiều cao mực nước trong mương, (m)
Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN – Tel 04.38681686 – Fax 04.38693551
11
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho dự án nâng công suất của Công ty cổ phần bia Sài Gòn – Miền Trung lên

100 triệu lít bia/năm – Lê Trọng Ân – Lớp CNMT-K50-QN.
Hơn nữa
2
22 hhhhB
×=××=×=
ω
Suy ra:
0,051
0,16
2 2
h
ω
= = =
(m) = 16 (cm)
nên B = 2
×
h = 2
×
0,16 = 0,32 (m) = 32 (cm).
- Độ dốc tối thiểu của mương dẫn để tránh quá trình lắng cặn trong mương
được tính theo công thức:
min
1 1
3
0,32
i
B
= = =
% [14]
- Chiều cao xây dựng của mương: H= h + h

’
Với h
’
là chiều cao bảo vệ của mương h’= 0,1 – 0,2 (m). [14]
Chọn h’= 0,14 (m).
Chiều cao xây dựng của mương là:
H = h + h’ = 0,16 + 0,14 = 0,3 (m) = 30 (cm)
Vậy, các kích thước tính toán cơ bản của mương dẫn nước thải:
+ Chiều rộng: B = 0,32 (m) = 32 (cm),
+ Chiều cao: H = 0,3 (m) = 30 (cm),
+ Độ dốc: i
min
= 3%.
Bảng 4.2. Tổng hợp các thông số tính toán mương dẫn nước thải
Thông số Đơn vị Giá trị
Lưu lượng nước thải vào, Q m
3
/ngđ 4000
Vận tốc nước chảy trong
mương, v
m/s 0,9
Chiều cao mực nước trong
mương, h
m 0,16
Kích thước mương
Chiều rộng, B m 0,32
Chiều cao xây dựng, H m 0,30
Độ dốc, i % 3
IV.1.2 Tính toán song chắn rác
 Song chắn rác thô – thủ công

Thiết bị tách rác thô nhằm mục đích tách các vật thô như giấy, nhãn chai, mảnh
chai vỡ... Chọn song chắn rác bằng vật liệu thép không gỉ, khe hở giữa các song là
Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN – Tel 04.38681686 – Fax 04.38693551
22
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho dự án nâng công suất của Công ty cổ phần bia Sài Gòn – Miền Trung lên
100 triệu lít bia/năm – Lê Trọng Ân – Lớp CNMT-K50-QN.
10 – 30 mm [12], đặt cố định và nghiêng 60
0
so với chiều dòng nước chảy để dễ dàng
cào rác từ dưới lên. Chọn khe hở 10mm.
Các thông số tính toán song chắn rác mịn:
Q = 4000 (m
3
/ngày đêm)
BOD
5
= 1500 (mg/l)
COD = 2500 (mg/l)
SS = 600 (mg/l)
Độ sâu của lớp nước ở song chắn rác lấy bằng độ đầy của mương dẫn. [14]
- Tính toán song chắn rác:
+ Số lượng khe hở của song chắn rác:
1tt
Q
n k
h b
ν
= ×
× ×
[15]

Trong đó:
- n: là số lượng khe hở trong song chắn rác ,(khe)
- Q: Lưu lượng nước thải tính toán, (m
3
/s). Q = 0,046 (m
3
/s)
- k: Hệ số tính đến mức độ cản trở của dòng chảy do hệ thống cào rác,
Chọn k = 1,05. [15]
- v
tt
:Vận tốc trung bình qua các khe hở của song chắn.
Theo TCXDVN 51:2006 thì v
tt
= 0,8-1,0 (m/s). Chọn v
tt
= 0,9 (m/s).
- h
1
: Độ sâu của lớp nước ở song chắn rác, (m). h
1
= h = 0,16 (m) [15]
- b: Chiều rộng khe hở song chắn, b=10-25 (mm). [8]
Chọn b = 10 (mm) = 0,01 (m)
Do đó :
0,046
1,05 34
0,9 0,16 0,01
n = × =
× ×

(khe)
Chọn song chắn rác có tiết diện hình chữ nhật 10
×
10mm và đặt nghiêng 60
0
so
với phương ngang.
+ Chiều rộng toàn bộ song chắn rác tính theo công thức:
( )
1
S
B d n bn
= − +
[15]
Trong đó:
d: Chiều dày hay đường kính các thanh song chắn rác, d = 0,01 (m)
n: Số khe hở song chắn, n = 34 (khe)
b: Chiều rộng khe hở song chắn, b = 0,01 (m)
Do đó
( )
0,01 34 1 0,01 34 0,67
s
B
= × − + × =
(m)
Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN – Tel 04.38681686 – Fax 04.38693551
33
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho dự án nâng công suất của Công ty cổ phần bia Sài Gòn – Miền Trung lên
100 triệu lít bia/năm – Lê Trọng Ân – Lớp CNMT-K50-QN.
Ta thấy chiều rộng của buồng đặt song chắn rác B

s
> B (Chiều rộng mương
dẫn), nên phải mở rộng mương dẫn tại vị trí đặt song chắn. Tuy nhiên, việc mở rộng
như vậy sẽ làm lắng đọng cặn trong mương vì tốc độ dòng chảy giảm. Do đó, phải
kiểm tra tốc độ dòng chảy tại vị trí mở rộng của mương trước song chắn, tốc độ dòng
chảy không được nhỏ hơn 0,4m/s. [15]
Vậy, tốc độ dòng chảy tại vị trí mở rộng:
0,046
0,43
0,67 0,16
m
s
Q
B h
ν
= = =
× ×
(m/s) > 0,4 (m/s)
Kết quả thu được thõa mãn yêu cầu.
+ Tổn thất áp lực qua song chắn rác:
2
2
s
v p
h
g
ξ
×
= ×
[15]

Trong đó:
h
s
: Tổn thất áp lực qua song chắn rác, (m)
p : Hệ số tính đến sự tăng tổn thất do vướng rác ở song chắn, p = 2 – 3
Chọn p = 2 [14]
ξ
: Trở lực cục bộ của song chắn và được tính theo công thức sau:

αβξ
sin
3/4
×






×=
b
S
[15]
Ở đây:
S: Chiều dày thanh chắn, S = 0,01 (m)
α
: Góc nghiêng của song chắn so với mặt phẳng ngang,
α
=60
0

β
: Hệ số phụ thuộc vào tiết diện ngang của thanh song chắn rác có dạng
hình chữ nhật nên
2,42
β
=
[15]
b: Chiều rộng khe hở song chắn. b = 0,01 (m)
Khi đó:
4/3
0,01
2,42 ( ) sin 60 2,095
0,01
ξ
= × × =
Suy ra
2
0,9 2
2,095 0,17
2 9,8
s
h
×
= × =
×
(m)
Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN – Tel 04.38681686 – Fax 04.38693551
44
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho dự án nâng công suất của Công ty cổ phần bia Sài Gòn – Miền Trung lên
100 triệu lít bia/năm – Lê Trọng Ân – Lớp CNMT-K50-QN.

+ Chiều dài đoạn mở rộng trước song chắn:
1
2
s m
B B
L
tg
ϕ
−
=
×
[15]
Trong đó:
B
s
: Chiều rộng của buồng đặt song chắn, B
s
=0,67 (m)
B
m
: Chiều rộng của mương dẫn nước thải, B
m
= B = 0,32 (m)
ϕ
: Góc nghiêng chỗ mở rộng,
0
20
=
ϕ
[15]

Suy ra:
1
0
1,37 ( ) 1,37 (0,67 0,32) 0,48
2 20
S m
S m
B B
L B B
tg
−
= = × − = × − =
×
(m)
+ Chiều dài đoạn mở rộng sau song chắn:
L
2
=0,5
×
L
1
=0,5
×
0,48=0,24 (m) [15]
+ Chiều dài xây dựng của phần mương để lắp đặt song chắn rác:
L = L
1
+ L
2
+ L

S
= 0,48 + 0,24 + 1,5 = 2,22 (m)
Trong đó: L
S
là chiều dài cần thiết của ô đặt song chắn rác, chọn =1,5 m. [15]
+ Chiều sâu xây dựng của mương đặt song chắn rác:
H = h
1
+ h
s
+ 0,5 = 0,16 + 0,17 + 0,5 = 0,83 (m) [15]
Trong đó:
h
1
: Độ sâu lớp nước ở song chắn, h
1
=0,16 (m)
h
s
: Tổn thất áp lực qua song chắn, h
s
=0,17 (m)
0,5: Khoảng cách giữa cốt sàn nhà đặt song chắn rác và mực nước cao nhất.
Bảng 4.3. Tổng hợp các thông số tính toán song chắn rác thô
Thông số thiết kế Ký hiệu Đơn vị Giá trị
Chiều rộng B
s
m 0,67
Chiều dài L m 1,22
Chiều sâu H m 0,83

Tổn thất áp lực h
s
mH
2
O 0,17
Số khe hở n khe 34
 Lưới chắn rác – tang trống:
Thiết bị tách rác tinh nhằm mục đích tách các vật có kích thước nhỏ như bã
malt, bã men, bã hoa. Chọn lưới chắn rác có mắt lưới từ 0,8 – 2,5 mm [12] dạng
trống quay (RDS). Chọn mắt lưới là 1mm.
Các thông số thiết kế lưới chắn rác được thể hiện trong bảng 4.4 sau:
Bảng 4.4 . Các thông số thiết kế lưới chắn rác [16]
Thông số Lưới cố Lưới quay
Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN – Tel 04.38681686 – Fax 04.38693551
55
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho dự án nâng công suất của Công ty cổ phần bia Sài Gòn – Miền Trung lên
100 triệu lít bia/năm – Lê Trọng Ân – Lớp CNMT-K50-QN.
định
Hiệu quả khử cặn lơ
lửng, %
5 – 25 5 – 25
Tải trọng, l/m
2
phút 400 – 1200 600 – 4600
Kích thước mắt lưới, mm 0,2 – 1,2 0,25 – 1,5
Tổn thất áp lực, m 1,2 – 2,1 0,8 – 1,4
Công suất motor, HP - 0,5 – 3,0
Chiều dài trống quay, m - 1,2 – 3,7
Đường kính trống, m - 0,9 – 1,5
Chọn lưới chắn rác kiểu trống quay, kích thước mắt lưới 1mm. Do đó, các thông số

thiết kế như sau:
Bảng 4.5. Tổng hợp các thông số tính toán lưới chắn rác
Thông số Lưới quay
Hiệu quả khử cặn lơ lửng, % 15 - 20
Tải trọng, l/m
2
phút 2400 - 3000
Kích thước mắt lưới, mm 1,0
Tổn thất áp lực, m 1,2 – 1,4
Công suất motor, HP 2,0 – 3,0
Chiều dài trống quay, m 2,5
Đường kính trống, m 1,2
Giả sử hiệu quả khử chất rắn lơ lửng SS của lưới chắn là 15%. Khi đó, đặc
trưng dòng thải sau khi qua lưới chắn thể hiện trong Bảng 4.6.
Bảng 4.6. Đặc trưng dòng thải sau khi qua song chắn, lưới chắn
Thông số
Nước thải
đầu vào
Nước thải
đầu ra
Lưu lượng
(m
3
/ngày.đêm)
4000 4000
COD (mg/l) 2500 2500
BOD (mg/l) 1500 1500
SS (mg/l) 600 510
pH 8,5 – 11 8,5 – 11
Tổng Nitơ (mg/l) 100 100

Tổng photpho 8 8
Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN – Tel 04.38681686 – Fax 04.38693551
66
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho dự án nâng công suất của Công ty cổ phần bia Sài Gòn – Miền Trung lên
100 triệu lít bia/năm – Lê Trọng Ân – Lớp CNMT-K50-QN.
(mg/l)
IV.1.3. Hố thu gom:
Hố gom có nhiệm vụ ổn định nước thải trước khi bơm sang bể điều hòa và tách
một phần các chất có kích thước nhỏ như cát, bã men, bã malt. Hố gom có dạng hình
chữ nhật, xây dựng âm xuống lòng đất.
Thể tích hố thu gom được tính theo công thức:

tQV
×=
, (m
3
)
Trong đó:
Q: Lưu lượng nước thải, Q = 4000 (m
3
/ngđ)
t: Thời gian lưu nước tại hố thu, t = 10 phút [14]
Suy ra:
4000
10 27, 77 28
24 60
V
= × = ≈
×
(m

3
)
Chọn kích thước hố thu:
+ Chiều dài: 4 (m)
+ Chiều rộng: 2,8 (m)
+ Chiều cao: 2,5 (m). Chiều cao an toàn cho bể chọn 0,3 (m) [7]
Bảng 4.7. Tổng hợp các thông số tính toán hố thu gom
Thông số Đơn vị Giá trị
Lưu lượng nước thải
vào, Q
m
3
/ngày 4000
Thời gian lưu nước, t phút 10
Dung tích, V m
3
28
Chiều cao bảo vệ m 0,3
Kích thước hố thu
Chiều dài, L m 4,0
Chiều rộng, B m 2,8
Chiều cao tổng cộng,
H
m 2,8
IV.1.4. Bể điều hoà
Bể điều hòa có nhiệm vụ điều hòa lưu lượng và chất lượng nước thải, tạo điều
kiện thuận lợi cho các công trình xử lý phía sau.
Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN – Tel 04.38681686 – Fax 04.38693551
77
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho dự án nâng công suất của Công ty cổ phần bia Sài Gòn – Miền Trung lên

100 triệu lít bia/năm – Lê Trọng Ân – Lớp CNMT-K50-QN.
Bể điều hòa được xây dựng dạng hình chữ nhật, thời gian lưu nước thải là 8 giờ
(1 mẻ sản xuất). Trong bể có sục khí để đảm bảo hòa tan và san đều nồng độ các chất
bẩn trong toàn bộ thể tích bể và không cho cặn lắng trong bể.
 Tính toán bể điều hòa:
a) Dung tích bể điều hoà:
- Dung tích bể điều hoà được tính theo công thức sau:
V Q t
= ×
Trong đó:
Q

: Lưu lượng nước thải cực đại, (m
3
/ngày đêm)
t : Thời gian lưu của nước thải trong bể điều hoà, (h). Chọn t = 8 (h)
Vậy, dung tích bể điều hoà là:
4000
8 1333
24
V Q t
= × = × =
(m
3
)
- Dung tích cần thiết của bể điều hoà: [7]
*
1,2 1333 1,2 1600V V
= × = × =
(m

