Đề tài Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho khu dân cư Bình An tại xã Bình Thắng, huyện Dĩ An, tỉnh Bình Dương

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐỀ TÀI LUẬN VĂN ĐẶT VẤN ĐỀ Nhằm đáp ứng nhu cầu đất ở cho một vài bộ phận dân cư trong khu vực xã Bình Thắng, huyện Dĩ An, tỉnh Bình Dương và các vùng lân cận, góp phần tích cực trong việc giải quyết nhu cần về nhà ở, đáp ứng nhu cầu đất đai phù hợp cho các đối tượng nói trên. Song song với đó là khai thác quỷ đất để sử dụng có hiệu quả hơn, phù hợp với vị trí hiện có của khu đất thuộc công ty Vật liệu & Xây dựng Bình Dương. Khu vực xã Bình Thắng, huyện Dĩ An, tỉnh Bình Dương tập trung một lượng lớn công nhân tại các khu công nghiệp lân cận, việc có được một căn hộ trong một khu ở phù hợp với mức thu nhập là nhu cầu có thực. Do đó việc xây dựng khu dân cư Bình An đã được UBND tỉnh chấp thuận chủ trương nhằm đáp ứng nhu cầu nhà ở và đây cũng là một dự án mang tính xã hội và khả thi cao. Để tạo một quy hoạch tổng thể hoàn chỉnh cho khu vực, tránh tình trạng xây dựng tự phát gây mất thẩm mỹ chung, việc đầu tư những khu ở để phục vụ tái định cư, ổn định chổ ở cho các hộ phải di dời, giải tỏa trong quá trình công nghiệp hóa và chỉnh trang đô thị cũng như phục vụ cho nhu cầu về nhà ở của một vài bộ phận dân cư trong khu vực và các vùng lân cận, nhằm góp phần ổn định xã hội, tăng tính mỹ quan cho tổng thể đô thị, thực thi đúng các nguyên tắc trong quy hoạch đô thị, đồng thời góp phần tạo một nền tảng hạ tầng cơ sở vững chắc là động lực tốt thúc đẩy sự phát triển của đất nước trên con đường công nghiệp hóa- hiện đại hóa. Tuy Tuy nhiên, bên cạnh những lợi ích mà khu dân cư Bình An đem lại, việc tập trung một lượng lớn dân cư sẽ gây ra các tác động tiêu cực tới môi trường nếu không có biện pháp quản lý và xử lý các chất thải phát sinh. Trong đó, nước thải là một trong các vấn đề đang được quan tâm nhất hiện nay. Nước thải sinh hoạt từ khu dân cư chứa các chất hữu cơ, vi sinh vật gây bệnh và cặn lơ lửng… Hàm lượng các chất này cao và với lưu lượng lớn sẽ gây ô nhiễm nguồn tiếp nhận (sông, hồ…). Đặc biệt là khi nguồn tiếp nhận là nguồn cung cấp nước sinh hoạt cho người dân thì nguồn này cần được bảo vệ để không bị ảnh hưởng hoặc ảnh hưởng thấp bởi các chất gây ô nhiễm này. Vì vậy, việc đầu tư xây dựng hệ thống xử lý nước thải cho khu dân cư Bình An là một việc làm cần thiết và rất cấp bách. Tuy nhiên khu dân cư Bình An nằm trong khu vực dân cư nên việc tận dụng hiệu quả diện tích đất là việc cần phải quan tâm, hay nói cách khác xây dựng một công trình xử lý nước thải sao cho thật hiệu quả, kinh tế và ít tốn diện tích nhất là một vấn đề cần đầu tư nghiên cứu thêm. . NHIỆM VỤ LUẬN VĂN Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho khu dân cư Bình An tại xã Bình Thắng, huyện Dĩ An, tỉnh Bình Dương trong điều kiện thực tế. . NỘI DUNG LUẬN VĂN Công việc tính toán và thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho khu dân cư Bình An cần phải thực hiện các nhiệm vụ sau: Khảo sát, thu thập tài liệu, số liệu về vị trí địa lý, quy mô diện tích và hạ tầng kỹ thuật của khu dân cư. Thu thập số liệu, tài liệu, đánh giá khả năng gây ô nhiễm môi trường của nước thải sinh hoạt và tổng quan về các công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt đang được áp dụng. Phân tích, lựa chọn công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt phù hợp với điều kiện của khu dân cư. Tính toán và thiết kế kỹ thuật cho hệ thống xử lý nước thải. Khái toán giá thành và quản lý vận hành hệ thống xử lý nước thải của khu dân cư. PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN Khảo sát, thu thập số liệu, tài liệu môi trường liên quan. Phương pháp lựa chọn: Trên cơ sở động học của các quá trình xử lý cơ bản. Tổng hợp số liệu. Phân tích khả thi. Tính toán kinh tế. GIỚI HẠN CỦA LUẬN VĂN Phạm vi của luận văn chỉ giới hạn trong khuôn khổ xử lý nước thải mà chưa đề cập đến các khía cạnh ô nhiễm môi trường khác như: không khí, chất thải rắn, tiếng ồn… và công tác bảo vệ môi trường cho toàn bộ khu dân cư. Các thông số ô nhiễm đầu vào hệ thống xử lý nước thải của khu dân cư Bình An không được đo đạc cụ thể, mà chỉ tham khảo theo tính chất chung của nước thải sinh hoạt và dựa theo số liệu khảo sát của các khu dân cư tương tự. CHƯƠNG 2 TỔNG QUÁT VỀ KHU DÂN CƯ BÌNH AN VỊ TRÍ ĐỊA LÝ Khu đất đầu tư xây dựng khu dân cư tọa lạc tại xã Bình Thắng, huyện Dĩ An, tỉnh Bình Dương, có tứ cận như sau: Bắc giáp: Hồ du lịch Bình An. Nam giáp: Khu dân cư xã. Đông giáp: Khu dân cư + đường ra Hương lộ 5 đi ngã ba Tân Vạn và Biên Hòa. Tây giáp: Mương rạch và đường ra cầu bà Khiêm. Tổng diện tích khu đất là: 98.170,43 m² (9.81 ha) Quỹ đất hiện trạng là đất trống, có một phần hạ tầng kỹ thuật đang thực hiện theo quy họach. Địa hình khu đất tương đối bằng phẳng và trống trải, thuận tiện cho việc tiến hành đầu tư xây dựng hạ tầng khu dân cư. Bảng 2.1 : Bảng cân đối chỉ tiêu quy hoạch sử dụng đất. STT LOẠI ĐẤT DIỆN TÍCH (m²) tỷ lệ (%) 1 Đất nhà ở (374 lô) 25 lô biệt thự 290 lô ở (100 m²/lô) 59 lô thu nhập thấp(60-70m²/lô) Đất ở tự điều chỉnh 43.072,49 7.425,00 30.553,59 4.142,30 951,60 43,88 2 Đất công cộng Khu dinh ông Mẫu giáo Dịch vụ 7.680,64 8124,58 2.880,90 1.675,16 7,82 3 Đất cây xanh+Hạ tầng kỹ thuật Đất cây xanh Lòng rạch Bờ kè 11.252,25 6.193,68 929,37 4.129,20 11,46 4 Đất giao thông, vỉa hè Đất giao thông Vỉa hè 36.165,05 18.616,02 17.549,03 36,84 Tổng cộng 98.170,43 100,00 Trung tâm quy hoạch phát triển đô thị-nông thôn tỉnh Bình Dương . QUY HOẠCH HỆ THỐNG HẠ TẦNG KỸ THUẬT 2.2.1 Các chỉ tiêu kỹ thuật xây dựng Căn cứ quy chuẩn xây dựng ban hành theo quyết định số 682/BXD-CSXD ngày 14/12/1996 của Bộ Xây dựng, có thể xác định các chỉ tiêu kỹ thuật của khu dân cư Bình An, huyện Dĩ An, tỉnh Bình Dương. -Quy mô dân số: Tổng diện tích khu vực thiết kế là 98.170,43m². Với tiêu chuẩn 60-70 m²/người, dự kiến có thể bố trí được 1.600-1.900 người. Với tiêu chuẩn 4người/hộ, dự kiến có thể bố trí được 400-475 hộ. Dự báo quy mô dân số cho khu vực vào khoảng 1.752 người. Chỉ tiêu thoát nước thải: 60 ¸ 80m³/ngày đêm. Chỉ tiêu xử lý chất thải rắn: 0,9 Kg/người/ngày. Chỉ tiêu thu dọn được: 90% đến 100%. 2.2.2 Hệ thống cấp nước BẢNG THỐNG KÊ NHU CẦU DÙNG NƯỚC Nguồn: trung tâm quy hoạch phát triển đô thị - nông thôn tỉnh Bình Dương. Với Kngày max = 1,3: Hệ số dùng nước không điều hòa ngày. Lưu lượng cần thiết (làm tròn) Qct = 510m³/ngày Lưu lượng cấp nước chữa cháy q = 10 l/s cho một đám cháy theo TCVN, số đám cháy xảy ra đồng thời một lúc là 1. Nguồn nước cấp: Khu đất quy hoạch nằm trong khu vực có tuyến ống chuyển tải ᴓ200 hiện hữu trên đường DT743 để cấp cho các khu công nghiệp và dân cư lân cận thuộc nhà máy nước Dĩ An. Do đó để cấp nước cho toàn khu thì lấy nguồn nước từ tuyến ống này là thuận lợi nhất. 2.2.3. Hệ thống thoát nước thải Nước thải sinh hoạt từ các hộ gia đình, sau khi đã xử lý cục bộ bằng bể tự hoại, theo đường ống dẫn về trạm xử lý nước thải. Tại đây, nước thải sẽ được xử lý đạt quy chuẩn QCVN 14:2008/BTNMT (cột A) trước khi thải ra cống thoát nước chung . Nguồn tiếp nhận: Rạch bà Khiêm. Giải pháp được chọn cho hệ thống thoát nước Khu dân cư Bình An là hệ thống thoát nước riêng. Do khu đất có độ dốc địa hình từ Đông Nam sang Tây Bắc, nên khi thiết kế thoát nước sẽ thu nước về hướng thấp nhất là góc phía Tây Bắc khu đất. Căn cứ theo chỉ tiêu dùng nước là 110 ¸ 130 lít/người.ngày, với tổng số người sinh sống trong khu chung cư là 1600 người, ước tính tổng lưu lượng nước cấp cho khu dân cư khoảng 192 m3/ngày. Nước thải sinh hoạt được tính toán như sau: Tổng lưu lượng nước cấp cho toàn khu: Q = 192 m3/ngày. Hệ số dùng nước không điều hòa ngày Kngày.max = 1,3 Tổng lưu lượng cấp nước lớn nhất cho toàn khu là: Qngày.max = Qx Kngày.max = 192x1,3 = 250 m3/ngày Lưu lượng nước thải của khu dân cư được tính bằng 80% lượng nước cấp: Qthải = Qngày.max x80% = 250x80% = 200 m3/ngày Như vậy, công suất cần thiết của trạm xử lý nước thải là 200 m3/ngày. 2.3. TỔNG CHI PHÍ ĐẦU TƯ BẢNG KHÁI TOÁN KINH PHÍ ĐẦU TƯ STT HẠNG MỤC KINH PHÍ ƯỚC TÍNH (Đồng) 01 Giao thông 10.849.500.000 02 Cấp điện 3.790.800.000 03 Cấp nước 598.200.000 04 Thoát nước sinh hoạt 3.774.000.000 05 Thoát nước mưa 1.551.000.000 06 Cây xanh 1.858.100.000 07 Thông tin liên lạc 476.000.000 Tổng cộng 22.897.600.000 Tổng vốn đầu tư: 22.897.600.000 đồng (Hai mươi hai tỷ tám trăm chín mươi bảy triệu sáu trăm ngàn đồng) Nguồn: trung tâm quy hoạch phát triển đô thị - nông thôn. 2.4. CÁC LỢI ÍCH KINH TẾ – XÃ HỘI Việc đầu tư xây dựng khu dân cư Bình An, xã Bình Thắng, huyện Dĩ An, tỉnh Bình Dương đã đem lại những lợi ích sau: Thực hiện chiến lược phát triển đô thị chung của Ủy Ban Nhân Dân tỉnh Bình Dương và Ủy Ban Nhân Dân huyện Dĩ An. Nhằm đáp ứng nhu cầu đất ở cho một vài bộ phận dân cư trong khu vực và các vùng lân cận, góp phần tích cực trong việc giải quyết nhu cầu về nhà ở Việc đầu tư xây dựng khu dân cư đáp ứng đúng nhu cầu thị trường, lại phù hợp với yêu cầu phát triển đô thị của khu vực, nên chắc chắn sẽ đem lại hiệu quả kinh doanh khai thác cao, góp phần bổ sung nguồn thu ngân sách cho tỉnh và địa phương, đồng thời tăng thu nhập chính đáng cho đơn vị đầu tư. Khu dân cư Bình An khi khởi công xây dựng sẽ góp phần đô thi hóa khu vực. Trong quá trình xây dựng sẽ tạo được công ăn việc làm cho một số lao động trên địa bàn. Sau khi hình thành sẽ góp phần nâng cao điều kiện sống và cải tạo môi trường khu vực. CHƯƠNG 3 TỔNG QUÁT VỀ NƯỚC THẢI SINH HOẠT VÀ CÁC BIỆN PHÁP XỬ LÝ TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI SINH HOẠT Nguồn gốc nước thải sinh hoạt Nước thải sinh hoạt là nước được thải bỏ sau khi sử dụng cho các mục đích sinh hoạt của cộng đồng như tắm, giặt giũ,tẩy rửa, vệ sinh cá nhân… Chúng thường được thải ra từ các căn hộ, cơ quan, trường học, bệnh viện, chợ, và các công trình công cộng khác. Lượng nước thải sinh hoạt của một khu dân cư phụ thuộc vào dân số, vào tiêu chuẩn cấp nước và đặc điểm của hệ thống thoát nước. Tiêu chuẩn cấp nước sinh hoạt cho một khu dân cư phụ thuộc vào khả năng cung cấp nước của các nhà máy nước hay các trạm cấp nước hiện có. Các trung tâm đô thị thường có tiêu chuẩn cấp nước cao hơn so với các vùng ngoại thành và nông thôn, do đó lượng nước thải sinh hoạt tính trên một đầu người cũng có sự khác biệt giữa thành thị và nông thôn. Nước thải sinh hoạt ở các trung tâm đô thị thường thoát bằng hệ thống thoát nước dẫn ra các sông rạch, còn các vùng ngoại thành và nông thôn do không có hệ thống thoát nước nên nước thải thường được tiêu thoát tự nhiên vào các ao hồ hoặc thoát bằng biện pháp tự thấm. Thành phần và đặc tính của nước thải sinh hoạt Thành phần của nước thải sinh hoạt gồm 2 loại: Nước thải đen: nước thải nhiễm bẩn do chất bài tiết của con người từ các phòng vệ sinh. Nước thải xám: nước thải nhiễm bẩn do các chất thải sinh hoạt như cặn bã từ nhà bếp, các chất rửa trôi, kể cả làm vệ sinh sàn nhà. Nước thải sinh hoạt chứa nhiều chất hữu cơ dễ bị phân huỷ sinh học, ngoài ra còn có cả các thành phần vô cơ, vi sinh vật và vi trùng gây bệnh... Chất hữu cơ chứa trong nước thải bao gồm các hợp chất như protein (40-50%);hydrat cacbon(40-50%). Nồng độ chất hữu cơ trong nước thải sinh hoạt dao động trong khoảng 150-450mg/l theo trọng lượng khô. Có khoảng 20-40% chất hữu cơ khó bị phân huỷ sinh học. Ở những khu dân cư đông đúc, điều kiện vệ sinh thấp kém, nước thải sinh hoạt không được xử lý thích đáng là một trong những nguồn gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng. Tác hại đến môi trường Tác hại đến môi trường của nước thải do các thành phần ô nhiễm tồn tại trong nước thải gây ra. COD, BOD: sự khoáng hoá, ổn định chất hữu cơ tiêu thụ một lượng lớn và gây thiếu hụt oxy của nguồn tiếp nhận dẫn đến ảnh hưởng đến hệ sinh thái môi trường nước. Nếu ô nhiễm quá mức, điều kiện yếm khí có thể hình thành. Trong quá trình phân huỷ yếm khí sinh ra các sản phẩm như H2S, NH3, CH4,..làm cho nước có mùi hôi thối và làm giảm pH của môi trường. SS: lắng đọng ở nguồn tiếp nhận, gây điều kiện yếm khí. Nhiệt độ: nhiệt độ của nước thải sinh hoạt thường không ảnh hưởng đến đời sống của thuỷ sinh vật nước. Vi trùng gây bệnh: gây ra các bệnh lan truyền bằng đường nước như tiêu chảy, ngộ độc thức ăn, vàng da… Ammonia, phospho: đây là những nguyên tố dinh dưỡng đa lượng. Nếu nồng độ trong nước quá cao dẫn đến hiện tượng phú dưỡng hoá (sự phát triển bùng phát của các loại tảo, làm cho nồng độ oxy trong nước rất thấp vào ban đêm gây ngạt thở và diệt vong các sinh vật, trong khi đó vào ban ngày nồng độ oxy rất cao do quá trình hô hấp của tảo thải ra). Màu: mất mỹ quan. Dầu mỡ: gây mùi, ngăn cản khuếch tán oxy trên bề mặt. Bảo vệ nguồn nước mặt khỏi sự ô nhiễm do nước thải Nguồn nước mặt như sông hồ, kênh rạch, suối, biển… là nơi tiếp nhận nước thải từ khu dân cư, đô thị , khu công nghiệp. Một số nguồn nước trong số đó là nguồn nước ngọt quý giá, sống còn của đất nước, nếu để bị ô nhiễm do nước thải thì chúng ta phải trả giá rất đắt và hậu quả không lường hết. Vì vậy, nguồn nước phải được bảo vệ khỏi sự ô nhiễm do nước thải. Ô nhiễm nguồn nước mặt chủ yếu là do tất cả các dạng nước thải chưa xử lý xả vào nguồn nước làm thay đổi các tính chất hoá lý và sinh học của nguồn nước. Sự có mặt của các chất độc hại xả vào nguồn nước sẽ làm phá vỡ cân bằng sinh học tự nhiên của nguồn nước và kìm hãm quá trình tự làm sạch của nguồn nước. Khả năng tự làm sạch của nguồn nước phụ thuộc vào các điều kiện xáo trộn và pha loãng của nước thải với nguồn. Sự có mặt của các vi sinh vật, trong đó có các vi khuẩn gây bệnh, đe doạ tính an toàn vệ sinh nguồn nước. Các biện pháp được coi là hiệu quả nhất để bảo vệ nguồn nước là: Hạn chế số lượng nước thải xả vào nguồn nước. Giảm thiểu nồng độ ô nhiễm trong nước thải theo qui định bằng cách áp dụng công nghệ xử lý phù hợp đủ tiêu chuẩn xả ra nguồn nước. Ngoài ra, việc nghiên cứu áp dụng công nghệ sử dụng lại nước thải trong chu trình kín có ý nghĩa đặc biệt quan trọng. TỔNG QUAN VỀ CÁC BIỆN PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI Phương pháp xử lý cơ học 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, lưới lọc Song chắn rác, lưới lọc dùng để giữ các cặn bẩn có kích thước lớn hoặc ở dạng sợi như giấy, rau cỏ, rác… được gọi chung là rác. Rác thường được chuyển tới máy nghiền rác, sau khi được nghiền nhỏ, cho đổ trở lại trước song chắn rác hoặc chuyển tới bể phân hủy cặn. Trong những năm gần đây, người ta sử dụng rất phổ biến loại song chắn rác liên hợp vừa chắn giữ vừa nghiền rác đối với những trạm công suất xử lý vừa và nhỏ. Bể lắng cát Bể lắng cát tách ra khỏi nước thải các chất bẩn vô cơ có trọng lượng riêng lớn (như xỉ than, cát…). Chúng không có lợi đối với các quá trình làm trong, xử lý sinh hoá nước thải và xử lý cặn bã cũng như không có lợi đối với các công trình thiết bị công nghệ trên trạm xử lý. Cát từ bể lắng cát đưa đi phơi khô ở trên sân phơi và sau đó thường được sử dụng lại cho những mục đích xây dựng. Bể lắng Bể lắng tách các chất lơ lửng có trọng lượng riêng khác với trọng lượng riêng của nước thải. Chất lơ lửng nặng sẽ từ từ lắng xuống đáy, các chất lơ lửng nhẹ sẽ nổi lên bề mặt. Cặn lắng và bọt nổi nhờ các thiết bị cơ học thu gom và vận chuyển lên công trình xử lý cặn. Bể vớt dầu mỡ Bể vớt dầu mỡ thường áp dụng khi xử lý nước thải có chứa dầu mỡ (nước thải công nghiệp). Đối với nước thải sinh hoạt khi hàm lượng dầu mỡ không cao thì việc vớt dầu mỡ thường thực hiện ngay ở bể lắng nhờ thiết bị gạt nổi. Bể lọc 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. Phương pháp xử lý 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 hòa tan nhưng không độc hại, không gây ô nhiễm môi trường. Theo giai đoạn và mức độ xử lý, phương pháp hóa học sẽ có tác động tăng cường quá trình xử lý cơ học hoặc sinh học. Những phản ứng diễn ra có thể là phản ứng oxy hóa - khử, các phản ứng tạo chất kết tủa hoặc các phản ứng phân hủy chất độc hại. Phương pháp xử lý hóa học thường được áp dụng để xử lý nước thải công nghiệp. Tùy 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. 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 nước thải chứa kiềm với nhau, hoặc bổ sung thêm các tác nhân hóa học, lọc nước qua lớp vật liệu lọc có tác dụng trung hoà, hấp phụ khí chứa axit bằng nước thải chứa kiềm… Phương pháp keo tụ Dùng để làm trong và khử màu nước thải bằng cách dùng các chất keo tụ (phèn) và các chất trợ keo tụ để liên kết các chất rắn ở dạng lơ lửng và keo có trong nước thải thành những bông cặn có kích thước lớn hơn. Phương pháp ozon hoá Là phương pháp xử lý nước thải có chứa các chất hữu cơ dạng hoà tan và dạng keo bằng ozon. Ozon dễ dàng nhường oxy nguyên tử cho các tạp chất hữu cơ. Phương pháp điện hóa học Thực chất là phá hủy các tạp chất độc hại có trong nước thải bằng cách oxy hoá điện hoá trên cực anôt hoặc dùng để phục hồi các chất quý (đồng, chì, sắt…). Thông thường hai nhiệm vụ phân hủy các chất độc hại và thu hồi chất quý được giải quyết đồng thời. Phương pháp xử lý hóa – lý Hấp phụ Dùng để tách các chất hữu cơ và khí hoà tan khỏi nước thải bằng cách tập trung những chất đó trên bề mặt chất rắn ( chất hấp phụ) hoặc bằng cách tương tác giữa các chất bẩn hoà tan với các chất rắn (hấp phụ hóa học). Trích ly Dùng để tách các chất bẩn hoà tan ra khỏi nước thải bằng cách bổ sung một chất dung môi không hoà tan vào nước, nhưng độ hoà tan của chất bẩn trong dung môi cao hơn trong nước. Chưng cất Là quá trình chưng nước thải để các chất hoà tan trong đó cùng bay hơi lên theo hơi nước. Khi ngưng tụ, hơi nước và chất bẩn dễ bay hơi sẽ hình thành các lớp riêng biệt và do đó dễ dàng tách các chất bẩn ra. Tuyển nổi Là phương pháp dùng để loại bỏ các tạp chất ra khỏi nước bằng cách tạo cho chúng khả năng dễ nổi lên mặt nước khi bám theo các bọt khí. Trao đổi ion Là phương pháp thu hồi các cation và anion bằng các chất trao đổi ion (ionit). Các chất trao đổi ion là các chất rắn trong tự nhiên hoặc vật liệu nhựa nhân tạo. Chúng không hoà tan trong nước và trong dung môi hữu cơ, có khả năng trao đổi ion. Tách bằng màng Là phương pháp tách các chất tan ra khỏi các hạt keo bằng cách dùng các màng bán thấm. Đó là màng xốp đặc biệt không cho các hạt keo đi qua. Phương pháp xử lý sinh học Thực chất của phương pháp này là dựa vào khả năng sống và hoạt động của các vi sinh để phân hủy – oxy hóa các chất hữu cơ ở dạng keo và hoà tan có trong nước thải. Những công trình xử lý sinh học được phân thành 2 nhóm: Những công trình trong đó quá trình xử lý thực hiện trong điều kiện tự nhiên: cánh đồng tưới, bãi lọc, hồ sinh học… thường quá trình xử lý diễn ra chậm. Những công trình trong đó quá trình xử lý thực hiện trong điều kiện nhân tạo: bể lọc sinh học (bể Biophin), bể làm thoáng sinh học (bể aerotank),… Do các điều kiện tạo nên bằng nhân tạo mà quá trình xử lý diễn ra nhanh hơn, cường độ mạnh hơn. Các quá trình xử lý sinh học chủ yếu được ứng dụng để xử lý nước thải: Quá trình hiếu khí: Tăng trưởng lơ lửng: quá trình bùn hoạt tính, hồ làm thoáng, phân hủy hiếu khí… Tăng trưởng bám dính: lọc nhỏ giọt, tiếp xúc sinh học quay, bể phản ứng tầng vật liệu cố định… Quá trình kết hợp tăng trưởng lơ lửng và tăng trưởng bám dính: lọc nhỏ giọt kết hợp với bùn hoạt tính. Quá trình thiếu khí: Tăng trưởng lơ lửng: tăng trưởng lơ lửng khử nitrat. Tăng trưởng bám dính: tăngtrưởng bám dính khử nitrat. Quá trình kị khí: Tăng trưởng lơ lửng: quá trình kỵ khí tiếp xúc, phân hủy kỵ khí. Tăng trưởng bám dính: kỵ khí tầng vật liệu cố định và lơ lửng. Bể kỵ khí dòng chảy ngược: xử lý kỵ khí dòng chảy ngược qua lớp bùn (UASB). Kết hợp: lớp bùn lơ lửng dòng hướng lên/ tăng trưởng bám dính dòng hướng lên. Quá trình kết hợp hiếu khí, thiếu khí và kỵ khí: Tăng trưởng lơ lửng: quá trình một hay nhiều bậc, mỗi quá trình có đặc trưng khác nhau. Kết hợp: quá trình một hay nhiều bậc với tầng giá thể cố định cho tăng trưởng bám dính. Quá trình hồ: Hồ kỵ khí. Hồ xử lý triệt để (bậc 3). Hồ hiếu khí. Hồ tùy tiện. Quá trình xử lý sinh học có thể đạt được hiệu suất khử trùng 99,9% (trong các công trình trong điều kiện tự nhiên), theo BOD tới 90 – 95%. Thông thường giai đoạn xử lý sinh học tiến hành sau giai đoạn xử lý cơ học. Bể lắng đặt sau giai đoạn xử lý cơ học gọi là bể lắng I. Bể lắng dùng để tách màng sinh học (đặt sau bể bophin) hoặc tách bùn hoạt tính (đặt sau bể aerotank) gọi là bể lắng II. Trong trường hợp xử lý sinh học nước thải bằng bùn hoạt tính thường đưa một phần bùn hoạt tính quay trở lại (bùn tuần hoàn) để tạo điều kiện cho quá trình sinh học hiệu quả. Phần bùn còn lại gọi là bùn dư, thường đưa tới bể nén bùn để làm giảm thể tích trước khi đưa tới các công trình xử lý cặn bằng phương pháp sinh học. Quá trình xử lý trong điều kiện nhân tạo không loại trừ triệt để các loại vi khuẩn, nhất là vi trùng gây bệnh và truyền nhiễm. Bởi vậy, sau giai đoạn xử lý sinh học trong điều kiện nhân tạo cần thực hiện khử trùng nước thải trước khi xả vào môi trường. Trong quá trình xử lý nước thải bằng bất kỳ phương pháp nào cũng tạo nên một lượng cặn bã đáng kể (=0.5 – 1% tổng lượng nước thải). Nói chung các loại cặn giữ lại ở trên các công trình xử lý nước thải đều có mùi hôi thối rất khó chịu (nhất là cặn tươi từ bể lắng I) và nguy hiểm về mặt vệ sinh. Để giảm hàm lượng chất hữu cơ trong cặn và để đạt các chỉ tiêu vệ sinh thường sử dụng phương pháp xử lý sinh học kỵ khí trong các hố bùn ( đối với các trạm xử lý nhỏ), sân phơi bùn, thiết bị sấy khô bằng cơ học, lọc chân không, lọc ép…( đối với trạm xử lý công suất vừa và lớn). Khi lượng cặn khá lớn có thể sử dụng thiết bị sấy nhiệt. CÁC CÔNG ĐOẠN XỬ LÝ NƯỚC THẢI Tiền xử lý hay xử lý sơ bộ Gồm các công trình và thíêt bị làm nhiệm vụ bảo vệ máy bơm và loại bỏ phần lớn cặn nặng (cát…), vật nổi (dầm mỡ, bọt,…) cản trở cho các công trình xử lý tiếp theo. Các thiết bị: song chắn rác, máy nghiền cắt vụn rác, bể lắng cát, bể vớt dầu mỡ, bể lám thoáng sơ bộ, bể điều hòa chất lượng và lưu lượng. Đôi khi còn dùng để khử mùi, khử trùng, tăng cường oxy hoá… Xử lý sơ cấp hay xử lý bậc I Chủ yếu là quá trình lắng để loại bỏ bớt cặn lơ lửng. Gồm các công trình và thiết bị: bể lắng 2 vỏ, bể tự hoại, bể lắng ngang, bể lắng đứng, bể lắng radian… Kết quả: loại bỏ được 1 phần cặn lơ lửng và các chất nổi như dầu, mỡ… đồng thời với việc phân hủy kỵ khí cặn lắng ở phần dưới các công trình ổn định cặn. Xử lý thứ cấp hay xử lý bậc II Là công đoạn phân hủy sinh học hiếu khí các chất hữu cơ, chuyển chất hữu cơ có khả năng phân hủy thành các chất vô cơ và chất hữu cơ ổn định kết thành bông cặn để loại bỏ ra khỏi nước thải. Các công trình và thiết bị chia thành 2 nhóm: Xử lý thứ cấp được thực hiện trong điều kiện tự nhiên. Xử lý thứ cấp được thực hiện trong điều kiện nhân tạo (thường có thêm bể lắng đợt II để chắn giữ các bông bùn và màng vi sinh). Khử trùng Mục đích nhằm bảo đảm nước thải trước khi xả vào nguồn tiếp nhận không còn vi trùng, virus gây bệnh và truyền bệnh, khử màu, khử mùi và giảm BOD của nguồn tiếp nhận. Công đoạn khử trùng có thể thực hiện sau công đoạn xử lý sơ bộ (nếu yêu cầu vệ sinh cho phép) nhưng thông thường là sau xử lý thứ cấp. Khử trùng: dùng clo, ozon, tiz cực tím. Xử lý cặn Cặn lắng ở sau các công đoạn xử lý sơ bộ và xử lý thứ cấp còn chứa nhiều nước (thường có độ ẩm 99%) và chứa nhiều cặn hữu cơ còn khả năng thối rửa vì thế cần áp dụng 1 số biện pháp để xử lý tiếp cặn lắng, làm cho cặn ổn định và loại bớt nước để giảm thể tích, trọng lượng trước khi đưa vào nguồn tiếp nhận hoặc sử dụng. Các phương pháp: cô đặc cặn hay nén cặn, ổn định cặn, sân phơi bùn, làm khô bằng cơ học (thiết bị lọc chân không, máy nén ly tâm, máy lọc ép trên băng tải,…), đốt cặn trong lò thiêu. Xử lý bậc III Thường được tiến hành tiếp sau công đoạn xử lý thứ cấp nhằm nâng cao chất lượng nước thải đã được xử lý để dùng lại hoặc xả vào nguồn tiếp nhận với yêu cầu vệ sinh cao. Các công trình, thiết bị: lọc cát, lọc nổi, lọc qua màng để lọc trong nước, lọc qua than hoạt tính để ổn định chất lượng nước, xử lý hoá chất để ổn định chất lượng nước, dùng hồ sinh học để xử lý thêm… CÁC CÔNG TRÌNH XỬ LÝ SINH HỌC CÓ THỂ ÁP DỤNG CHO NƯỚC THẢI SINH HOẠT Công trình xử lý sinh học kỵ khí Quá trình xử lý dựa trên cơ sở phân huỷ các chất hữu cơ giữ lại trong công trình nhờ sự lên men kỵ khí. Đối với các công trình qui mô nhỏ và vừa người ta thường dùng công trình kết hợp giữa việc tách cặn lắng với sự phân huỷ kỵ khí các chất hữu cơ trong pha rắn và pha lỏng. Các công trình thường được ứng dụng là: các loại bể tự hoại, giếng thấm ... Bể tự hoại Bể tự hoại là công trình xử lí