Đề tài Thiết kế trạm xử lý nước thải cho khu công nghiệp Đất Cuốc (Khu B) huyện Tân Uyên Tỉnh Bình Dương công suất 3000m3/ngày đêm

CHƯƠNG 1. MỞ ĐẦU ĐẶT VẤN ĐỀ Ngày nay, phát triển bền vững là xu hướng phát triển chủ đạo của các nước trên thế giới. Đó là sự phát triển mạnh mẽ, liên tục của nền kinh tế, đồng thời với việc lành mạnh hoá xã hội và bảo vệ môi trường. Ở nước ta, Đảng và nhà nước sớm nhận rõ tầm quan trọng và mối quan hệ gắn kết giữa phát triển kinh tế và bảo vệ môi trường, đặc biệt trong thời kỳ công nghiệp hoá và hiện đại hoá đất nước. Để tạo điều kiện trong quá trình công nghiệp hoá và hiện đại hoá đất nước, các khu công nghiệp được thành lập. Các khu công nghiệp được hình thành với một số loại hình và qui mô khác nhau, theo mục tiêu hoạt động và chức năng hoạt động, các khu công nghiệp hiện được chia ra các loại hình: Loại hình 1: các khu công nghiệp được xây dựng trên khuôn viên đã có một số doanh nghiệp hoạt động. Các doanh nghiệp này được thành lập nhằm đáp ứng nhu cầu phát triển theo đúng qui hoạch, đồng thời tạo hạ tầng kỹ thuật tập trung đồng bộ và hạ tầng xã hội thuận lợi phục vụ tốt việc phát triển khu công nghiệp có điều kiện xử lý các chất thải với các thiết bị tiên tiến. Loại hình 2: các khu công nghiệp thành lập nhằm đáp ứng các nhu cầu di dời các nhà máy, xí nghiệp ở nội thành các đô thị xen kẽ với khu dân cư đông đúc do yêu cầu bảo vệ môi trường nhất thiết phải duy chuyển. Loại hình 3: các khu công nghiệp qui mô nhỏ và vừa mà hoạt động sản xuất gắn liền với nguồn nguyên liệu nông lâm, thuỷ sản được hình thành ở một số tỉnh đồng bằng sông Cửu Long. Loại hình 4: các KCN hiện đại, xây dựng mới hoàn toàn. Các KCN loại này có tốc độ hạ tầng tương đối nhanh và chất lượng khá cao, có hệ thống xử lý chất thải tiên tiến, đồng bộ tạo điều kiện hấp dẫn đầu tư đối với các công ty nước ngoài có công nghệ cao, khả năng tài chính và làm ăn lâu dài với Việt Nam, khả năng vận động và xúc tiến đầu tư thuận lợi, có mạng lưới kinh doanh rộng ở nhiều nước, có kinh nghiệm tiếp thị. Tỉnh Bình Dương là nơi tập trung các khu công nghiệp và cũng là nơi phát triển các khu công nghiệp nhiều nhất của nươc. Một trong những công tác chú trọng quan tâm nhằm hạn chế ô nhiễm công nghiệp là phân vùng phát triển kinh tế, di dời cơ sở công nghiệp chưa được bố trí hợp lý gây ô nhiễm môi trường nội thành đến các khu công nghiệp tập trung mới. Sự ô nhiễm kênh rạch do nước thải sản xuất và sinh hoạt trong các KCN có phạm vi không chỉ dừng lại trong khu vực gần KCN mà các kênh rạch này còn mang theo toàn bộ nước ô nhiễm của mình lan truyền rộng khắp các vùng khác, gây ô nhiễm các vùng nước mặt lân cận. Do vậy , cùng với việc xây dựng các khu công nghiệp, việc xây dựng các hệ thống xử lý chất thải, trong đó có hệ thống xử lý nước thải cũng cần được tiến hành nhằm giảm thiểu tới mức thấp nhất các tác hại do chất thải gây ra đối với môi trường. Tuy nhiên, làm sạch chất thải không phải là cách giải quyết vấn đề một cách cơ bản mà chỉ là phương