3
), với 1,2 là hệ số an toàn.
Chia bể điều hoà làm 4 ngăn thông nhau có dạng hình chữ nhật. Kích thước mỗi
ngăn :
+ Chiều cao : h = 4m, chiều cao an toàn 0,5m.
+ Chiều rộng : B = 7m
+ Chiều dài : L = 12,5m
b) Tính toán hệ thống sục khí (Tính cho 1 ngăn)
Nước được phân phối vào bể nhờ các cửa sổ ở máng đặt dọc theo chiều dài bể.
Máng phân phối nước vào đặt cao hơn so với mực nước cao nhất trong bể khoảng 20
- 30 cm. Chọn 20 cm. [13]
Không khí được phân phối qua hệ thống ống châm lỗ với đường kính d
l
= 5mm,
cách nhau 3 – 5cm. Chọn b
l
= 5cm.[13]
Đặt ống dọc theo bể và nằm trên các tấm đỡ cách đáy 7 – 10 cm [13]. Chọn
10cm. Nước vào với lưu lượng và nồng độ không đổi sẽ được khuấy đều với lượng
nước trong bể. Sau khoảng thời gian điều hoà nhất định, nhờ hệ thống xả ở cuối bể,
nồng độ và liều lượng nước ra được điều hoà.
- Lượng không khí cần thiết phải thổi vào 1 ngăn bể được tính như sau:
LqnQ
kkkk
××=
[13]
Trong đó:
Q
kk
: lưu lượng không khí tổng cộng, m

3
/h
Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN – Tel 04.38681686 – Fax 04.38693551
88
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho dự án nâng công suất của Công ty cổ phần bia Sài Gòn – Miền Trung lên
100 triệu lít bia/năm – Lê Trọng Ân – Lớp CNMT-K50-QN.
n : Số ống phân phối khí, ống
L : Chiều dài ống không khí bằng chiều dài bể, m. L = L
bể
= 12,5 m
q
kk
: Cường độ không khí tính cho 1m chiều dài ống thổi khí.
Thường chọn q
kk
= 2 m
3
/m.h đối với ống không khí tạo một dòng tuần hoàn theo mặt
cắt ngang của bể; q
kk
= 4 – 5 m
3
/m.h đối với ống tạo 2 dòng tuần hoàn. [13]
Ta chọn q
kk
= 4 m
3
/m.h.
- Số lỗ khí được tính theo công thức sau:
( 1)

l l
m d m b L× + − =
[13]
Trong đó:
m: số lỗ khí.
d
l
: đường kính lỗ khí, cm. d
l
= 5mm = 0,5cm
b
l
: Khoảng cách giữa các lỗ, b
l
= 5 cm
L: Chiều dài ống khí, m. L = 12,5m = 1250cm
Suy ra
1250 5
228
0,5 5
l
l l
L b
m
d b
+
+
= = =
+ +
(lỗ)

- Lượng không khí được cấp vào 1 ngăn bể bởi một ống phân phối khí là:
1
4 12,5 50
kk
Q q L= × = × =
(m
3
/h)
- Đường kính 1 ống phân phối khí:
1
0,785
Q
d
ω
=
×
[17]
Trong đó: Q
1
= lưu lượng khí, m
3
/s
ω
= tốc độ của dòng khí trong ống phân phối 15 – 25 m/s.
Chọn
ω
= 20 m/s
Do đó:
50
0,0297

3600 0,785 20
d
= =
× ×
(m). Quy chuẩn d = 30 (mm)
- Khoảng cách b giữa các ống phân phối khí phụ thuộc vào chiều sâu lớp nước
H
min
trong bể ở giờ lưu lượng nhỏ nhất, thường chọn giá trị tối ưu b

= 2
3
÷
H
min
. Mặt
khác, chiều sâu lớp nước H
min
thường chọn 1
6
÷
m. [13]
Chọn H
min
= 1m và b

= 2H
min
= 2 x 1 = 2m.
- Số ống phân phối khí n là:

Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN – Tel 04.38681686 – Fax 04.38693551
99
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho dự án nâng công suất của Công ty cổ phần bia Sài Gòn – Miền Trung lên
100 triệu lít bia/năm – Lê Trọng Ân – Lớp CNMT-K50-QN.
( ) ( )
2 7 1,5 2
1 1 3
2
B l
n
b
− × − ×
= + = + =
(ống)
Trong đó:
n : ống phân phối khí
l : khoảng cách từ ống đến tường, l = 1,5m.
b

: khoảng cách giữa các ống, b

= 2m
B: Chiều rộng của bể, m. B = 7m.
Ta bố trí 3 ống phân phối khí, mỗi ống cách nhau 2m; ống đầu và ống cuối cách
thành dài bể 1,5m.
- Lượng không khí cần thiết cấp vào 1 ngăn bể điều hoà là:
3 4 12,5 150
kk kk
Q n q L= × × = × × =
(m

3
/h)
- Đường kính ống cấp khí (ống chính) là:
0,785
kk
Q
D
ω
=
×
[17]
Trong đó: Q
kk
= lưu lượng khí, m
3
/s
ω
= tốc độ trung bình của dòng khí trong ống, m/s. Tốc độ khí đi trong
ống đẩy của máy nén khí
ω
= 15 – 25 m/s. Chọn
ω
= 15 m/s.
Do đó:
150
0,0595
3600 0,785 15
D
= =
× ×

(m). Quy chuẩn D = 60 (mm).
Để vi sinh vật sinh trưởng và phát triển tốt, quá trình xử lý sinh học yếm khí đòi
hỏi pH = 6,5 - 7,5. Vì thế, cần phải duy trì độ kiềm, không cho pH giảm xuống dưới
6,2 và nồng độ các chất dinh dưỡng đảm bảo tỷ lệ COD : N : P = 350 : 5 : 1. Do đó,
tại bể cân bằng nước được điều chỉnh pH về giá trị thích hợp nhờ bộ pH-controler.
Tùy theo giá trị pH trong nước thải mà bơm định lượng xút và axit cho phù hợp.
Ngoài ra, để chống lại hiện tượng sinh bọt trong bể yếm khí, bể hiếu khí, nước
thải được châm thêm một lượng chất chống tạo bọt nhờ bơm định lượng.
Bảng 4.8. Tổng hợp các thông số tính toán bể điều hòa
Thông số
Đơn
vị
Giá trị
Lưu lượng nước thải, Q m
3
/h 167
Thời gian lưu, t h 8
Dung tích cần thiết, V
*
m
3
1600
Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN – Tel 04.38681686 – Fax 04.38693551
1010
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho dự án nâng công suất của Công ty cổ phần bia Sài Gòn – Miền Trung lên
100 triệu lít bia/năm – Lê Trọng Ân – Lớp CNMT-K50-QN.
Chiều cao hữu ích, h m 4
Số ngăn (đơn nguyên) 2
Kích thước mỗi ngăn
Dài, L m 12,5