nước thải bậc I (xử lí sơ bộ) đồng thời thực hiện hai chức năng: lắng nước thải và lên men cặn lắng. Bể tự hoại có dạng hình chữ nhật hoặc hình tròn trên mặt bằng được xây dựng bằng gạch, bê tông cốt thép, hoặc chế tạo bằng vật liệu composite. Bể chia làm 2 hoặc 3 ngăn. Do phần lớn cặn lắng trong ngăn thứ nhất nên dung tích ngăn này chiếm 50-75% dung tích toàn bể. Các ngăn bể tự hoại được chia làm hai phần: phần lắng nước thải (phía trên) và phần lên men cặn lắng (phía dưới). Nước thải vào với thời gian lưu nước trong bể từ 1 đến 3 ngày. Do vận tốc trong bể bé nên phần lớn cặn lơ lửng được lắng lại. Hiệu quả lắng cặn trong bể tự hoại có thể đạt từ 40-60% phụ thuộc vào nhiệt độ, chế độ quản lí và vận hành bể. Qua thời gian từ 3-6 tháng, cặn lắng lên men yếm khí. Quá trình lên men chủ yếu diễn ra trong giai đoạn đầu là lên men axit. Các chất khí tạo nên trong quá trình phân giải (CH4, CO2, H2S …) nổi lên kéo theo các hạt cặn khác có thể làm cho nước thải nhiễm bẩn trở lại và tạo nên một lớp váng nổi trên mặt nước. Hình 3.1: Sơ đồ bể tự hoại 2 ngăn và 3 ngăn. Để dẫn nước thải vào và ra khỏi bể người ta phải nối ống bằng phụ kiện tê với đường kính tối thiểu là 100mm với một đầu ống đặt dưới lớp màng nổi, đầu kia được nhô lên phía trên để tiện việc kiểm tra, tẩy rửa và không cho lớp cặn nổi trong bể chảy ra đường cống. Cặn trong bể tự hoại được lấy theo định kỳ. Mỗi lần lấy phải để lại khoảng 20% lượng cặn đã lên men lại trong bể để làm giống men cho bùn cặn tươi mới lắng, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình phân huỷ cặn. Giếng thấm Giếng thấm là công trình trong đó nước thải được xử lý bằng phương pháp lọc qua lớp cát, sỏi và oxy hoá kỵ khí các chất hữu cơ được hấp phụ trên lớp cát sỏi đó. Nước thải sau khi xử lý được thấm vào đất. Do thời gian nước lưu lại trong đất lâu nên các loại vi khuẩn gây bệnh bị tiêu diệt hầu hết. Để đảm bảo cho giếng hoạt động bình thường, nước thải phải được xử lý bằng phương pháp lắng trong bể tự hoại hoặc bể lắng hai vỏ. Giếng thấm cũng chỉ được sử dụng khi mực nước ngầm trong đất sâu hơn 1,5m để đảm bảo được hiệu quả thấm lọc cũng như không gây ô nhiễm nước dưới đất. Các loại đất phải dễ thấm nước từ 208 lít/m2.ngày. Do đó, khi sử dụng giếng thấm cần khảo sát địa chất nơi muốn xây dựng giếng thấm. Hình 3.2: Sơ đồ giếng thấm. Công trình xử lý sinh học hiếu khí Quá trình xử lý nước thải dựa trên sự oxy hoá các chất hữu cơ có trong nước thải nhờ oxy tự do hoà tan. Các công trình xử lý sinh học hiếu khí trong điều kiện tự nhiên thường được tiến hành trong hồ (hồ hiếu khí, hồ kỵ khí) hoặc trong đất ngập nước. Tuy nhiên, các công trình này cần có diện tích mặt bằng lớn nên thường không được áp dụng trong các trạm xử lý có mặt bằng giới hạn. Để khắc phục tình trạng thiếu mặt bằng thì có các công trình xử lý sinh học hiếu khí nhân tạo được dựa trên nguyên tắc hoạt động của bùn hoạt tính hoặc quá trình màng sinh vật. Các công trình thường dùng: bể aerotank, bể SBR, bể Unitank, bể sinh học hiếu khí có giá thể vi sinh động hoặc cố định, kênh oxy hoá, bể lọc sinh học, đĩa lọc sinh học… Bể aerotank Bể aerotank là loại bể sử dụng phương pháp bùn hoạt tính. Nước thải sau khi xử lý sơ bộ còn chứa phần lớn các chất hữu cơ ở dạng hoà tan cùng các chất lơ lửng đi vào aerotank. Các chất lơ lửng này là một số chất rắn và có thể là các hợp chất hữu cơ chưa phải là dạng hoà tan. Các chất lơ lửng làm nơi vi khuẩn bám vào để cư trú, sinh sản và phát triển dần thành các hạt cặn bông. Các hạt này dần to và lơ lửng trong nước. Chính vì vậy, xử lí nước thải ở aerotank được gọi là quá trình xử lý với sinh trưởng lơ lửng của quần thể vi sinh vật. Các bông cặn này cũng chính là bông bùn hoạt tính. Bùn hoạt tính là các bông cặn màu nâu sẫm, chứa các hợp chất hữu cơ hấp phụ từ nước thải và là nơi cư trú cho các vi khuẩn cùng các vi sinh vật bậc thấp khác sống và phát triển. Trong nước thải có các hợp chất hữu cơ hoà tan – loại chất dễ bị vi sinh vật phân huỷ nhất. Ngoài ra, còn có loại hợp chất hữu cơ khó bị phân huỷ hoặc loại hợp chất chưa hoà tan hay khó hoà tan ở dạng keo – các dạng hợp chất này có cấu trúc phức tạp cần được vi khuẩn tiết ra enzym ngoại bào, phân huỷ thành những chất đơn giản hơn rồi sẽ thẩm thấu qua màng tế bào và bị oxy hoá tiếp thành sản phẩm cung cấp vật liệu cho tế bào hoặc sản phẩm cuối cùng là CO2 và nước. Các hợp chất hữu cơ ở dạng hoà keo hoặc ở dạng các chất lơ lửng khó hoà tan là các hợp chất bị oxy hoá bằng vi sinh vật khó khăn hoặc xảy ra chậm hơn. Hiệu quả làm sạch của bể Aerotank phụ thuộc vào: đặc tính thuỷ lực của bể hay còn gọi là hệ số sử dụng thể tích của bể, phương pháp nạp chất nền vào bể và thu hỗn hợp bùn hoạt tính ra khỏi bể, kiểu dáng và đặc trưng của thiết bị làm thoáng nên khi thiết kế phải kể đến ảnh hưởng trên để chọn kiểu dáng và kích thước bể cho phù hợp. Các loại bể Aerotank truyền thống thường có hiệu suất xử lý cao. Tuy nhiên trong quá trình hoạt động của bể cần có thêm các bể lắng I (loại bớt chất bẩn trước khi vào bể) và lắng II( lắng cặn, bùn hoạt tính). Trong điều kiện hiện nay, diện tích đất ngày càng hạn hẹp. Vì thế càng giảm được thiết bị hay công trình xử lý là càng tốt. Để khắc phục tình trạng trên thì có các bể đáp ứng được nhu cầu trên: bể SBR, bể Unitank, bể sinh học hiếu khí có giá thể tiếp xúc... Công nghệ Unitank Unitank là công nghệ hiếu khí xử lý nước thải bằng bùn hoạt tính, quá trình xử lý liên tục và hoạt động theo chu kỳ. Nhờ quá trình điều khiển linh hoạt cho phép thiết lập chế độ xử lý phù hợp với nước thải đầu vào cũng như mở rộng chức năng loại bỏ Phospho và Nitơ khi cần thiết. Việc thiết kế hệ thống Unitank dưa trên một loạt các nguyên tắc và quy luật riêng, khác với các hệ thống xử lý nước thải bùn hoạt tính truyền thống. Về cấu trúc, Unitank là là một khối bể hình chữ nhật được chia làm 3 khoang thông nhau qua bức tường chung. Hai khoang ngoài có thêm hệ thống máng răng cưa nhằm thực hiện hai chức năng vừa là bể sục khí để vi sinh vật oxy hoá các chất hữu cơ gây bẩn vừa là bể lắng II tách bùn ra khỏi nước đã xử lý. Hệ thống đường ống đưa nước thải vào Unitank được thiết kế để đưa nước thải vào từng khoang tuỳ theo từng pha. Nước thải sau xử lý theo máng răng cưa ra ngoài bể chứa nước sạch, bùn sinh học dư cũng được đưa ra khỏi hệ thống Unitank từ hai khoang ngoài. Cũng giống như các hệ thống xử lý sinh học khác, Unitank xử lý nước thải với dòng vào và dòng ra liên tục theo chu kỳ, mỗi chu kì gồm hai pha chính và hai pha phụ. Thời gian của pha chính là ba giờ và thời gian của pha phụ là một giờ (có thể điều chỉnh được). Thời gian của pha chính và pha phụ được tính toán và chương trình hoá dựa vào lưu lượng, tính chất nước thải đầu vào và tiêu chuẩn chất lượng nước thải xử lí đầu ra. Toàn bộ hệ thống Unitank được điều khiển tự động bởi bộ PLC đã được máy tính lập trình sẵn theo tính chất đặc trưng của nước thải và theo số liệu thực nghiệm. Bể Aerotank hoạt động gián đoạn theo mẻ (SBR) Bể Aerotank hoạt động gián đoạn theo mẻ là một dạng công trình xử lý sinh học nước thải bằng bùn hoạt tính. Trong đó tuần tự diễn ra các quá trình thổi khí, lắng bùn và gạn nước thải. Do hoạt động gián đoạn nên số ngăn tối thiểu là hai để có thể xử lý liên tục. Trong bể quá trình thổi khí và quá trình lắng được thực hiện trong cùng một bể phản ứng do đó có thể bỏ qua bể lắng II. Quá trình hoạt động diễn ra trong một ngăn và gồm 5 giai đoạn: Pha làm đầy: Có thể vận hành với 3 chế độ làm đầy tĩnh, làm đầy hoà trộn và làm đầy sục khí nhằm tạo môi trường khác nhau cho các mục đích khác nhau. Thời gian pha làm đầy có thể chiếm từ 25 – 30%. Pha phản ứng (sục khí): Ngừng đưa nước thải vào. Tiến hành sục khí. Hoàn thành các phản ứng sinh hoá có thể được bắt đầu từ pha làm đầy. Thời gian phản ứng chiếm khoảng 30% chu kì hoạt động. Pha lắng: Điều kiện tĩnh hoàn toàn được thực hiện (không cho nước thải vào, không rút nước ra, các thiết bị khác đều tắt) nhằm tạo điều kiện cho quá trình lắng. Thời gian chiếm khoảng từ 5 – 30% chu kỳ hoạt động. Pha tháo nước sạch Pha chờ: Áp dụng trong hệ thống có nhiều bể phản ứng, có thể bỏ qua trong một số thiết kế. Thời gian hoạt động có thể tính sao cho phù hợp với từng loại nước thải khác nhau và mục tiêu xử lý. Nồng độ bùn trong bể thường khoảng từ 1500 – 2500 mg/l. Chu kỳ hoạt động của bể được điều khiển bằng rơle thời gian. Trong ngăn bể có thể bố trí hệ thống vớt váng, thiết bị đo mức bùn… * Ưu điểm của bể Aerotank hoạt động gián đoạn: Bể có cấu tạo đơn giản, dễ vận hành. Hiệu quả xử lí cao do các quá trình hoà trộn nước thải với bùn, lắng bùn cặn … diễn ra gần giống điều kiện lí tưởng. BOD5 của nước thải sau xử lí thường thấp hơn 20mg/l, hàm lượng cặn lơ lửng từ 3-25mg/l và N-NH3 khoảng từ 0.3-12mg/l. Sự dao động lưu lượng nứơc thải ít ảnh hưởng đến hiệu quả xử lí. Bể làm việc không cần lắng II. Trong nhiều trường hợp, có thể bỏ qua bể điều hoà và bể lắng I. Đây là một ưu điểm lớn của bể aerotank hoạt động gián đoạn trong điều kiện đất đai bị giới hạn trong thành phố do tiết kiệm được công trình. * Nhược điểm chính của bể: là công suất xử lí nhỏ và để bể hoạt động có hiệu quả thì người vận hành phải có trình độ và theo dõi thường xuyên các bước xử lý nước thải. Hình 3.3: Sơ đồ nguyên lý hoạt động của bể SBR Bể lọc sinh học hiếu khí Bể lọc sinh học hiếu khí hoạt động dựa vào sự sinh trưởng bám dính của vi sinh vật. Bể lọc sinh học (hay còn gọi là biophin) thường phân biệt làm hai loại: bể biophin với lớp vật liệu lọc không ngập nước (bể biophin nhỏ giọt, bể biophin cao tải) và bể biophin với lớp vật liệu lọc ngập trong nước. a. Bể biophin nhỏ giọt Bể biophin nhỏ giọt dùng để xử lý sinh học nước thải hoàn toàn với hàm lượng nước sau khi xử lý đạt tới 15mg/l (hiệu suất xử lý có thể là 90% và có thể còn cao hơn nữa). Trong bể lọc, chất các lớp vật liệu có độ rỗng và diện tích mặt tiếp xúc trong một đơn vị thể tích lớn nhất trong điều kiện có thể. Nước thải được hệ thống phân phối phun thành giọt đều khắp trên bề mặt lớp vật liệu. Nước sau khi chạm lớp vật liệu chia thành các hạt nhỏ chảy thành màng mỏng qua khe lớp vật liệu đi xuống dưới. Trong thời gian chảy như vậy nước thải tiếp xúc với màng nhầy gelatin do vi sinh vật tiết ra bám quanh vật liệu lọc. Sau một thời gian màng nhầy gelatin tăng lên ngăn cản oxy của không khí không vào trong lớp màng nhầy được. Do không có oxy, tại lớp trong của màng nhầy sát với bề mặt cứng của vật liệu lọc, vi khuẩn yếm khí phát triển tạo ra sản phẩm phân huỷ yếm khí cuối cùng là khí metan và CO2 làm tróc lớp màng ra khỏi vật cứng rồi bị nước cuốn xuống phía dưới. Trên mặt hạt vật liệu lọc lại hình thành lớp màng mới, hiện tượng này được lặp đi lặp lại tuần hoàn và nước thải được làm sạch BOD và chất dinh dưỡng. Để tránh hiện tượng tắc nghẽn trong hệ thống phun, trong khe rỗng lớp vật liệu, trước bể nhỏ giọt phải thiết kế song chắn rác, lưới chắn, lắng đợt I. Nước sau bể lọc có nhiều bùn lơ lửng do các màng sinh học tróc ra nên phải xử lý tiếp bằng lắng II. Yêu cầu chất lượng nước thải trước khi vào biophin là hàm lượng BOD5 không quá 220mg/l (theo điều 6.14.12 TCXD-51-84) và hàm lượng chất lơ lửng cũng không quá 150mg/l. Vì cần có các công trình trước đó nhằm làm giảm lượng chất bẩn để biophin làm việc có hiệu quả. Vật kiệu lọc tốt nhất là vật liệu có diện tích mặt tiếp xúc trong một đơn vị thể tích thể tích lớn, độ bền cao theo thời gian, giá rẻ và không bị tắc nghẽn. Có thể chọn vật liệu lọc là than đá cục, đá cục, cuội sỏi lớn, đá ong có kích thước trung bình 60-100mm. Nếu kích thước vật liệu nhỏ sẽ giảm độ rỗng gây tắc nghẽn cục bộ. Nếu kích thước vật liệu lớn thì diện tích mặt tiếp xúc bị giảm nhiều, làm giảm hiệu suất xử lý. Chiều cao lớp vật liệu khoảng 1,5-2,5m. Ngày nay, vật liệu lọc thông thường được thay bằng những tấm nhựa đúc lượn sóng, gấp nếp và các dạng khác nhau của quả cầu nhựa. Các loại này có đặc điểm là nhẹ, dễ lắp đặt và tháo dỡ. Bể thường được sử dụng trong trường hợp lưu lượng nước thải không lớn, từ 20 -1000m3/ngày. b. Bể biophin với lớp vật liệu lọc ngập nước: Phạm vi áp dụng của bể là BOD5 vào không quá 500mg/l và tốc độ lọc không quá 3m/h. Trong bể lọc sinh học có lớp vật liệu lọc ngập trong nước, nước thải vào bể lọc sẽ được trộn đều với không khí cấp từ ngoài vào qua dàn ống phân phối. Hỗn