Đề tài Nghiên cứu tính toán thiết kế trạm xử lý nước thải cho khu công nghiệp Đồng An, tỉnh Bình Dương, giai đoạn 2 với công suất 1500m3/ngày đêm

CHƯƠNG 1 MỞ ĐẦU ĐẶT VẤN ĐỀ Tỉnh Bình Dương nằm trong vùng kinh tế trọng điểm phía Nam, trong thời gian qua luôn là một trong những tỉnh có tốc độ phát triển kinh tế cao, thu hút vốn đầu tư trong và ngoài nước ngày càng tăng. Làm cho kinh tế ngày càng phát triển hệ thống các KCN mọc lên khắp nơi, đời sống con người ngày càng được nâng cao. Trong đó những vấn đề hệ lụy từ quá trình công nghiệp hóa để lại rất lớn nếu chúng ta không có một quy hoach hợp lý và một định hướng phát triển bền vững cho tương lai. Hiện nay KCN ở nước ta rất nhiều song vấn đề về xử lý nước thải chưa được quan tâm đúng mức. Có rất nhiều KCN có hoặc chưa có trạm xử lý nước thải tập trung. Có một số KCN đã có hệ thống xử lý nước thải tập trung nhưng một phần thì quá tải còn lại thì xuống cấp không đáp ứng được tiêu chuẩn xả thải ra môi trường. Mà KCN Đồng An là một điền hình. KCN Đồng An do Công ty cổ phần Thương Mại – Sản Xuất – Xây dựng Hưng Thịnh làm chủ đầu tư được Sở Kế Hoạch và Đầu Tư tỉnh Bình Dương cấp giấy kinh doanh số 3700147483 ngày 03 tháng 10 năm 2008, với diện tích 132 ha. KCN Đồng An đã được Bộ Khoa Học Công Nghệ và Môi Trường phê duyệt Báo cáo đánh giá tác động môi trường số 1066/QĐ – MTg ngày 12 tháng 08 tháng 1997. Hiện nay, khu công nghiệp này đã lấp đầy trên 99% diện tích cho cả 2 giai đoạn. KCN Đồng An đã đi vào hoạt động và thu hút được nhiều nhà đầu tư trong và ngoài nước xây dựng nhà máy trong khu công nghiệp. Hiện tại trong quá trình phát triển thì nhà máy xử lý nước của KCN đã quá tải và không đáp ứng công suất xả thải. Mục tiêu để xây dựng KCN Đồng An là xây dựng một KCN hoàn thiện, đồng bộ các hệ thống hạ tầng kỹ thuật, Sự ra đời của KCN Đồng An thu hút hàng vạn lao động trực tiếp trong các nhà máy và tạo thêm công ăn việc làm cho hàng vạn lao động trên công trường xây dựng và lao động gián tiếp cho các dịch vụ khác, đồng thời giải quyết công ăn việc làm cho người lao động tại chỗ trong huyện, tỉnh và cả nước, là nơi thu hút các nhà đầu tư sử dụng các công nghệ sạch và giảm tối đa các tác động gây ô nhiễm môi trường cho người dân và môi trường xung quanh. Trong tương lai KCN sẽ không ngừng lớn mạnh kéo theo sự gia tăng các vấn đề môi trường. Hoạt động theo tôn chỉ: “Tôn trọng và bảo vệ môt trường” các vấn đề môi trường của KCN đều được Ban quản lý KCN quan tâm. Đối với vấn đề nước thải các doanh nghiệp hoạt động trong KCN phải xử lý sơ bộ đạt tiêu chuẩn loại B (QCVN 24:2009/BTNMT) .Tuy nhiên lượng nước thải sản xuất, sinh hoạt nếu chỉ xử lý sơ bộ sẽ tác động xấu đến con người, môi trường nước và cảnh quan của khu vực xung quanh. Do đó, việc đầu tư xây dựng them một trạm xử lý nước thải tập trung cho KCN Đồng An để làm sạch trước khi xả vào hệ thống kênh, rạch thoát nước tự nhiên là một yêu cầu cấp thiết, và phải tiến hành tức thời với quá trình hoạt động của KCN nhằm mục tiêu phát triển bền vững cho KCN trong tương lai và bảo vệ sức khỏe cộng đồng. Chính vì lý do đó em đã chọn và tiến hành thực hiện đề tài “Nghiên cứu tính toán thiết kế trạm xử lý nước thải KCN Đồng An, tỉnh Bình Dương, giai đoạn 2 với công suất 1500m3/ngày đêm.” để thực hiện khóa luận tốt nghiệp này. MỤC TIÊU Nghiên cứu tính toán trạm xử lý nươc thải KCN Đồng An giai đoạn 2 đạt tiêu chuẩn xả thải loại A (QCVN 24:2009/BTNMT) trước khi xả ra nguồn tiếp nhận để bảo vệ môi trường sinh thái và sức khỏe cộng đồng. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU Đối tượng nghiên cứu Công nghệ xử lý nước thải cho loại hình Khu Công nghiệp. Phạm vi nghiên cứu Đề tài giới hạn trong việc nghiên cứu tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho Khu Công nghiệp Đồng An giai đoạn 2. Nước thải đầu vào của hệ thống đã được xử lý sơ bộ đạt loại B (QCVN 24:2009/BTNMT) và được tập trung tại 1 (1 số) họng thu qua hệ thống cống dẫn từ các nhà máy trong khu công nghiệp đến bể tiếp nhận+ hố bơm của khu xử lý nước thải tập trung khu công nghiệp Đồng An. Nước thải phát sinh từ hoạt động sản xuất của các cơ sở sản xuất thuộc KCN Đồng An, chỉ tính toán nước thải không tính toán lượng nước mưa do ở đây sử dụng hệ thống thoát nước riêng. Thời gian thực hiện 11/11/2010 – 2/03/2011. NỘI DUNG Tìm hiểu về hoạt động của KCN Đồng An : Cơ sở hạ tầng của khu công nghiệp. Xác định đặc tính nước thải: Lưu lượng, thành phần, tính chất nước thải, khả năng gây ô nhiễm, nguồn xả thải và tính chất đặc trưng của nguồn tiếp nhận. Đề xuất dây chuyền công nghệ xử lý nước thải phù hợp với mức độ ô nhiễm của nước thải đầu vào. Tính toán thiết kế các công trình đơn vị trong hệ thống xử lý nước thải. Dự toán chi phí xây dựng, thiết bị, hóa chất, chi phí vận hành trạm xử lý nước thải. PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN Phương pháp thu thập số liệu: Thu thập các tài liệu về khu công nghiệp, tìm hiểu thành phần, tính chất nước thải và các số liệu cần thiết khác. Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: Tìm hiểu những công nghệ xử lý nước thải cho các khu công nghiệp qua các tài liệu chuyên ngành. Phương pháp so sánh: So sánh ưu, nhược điểm của công nghệ xử lý hiện có và đề xuất công nghệ xử lý nước thải phù hợp. Phương pháp toán: Sử dụng công thức toán học để tính toán các công trình đơn vị trong hệ thống xử lý nước thải, dự toán chi phí xây dựng, vận hành trạm xử lý. Phương pháp đồ họa: Dùng phần mềm AutoCad để mô tả kiến trúc các công trình đơn vị trong hệ thống xử lý nước thải. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN Xây dựng trạm xử lý nước thải đạt tiêu chuẩn môi trường giải quyết được vấn đề ô nhiễm môi trường cho nước thải Khu Công nghiệp. Góp phần nâng cao ý thức về môi trường cho nhân viên cũng như Ban quản lý Khu Công nghiệp. Khi trạm xử lý giai đoan 2 hoàn thành và đi vào hoạt động sẽ là nơi để các doanh nghiệp, sinh viên tham quan, học tập và góp phần tăng công suất xử lý của nhà máy. CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ KHU CÔNG NGHIỆP ĐỒNG AN GIỚI THIỆU CHUNG VỀ KHU CÔNG NGHIỆP Vị trí địa lý KCN Đồng An có tổng diện tích 132 ha nằm trong khu vực xã Bình Hoà, huyện Thuận An. Vị trí tiếp giáp của KCN Đồng An như sau : Phía Bắc giáp khu dân cư Areaco Phía Đông giáp đất Quân Đoàn 4 Phía Nam giáp Khu quân sự Quân Đoàn 4 Phía Bắc giáp ấp Đồng An Điều kiện tự nhiên của KCN Khí hậu KCN Đồng An nằm trong vùng có khí hậu mang tính chất đặc trưng của vùng khí hậu cận xích đạo với 2 mùa rõ rệt là mùa mưa bắt đầu từ tháng 4 đến tháng 11 và mùa khô bắt đầu từ tháng 12 đến tháng 4 năm sau. Do vị trí KCN nằm trên địa bàn tỉnh Bình Dương, nên Dự án có đầy đủ các đặc trưng khí hậu của tỉnh Bình Dương. Khu vực qui hoạch KCN Đồng An nằm phía Nam tỉnh Bình Dương thuộc vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa cận xích đạo với những đặc tính sau: Chế độ mưa Chế độ mưa cũng ảnh hưởng đến chất lượng không khí. Khi rơi, mưa sẽ cuốn theo bụi và các chất ô nhiễm trên mặt đất, nơi mà nước mưa sau khi rơi chảy qua. Chất lượng nước mưa tùy thuộc vào chất lượng khí quyển và môi trường khu vực, số ngày mưa trung bình là 113 ngày/năm. Lượng mưa trung bình năm là: 1633 mm Lượng mưa năm cao nhất: 2680 mm Lượng mưa năm nhỏ nhất: 1136 mm Lượng mưa tập trung tập trung từ tháng 5 đến tháng 10 chiếm khoảng 85% đến 95% lượng mưa cả năm. Độ ẩm không khí Độ ẩm không khí cũng như nhiệt độ không khí là một trong những yếu tố tự nhiên ảnh hưởng trực tiếp đến các quá trình chuyển hóa và phát tán các chất ô nhiễm trong khí quyển, đến quá trình trao đổi nhiệt của cơ thể và sức khỏe người lao động. Độ ẩm trung bình năm: 82%mm Mùa mưa: 85 – 90% Mùa khô: 65 – 80% Độ ẩm thấp nhất: 35% Gió Mỗi năm có 2 mùa gió rõ rệt: mùa khô và mùa mưa Ÿ Mùa mưa có gió chủ đạo Tây Nam ŸMùa khô có gió chủ đạo Đông Bắc Ÿ Tốc độ gió trung bình đạt 1,8 m/s Chuyển tiếp giữa 2 mùa có gió Đông và Đông Nam Khu vực này không chịu ảnh hưởng trực tiếp của gió bão. Chế độ nắng Mùa khô là mùa có số giờ nắng nhiều nhất, 7,8 – 8,5 giờ/ngày vào các tháng 2, 3, 4.Trong các tháng mưa, tháng 9 là tháng có giờ nắng ít nhất: 4 – 6 giờ/ngày. Số giờ nắng trung bình trong năm là 2.526 giờ. 2.1.2.2 Địa hình, địa chất công trình. Địa hình Khu vực dự kiến khu qui hoạch KCN Đồng An có địa hình tương đối bằng phẳng cốt tự nhiên cao nhất 35,02m cốt thấp nhất 24,04m Địa chất công trình Khu đất quy hoạch KCN Đồng An thuộc dạng đất xám trên phù sa cổ, cường độ chịu nén trên 1,5kg/cm2, tính chất cơ lý của đất tốt, thuận lợi cho việc xây dựng KCN và các tiện ích công cộng khác 2.1.2.3 Điều kiện thủy văn Trong khu qui hoạch và cả khu vực bên ngoài không có sông hoặc suối nào chảy qua. Theo đánh giá của Liên Đoàn Địa Chất Thủy Văn, khu vực này có lượng nước ngầm trung bình, có thể cung cấp cho một số dự án mà không thể khai thác qui mô lớn cung cấp nước tập trung cho KCN. CƠ SỞ HẠ TẦNG KHU CÔNG NGHIỆP Hệ thống giao thông Giao thông đường bộ: Hệ thống giao thông đường bộ: các tuyến đường chính và đường phụ của KCN liên kết với nhau bằng tuyến đường Tạo lự tỉnh lộ 43 và đường DT743 Hệ thống đường chính của KCN được bố trí vào khu trung tâm từng khu nhỏ và kết nối với hệ thống đường giao thông đối ngoại. Do khu đất xây dựng có tuyến đường tạo lực số tỉnh lộ 43 và đường DT743 đi ngang qua, nên việc tổ chức các tuyến đường đảm bảo tính liên tục, thuận tiện cho mạng lưới giao thông nội bộ. Bên cạnh đó, dải cây xanh dọc các tuyến đường đảm bảo an toàn và tạo nên sức hút về mặt mỹ quan cho KCN. Mạng lưới đường nội bộ được thiết kế xây dựng dựa vào hình dáng, địa hình khu đất, mạng lưới giao thông đối ngoại, dựa vào tuyến điện cao thế đi qua khu đất. Hệ thống cấp thoát nước: 2.2.2.1 Nguồn cung cấp nước sạch: Sử dụng nguồn nước từ nhà máy cấp nước Dĩ An. Hệ thống cấp nước này sẽ cấp nước cho cả KCN Đồng An và KCN Sóng Thần. Để đảm bảo việc cung cấp nước cho tất cả các nhà máy, xí nghiệp trong cụm, mạng lưới đường ống cung cấp nước xây dựng dọc theo trục chính của các nhà máy. Trên ngã đường 743 và đường vào KCN tại cây xăng (cạnh lữ đoàn phòng không) có đường ống dẫn nước từ An Phú được xây dựng đường ống DN200 dài 680m theo tuyến số 1 chạy tới ngã ba khu công nghiệp. Tại ngã ba này sẽ có các nhánh DN150mm chạy tiếp tới các đường số 1, 3, 4, 5 và 6 đảm bảo đưa nước đến từng nhà máy. Tất cả các ống nhánh đều có đường kính tối thiểu DN100. Các tuyến ống gồm : Tuyến 1 : ống DN200 dài 680m, ống DN150 dài 500m Tuyến 2 : ống DN150 dài 600m Tuyến 3 : ống DN150 dài 600m Tuyến 4 : ống DN100 dài 450m Tuyến 5 : ống DN150 dài 380m Ngoài ra, trên mạng còn bố trí các trụ cứu hỏa (100) với khoảng cách 150m/trụ. Ống cấp nước dùng ống gang dẻo hay hay ống uPVC, chôn sâu 0,9 – 1,1 so với cốt san nền (tính từ đỉnh ống ) độ dốc thoát nước bám theo độ dốc san nền. Trên mạng lưới bố trí đầy đủ các van xả khí và xả bùn, các van xả cần thiết khác cũng như các van chờ sẵn để cấp nước cho từng xí nghiệp. Khi có cháy, xe cứu hỏa của thành phố sẽ chữa cháy trực tiếp từ các họng cứu hỏa này. 2.2.2.2 Hệ thống thoát nước Nhằm đảm bảo thoát nước dễ dàng, tách riêng nước sau khi sử dụng (bao gồm nước sinh hoạt và nước sử dụng trong sản xuất) và nước mưa ứ đọng gây ảnh hưởng đến môi trường, dân sinh và cảnh quan KCN, hệ thống thoát nước khu Đồng An là hệ thống thoát nước riêng, bao gồm hệ thống thoát nước mưa hay hệ thống thoát nước thải công nghiệp – sinh hoạt. a Hệ thống thoát nước mưa Hệ thống thoát nước mưa đảm bảo thu hết lượng nước mưa trên toàn diện tích lưu vực thu nước và thoát ra ngoài khu vực xây dựng, chảy xuống khu trũng phía Nam, tiêu thoát nước qua hai cống DN800 xuyên qua trục lộ. Phân chia lưu vực thu nước phù hợp để các tuyến thoát nước có kích thước nhỏ nhất, chiều dài tuyến ngắn nhất, đảm bảo thoát nước tốt và tiện lợi cho công tác quản lý lâu dài. Bảng 2.1 : Tổng hợp hệ thống thoát nước mưa tại KCN Stt Hạng mục Loại cống Chiều dài (m) Ghi chú 1 Cống DN1500 Bêtông cốt thép dài 4 m 513 Đã có hệ thống hố ga hoàn chỉnh và kết nối với từng công ty. 2 Cống hộp 1500 x 1500 Đã bêtông cốt thép trực tiếp. 506 3 Cống DN1000 Cống bêtông cốt thép ly tâm dài 4 m 2.812 4 Cống DN800 Cống bêtông cốt thép loại 4 m và 1 m 4.683 5 Cống DN600 Loại bêtông cốt thép 4 m và 1 m 5.341 6 Cống DN400 Cống bêtông cốt thép loại 1m và 4 m 6.100 Thoát nước nhà xưởng. Tổng cộng (các loại cống): 19.955 m Nguồn : Công ty Cổ Phần Thương Mại - Sản Xuất - Xây Dựng Hưng Thịnh b Hệ thống thoát nước bẩn sinh hoạt và công nghiệp Mạng lưới cống thoát nước được tổ chức nhằm thu gom toàn bộ nước thải sản xuất và sinh hoạt của các doanh nghiệp, nhà máy trong khu công nghiệp sau đó sẽ tự chảy về trạm xử lý nước thải tập trung tại phía Nam đường số 5. Giao điểm của đường số 5 và đường 6 tới trạm xử lý nước thải xây dựng cống DN400, các tuyến khác chủ yếu là DN200 và DN300. Độ sâu chôn cống tối thiểu là 0.7m, khoảng cách giữa các hố ga là 50m. Các tuyến cống : Trên tuyến số 3 đường kính DN400 dài 480m (tới trạm xử lý nước thải), đường cống DN300 dài 280m và DN200 dài 320m. Trên tuyến số 6 : đường cống DN300 dài 370m. Trên tuyến số 5 : đường cống DN200 dài 400m. Trên tuyến số 4 : đường cống DN300 dài 280m, DN200 dài 320m. Trên tuyến số 1 : đường cốngDN200 dài 550m. Bảng 2.2 : Tổng hợp hệ thống thu gom nước thải trong KCN Stt Hạng mục Loại cống Chiều dài (m) 1 Cống DN400 Bêtông cốt thép 3297 2 Cống DN300 Bêtông cốt thép 625 3 Cống DN200 ống nhựa PVC chịu lực 1129 4 Cống DN114 Ống nhựa Bình Minh 3452 5 Cống DN60 Ống nhựa Bình Minh 404 Tổng cộng (các loại cống): 8.907 m Nguồn : Công ty Cổ Phần Thương Mại - Sản Xuất - Xây Dựng Hưng Thịnh 2.2.2.3 Xử lý nước thải Tuân thủ theo các nội dung đã phê duyệt trong Báo cáo đánh giá tác động môi trường “Dự án đầu tư xây dựng và kinh doanh cơ sở hạ tầng Khu công nghiệp Đồng An” Công ty Cổ Phần – Sản Xuất – Xây Dựng Hưng Thịnh đã kết hợp với Công ty TNHH Koastal Eco Industries tiến hành xây dựng Nhà máy xử lý nước thải tập trung công suất 1.000 m3/ngày.