Rộng, B m 7
Cao tổng cộng, H m 4,5
Cường độ không khí tính cho 1m
chiều dài ống thổi khí, q
kk
m
3
/m.
h
4
Lượng không khí cần thiết để xáo
trộn cho 1 ngăn, Q
kk
m
3
/h 150
Số ống phân phối khí trên chiều rộng
1 ngăn , n
ống 3
Số lỗ khí trên chiều dài ống, m lỗ 228
Vì thời gian lưu nước trong bể điều hòa là 8 giờ và có sục khí nên hiệu quả khử
BOD
5
, COD có thể đạt 10 – 15% (chọn 10%), hiệu quả khử SS coi như bằng 0.
Do vậy, đặc trưng ô nhiễm của dòng thải sau khi qua bể điều hòa được thể hiện
ở Bảng 4.9.
Bảng 4.9. Đặc trưng dòng thải sau khi qua bể điều hòa
Thông số
Nước thải
đầu vào

Nước thải
đầu ra
Lưu lượng
(m
3
/ngày.đêm)
4000 4000
COD (mg/l) 2500 2250
BOD (mg/l) 1500 1350
SS (mg/l) 510 510
pH 8,5 – 11 5,5 – 9
Tổng Nitơ (mg/l) 100 100
Tổng photpho (mg/l) 8 8
IV.1.5. Tính toán bể lắng [7]
Bể lắng có cấu tạo mặt bằng là hình chữ nhật hoặc hình tròn, được thiết kế để
loại bỏ bằng trọng lực các hạt cặn có trong nước theo dòng chảy liên tục vào và ra bể.
Chọn kiểu bể lắng ngang hình chữ nhật vì hiệu quả lắng cao và dễ xây dựng.
 Các thông số thiết kế:
Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN – Tel 04.38681686 – Fax 04.38693551
1111
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho dự án nâng công suất của Công ty cổ phần bia Sài Gòn – Miền Trung lên
100 triệu lít bia/năm – Lê Trọng Ân – Lớp CNMT-K50-QN.
- Lưu lượng nước thải: Q = Q
max
= 4000 (m
3
/ngày)
- Chọn kiểu bể lắng ngang, tỷ số chiều dài trên chiều rộng 4:1 [7]
- Tải trọng bề mặt ứng với Q
max

. U
0
= 81 – 122 (m
3
/m
2
ngày). [7]
Chọn U
0
= 89 (m
3
/m
2
ngày)
- Chiều cao vùng lắng H = 3,6 (m) [7]
- Yêu cầu: Xác định kích thước bể lắng; thời gian lưu nước; vận tốc giới
hạn; hiệu quả khử BOD, SS.
 Tính kích thước bể
- Tính diện tích bề mặt cần thiết của bể lắng:
0
4000
44,94
89
Q
F
U
= = =
(m
2
)

- Chiều rộng bể:
F = B x L = B x 4B = 4B
2
= 44,94 (m
2
)
Suy ra B = 3,35 (m), lấy tròn B = 3,5 (m).
Chiều dài bể: L = 4 x 3,5 = 14 (m)
Diện tích bể: F = 14 x 3,5 = 49 (m
2
)
- Kiểm tra tải trọng bề mặt:
0
4000
82
49
Q
U
F
= = =
(m
3
/m
2
ngày)
Ta thấy U
0
= 82 (m
3
/m

2
ngày) nằm trong giới hạn cho phép 81 – 122
(m
3
/m
2
ngày).
- Thể tích bể lắng:
V = F x H = 49 x 3,6 = 176 (m
3
)
 Thời gian lưu nước
176 24
1,1
4000
V
t
Q
×
= = =
(giờ)
 Vận tốc giới hạn
0,5
8 ( 1)
H
k gd
V
f
ρ
 

−
=
 
 
[7]
Trong đó: V
H
= Vận tốc giới hạn trong vùng lắng, m/s
k = hằng số phụ thuộc vào tính chất cặn. k = 0,04 đối với hạt cát; k =
0,06 đối với hạt cặn có khả năng dính kết. Ở bể lắng xử lý nước thải
bia có thể lấy k = 0,05.
ρ
= tỉ trọng của hạt, thường từ 1,2 – 1,6. Chọn
ρ
= 1,3
Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN – Tel 04.38681686 – Fax 04.38693551
1212
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho dự án nâng công suất của Công ty cổ phần bia Sài Gòn – Miền Trung lên
100 triệu lít bia/năm – Lê Trọng Ân – Lớp CNMT-K50-QN.
g = gia tốc trọng trường, g = 9,8 m/s
2
d = đường kính tương đương của hạt, thường chọn d = 10
-4
m
f = hệ số ma sát phụ thuộc vào đặc tính bề mặt của hạt và chuẩn số
Raynol của hạt khi lắng. f = 0,02 – 0,03, có thể lấy f = 0,025.
Do đó:
0,5
4
8 0,05(1,3 1)9,81 10

0,07
0,025
H
V
−
 
× − ×
= =
 
 
(m/s)
• Vận tốc nước chảy trong vùng lắng ứng với Q
max
:
ax
4000
0,0037
3,5 3,6 86400
m
Q
V
B H
= = =
× × ×
(m/s) < V
H
• Máng thu nước:
Máng thu nước ra bố trí 1 máng ngang chạy suốt 3,5m chiều rộng bể và 3 máng
dọc vuông góc với máng ngang, mỗi máng dài 2m.
Tổng chiều dài máng l = 3,5 + 2 x 3 = 9,5m.

Tải trọng thủy lực của máng:
ax
4000
421
9,5
m
Q
q
l
= = =
(m
3
/m dài.ngày)
• Vận tốc nước chảy vào máng tại mặt cắt ngang với độ sâu 3,6m (mặt tiếp giáp
vùng chứa cặn):
3
4000 ày
0,0066
3,5 2 86400
m
Q m ng
v
F m m s
= = =
× ×
(m/s) < V
H
 Hiệu quả khử BOD và SS
Hiệu quả lắng cặn lơ lửng SS và khử BOD
5

của bể lắng có thể tính theo công
thức thực nghiệm của các nhà khoa học Mỹ:
t
R
a b t
=
+ ×
[7]
Trong đó:
R = hiệu quả khử BOD
5
hoặc SS biểu thị bằng (%)
t = thời gian lưu nước (giờ)
a,b = hằng số thực nghiệm chọn theo Bảng 4.10
Bảng 4.10. Giá trị của hằng số thực nghiệm a, b ở t
0

≥
20
0
C [7]
Chỉ tiêu a (h) b
Khử BOD
5
0,018 0,02
Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN – Tel 04.38681686 – Fax 04.38693551
1313
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho dự án nâng công suất của Công ty cổ phần bia Sài Gòn – Miền Trung lên
100 triệu lít bia/năm – Lê Trọng Ân – Lớp CNMT-K50-QN.
Khử chất rắn lơ lửng SS 0,0075 0,014