hợp khí-nước thải đi cùng chiều từ dưới lên qua lớp vật liệu lọc. Trong lớp vật liệu lọc xảy ra quá trình khử BOD5, và chuyển hoá NH4+ thành NO3-, lớp vật liệu lọc có khả năng giữ lại cặn lơ lửng. Khi tổn thất trong lớp vật liệu lọc đến 0,5m thì xả bể lọc. Nước xả rửa lọc được dẫn về bể lắng kết hợp đông tụ sinh học để tạo điều kiện thuận lợi cho lọc sinh học này. Bể lọc sinh học dùng vật liệu nổi có khả năng giữ được trong khe rỗng các vẫy tróc của màng vi sinh vật bám quanh hạt, nên mặc dù cường độ thổi gió lớn nhưng hàm lượng cặn lơ lửng trong nước thải ở đầu ra không vượt quá 20mg/l. Do đó có thể không cần bể lắng đợt II, chỉ cần đưa đến bể khử trùng. Hình 3.4: Bể biophin với lớp vật liệu lọc ngập nước. Bể sinh học hiếu khí với giá thể tiếp xúc cố định Bể Aerotank thông thường chỉ xử lý được các hợp chất hữu cơ mà không có khả năng xử lý triệt để N có trong nước thải. Để cải thiện hiệu quả xử lý của bể Aerotank, bể sinh học hiếu khí có giá thể tiếp xúc cố định là sự kết hợp giữa công nghệ xử lý bằng bùn hoạt tính và lọc bám dính, có khả năng xử lý hiệu quả các hợp chất hữu cơ và N, P có trong nước thải. Bên cạnh đó, bể này có hiệu quả xử lý cao hơn bể Aerotank là do ngoài quá trình xử lý bằng bùn hoạt tính (activated sludge) còn đồng thời xảy ra quá trình sinh trưởng bám dính của các vi sinh vật trên lớp vật liệu giá thể (biofilm). Hiện nay, trên thị trường có nhiều loại giá thể như giá thể dạng sợi, dạng tấm, giá thể hình cầu… Hình 3.5: Giá thể vi sinh dạng sợi Việc bố trí các giá thể vào bể sinh học hiếu khí nhằm mục đích tăng nồng độ sinh khối bùn trong một đơn vị thể tích, nâng cao hiệu quả xử lý BOD, N, P, đồng thời tiết kiệm được mặt bằng cũng như chi phí đầu tư, xây dựng hệ thống xử lý nước thải. Hiệu quả xử lý Nitơ của bể sinh học hiếu khí có giá thể tiếp xúc cao hơn so với bể Aerotank được giải thích là do trong bể có sự kết hợp của cả hai quá trình: nitrat hóa và khử nitrat hóa. Các vi sinh vật sinh sống trên bề mặt của vật liệu tiếp xúc có khả năng tạo ra các bông bùn sinh học chứa đồng thời cả vùng hiếu khí và vùng thiếu khí. Theo Van Huyssteen và cộng sự (1990), sự tồn tại của vùng hiếu khí và vùng thiếu khí là điều kiện thích hợp cho các quá trình xử lý Nitơ trong nước thải. Vì lý do đó, bể hiếu khí có giá thể tiếp xúc cố định được cho là nguyên nhân chính giúp tăng hiệu quả xử lý Nitơ. Hình 3.6: Sự kết hợp giữa vùng hiếu khí và thiếu khí trong bùn hoạt tính Cũng theo Van Huyssteen và cộng sự (1990), sự kết hợp của hai quá trình nitrat hóa và khử nitrat hóa trong việc xử lý Nitơ trong nước thải có thể được giải thích theo hai cơ chế sau. Đầu tiên, hỗn hợp bùn sinh học và nước thải di chuyển ra xa khỏi hệ thống sục khí trong bể sinh học theo dòng vận chuyển của chất lỏng kéo theo hàm lượng oxy hòa tan trong nước (DO-Dissolved Oxygen) thấp dần, tạo điều kiện thích hợp cho các phản ứng xảy ra trong môi trường thiếu khí. Tiếp đó, các bông bùn hoạt tính có thể chứa đồng thời hai vùng hiếu khí và thiếu khí do hàm lượng DO trong nước thải không thể khuếch tán vào toàn bộ bông bùn. Nitrat sinh ra từ quá trình nitrat hóa trong điều kiện hiếu khí có thể khuếch tán vào vùng thiếu khí bên trong cùng với cơ chất, tạo điều kiện thích hợp cho quá trình khử nitrat hóa xảy ra trong cùng một bông bùn. Với sự kết hợp của quá trình nitrat hóa và khử nitrat hóa, nồng độ Nitơ trong nước thải đầu vào được xử lý hiệu quả. Hiệu quả xử lý của bể sinh học hiếu khí sử dụng giá thể tiếp xúc dạng sợi (Bio-cord) có thể tham khảo trên thực tế tại trạm xử lý nước thải với công suất thiết kế 35.000 m3/ngày tại Geiselbullach (Germany). Sự khác nhau về hiệu quả xử lý khi sử dụng bể aerotank (trước khi cải tiến) và bể sinh học hiếu khí với giá thể tiếp xúc dạng sợi (sau khi cải tiến) thể hiện ở bảng sau: Bảng 3.1: So sánh hiệu quả xử lý giữa bể aerotank và bể sinh học hiếu khí sử dụng giá thể tiếp xúc dạng sợi. Thông số Loại bể BOD (mg/l) N-NH4+ (mg/l) MLSS (g/l) Vào Ra Vào Ra Aerotank 170 11 36 32 1,6 Hiếu khí tiếp xúc sử dụng giá thể tiếp xúc dạng sợi 148 4 39 1 6,0 Nguồn: T.H. Lessel on Upgrading and Nitrification By Submerged Bio-Film Reactors. Từ bảng số liệu trên, ta nhận thấy bể aerotank sau khi cải tiến thành bể sinh học hiếu khí với giá thể tiếp xúc dạng sợi, hiệu quả xử lý đã tăng lên rõ rệt. Cụ thể: hiệu quả xử lý BOD từ 93,5% tăng lên 97,3%; N-NH4+ từ 11,1% tăng lên 97,4%. Bên cạnh đó, nồng độ MLSS trong bể xử lý cũng tăng từ 1,6 đến 6,0 g/l. Hình 3.7: Lắp đặt khung giá thể vi sinh dạng sợi. Một số công trình xử lý nước thải sinh hoạt trong thực tế Theo báo cáo của TS. Trần Ứng Long với chủ đề: “Công nghệ xử lý nước thải ở các đô thị tại Việt Nam” tại hội thảo “Công nghệ xử lý nước thải sử dụng hồ sực khí ở Việt Nam” vào ngày 07/04/2006 thì xử lý nước thải đô thị quy mô vừa và nhỏ chủ yếu sử dụng công nghệ: FBR (bể phản ứng sinh học giá thể cố định), MBBR (bể phản ứng sinh học giá thể động), CAS (bể bùn hoạt tính truyền thống). Đối với những nơi đất rộng, rẻ thì xử lý nước thải độ thị bằng công nghệ hồ sinh học là lựa chọn khả thi. Sau đây là một số công nghệ của các hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt trên thực tế: * Sơ đồ công nghệ hệ thống xử lý nước thải Thủ Dầu Một – Bình Dương (công suất 78.000m3/ngày) : Bùn dư BỂ LẮNG II KHỬ NƯỚC BÙN BỂ NÉN BÙN BỂ LẮNG CÁT SONG CHẮN RÁC CHLORINE NGUỒN TIẾP NHẬN BỂ KHỬ TRÙNG MƯƠNG OXY HÓA NƯỚC THẢI NƯỚC THẢI  * Sơ đồ công nghệ hệ thống xử lý nước thải khu dân cư Bình An – Bình Dương (công suất 160m3/ngày) : CHLORINE BỂ LẮNG II NƯỚC THẢI BỂ BƠM BỂ ĐIỀU HÒA XE HÚT BÙN Bùn tuần hoàn Bùn dư KHÍ BỂ AEROTANK BỂ PHÂN HỦY BÙN BỂ KHỬ TRÙNG NGUỒN TIẾP NHẬN CHƯƠNG 4 LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHO KHU DÂN CƯ BÌNH AN 4.1. CƠ SỞ LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ 4.1.1. Địa điểm thiết kế Hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt với công suất thiết kế 200 m3/ngày.đêm của khu dân cư Bình An được xây dựng ngay trong khuôn viên của khu dân cư. Mặt bằng khu vực dành để bố trí hệ thống xử lý nước thải có diện tích 100m2. 4.1.2. Đặc tính nước thải đầu vào hệ thống xử lý Nước thải sinh hoạt từ các căn hộ sau khi đã được xử lý sơ bộ sẽ theo đường ống thoát nước dẫn về hệ thống xử lý nước thải tập trung của khu dân cư. Các thông số ô nhiễm đầu vào của nước thải sinh hoạt như sau: Bảng 4.1: Tính chất nước thải đầu vào hệ thống xử lý. STT Thông số Đơn vị Giá trị đầu vào Giá trị chọn thiết kế 01 pH -- 5,5 – 7,5 5,5 – 7,5 02 SS mg/l 40 – 150 150 03 COD mgO2/l 250 - 400 400 04 BOD5 mgO2/l 150 – 250 250 05 N-NH3 mg/l 25 - 35 35 06 PO43- mg/l 10 10 07 Dầu mỡ mg/l 10 – 50 50 08 Coliform MPN/100ml 106 – 107 107 Nguồn: Tham khảo các nguồn nước thải sinh hoạt của các chung cư và khu dân cư có tính chất tương tự. 4.1.3. Tiêu chuẩn thải nước Nước thải sinh hoạt của khu dân cư sau khi qua hệ thống xử lý nước thải phải đạt quy chuẩn QCVN 14:2008/BTNMT (cột A) trước khi thải ra hệ thống kênh rạch phía tây củakhu dân cư. Các thông số trong nước thải đầu ra như sau: Bảng 4.2: Tính chất nước thải đầu ra hệ thống xử lý. STT Thông số Đơn vị QCVN 14:2008/BTNMT (Cột A) 01 pH -- 5 - 9 02 SS mg/l < 50 03 BOD5 mgO2/l < 30 04 N-NH3 mg/l < 5 05 N-NO3- mg/l < 30 06 PO43- mg/l < 6 07 Dầu mỡ mg/l < 10 08 Coliform MPN/100ml < 3000 Nguồn: QCVN 14:2008/BTNMT – Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải sinh hoạt. 4.1.4. Mức độ cần thiết xử lý nước thải Mức độ cần thiết xử lý nước thải theo chất lơ lửng SS : C - Hàm lượng chất lơ lửng trong nước thải đầu vào, C = 150 mg/l m - Hàm lượng cho phép của chất lơ lửng trong nước thải đầu ra, m = 30 mg/l Mức độ cần thiết xử lý nước thải theo BOD5: L - Hàm lượng BOD5 trong nước thải đầu vào, L = 250 mg/l Lt - Hàm lượng BOD5 cho phép trong nước thải đầu ra, Lt = 30 mg/l Từ kết quả tính toán về mức độ cần thiết xử lý nước thải cho chung cư, ta nhận thấy là cần xử lý sinh học hoàn toàn. 4.2. LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ 4.2.1. Các công nghệ xử lý được đề xuất Việc lựa chọn công nghệ xử lý phụ thuộc vào các yếu tố sau: Dựa vào tính chất nước thải đầu vào (theo bảng 4.1) Yêu cầu về chất lượng nước thải sau xử lý (theo QCVN 14:2008/BTNMT – cột A) Quy mô công suất (200m3/ngày) Chi phí đầu tư ban đầu (trong khoảng 5 → 6,5 triệu đồng/m3 nước thải) và chi phí quản lý vận hành (trong khoảng 1500 →2000 đồng/m3 nước thải). Điều kiện giới hạn về diện tích mặt bằng (diện tích mặt bằng xây dựng khu xử lý nước thải không vượt quá 100m2) Dựa vào những nguyên tắc và bảng tính chất nước thải trên chúng ta có thể chọn 1 trong 2 phương án sau đây: 4.2.1.1. Phương án 1 (dùng bể sinh học hiếu khí có giá thể tiếp xúc cố định dạng sợi) Sơ đồ công nghệ: NƯỚC THẢI BỂ BƠM BỂ TIẾP XÚC KHỬ TRÙNG BỂ LẮNG II Bùn dư BỂ ĐIỀU HÒA Nước dư Khí Bùn hoàn lưu Khí BỂ SINH HỌC HIẾU KHÍ BỂ PHÂN HỦY BÙN Chlorine CỐNG THẢI Thuyết minh công nghệ: Nước thải sinh hoạt từ khu dân cư, sau khi qua các công trình xử lý sơ bộ như bể tự hoại để tách cặn lớn ra khỏi nước thải và bể tách dầu để loại bỏ váng dầu mỡ nổi trên bề mặt, sẽ theo hệ thống cống riêng chảy trọng lực về bể bơm của hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt tập trung. Từ đây nước thải sẽ được bơm vào bể điều hòa. Tại bể điều hòa, nước thải được điều hoà lưu lượng và nồng độ các thành phần trong nước thải. Sau đó, nước thải sẽ được bơm với lưu lượng cố định vào bể sinh học hiếu khí với giá thể tiếp xúc dạng sợi, tại đây sẽ xảy ra quá trình xử lý các chất bẩn hữu cơ, N, P trong nước thải nhờ các vi sinh bám dính trên bề mặt giá thể. Nhờ oxy cung cấp từ máy thổi khí, các vi sinh vật phát triển trên bề mặt giá thể tạo thành màng vi sinh. Màng vi sinh với mật độ vi sinh cao sẽ sử dụng chất hữu cơ hòa tan trong nước như nguồn năng lượng để sống và phát triển. Nước thải sau xử lý sinh học được dẫn qua bể lắng II để loại bỏ các vi sinh vật già bị bong tróc khỏi giá thể trôi theo dòng nước. Tại đây, cặn bùn sẽ được tách ra khỏi nước và lắng xuống đáy bể. Nước sau lắng sẽ chảy qua bể khử trùng. Tại đây, nước thải được khử trùng bằng chlorine để loại bỏ các vi trùng gây bệnh. Nước thải sau khi qua khử trùng đạt QCVN 14:2008/BTNMT (cột A), và được dẫn ra hệ thống cống chung của khu vực. Bùn tách ra trong bể lắng một phần sẽ được bơm hoàn lưu về bể sinh học hiếu khí trong khoảng thời gian đầu chạy khởi động hệ thống để giữ nồng độ bùn trong bể tại mức cố định (khi hệ thống hoạt động ổn định không cần hoàn lưu bùn), lượng bùn dư còn lại sẽ được bơm sang bể phân hủy bùn, bùn sẽ bị phân hủy thành CO2, H2O và các chất khoáng, kết quả là thể tích bùn giảm đi đáng kể. Nước dư từ bể phân hủy bùn sẽ được đưa về bể bơm. Bùn dư trong bể phân hủy bùn theo định kỳ sẽ được xe hút đi và đổ đúng nơi quy định. 4.2.1.2. Phương án 2 (dùng bể SBR) Sơ đồ công nghệ: NƯỚC THẢI BỂ SBR BỂ BƠM Khí Khí BỂ ĐIỀU HÒA Nước dư BỂ PHÂN HỦY BÙN Bùn dư Chlorine BỂ TIẾP XÚC KHỬ TRÙNG CỐNG THẢI Thuyết minh công nghệ: Nước thải sinh hoạt từ khu dân cư, sau khi qua các công trình xử lý sơ bộ như bể tự hoại để tách cặn lớn ra khỏi nước thải và bể tách dầu để loại bỏ váng dầu mỡ nổi trên bề mặt, sẽ theo hệ thống cống riêng chảy trọng lực về bể bơm của hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt tập trung. Từ đây nước thải sẽ được bơm vào bể điều hòa. Tại bể điều hòa, nước thải được điều hoà lưu lượng và nồng độ các thành phần trong nước thải. Tại đây cũng đặt 2 bơm để bơm luân phiên vào bể Aerotank hoạt động gián đoạn (SBR). Nước thải vào bể SBR dược thực hiện theo 5 giai đoạn kế tiếp nhau: làm đầy nước thải, thổi khí, để lắng tĩnh, xả nước thải và xả bùn dư. Trong xử lý nước thải, cần có hai bể SBR để việc xử lý được liên tục. Tiếp tục, nước thải chảy sang bể khử trùng. Mục đích của khử trùng là tiêu diệt các loại vi trùng gây bệnh bằng chất oxy hoá trước khi xả thải vào nguồn tiếp nhận. Chất khử trùng được dùng là chlorine. Nước thải sau khi qua khử trùng đạt QCVN 14:2008/BTNMT (cột A), tiếp tục chảy ra hệ thống cống công cộng. Bùn dư từ bể SBR và cặn lắng từ bể lắng đứng được đưa vào bể phân hủy bùn nhằm phân huỷ chất hữu cơ còn lại trong bùn và cặn lắng để tránh gây mùi hôi đảm bảo vệ sinh và giảm thể tích của bùn. Nước dư từ bể phân hủy bùn sẽ được đưa về bể điều hòa. Bùn dư trong bể phân hủy bùn theo định kỳ sẽ được xe