pháp hỗ trợ. Bên cạnh việc xây dựng các hệ thống xử lý nước thải, các nhà máy xí nghiệp trong khu công nghiệp cũng cần áp dụng biện pháp giảm thiểu nước thải như: áp dụng công nghệ mới có hoặc có ít nước thải, loại trừ hoặc giảm phế thải công nghiệp vào nước thải sản xuất, áp dụng hệ thống tuần hoàn, tái sử dụng nước thải. TÍNH CẤP THIẾT Với sự ô nhiễm môi trường ngày càng nghiêm trọng, sự phát triển công nghiệp và kết quả là nhiều khu công nghiệp hình thành với sản xuất hàng loạt các loại hình sản phẩm, kết quả là các nhà máy xí nghiệp thải một lượng lớn nước thải chưa đạt tiêu chuẩn vào nguồn tiếp nhận làm gây ô nhiễm nguồn nước mặt hay nước ngầm, sự qui định nghiêm ngặt về môi trường, hạn chế phát sinh mùi hôi khi xả thải cũng như tạo điều kiện ổn định cho nhà máy hoạt động.Vì vậy để đảm bảo an toàn cho nguồn nước cũng như môi trường thì tính cấp thiết hiện nay là cần phải xây dựng các hệ thống XLNT cho các khu công nghiệp, các nhà máy xí nghiệp nằm trong các khu công nghiêp. MỤC TIÊU CỦA LUẬN VĂN Thiết kế trạm xử lý nước thải cho khu công nghiệp Đất Cuốc (Khu B) huyện Tân Uyên Tỉnh Bình Dương công suất 3000m3/ngày đêm. Nươc thải đầu vào của trạm XLNT tập trung là nước thải đầu ra của các nhà máy, xí nghiệp sản xuất đã đạt tiêu chuẩn QCVN 24: 2009 (cột B) Nước thải đầu ra của Trạm XLNT tập trung đạt tiêu chuẩn QCVN 24: 2009 (cột A) trước khi xả ra suối Tân Lợi. 1.4 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 1.4.1 Đối tượng nghiên cứu Công nghệ xử lý nước thải cho loại hình Khu Công Nghiệp. Phạm vi nghiên cứu Đề tài giới hạn trong việc tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho khu công nghiệp Đất Cuốc B Nước thải đầu vào của hệ thống đã được xử lý sơ bộ đạt loại B (QCVN 24:2009/BTNMT) và được tập trung qua hệ thống cống dẫn từ các nhà máy trong khu công nghiệp đến bể thu gom của trạm xử lý nước thải tập trung khu công nghiệp Đất Cuốc B. Nước thải phát sinh từ hoạt động sản xuất của các cơ sở sản xuất thuộc khu công nghiệp Đất Cuốc B. 1.4.3 Thời gian thực hiện Bắt đầu từ ngày 01/12/2010 Kết thúc ngày 08/03/2011 NỘI DUNG Tìm hiểu về hoạt động của khu công nghiệp Đất Cuốc B: Cơ sở hạ tầng của khu công nghiệp. Xác định đặc tính nước thải: Lưu lượng, thành phần, tính chất nước thải, khả năng gây ô nhiễm, nguồn xả thải. Đề xuất dây chuyền công nghệ xử lý nước thải phù hợp với mức độ ô nhiễm của nước thải đầu vào. Tính toán thiết kế các công trình đơn vị trong hệ thống xử lý nước thải. Dự toán chi phí xây dựng, thiết bị, hóa chất, chi phí vận hành trạm xử lý nước thải. PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN Phương pháp thu thập số liệu: Thu thập các tài liệu về khu công nghiệp, tìm hiểu thành phần, tính chất nước thải và các số liệu cần thiết khác. Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: Tìm hiểu những công nghệ xử lý nước thải cho các khu công nghiệp qua các tài liệu chuyên ngành. Phương pháp so sánh: So sánh ưu, nhược điểm của công nghệ xử lý hiện có và đề xuất công nghệ xử lý nước thải phù hợp. Phương pháp toán: Sử dụng công thức toán học để tính toán các công trình đơn vị trong hệ thống xử lý nước thải, dự toán chi phí xây dựng, vận hành trạm xử lý. Phương pháp đồ họa: Dùng phần mềm AutoCad để mô tả kiến trúc các công trình đơn vị trong hệ thống xử lý nước thải. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN Xây dựng trạm xử lý nước thải đạt tiêu chuẩn môi trường, giải quyết được vấn đề ô nhiễm môi trường do nước thải khu công nghiệp. Góp phần nâng cao ý thức về môi trường cho nhân viên cũng như ban quản lý khu công nghiệp. Khi trạm xử lý hoàn thành và đi vào hoạt động sẽ là nơi để các doanh nghiệp, sinh viên tham quan, học tập. CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN VỀ KHU CÔNG NGHIỆP ĐẤT CUỐC BÌNH DƯƠNG Khu công nghiệp Đất Cuốc cùng với khu liên hợp Công nghiệp - Dịch vụ - Đô thị tỉnh Bình Dương hợp thành trung tâm Kinh tế - Khoa học và Xã hội lớn của tỉnh Bình Dương và sẽ là vùng kinh tế lớn trọng điểm của Việt Nam. 2.1 VỊ TRÍ ĐỊA LÝ Khu công nghiệp Đất Cuốc huyện Tân Uyên được xây dựng và kinh doanh với tổng diện tích là 212 ha, nằm ở khu vực Đông Bắc của huyện Tân Uyên cách thị xã Thủ Dầu Một khoảng 30 Km (theo đường thẳng) và cách thành phố Hồ Chí Minh khoảng 70Km.  2.2 TRỤC GIAO THÔNG CHÍNH : Đường DT 747  2.3 ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN Là vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa, ít có bão, có 2 mùa trong năm : mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 11, mùa khô từ tháng 12 đến tháng 4 năm sau. Nhiệt độ trung bình 26,70C , độ ẩm không khí 79-80%, lượng mưa trung bình hàng năm 1.600-1.700 mm, số giờ nắng trung bình 2.500-2.800 giờ, gió thường theo hướng Tây Nam. 2.4 SỰ TIỆN ÍCH KHI ĐẦU TƯ KINH DOANH VÀO KHU CÔNG NGHIỆP ĐẤT CUỐC Khu công nghiệp Đất Cuốc cùng với khu Liên hợp Công nghiệp - Dịch vụ - Đô thị tỉnh Bình Dương hợp thành trung tâm Kinh tế - Khoa học - Công nghệ và Xã hội lớn của tỉnh trong tương lai gần. Được nằm trong vùng kinh tế trọng điểm như trên, khu công nghiệp Đất Cuốc có nhiều lợi thế để cung cấp mọi dịch vụ tốt nhất cho các nhà đầu tư tổ chức sản xuất kinh doanh trong khu vực khu công nghiệp. Cụ thể là cơ sở hạ tầng đạt tiêu chuẩn cho các ngành sản xuất công nghiệp, dịch vụ. Giá đầu tư ưu đãi và thông thoáng về cơ chế thủ tục; dễ thu hút nhân công; giao thông thuận lợi, tiện ích, phù hợp với nhiều loại phương tiện cho đường bộ, đường thủy, gần đường sắt, sân bay.  Bảng 2.1 Danh sách các doanh nghiệp và ngành nghề đang hoạt động Stt Tên Cơ sở Nghành nghề sản xuất 1 Cty cổ phần lưới hàn Thiên Phú Lưới thép hàn, kết cấu thép 2 Cty TNHH Hóa học ứng dụng BASE VINA Sản xuất chất kết dính 3 Cty TNHH hóa chất Daliang Việt Nam Pha trộn hóa chất 4 Cty TNHH Hưng Nhất Xi mạ 5 Cty TNHH Tường Hữu Xi mạ 6 Cty TNHH Đài Kim Xi mạ 7 Cty TNHH Seung Tae Việt Nam Sản phẩm dệt nhuộm 8 Cty TNHH Kỹ nghệ Miền Nam Sản xuất cấu kiện bằng kim loại 9 CTY Kỹ nghệ gốm sứ Thanh Bình -VN Sản xuất gốm mỹ nghệ 10 CTY CN Lama VN