• Hiệu quả khử BOD
5
:
5
1,1
27
0,018 0,02 1,1
BOD
R
= =
+ ×
(%)
• Hiệu quả khử chất rắn lơ lửng SS:
1,1
48
0,0075 0,014 1,1
SS
R
= =
+ ×
(%)
• Hiệu quả khử COD:
Hiệu quả khử COD qua song chắn rác, bể điều hòa, bể lắng… thường là 40%
[16]. Tuy nhiên, để hệ thống hoạt động lâu dài và ổn định ta chọn hiệu suất xử lý
COD sau khi qua bể lắng là R
COD
= 30%.
 Lượng bùn sinh ra mỗi ngày
3
48% 0,48 510 10 4000 979

b V
G SS Q
−
= × × = × × × =
(kg SS/ngày)
Giả sử bùn tươi của nước thải bia có hàm lượng cặn 5% (độ ẩm = 95%), tỷ số
VSS:SS =0,75 và khối lượng riêng của bùn tươi 1,03 (kg/lít). [7]
Vậy lưu lượng bùn tươi cần xử lý là:
Q
b
=
979
19000
0,05 1,03
=
×
(l/ngày) = 19 (m
3
/ngày)
Lượng bùn tươi có khả năng phân hủy sinh học:
G
b(VSS)
= 979 x 0,75 = 734 (kg VSS/ngày).
Bảng 4.11. Tổng hợp các thông số tính toán bể lắng
Thông số Đơn vị Giá trị
Lưu lượng nước thải,
Q
max
m
3

/ngày 4000
Tải trọng bề mặt ứng
Q
max
, U
0
m
3
/m
2
ngày 89
Dung tích cần thiết, V m
3
176
Diện tích bề mặt, F m
2
44,94
Chiều cao vùng lắng, H m 3,6
Kích thước
Dài, L m 14
Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN – Tel 04.38681686 – Fax 04.38693551
1414
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho dự án nâng công suất của Công ty cổ phần bia Sài Gòn – Miền Trung lên
100 triệu lít bia/năm – Lê Trọng Ân – Lớp CNMT-K50-QN.
Rộng, B m 3,5
Thời gian lưu nước, t h 1,1
Vận tốc giới hạn, V
H
m/s 0,07
Hiệu quả khử SS, R

SS
% 48
Hiệu quả khử BOD
5
, R
BOD5
% 27
Hiệu quả khử COD, R
COD
% 30
Lượng bùn tươi sinh ra
mỗi ngày, G
b
kg SS/ngày 979
Lưu lượng bùn tươi cần
xử lý, Q
b
m
3
/ngày 19
Bảng 4.12. Đặc trưng dòng thải sau khi qua bể lắng
Thông số
Nước thải
đầu vào
Nước thải
đầu ra
Lưu lượng
(m
3
/ngày.đêm)

4000 4000
COD (mg/l) 2250 1575
BOD (mg/l) 1350 986
SS (mg/l) 510 265
pH 5,5 – 9 5,5 – 9
Tổng Nitơ (mg/l) 100 100
Tổng photpho
(mg/l)
8 8
IV.1.6. Bể UASB
Bể UASB được làm bằng bê tông cốt thép, cách nhiệt với bên ngoài. Nước thải
phân phối từ dưới lên qua nền bùn và được xử lý yếm khí bên trong bể.
Mục đích bể UASB là giảm hàm lượng các chất ô nhiễm trong nước thải (COD,
BOD, SS) đảm bảo điều kiện thuận lợi cho quá trình xử lý sinh học hiếu khí phía sau.
 Các thông số tính toán bể UASB:
- Các thông số ô nhiễm của nước thải như Bảng 4.12.
- Lưu lượng nước thải: Q = 4000 m
3
/ngđ.
- Tải trọng khử COD của bể UASB chọn a = 3 (kg COD/m
3
.ngày) [16]
- Hệ số phân huỷ nội bào, K
d
= 0,03 ngày
-1
[16]
- Hệ số tạo bùn (hệ số năng suất sử dụng chất nền cực đại), mg/mg.
Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN – Tel 04.38681686 – Fax 04.38693551
1515

Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho dự án nâng công suất của Công ty cổ phần bia Sài Gòn – Miền Trung lên
100 triệu lít bia/năm – Lê Trọng Ân – Lớp CNMT-K50-QN.
Chọn Y

= 0,06 (mg/mg)
- Tuổi của bùn,
c
θ
= 50 ngày.
- Tỷ lệ MLVSS/MLSS của bùn trong bể UASB là 0,75. [16]
- Nước thải đi từ dưới lên với vận tốc v = 0,6 – 0,9 (m/h) [16]
Chọn v = 0,6 m/h.
- Hiệu quả khử COD nhìn chung đạt 75% [4]. Chọn hiệu quả khử COD là
70% và hiệu quả khử BOD là 75% cho an toàn để thiết bị hoạt động lâu dài.
Hiệu quả khử SS chọn 40% [16].
- Bùn nuôi cấy ban đầu lấy từ bùn của bể phân hủy kị khí trong quá trình xử lý
nước thải sinh hoạt cho vào bể với hàm lượng C
SS
= 30 kgSS/m
3
.[16]
- Lượng bùn phân hủy kị khí cho vào ban đầu có TS = 5%. [16]
 Kích thước bể UASB
- Hiệu quả làm sạch:
70%
v r
COD
v
COD COD
E

COD
−
= =
;
75
v r
BOD
v
BOD BOD
E
BOD
−
= =
% ;
40%
v r
SS
v
SS SS
E
SS
−
= =
Suy ra: COD
r
= (1 – 0,7) COD
v
= (1 – 0,7) x 1575 = 473 (mg/l)
BOD
r

= (1 – 0,75) BOD
v
= (1 – 0,75) x 986 = 247 (mg/l)
SS
r
= (1 – 0,4)SS
v
= (1 – 0,4) x 265 = 160 (mg/l)
- Lượng COD cần khử trong 1 ngày:
( ) ( )
3 3
10 4000 1575 473 10 4408
v r
G Q COD COD
− −
= × − × = × − × =
(kgCOD/ngày)
- Dung tích phần xử lý yếm khí :
4408
1469
3
G
V
a
= = =
(m
3
)
- Diện tích bể cần thiết :
4000

278
24 0,6
Q
F
v
= = =
×
(m
2
)
- Chiều cao phần xử lý yếm khí :
1
1469
5,3
278
V
H
F
= = =
(m)
- Tổng chiều cao của bể là: H = H
1
+ H
2
+H
3
Trong đó: H
1
: Là chiều cao phần xử lý yếm khí, H
1

= 5,3m
H
2
: Là chiều cao vùng lắng , chọn H
2
= 1,2m [7]
H
3
: Chiều cao dự trữ, H
3
= 0,5m [7]
Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN – Tel 04.38681686 – Fax 04.38693551
1616
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho dự án nâng công suất của Công ty cổ phần bia Sài Gòn – Miền Trung lên
100 triệu lít bia/năm – Lê Trọng Ân – Lớp CNMT-K50-QN.
Suy ra : H = 5,3+1,2+0,5 = 7,0m
Hệ thống UASB được chia làm 4 đơn nguyên, diện tích của mỗi đơn nguyên:
1
278
70
4
F
= ≈
(m
2
)
Chọn kích thước của mỗi đơn nguyên: L x B x H = 10m x 7,0m x 7,0m
- Lưu lượng nước vào mỗi đơn nguyên :
1
4000

42
24 4
Q
= =
×
(m
3
/h)
- Dung tích toàn bể: V
b
= (H – H
3
) x F = 6,5 x 278 = 1807 (m
3
)
- Kiểm tra thời gian lưu nước:
1807
24 24 11
4000
b
V
T
Q
= × = × ≈
(h)
 Tính ngăn lắng
Nước đi vào ngăn lắng sẽ được tách khí bằng các tấm chắn khí đặt nghiêng so
với phương ngang một góc α = 45
0
. Các tấm này đặt song song nhau. (Hình 4.1)