hút đi và đổ đúng nơi quy định. 4.2.2. Lựa chọn công nghệ tối ưu Với những ưu thế vượt trội của công nghệ xử lý sinh học hiếu khí có sử dụng giá thể tiếp xúc cố định dạng sợi như : Hiệu quả xử lý cao các chất ô nhiễm hữu cơ, N, P; Tải lượng xử lý các chất hữu cơ cao hơn, do đó khối tích công trình nhỏ, thích hợp với những nơi không có nhiều diện tích đất xây dựng; Chịu được sốc tải trọng do có nhiều chủng vi sinh vật hiếu khí, kỵ khí và tùy nghi cùng tồn tại trong một công trình; chi phí và quy trình vận hành đơn giản, không cần nhân công trình độ cao. Ngoài ra, công nghệ xử lý sinh học hiếu khí với hệ vi sinh vật bám dính cố định còn có một số ưu điểm về mặt kỹ thuật như: - Diễn ra cả hai quá trình nitrification và denitrification. - Có khả năng đệm trong trường hợp nồng độ ô nhiễm của nước thải vào ở mức cao hoặc trong nước thải có chứa chất độc (nồng độ thấp). - Tiêu thụ sinh khối của các vi sinh vật khác nhau trong cùng quần thể vi sinh vật. - Giá thể vi sinh dạng sợi có cấu hình tối ưu làm tăng hiệu quả xử lý, giúp quá trình tách vi sinh vật già thuận lợi, tránh tình trạng vi sinh vật già bám quá lâu trên bề mặt giá thể. - Một ưu điểm nổi bật của công nghệ này là lượng bùn sinh ra chỉ bằng một phần ba lượng bùn khi áp dụng công nghệ xử lý với vi sinh vật lơ lửng. Do đó hệ thống giảm được khối lượng công trình cũng như chi phí xây dựng và xử lý bùn, đồng thời giảm thiểu được mùi hôi, tình trạng rơi vãi bùn trong quá trình thu gom, vận chuyển thường xuyên. Chính vì những ưu điểm trên, ta sẽ lựa chọn phương án 1 làm công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt cho khu dân cư Bình An, xã Bình Thắng, huyện Dĩ An, tỉnh Bình Dương. CHƯƠNG 5 TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ TRONG HỆ THỐNG 5.1. BỂ BƠM Nhiệm vụ: Bể bơm tiếp nhận đặt chìm dưới mặt đất, có tác dụng tập trung, thu gom nước thải sinh hoạt từ khu chung cư để chuyển lên bể điều hòa nhờ bơm. Nội dung tính toán gồm: Tính toán kích thước bể bơm. Tính toán bơm nước thải. 5.1.1. Tính toán bể bơm Xác định lưu lượng nước thải của khu dân cư: Lưu lượng nước thải trung bình của khu dân cư: Qtb.ngày = 200 m3/ngày Lưu lượng trung bình giờ: Lưu lượng trung bình giây: Lưu lượng lớn nhất giờ: Kch : Hệ số không điều hòa chung của nước thải, lấy theo bảng 2 tiêu chuẩn xây dựng TCXD-51-84, Kch = 3. Lưu lượng lớn nhất giây: Xác định kích thước bể bơm: Thể tích chứa nước cần thiết của bể bơm: Với t : Thời gian lưu nước ở bể bơm, t = 10 – 30 phút, chọn t = 10 phút. Độ sâu đáy cống vào bể bơm: hc = 0,85m Chọn chiều sâu hữu ích: h = 0,65m. Chiều cao an toàn hf = 0,3m Chiều cao tổng cộng: Xây dựng bể bơm hình chữ nhật. Diện tích tiết diện bể bơm: Chọn chiều dài x rộng = L x B = 2,75m x 2,5m Kích thước bể bơm (phần hữu ích) = L x B x H = 2,75m x 2,5m x 0,65m = 4,47 m3 Kích thước bể bơm (phần xây dựng) = L x B x H = 2,75m x 2,5m x 1,8m = 12,38 m3 Trong bể bơm bố trí một lưới chắn rác có nhiệm vụ tách các tạp chất thô trong nước thải, tránh gây tắc nghẽn bơm. Lưới chắn rác có kích thước: Dài x Rộng = 1800 x 500 (mm), khe hở 10mm, vật liệu inox 304, được gia công trong nước. 5.1.2. Tính toán bơm nước thải Chọn bơm chìm đặt tại bể bơm có lưu lượng Q = Qmax.h = 25m3/h, cột áp 6m. Công suất của máy bơm: Trong đó: Q: lưu lượng máy bơm. H: cột áp của bơm, mH2O đ: khối lượng riêng của chất lỏng. Nước: đ = 1000kg/m3 Bn: đ = 1005 kg/m3 g: gia tốc trọng trường, g = 9,81 m/s2 ç: hiệu suất của bơm, ç = 0,73÷0,93 chọn ç = 0,8 Công suất thực tế của bơm cần chọn: Với K: là hệ số hiệu chỉnh, chọn K=1,5 Chọn bơm có đặc tính kỹ thuật: Loại : bơm chìm đặc chủng. Xuất xứ : Tsurumi – Japan. Model : 80PU21.5 Lưu lượng : Q = 25m3/h – H = 6m. Công suất : N = 1,5kW Điện : 3 pha – 380V – 50Hz Số lượng : 02 bơm (1 bơm chạy và 1 bơm dự phòng) Bảng 5.1: Kết quả tính toán thiết kế bể bơm. Thông số Đơn vị Giá trị Thể tích hữu ích m3 6,5 Tổng thể tích xây dựng m3 7,8 Thời gian lưu nước phút 15 Kích thước bể bơm Chiều dài Chiều rộng Chiều cao hữu ích Chiều cao tổng cộng m m m m 2 1,3 2,5 3 Số lượng bơm chìm cái 2 Lưu lượng bơm m3/h 25 Cột áp của bơm m 6 Công suất của bơm kW 1,1 5.2. BỂ ĐIỀU HÒA Nhiệm vụ: Bể điều hòa có nhiệm vụ điều hòa nước thải về lưu lượng và nồng độ, giúp làm giảm kích thước và tạo chế độ làm việc ổn định cho các công trình phía sau, tránh hiện tượng quá tải. Nội dung tính toán gồm: Tính toán kích thước bể điều hòa. Tính toán bơm nước thải từ bể điều hòa sang bể xử lý sinh học. Tính toán đường ống vào và ra khỏi bể. Tính toán hệ thống thiết bị xáo trộn để tránh lắng cặn. 5.2.1. Tính toán bể điều hòa Thời gian lưu nước trong bể điều hòa t = 4 ® 8h, chọn t = 6h Thể tích bể điều hòa: Chọn chiều cao làm việc h = 3m, chiều cao bảo vệ hbv = 0,5m Chiều cao xây dựng: Diện tích mặt bằng bể: Chọn chiều dài x rộng = L x B = 6,5m x 2,6m Kích thước bể điều hòa (phần hữu ích) : L x B x H = 6,5m x 2,6m x 3m = 50,7m3 Kích thước bể điều hòa (phần xây dựng): L x B x H = 6,5m x 2,6m x 3,5m = 59,15m3 5.2.2. Tính toán bơm nước thải từ bể điều hòa sang bể xử lý sinh học Chọn bơm chìm đặt tại bể điều hòa có lưu lượng Q = Qtb.h = 8,33m3/h, cột áp 6m. Công suất của máy bơm: Trong đó: Q: lưu lượng máy bơm. H: cột áp của bơm, mH2O đ: khối lượng riêng của chất lỏng. Nước: đ = 1000kg/m3 Bn: đ = 1005 kg/m3 g: gia tốc trọng trường, g = 9,81 m/s2 ç: hiệu suất của bơm, ç = 0,73÷0,93 chọn ç = 0,8 Công suất thực tế của bơm cần chọn: Với K: là hệ số hiệu chỉnh, chọn K=1,5 Chọn bơm có đặc tính kỹ thuật: Loại : bơm chìm đặc chủng. Xuất xứ : Tsurumi – Japan. Model : 50PU2.4 Lưu lượng : Q = 8,33m3/h – H = 6m. Công suất : N = 0,4 kW Điện : 3 pha – 380V – 50Hz Số lượng : 02 bơm (1 bơm chạy và 1 bơm dự phòng) 5.2.3. Tính toán đường ống dẫn nước vào và ra khỏi bể Vận tốc nước thải trong ống khi có bơm ở bể điều hòa cần được duy trì trong khoảng 0,8 – 1,5m/s. Chọn vận tốc nước vào và ra khỏi bể là: v = 1m/s. Đường kính ống dẫn nước vào: Chọn ống PVC có đường kính danh nghĩa DN100 (còn gọi là ống D114). Kiểm tra lại vận tốc nước chảy trong ống: (thỏa điều kiện) Đường kính ống dẫn nước ra: Chọn ống PVC có đường kính danh nghĩa DN50 (còn gọi là ống D60). Kiểm tra lại vận tốc nước chảy trong ống: (thỏa điều kiện) 5.2.4. Tính toán hệ thống thiết bị khuấy trộn trong bể điều hòa Các dạng khuấy trộn ở bể điều hòa được thể hiện trong bảng: Bảng 5.2: Các dạng khuấy trộn ở bể điều hòa. Dạng khuấy trộn Giá trị Đơn vị Cơ khí 4 – 8 W/m3 thể tích bể Khí nén 10 – 15 lít/m3.phút(m3 thể tích bể) Nguồn: Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải – TS. Trịnh Xuân Lai Chọn khuấy trộn bể điều hòa bằng hệ thống thổi khí. Lượng khí nén cần thiết cho khuấy trộn ở bể điều hòa: Với : R : Tốc độ khí nén, R = 10 – 15 lít/m3.phút, chọn R = 15 lít/m3.phút Vtt : Thể tích thực tế (phần hữu ích) của bể điều hòa, Vtt = 50,7m3 Chọn thiết bị phân phối khí là đĩa phân phối khí thô SSI – USA, được làm từ nhựa acrylic chống tia cực tím, lưu lượng khí thiết kế 7-10 m3/h. Đĩa phân phối khí thô tạo ra bọt khí kích thước lớn có chức năng khuấy trộn tốt, được sử dụng để khuấy trộn bể điều hòa nơi mà nhu cầu chuyển hóa oxy không cao. Lỗ lớn (d5mm x 10 lỗ) nên khó nghẹt trong quá trình hoạt động. Số đĩa cần bố trí trong bể: đĩa Để thuận tiện cho việc bố trí các đĩa phân phối trong bể điều hòa mà vẫn đảm bảo lưu lượng khí cần thiết, ta chọn số lượng đĩa phân phối là 8 đĩa. Độ sâu ngập nước của đĩa phân phối khí lấy bằng chiều sâu hữu ích của bể h = 3m (đặt sát đáy bể) 5.2.5. Tính toán đường ống dẫn khí Tốc độ khí đặc trưng trong ống dẫn thể hiện ở bảng sau: Bảng 5.3: Tốc độ khí đặc trưng trong ống dẫn. STT Đường kính (mm) Vận tốc (m/s) 01 25 – 75 (1 – 3”) 6 - 9 02 100 – 250 (4 – 10”) 9 – 15 03 300 – 610 (12 – 24”) 14 – 20 04 760 – 1500 (30 – 60”) 19 – 33 Đường kính ống phân phối khí chính trong bể điều hòa: Với: : Vận tốc khí trong ống dẫn khí, chọn QKK: Lưu lượng khí cần cung cấp, QKK = 45,66m3/h => Chọn ống sắt tráng kẽm có đường kính danh nghĩa DN50 (còn gọi là ống D60) Kiểm tra lại vận tốc khí trong ống chính: (thỏa điều kiện) Bố trí 8 đĩa phân phối trong bể điều hòa thành 2 hàng, mỗi hàng 4 đĩa. Như vậy, từ ống chính ta phân làm 2 ống nhánh cung cấp khí cho bể. Lưu lượng khí qua mỗi ống nhánh: Đường kính ống nhánh => Chọn ống PVC có đường kính danh nghĩa DN32 (còn gọi là ống D42) Kiểm tra lại vận tốc khí trong ống nhánh: (thỏa điều kiện) Bảng 5.4: Kết quả tính toán thiết kế bể điều hòa. Thông số Đơn vị Giá trị Thể tích hữu ích m3 50,7 Tổng thể tích xây dựng m3 59,15 Thời gian lưu nước giờ 6 Kích thước bể điều hòa Chiều dài Chiều rộng Chiều cao hữu ích Chiều cao tổng cộng m m m m 6,5 2,6 3 3,5 5.3. BỂ SINH HỌC HIẾU KHÍ Nhiệm vụ: Bể sinh học hiếu khí có tăng cường giá thể vi sinh dính bám cố định là công trình đóng vai trò then chốt trong quy trình xử lý nước thải, có chức năng oxy hóa các chất ô nhiễm bằng các quá trính đồng hóa và dị hóa của các chủng loài vi sinh vật. Bể xử lý sinh học ứng dụng quá trình phân hủy chất hữu cơ hòa tan trong nước, nitơ, phospho bằng vi sinh vật bám dính trên giá thể. Vi sinh vật phát triển trên giá thể tạo thành màng vi sinh. Màng vi sinh với mật độ vi sinh cao sẽ sử dụng chất hữu cơ hòa tan trong nước như nguồn năng lượng để sống và phát triển. Bể xử lý sinh học hiếu khí trong quy trình tính toán là loại bể có chế độ khuấy trộn thủy lực hoàn chỉnh. Tỷ lệ dinh dưỡng cần duy trì cho hoạt động ổn định của quần thể vi sinh vật trong bể là BOD5 : N : P = 100 : 5 :1. Nội dung tính toán gồm: Tính toán kích thước bể. Xác định lượng không khí cần thiết cung cấp. Chọn kiểu và tính toán thiết bị khuếch tán không khí. 5.3.1. Tính toán kích thước bể sinh học hiếu khí Các số liệu tính toán bể sinh học hiếu khí: Lưu lượng trung bình của nước thải trong một ngày đêm: Qtb.ngày = 200m3/ngày Hàm lượng BOD trong nước thải đầu vào: So = 250 - 250x20% = 200mgO2/l (giả thiết hiệu suất quá trình xử lý sơ bộ là 20%) Hàm lượng BOD trong nước thải cần đạt được sau xử lý: S = 30 mgO2/l Hàm lượng chất rắn lơ lửng trong nước thải cần đạt được sau xử lý: SS = 20 mg/l (hàm lượng cặn lơ lửng gồm 65% là cặn hữu cơ) Tính nồng độ BOD hòa tan trong nước thải đầu ra: BODtổng = BOD5 hòa tan trong nước thải đầu ra + BOD5 của chất rắn lơ lửng trong nước thải đầu ra. BOD5 của chất rắn lơ lửng trong nước thải đầu ra được tính như sau: Phần có khả năng phân hủy sinh học của chất rắn lơ lửng là: Lượng cặn hữu cơ tính theo phương trình sau: Dựa vào phương trình trên thì lượng BOD cần sẽ bằng 1,42 lần lượng tế bào. Do đó, lượng BOD của chất rắn có khả năng phân hủy sinh học ở đầu ra là: 13mg/l x 1,42 mgO2/mg tế bào bị oxy hóa = 18,46 mgO2/l BOD5 của chất rắn lơ lửng ở đầu ra: 18,46 mgO2/l x 0,68 = 12,55 mg/l BOD5 hòa tan trong nước thải đầu ra = BODtổng - BOD5 của chất rắn lơ lửng trong nước thải đầu ra = 30 – 12,55 = 17,45 mg/l Xác định hiệu quả xử lý của bể sinh học hiếu khí: Hiệu quả xử lý tính theo BOD5 hòa tan: Hiệu quả xử lý tính theo BOD5 tổng: Vật liệu làm giá thể vi sinh dính bám trong bể: Chọn vật liệu làm giá thể vi sinh bám dính trong bể là các giá thể vi sinh dạng sợi (Bio-cord) với các thông số kỹ thuật chính như sau: + Diện tích bề mặt riêng: Fa = 280 m2/m3. + Đường kính: 50mm+ Độ rỗng xốp: P = 99%. + Khối lượng: 28g/m dây+ Vật liệu chế tạo: Nylon Các dây giá thể được treo vào bộ khung inox theo hàng, mỗi hàng cách nhau 200mm, mỗi dây cách đều nhau một khoảng bằng 200mm. Thể tích khung treo giá thể chiếm từ 50 – 60% thể tích bể sinh học hiếu khí. Xác định kích thước bể: Thể tích bể được tính theo công thức sau: Với: Q : Lưu lượng trung bình ngày, Q = 200 m3/ngàyđêm So : Hàm lượng BOD5 của nước thải dẫn vào bể, So = 200mgO2/l = 0,2kgO2/m3 La : Tải trọng các chất hữu cơ sẽ được làm sạch trên một đơn vị thể tích của bể xử lý, La = 1 kgBOD5 /m3.ngày (theo T.H. Lessel on Upgrading and Nitrification By Submerged Bio-Film Reactors). Chọn chiều cao hữu ích của bể : h = 3m. Chọn chiều cao bảo vệ của bể : hbv = 0,5m. => Chiều cao xây dựng của bể: H = h + hbv = 3 + 0,5 = 3,5m Bể sinh học hiếu khí được chia làm hai ngăn. Diện tích mặt bằng cần thiết của mỗi ngăn: Chọn chiều dài x rộng của mỗi ngăn = L x B = 3,15m x 2,2m Kích thước bể (phần hữu ích): 2 x (L x B x H) = 2 x (3,15m x 2,2m x 3m) =41,58 m3 Kích thước bể (phần xây dựng): 2x(LxBxH) = 2 x(3,15m x 2,2m x 3,5m) = 48,51m3 Mỗi