đêm và Công ty TNHH Kỹ thuật P &G xây dựng trạm xử lý nước thải tập trung công suất 1.500 m3/ngày.đêm nâng tổng công suất xử lý của KCN thành 2.500 m3/ngày.đêm nhằm tiếp nhận nguồn nước thải đã được xử lý cục bộ tại từng nhà máy trong KCN để tiếp tục xử lý đạt tiêu chuẩn TCVN 5945 – 2005, loại B (Kq = 0,9 và Kf = 1,0) (kèm công văn số 207/STNMT-MT ngày 20 tháng 01 năm 2010 v/v: quy chuẩn nước thải sau xử lý nước thải KCN Đồng An) trước khi thải vào Kênh D chảy ra sông Sài Gòn. Hệ thống cấp điện và phân phối điện Hệ thống cung cấp điện cho KCN Đồng An là trạm trung gian 110/22 (15) KV sau đó cho ra 2 lộ 22(15) KV đi dọc theo các trục đường để cung cấp điện cho các nhà máy, xí nghiệp… Hệ thống thông tin liên lạc Hệ thống cáp quang thông tin liên lạc được chủ đầu tư và Bưu điện tỉnh Bình Dương hợp tác đầu tư. Toàn khu vực quy hoạch dự kiến sẽ có 01 từ cáp chính đặt trên kệ ximăng do bưu điện tỉnh Bình Dương lắp đặt cung cấp từ trạm Phú Chánh. Từng hạng mục cụ thể được cung cấp tín hiệu từ hệ thống cáp quang đi ngầm, được cho mương cáp dọc các tuyến đường nội bộ trong KCN và được đấu nối với bưu điện Phú Chánh, đưa tín hiệu đến các tủ cáp nhánh cho từng khu vực của dự án. Để đảm bảo cho hệ thống điện thoại và đường truyền Internet tốc độ cao, đầu tư mới hệ thống cáp quang cho toàn khu dân cư do chủ đầu tư và bưu điện tỉnh Bình Dương hợp tác đầu tư. 2.2.2.6 Hệ thống cây xanh Cây xanh Diện tích 6.39 ha, bao gồm cây xanh tập trung và cây xanh cách ly Đảm bảo cách ly giữa KCN và khu tái định cư Tạo cây xanh cho bóng mát và đường phố và môi trường sạch trong KCN Cây xanh trong dải phân cách tuyến đường đôi và ven kênh D ( dọc theo tuyến đường Tạo Lực số 4) Cây xanh dọc theo các tuyến đường chính trong KCN Cây xanh trong công viên Cây xanh dưới đường điện cao thế sẽ trồng những cây thấp. 2.2.2.7 Vấn đề môi trường a. Chất thải rắn Chất thải phát sinh từ các doanh nghiệp hoạt động sản xuất trong KCN được chia làm 3 loại chính, bao gồm: chất thải rắn sinh hoạt, công nghiệp và chất thải nguy hại. Chất thải rắn sinh hoạt phát sinh chủ yếu từ các hoạt động sinh hoạt của công nhân viên và nhà ăn như: giấy, nylon, lon nhựa, kim loại đựng đồ hộp, vỏ thức uống, thực phẩm dư thừa, ngoài ra còn có lá cây, cỏ trong khuôn viên KCN. Chất thải rắn công nghiệp không nguy hại phát sinh từ hoạt động sản xuất của các doanh nghiệp như: gỗ, giấy, bao bì nhựa, vải vụn, sắt và thép vụn, sợi phế liệu,… Chất thải nguy hại bao gồm dầu cặn, nhớt thải, hóa chất thải, bao bì đựng hoá chất, giẻ lau dính dầu nhớt và hóa chất, xỉ hàn, phôi máy khoan, … Chất thải rắn được thu gom và phân loại ngay tại nguồn, tại các khu vực đều đặt các thùng rác với các màu sắc khác nhau (màu xanh đựng rác hữu cơ, màu nâu đựng rác vô cơ, màu cam đựng rác nguy hại) để thuận tiện cho việc phân loại, thu gom, thải bỏ. b. Khí thải Bụi và khí thải phát sinh tại KCN Đồng An chủ yếu từ các nguồn: Phát sinh từ các doanh nghiệp hoạt động trong KCN có sử dụng lò hơi, lò dầu, lò nung, lò truyền nhiệt với nguồn nguyên liệu chính là dầu FO, DO và gas gây ô nhiễm chủ yếu bụi, NOx, CO và SO2. Bên cạnh đó, hoạt động của các phương tiện giao thông ra và vào KCN làm phát sinh bụi, SO2, NOx và CO. Các nhà máy trong KCN đều phải có các biện pháp giảm thiểu khí thải trước khi xả thải. c. Nước thải Nước thải phát sinh trong KCN từ các nguồn: Nước thải sinh hoạt của công – nhân viên; nước thải trong quá trình sản xuất. Trong đó lượng nước thải gây ô nhiễm chủ yếu là nước thải phát sinh trong sản xuất với các ngành nghề như cơ khí, chế biến thực phẩm, điện tử vì vậy các chất ô nhiễm chủ yếu là các chất hữu cơ, cặn lơ lửng, độ màu, dầu khoáng, dầu động thực vật. Tuy nhiên các nhà máy đều phải xử lý đạt TCVN 5945 – 2005, Cột B tiêu chuẩn của Ban quản lý Khu Công nghiệp đề ra trước khi xả vào mạng lưới thoát nước bẩn của Khu Công nghiệp ĐỊNH HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA KHU CÔNG NGHIỆP ĐỒNG AN Mở rộng nhà máy, nâng công suất. Tiếp tục thu hút các nhà đầu tư trong và ngoài nước vào khu công nghiệp. Nâng cấp nhà ăn, xây dựng khu thể thao, khu vui chơi giải trí đáp ứng nhu cầu của công viên chức trong khu công nghiệp. Thành lập, vận hành hệ thống quản lý môi trường theo tiêu chuẩn ISO 14001 KCN thu hút các dự án công nghiệp không gây ô nhiễm môi trường lớn, có thể tiếp nhận các ngành công nghiệp liên hoàn với các nhà máy đang hoạt động trong KCN Đồng An bao gồm: Công nghiệp chế biến thực phẩm: Chế biến rau quả, chế biến các sản phẩm từ sữa, gia súc, gia cầm, .... Công nghiệp nhựa, nhôm gia dụng, sản xuất hàng công nghệ phẩm, dệt, may mặc, da, giả da, sản xuất giấy, bìa, bao bì, đồ chơi trẻ em. Công nghiệp cơ khí: Chế tạo thiết bị, máy móc phục vụ sản xuất nông nghiệp và các dụng cụ, chi tiết máy, thiết bị thay thế; lắp ráp các loại máy đặc chủng, nông ngư cơ, xe gắn máy. Công nghiệp điện tử: Lắp ráp và chế tạo các sản phẩm điện tử. Công nghiệp vật liệu xây dựng: Sản xuất các loại vật liệu xây dựng dân dụng, công nghiệp và giao thông. Các loại ngành nghề khác phù hợp với chủ trương thu hút đầu tư của Khu Công nghiệp. CHƯƠNG 3 TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI, CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ VÀ ĐẶC TRƯNG NGUỒN TIẾP NHẬN NƯỚC THẢI CỦA KCN ĐỒNG AN CÁC THÔNG SỐ ĐẶC TRƯNG CỦA NƯỚC THẢI Các thông số vật lý Hàm lượng chất rắn lơ lửng Các chất rắn lơ lửng trong nước ((Total) Suspended Solids – (T)SS - SS) có thể có bản chất là: - Các chất vô cơ không tan ở dạng huyền phù (Phù sa, gỉ sét, bùn, hạt sét) - Các chất hữu cơ không tan. - Các vi sinh vật (vi khuẩn, tảo, vi nấm, động vật nguyên sinh…). Sự có mặt của các chất rắn lơ lửng cản trở hay tiêu tốn thêm nhiều hóa chất trong quá trình xử lý. Mùi : Hợp chất gây mùi đặc trưng nhất là H2S _ mùi trứng thối. Các hợp chất khác, chẳng hạn như indol, skatol, cadaverin và cercaptan được tạo thành dưới điều kiện yếm khí có thể gây ra những mùi khó chịu hơn cả H2S. Độ màu : Màu của nước thải là do các chất thải sinh hoạt, công nghiệp, thuốc nhuộm hoặc do các sản phẩm được tao ra từ các quá trình phân hủy các chất hữu cơ. Đơn vị đo độ màu thông dụng là mgPt/L (thang đo Pt _Co). Độ màu là một thông số thường mang tính chất cảm quan, có thể được sử dụng để đánh giá trạng thái chung của nước thải. Các thông số hóa học Độ pH của nước pH là chỉ số đặc trưng cho nồng độ ion H+ có trong dung dịch, thường được dùng để biểu thị tính axit và tính kiềm của nước. Độ pH của nước có liên quan dạng tồn tại của kim loại và khí hoà tan trong nước. pH có ảnh hưởng đến hiệu quả tất cả quá trình xử lý nước. Độ pH có ảnh hưởng đến các quá trình trao chất diễn ra bên trong cơ thể sinh vật nước. Do vậy rất có ý nghĩa về khía cạnh sinh thái môi trường Nhu cầu oxy hóa học (Chemical Oxygen Demand - COD) Theo định nghĩa, nhu cầu oxy hóa học là lượng oxy cần thiết để oxy hóa các chất hữu cơ trong nước bằng phương pháp hóa học (sử dụng tác nhân oxy hóa mạnh). Về bản chất, đây là thông số được sử dụng để xác định tổng hàm lượng các chất hữu cơ có trong nước, bao gồm cả nguồn gốc sinh vật và phi sinh vật. Trong môi trường nước tự nhiên, ở điều kiện thuận lợi nhất cũng cần đến 20 ngày để quá trình oxy hóa chất hữu cơ được hoàn tất. Tuy nhiên, nếu tiến hành oxy hóa chất hữu cơ bằng chất oxy hóa mạnh (mạnh hơn hẳn oxy) đồng thời lại thực hiện phản ứng oxy hóa ở nhiệt độ cao thì quá trình oxy hóa có thể hoàn tất trong thời gian rút ngắn hơn nhiều. Đây là ưu điểm nổi bật của thông số này nhằm có được số liệu tương đối về mức độ ô nhiễm hữu cơ trong thời gian rất ngắn. COD là một thông số quan trọng để đánh giá mức độ ô nhiễm chất hữu cơ nói chung và cùng với thông số BOD, giúp đánh giá phần ô nhiễm không phân hủy sinh học của nước từ đó có thể lựa chọn phương pháp xử lý phù hợp. - Nhu cầu oxy sinh học (Biochemical Oxygen Demand - BOD) Về định nghĩa, thông số BOD của nước là lượng oxy cần thiết để vi khuẩn phân hủy chất hữu cơ trong điều kiện chuẩn: 20oC, ủ mẫu 5 ngày đêm, trong bóng tối, giàu oxy và vi khuẩn hiếu khí. Nói cách khác, BOD biểu thị lượng giảm oxy hòa tan sau 5 ngày. Thông số BOD5 sẽ càng lớn nếu mẫu nước càng chứa nhiều chất hữu cơ có thể dùng làm thức ăn cho vi khuẩn, hay là các chất hữu cơ dễ bị phân hủy sinh học (Carbonhydrat, protein, lipid..) BOD là một thông số quan trọng: - Là chỉ tiêu duy nhất để xác định lượng chất hữu cơ có khả năng phân huỷ sinh học trong nước và nước thải. - Là tiêu chuẩn kiểm soát chất lượng các dòng thải chảy vào các thuỷ vực thiên nhiên. - Là thông số bắt buộc để tính toán mức độ tự làm sạch của nguồn nước phục vụ công tác quản lý môi trường. - Oxy hòa tan (Dissolved Oxygen - DO) Tất cả các sinh vật sống đều phụ thuộc vào oxy dưới dạng này hay dạng khác để duy trì các tiến trình trao đổi chất nhằm sinh ra năng lượng phục vụ cho quá trình phát triển và sinh sản của mình. Oxy là yếu tố quan trọng đối với con người cũng như các thủy sinh vật khác. Oxy là chất khí hoạt động hóa học mạnh, tham gia mạnh mẽ vào các quá trình hóa sinh học trong nước: Oxy hóa các chất khử vô cơ: Fe2+, Mn2+, S2-, NH3.. Oxy hóa các chất hữu cơ trong nước, và kết quả của quá trình này là nước nhiễm bẩn trở nên sạch hơn. Quá trình này được gọi là quá trình tự làm sạch của nước tự nhiên, được thực hiện nhờ vai trò quan trọng của một số vi sinh vật hiếu khí trong nước. Oxy là chất oxy hóa quan trọng giúp các sinh vật nước tồn tại và phát triển. Các quá trình trên đều tiêu thụ oxy hòa tan. Như đã đề cập, khả năng hòa tan của Oxy vào nước tương đối thấp, do vậy cần phải hiểu rằng khả năng tự làm sạch của các nguồn nước tự nhiên là rất có giới hạn. Cũng vì lý do trên, hàm lượng oxy hòa tan là thông số đặc trưng cho mức độ nhiễm bẩn chất hữu cơ của nước mặt. - Nitơ và các hợp chất chứa nitơ Nitơ là nguyên tố quan trọng trong sự hình thành sự sống trên bề mặt Trái Đất. Nito là thành phần cấu thành nên protein có trong tế bào chất cũng như các acid amin trong nhân tế bào. Xác sinh vật và các bã thải trong quá trình sống của chúng là những tàn tích hữu cơ chứa các protein liên tục được thải vào môi trường với lượng rất lớn. Các protein này dần dần bị vi sinh vật dị dưỡng phân hủy, khoáng hóa trở thành các hợp chất Nito vô cơ như NH4+, NO2-, NO3- và có thể cuối cùng trả lại N2 cho không khí. Như vậy, trong môi trường đất và nước, luôn tồn tại các thành phần chứa Nito: từ các protein có cấu trúc phức tạp đến các acid amin đơn giản, cũng như các ion Nito vô cơ là sản phẩm quá trình khoáng hóa các chất kể trên: - Các hợp chất hữu cơ thô đang phân hủy thường tồn tại ở dạng lơ lửng trong nước, có thể hiện diện với nồng độ đáng kể trong các loại nước thải và nước tự nhiên giàu protein. - Các hợp chất chứa Nito ở dạng hòa tan bao gồm cả Nito hữu cơ và Nito vô cơ (NH4+, NO2-, NO3-). Thuật ngữ “Nito tổng” là tổng Nito tồn tại ở tất cả các dạng trên. Nito là một chất dinh dưỡng đa lượng cần thiết đối với sự phát triển của sinh vật. - Phospho và các hợp chất chứa phospho Nguồn gốc các hợp chất chứa Phospho có liên quan đến sự chuyển hóa các chất thải của người và động vật và sau này là lượng khổng lồ phân lân sử dụng trong nông nghiệp và các chất tẩy rửa tổng hợp có chứa phosphate sử dụng trong sinh hoạt và một số ngành công nghiệp trôi theo dòng nước. Trong các loại nước thải, Phospho hiện diện chủ yếu dưới các dạng phosphate. Các hợp chất Phosphat được chia thành Phosphat vô cơ và phosphat hữu cơ. Phospho là một chất dinh dưỡng đa lượng cần thiết đối với sự phát triển của sinh vật. Việc xác định P tổng là một thông số đóng vai trò quan trọng để đảm bảo quá trình phát triển bình thường của các vi sinh vật trong các hệ thống xử lý chất thải bằng phương pháp sinh học (tỉ lệ BOD:N:P = 100:5:1). Phospho và các hợp chất chứa Phospho có liên quan chặt chẽ đến hiện tượng phú dưỡng hóa nguồn nước, do sự có mặt quá nhiều các chất này kích thích sự phát triển mạnh của tảo và vi khuẩn lam. - Chất hoạt động bề mặt Các chất hoạt động bề mặt là những chất hữu cơ gồm 2 phần: kị nước và ưa nước tạo nên sự phân tán của các chất đó trong dầu và trong nước. Nguồn tạo ra các chất hoạt động bề mặt là do việc sử dụng các chất tẩy rửa trong sinh hoạt và trong một số ngành công nghiệp. Các thông số vi sinh vật học Nhiều vi sinh vật gây bệnh có mặt trong nước thải có thể truyền hoặc gây bệnh cho người. Chúng vốn không bắt nguồn từ nước mà cần có vật chủ để sống ký sinh, phát triển và sinh sản. Một số các sinh vật gây bệnh có thể sống một thời gian khá dài trong nước và là nguy cơ truyền bệnh tiềm tàng, bao gồm vi khuẩn, vi rút, giun sán. * Vi khuẩn : Các loại vi khuẩn gây bệnh có trong nước thường gây các bệnh về đường ruột, như dịch tả (cholera) do vi khuẩn Vibrio comma, bệnh thương hàn (typhoid) do vi khuẩn Salmonella typhosa... * Vi rút : Vi rút có trong nước thải có thể gây các bệnh có liên quan đến sự rối loạn hệ thần kinh trung ương, viêm tủy xám, viêm gan... Thông thường sự khử trùng bằng các quá trình khác nhau trong các giai đoạn xử lý có thể diệt được vi rút. * Giun sán (helminths) Giun sán là loại sinh vật ký sinh có vòng đời gắn liền với hai hay nhiều động vật chủ, con người có thể là một trong số các vật chủ này. Chất thải của người và động vật là nguồn đưa giun sán vào nước. Tuy nhiên, các phương pháp xử lý nước hiện nay tiêu diệt giun sán rất hiệu quả. Nguồn gốc của vi trùng gây bệnh trong nước là do nhiễm bẩn rác, phân người và động vật. Trong người và động vật thường có vi khuẩn E. coli sinh sống và phát triển. Đây là loại vi khuẩn vô hại thường được bài tiết qua phân ra môi trường. Sự có mặt của E.Coli chứng tỏ nguồn nước bị nhiễm bẩn bởi phân rác và khả năng lớn tồn tại các loại vi khuẩn gây bệnh khác, số lượng nhiều hay ít tuỳ thuộc vào mức độ nhiễm bẩn. Khả năng tồn tại của vi khuẩn E.coli cao hơn các vi khuẩn gây bệnh khác. Do đó nếu sau xử lý trong nước không còn phát hiện thấy vi khuẩn E.coli chứng tỏ các loại vi trùng gây bệnh khác đã bị tiêu diệt hết. Mặt khác, việc xác định mức độ nhiễm bẩn vi trùng gây bệng của nước qua việc xác định số lượng số lượng E.coli đơn giản và nhanh chóng. Do đó vi khuẩn này được chọn làm vi khuẩn đặc trưng trong việc xác định mức độ nhiễm bẩn vi trùng gây bệnh của nguồn nước. TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI Phương pháp cơ học Mục đích của xử lý cơ học là loại bỏ các tạp chất có kích thước lớn và đầu ra khỏi nước thải, cân bằng lưu lượng và hàm lượng nước thải đi vào hệ thống xử lý nước thải tạo điều kiện thuận lợi cho các quá trình xử lý tiếp theo. Phương pháp xử lý cơ học dùng để tách các chất không hòa tan và một phần các chất ở dạng keo ra khỏi nước thải Song chắn rác và lưới lọc rác Nhiệm vụ: loại bỏ các loại rác có kích thướt lớn, nhằm bảo vệ các công trình phía sau, cản các vật lớn đi qua có thể làm tắt nghẽn hệ thống ( đường ống , mương dẫn , máy bơm ) làm ảnh hưởng đến hiệu quả xử lý của các công trình phía sau. Song chắn rác làm bằng sắt tròn hoặc vuông đặt nghiêng theo dòng chảy một góc 60o để giữ lại các vật thô. Vận tốc dòng nước chảy qua thường lấy 0,3-0,6m/s. Lưới lọc giữ lại các cặn rắn nhỏ, mịn có kích thước từ 1mm - 1,5mm. Phải thường xuyên cào rác trên mặt lọc để tránh tắc dòng chảy. Bể lắng Các loại bể lắng thường được dùng để xử lý sơ bộ nước thải trước khi xử lý sinh học hoặc như một công trình xứ lý độc lập nếu chỉ yêu cầu tách các loại cặn lắng khỏi nước thải trước khi xả ra nguồn nước mặt. Dùng để xử lý các loại hạt lơ lửng. Nguyên lý làm việc dựa trên cơ sở trọng lực. Các yếu tố ảnh hưởng đến việc lựa chọn bể lắng là nồng độ chất lơ lửng và tính chất vật lý của chúng, kích thước hạt, động học quá trình nén cặn, độ ẩm của cặn sau lắng và trọng lượng riêng của cặn khô. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lắng: Lưu lượng nước thải, thời gian lắng (khối lượng riêng và tải trọng tính theo chất rắn lơ lửng), tải trọng thủy lực, sự keo tụ các chất rắn, vận tốc, dòng chảy trong bể, sự nén bùn đặc, nhiệt độ nước thải và kích thước bể lắng. Bể vớt dầu mỡ Công trình này thường được ứng dụng khi xử lý nước thải công nghiệp, nhằm loại bỏ các tạp chất có khối lượng riêng nhỏ hơn nước, chúng gây ảnh hưởng xấu tới các công trình thoát nước (mạng lưới và các công trình xử lý). Vì vậy ta phải thu hồi các chất này trước khi đi vào các công trình phía sau. Các chất này sẽ bịt kín lỗ hổng giữa các hạt vật liệu lọc trong các bể sinh học và chúng cũng phá hủy cấu trúc bùn hoạt tính trong bể Aerotank, gây khó khăn trong quá trình lên men cặn. Lọc cơ học Bể lọc có tác dụng tách các chất ở trạng thái lơ lửng kích thước nhỏ bằng cách cho nước thải đi qua lớp vật liệu lọc, công trình này sử dụng chủ yếu cho 1 số loại nước thải công nghiệp. Phương pháp xử lý nước thải bằng cơ học có thể loại bỏ khỏi nước thải được 60% các tạp chất không hòa tan và 20% BOD. Hiệu quả xử lý có thể đạt tới 75% theo hàm lượng chất lơ lửng và 30-35% theo BOD bằng các biện pháp làm thoáng sơ bộ hoặc đông tụ sinh học. Nếu điều kiện vệ sinh cho phép, thì sau khi xử lý cơ học nước thải được khử trùng và xả vào nguồn, nhưng thường thì xử lý cơ học chỉ là giai đoạn xử lý sơ bộ trước khi cho qua xử lý sinh học Các loại thiết bị lọc: Lọc chậm, lọc nhanh, lọc kín, lọc hở. Ngoài ra còn có lọc ép khung bản, lọc quay chân không, các máy vi lọc hiện đại. Phương pháp hóa lý Bản chất của quá trình xử lý hóa lý là áp dụng các quá trình vật lý và hóa học để đưa vào nước thải chất phản ứng nào đó để gây tác động với các tạp chất bẩn, biến đổi hóa học, tạo thành các chất khác dưới dạng cặn hoặc chất hòa tan nhưng không độc hại hoặc gây ô nhiễm môi trường. Các phương pháp hóa lý được áp dụng để xử lý nước thải là đông tụ, keo tụ, hấp phụ, trao đổi ion, trích li, chưng cất, cô đặc, lọc ngược và siêu lọc, kết tinh, nhả hấp... Các phương pháp này được ứng dụng để loại ra khỏi nước thải các hạt lơ lửng phân tán (rắn và lỏng), các khí tan, các chất vô cơ và hữu cơ hòa tan. a Phương pháp đông tụ và keo tụ Quá trình lắng chỉ có thể tách được các hạt rắn, huyền phù nhưng không thể tách được các chất nhiễm bẩn dưới dạng keo và hòa tan vì chúng là những hạt rắn có kích thước quá nhỏ. Để tách các hạt rắn đó một cách hiệu quả bằng phương pháp lắng, cần tăng kích thước của chúng nhờ sự tác động tương hỗ giữa các hạt phân tán liên kết thành tập hợp các hạt, nhằm làm tăng vận tốc lắng của chúng. Việc khử các hạt keo rắn bằng lắng trọng lực đòi hỏi trước hết cần trung hòa điện tích của chúng, thứ đến là liên kết chúng với nhau. Quá trình trung hòa điện tích thường gọi là quá trình đông tụ, còn quá trình tạo thành các bông lớn hơn từ các hạt nhỏ gọi là quá trình keo tụ Quá trình đông tụ Trong đông tụ diễn ra quá trình phá vỡ ổn định trạng thái keo của các hạt nhờ trung hòa điện tích. Hiệu quả đông tụ phụ thuộc vào hóa trị của ion, chất đông tụ mang điện tích trái dấu với điện tích của hạt. Hóa trị của ion càng lớn thì hiệu quả đông tụ càng cao. Quá trình thủy phân các chất đông tụ và tạo thành các bông keo xảy ra theo các giai đoạn sau: Me3+ + HOH = Me(OH)3 + 3H+ Liều lượng chất đông tụ tùy thuộc vào nồng độ tạp chất rắn trong nước thải Các chất đông tụ thường dùng là các muối nhôm, sắt hoặc hỗn hợp của chúng. Việc chọn chất đông tụ phụ thuộc thành phần, tính chất hóa lý và giá thành của nó, nồng độ tạp chất trong nước, pH và giá thành phần muối của nước. Các muối nhôm được làm chất đông tụ là Al2(SO4)3.28H2O; NaAlO2, Al2(OH)5Cl; KAl(SO4)2.12H2O và NH4Al(SO4)2.12H2O. Trong số đó, sunfat nhôm được sử dụng rộng rãi nhất. Nó hoạt động hiệu quả khi pH = 5 - 7,5. Sunfat nhôm tan tốt trong nước và có giá thành tương đối rẻ. Nó được sử dụng ở dạng khô hoặc dạng dung dịch 50%. Quá trình tạo bông đông tụ của một số muối nhôm như sau: Al2(SO4)3 + 3Ca(HCO3)2 = 2Al(OH)3 ↓ + 3CaSO4 + 6CO2 Các muối sắt được dùng làm chất đông tụ là Fe2(SO4)3.3H2O, Fe2(SO4)3.4H2O, FeSO4.7H2O và FeCl3. Hiệu quả lắng trong cao hơn khi sử dụng dạng khô hoặc dung dịch 10 - 15%. Các sunfat được dùng ở dạng bột. Liều lượng chất đông tụ phụ thuộc pH của nước thải. Đối với Fe3+ pH từ 6 – 9, còn đối với Fe2+ pH ≥ 9,5. Để kiềm hóa nước thải phải dùng NaOH và Ca(OH)2 . Quá trình tạo bông đông tụ diễn ra theo phản ứng: FeCl3 + 3H2O → Fe(OH)3 ↓ + 3HCl Fe2(SO4)3 + 6H2O → 2Fe(OH)3 ↓ + 3H2SO4 Khi kiềm hóa : 2FeCl3 + 3Ca(OH)2 → 2Fe(OH)3 ↓ + 3CaCl2 Fe2(SO4)3 + 3Ca(OH)2 → 2Fe(OH)3 ↓ + 3CaSO4 Muối sắt có ưu điểm so với muối nhôm: Hoạt động tốt ở nhiệt độ nước thấp. Giá trị tối ưu pH trong khoảng rộng hơn. Bông bền và thô hơn. Có thể ứng dụng cho nước có nồng độ muối rộng hơn. Có khả năng khử mùi và vị lạ do có mặt của H2S. Tuy nhiên chúng cũng có một số nhược điểm: Có tính acid mạnh làm ăn mòn thiết bị. Bề mặt các bông ít phát triển hơn. Tạo thành các phức nhuộm tan mạnh. Ngoài các chất nêu trên còn có thể sử dụng các chất đông tụ là các loại đất sét khác nhau, các chất thải sản xuất chứa nhôm, các hỗn hợp, dung dịch tẩy rửa, xỉ chứa dioxit silic. Quá trình keo tụ Keo tụ là quá trình kết hợp các hạt lơ lửng khi cho các chất cao phân tử vào nước. Khác với qua trình đông tụ, khi keo tụ thì sự kết hợp diễn ra không chỉ do tiếp xúc trực tiếp mà còn do tương tác lẫn nhau giữa các phân tử chất keo tụ bị hấp phụ trên các hạt lơ lửng. Sự keo tụ được tiến hành nhằm thúc đẩy quá trình tạo bông hydroxyt nhôm và sắt với mục đích tăng vận tốc lắng của chúng. Việc sử dụng chất keo tụ cho phép giả chất đông tụ, giảm thời gian đông tụ và tăng vận tốc lắng. Cơ chế làm việc của chất keo tụ dựa trên các hiện tượng sau: hấp phụ phân tử chất keo trên bề mặt hạt keo, tạo thành mạng lưới phân tử chất keo tụ. Sự dính lại của các hạt keo do lực đẩy Vanderwalls. Dưới tác động của chất keo tụ giữa các hạt keo tạo thành cấu trúc 3 chiều, có thể tách nhanh và hoàn toàn ra khỏi nước. Chất keo tụ thường dùng có thể là hợp chât tự nhiên và tổng hợp chất keo tự nhiên là tinh bột, ete, xenlulo, dectrin (C6H10O5)n và dioxyt silic hoạt tính (xSiO2.yH2O). b Tuyển nổi Tuyển nổi được ứng dụng để loại ra khỏi nước các tạp chất phân tán không tan và khó lắng. Trong nhiều trường hợp tuyển nổi còn được sử dụng để tách chất hòa tan như các chất hoạt động bề mặt. Về nguyên tắc, tuyển nổi được dùng để khử các chất lơ lửng và làm đặc bùn sinh học. Ưu điểm của phương pháp tuyển nổi là hoạt động liên tục, phạm vi ứng dụng rộng rãi, chi phí đầu tư và vận hành không lớn, thiết bị đơn giản, vận tốc nổi lớn hơn vận tốc lắng, có thể thu cặn với độ ẩm nhỏ (90 - 95%), hiệu quả xử lý cao (95 - 98%), có thể thu hồi tạp chất. Tuyển nổi kèm theo sự thông khí nước thải, giảm nồng độ chất hoạt động bề mặt và các chất dễ bị oxi hóa. Quá trình tuyển nổi được thực hiện bằng cách sục các bọt khí nhỏ (thường là không khí) vào pha lỏng. Các khí đó kết dính với các hạt và khi lực nổi của tập hợp các bóng khí và hạt đủ lớn sẽ kéo theo hạt cùng nổi lên bề mặt, sau đó chúng tập hợp lại với nhau thành các lớp bọt chứa hàm lượng các hạt cao hơn trong chất lỏng ban đầu. Hiệu suất của quá trình tuyển nổi phụ thuộc kích thước và số lượng bọt khí. Kích thước tối ưu của chúng nằm trong khoảng 15 - 30µm. Trong quá trình tuyển nổi, việc ổn định kích thước bọt khí có ý nghĩa quan trọng. Để đạt được mục đích