Gọi H
L
là chiều cao toàn bộ ngăn lắng:
0
3
7
45 3,5
2 2
L
B
H H tg tg
α
+ = × = × =
m. Suy ra
3
L
H m=
.
Kiểm tra chiều cao ngăn lắng: Tổng tỷ số giữa chiều cao ngăn lắng và chiều cao
bảo vệ với chiều cao xây dựng bể phải >=30%.
3
3 0,5
50% 30%
7
L
H H
H
+
+
= = >

(thoã mãn yêu cầu)
Tính thời gian lưu trong ngăn lắng (phải lớn hơn 1h): [7]
10 7 3
24 1,26
4000
lang
lang
V
t h
Q
× ×
= = × =
(thõa mãn yêu cầu).
 Tính tấm chắn khí và tấm hướng dòng
Trong mỗi đơn nguyên bố trí 4 tấm chắn khí và 2 tấm hướng dòng. Chọn khe hở
giữa hai tấm chắn khí và giữa tấm chắn khí với tấm hướng dòng là như nhau và bằng
c = 0,15m = 150mm. [7]
- Tấm chắn khí
Tấm chắn khí được đặt nghiêng 45
0
so với phương ngang. Chọn chiều rộng của
tấm chắn khí gần tấm hướng dòng là b = 2m. Hai tấm chắn khí chồng lên nhau
một đoạn a = 0,5m [16]. (hình 4.1)
- Tính toán tấm hướng dòng
Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN – Tel 04.38681686 – Fax 04.38693551
1717
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho dự án nâng công suất của Công ty cổ phần bia Sài Gòn – Miền Trung lên
100 triệu lít bia/năm – Lê Trọng Ân – Lớp CNMT-K50-QN.
Tấm hướng dòng được đặt nghiêng 60
0

so với phương ngang và cách tấm chắn
khí 150mm như hình 4.1.
Đoạn nhô ra của tấm hướng dòng nằm bên dưới khe hở từ 10 – 30 cm [16].
Chọn mỗi bên nhô ra 30 cm = 300 mm.
a
b
c
H
2
+H
3
Tấm chắn khí
Tấm hướng dòng
Hình 4.1. Tấm chắn khí và tấm hướng dòng trong UASB [7].
 Lượng bùn nuôi cấy ban đầu cho vào bể (TS = 5%)
3 3
30 / 1469
881400
0,05
SS
b
C V
kgSS m m
M
TS
×
×
= = =
(kg)
≈

881 (tấn) [16]
Trong đó: C
SS
= hàm lượng bùn trong bể, kg/m
3
V = dung tích phần xử lý yếm khí, m
3
TS = hàm lượng chất rắn trong bùn nuôi cấy ban đầu, %
 Lượng sinh khối (bùn) hình thành mỗi ngày
( )
1
v r
x
d c
Y COD COD Q
P
K
θ
× − × 
 
=
+ ×
[16]
3 3
1
(0,06 / )[(1575 473) / 4000 / ày]
[1 (0,03 ày 50 ày)] 1000 /
x
kgVS kgCOD gCOD m m ng
P

ng ng g kg
−
− ×
=
+ × ×
P
x
= 106 (kgVS/ngày)
 Tính lượng khí mêtan sinh ra mỗi ngày
- Lượng khí CH
4
tạo thành trong quá trình xử lý nước thải bằng UASB:
4
0,35 [(COD ) 1,42 ]
CH v r x
V COD Q P
= × − −
[16]
4
CH
V
= 0,35 [(1575 – 473)gCOD/m
3
x 4000m
3
/ngày x 1kg/1000g – 1,42 x 106]
= 1490 (m
3
/ngày)
Trong đó:

4
CH
V
= thể tích khí CH
4
sinh ra ở điều kiện tiêu chuẩn (0
0
C, 1atm);
Q = lưu lượng bùn vào bể kị khí, m
3
/ngày;
P
x
= lượng sinh khối hình thành mỗi ngày, kgVS/ngày;
0,35 = hệ số chuyển đổi lý thuyết lượng khí mêtan sản sinh từ 1kg COD
Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN – Tel 04.38681686 – Fax 04.38693551
1818
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho dự án nâng công suất của Công ty cổ phần bia Sài Gòn – Miền Trung lên
100 triệu lít bia/năm – Lê Trọng Ân – Lớp CNMT-K50-QN.

chuyển hóa hoàn toàn thành khí mêtan và CO
2
, m
3
CH
4
/kg COD.
Hàm lượng khí CH
4
sinh ra chiếm khoảng 70% tổng lượng khí sinh ra [16], điều

đó có nghĩa rằng tổng lượng khí sinh ra từ bể UASB trong một ngày là:
4
1490
2129
0,7 0,7
CH
k
V
Q
= = =
(m
3
/ngày)
- Đường kính ống dẫn khí:
k
k
k
v
Q
D
×
×
=
π
4
(m)
Với v
k
là vận tốc khí đi trong ống, v
k

=15-20 (m/s) [17], chọn v
k
=20 (m/s)
Khi đó:
4 2129
0,039
3,14 20 3600 24
K
D m
×
= =
× × ×
. Quy chuẩn D
k
= 0,04 m.
 Lượng bùn dư hình thành mỗi ngày
w
3
106 / ày
0,75 0,75 / 30 /
x
SS
P
kgVS ng
Q
C kgVS kgSS kgSS m
= =
× ×
= 4,7 (m
3

/ngày), [16]
 Lượng chất rắn từ bùn dư
M
SS
= Q
w
x C
SS
= 4,7 x 30 = 141 (kg SS/ngày) [17]
 Tính hệ thống phân phối nước
Nước thải cần xử lý đi vào bể UASB đi từ dưới lên thông qua các ống phân phối
nước vào. Yêu cầu việc cấp nước vào bể phải bảo đảm sự phân phối đều nước trên
tiết diện ngang của bể. Trên đường cấp nước chính phải bố trí van 1chiều để tránh
hiện tượng nước thải chảy ngược trở lại khi bơm không hoạt động.
- Tính đường kính ống dẫn nước chính của bơm nước thải:
4000
0,172
0,785 86400 0,785 2
Q
D
ω
= = =
× × ×
(m) = 172 (mm)
Chọn ống bằng PVC có D = 170 mm.
Trong đó: Q = lưu lượng nước thải, m
3
/s

ω

= tốc độ lưu thể trong ống.
ω
= 1,5 – 2,5 m/s [17], chọn
ω
= 2 m/s
Từ ống dẫn nước chính của bơm nước thải chia làm 4 ống nhánh để dẫn nước thải
vào 4 đơn nguyên.
- Đường kính ống nhánh, chọn
n
ω
= 1,5 (m/s):
Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN – Tel 04.38681686 – Fax 04.38693551
1919
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho dự án nâng công suất của Công ty cổ phần bia Sài Gòn – Miền Trung lên
100 triệu lít bia/năm – Lê Trọng Ân – Lớp CNMT-K50-QN.
4000
0,099
0,785 4 86400 0,785 1,5
n
n
n
Q
D
ω
= = =
× × × ×
(m) = 99 (mm)
Chọn ống PVC có D
n
= 100 mm.