ngăn của bể sinh học đặt một khung giá thể treo có kích thước: Dài x Rộng x Cao = 3,15m x 2m x 2m = 12,6m3 (chiếm ≈ 60% thể tích bể xử lý). Số lượng giá thể trên mỗi khung là 150 dây, chiều dài 2m/dây. Tính toán lượng bùn dư thải ra mỗi ngày: Khi bể sinh học hiếu khí sử dụng giá thể vi sinh bám dính đi vào hoạt động ổn định, lượng bùn thải ra hằng ngày ít hơn nhiều so với bể sử dụng bùn hoạt tính lơ lửng. Tuy vậy, trong giai đoạn thích nghi ban đầu, khi màng vi sinh chưa tạo thành hay tạo thành nhưng còn ít, hoặc trong trường hợp cần thay giá thể, thì lúc này bể sẽ hoạt động như một bể bùn hoạt tính lơ lửng. Do vậy, để hệ thống hoạt động an toàn (đặc biệt là đối với bể lắng), lượng bùn phát sinh sẽ được tính toán tương tự như trường hợp bùn hoạt tính lơ lửng. Hệ số sản lượng quan sát tính theo công thức (tốc độ tăng trưởng của bùn) Với: Kd : Hệ số phân hủy nội bào, chọn Kd = 0,06 ngày-1 Y : Hệ số sản lượng bùn, chọn Y = 0,6mgVSS/mgBOD qc : Thời gian lưu bùn. Đối với nước thải sinh hoạt qc = 5 – 15 ngày. Chọn qc = 10 ngày Lượng sinh khối gia tăng mỗi ngày: Lượng tăng sinh khối tổng cộng tính theo MLSS: Lượng bùn thải ra mỗi ngày: Thể tích bn xả ra mỗi ngy: Với: W : Thể tích công tác của bể xử lý, W = 41,58m3 X : Nồng độ MLVSS trong hỗn hợp bùn hoạt tính, X=2500mg/l qc : Thời gian lưu bùn, qc = 10 ngày Qr : Lưu lượng nước sau lắng II (coi lượng nước theo bùn là không đáng kể), Qr= 200 m3/ngày. Xr : Nồng độ bùn hoạt tính trong nước đã lắng, Xr = 0,8 x 30mg/l = 24mg/l XT : nồng độ bùn hoạt tính (cặn không tro) lấy từ đáy bể lắng để tuần hoàn lại bể xử lý. XT = 0,8 x 10000 = 8000mg/l (độ tro của cặn hữu cơ lơ lửng ra khỏi bể lắng là 0,2) Xác định tỷ số tuần hoàn bùn: Tỷ số tuần hoàn bùn: Với: QR : Lưu lượng bùn tuần hoàn, m3/ngày. Q : Lưu lượng nước thải đầu vào bể , Q = 200m3/ngày. X : Nồng độ MLVSS trong hỗn hợp bùn hoạt tính ở bể , X=2500mg/l XT : Nồng độ bùn hoạt tính tuần hoàn, XT = 8000mg/l Lưu lượng bùn tuần hoàn: Xác định lượng không khí cần cung cấp, số lượng thiết bị khuếch tán khí, tính toán ống dẫn khí Xác định lượng không khí cần cung cấp : Khối lượng BOD cần xử lý mỗi ngày: Giả sử BOD5 = 0,68 BODL Nhu cầu oxy cho quá trình xử lý BOD5 : Lượng oxy cần cung cấp cho bể aerotank để xử lý N-NH4 : Với: C : Hệ số oxy hóa amonia, thường chọn bằng 4,57 No : Nồng độ ammonia của nước thải trước khi vào công trình xử lý, No = 35 mg/l Nt : nồng độ ammonia sau khi ra khỏi công trình xử lý, mg/l. Hiệu quả nitrate hóa của bể là 90%. => Nt = (100% - 90%) x 35 = 3,5mg/l. Q : Lưu lượng nước thải trung bình ngày đêm, Q = 200 m3/ngày. Vậy tổng lượng oxy cần cung cấp cho bể aerotank là: Không khí có 23,2% trọng lượng O2 và khối lượng riêng không khí là 1,2kg/m3. Vậy lượng không khí lý thuyết cho quá trình là : Lượng không khí yêu cầu với hiệu suất chuyển hóa oxy của thiết bị khuếch tán khí E = 10% : Kiểm tra lượng không khí cần thiết cho xáo trộn hoàn toàn: Trị số này nằm trong khoảng cho phép Do hệ thống xử lý có công suất nhỏ, tổng lưu lượng khí cần cung cấp không lớn, nên ta sẽ kết hợp chọn máy thổi khí cung cấp khí cho cả hai bể điều hòa và bể sinh học. Tổng lượng khí cần cung cấp cho bể điều hòa và bể sinh học: Lưu lượng cần thiết của máy thổi khí: Áp lực cần thiết cho hệ thống nén khí xác định theo công thức: Với hd : Tổn thất áp lực do ma sát dọc theo chiều dài ống dẫn, m hc : Tổn thất cục bộ, m hf : Tồn thất qua thiết bị phân phối, m h : Chiều sâu hữu ích của bể, h = 3m Tổn thất hd và hc thường không vượt quá 0,4m ; tổn thất hf không quá 0,5m Ap lực không khí: Công suất máy nén khí tính theo công thức: Với: q : Lưu lượng không khí, q = 4750L/phút = 0,08m3/s h : Hiệu suất máy nén khí; h = 0,7 – 0,9 chọn h = 0,8 Chọn máy thổi khí có thông số kỹ thuật: Loại : Root. Xuất xứ : Tsurumi – Japan. Model : RSR-80K Lưu lượng : Q = 4,8m3/phút – H = 4m. Công suất : N = 7,5kW Điện : 3 pha – 380V – 50Hz Số lượng : 02 máy (1 máy chạy và 1 máy dự phòng) Số lượng thiết bị khuếch tán khí trong bể sinh học: Chọn thiết bị phân phối khí là đĩa xốp SSI – USA có màng phân phối EPDM, đường kính Ư = 9 inch = 270 mm, lưu lượng 2,5 – 5,0 m3/h (41,6 – 83,2L/phút). Hình 5.1: Đĩa phân phối khí tinh. Chọn đĩa có lưu lượng 80L/phút. Số đĩa cần bố trí trong mỗi ngăn của bể: đĩa Diện tích bề mặt đĩa: Độ sâu ngập nước của đĩa phân phối khí lấy bằng chiều sâu hữu ích của bể h = 3m (đặt sát đáy bể) Tính toán đường ống dẫn khí : Đường kính ống phân phối khí xuống mỗi ngăn của bể: Với: : Vận tốc khí trong ống dẫn khí, chọn qKK: Lưu lượng khí cần cung cấp cho mỗi ngăn, qKK = 1600L/ph= 0,0267m3/s => Chọn ống sắt tráng kẽm có đường kính danh nghĩa DN65 (còn gọi là ống D76) Kiểm tra lại vận tốc khí trong ống chính: (thỏa điều kiện) Bố trí 20 đĩa phân phối trong mỗi ngăn thành 5 hàng, mỗi hàng 4 đĩa. Như vậy, từ ống chính ta phân làm 5 ống nhánh cung cấp khí cho bể. Lưu lượng khí qua mỗi ống nhánh: Đường kính ống nhánh => Chọn ống PVC có đường kính danh nghĩa DN32 (còn gọi là ống D42) Kiểm tra lại vận tốc khí trong ống nhánh: (thỏa điều kiện) 5.3.3. Tính toán đường ống dẫn nước thải từ bể sinh học sang bể lắng Vận tốc nước thải trong ống ở bể sinh học cần được duy trì trong khoảng 0,6 – 1m/s. Chọn vận tốc nước ra khỏi bể v = 0,8m/s Đường kính ống dẫn nước từ bể sinh học sang bể lắng: Chọn ống PVC có đường kính danh nghĩa DN80 (còn gọi là ống D90). Kiểm tra lại vận tốc nước chảy trong ống: (thỏa điều kiện) Bảng 5.5: Kết quả tính toán thiết kế bể sinh học hiếu khí. Thông số Đơn vị Giá trị Thể tích hữu ích m3 41,58 Tổng thể tích xây dựng m3 48,51 Số ngăn ngăn 2 Kích thước mỗi ngăn: Chiều dài Chiều rộng Chiều cao hữu ích Chiều cao tổng cộng m m m m 3,15 2,2 3 3,5 Số đĩa phân phối khí cái 40 Giá thể m3 25,2 Hình 5.2: Bể sinh học hiếu khí với giá thể tiếp xúc dạng sợi. 5.4. BỂ LẮNG II Nhiệm vụ: Bể lắng đợt II lắng hỗn hợp nước – bùn từ bể sinh học dẫn qua và bùn lắng ở đây là bùn hoạt tính. Nội dung tính toán của bể lắng gồm: Kích thước bể Kiểm tra lại thời gian lưu nước, thời gian lưu bùn và tải trọng máng tràn Tính toán máng răng cưa. Tính toán ống xả bùn từ đáy bể lắng sang bể chứa bùn. 5.4.1. Tính toán kích thước bể lắng Các thông số thiết kế đặc trưng cho bể lắng đợt II thể hiện trong bảng sau: Bảng 5.6: Bảng thông số thiết kế bể lắng đợt II. Loại xử lý Tải trọng bề mặt (m3/m2.ngày) Tải trọng bùn (kg/m2.h) Chiều sâu tổng cộng (m) Trung bình Lớn nhất Trung bình Lớn nhất Bùn hoạt tính 16 – 32 40 – 48 3.9 – 5.8 9.7 3.7 – 6.0 Bùn hoạt tính oxygen 16 – 32 40 – 48 4.9 – 6.8 9.7 3.7 – 6.0 Aeroten tăng cường 8 – 16 24 - 32 0.98 – 4.9 6.8 3.7 – 6.0 Lọc sinh học 16 – 24 40 – 48 2.9 – 4.9 7.8 3.0 – 4.5 RBC - Xử lý BOD 16 – 32 40 – 48 3.9 – 5.8 9.7 3.0 – 4.5 - Nitrat hóa 16 – 24 32 – 40 2.9 – 4.9 7.8 3.0 – 4.5 Nguồn: Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp – Tính toán thiết kế công trình – TS. Lâm Minh Triết (Chủ biên) Chọn tải trọng bề mặt và tải trọng chất rắn thích hợp là: LA = 20 m3/m2.ngày LS = 5 kg/m2.h Diện tích bề mặt bể lắng tính theo tải trọng bề mặt: Diện tích bề mặt bể lắng tính theo tải trọng chất rắn: Do AL > AS, vậy chọn diện tích bề mặt bể lắng theo tải trọng bề mặt làm diện tích tính toán. Chọn kích thước bể lắng: Dài x Rộng = L x B = 3,3m x 3,3m = 10,89 m2 (đạt yêu cầu). Đường kính ống trung tâm: Chọn chiều sâu hữu ích bể lắng hL = 2m, chiều cao lớp bùn lắng hb = 0,9m, chiều cao an toàn hbv = 0,6m Chiều cao tổng cộng bể lắng đợt II: Chiều cao ống trung tâm: Để thuận tiện trong xây dựng, bể lắng được xây dựng với độ dốc đáy khoảng 8 – 12%, có trang bị thiết bị gạt cặn. 5.4.2. Kiểm tra thời gian lưu nước, thời gian lưu bùn và tải trọng máng tràn Thể tích phần lắng: Thời gian lưu nước: Thể tích phần chứa bùn: Thời gian lưu giữ bùn trong bể: Tải trọng máng tràn: ngày < 500 m3/m.ngày (thỏa điều kiện) 5.4.3. Tính toán máng răng cưa Máng răng cưa được thiết kế 5 khe/m dài, khe tạo góc 90o, như vậy tổng số khe dọc theo máng bê tông là: 4 x (3,3 – 0,6) x 5 = 54 khe. Máng răng cưa được bố trí sao cho điều chỉnh được chế độ chảy, lượng nước tràn qua để vào máng thu. Để thu bọt váng và các chất nổi trên bề mặt bể lắng, ta thiết kế máng tách cặn nổi bằng inox có kích thước 10m x 0,2m. Máng tách cặn nổi được bố trí theo chu vi bể, cách máng răng cưa 100mm, liên kết với máng răng cưa bằng phương pháp hàn. 5.4.4. Tính toán ống dẫn bùn từ đáy bể lắng II sang bể chứa bùn Chọn vận tốc bùn trong ống xả đáy là v = 0,8m/s Đường kính ống xả bùn từ bể lắng sang bể chứa bùn: Trên thực tế để hạn chế sự tắc nghẽn bùn trong trường hợp chảy theo trọng lực, đường kính ống xả bùn tối thiểu nên chọn là DN80. Chọn ống PVC có đường kính danh nghĩa DN80 (còn gọi là ống D90). Kiểm tra lại vận tốc nước chảy trong ống: Bảng 5.7: Kết quả tính toán thiết kế bể lắng II. Thông số Đơn vị Giá trị Thể tích hữu ích m3 32,67 Tổng thể tích xây dựng m3 38,12 Kích thước bể lắng Chiều dài Chiều rộng Chiều cao hữu ích Chiều cao tổng cộng m m m m 3,3 3,3 2,9 3,5 Đường kính ống trung tâm m 0,66 Chiều cao ống trung tâm m 1,2 Độ dốc đáy % 10 5.5. BỂ CHỨA BÙN Nhiệm vụ: Bùn từ đáy bể lắng II sẽ chảy trọng lực sang bể chứa bùn, một phần bùn trong bể sẽ được bơm tuần hoàn lại bể sinh học, phần bùn dư được bơm qua bể phân hủy bùn. Nội dung tính toán của bể chứa bùn gồm: Tính toán kích thước bể. Tính toán bơm bùn tuần hoàn và bùn dư. 5.5.1. Tính toán kích thước bể chứa bùn Tổng thể tích bùn được chuyển qua ngăn bể chứa bùn trong một ngày: Qbùn = Qr + Qb = 90 + 0,692 = 90,692 (m3/ngày) = 3,779 m3/h Chọn thời gian lưu bùn trong bể là t = 30 phút. Thể tích cần thiết của bể chứa bùn là: V = Qbùn x t = = 1,89 (m3) Để thuận tiện cho việc xây dựng, chọn kích thước bể chứa bùn như sau: L x B x Hhữu ích = 0,95m x 0,8m x 2,9m = 2,20m3 L x B x Hxây dựng = 0,95m x 0,8m x 3,5m = 2,66m3 5.5.2. Tính toán bơm bùn tuần hoàn và bùn dư Chọn bơm chìm đặt tại bể chứa bùn có lưu lượng Q = Qbùn = 3,779m3/h, cột áp 6m. Công suất của máy bơm: Trong đó: Q: lưu lượng máy bơm. H: cột áp của bơm, mH2O đ: khối lượng riêng của chất lỏng. Nước: đ = 1000kg/m3 Bn: đ = 1005 kg/m3 g: gia tốc trọng trường, g = 9,81 m/s2 ç: hiệu suất của bơm, ç = 0,73÷0,93 chọn ç = 0,8 Công suất thực tế của bơm cần chọn: Với K: là hệ số hiệu chỉnh, chọn K=1,5 Chọn bơm có đặc tính kỹ thuật: Loại : bơm chìm đặc chủng. Xuất xứ : Tsurumi - Japan. Model : 40PU2.25 Lưu lượng : Q = 3,8m3/h – H = 6m. Công suất : N = 0,25kW Điện : 3 pha – 380V – 50Hz Số lượng : 02 bơm (1 bơm chạy và 1 bơm dự phòng) 5.5.3. Tính toán đường ống bơm bùn tuần hoàn và bùn dư Vận tốc dòng chảy trong điều kiện có bơm là: 0,8 – 1,5m/s Chọn vb = 0,8m/s Đường kính ống bơm bùn tuần hoàn và bùn dư: Chọn ống PVC có đường kính danh nghĩa DN40 (còn gọi là ống D49). Kiểm tra lại vận tốc nước chảy trong ống: (thỏa điều kiện) Bảng 5.8: Kết quả tính toán thiết kế bể chứa bùn. Thông số Đơn vị Giá trị Thể tích hữu ích m3 2,2 Tổng thể tích xây dựng m3 2,66 Kích thước bể lắng Chiều dài Chiều rộng Chiều cao hữu ích Chiều cao tổng cộng m m m m 0,95 0,8 2,9 3,5 5.6. BỂ PHÂN HỦY BÙN Nhiệm vụ: Bể phân hủy bùn có nhiệm vụ chứa bùn dư từ hệ thống xử lý, phân hủy kỵ khí giảm thể tích bùn, thuận tiện cho việc vận chuyển bùn tiếp sau. Tính toán kích thước bể phân hủy bùn. Công suất xử lý của hệ thống là Q = 200 m3/ngày. Hàm lượng chất rắn trong nước thải vào hệ thống xử lý: SS =200 mg/l. Trong đó có 65% là chất rắn là cặn hữu cơ có thể phân hủy (VSS ) và 35% là chất trơ. Tổng khối lượng cặn lắng sinh ra từ hệ thống xử lý: Thể tích bùn sau khi nén tại bể phân hủy bùn: Với: s : Nồng độ bùn sau khi nén tại bể phân hủy bùn, s = 3% đ : Tỉ trọng bùn, đ = 1005kg/m3. Thời gian lưu bùn trong bể phân hủy: t = 20 ngày Thể tích bể phân hủy bùn: V = V’x t = 0,85 x 20 = 17 m3 Chọn kích thước bể phân hủy bùn : L x B x Hhữu ích = 3,3m x 2m x 3m = 19,8m3 L x B x Hxây dựng = 3,3m x 2m x 3,5m = 23,1m3 Bảng 5.9: Kết quả tính toán thiết kế bể phân hủy bùn. Thông số Đơn vị Giá trị Thể tích hữu ích m3 19,8 Tổng thể tích xây dựng m3 23,1 Kích thước bể: Chiều dài Chiều rộng Chiều cao hữu ích Chiều cao tổng cộng m m m m 3,3 2 3 3,5 5.7. BỂ KHỬ TRÙNG Nhiệm vụ: Nước thải sau bể lắng II vẫn còn chứa một lượng lớn vi khuẩn có hại. Do đó, khử trùng là giai đoạn cuối cùng trong quá trình xử lý nước thải trước khi dẫn ra nguồn tiếp nhận. Khử trùng nhằm mục đích phá hủy, tiêu diệt các loại vi khuẩn gây bệnh chưa được hoặc không thể loại bỏ trong quá trình xử lý nước thải. Nhiệm vụ của bể tiếp xúc khử trùng là phân bố đều hàm lượng chlorine vào nước thải nhằm tạo điều kiện tiếp xúc giữa chlorine là chất có khả năng oxy hóa mạnh với nước thải. Đồng thời với quá trình khử trùng, khi nước lưu lại trong bể, chlorine sẽ oxy hóa tiếp các chất hữu cơ mà các quá trình trước đó xử lý chưa triệt để. Nội dung tính toán của bể khử trùng gồm: Tính toán kích thước bể. Tính toán lượng hóa chất khử trùng cần thiết và chọn bơm định lượng. 