này, đôi khi người ta bổ sung vào nước các chất tạo bọt có tác dụng làm giảm năng lượng bề mặt phân pha như dầu bạch dương, phenol, natri ankylsilicat, cresol… Tùy theo khối lượng riêng của vật liệu, quá trình tuyển nổi đạt hiệu suất cao đối với các hạt có kích thước từ 0,2 – 1,5mm. Điều kiện tốt nhất để tách các hạt trong quá trình tuyển nổi là tỷ số giữa lượng pha khí và pha rắn Gk/Gr = 0,01 ÷ 0,1. c Hấp phụ Phương pháp hấp phụ được dùng rộng rãi để làm sạch triệt để nước thải khỏi các chất hữu cơ hòa tan sau khi xử lý sinh học cũng như xử lý cục bộ khi trong nước thải có chứa một hàm lượng rất nhỏ các chất đó. Những chất này không phân hủy bằng con đường sinh học và thường có độc tính cao. Nếu các chất cần khử bị hấp phụ tốt và khi chi phí riêng lượng chất hấp phụ không lớn thì việc ứng dụng phương pháp này là hợp lý hơn cả. Trong trường hợp tổng quát, quá trình hấp phụ gồm 3 giai đoạn: Di chuyển chất cần hấp phụ từ nước thải đến bề mặt hạt hấp phụ (vùng khuếch tán ngoài) Thực hiện quá trình hấp phụ Di chuyển chất bên trong hạt chất hấp phụ (vùng khuếch tán trong) Ngưới ta thường dùng than hoạt tính, các chất tổng hợp hoặc một số chất thải của sản xuất như xỉ tro, xỉ, mạt sắt và các chất hấp phụ bằng khoáng chất như đất sét, silicagen, keo nhôm… Khi trộn chất hấp phụ với nước người ta sử dụng than hoạt tính ở dạng hạt 0,1mm và nhỏ hơn. Quá trình tiến hành trong một hoặc nhiều bậc. Hấp phụ một bậc được ứng dụng khi chất hấp phụ rất rẻ hoặc là chất thải của sản xuất. Quá trình hấp phụ nhiều bậc đạt hiệu quả cao hơn. Khi đó ở bậc một người ta chỉ sử dụng lượng than cần thiết để giảm nồng độ chất ô nhiễm từ C0 đến C1, sau đó than được tách ra bằng lắng, còn nước thải đi vào bậc hai để được tiếp tục xử lý bằng than mới. Phương pháp hóa học Thực chất của phương pháp xử lý hoá học là đưa vào nước thải chất phản ứng nào đó để gây tác động với các tạp chất bẩn, biến đổi hoá học và tạo cặn lắng hoặc tạo dạng chất hoà tan nhưng không độc hại, không gây ô nhiễm môi trường. Phương pháp xử lý hoá học thường được áp dụng để xử lý nước thải công nghiệp. Tuỳ thuộc vào điều kiện địa phương và điều kiện vệ sinh cho phép, phương pháp xử lý hoá học có thể hoàn tất ở giai đoạn cuối cùng hoặc chỉ là giai đoạn sơ bộ ban đầu của việc xử lý nước thải. a Phương pháp trung hòa Dùng để đưa môi trường nước thải có chứa các axit vô cơ hoặc kiềm về trạng thái trung tính pH = 6,5 – 8,5. Phương pháp này có thể thực hiện bằng nhiều cách; trộn lẫn nước thải chứa axit và chứa kiềm, bổ sung thêm tác nhân hóa học, lọc nước qua lớp vật liệu lọc có tác dụng trung hòa. b Phương pháp oxy hóa khử Để làm sạch nước thải người ta có thể sử dụng các chất ôxy hóa như clo ở dạng khí và hóa lỏng, dioxyt clo, clorat canxi, hypoclorit canxi và natri, permanganat kali, bicromat kali, peoxyhyro (H2O2), ôxy của không khí, ôzon, pyroluzit (MnO2),…. Trong quá trình ôxy hóa, các chất độc hại trong nước thải được chuyển thành các chất ít độc hại hơn và tách ra khỏi nước. Quá trình này tiêu tốn một lượng lớn các tác nhân hóa học, do đó quá trình ôxy hóa hóa học chỉ được dùng trong những trường hợp khi các tạp chất gây nhiễm bẩn trong nước không thể tách bằng những phương pháp khác. Ví dụ khử xyanua hay hợp chất hòa tan của asen. c Phương pháp điện hoá học Nhằm phá huỷ các tạp chất độc hại ở trong nước bằng cách oxy hoá điện hoá trên cực anốt hoặc dùng để phục hồi các chất quý. Phương pháp sinh học Phương pháp này sử dụng khả năng sống, hoạt động của vi sinh vật để phân hủy những chất bẩn hữu cơ trong nước thải. Các sinh vật sử dụng các chất khoáng và hữu cơ để làm dinh dưỡng và tạo năng lượng. Trong quá trình dinh dưỡng chúng nhận được các chất làm vật liệu để xây dựng tế bào, sinh trưởng sinh sản nên sinh khối tăng lên. Quá trình sau là quá trình khoáng hóa chất hữu cơ còn lại thành chất vô cơ (sunfit, muối amon, nitrat…), các chất khí đơn giản (CO2, N2,…) và nước. Quá trình này được gọi là quá trình oxy hóa. Căn cứ vào hoạt động của vi sinh vật có thể chia phương pháp sinh học thành 3 nhóm chính như sau: a Các phương pháp hiếu khí Phương pháp hiếu khí dựa trên nguyên tắc là các vi sinh vật hiếu khí phân hủy các chất hữu cơ trong điều kiện có oxy. Chất hữu cơ + O2 H2O + CO2 + NH3 + … Các phương pháp xử lý hiếu khí thường hay sử dụng: Phương pháp bùn hoạt tính: dựa trên quá trình sinh trưởng lơ lửng của vi sinh vật. Và phương pháp lọc sinh học: dựa trên quá trình sinh trưởng bám dính của vi sinh vật. b Phương pháp bùn hoạt tính Bùn hoạt tính là tập hợp những vi sinh vật khác nhau, chủ yếu là vi khuẩn, kết lại thành các bông với trung tâm là các hạt chất rắn lơ lửng trong nước (cặn lắng chiếm khoảng 30 – 40% thành phần cấu tạo bông, nếu thổi khí và khuấy đảo đầy đủ trong thời gian ngắn thì con số này khoảng 30%, thời gian dài khoảng 35%, kéo dài tới vài ngày có thể tới 40%). Các bông này có màu vàng nâu dễ lắng có kích thước từ 3 – 100. Bùn hoạt tính có khả năng hấp phụ (trên bề mặt bùn) và oxy hóa các chất hữu cơ có trong nước thải với sự có mặt của oxy. Quá trình xử lý nước thải bằng bùn hoạt tính bao gồm các bước: Giai đoạn khuếch tán và chuyển chất từ dịch thể (nước thải) tới bề mặt các tế bào vi sinh vật. Hấp phụ: khuếch tán và hấp phụ các chất bẩn từ bề mặt ngoài các tế bào qua màng bán thấm. Quá trình chuyển hóa các chất đã được khuếch tán và hấp phụ ở trong tế bào vi sinh vật sinh ra năng lượng và tổng hợp các chất mới của tế bào. c Phương pháp lọc sinh học Là phương pháp dựa trên quá trình hoạt động của vi sinh vật ở màng sinh học, oxy hóa các chất bẩn hữu cơ có trong nước. Các màng sinh học là các vi sinh vật (chủ yếu là vi khuẩn) hiếu khí, kỵ khí, tùy nghi. Các vi khuẩn hiếu khí được tập trung ở màng lớp ngoài của màng sinh học. Ở đây chúng phát triển và gắn với giá mang là các vật liệu lọc (được gọi là màng sinh trưởng gắn kết hay sinh trưởng bám dính). d Các phương pháp kỵ khí Dựa trên sự chuyển hoá vật chất hữu cơ trong điều kiện không có oxy nhờ rất nhiều loài vi sinh vật yếm khí tồn tại trong nước thải. Sản phẩm của quá trình là CH4, CO2, N2, H2S, NH3 trong đó CH4 chiếm nhiều nhất. Phân hủy kị khí có thể chia làm 6 quá trình e Quá trình lên men Metan gồm 3 giai đoạn - Pha thủy phân: Chuyển các chất hữu cơ phân tử lượng lớn thành hợp chất dễ tan và phân tử lượng nhỏ hơn trong nước. - Pha chuyển hóa axit: các vi sinh vật tạo thành axit gồm cả vi sinh vật kỵ khí và vi sinh vật tùy nghi. Chúng chuyển hóa các sản phẩm phân hủy trung gian thành các axít hữu cơ bậc thấp, cùng các chất hữu cơ khác như axit hữu cơ, axit béo, rượu, axit amin, glyxerin, H2S, CO2, H2. - Pha kiềm: Các vi sinh vật Metan đích thực mới hoạt động. Chúng là những vi sinh vật kỵ khí bắt buộc, chuyển hóa các sản phẩm của pha axit thành CH4 và CO2. pH trong giai đoạn này sẽ từ từ tăng lên. Xử lý bùn cặn Nhiệm vụ của xử lý cặn (cặn được tạo nên trong quá trình xử lý nước thải): - Làm giảm thể tích và độ ẩm của cặn - Ổn định cặn - Khử trùng và sử dụng lại cặn cho các mục đích khác nhau Rác (gồm các tạp chất không tan kích thước lớn: cặn bã thực vật, giấy, giẻ lau…) được giữ lại ở song chắn rác có thể chở đến bãi rác (nếu lượng rác không lớn) hay nghiền rác và sau đó dẫn đến bể mêtan để tiếp tục xử lý. Cát từ bể lắng được dẫn đến sân phơi cát để làm ráo nước và chở đi sử dụng vào mục đích khác. Để giảm thể tích cặn và làm ráo nước có thể ứng dụng các công trình xử lý trong điều kiện tự nhiên như: sân phơi bùn, hồ chứa bùn, hoặc trong điều kiện nhân tạo: thiết bị lọc chân không, thiết bị lọc ép dây đai, thiết bị ly tâm cặn…). Độ ẩm của cặn sau xử lý đạt 55-75%. Máy ép băng tải: Bùn được chuyển từ bể nén bùn sang máy ép để giảm tối đa lượng nước có trong bùn. Trong quá trình ép bùn ta cho vào một số polyme để kết dính bùn. Lọc chân không: Thiết bị lọc chân không là trụ quay đặt nằm ngang. Trụ quay đặt ngập trong thùng chứa cặn khoảng 1/3 đường kính. Khi trụ quay nhờ máy bơm chân không cặn bị ép vào vải bọc. Quay li tâm: Các bộ phận cơ bản là rôtơ hình côn và ống rỗng ruột. Rôtơ và ống quay cùng chiều nhưng với những tốc độ khác nhau. Dưới tác động của lực li tâm các phần rắn của cặn nặng đập vào tường của rôtơ và được dồn lăn đến khe hở, đổ ra thùng chứa bên ngoài. Lọc ép: Thiết bị lọc gồm một số tấm lọc và vải lọc căng ở giữa nhờ các trục lăn. Mỗi một tấm lọc gồm hai phần trên và dưới. Phần trên gồm vải lọc, tấm xốp và ngăn thu nước thấm. Phần dưới gồm ngăn chứa cặn. Giữa hai phần có màng đàn hồi không thấm nước. Để tiếp tục làm giảm thể tích cặn có thể thực hiện sấy bằng nhiệt với nhiều dạng khác nhau: thiết bị sấy dạng trống, dạng khí nén, băng tải … Sau khi sấy, độ ẩm còn 25-30% và cặn ở dạng hạt dễ dàng vận chuyển. Đối với trạm xử lý công suất nhỏ, việc xử lý cặn có thể tiến hành đơn giản hơn: nén sau đó làm ráo nước ở sân phơi cặn trên nền cát. MỘT SỐ HỆ THỐNG XLNT ĐANG ÁP DỤNG TẠI CÁC KCN Khu công nghiệp Tân Tạo Thông số cơ bản Tổng lưu lượng nước thải: 6000m3/ngđ Lưu lượng trung bình giờ (24h): 250 m3/h Lưu lượng tối đa: 400 m3/2h Tính chấtcơ bản của nước thải dầu vào pH = 6 - 9 SS = 200mg/l BOD5 = 400mg/l COD = 600mg/l Yêu cầu: nước thải đầu ra phải được: Xử lý đạt tiêu chuẩn loại B (TCVN 5945-2005) Nước thải từ các nhà máy (tiền xử lý) Bể thu gom Bể điều hòa Hệ điều chỉnh pH, NaOH, H2SO4 Bể bùn hoạt tính Bể tách bùn Bể khử trùng Nguồn tiếp nhận Dinh dưỡng N/P Khí nén Bể gom bùn Máy ép bùn Bánh bùn Thu gom xử lý Clo Hình 3.1: Sơ đồ công nghệ hệ thống xử lý nước thải KCN Tân Tạo Công nghệ chủ đạo: Công nghệ truyền thống xử lý sinh học với bùn hoạt tính sinh trưởng lơ lửng. Ưu điểm: - Công nghệ đơn giản, dễ vận hành. - Sử dụng trong trường hợp nước thải có lưu lượng lớn. - Hệ thống được điều khiển hoàn toàn tự động, vận hành đơn giản, ít sửa chữa. Nhược điểm - Diện tích xây dựng lớn. - Đòi hỏi nhiều năng lượng trong suốt quá trình hoạt động - Không đề phòng được sự cố kim loại nặng, dễ gây chết bùn. Khu công nghiệp Việt Nam – Singapore (VSIP) Thông số cơ bản Lưu lượng dòng thải thiết kế: 6.000 m3/ngày.đêm. Lưu lượng dòng thải thực tế hiện nay: 2.500 m3/ng.đêm. Tính chất nước thải đầu vào COD = 600 mg/l BOD = 400 mg/l SS = 400 mg/l TDS = 400 mg/l Dầu mỡ = 60 mg/l Yêu cầu: nước thải đầu ra phải được: Đạt tiêu chuẩn loại B (TCVN 5945 – 2005) Bể lắng Bể lắng Hố thu gom Bể phân phối Trống lọc Bể điều hòa Hố bơm Tháp lọc sinhhọc Bể tuần hoàn Bể aerotank Bể nén bùn Máy ép bùn Nước thải sau xử lý Hình 3.2: Sơ đồ công nghệ HTXLNT KCN Việt Nam - Singapore Công nghệ chủ đạo: Sử dụng công nghệ vi sinh bám dính (lọc sinh học) kết hợp với bùn hoạt tính aerotank truyền thống. Ưu điểm: - Xử lý nước thải bằng biện pháp sinh học, kết hợp xử lý bằng vi sinh vật lơ lửng và dính bám vì vậy hiệu quả xử lý rất cao. - Hệ thống xử lý nước thải hoàn chỉnh, nước thải đầu ra đạt chất lượng tốt Nhược điểm: - Khá tốn kém do phải thường xuyên thay vật liệu lọc. - Chi phí đầu tư ban đầu cao, tốn nhiều diện tích xây dựng - Sử dụng trong trường hợp lưu lượng nước thải không lớn. Khu chế xuất Linh Trung 1 Lưu lượng nước thải thiết kế: 5.000m3/ngđ Tính chất nước thải đầu vào BOD5 = 500 mg/l COD = 800 mg/l SS = 300 mg/l Nhiệt độ = 45°C pH = 5 - 9 Yêu cầu: nước thải đầu ra phải được: Xử lý đạt tiêu chuẩn loại A (TCVN 5945-2005) Bể thu gom Lưới chắn rác tinh Bể điều hòa Bể SBR Bể chứa sau xử lý sinh học Bộ lọc tinh Bể đệm Bể tiếp xúc Clorine Đầu ra Bể lọc than hoạt tính Máy ép bùn Bể nén bùn Polymer Bánh bùn Hình 3.3: Sơ đồ công nghệ HTXLNT khu chế xuất Linh Trung 1 Công nghệ chủ đạo: Sử dụng công nghệ bùn hoạt tính theo phương pháp SBR là chủ yếu, có kết hợp cơ học - vật lý. Ưu điểm: - Khả năng xử lý nước thải có BOD cao, khử Nitơ, tiết kiệm diện tích, không cần nhiều nhân viên. - Không tốn chi phí cho việc tuần hoàn bùn. - Thời gian xử lý có thể điều chỉnh linh hoạt Nhược điểm: - Đòi hỏi người vận hành phải có trình độ cao, vận hành phức tạp, chi phí xây dựng tốn kém. - Đòi hỏi nhiều năng lượng để cấp cho máy thổi khí trong suốt quá trình hoạt động. - Chi phí đầu tư xây dựng bể lọc than hoạt tính không hợp lý, tốn kém do phải thay than hoạt tính theo định kì, nước thải có thể không cần qua giai đoạn này mà vẫn đạt hiệu quả. Khu Chế Xuất Tân Thuận Công suất thiết kế: 10.000m3/ngày Yêu cầu: nước thải đầu ra phải được: Xử lý đạt tiêu chuẩn loại B (TCVN 5945-2005) Hình 3.4: Sơ đồ công nghệ hệ thống xử lý nước thải KCX Tân Thuận Ưu