Từ 1 ống nhánh này chia làm 4 ống nhánh nhỏ để phân phối đều nước thải trong mỗi
đơn nguyên.
- Đường kính ống nhánh nhỏ, chọn
nn
ω
= 1,5 (m/s):
4000
0,05
0,785 (4 4) 86400 0,785 1,5
nn
nn
nn
Q
D
ω
= = =
× × × × ×
(m) = 50 (mm)
Chọn ống PVC có D
nn
= 50 mm.
 Tính máng thu nước
Máng thu nước được thiết kế theo nguyên tắc thu nước của máng lắng, thiết kế
2 máng thu nước đặt giữa bể chạy dọc theo chiều rộng bể. Chọn chiều rộng máng là
200mm. Máng được làm bằng thép không rỉ dạng tấm răng cưa, dày 5mm, cao
260mm, dài 7m. Trên một mặt được cắt thành hình răng cưa (dạng hình thang cân) có
chiều cao 60mm, vát đỉnh 40mm, khoảng cách giữa 2 răng cưa là 120mm [16].
 Nhu cầu dinh dưỡng cho bể UASB
Tỷ lệ chất dinh dưỡng cần cung cấp cho quá trình hoạt động và phát triển của vi
sinh vật trong bể UASB là COD : N : P = 350 : 5 : 1 và sự có mặt một lượng nhỏ

khoáng chất khác.
Lượng COD ban đầu là 1575 (mg/l) và hiệu quả xử lý COD của bể UASB là
70%. Do đó, lượng COD được các vi sinh vật chuyển hoá thành khí là:
1575 x 0,7 = 1102,5 (mg/l)
- Lượng nitơ cần cung cấp:
1102,5
5 15,75
350
CC
N
= × =
(mg/l)
- Lượng photpho cần cung cấp:
1102,5
1 3,15
350
CC
P
= × =
(mg/l)
Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN – Tel 04.38681686 – Fax 04.38693551
2020
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho dự án nâng công suất của Công ty cổ phần bia Sài Gòn – Miền Trung lên
100 triệu lít bia/năm – Lê Trọng Ân – Lớp CNMT-K50-QN.
Tuy nhiên, trong nước thải đầu vào có chứa một lượng tổng nitơ và tổng
photpho lần lượt là 100 (mg/l) và 8 (mg/l). Do đó, không cần bổ sung dinh dưỡng cho
bể UASB.
- Lượng nitơ dư sau bể UASB: N
dư
= 100 – 15,75 = 84,25 (mg/l)

- Lượng photpho dư sau bể UASB: P
dư
= 8 – 3,15 = 4,85 (mg/l)
Bảng 4.13. Tổng hợp các thông số thiết kế bể UASB
Thông số thiết kế Ký hiệu Đơn vị Giá trị
Dung tích phần xử lý yếm khí V m
3
1469
Diện tích cần thiết của bể F m
2
278
Kích thước mỗi đơn nguyên
Số lượng cái 4
Chiều cao phần xử lý yếm khí H
1
m 5,3
Chiều cao vùng lắng H
2
m 1,2
Chiều cao bảo vệ H
3
m 0,5
Chiều dài L m 10
Chiều rộng B m 7
Chiều cao tổng H m 7
Lượng bùn nuôi cấy ban đầu M
b
Tấn 810
Lượng sinh khối sinh ra mỗi ngày P
x

kgVS/ngày 106
Lượng khí CH
4
sinh ra mỗi ngày V
CH4
m
3
/ngày 1490
Lượng bùn dư hình thành mỗi ngày Q
w
m
3
/ngày 4,7
Hàm lượng COD đầu ra COD
r
mg/l 473
Hàm lượng BOD
5
đầu ra BOD
r
mg/l 247
Hàm lượng SS đầu ra SS
r
mg/l 160
Bảng 4.14. Đặc trưng dòng thải sau khi qua bể UASB
Thông số
Nước thải
đầu vào
Nước thải
đầu ra

Lưu lượng
(m
3
/ngày.đêm)
4000 4000
COD (mg/l) 1575 473
BOD (mg/l) 986 247
SS (mg/l) 265 160
pH 5,5 – 9 5,5 – 9
Tổng Nitơ (mg/l) 100 100
Tổng photpho
(mg/l)
8 8
Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN – Tel 04.38681686 – Fax 04.38693551
2121
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho dự án nâng công suất của Công ty cổ phần bia Sài Gòn – Miền Trung lên
100 triệu lít bia/năm – Lê Trọng Ân – Lớp CNMT-K50-QN.
IV.1.7. Bể SBR
Các giai đoạn hoạt động diễn ra trong một ngăn bể bao gồm: làm đầy nước thải,
thổi khí, để lắng tĩnh, xả nước thải và xả bùn dư. Các ngăn bể hoạt động lệch pha để
đảm bảo cho việc cung cấp nước thải lên trạm xử lý nước thải liên tục.
Công trình SBR hoạt động gián đoạn, có chu kỳ. Các quá trình trộn nước thải
với bùn, lắng bùn cặn... diễn ra gần giống điều kiện lý tưởng nên hiệu quả xử lý nước
thải cao. BOD của nước thải sau xử lý thường thấp hơn 50 mg/l, hàm lượng cặn lơ
lửng từ 10 đến 45 mg/l và N-NH
3
khoảng từ 0,3 đến 12 mg/l. Bể aeroten hoạt động
gián đoạn theo mẻ làm việc không cần bể lắng đợt hai. [6]
 Chỉ tiêu chất lượng nước thải đầu vào:
- Lưu lượng nước thải 4000m

3
/ngày
- Hàm lượng BOD
5
= 247 mg/l
- Hàm lượng cặn lơ lửng SS = 160 mg/l
- Hàm lượng chất hữu cơ bay hơi trong cặn lơ lửng là 160 x 0,75 = 120 mg/l
- Nhiệt độ trung bình nước thải 20
0
C.
 Các chỉ tiêu thiết kế:
- Thời gian tích nước vào bể 3h, thời gian làm sục khí 5h, thời gian lắng tĩnh
1,5h, thời gian xả nước trong 2h, chờ nạp mẻ mới 0,5h. Tổng thời gian 1 chu
kỳ là 12h.
- Tỷ lệ F/M = 0,1 – 0,2 kgBOD
5
/kg bùn. ngày [7]. Chọn F/M = 0,11.
- Độ tro của cặn Z = 0,3 hay cặn bay hơi bằng 0,7 cặn lơ lửng. [16]
- Hệ số động học Y = 0,65 g/g và k
d
= 0,05 ngày
-1
. [7]
- Nồng độ cặn được cô đặc trong phần chứa bùn phía dưới bể = 8000 mg/l
(trong đó 0,7 x 8000 = 5600 mg/l là bùn hoạt tính). [7]
- Tỷ trọng của cặn là 1,02.
- Chọn 60% thể tích bể chứa nước trong tháo đi mỗi ngày. [7]
- Chiều sâu công tác của bể 4,5m, tường dự trữ cao 0,3m, lỗ ống phân phối khí
đặt trên đáy 0,3m. [7]
- Xả cặn thực hiện sau mỗi chu kỳ.