5.7.1. Tính toán kích thước bể khử trùng Các thông số thiết kế bể tiếp xúc khử trùng có thể tham khảo ở bảng sau: Bảng 5.10: Các thông số thiết bể tiếp xúc khử trùng. Thông số Đơn vị Giá trị Tốc độ dòng chảy m/phút ≥ 2 – 4,5 Thời gian tiếp xúc phút 15 – 30 Tỷ số dài : rộng - ≥ 10 : 1 Chọn thời gian tiếp xúc giữa chlorine và nước thải là 30 phút. Thể tích cần thiết của bể tiếp xúc khử trùng: Chọn chiều cao hữu ích của bể khử trùng h = 2,8m. Chọn chiều cao bảo vệ của bể khử trùng hbv = 0,7m. Chiều cao tổng cộng: H = h + hbv = 2,8 + 0,7 = 3,5m Diện tích của bể khử trùng: Để đảm bảo cho sự tiếp xúc giữa hoá chất và nước thải là đồng đều, trong bể tiếp xúc khử trùng, ta xây thêm các vách ngăn để tạo sự khuấy trộn trong bể. Chọn bể tiếp xúc gồm 3 ngăn phân phối nước theo chiều dài bể, diện tích cần thiết của mỗi ngăn: Để thuận tiện cho việc xây dựng, ta chọn kích thước mỗi ngăn của bể khử trùng như sau: L x B x Hhữu ích = 0,8m x 0,65m x 2,8m = 1,46m3 L x B x Hxây dựng = 0,8m x 0,65m x 3,5m = 1,82m3 5.7.2. Tính toán lượng hóa chất khử trùng cần thiết và chọn bơm định lượng Liều lượng chlorine cần thiết để khử trùng có thể tham khảo ở bảng sau: Bảng 5.11: Liều lượng chlorine hoạt tính cần thiết để khử trùng nước thải. Nước thải Đơn vị Liều lượng chlorine Nước thải sau lắng sơ bộ mg/l 5 – 10 Nước thải sau khi kết tủa bằng hóa chất mg/l 3 – 10 Nước thải sau xử lý bằng lọc sinh học mg/l 3 – 10 Nước thải sau xử lý bằng bùn hoạt tính mg/l 2 – 8 Nước thải sau khi lọc cát mg/l 1 – 5 Đối với nước thải sau khi đã qua quá trình xử lý sinh học, ta có thể chọn hàm lượng chlorine hoạt tính cần thiết để khử trùng là 5mg/l. Lượng chlorine hoạt tính tiêu thụ hằng ngày: ngày Với: Q : lưu lượng nước thải trung bình, Q = 200m3/ngày. C : hàm lượng chlorine hoạt tính cần dùng, C = 5mg/l Hóa chất sử dụng để khử trùng là hypoclorit natri (NaOCl) với tên thường gọi là nước Javel hay thuốc tẩy với nồng độ chlorine hoạt tính 10%. Hypoclorit natri chứa gốc hypoclorit (OCl-) là chất có khả năng oxy hoá mạnh. Nếu xem 1 lít Javel ~ 1kg Javel sthì trong 1 lít Javel 10% có chứa 0,1kg chlorine hoạt tính => Để có 1kg chlorine hoạt tính thì lượng Javel 10% cần dùng hằng ngày là 10 lít. Chọn bồn pha chế dung dịch chlorine là loại bồn PVC có dung tích 300 lít. Pha 10 lít Javel 10% vào 240 lít nước ta được dung dịch Javel có nồng độ chlorine hoạt tính : C = = 0,4% Lượng Javel 0,4% cần dùng để khử trùng trong 1 giờ: Chọn bơm định lượng có các thông số kỹ thuật sau: Xuất xứ : Blue White - USA. Model : C-660-P Lưu lượng : Q = 13L/h – H = 2 bar (= 30psi). Công suất : N = 0,04kW Điện : 1 pha – 220V – 50Hz Số lượng : 02 bơm (1 bơm chạy và 1 bơm dự phòng) Bảng 5.12: Kết quả tính toán thiết kế bể tiếp xúc khử trùng. Thông số Đơn vị Giá trị Thể tích hữu ích m3 6,96 Tổng thể tích xây dựng m3 8,4 Số ngăn Ngăn 3 Kích thước mỗi ngăn Chiều dài Chiều rộng Chiều cao hữu ích Chiều cao tổng cộng m m m m 1 0,8 2,9 3,5 CHƯƠNG 6 KHÁI TOÁN GIÁ THÀNH XỬ LÝ 6.1. DỰ TOÁN PHẦN XÂY DỰNG VÀ THIẾT BỊ 6.1.1. Phần xây dựng Bảng 6.1 : Dự toán kinh phí phần xây dựng. STT Mã số Hạng mục Thể tích Đơn giá (VND) Thành tiền (VND) 01 B-101 Bể bơm 7,8 m3 3.000.000 23.400.000 02 B-102 Bể điều hòa 59,2 m3 3.000.000 177.600.000 03 B-201 Bể sinh học hiếu khí 48,5 m3 3.000.000 145.500.000 04 B-202 Bể lắng 38,1 m3 3.000.000 114.300.000 05 B-203 Bể chứa bùn 2,7 m3 3.000.000 8.100.000 06 B-301 Bể khử trùng 8,4 m3 3.000.000 25.200.000 07 B-401 Bể phân hủy bùn 23,1 m3 3.000.000 69.300.000 08 N-01 Nhà điều hành 12 m2 3.200.000 38.400.000 Tổng cộng 601.800.000 6.1.2. Phần thiết bị Bảng 6.2 : Dự toán kinh phí phần thiết bị. STT Tên thiết bị Thông số kỹ thuật Số lượng Đơn giá (VND) Thành tiền (VND) 01 Lược rác thô SC-101 - Kích thước : 1700mm x 500mm - Vật liệu : Inox - Khe hở : 10 mm - Xuất xứ : Việt Nam 1 cái 5.000.000 5.000.000 02 Bơm nước thải P-101A/B - Loại : bơm chìm đặc chủng. - Lưu lượng : Q = 25m3/h – H = 6m. - Công suất : N = 1,5kW - Điện : 3 pha – 380V – 50Hz - Xuất xư : Tsurumi – Japan. - Model : 80PU21.5 2 cái 17.500.000 35.000.000 03 Bơm nước thải P-102 A/B - Loại : bơm chìm đặc chủng. - Lưu lượng : Q = 8,33m3/h – H = 6m. - Công suất : N = 0,4 kW - Điện : 3 pha – 380V – 50Hz - Xuất xư : Tsurumi – Japan. - Model : 50PU2.4 2 cái 8.600.000 17.200.000 04 Phân phối khí bể điều hòa - Loại : Phân phối khí thô dạng đĩa. - Kích thước : D 3” - Vật liệu màng : nhựa acrylic - Số lượng : 8 đĩa - Xuất xứ : SSI – USA 1 hệ thống 1.640.000 1.640.000 05 Giá thể vi sinh BIO-201 A/B - Loại : giá thể vi sinh dạng sợi - Diện tích bề mặt riêng: Fa = 280 m2/m3 - Đường kính: 50mm - Độ rỗng xốp: P = 99%. - Khối lượng: 28g/m dây - Vật liệu chế tạo: Nylon - Xuất xứ : Taiwan 25,2 m3 1.000.000 25.200.000 06 Khung treo giá thể - Khung hình chữ nhật. - Kích thước : D x R x C = 3,15 x 2 x 2(m) - Vật liệu : V3 – Inox. - Xuất xứ : Việt Nam 2 cái 5.000.000 10.000.000 07 Phân phối khí bể sinh học - Loại : Phân phối khí mịn dạng đĩa. - Kích thước : D 9” - Vật liệu màng : EPDM - Số lượng : 20 đĩa - Xuất xứ : SSI - USA 2 hệ thống 8.000.000 16.000.000 08 Thiết bị gạt bùn M-202 - Vật liệu trục và khung : Inox - Kích thước: H3500 x D3200 (mm) - Xuất xứ : Việt Nam - Động cơ hộp số : N = 0,4kW - Điện : 380V – 3 pha – 50 Hz - Xuất xứ : SEW 1 cái 30.000.000 30.000.000 09 Ống trung tâm - Kích thước : D660 x H1600 (mm) - Vật liệu : SUS 304 - Xuất xứ : Việt Nam. 1 cái 4.600.000 4.600.000 10 Máng thu nước sau lắng - Loại : máng răng cưa - Kích thước : L10.800 x H250 (mm) - Vật liệu :SUS 304 - Xuất xứ : Việt Nam 1 cái 7.000.000 7.000.000 11 Máng tách váng cặn - Loại : máng phẳng - Kích thước : L10.000 x H200 (mm) - Vật liệu : SUS 304 - Xuất xứ : Việt Nam 1 cái 5.700.000 5.700.000 12 Bơm bùn P-203 A/B - Loại : bơm chìm đặc chủng. - Lưu lượng : Q = 3,8m3/h – H = 6m. - Công suất : N = 0,25kW - Điện : 3 pha – 380V – 50Hz - Xuất xứ : Tsurumi - Japan. - Model : 40PU2.25 2 cái 8.000.000 16.000.000 13 Máy thổi khí AB-01 A/B - Loại : Root. - Lưu lượng : Q = 4,8m3/phút – H = 4m. - Công suất : N = 7,5kW - Điện : 3 pha – 380V – 50Hz - Xuất xứ : Tsurumi – Japan. - Model : RSR-80K 2 cái 61.000.000 122.000.000 14 Bơm định lượng DP-01 A/B - Lưu lượng : Q = 13L/h – H = 2 bar - Công suất : N = 0,04kW - Điện : 1 pha – 220V – 50Hz - Xuất xứ: Blue White - USA. - Model : C-660-P 2 cái 5.200.000 10.400.000 15 Bồn pha hóa chất CT-01 - Thể tích : 300L - Vật liệu : PE - Xuất xứ : Việt Nam 1 cái 1.000.000 1.000.000 16 Tủ điện điều khiển - Vỏ tủ bằng thép sơn tĩnh điện. - Xuất xứ : + Vỏ tủ : Việt Nam + Linh kiện : LS + PLC : Omron - Japan 1 cái 25.000.000 25.000.000 17 Hệ thống điện động lực và chiếu sáng - Cáp điện : Cadivi – Việt Nam - Ống luồn cáp điện : PVC – Bình Minh 1 hệ thống 6.000.000 6.000.000 18 Hệ thống đường ống công nghệ - Ống dẫn nước và hóa chất : PVC – Bình Minh - Ống dẫn khí trên cạn : Sắt tráng kẽm - Ống dẫn khí dưới nước : PVC – Bình Minh 1 hệ thống 20.000.000 20.000.000 19 Nuôi cấy vi sinh 15.000.000 20 Chuyển giao công nghệ 20.000.000 Tổng cộng 392.740.000 6.1.3. Tổng cộng dự toán Tổng chi phí đầu tư ban đầu = Chi phí phần xây dựng + Chi phí phần thiết bị + Thuế VAT (10%) = 601.800.000 + 392.740.000 + 10% x(601.800.000 + 392.740.000) = 1.093.994.000 (đồng) 6.2. SUẤT ĐẦU TƯ Suất đầu tư cho 1m3 nước thải: (đồng/m3 nước thải) Niên hạn thiết kế : 20 năm. 6.3. CHI PHÍ VẬN HÀNH Chi phí 1 m3 nước bao gồm: Chi phí điện, chi phí hoá chất và chi phí nhân công. Thời gian hoạt động của hệ thống trong 1 ngày là 24 giờ . Lượng nước thải xử lý được trong 1 ngày là: Q = 200 m3/ngày. Chi phí vận hành để xử lý 1 m3 nước thải như sau : 6.3.1. Chi phí điện Điện năng sử dụng trong hệ thống như sau: Bảng 6.3 : Điện năng tiêu thụ trong ngày của hệ thống. STT Mã số Tên thiết bị Công suất ( kW) Số lượng Thời gian hoạt động (h/ngày) Điện năng ( kW) 1 P-101A/B Bơm nước thải 1,5 2 6 18 2 P-102A/B Bơm nước thải 0,4 2 12 9,6 3 M-202 Thiết bị gạt bùn 0,4 1 24 9,6 4 P-203A/B Bơm bùn 0,25 2 12 6 5 AB-01A/B Máy thổi khí 7,5 2 12 180 6 DP-01A/B Bơm định lượng 0.04 2 12 0,96 Tổng cộng 224,16 Đơn giá điện: 1000 đ/ kW. Chi phí điện hàng ngày là: 224,16 x 1000 = 224.160 (đồng/ngày) Chi phí điện xử lý 1 m3 nước thải: Tđ = 224.160 / 200 = 1.121 (đồng/m3 nước thải) 6.3.2. Chi phí hoá chất Hoá chất sử dụng trong hệ thống là chlorine. Chi phí hoá chất xử lý 1 m3 nước thải là : Bảng 6.4 : Lượng hóa chất tiêu thụ trong ngày của hệ thống. STT Tên hóa chất Định mức sử dụng (lít/ngày) Đơn giá (đồng/lít) Thành tiền (đồng) 1 Clorine (Javel 10%) 10 2.800 28.000 Chi phí hoá chất xử lý 1 m3 nước thải là : Thc = 28.000/200 = 140 (đồng/m3 nước thải) 6.3.3. Chi phí nhân công Vận hành hệ thống cần 2 nhân viên. Mức lương trung bình cho mỗi nhân viên là 2.000.000 đồng/tháng. Chi phí nhân công vận hành xử lý 1 m3 nước thải là : Tnc = (2.000.000 x 2) / (30x200) = 667 (đồng/m3 nước thải) 6.3.4. Chi phí bảo trì, sửa chữa Chi phí sửa chữa nhỏ như tra dầu mỡ, chi phí kiểm tra máy móc định kỳ. Chi phí này chiếm 1% tổng chi phí đầu tư ban đầu tính cho một năm. Tbt = 0,01 x 1.093.994.000 /20 /365 /200 = 8 (đồng/m3 nước thải) 6.3.5. Chi phí vận hành xử lý 1m3 nước thải T tc = Tđ + Thc + Tnc + Tbt = 1121 + 140 + 667 + 8 = 1.936 (đồng/m3 nước thải) CHƯƠNG 7 QUẢN LÝ VẬN HÀNH HỆ THỐNG 7.1. ĐƯA HỆ THỐNG VÀO HOẠT ĐỘNG Từ thiết kế đến thi công: căn cứ vào bản vẽ mặt bằng tổng thể và các bản vẽ chi tiết, xác định hiện trạng mặt bằng sẽ xây dựng các hạng mục công trình: kích thước, cao trình, vị trí. Xác định các sai số trong thiết kế và thực tế để thống nhất với nhà đầu tư về phương án giải quyết. Dựa trên các thiết kế cơ bản đã có, lập các bản vẽ triển khai cụ thể để chế tạo, gia công và lắp đặt các thiết bị, tủ điện điều khiển, đường ống kỹ thuật, đường điện… Đơn vị thi công sẽ xác định chính xác vị trí các thiết bị trên mặt bằng hiện trạng khu đất xây dựng. 7.1.1. Lắp đặt các thiết bị, đường ống công nghệ Việc lắp đặt hệ thống đường ống công nghệ được tiến hành sau khi đã định vị chính xác vị trí các thiết bị và các cao độ. Trong quá trình thi công, cao trình đường ống sẽ được kiểm tra thường xuyên, chặt chẽ để đảm bảo chính xác. Phần lớn các đường ống công nghệ là ống sắt tráng kẽm và ống PVC. Thi công ghép nối giữa các ống kim loại có đường kính lớn hơn hoặc bằng 168 mm ghép bằng mặt bích. Các ống kim loại đặt âm dưới mặt đất và các ống có đường kính nhỏ hơn hoặc bằng 114 mm sẽ được hàn với nhau cẩn thận nhằm đảm bảo chất lượng mối ghép và tuổi thọ công trình. Các đường ống công nghệ được cố định bằng các pát đỡ. Các đường ống có cao độ âm so với mặt đất hiện hành thì sẽ đi chìm và san lấp mặt bằng. Các đường ống ngầm chỉ được lắp sau khi đã thử nước và các chỗ rò rỉ. 7.1.2. Lắp đặt hệ thống đường điện kỹ thuật Tất cả các thiết bị điện, dây điện được chọn lựa phù hợp với công suất thiết bị và đảm bảo an toàn cho các động cơ và người sử dụng. Tất cả các dây điện được đi trong máng dẫn hay ống PVC. Hạn chế tối đa các kết nối dây điện trên đường dẫn. Đối với các động cơ ở xa tủ điện điều khiển, ngoài thiết bị bảo vệ tại tủ điều khiển trung tâm còn có cầu dao cắt động cơ tại vị trí thuận tiện để cắt điện khi cần thiết. Các động cơ điện sẽ hoạt động theo hai chế độ: tự động và điều khiển bằng tay. 7.2. GIAI ĐOẠN VẬN HÀNH HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI 7.2.1. Kiểm tra trước khi bắt đầu * Kiểm tra hệ thống đường ống, van. - Kiểm tra hệ thống đường ống, van xem có bị bể hay rò rỉ. - Kiểm tra các van đã ở đúng trạng thái đóng/mở theo trạng thái hoạt động chưa. - Kiểm tra hệ thống đường ống, van có bị tắc không. * Kiểm tra hệ thống điện điều khiển. - Kiểm tra điện áp pha, dây của nguồn điện. - Kiểm tra đường dây, mối nối có kín và đảm bảo không bị rò điện. - Các công tắc hoạt động có ở đúng trạng thái không. * Kiểm tra các thiết bị. - Kiểm tra sự hoạt động của từng thiết bị có hoạt động tốt hoạt động bình thường theo yêu cầu thiết kế hay không. 