điểm: - Hệ thống xử lý hoá học là chủ yếu - Ít tốn diện tích xây dựng - Không đòi hỏi nhiều năng lượng trong suốt quá trình hoạt động Nhược điểm: - Chi phí xử lý cao - Người điều hành cần có kỹ năng: Theo dõi, kiểm tra các chỉ tiêu đầu ra thường xuyên. CHẤT LƯỢNG NGUỒN NƯỚC TIẾP NHẬN NƯỚC THẢI Thu thập đánh giá chất lượng nước nguồn tiếp nhận là thông số qua trọng và không thể thiếu trong quá trình xây dựng trạm xử lý nước thải KCN khi xả thải vào nguồn nước, làm cơ sở cho quá trình đánh giá khả năng tiếp nhận tải lượng chất ô nhiễm của nước thải và khả năng tự làm sạch của dòng sông, đảm bảo hoạt động tiếp nhận tiếp nhận nước thải của nguồn nước không gây hại, tác động đến hệ sinh thái đời sống thuỷ sinh. Chúng tôi phối hợp với Trung tâm Công nghệ Môi Trường – CEFINEA tiến hành lấy mẫu nước nguồn tiếp nhận kênh D và thu thập số liệu quan trắc nhiều năm của sông Sài Gòn, được trình bày cụ thể như sau : Chất lượng nước mặt kênh D Bảng 3.1 : Kết quả nồng độ các chất ô nhiễm có trong nước mặt kênh D cách họng xả KCN Đồng An 300m Stt Chỉ tiêu Đơn vị Kết quả QCVN 08 : 2008 (mức A2) pH - 7,41 6 – 8,5 Nhiệt độ Oc 30,1 - Màu Pt - Co 202 - Mùi - Không mùi - COD mg/l 282 15 BOD5 mg/l 120 6 SS mg/l 23 30 Tổng N mg/l 18,48 - N-NH3 mg/l 7,47 0,2 Tổng P mg/l 0,59 - Phenol mg/l KPH(<0,005) 0,005 Fe mg/l 4,00 1 Sn mg/l 0,014 - Pb mg/l 0,095 0,02 Cr3+ mg/l 0,299 0,1 Cr6+ mg/l KPH(<0,01) 0,02 Cu mg/l 0,698 0,2 Hg mg/l KPH(<0,001) 0,001 As mg/l 0,027 0,02 Ni mg/l 0,125 0,1 Zn mg/l 1,75 1 Mn mg/l KPH(<0,05) - Cd mg/l KPH(<0,001) 0,005 S2- mg/l 0,80 - F- mg/l 0,48 1,5 Cl- mg/l 126 400 Cl dư mg/l 0,34 - CN- mg/l KPH(<0,01) 0,01 Dầu mỡ khoáng mg/l 0,8 0,02 Coliforms MPN/100ml 4,4x104 5000 Nguồn : Viện Môi trường và Tài Nguyên Nhận xét : Kết quả phân tích cho thấy hầu hết nồng độ các chất ô nhiễm có trong nước kênh D cách họng xả KCN Đồng An 300m đều không đạt quy chuẩn QCVN 08 : 2008 (mức A2). Để góp phần bảo vệ chất lượng nước kênh D khu vực trên yêu cầu nước thải phải được xử lý đạt tiêu chuẩn(QCVN 24 :2 009 Loại A) trước khi thải vào nguồn tiếp nhận, giảm thiểu tối đa tải lượng chất chất ô nhiễm đổ vào kênh. Bảng 3.2 : Kết quả nồng độ các chất ô nhiễm có trong nước mặt kênh D cách họng xả KCN khoảng 2km Stt Chỉ tiêu Đơn vị Kết quả QCVN 08 : 2008 (mức A2) pH - 6,04 6 – 8,5 Nhiệt độ Oc 30,4 - Màu Pt - Co 69 - Mùi - Không mùi - COD mg/l 61 15 BOD5 mg/l 18 6 SS mg/l 45 30 Tổng N mg/l 22,4 - N-NH3 mg/l 14,9 0,2 Tổng P mg/l 0,39 - Phenol mg/l KPH(<0,005) 0,005 Fe mg/l 6,89 1 Sn mg/l 0,028 - Pb mg/l 0,223 0,02 Cr3+ mg/l 0,119 0,1 Cr6+ mg/l KPH(<0,01) 0,02 Cu mg/l 0,525 0,2 Hg mg/l KPH(<0,001) 0,001 As mg/l 0,024 0,02 Ni mg/l 0,625 0,1 Zn mg/l 10,5 1 Mn mg/l KPH(<0,05) - Cd mg/l 0,001 0,005 S2- mg/l 0,27 - F- mg/l 1,09 1,5 Cl- mg/l 274 400 Cl dư mg/l 0,19 - CN- mg/l KPH(<0,01) 0,01 Dầu mỡ khoáng mg/l KPH 0,02 Coliforms MPN/100ml 2,3x103 5000 Nguồn : Viện Môi trường và Tài Nguyên Nhận xét: Kết quả phân tích nước kênh D cách KCN khoảng 2km cho thấy nồng độ các chất ô nhiễm COD, BOD5, SS, Cu, Zn vượt quy chuẩn QCVN 08 : 2008 (mức A2). Chất lượng nước sông Sài Gòn Để đánh giá chất lượng nước thải nguồn tiếp nhận chúng tôi dựa trên số liệu quan trắc chất lượng nước sông Sài Gòn từ năm 2000 đến năm 2007 do Sở Tài Nguyên và Môi Trường Tp.HCM tổng hợp và phân tích đánh giá chất lượng nước. Diễn biến pH Giá trị pH trung bình năm 2007 đo được tại các trạm đầu nguồn sông Sài Gòn dao động trong khoảng từ 5,6 – 6,4. Trong đó, tại trạm Bến Củi – sau cửa xả của hồ Dầu Tiếng đạt tiêu chuẩn cho phép nguồn loại A. Giá trị pH giảm dần về phía hạ lưu và không đạt giá trị cho phép tại các trạm Bến Súc, Thị Tính, Phú Cường, và Rạch Tra. Giá trị pH tăng dần tại 02 trạm phía hạ lưu là Bình Phước và Phú An. Nhìn chung, giá trị pH trung bình năm 2007 đo đạc ở các trạm đầu nguồn sông Sài Gòn có sự biến đổi theo thuỷ triều trong năm. Nhu cầu oxy hoà tan (DO) Giá trị DO trung bình dao động trong khoảng 2,1 – 5,0 mg/l, có xu hướng giảm dần về phía hạ lưu, không đạt tiêu chuẩn cho phép. Giá trị DO trung bình năm 2007 tại khu vực đầu nguồn sông Sài Gòn có xu hướng tăng khoảng 1,2 – 2,2 lần so với cùng kỳ năm 2006 và đã giảm dần so với cùng kỳ năm 2000 – 2004. Nhu cầu oxy sinh hoá BOD5 Trong năm 2007, giá trị BOD5 trung bình dao động trong khoảng 1,9 – 2,7 mg/l, không đạt tiêu chuẩn cho phép nguồn loại A tại trạm Phú An. Từ trạm Bến Củi đến trạm Phú Cường, nồng độ BOD5 rất thấp. Tuy nhiên, giá trị BOD5 trung bình năm 2007 từ trạm Rạch Tra đến Bình Phước và Phú An lại có xu hướng tăng dần về phía hạ lưu. Giá trị BOD5 có xu hướng tăng so với năm 2005 và 2006 khoảng 1,1 – 1,5 lần nhưng vẫn thấp hơn cùng kỳ từ năm 2000 – 2005. Nồng độ Dầu Trong năm 2007 thì hàm lượng dầu tại các trạm đầu nguồn trên sông Sài Gòn dao động trong khoảng từ 0,032 – 0,064 mg/l, không đạt tiêu chuẩn cho phép và có xu hướng tăng dần về phía hạ lưu. Trong đó, nồng độ dầu đạt giá trị cao nhất tại hai trạm Bình Phước và Phú An (0,64 – 0,61 mg/l tương ứng). So với cùng kỳ năm 2006 thì nồng độ dầu trung bình năm 2007 tại các trạm đầu nguồn sông Sài Gòn (Phú Cường, Bình Phước và Phú An) có xu hướng tăng khoảng từ 1,9 – 2,1 lần. Ô nhiễm vi sinh Trong năm 2007, hàm lượng Coliform trung bình dao động trong khoảng 12.500– 520.000 MPN/100ml, vượt tiêu chuẩn từ 5,0 – 71 lần. Hàm lượng coliform trung bình năm 2007 tại các trạm khu vực đầu nguồn sông Sài Gòn có xu hướng gia tăng khoảng từ 3,0 – 71 lần so với cùng năm 2006 và cao hơn so với cùng kỳ từ năm 2000 – 2005. Kết luận : Từ kết quả quan trắc chất lượng nước sông Sài Gòn cho thấy chất lượng nước tại khu vực sông Sài Gòn có chiều hướng gia tăng ô nhiễm từ thượng nguồn (sau hồ Dầu Tiếng) xuống về phía hạ lưu và cao hơn so với cùng kỳ năm trước. Nhưng nhìn chung, chất lượng nước tại các trạm trên sông Sài Gòn (tại trạm Phú Cường) đã có dấu hiệu cải thiện rõ rệt, giá trị ô nhiễm hữu cơ, dầu và vi sinh đã có chiều hướng giảm so với cùng kỳ từ năm 2000 – 2005. Nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường nước tại khu vực sông Sài Gòn là do các hoạt động gây ô nhiễm từ quá trình sản xuất, hoạt động sống của dân cư đô thị, nuôi trồng thuỷ và nước thải từ các khu công nghiệp đổ ra. Vì KCN Đông An 1 xả ra kênh D và nước từ kênh D chảy ra sông Sài Gòn. Nên cần phải xử lý tiêu chuẩn đầu ra KCN Đồng An đạt tiêu chuẩn xả thải loại A (QCVN 24 : 2009). CHƯƠNG 4 PHÂN TÍCH LỰA CHỌN VÀ ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ XỬ LÝ PHÙ HỢP CHO KCN ĐỒNG AN CƠ SỞ LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ Đề xuất công nghệ xử lý nước thải dựa vào - Công suất trạm xử lý. - Chất lượng nước sau xử lý. - Thành phần, tính chất nước thải khu công nghiệp. - Những quy định xả vào cống chung và vào nguồn nước. - Hiệu quả quá trình. - Diện tích đất sẵn có của khu công nghiệp - Quy mô và xu hướng phát triển trong tương lai của khu công nghiệp. - Yêu cầu về năng lượng, hóa chất, các thiết bị sẵn có trên thị trường. THÀNH PHẦN TÍNH CHẤT NƯỚC THẢI TẠI KCN ĐỒNG AN Công ty cổ phần Thương Mại – Sản Xuất – Xây dựng Hưng Thịnh được Sở Kế Hoạch và Đầu Tư tỉnh Bình Dương cấp giấy kinh doanh số 3700147483 ngày 03 tháng 10 năm 2008, làm chủ đầu tư KCN Đồng An với diện tích 132 ha. KCN Đồng An đã được Bộ Khoa Học Công Nghệ và Môi Trường phê duyệt Báo cáo đánh giá tác động môi trường số 1066/QĐ – MTg ngày 12 tháng 08 tháng 1997. Hiện nay, khu công nghiệp này đã lấp đầy trên 99% diện tích cho cả 2 giai đoạn. KCN Đồng An đã đi vào hoạt động và thu hút được nhiều nhà đầu tư trong và ngoài nước xây dựng nhà máy trong khu công nghiệp với các ngành nghề như : Công nghiệp điện tử, sản xuất sơn, sản xuất ốc, đinh vít, sản xuất bao bì carton, tách rửa, bảo trì máy, sản xuất dụng cụ thể thao, sản xuất hóa chất, sản xuất xe nôi, xe đẩy trẻ em, sản xuất bo mạnh điện tử PC, sản xuất bao bì PP, PE, sản xuất phụ tùng xe gắn máy, sản xuất bếp gas, sản xuất giày xuất khẩu, sản xuất bột mỳ, sản xuất rượu, sản xuất khung kèo thép, sản xuất bóng đèn, sản xuất kinh doanh sợi ngành dệt, sản xuất kinh doanh mỹ phẩm, sản xuất bao bì giấy, làm kho, sản xuất que hàn, cơ khí, sản xuất thuốc thú y thủy sản, sản xuất bột sơn tĩnh điện, cơ khí - xây dựng, sản xuất tay nắm cửa kim loại, sản xuất kinh doanh dầu bóng, đồ gỗ, sản xuất hàng lưu niệm, sản xuất hóa mỹ phẩm, sản xuất bột tẩy đường, sản xuất sản phẩm cao su, sản xuất VLXD, dệt – nhuộm, cơ khí kết cấu, may, giặt quần áo công nghiệp, sản xuất hàng len, sản xuất kinh doanh dược phẩm, khai thác kho vận, sản xuất bao bì carton, sản xuất cao su, mút xốp, sản xuất đồ gỗ gia dụng, sản xuất nhựa, sản xuất ruột + yếm xe, sản xuất chất tẩy rửa, dầu gội đầu, chế biến thủy sản xuất khẩu, sản xuất khuôn mẫu thép, sản xuất sắt thép các loại, sản xuất máy nông cơ, sản xuất ống nhựa luồn dây điện, sản xuất khăn lau bằng vải, sản xuất phụ liệu giày, sản xuất giấy vệ sinh cho phụ nữ, sản xuất hàng may mặc, sản xuất form, thêu, in trên sản phẩm may mặc, sản xuất phụ tùng xe đạp, sản xuất phụ liệu túi xách, sản xuất nhãn hiệu hàng hóa các loại, sản xuất rèm cửa, sản xuất vật liệu lau chùi, đáng bóng, sản xuất tã giấy, sản xuất bao bì các loại, in nhãn, sản xuất đồ gỗ xuất khẩu, sản xuất hóa chất, sản xuất dây điện cho ngành điện tử, in lụa nhãn hiệu, bao bì, sản xuất mực in lụa các loại, tiệt trùng hàng xuất khẩu, ép vỏ hạt điều, sản xuất móc treo, bồn cho công nghệ xi mạ, gia công cơ khí, sản xuất bản lề cửa, sản xuất khuôn mẫu, sản xuất đinh, ốc vít, sản xuất sản phẩm nhôm cho công nghiệp điện tử, sản xuất khuôn mẫu, in lụa, sản xuất nắp chai các loại, sản xuất, trưng bày sản phẩm gỗ, sản xuất phụ liệu ngành may, bao bì carton, phụ liệu túi xách, in, sản phẩm lá nho ngâm muối, sản xuất vỏ tủ điện, sản xuất túi bao bì, bột trét, sản xuất nhôm xây dựng. Ở khu công nghiệp, nước thải được kiểm soát bằng lượng nước cấp cho khu công nghiệp hoạt động. Ước tính có khoảng 90 – 95% nước cấp dùng cho sản xuất, 5 – 10% dùng cho sinh hoạt. Lưu lượng nước thải công nghiệp dao động phụ thuộc vào lượng nước được sử dụng trong sản xuất biến động theo ngày. Khu công nghiệp sử dụng nước cấp do công ty cấp nước tỉnh Bình Dương cung cấp. Nhu cầu cấp nước cho KCN hoạt động với công suất là 5.495m3/ngày đêm. Tuy nhiên, trong giai đoạn đầu đi vào hoạt động các nhà máy, cơ sở sản xuất chưa lấp đầy KCN nên hiện nay nhu cầu dùng nước khoảng 3.125m3/ngày. Lượng nước thải tính bằng 80% lượng nước cấp. Từ đó có thể ước tính lượng nước thải hiện nay, đây cũng là cơ sở tính toán thiết kế và xây dựng hệ thống xử lý nước thải tập trung cho KCN trong giai đoạn 1. Giai đoạn đầu KCN xây dựng trạm xử lý nước thải với công suất 2.500m3/ngàyđêm và tiếp tục nâng cấp trạm trong tương lai cùng nhịp độ phát triển của KCN. Hiện tại thì KCN đã lấp đầy chỗ trống cho nên hiện tại công thì lượng nước thải của các công ty trong KCN đã xấp xỉ 4.000m3/ngày đêm. Do đó hiện tại giai đoạn 2 cần phải xây dựng thêm trạm xử lú với công suất là 1500m3/ngày đêm. Thành phần và tính chất nước thải Nước thải có thể chứa các chất tan, không tan, các chất vô cơ hoặc hữu cơ. Bảng 4.1: Thành phần tính chất nước thải KCN Đồng An trước và sau xử lý STT Chỉ tiêu Đơn vị Giá trị đầu vào QCVN(loại A) 24:2009/BTNMT 01 Nhiệt độ 0C 28,1 40 02 pH 6.79 6 – 8,5 03 BOD5 (20oC) mg/l 250 30 04 COD mg/l 365 50 05 Chất rắn lơ lửng (SS) mg/l 128 50 06 Độ màu Pt-Co 343 20 07 Asen (As) mg/l 0.1 0.05 08 Cadmi (Cd) mg/l 0.01 0.005 09 Chì (Pb) mg/l 0.5 0,1 10 Clo dư (Cl) mg/l - 1 11 Crom (IV) (Cr4+) mg/l 0.1 0.05 12 Crom (III) (Cr3+) mg/l 1 0.2 13 Dầu mỡ khoáng mg/l 5 5 14 Dầu mỡ thực vật mg/l 20 10 15 Đồng (Cu) mg/l 0,4 2 16 Kẽm (Zn) mg/l 5.35 3 17 Mangan (Mn) mg/l 0,82 0.5 18 Niken (Ni) mg/l 0.5 0.2 19 Fe Mg/l 1,52 3 20 Phốt pho tổng số mg/l 1,58 4 21 Tetracloetylen mg/l 0.005 - 22 Thiếc (Sn) mg/l 1 0.2 23 Thuỷ ngân (Hg) mg/l 0.01 0.005 24 Tổng Nitơ mg/l 42 15 25 Tricloetylen mg/l 0.1 - 26 Amoniac (NH3) mg/l 10 5 27 Florua (F) mg/l 10 5 28 Phenol mg/l 0.5 0.1 29 Sulfua (S) mg/l 0.5 - 30 Xianua (CN) mg/l 0.1 0.07 31 Coliform MPN/100ml 4,3x105 3000 32 Tổng hoạt độ phóng xạ Bp/l 0.1 0.1 33 Tổng hoạt độ phóng xạ Bp/l 1 1 (Nguồn: Ban quản lý khu công nghiệp Đồng An ) Nhận xét: Bảng thành phần tính chất nước thải trước và sau xử lý cho thấy sau khi nước thải được xử lý sơ bộ tại các cơ sở sản xuất đã cơ bản không đạt tiêu chuẩn xả thải vào nguồn tiếp