- Hàm lượng BOD
5
đầu ra 50mg/l (loại B), SS = 25 mg/l, trong đó 65% là
cặn hữu cơ BOD
21
. [6]
- BOD
5
= 0,68 BOD
21
.
- BOD
21
trong tế bào bằng 1,42 nồng độ tế bào đã chết.
- Trong nước thải có đủ dinh dưỡng cần thiết cho tế bào phát triển.
 Tính toán bể SBR
Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN – Tel 04.38681686 – Fax 04.38693551
2222
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho dự án nâng công suất của Công ty cổ phần bia Sài Gòn – Miền Trung lên
100 triệu lít bia/năm – Lê Trọng Ân – Lớp CNMT-K50-QN.
1. Số lượng bể và chu kỳ phân đoạn thời gian làm việc
Trong nhà máy bố trí 4 bể SBR làm việc kế tiếp nhau. Chu kỳ phân đoạn thời
gian làm việc của từng bể như sau:
3h
5h
1,5h
2h
0,5h
12h chu trình lặp lại
3h

5h
1,5h
2h
0,5h
3h
5h
1,5h
2h
0,5h
3h
5h
1,5h
2h
0,5h
Ghi chú: 3h : là thời gian bơm nước vào bể,
5h : là thời gian sục khí,
1,5h : là thời gian lắng tĩnh,
2h : là thời gian tháo nước trong,
0,5h : là thời gian chờ nạp mẻ mới.
Xả cặn dư trong thời gian chờ hoặc thời gian lắng hoặc thời gian tháo nước trong.
2. Xác định hiệu quả xử lý của bể theo BOD
5
5
0
0
247 50
100 100 80
247
r
BOD

S S
E
S
−
−
= × = × ≈
(%)
3. Xác định nồng độ BOD
5
hòa tan trong nước đã xử lý
BOD
5
đầu ra = BOD
5
hòa tan + BOD
5
chứa trong cặn lơ lửng.
Suy ra: BOD
5
hòa tan = BOD
5
đầu ra – BOD
5
chứa trong cặn lơ lửng.
BOD
5
chứa trong 25 mg/l cặn lơ lửng đầu ra:
- Cặn hữu cơ: 65% x 25mg/l = 16,25 mg/l = BOD
21
- BOD

21
bị oxy hóa thành cặn : 1,42 x 16,25 = 23 mg/l.
- Lượng BOD
5
trong cặn lơ lửng : 0,68 x 23 = 15,64 mg/l.
- Lượng BOD
5
hòa tan : 50 – 15,64 = 34,36 mg/l.
Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN – Tel 04.38681686 – Fax 04.38693551
2323
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho dự án nâng công suất của Công ty cổ phần bia Sài Gòn – Miền Trung lên
100 triệu lít bia/năm – Lê Trọng Ân – Lớp CNMT-K50-QN.
4. Tính thể tích cần thiết của 4 bể SBR
- Thể tích phần nước của 4 bể SBR là:
3
4000
ày
12 2000
24
m
ng
V h
= × =
(m
3
)
- Thể tích phần nước chiếm 60% dung tích bể SBR nên thể tích tổng cộng của
4 bể SBR là:
2000
3333

0,6
V
= =
(m
3
)
- Thể tích 1 bể SBR là 3333 : 4 = 833 (m
3
)
- Chiều sâu công tác của bể là H = 4,5m nên
- Diện tích 1 bể SBR là:
833
185
4,5
F = =
(m
2
)
- Chọn bể hình vuông có cạnh: a x a = 13,6 x 13,6m
5. Xác định nồng độ bùn hoạt tính cần thiết duy trì trong bể
Áp dụng công thức:
0
QS
V
F
X
M
=
 
 ÷

 
hay
0
QS
X
F
V
M
=
 
 ÷
 
[7]
Trong đó: V = thể tích tổng 4 bể SBR. V = 3333 (m
3
)
Q = lưu lượng nước thải. Q = 4000 (m
3
/ngày)
S
0
= nồng độ BOD
5
đầu vào. S
0
= 247 (mg/l)
X = nồng độ bùn hoạt tính, mg/l
F/M = 0,11 (kgBOD
5
/kg bùn. ngày)

- Nồng độ bùn hoạt tính cần duy trì trong bể:
4000 247
2700
3333 0,11
X
×
= =
×
(mg/l)
- Khối lượng bùn hoạt tính trong bể ở một chu kỳ (12 giờ):
G
b
= Q
1
x 10
-3
X =
4000
2
x 2700.10
-3
= 540 (kg)
- Nồng độ bùn cặn thực trong bể:
X
c
= cặn vô cơ + X/0,7 = (160 – 120) + 2700 : 0,7 = 3897 (mg/l)
- Khối lượng bùn cặn thực trong bể ở một chu kỳ (12 giờ):
G
c
= Q

1
x 10
-3
X
c
=
4000
2
x 3897.10
-3
= 7794 (kg)
Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN – Tel 04.38681686 – Fax 04.38693551
2424
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho dự án nâng công suất của Công ty cổ phần bia Sài Gòn – Miền Trung lên
100 triệu lít bia/năm – Lê Trọng Ân – Lớp CNMT-K50-QN.
6. Thể tích bùn choán chỗ sau khi cô đặc đến 8000mg/l hay 8 kg/m
3
, tỷ trọng bùn
1,02
Giả sử bể SBR hoạt động liên tục và lượng bùn cặn sinh ra ở mỗi chu kỳ là
như nhau. Vì thời gian xả cặn là sau một chu kỳ (12 giờ) và hiệu suất xả cặn 75%
(đối với chu kỳ đầu tiên) nên lượng bùn cặn tối đa trong bể là:
( )
1 0,75
c c
G G G
= − + =
0,25 x 7794 + 7794 = 9742 (kg)
- Thể tích bùn choán chỗ tối đa trong bể:
9742

1194
1,02 8 1,02 8
b
G
v
= = =
× ×
(m
3
)
- Chiều cao bùn cặn tối đa trong bể:
1194
1,6
4 185
b
b
v
h
F
= = =
×
(m)
7. Chiều cao phần nước trong đã lắng trên lớp bùn
h
n
= 4,5 – 1,6 = 2,9 (m)
Mặt khác, chiều cao lớp nước trong xả đi sau một chu kỳ:
h = 60% x H = 0,6 x 4,5 = 2,7 (m).
Phần nước trong dự trữ dưới ống thoát nước để khỏi kéo cặn ra là:
h

dự trử
= 2,9 – 2,7 = 0,2 m.
8. Tính lượng oxy cần thiết để khử BOD
5
- Lượng oxy cần thiết ở điều kiện tiêu chuẩn:
( )
3
0
0
.10
1,42
X
Q S S
OC P
f
−
−
= −
[16]
Trong đó: Q = 4000 m
3
/ngày; S
0
= 247 mg/l; S = 34,36 mg/l,
f = hệ số chuyển đổi từ BOD
5
sang BOD
21
. f = 0,68
P

x
= lượng bùn hoạt tính sinh ra trong ngày, kg.
( )
( )
3
0
0,65 247 34,36 .10 4000
527
1 1 0,05 1
x
d c
Y S S Q
P
k
θ
−
 
− ×
− 
   
= = =
+ + ×
(kg)
Thay số ta tính được:

( )
3
0
4000 247 34,36 .10
1,42 527 502

0,68
OC
−
−
= − × =
(kg/ngày)
- Lượng oxy cần thiết trong điều kiện thực ở 20
0
C: [16]
Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN – Tel 04.38681686 – Fax 04.38693551
2525