7.2.2. Vận hành tủ điện điều khiển Hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt khu dân cư Bình An được vận hành theo chế độ tự động điều khiển bởi PLC. Trên mỗi công tắc đều có ghi mã máy, ON, OFF. Tủ điện sẽ có 1 CB tổng khống chế nguồn vào. Mỗi động cơ được bảo vệ bởi: 01 CB khống chế nguồn, ngắn mạch và 01 bộ khởi động từ khống chế quá tải. Đối với động cơ có công suất nhỏ có thể được bảo vệ quá tải bằng cầu chì. Các động cơ được khởi động và tắt bằng nút nhấn. Mỗi động cơ có đèn báo động cơ hoạt động và có sự cố (hoặc ngừng). Quy trình vận hành tủ điện - Kiểm tra nguồn điện cấp vào đạt 380 V- 3 pha. - Kiểm tra nguồn cấp cho thiết bị, và nguồn cấp cho các relay trung gian. - Đóng cầu dao tổng và từng cầu dao của các thiết bị. Chú ý : - Khi một trong các thiết bị trong hệ thống bị sự cố, đèn màu vàng trên tủ sẽ sáng. Người vận hành phải bình tĩnh ngắt cầu dao tổng, sau đó lần lượt kiểm tra các thiết bị liên quan để phát hiện thiết bị bị sự cố. - Tùy theo chức năng của của thiết bị bị sự cố, nếu thiết bị này ngừng hoạt động mà không ảnh hưởng đến quá trình xử lý chung, có thể ngừng hoạt động máy này bằng cách ngắt cầu dao báo bộ phận cơ điện để sửa chữa. Các thiết bị khác cho hoạt động lại bình thường. Chế độ điều khiển Vận hành bằng tay Chế độ điều khiển bằng tay sử dụng trong quá trình chạy thử máy hoặc cân chỉnh máy móc. Gạt công tắc chính qua chế độ MAN, sau đó muốn vận hành máy nào thì gạt công tắc tại máy đó qua chế độ ON. Vận hành tự động Gạt công tắc tất cả các máy qua chế độ OFF, sau đó gạt công tắc chính qua chế độ AUTO. Chú ý: - Khi vận hành thì đèn xanh tại mỗi thiết bị sẽ sáng lên. Khi máy nào có sự cố thì đèn vàng tại máy đó sẽ sáng lên. - Trong trường hợp khi đang hoạt động bị sự cố mất điện, sau khi có điện trở lại, công nhân vận hành phải nhấn nút ON chính để cấp điện lại cho tủ điện và chế độ đổi máy sẽ thực hiện lại từ đầu. 7.2.3. Vận hành giai đoạn khởi động Trình tự các bước như sau: - Nguồn nước dùng nuôi cấy vi sinh có thể sử dụng nước sạch hay tận dụng nguồn nước thải sẵn có, nhưng tải lượng chất hữu cơ không nên quá cao (>0,15 kgBOD/m3). - Cho bùn hoạt tính hoặc men vi sinh vào để tiến hành nuôi cấy vi sinh. Nồng độ bùn giống thường đưa vào bể sinh học: 1000mg/l. Khối lượng bùn cần thiết trong bể sinh học trong giai đoạn nuôi cấy vi sinh được tính như sau: Gbùn = Vbể x Co = Vbể x (X/0,8) = 40 x (1000/0,8) = 50 kg Thể tích bùn hoạt tính nồng độ 3% cần thiết: Vbùn = Gbùn / (dbùn x nồng độ bùn) = 50 / (1,02 x 3%) = 1,63 m3 - Cung cấp khí vào bể để duy trì sự sống cho vi sinh vật. - Theo dõi và phân tích các chỉ tiêu cần thiết: pH, DO, SV, SVI. - Tăng dần tải trọng hữu cơ đến mức thích hợp (khi tải trọng hữu cơ đạt đến mức tính toán (0,2 – 0,3 kgBOD/m3.ngày) thì giai đoạn khởi động kết thúc, quá trình vận hành đi vào ổn định. Trong giai đoạn khởi động, thông số DO thường dao động rất lớn (1,5 – 8 mgO2/l), tạo nhiều bọt trắng khó tan. Cần liên tục vớt bỏ bọt nổi trên bề mặt bể sinh học. Để đánh giá hoạt động của hệ thống cần phải theo dõi chặt chẽ hoạt động phân hủy vi sinh trong các bể sinh học. Việc đánh giá, xác định trạng thái ổn định và tối ưu chỉ có thể đạt được trên cơ sở: - Hiểu biết về các thiết bị kỹ thuật. - Hiểu biết về quá trình xử lý sinh học. - Theo dõi và phân tích thường xuyên các đặc tính của nước thải, trạng thái hoạt động của bể, các thông số của quá trình. Các kết quả theo dõi biến thiên theo thời gian được thể hiện trên đồ thị. - Ghi chép các thông số để rút ra kinh nghiệm. Cần có sự quan sát các thông số vật lý như mùi, độ màu, độ đục, lớp bọt trong bể cũng như dòng chảy. Tần số quan sát là hàng ngày. Trong bể sinh học, quá trình phân hủy của vi sinh vật phụ thuộc vào các điều kiện sau: pH của nước thải, nhiệt độ, các chất dinh dưỡng, nồng độ bùn và tính đồng nhất của nước thải. Do đó cần phải theo dõi các thông số này. 7.2.4. Vận hành giai đoạn duy trì Đối với phương pháp xử lý sinh học hiếu khí, giai đoạn khởi động rất ngắn, nên không có sự khác biệt giữa giai đoạn duy trì so với giai đoạn khởi động. Giai đoạn duy trì có số lần phân tích ít hơn giai đoạn khởi động. Ngoài ra cần quan sát các thông số vật lý như độ mùi, độ màu, độ đục, lớp bọt trong bể cũng như dòng chảy. Tần số quan sát là hàng ngày. 7.3. KIỂM TRA CÁC THÔNG SỐ VẬN HÀNH 7.3.1. Kiểm soát chất lượng nước đầu vào Khi lưu lượng và chất lượng nước thải tiếp nhận thay đổi, thì môi trường của bể làm thoáng và bể lắng thứ cấp thay đổi theo. Nếu quá trình bùn hoạt tính được thiết lập tốt, BOD và SS sau khi xử lý phải nhỏ hơn 20 đến 25 mg/l. Nếu lưu lượng và/hoặc nồng độ chất ô nhiễm trong dòng vào tăng đáng kể (quá 10%), cần phải điều chỉnh thông số vận hành. v Lưu lượng Kiểm tra lưu lượng nước thải là cần thiết cho sự duy trì hoạt động ổn định của hệ thống. Ở giai đoạn ổn định, lưu lượng cần duy trì là 8,33 m3/h (200m3/ngày). Lưu lượng cùng với nồng độ BOD, COD xác định tải trọng của bể sinh học. 7.3.2. Kiểm soát bể sinh học hiếu khí v Tải trọng chất hữu cơ – BOD, COD Sự quá tải dẫn đến giảm hiệu suất của quá trình. Do đó cần có sự kiểm soát BOD, COD để giữ cho tải trọng bể ổn định và đạt hiệu suất tối ưu. Việc quá tải các giá trị thiết kế có thể dẫn đến: ü Tăng hàm lượng BOD, COD của nước thải sau xử lý. ü Trương bùn. v Nồng độ oxy hòa tan – DO Nồng độ oxy tối ưu là 1,5 – 2,5 mg/l. Sự thiếu oxy trong bể phản ứng dẫn đến: ü Giảm hiệu suất xử lý và chất lượng nước sau xử lý. ü Giảm khả năng lắng, tăng số lượng vi khuẩn dạng sợi. ü Ức chế quá trình oxy hóa. Nồng độ oxy cao dẫn đến: ü Ngăn chặn quá trình hình thành bông của bùn. ü Giảm khả năng lắng, nước sau xử lý bị đục. ü Tốn năng lượng. v Kiểm soát bùn Đối với hoạt động của bể làm thoáng phải theo dõi chặt chẽ sự hình thành bùn trong bể. Tính quan trọng của bùn là khả năng tạo bông bùn. Bùn trong bể sinh hoạt thường có tuổi lớn, từ 3 – 7 ngày. Hoạt tính của bùn giảm theo tuổi của bùn. Bùn có tuổi nhỏ hơn 1 ngày là bùn có hoạt tính lớn nhất. Do đó thời gian bùn hoạt tính lưu trong bể không được quá 5 ngày. Khả năng lắng của bùn (SV) là một điều cần kiểm soát và phải theo dõi hằng ngày. Bùn hoạt tính tốt thể hiện qua khả năng lắng nhanh, SV tốt nhất của bùn phải nằm trong khoảng 150 – 200 ml/1000ml. Lượng bùn ngày một gia tăng do sự phát triển của các vi sinh vật cũng như việc tách các chất bẩn ra khỏi nước thải. Số lượng bùn dư không giúp ích cho việc xử lý nước thải ngược lại nếu không lấy đi còn là trở ngại lớn. Lượng bùn dư này được bơm sang bể phân hủy bùn để tăng nồng độ, sau đó thải bỏ ở dạng đặc sệt. v Tỷ số F/M và MLSS Điểm nổi bật của quá trình xử lý sinh học đó là quá trình xử lý phụ thuộc vào lượng bùn sinh học trong hệ thống và thể chất của vi sinh vật. Để vận hành thành công, nhân viên vận hành cần thiết phải duy trì sự quan sát và kiểm tra liên tục hàng ngày hàm lượng bùn hoạt tính MLSS. Tỷ số tải trọng F/M là tỷ số lượng thức ăn (BOD) cung cấp mỗi ngày cho khối lượng vi sinh vật trong bể sinh học. Tỷ số F/M được sử dụng để kiểm soát lượng MLSS trong bể sinh học của hệ thống xử lý theo thiết kế có giá trị 0,18 – 0,2. v Tạo bọt Lớp bọt trắng nổi trong bể làm thoáng là nét đặc trưng hệ sinh học. Những bọt này biến rất nhanh sau khi ngưng sục khí. Sự thay đổi màu và số lượng bọt cho biết tình trạng của bể trong khi vận hành quá trình. Số lượng bọt trắng nhiều: ü Trong giai đoạn khởi động, bùn non đang trong giai đoạn thích nghi. ü Sự tăng chất tẩy rửa trong nước thải. ü Quá tải bùn. ü Có chất ức chế và độc chất. ü pH cao hoặc quá thấp. ü Thiếu oxy. ü Thiếu dinh dưỡng. ü Điều kiện nhiệt độ thất thường. Bọt nâu: ü Vi khuẩn dạng sợi – Nocardia cùng với bùn trương. ü Tải lượng thấp của bể phản ứng. ü Nước thải chứa dầu mỡ. Bọt đen sẫm: ü Nước thải có chứa chất màu. ü Thiếu oxy. v Mùi – màu Mỗi loại nước thải có màu và mùi đặc trưng, tùy thuộc vào thành phần hóa học của nước thải ấy. Sự thay đổi của những tính chất này có thể do thành phần nước thải thay đổi và nó ảnh hưởng đến quá trình sinh học. Bùn sinh học thường có màu nâu đặc biệt. Khi quá tải hoặc không đủ oxy thì màu nâu đặc biệt này sẽ trở thành màu xám đen. Do thiếu oxy, hỗn hợp lỏng thường phát triển mạnh, có mùi khó chịu của H2S, mercaptans… do xảy ra quá trình sinh học yếm khí. Trong bể sinh học màu của bùn của các mẫu lấy từ độ cao khác nhau là nâu thể hiện bể hoạt động tốt. Nếu lớp bùn bông màu đen cần lập tức kiểm tra các thông số liên quan và tìm biện pháp khắc phục. v pH Quá trình xử lý sinh học hiếu khí hoạt động tốt với giá trị pH trong khoảng 6,5 – 8,5. Trong bể xử lý sinh học, do có các hoạt động phân hủy của các vi sinh vật và quá trình giải phóng CO2 nên pH của các bể luôn thay đổi. Giá trị pH thay đổi theo chiều hướng tăng là do quá trình biến đổi các axit thành khí CO2. 7.3.3. Kiểm soát nước sau xử lý v pH pH của nước thải sau xử lý là một tiêu chuẩn đánh giá quá trình xử lý và có thể làm cơ sở cho việc điều chỉnh pH nước thải. v BOD BOD của nước thải sau khi xử lý sinh học là đại lượng đặc trưng cho hiệu suất xử lý của quá trình. Sự tăng BOD của nước sau khi xử lý có thể do những nguyên nhân sau: ü Quá tải. ü Thiếu oxy (trường hợp bể Aerotank). ü pH không ổn định. ü Thiếu dinh dưỡng. ü Trúng độc. Vì phân tích BOD5 mất khoảng 5 ngày để cho ra kết quả phân tích nên khó kiểm tra quá trình dựa trên BOD. Do vậy, ta thường kết hợp với việc xác định COD. v COD COD đặc trưng cho lượng hữu cơ còn lại trong nước sau xử lý. COD bao gồm cả thành phần có thể phân hủy sinh học và không thể phân hủy sinh học. Việc phân tích COD có thể được sử dụng cho việc kiểm soát quá trình. Sự tăng COD của nước sau xử lý có thể do những nguyên nhân tương tự đối với sự tăng BOD. Tuy vậy, COD cũng có thể thay đổi nếu tính chất nước thải không ổn định (có chứa nhiều chất không phân hủy sinh học). Trong trường hợp đó BOD tương ứng không thay đổi. v Chất rắn lơ lửng Chất rắn lơ lửng cho phép chúng ta đánh giá tính chất bùn. Sự gia tăng chất rắn lơ lửng có thể do những nguyên nhân sau: ü Sự trương bùn. ü Bùn tăng trưởng quá mạnh. ü Bùn chết (sau khi trúng độc). ü Lượng bùn dư quá nhiều. v Độ đục Nói chung nước thải sau xử lý của hệ thống sinh học khá trong. Độ đục cho biết sự hiện diện của chất rắn lơ lửng. Chất rắn lơ lửng thường là những bông bùn trôi theo dòng nước sau xử lý, do bùn trương, trúng độc, quá tải… Đôi khi chất rắn lơ lửng cũng có thể là những chất hóa học không thể phân hủy sinh học. Biểu hiện độ đục loại này cho thấy quá trình chưa tốt. 7.3.4. Kiểm tra chất lượng nước sau xử lý Để hệ thống hoạt động tốt, người vận hành cần thường xuyên theo dõi chất lượng nước thải trước và sau khi xử lý qua các chỉ tiêu liệt kê trong bảng thành phần và tính chất nước thải, kết hợp một số chỉ tiêu cần kiểm soát hoạt động bể làm thoáng. 1. Vị trí lấy mẫu Bảng 7.1: Các thông số kiểm soát, vị trí và tần suất lấy mẫu. STT Thông số Vị trí Khởi động Duy trì 01 pH Tại bể bơm và đầu ra bể khử trùng 4h/ngày 1 lần/ngày 02 BOD5 Tại bể bơm và đầu ra bể khử trùng 1 lần/ngày 1 lần/ngày 03 COD Tại bể bơm và đầu ra bể khử trùng 1 lần/ngày 1 lần/ngày 04 SS Tại bể bơm và đầu ra bể khử trùng 1 lần/ngày 1 lần/ngày 05 N-NH3 Tại bể bơm và đầu ra bể khử trùng 1 lần/ngày 1 lần/ngày 06 N-NO3- Tại bể bơm và đầu ra bể khử trùng 1 lần/ngày 1 lần/ngày 07 P-PO43- Tại bể bơm và đầu ra bể khử trùng 1 lần/ngày 1 lần/ngày 08 Coliforms Tại bể bơm và đầu ra bể khử trùng 1 lần/ngày 1 lần/ngày 09 MLSS Tại bể sinh học 1 lần/ngày 3 lần/ngày 10 SV Tại bể sinh học 1 lần/ngày 3 lần/ngày 11 DO Tại bể sinh học 2 lần/ngày 3 lần/ngày Ghi chú: Tần suất lấy mẫu và phân tích mẫu có thể thay đổi theo chế độ vận hành thực tế. 2. Phương pháp lấy mẫu và bảo quản mẫu Bình chứa mẫu phải được rửa sạch và được tráng bằng chính nước mẫu ít nhất 2 lần trước khi lấy mẫu. Khi lấy mẫu, phải ghi chép cẩn thận nội dung sau và dán chắc chắn lên bình lấy mẫu: Loại nước thải. Ký hiệu mẫu. Vị trí lấy mẫu. Địa điểm lấy mẫu (tên của công trình xử lý). Ngày lấy mẫu. Người lấy mẫu. Các biện pháp bảo quản. Các chỉ tiêu cần phân tích. Ghi chép vào sổ lưu các mẫu đem phân tích và kết quả phân tích. Thể tích lấy mẫu: 02 lít/ mẫu. Bảo quản mẫu: chứa mẫu trong bình nhựa hay bình thủy