nhận còn một số thông số như BOD, COD, SS, độ màu, N tổng, hàm lượng sắt, Coliforms còn khá cao và cần tiếp tục xử lý đạt loại A - QCVN 24:2009/BTNMT trước khi xả vào nguồn tiếp nhận. ĐỀ XUẤT QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ XỬ LÝ PHÙ HỢP Dựa trên việc phân tích lưu lượng, thành phần nước thải, yêu cầu mức độ xử lý, điều kiện kinh tế, kỹ thuật đề xuất phương án xử lý nước thải cho KCN như sau: Phương án 1Polymer anion FeCl3 Thổi khí Thổi khí Bùn dư Bùn tuần hoàn Bơm nước thải NƯỚC THẢI HỐ THU & TRẠM BƠM Cặn rác THIẾT BỊ LƯỢC RÁC TINH CHÔN LẤP BỂ TẠO BÔNG Polymer Bùn lắng BỂ KEO TỤ BỂ LẮNG I BỂ ĐIỀU HÒA Bơm nước thải Nước dư BỂ NÉN BÙN MÁY ÉP BÙN BỂ AEROTANK BỂ LẮNG II BỂ TRUNG GIAN BỒN LỌC ÁP LỰC THÙNG CHỨA BÙN CHÔN LẤP NaOH BỂ KHỬ TRÙNG KÊNH D NaOCl Hình 4.1 Sơ đồ quy trình công nghệ phương án 1 Phương án 2 Poymer anion Bùn dư Bùn tuần hoàn Bơm nước thải NƯỚC THẢI HỐ THU & TRẠM BƠM Cặn rác THIẾT BỊ LƯỢC RÁC TINH CHÔN LẤP Thổi khí BỂ TẠO BÔNG Polymer Bùn lắng BỂ KEO TỤ FeCl BỂ LẮNG I BỂ ĐIỀU HÒA Bơm nước thải Nước dư BỂ NÉN BÙN MÁY ÉP BÙN MƯƠNG OXY HÓA Thổi khí BỂ LẮNG II HỒ SINH VẬT KÊNH D THÙNG CHỨA BÙN CHÔN LẤP NaOH Hình 4.2: Sơ đồ quy trình công nghệ phương án So sánh 2 phương án xử lý Bảng 4.2: So sánh 2 phương án xử lý Phương án Phương án 1 (Bể Aerotank) Phương án 2 (Mương Oxy hóa) Ưu điểm - Bể Aerotank phù hợp sử dụng trong trường hợp nước thải có lưu lượng bất kì. - Hệ thống được điều khiển hoàn toàn tự động, vận hành đơn giản, ít sửa chữa. - Dễ khống chế các thông số vận hành - Hiệu quả xử lý BOD, COD khá cao - Công nghệ đơn giản, dễ vận hành và dễ bảo dưỡng - Cấu tạo đơn giản. - Không cần cán bộ vận hành có chuyên môn cao. - Hiệu quả xử lý BOD, COD, Nitơ, Photpho … cao. Nhược điểm - Lượng bùn sinh ra nhiều - Khả năng xử lý N, P không cao - Cần diện tích lớn, dung tích lớn gấp 3 – 10 lần so với aerotank xử lý nước thải cùng mức độ - Tốn nhiều năng lượng cho khuấy trộn. Phương án Phương án 1 (Bể khử trùng) Phương án 2 (Hồ sinh vật) Ưu điểm - Oxy hóa tiếp tục các chất hữu cơ còn sót lại trong nước. - Tiêu diệt gần như hoàn toàn các vi sinh vật gây bệnh. - Tốn ít diện tích - Quản lý đơn giản, dễ dàng - Phương pháp tốn ít kinh phí, đơn giản, dễ vận hành, không đòi hỏi cung cấp năng lượng. - Có khả năng làm giảm các vi sinh gây bệnh trong nước thải. - Có khả năng loại các chất hữu cơ, vô cơ tan trong nước. Nhược điểm - Tốn nhiều hóa chất - Thời gian xử lý dài ngày - Đòi hỏi mặt bằng rộng - Phụ thuộc nhiều vào điều kiện tự nhiên Nhận xét: Sau khi so sánh ưu, nhược điểm 2 công nghệ xử lý thấy rằng: Phương án 1 có nhiều ưu điểm phù hợp với yêu cầu thiết kế cho trạm xử lý nước thải KCN Đồng An về quy mô, kinh tế, quản lý, vận hành. Chính vì vậy chọn phương án 1 để tính toán thiết kế cho KCN Đồng An công suất 1.500m3/ngày đêm và cùng với nhà máy xử lý hiện tại có công suất 2.500 m3/ngày đêm. Nâng tổng công suất xử lý của nhà máy lên 4.000m3/ngày đêm. Thuyết minh quy trình công nghệ lựa chọn Nước thải từ các cơ sở sản xuất trong KCN Đồng An sẽ tự chảy về hố thu của nhà máy xử lý nước thải theo đường ống chính. Nước thải trước khi đi vào hố thu đi qua song chắn rác để loại bỏ những loại rác thô để bảo vệ bơm trong hố thu. Nước thải từ hố thu được luân phiên bơm bằng 2 bơm chìm lên thiết bị lược rác tinh. Thiết bị này dùng để tách các loại rác, đá, sỏi có kích thước lớn hơn 1,5mm ra khỏi nước thải. Nước thải sau khi tách rác đi vào bể điều hòa. Bể điều hòa có nhiệm vụ điều hòa lưu lượng và hàm lượng chất thải trong nước thải đi vào nhà máy, đồng thời hạn chế vi sinh kị khí phát triển do có gắn các đĩa phân phối khí. Nước thải từ bể điều hòa được bơm qua hệ thống xử lý hóa học bằng 2 bơm chìm. Trên đường ống dẫn vào bể keo tụ thì nước thải được châm NaOH để nâng pH của nước thải lên khoảng 9,2 - 9,7. Với pH cao thì kim loại nặng sẽ chuyển sang dạng hidroxit không tan. Nước thải tiếp tục đi vào bể keo tụ tại đây chất keo tụ FeCl3 được thêm vào để giúp quá trình keo tụ các hidroxit kim loại. Tiếp theo nước thải đi vào bể tạo bông và sự có mặt của chất trợ keo tụ là một loại polimer anion để tiếp tục làm tăng kích thước và trọng lượng bông cặn tạo thuận lợi cho quá trình lắng tiếp theo. Sau bể tạo bông là bể lắng sơ cấp (lắng I) các chất kết tủa lắng xuống đáy bể, dưới đáy bể có hệ thống cào bùn vào trung tâm đáy bể hình nón và được 2 bơm bùn luân phiên định kì bơm về bể nén bùn. Nước sau khi ra khỏi bể lắng I sẽ tự chảy về bể Aerotank. Ở đây khí được cung cấp nhờ các đĩa phân phối khí giúp cho quá trình hòa tan oxy được hiệu quả. Mục đích giai đoạn này là dựa vào hoạt động phân hủy của vi sinh vật làm giảm lượng hữu cơ trong nước thải cũng như làm đông tụ các chất thải dưới dạng keo lắng. Sinh khối vi sinh vật tăng lên đồng thời, hàm lượng chất hữu cơ giảm đi. Sau đó nước tự chảy về bể lắng thứ cấp (bể lắng II), bể lắng II có nhiệm vụ giúp cho việc lắng tách bùn hoạt tính và nước thải đã được xử lý, bùn lắng phần lớn được bơm tuần hoàn lại bể Aerotank, lượng bùn dư được bơm vào bể nén bùn. Để đảm bảo nước thải đầu ra đạt QCVN 24:2009/BTNMT, cột A, ta tiến hành lọc lại nước thải sau khi lắng. Do đó nước thải sau lắng II cho chảy vào bể chứa trung gian. Bể chứa trung gian có nhiệm vụ điều hòa lưu lượng trước khi bơm lên bể lọc áp lực. Quá trình lọc xảy ra nhờ lớp áp lực nước phía trên vât liệu lọc, giữ lại những cặn lơ lửng và kết tủa chưa lắng ở các công trình trước. Sau một thời gian hoạt động, ta tiến hành rửa ngược bể lọc. Nước sau rửa lọc được đưa về bể điều hòa và thực hiện quá trình xử lý tiếp theo. Nước thải trước khi xả ra nguồn tiếp nhận phải cho qua bể khử trùng (khử trùng bằng NaOCl) nhằm loại bỏ các vi trùng gây bệnh. Mục đích của việc xử lý bùn là để ổn định khối lượng bùn thải, khử nước để làm giảm thể tích bùn. Bùn được bơm từ 2 bể lắng để phân hủy . Bùn sau đó được bơm về về máy ép bùn, trộn lẫn với 1 loại Polymer Cation để giúp bùn kết vón lại và tăng hiệu quả tách loại nước. Nước tại máy ép bùn được bơm ngược về hố thu. CHƯƠNG 5 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ 5.1. MỨC ĐỘ CẦN THIẾT XỬ LÝ VÀ THÔNG SỐ TÍNH TOÁN 5.1.1. Mức độ cần thiết xử lý Mức độ cần thiết phải xử lý hàm lượng chất lơ lửng SS SS = Trong đó: SSv: Hàm lượng chất lơ lửng trong nước thải chưa xử lý, (mg/l) SSr: Hàm lượng chất lơ lửng trong nước thải sau xử lý cho phép xả thải vào nguồn nước, (mg/l) Mức độ cần thiết phải xử lý hàm lượng BOD BOD = Trong đó: : Hàm lượng BOD5 trong nước thải đầu vào, (mg/l) : Hàm lượng BOD5 trong nước thải sau xử lý cho phép xả thải vào nguồn nước, (mg/l) Mức độ cần thiết phải xử lý hàm lượng COD COD = Trong đó: : Hàm lượng COD trong nước thải đầu vào, (mg/l) : Hàm lượng COD trong nước thải sau xử lý cho phép xả thải vào nguồn nước, (mg/l) 5.1.2. Xác định các thông số tính toán Hệ thống xử lý nước thải hoạt động 24/24 vậy lượng nước thải đổ ra liên tục Lưu lượng trung bình ngày: Q Lưu lượng trung bình giờ: Q= Lưu lượng trung bình giây: Q= Lưu lượng giờ lớn nhất: Chọn hệ số không điều hòa, giờ cao điểm: kmax = 1,6 Q= 62,5 * 1,6 = 100 (m3/h) 5.2. TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ 5.2.1. Bể thu gom Nhiệm vụ: Tập trung nước thải từ các nhà máy trong Khu Công nghiệp về trạm xử lý. Tính toán Chọn thời gian lưu nước: (10 – 30 phút) (Trịnh Xuân Lai), chọn t = 30 phút Thể tích cần thiết W = Qmax.h * t = Chọn chiều cao hữu ích của bể H = 4 (m) Chiều cao xây dựng của bể thu gom Hxd = H + hbv Với: H : Chiều cao hữu ích của bể, (m) hbv : Chiều cao bảo vệ, hbv = 0,5 (m) Hxd = 4 + 0,5 = 4,5 (m) Diện tích mặt bằng: A = Kích thước bể thu gom: L * B * Hxd = 3m*2,8m * 4m Thể tích xây dựng bể: Wt = 3 * 2,8 * 4,5 = 37.8 (m3) Chọn ống dẫn nước vào bể thu gom Chọn ống dẫn nước vào với vận tốc v = 0,9(m/s), D = 500(mm) (Điều 4.6.1 TCVN 7957 – 2008) Theo điều 6.2.5 (TCVN 5957 – 2008) thì độ sâu đặt ống đối với nơi có nhiều xe cơ giới đi lại Hmin = 0,7(m). Vậy, Chọn H = 0.9(m). Ống dẫn nước thải sang bể điều hòa Nước thải được bơm sang bể điều hòa nhờ một bơm chìm, với vận tốc nước chảy trong ống là v = 2(m/s) ( 1 – 2,5 m/s _TCVN 51 – 2008) Tiết diện ướt của ống A = Đường kính ống dẫn nước thải ra D = (m) Chọn D = 90 (mm). Chọn máy bơm Qmax = 100 (m3/h) = 0,028 (m3/s), cột áp H = 10 (m). Công suất bơm: N = = 3,44 (Kw) = 4.6 (Hp) Trong đó: h : Hiệu suất chung của bơm từ 0,72 – 0,93, chọn h= 0,8 : Khối lượng riêng của nước 1.000 (kg/m3) Chọn bơm chìm, được thiết kế 2 bơm có công suất như nhau (3,5 Kw). Trong đó 1 bơm đủ để hoạt động với công suất tối đa của hệ thống xử lý, 1 bơm còn lại là dự phòng. Bảng 5.1: Tổng hợp tính toán bể thu gom Thông số Kí hiệu Đơn vị Giá trị Thời gian lưu nước t Phút 20 Kích thước bể thu gom Chiều dài L mm 3.000 Chiều rộng B mm 2.800 Chiều cao Hxd mm 4.500 Đường kính ống dẫn nước thải ra D mm 90 Thể tích bể thu gom Wt m3 37,8 5.2.2. Lưới lọc tinh Nhiệm vụ Loại bỏ các hạt có kích thước nhỏ hơn 1mm giúp bảo vệ thiết bị trước khi đưa vào bể điều hoà. Lưới lọc tinh được đặt trước bể điều hòa, lưới được làm bằng vật liệu Inox có kích thước L * B = 1m * 0,5m . Tính toán Đặc điểm lưới lọc tinh - Loại lưới: Cố định. - Số lượng: 1 lưới. - Đường kính mắt lưới: 1,5 mm. Hàm lượng SS và BOD5, COD sau khi qua lưới lọc tinh giảm còn lại. = (1-5%) = 128 *0,95 = 121.6 (mg/l) = (1 – 5%) = 250 * 0,95 = 237,5 (mg/l) = (1 – 5%) = 365 * 0,95 =346,75 (mg/l) 5.2.3. Bể điều hòa 5.2.3.1. Nhiệm vụ Điều hoà lưu lượng và nồng độ, tránh cặn lắng và làm thoáng sơ bộ. Qua đó oxy hóa một phần chất hữu cơ, giảm kích thước các công trình đơn vị phía sau và tăng hiệu quả xử lý nước thải của trạm. 5.2.3.2. Tính toán Chọn thời gian lưu nước của bể điều hoà t = 6h (4 – 12h) Thể tích cần thiết của bể: W = * t = = 375 (m3) Chọn chiều cao hữu ích của bể: H = 4m. Diện tích mặt bằng: A =. Chọn L * B = 12m * 8m Chiều cao xây dựng của bể: Hxd = H + hbv = 4 + 0,5 = 4,5 (m) Với: H : Chiều cao hữu ích của bể, (m) hbv : Chiều cao bảo vệ, hbv = 0,5 (m) Kích thước của bể điều hoà: L * B * Hxd = 12m * 8m * 4,5m Thể tích thực của bể điều hòa: Wt = 12 * 8 * 4,5 = 432 (m3) Tính toán hệ thống đĩa, ống, phân phối khí Hệ thống đĩa Chọn khuấy trộn bể điều hoà bằng hệ thống thổi khí. Lượng khí nén cần cho thiết bị khuấy trộn: qkhí = R * Wdh(tt) = 0,012 (m3/m3.phút) * 375 (m3) = 4,5 (m3/phút) = 270 (m3/h) = 4.500 (l/phút). Trong đó: R : Tốc độ khí nén, R = 10 – 15 (l/m3.phút). Chọn R = 12 (l/m3.phút) = 0,012 (m3/m3.phút) (Nguồn[6]: Bảng 9 – 7) Wdh(tt) : Thể tích hữu ích của bể điều hoà, (m3) Chọn khuếch tán khí bằng đĩa bố trí dạng lưới. Vậy số đĩa khuếch tán là: n = = 64.3 (đĩa) Ta chọn số đĩa phân phối khí là 64 đĩa. Trong đó: r: Lưu lượng khí, chọn r = 70 (l/phút) (r =11 – 96 l/phút)_( Nguồn[6]: Bảng 9 – 8) Chọn đường kính thiết bị sục khí D=140mm. Với lưu lượng khí qkk = 4,5 (m3/phút) = 0,075 (m3/s) và vận tốc khí trong ống vkk= 10 – 15 (m/s) có thể chọn đường kính ống chính D = 90mm. Tính lại vận tốc khí trong ống chính: vc = = 11.8 (m/s) => thoả mãn vkk= 10 – 15 (m/s) (Nguồn[3]) Ta chọn số ống nhánh là 9 ống. Đối với ống nhánh có lưu lượng Qnh = = 0,009375 (m3/s) và chọn đường kính ống nhánh Dnh = 34 (mm) ứng với vận tốc ống nhánh: vn = = 10,33 (m/s) => thoả mãn (vkk= 10 – 15 m/s) (Nguồn[3]) Áp lực và công suất của hệ thống nén khí Áp lực cần thiết cho hệ thống nén khí xác định theo công thức: Htt = hd + hc + hf + H Trong đó: hd : Tổn thất áp lực do ma sát dọc theo chiều dài trên đường ống dẫn, lấy 0,5 (m) hc : Tổn thất áp lực cục bộ, hc thường không vượt quá 0,4m hf : Tổn thất qua thiết bị phân phối , hf không vượt quá 0,5m H : Chiều cao hữu ích của bể điều hoà, H = 4 m Do đó áp lực cần thiết là: Htt = 0,5+0,4 + 0,5 + 4 = 5,4 (m) => Tổng tổn thất là 5,4(m) cột nước Áp lực không khí sẽ là: P = 1,522at Công suất máy thổi khí tính theo công thức sau: N = == 8,2(Kw) =11,1(Hp) Trong đó: qkk : Lưu lượng không khí, (m3/s) n : Hiệu suất máy thổi khí, n = 0,7 – 0,9, chọn n = 0,8 k : Hệ số an toàn khi sử dụng trong thiết kế thực tế, chọn k = 2. Chọn 2 máy thổi khí công suất 12 Hp (2 máy hoạt động luân phiên) Tính toán các ống dẫn nước ra khỏi bể điều hoà Nước thải được bơm sang bể keo tụ nhờ một bơm chìm, lưu lượng nước thải 62,5 m3/h, với vận tốc nước chảy trong ống là v = 2m/s, đường kính ống ra: Dr = = 0,105 (m) Chọn ống nhựa uPVC có đường kính D=140mm. Chọn máy bơm nước từ bể điều hòa sang keo tụ Các thông số tính toán bơm Lưu lượng mỗi bơm QTB = 1.500 (m3/ngày) = 0,0174 (m3/s) Sử dụng hai bơm hoạt động luân phiên để bơm nước thải từ bể điều hòa lên bể keo tụ. Thiết bị đi kèm với bơm gồm: đường ống dẫn nước chiều dài ống L = 10m, một van, ba co 900, một tê. Công suất của bơm: Trong đó: :Khối lượng riêng chất lỏng =1.000 (kg/m3) : Là lưu lượng trung bình giờ nước thải H :Là chiều cao cột áp (tổn thất áp lực) (m) g :Gia tốc trọng trường g = 9,81 (m/s2) : Là hiệu suất máy bơm = 0,73 - 0,93 chọn = 0,8 Xác định chiều cao cột áp của bơm theo định luật Bernulli: H = Hh + = Hh + Ht + Hd +Hcb Trong đó: Hh : Cột áp để khắc phục chiều cao dâng hình học, (m). Ht : Tổn thất áp lực giữa hai đầu đoạn ống hút và ống đẩy, (m). Hd : Tổn thất áp lực dọc đường, (m) Hcb: Tổn thất áp lực cục bộ, (m) Xác định cột áp để khắc phục chiều cao dâng hình học: Hh = Z1 – Z2 = 4,5 (m) Trong đó: Z1 : Chiều cao đẩy (độ cao bể điều hòa) Z1 = 4,5 (m) Z2 : Chiều cao hút, Z2 = 0 (m) Xác định tổn thất áp lực gữa hai đầu đoạn ống hút và ống đẩy: Trong đó: p1, p2 : Áp suất ở hai đầu đoạn ống p1 = p2. : Khối lượng riêng của nước thải Suy ra Ht = 0 Xác định tổn thất áp lực dọc đường: Hd = i * L Tổn thất theo đơn vị chiều dài. Với Q = 17,36 (l/s) và đường kính ống D =140 (mm) tra bảng tra thủy lực đối với ống nhựa ta được vận tốc trong ống v = 1.68 (m/s), 1000i = 24.5m; Tổn thất cục bộ: Hcb = Tổn thất qua van z= 1,7, có 1 van Tổn thất qua co 900 z= 0,5, có 3 co Tổn thất qua tê z= 0,6, có 1 tê. V : Vận tốc nước chảy trong ống, V = 0,7 (m/s). H = 4,5 + = 5,3 (m). Chọn cột áp bơm H = 10 (m) = 2,9 (Hp) Chọn bơm nước thải bể điều hòa Chọn bơm chìm, được thiết kế 2 bơm có công suất như nhau (2,5 Kw). Trong đó 01 bơm đủ để hoạt động với công suất tối đa của hệ thống xử lý, bơm còn lại là dự phòng. Các bơm tự động luân phiên nhau theo chế độ cài đặt nhằm đảm bảo tuổi thọ lâu bền. Hàm lượng BOD5, COD còn lại sau khi qua bể điều hòa = (1 – 10%) = 237,5 * 0,9 = 213,75 (mg/l) = (1 – 10%) = 346,5 * 0,9 = 311.85 (mg/l) Bảng 5.2: Tổng hợp tính toán bể điều hoà Thông số Kí hiệu Đơn vị Giá trị Thời gian lưu nước của bể điều hoà T h 6 Kích thước bể điều hoà Chiều dài L mm 12.000 Chiều rộng B mm 8.000 Chiều cao hữu ích H mm 4.000 Chiều cao xây dựng Hxd mm 4.500 Số đĩa khuyếch tán khí n đĩa 64 Đường kính ống dẫn khí chính Dk mm 90 Đường kính ống nhánh dẫn khí Dn mm 34 Đường kính ống dẫn nước ra khỏi bể Dr mm 140 Thể tích bể điều hòa Wt m3 432 Công suất máy nén khí N Kw 8,2 5.2.4. Bể keo tụ Nhiệm vụ Xáo trộn đều các chất keo tụ với nước thải nhằm tăng hiệu quả keo tụ tạo bông. Tính toán Chọn: Thời gian khuấy trộn t = 10 phút (t = 10 – 15 phút)_(Nguồn: Điều 8.21.8 TCVN 7957 – 2008) Thể tích bể trộn cần: W = Q * t = 1500 (m3/ngày) x = 10,42 (m3) Chọn bể keo tụ hình vuông, kích thước bể: 2,2m *2,2m* 2,2m Chiều cao xây dựng bể: Hxd = h + hbv = 2,2 + 0,5 = 2,7 (m) Thể tích thực của bể keo tụ: Wt = 2,2 * 2,2 * 2,7 = 13,1m3 Đường kính cánh khuấy D ½ chiều rộng bể, chọn D=2,2/2=1,1(m) Máy khuấy đặt cách đáy một khoảng : h=D=1,1m Chiều rộng bản cánh khuấy = = 0,26 (m) = 260mm Chiều dài bản cánh khuấy = = 0,325 (m) = 325mm Vậy năng lượng cần truyền vào nước: P = G2 * W * Trong đó: G : Cường độ khuấy trộn, G = 600 (s-1) (Nguồn: Điều 8.21.9 TCVN 7957 – 2008) W : Thể tích bể, W = 13,1 (m3) : Độ nhớt động học của nước, ở 25oC = 0,9.10-3 (Ns/m2) Hiệu suất động cơ chỉ đạt H = 0,8 nên công suất động cơ: N = 4,22(Kw) Xác định số vòng quay của máy khuấy: n = Trong đó: P : Năng lượng khuấy trộn, (J/s) K :Hệ số sức cản của nước, chọn cánh khuấy tuabin 4 cánh nghiêng 45o, ta có K= 1,08 : Khối lượng riêng của nước, (kg/m3) D : Đường kính cánh khuấy, D = 1,1 (m) (vòng/s) 80,4 (vòng/phút) Kiểm tra số Reynold: NR= > 10.000 Vậy đường kính máy khuấy và số vòng quay đã chọn đạt chế độ chảy rối. Tính toán ống dẫn nước thải ra khỏi bể keo tụ Chọn vận tốc nước thải chảy trong ống v = 0,7 (m/s) Lưu lượng nước thải: Q = 62,5 (m3/h). Đường kính ống là: D = ==0,18 (m) = 180 (mm) Chọn ống nhựa uPVC có đường kính DN= 200mm Bảng 5.3: Tổng hợp tính toán bể keo tụ Thông số Kí hiệu Đơn vị Giá trị Thời gian lưu nước bể trộn t phút 10 Kích thước bể trộn Chiều dài L mm 2.200 Chiều rộng B mm 2.200 Chiều cao xây dựng H mm 2.700 Đường kính ống dẫn nước ra khỏi bể D mm 200 Thể tích bể trộn Wt m3 13.1 5.2.5. Bể tạo bông 5.2.5.1. Nhiệm vụ Là nơi phản ứng keo tụ, tạo bông xảy ra hình thành những bông cặn lớn giúp quá trình lắng tại bể lắng I có hiệu quả cao hơn. 5.2.5.2. Tính toán Dung tích bể W = Q * t = (62,5*30)/60 = 31,25 (m3) Trong đó: Q : Lưu lương nước thải trung bình giờ, (m3/h) T : Thời gian lưu nước trong bể, chọn t = 30phút (t = 20 ¸ 30 phút) (Nguồn: Điều 8.21.8 TCVN 7957 – 2008) Theo chiều dài của bể ta chia làm 3 buồng bằng 2 vách ngăn hướng dòng dày 100mm theo phương thẳng đứng, kích thước chiều rộng và chiều cao của mỗi buồng là: 2,8m x 2,5m Tiết diện ngang của ngăn phản ứng: f = b * h = 2,2 * 2,2 = 4,84 (m2) Chiều dài bể: L = Chiều dài mỗi buồng: l = 2,2 (m) Dung tích mỗi buồng: 2,2m * 2,2m * 2,2m = 10,65 (m3) Tổng chiều cao bể ứng với chiều cao bảo vệ bằng 0,5m: Htc = 2,2 + 0,5 = 2,7 (m) Tổng chiều dài bể ứng với 3 vách ngăn 100mm và 1 ngăn thu nước 600mm: Ltc = 6,5 + (2 * 0,1) + 0,6 = 7,3 (m) Thể tích thực của bể tạo bông: Wt = 7,3 * 2,2 * 2,2 = 35,332 (m3) Cấu tạo guồng khuấy gồm trục quay, 4 cánh khuấy và 8 bản cánh đặt đối xứng qua trục, toàn bộ đặt theo phương thẳng đứng. Chọn chiều dài bản cánh là: 1m Chiều rộng bản cánh: 0,1m Tổng diện tích bản cánh: fc = 0,1 * 1 * 8 = 0,8 (m2) Cánh khuấy đặt ở khoảng cách tính từ mép ngoài đến tâm trục quay là R2 = 0,6m; R1 = 0,4m Cường độ khuấy trộn Chọn loại cánh khuấy gồm trục và 4 canh khuấy đặt đối xứng nhau qua trục. Tổng diện tích của cánh khuấy lấy bằng 15% diện tích mặt cắt ngang của bể. Với fn=B*H=2,2*2,2= 4,84 (m2) Diện tích 1 cánh khuấy f = Chọn chiều dài cánh khuấy 1,4m Chọn đường kính vòng khuấy R=0,5 2B < 0,5 ; B < 0,25 Chọn =20 = B=0,07 < 0,25 Vậy ta chọn R2=0,25m Buồng phản ứng 1 Dung tích 10,6 m3 Chọn tốc độ của guồng khuấy n = 15 (vòng/phút). Tốc độ tương đối của bản khuấy so với nước: v1 = 0,7 (m/s) v2 = 0,35 (m/s) Trong đó: R1, R2 khoảng cách từ mép cánh khuấy đến tâm trục quay. n : số vòng quay n=18 Năng lượng cần quay cánh khuấy: N = 51 * C * fc * (v13 + v23) Trong đó: N :Công suất, (W) fc :Tổng diện tích của bản cánh quạt, fc =1,4*0.07*4=0.4 (m2) C :Hệ số trở lực của nước phụ thuộc vào tỉ số dài/rộng C = 1,2 Vậy: N = 51 * 1,2 * 0,4 * (0,713 + 0,353) = 9,45(W) Gradient vận tốc trung bình: G = Trong đó: G : Gradient vận tốc trung bình, (s-1) N : Nhu cầu năng lượng, (W) m : Độ nhớt động lực học, (N.S/m2). Ở 25oC, m = 0,0092 (N.S/m2) W : Thể tích buồng tạo bông, (m3) G = = 98.4 (s-1) < 100 (s-1) vậy thoả (Nguồn[1]) Buồng đầu G = 80 – 100 (s-1) (Nguồn[1]) Buồng phản ứng 2 Dung tích 10,6 (m3) Tốc độ quay của guồng khuấy n =15 (vòng/phút) Tốc độ chuyển động tương đối của bản cánh khuấy so với nước: v1 = = 0,59 (m/s) v2 = = 0,29 (m/s) Công suất cần thiết để quay cánh khuấy: N = 51 * 1,2 * 0,4 * (0,593 + 0,293) = 5,62 (W) Gradient vận tốc trung bình: G = = 76 (s-1): thoả (Nguồn[1]) Buồng hai G = 50 – 80 (s-1) (Nguồn[1]) Buồng phản ứng thứ 3 Dung tích 10,6 (m3) Tốc độ quay của guồng khuấy n =10 (vòng/phút) Tốc độ chuyển động tương đối của bản cánh khuấy so với nước: v1 = 0,39 (m/s) v2 = = 0,2 (m/s) Công suất cần thiết để quay cánh khuấy: N = 51 * 1,2 * 0,4 * (0,393 + 0,23) = 1,65 (W) Gradient vận tốc trung bình: G = = 41 (s-1) < 50 (s-1): thoả (Nguồn[1]) Buồng cuối G = 20 – 50 (s-1) (Nguồn[1]) Tính toán ống dẫn nước thải ra khỏi bể keo tụ tạo bông Chọn vận tốc nước thải chảy trong ống v = 0,7 (m/s) Lưu lượng nước thải : Q = 62,5 (m3/h). Đường kính ống là: D = == 0,18 (m) Chọn ống nhựa uPVC có đường kính DN =200mm Bảng 5.4: Tổng hợp tính toán bể tạo bông STT Thông số Kí hiệu Đơn vị Giá trị 1 Thời gian lưu nước bể tạo bông t phút 30 2 Kích thước bể tạo bông Chiều dài Ltc mm 7.300 Chiều rộng B mm 2.200 Chiều cao xâydựng Htc mm 2.700 3 Bán kính vòng khuấy R1 mm 500 4 Bán kính vòng khuấy R2 mm 250 5 Chiều dài cánh khuấy Lc mm 1.400 6 Chiều dài cánh khuấy Rc mm 60 7 Đường kính ống dẫn nước ra khỏi bể D mm 200 8 Thể tích bể keo tụ tạo bông Wt m3 35,332 5.2.6. Bể lắng I Nhiệm vụ Loại bỏ các chất lơ lửng và các bông cặn có khả năng lắng được trong nước thải sau khi đã qua quá trình phản ứng keo tụ tạo bông trước đó. Tính toán Chọn bể lắng I có dạng hình tròn trên mặt bằng, nước thải vào từ tâm và thu nước theo chu vi bể. Bảng 5.5:Các thông số cơ bản thiết kế cho bể lắng I Thông số Giá trị Trong khoảng Đặc trưng Thời gian lưu nước, giờ Tải trọng bề mặt, m3/m2.ngày - Lưu lượng trung bình - Lưu lượng cao điểm Tải trọng máng tràn, m3/m.ngày Ống trung tâm: - Đường kính - Chiều cao Chiều sâu H của bể lắng, m Đường kính D của bể lắng, m Độ dốc đáy bể, mm/m Tốc độ thanh gạt bùn, vòng/phút 1,5 ¸ 2,5 31 ¸ 50 81 ¸ 122 124 ¸ 490 15 ¸ 20% D 55 ¸ 65% H 3,0 ¸ 4,6 62 ¸ 167 0,02 ¸ 0,05 2,0 40 89 248 12 - 45 4,2 3,7 12 ¸ 45 83 0,03 (Nguồn: Bảng 4 – 3; 4 – 4, Tính toán thiết kế các công trình XLNT, TS. Trịnh Xuân Lai) Diện tích mặt thoáng của bể lắng ly tâm trên mặt bằng được tính theo công thức: A = Trong đó: Q : Lưu lượng giờ trung bình, (m3/h). LA : Tải trọng bề mặt, 36(m3/m2.ngày) Đường kính bể lắng: D = = = 7,3 (m) Đường kính ống trung tâm: d = 20% * D = 20% * 7,3 = 1,46 (m) Chọn chiều sâu hữu ích của bể lắng H = 3,2(m), chiều cao lớp bùn lắng hbl = 0,3(m), chiều cao hố thu bùn ht = 0,3(m), chiều cao lớp trung hoà hth = 0,2(m), chiều cao bảo vệ hbv = 0,3(m). Vậy chiều cao tổng cộng của bể lắng đợt I là Htc = H + hbl + ht + hth + hbv = 3,2 + 0,5 + 0,3 + 0,2 + 0,3 = 4,5 (m) Chiều cao ống trung tâm h = 60% * H = 60% * 3,2 = 1,92 (m) Kiểm tra thời gian lưu nước của bể lắng Thể tích bể lắng: W = Thời gian lưu nước: t = thoả mãn (Nguồn [3]) Thể tích thực của bể: Wt = Máng thu nước Vận tốc nước chảy trong máng: chọn v = 0,6 (m/s). Diện tích mặt cắt ướt của máng A = = 28935 (mm2) (cao * rộng) = ( 150mm x 200mm)/máng Để đảm bảo không quá tải trong máng chọn kích thước máng: cao * rộng = (200mm x 300mm). Máng bê tông cốt thép dày 100mm, có lắp thêm máng răng cưa thép tấm không gỉ. Máng răng cưa Đường kính máng răng cưa được tính theo công thức Drc = D – (0,3 + 0,1 + 0,003) * 2 = 7,3 – 2 * 0,403 = 6,5 (m) Trong đó D : Đường kính trong bể lắng I, (m) 0,3 : Bề rộng máng tràn = 300 (mm) = 0,3 (m) 0,1 : Bề rộng thành bê tông = 100 (mm) = 0,1 (m). 0,003 : Tấm đệm giữa máng răng cưa và máng bê tông = 3mm Máng răng cưa được thiết kế có 4 khe/m dài, khe tạo góc 90o Như vậy tổng số khe dọc theo máng bê tông là : 6,5 * 3,14* 4 = 82 (khe) Lưu lượng nước chảy qua mỗi khe: Qkhe = Mặt khác ta lại có: Qkhe = Trong đó: Cd : Hệ số lưu lượng, Cd = 0,6 g : Gia tốc trọng trường (m/s2). : Góc của khía chữ V, H : Mực nước qua khe (m) Giải phương trình trên ta được: 5/2 * lnH = ln(2,12*10-4) => lnH = -3,384 => H = e-3,384 = 0,034 H = 0,034 (m) = 34 (mm) < 50 (mm) chiều sâu của khe đạt yêu cầu Tải trọng thu nước trên 1m dài thành tràn: q = = < 248 (m3/m.ngày) (Tải trọng máng tràn) Hiệu quả xử lý khi đi qua bể lắng I là 70% Lượng bùn sinh ra mỗi ngày Wtươi = (Nguồn [1]) Trong đó: C2 :Hàm lượng cặn đi ra khỏi bể lắng, (mg/l) C1 : Hàm lượng cặn trong nước đi vào bể lắng. C1 = C0 + k * ap + 0,25 * M C0 : Hàm lượng cặn trong nước đi vào bể lắng, C0 = 121,6 (mg/l) ap : Hàm lượng phèn, ap = 20 (mg/l) k : Hệ số tạo cặn từ phèn, đối với phèn nhôm kỹ thuật, k = 1. M : Độ màu của nước, M = 200 C1 = 121,6 + 1* 20 + 0,25* 200 = 191,6 (mg/l) Vậy : Wtươi = (kgbùn/ngày). Giả sử nước thải có hàm lượng cặn 5% (độ ẩm 95%), tỷ số VSS : SS = 0,75 và khối lượng riêng của bùn tươi = 1,082 (kg/l). Vậy lưu lượng bùn tươi cần phải xử lý là: Qtươi = 2,4 (m3/ngày). Lượng bùn tươi có khả năng phân huỷ sinh học: Mtươi (VSS)= 128 (kgSS/ngày) * 0,75 = 96 (kgVSS/ ngày). Bùn dư từ quá trình sinh học được đưa về bể nén bùn. Tính toán ống dẫn nước thải ra khỏi bể lắng I Chọn vận tốc nước thải chảy trong ống v = 1 (m/s) (v ≤ 2m/s) Lưu lượng nước thải: Q =62,5 (m3/h). Đường kính ống là: D = = 0,149 (m) = 150 (mm) Chọn ống nhựa uPVC có đường kính DN = 150mm Tính toán đường ống dẫn bùn Lưu lượng bùn thải: Q = 2,4 (m3/ngày). Đường kính ống là: D == 0,038 (m) Chọn ống nhựa uPVC có đường kính DN = 40mm Chọn bơm bùn tươi từ bể lắng I tới bể nén bùn Bơm bùn hoạt động 2 (giờ/ngày) =>Lưu lượng bùn thải: Q = 1.2(m3/h) = 3,33.10-4 (m3/s). Công suất bơm N = = 0,0061 (Kw) = 0,0083 (Hp) Trong đó: h : Hiệu suất chung của bơm từ 0,72 – 0,93, chọn h= 0,8 : Khối lượng riêng của nước (kg/m3) Chọn bơm bùn được thiết kế 1 bơm có công suất 0,1 Kw. Thiết bị cào bùn bể lắng Loại cầu trung tâm. Hoạt động với vận tốc chậm, gom bùn lắng ở đáy bể về hố gom bùn. Từ đây, bùn được bơm hút đi. Chế độ vận hành 24/24. Hàm lượng SS và BOD5, COD sau khi qua bể lắng I giảm: = (1 – 0,7) = 121,6,5 x 0,3 = 36,48(mg/l) = (1 – 0,3) = 213,75 x 0,7 = 149,6 (mg/l) = (1 – 0,3) = 256,5 x 0,7 = 218,3(mg/l) Bảng 5.6: Tổng hợp tính toán bể lắng I Thông số Kí hiệu Đơn vị Giá trị Đường kính bể lắng D mm 7.300 Chiều cao xây dựng bể lắng Hxd mm 4.500 Đường kính ống trung tâm d mm 1.500 Chiều cao ống trung tâm h mm 1.900 Tổng số khe máng răng cưa n khe 82 Kích thước máng Đường kính máng răng cưa Drc mm 6.500 Chiều rộng máng thu nước B mm 300 Chiều cao máng thu nước H mm 200 Đường kính ống dẫn nước ra D mm 200 Thể tích bể lắng Wt m3 180,3 5.2.7. Bể Aerotank Nhiệm vụ Loại bỏ các hợp chất hữu cơ hoà tan có khả năng phân huỷ sinh học nhờ quá trình vi sinh vật lơ lửng hiếu khí. Tính toán Các thông số tính toán quá trình bùn hoạt tính xáo trộn hoàn toàn = (1 – 0,7) = 121,6,5 x 0,3 = 36,48(mg/l) = (1 – 0,3) = 213,75 x 0,7 = 149,6 (mg/l) = (1 – 0,3) = 256,5 x 0,7 = 218,3(mg/l) tỷ số BOD5/COD = 0,685 Yêu cầu BOD5 ; SS và COD sau xử lý sinh học hiếu khí là: 30(mg/l) , 50(mg/l) và 50(mg/l). Trong đó: Q : Lưu lượng nước thải, Q = 1.500 (m3/ngđ) t : Nhiệt độ trung bình của nước thải, t = 25oC. Xo : Lượng bùn hoạt tính trong nước thải ở đầu vào bể, Xo= 0 (mg/l) X : Nồng độ chất lơ lửng dễ bay hơi trong hỗn hợp bùn hoạt tính MLVSS, X = 3.000 (mg/l) (cặn bay hơi 2.500 – 4.000 mg/l) XT : Nồng độ cặn lắng ở đáy bể lắng đợt II cũng là nồng độ cặn tuần hoàn. XT =10.000 (mg/l). : Thời gian lưu của bùn hoạt tính (tuổi của cặn) trong công trình. (ngày). Chọn (ngày) Chế độ thủy lực của bể: Khuấy trộn hoàn chỉnh. Y :Hệ số năng suất sử dụng chất nền cực đại (hệ số sinh trưởng cực đại). Y= (0,4 – 0,6) (mg bùn hoạt tính/mgBOD). Chọn Y = 0,6. Kd : Hệ số phân hủy nội bào. Kd = (0,02 – 0,1) (ngày-1), chọn Kd = 0,06. Z : Độ tro của cặn hữu cơ lơ lửng ra khỏi bể lắng II, Z = 0,2 trong đó có 80% cặn bay hơi. F/M : Tỷ lệ BOD5 có trong nước thải và bùn hoạt tính, F/M = (0,2 – 1,0) (kg BOD5/kg bùn hoạt tính) với bể Aerotank xáo trộn hoàn toàn. L : Tải trọng các chất hữu cơ sẽ được làm sạch trên một đơn vị thể tích của bể xử lý, L= (0,8 – 1,9) (kgBOD5/m3.ngày) với bể Aerotank xáo trộn hoàn toàn. Các thành phần hữu cơ khác như Nitơ và Photpho có tỷ lệ phù hợp để xử lý sinh học (BOD5 : N : P = 100 : 5 :1) (Nguồn: Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải – TS. Trịnh Xuân Lai). Dự đoán BOD5 hoà tan trong dòng ra dựa vào mối quan hệ: BOD5 dòng ra = BOD5 hoà tan trong dòng ra + BOD5 của SS ở đầu ra Tính nồng độ BOD5 hòa tan trong nước đầu ra Nồng độ cặn hữu cơ có thể bị phân hủy: a = 0,65 * 30 = 19,5 (mg/l) 1 mg SS khi bị ôxy hóa hoàn toàn tiêu tốn 1,42 (mgO2). Vậy nhu cầu ôxy hóa cặn như sau: b = 19,5 * 1,42 = 27,69 (mg/l) Lượng BOD5 chứa trong cặn lơ lửng đầu ra (chuyển đổi từ BOD20 sang BOD5): c = 27,69 * 0,68 = 18,83 (mg/l) Lượng BOD5 hòa tan còn lại trong nước khi ra khỏi bể lắng S = 30 – 18,83 = 11,17 (mg/l) Xác định hiệu quả xử lý Hiệu quả xử lý tính theo BOD5 hòa tan E = = = 95% Hiệu quả xử lý tính theo BOD tổng cộng: = 86% Thể tích bể Aerotank: Trong đó: W : Thể tích bể Aerotank, (m3) Q : Lưu lượng nước thải đầu vào, Q = 1.500 (m3/ngđ) Y : Hệ số sản lượng bùn, Y = 0,6 (mgVSS/mgBOD) So – S : 213,75 – 11,17 = 202,58 (mg/l) X : Nồng độ chất rắn lơ lửng bay hơi được duy trì trong bể Aerotank, X = 2.500 (mg/l) Kd : 0,06 (ngày-1) qc : Thời gian lưu bùn 10 ngày. Vậy: W = = 400 (m3) Diện tích của Aerotank trên mặt bằng: A = = Trong đó: H: Chiều cao công tác của Aerotank, chọn H = 4 (m) Chọn L * B = 12,5m * 8m Chiều cao xây dựng của bể Aerotank: Hxd = H + hbv = 4 + 0,5 = 4,5 (m) Trong đó: hbv: Chiều cao bảo vệ, chọn hbv = 0,5 (m) Thể tích thực của bể: Wt = 12,5 * 8 * 4,5 = 450 (m3) Tính tổng lượng cặn sinh ra hằng ngày Tốc độ tăng trưởng của bùn: Yb = (Nguồn: Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải – Trịnh Xuân Lai – trang 67) Yb = = 0,375 Lượng bùn hoạt tính sinh ra mỗi ngày do khử BOD5: Px = Yb*Q*(So – S).10-3 = 0,375*1.500*(213,75 - 11,17).10-3 = 113,95 (kg/ngđ) Tổng lượng cặn lơ lửng sinh ra theo độ tro của cặn Z = 0,2 Px(SS) = = = 142,43(kg/ngđ) Tính lượng bùn dư phải xả hàng ngày Qxả Qxả = (Nguồn [5](CT 6.11). Qxả = (m3/ngày). Trong đó: V : Thể tích của bể V = 400 (m3). Qr = Qv = 1.500 (m3/ngày) coi lượng nước theo bùn là không đáng kể. X : Nồng độ bùn hoạt tính trong bể, (mg/l) : Thời gian lưu của bùn hoạt tính (tuổi của cặn) trong công trình. = 0,75 ÷ 15 (ngày). Chọn = 10 (ngày). XT : Nồng độ cặn lắng ở đáy bể lắng đợt II cũng là nồng độ cặn tuần hoàn. XT= 0,8 * 10.000 = 8.000 (mg/l). Xr : Nồng độ bùn hoạt tính đã lắng Xr = 0,7 * 19,5 = 13,65 (mg/l), (0,7 là tỷ lệ lượng cặn bay hơi trong tổng số cặn hữu cơ, cặn không tro). Thời gian tích lũy cặn (tuần hoàn lại) không xả cặn ban đầu: (ngày) Sau khi hệ thống hoạt động ổn định lượng bùn hữu cơ xả ra hàng ngày B = Qxả * 10.000 = 12,44 * 10.000 = 124.400 (g/ngày) = 124,4 (kg/ngày) Trong đó cặn bay hơi B’ = 0,7 * 124,4 = 87,08 (kg/ngày) Cặn bay hơi trong nước đã xử lý đi ra khỏi bể lắng B” = 3.000 * 13,65 = 40.800 (g/ ngày) = 40,8 (kg/ngày). Tổng lượng cặn hữu cơ sinh ra: B’ + B” = 87,08 + 40,8 = 127,88 (kg/ngày) Xác định lưu lượng bùn tuần hoàn QT Để nồng độ bùn trong bể luôn giữ ở giá trị 3.000 (mg/l) ta có: Phương trình cân bằng vật chất: (m3/ngày) = 37,5(m3/h) Kiểm tra chỉ tiêu làm việc của bể Aerotank F/M = (Công thức 5 – 22. Nguồn [3]) = = 0,267 (mgBOD/mgbùn.ngđ) Giá trị này nằm trong khoảng cho phép thiết kế bể khuấy trộn hoàn chỉnh là 0,2 ÷1. Tốc độ sử dụng chất nền của 1g bùn hoạt tính trong 1 ngày = 0,253 (mg/mg.ngđ) Tải trọng thể tích bể: = 0,8 (kgBOD5/m3.ngđ) Î (0,8 – 1,9kg BOD5/m3.ngày) (Nguồn: Bảng 6 – 1, Tính toán thiết kế các công trình xử lý NT, TS. Trịnh Xuân Lai) Thời gian lưu nước trong bể Aerotank = = = 0,267 ( ngày )6,4(giờ) Tính lượng ôxy cần thiết cung cấp cho bể Aerotank Lượng ôxy lý thuyết cần cung cấp theo điều kiện chuẩn (Công thức 6 – 15. Nguồn [3]) Với f: hệ số chuyển đổi giữa BOD5 và BOD20 là 0,67 OCo = = 291,7 (kgO2/ngđ) Lượng ôxy cần thiết trong điều kiện thực: OCt = OCo * Trong đó: Cs20 : Nồng độ ôxy bão hòa trong nước ở 20oC, (mg/l) CL : Lượng ôxy hòa tan cần duy trì trong bể, (mg/l) Csh : Nồng độ ôxy bão hòa trong nước sạch ứng với nhiệt độ 25oC (nhiệt độ duy trì trong bể), (mg/l) b : Hệ số điều chỉnh sức căng bề mặt theo hàm lượng muối. Đối với nước thải, b = 1 a : Hệ số điều chỉnh lượng ôxy ngấm vào nước thải do ảnh hưởng của hàm lượng cặn, chất hoạt động bề mặt, loại thiết bị làm thoáng, hình dạng và kích thước bể có giá trị từ 0,6 ¸ 2,4. Chọn a = 0,6. T : Nhiệt độ nước thải, T= 25oC OCt = (kgO2/ngđ) Lượng không khí cần thiết cung cấp cho bể Qkk = Trong đó: OCt : Lượng ôxy thực tế cần sử dụng cho bể OU : Công suất hòa tan ôxy vào nước thải của thiết bị phân phối. OU = Ou * h Trong đó: h : Chiều sâu ngập nước của thiết bị phân phối. Chọn độ sâu ngập nước của thiết bị phân phối (xem như gần sát đáy) và chiều cao của giá đỡ không đáng kể h = 4 (m). Ou : Lượng ôxy hòa tan vào 1m3 nước thải của thiết bị phân phối bọt khí nhỏ và mịn ở chiều sâu 1m. Chọn Ou = 8 (gO2/m3.m) OU = Ou * h = 8 * 4 = 32 (gO2/m3) f: Hệ số an toàn, chọn f = 1,3 Vậy Qkk = * f = x 1,3 = 25.283 (m3/ngđ) = 0,3 m3/s Chọn đĩa phân phối khí dạng đĩa xốp đường kính 250mm. Lưu lượng riêng phân phối khí của đĩa thổi khí = 150 – 200 (l/phút), chọn = 180 (l/phút). Lượng đĩa thổi khí trong bể Aerotank: N = (đĩa) Chọn N = 98 đĩa thổi khí. Tính toán 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 = 0,4 (m) hd : Tổn thất qua đĩa phun không quá 0,7m. Chọn hd = 0,6 (m) H : Độ sâu ngập nước của miệng vòi phun H = 4 (m) Hm = 0,4 + 0,6 + 4 = 5 (m) Công suất máy thổi khí Pmáy = Trong đó: Pmáy : Công suất yêu cầu của máy nén khí , (Kw) G : Trọng lượng của dòng không khí , (kg/s) G = Qkk ´ rkhí = 0,3 ´ 1,3 = 0,39 (kg/s) R : Hằng số khí , R = 8,314 (KJ/K.mol.0K) T1 : Nhiệt độ tuyệt đối của không khí đầu vào T1= 273 + 25 = 298 (0K) P1 : Áp suất tuyệt đối của không khí đầu vào P1= 1 (atm) P2 : Áp suất tuyệt đối của không khí đầu ra P2 = n = = 0,283 ( K = 1,395 đối với không khí ) 29,7 : Hệ số chuyển đổi e : Hiệu suất của máy, chọn e = 0,8 Vậy: Pmáy = = 17,2 (Kw) = 23,2 (Hp) Tính toán đường ống dẫn khí Vận tốc khí trong ống dẫn khí chính, chọn vkhí = 15 (m/s) Lưu lượng khí cần cung cấp, Qkk = 25.283 (m3/ngđ) = 0,3 (m3/s) Đường kính ống phân phối chính D = == 0,160 (m) Chọn ống thép có đường kính D = 168 mm. Từ ống chính ta phân làm 11 ống nhánh cung cấp khí cho bể, lưu lượng khí qua mỗi ống nhánh: Q’k = = 0,0227 (m3/s) Vận tốc khí qua mỗi ống nhánh v’khí = 17 (m/s) Đường kính ống nhánh: d = = 0,044 (m) Chọn loại ống thép có đường kính D= 49 mm. Kiểm tra lại vận tốc Vận tốc khí trong ống chính Vkhí = = = 13,5(m/s) Vậy Vkhí nằm trong khoảng cho phép (10 - 15 m/s) Vận tốc khí trong ống nhánh: v’khí = = = 12,04 (m/s) Vậy v’khí nằm trong khoảng cho phép (10 - 15 m/s) (Nguồn[3]) Tính toán đường ống dẫn nước thải ra khỏi bể Chọn vận tốc nước thải trong ống: v = 1,2 (m/s) Lưu lượng nước thải: Q = 1.500 (m3/ngày) = 0,0174 (m3/s) Lưu lượng bùn tuần hoàn: Qt = 900 (m3/ngày) = 0,01 (m3/s) Lưu lượng nước thải ra khỏi bể Aerotank hay vào bể lắng: Qv = Q + Qt = 1.500 + 900 = 2.400 (m3/ngày) =100(m3/h). Chọn loại ống dẫn nước thải là ống uPVC, đường kính của ống: D = = = 0,185 (m) Chọn ống uPVC có đường kính DN200 mm. Tính toán đường ống dẫn bùn tuần hoàn Lưu lượng bùn tuần hoàn Qt = 900(m3/ng.đ) = 0,01(m3/s). Chọn vận tốc bùn trong ống v= 2 (m/s) D = = = 0,0798 (m) = 80 (mm) Chọn ống uPVC có đường kính DN80 mm. = (1 – 60%) = 153,9 x 0,4 = 30,78 mg/l Bảng 5.7: Tổng hợp tính toán bể Aerotank Thông số Kí hiệu Đơn vị Giá trị Thời gian lưu nước t h 6,4 Kích thước bể Chiều dài L mm 12 Chiều rộng B mm 8.000 Chiều cao hữu ích H mm 4.000 Chiều cao xây dựng Hxd mm 4.500 Số đĩa khuyếch tán khí n đĩa 98 Đường kính ống dẫn khí chính D mm 150 Đường kính ống nhánh dẫn khí dn mm 49 Đường kính ống dẫn nước vào Dv, mm 200 Đường kính ống dẫn nước ra D r mm 200 Thể tích bể Aerotank Wt m3 400 5.2.8. Bể lắng II . Nhiệm vụ Bùn sinh ra từ bể Aerotank và các chất lơ lửng sẽ được lắng ở bể lắng II. Bùn hoạt tính sẽ được tuần hoàn trở lại bể Aerotank. Tính toán Bảng 5.8: Thông số cơ bản thiết kế bể lắng đợt II Quy trình xử lý Tải trọng bề mặt (m3/m2.ngày) Tải trọng bùn (kg/m2.ngày) Chiều cao bể (m) Ngày Trung bình Ngày Cao điểm Giờ Trung bình Giờ Cao điểm Sau bể Aerotank 16,4 – 32,8 41 – 49,2 3,9 – 5,85 9,75 3,7 – 6,1 (Nguồn: Bảng 9 - 1, Tính toán thiết kế các công trình XLNT, TS. Trịnh Xuân Lai) Diện tích mặt thoáng của bể lắng II trên mặt bằng ứng với lưu lượng trung bình tính theo công thức: F1 = = = 50 (m2) Trong đó: Qtbngđ : Lưu lượng trung bình ngày đêm. L1 : Tải trọng bề mặt ứng với lưu lượng trung bình lấy theo bảng. Diện tích mặt thoáng của bể lắng II trên mặt bằng ứng với tải trọng chất rắn lớn nhất tính theo công thức: Trong đó: : Lưu lượng lớn nhất giờ. : Lưu lượng bùn tuần hoàn lớn nhất trong giờ = 0,6x. 0,6 : Hệ số tuần hoàn = 0,6 L2 : Tải trọng chất rắn lớn nhất lấy theo bảng. Diện tích mặt thoáng thiết kế của bể lắng đợt II trên mặt bằng sẽ là giá trị lớn nhất trong số 2 giá trị của F1, F2 ở trên. Như vậy, diện tích mặt thoáng thiết kế chính là F Đường kính bể lắng: = 7,98 (m) Chọn D = 8 (m). Đường kính ống trung tâm: d = 20% * D = 20% * 8 =1,6 (m) Chọn chiều cao hữu ích của bể lắng là H = 3,2m, chiều cao lớp bùn lắng hbl = 0,7m, chiều cao hố thu bùn ht = 0,3m, chiều cao lớp trung hòa hth = 0,2m và chiều cao bảo vệ hbv= 0,3m. Vậy chiều cao tổng cộng của bể lắng II: Htc = H + hbl + ht + hth + hbv = 3,2 + 0,8 + 0,3 + 0,2 + 0,5 = 5 (m) Chiều cao ống trung tâm: h = 60% * H = 60% * 3,2 = 1,92 (m) Thể tích thực của bể lắng ly tâm đợt II: W = F * H = 50 * 5 = 250 (m3) Thời gian lưu nước của bể lắng: t = Trong đó: Q :Lưu lượng nước thải trung bình giờ, (m3/h). Qth : Lưu lượng tuần hoàn về bể Aerotank = 62,5 * 0,6 (m3/h). 0