Sản xuất tấm ngói xi măng 11 Cty TNHH giấy đặc chủng TUODA Sản xuất băng keo giấy, giấy cách điện 12 Cty TNHH SX TM Tiến Thi Xử lý rác thải Bảng 2.2 Các nguồn phát sinh nước thải trong KCN Đất Cuốc. Stt Tên cơ sở Nguồn phát sinh nước thải 1 Cty cổ phần lưới hàn Thiên Phú Nước thải sinh hoạt 2 Cty TNHH Hóa học ứng dụng BASE VINA Nước thải sinh hoạt 3 Cty TNHH hóa chất Daliang Việt Nam Nước thải sinh hoạt 4 Cty TNHH Hưng Nhất * Nước thải từ tất cả các công đoạn sản xuất có tính chất: pH thấp, tính ăn mòn cao, chứa các ion độc hại * Nước thải sinh hoạt. 5 Cty TNHH Tường Hữu * Nước thải từ tất cả các công đoạn sản xuất có tính chất: pH thấp, tính ăn mòn cao, chứa các ion độc hại * Nước thải sinh hoạt. 6 Cty TNHH Đài Kim * Nước thải từ tất cả các công đoạn sản xuất có tính chất: pH thấp, tính ăn mòn cao, chứa các ion độc hại * Nước thải sinh hoạt. 7 Cty TNHH Seung Tae Việt Nam * Nước thải sản xuất: Nước thải từ công đoạn chuẩn bị nhuộm; quá trình nhuộm, giặt, máy ly tâm, từ hệ thống xử lý khí thải lò hơi. * Nước thải sinh hoạt. 8 Cty TNHH Kỹ nghệ Miền Nam * Nước thải sinh hoạt 9 CTY KỸ NGHỆ GỐM SỨ THANH BÌNH -VN * Nước thải sản xuất từ công đoạn khoấy trộn tạo hồ.* Nước thải sinh hoạt 10 CTY CN Lama VN * NTSX từ nước rửa sàn, rửa xe chuyên dung trong nhà máy, rửa bồn trộn bê tông, rửa thiết bị trộn bột màu; nước thải từ màng hấp thu bụi men. * Nước thải sinh hoạt 11 Cty TNHH giấy đặc chủng TUODA Nước thải sinh hoạt 12 Cty TNHH SX TM Tiến Thi * NTSX từ nước rửa sân bãi, rửa vệ sinh khu vực lò đốt, nước của tháp hấp thụ; nước rửa máy móc thiết bị. * Nước thải sinh hoạt (Nguồn website www.bimico.com.vn) CHƯƠNG 3 TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI KHU CÔNG NGHIỆP CÁC THÔNG SỐ ĐẶC TRƯNG CỦA NƯỚC THẢI Các thông số vật lý Hàm lượng chất rắn lơ lửng Các chất rắn lơ lửng trong nước ((Total) Suspended Solids – (T)SS - SS) có thể có bản chất là: - Các chất vô cơ không tan ở dạng huyền phù (Phù sa, gỉ sét, bùn, hạt sét) - Các chất hữu cơ không tan. - Các vi sinh vật (vi khuẩn, tảo, vi nấm, động vật nguyên sinh…). Sự có mặt của các chất rắn lơ lửng cản trở hay tiêu tốn thêm nhiều hóa chất trong quá trình xử lý. Mùi : Mùi trong nước thải thường do các hợp chất hóc học, chủ yếu là các hợp chất hữu cơ hay các sản phẩm từ quá trình phân hủy vật chất gây nên. Hợp chất gây mùi đặc trưng nhất là H2S _ mùi trứng thối. Độ màu : Màu của nước thải là do các chất thải sinh hoạt, công nghiệp, thuốc nhuộm hoặc do các sản phẩm được tao ra từ các quá trình phân hủy các chất hữu cơ. Đơn vị đo độ màu thông dụng là plantin – coban (PtCo). Độ màu là một thông số thường mang tính chất cảm quan, có thể được sử dụng để đánh giá trạng thái chung của nước thải. Các thông số hóa học Độ pH của nước pH là chỉ số đặc trưng cho nồng độ ion H+ có trong dung dịch, thường được dùng để biểu thị tính axit và tính kiềm của nước. Độ pH của nước có liên quan dạng tồn tại của kim loại và khí hoà tan trong nước. pH có ảnh hưởng đến hiệu quả tất cả quá trình xử lý nước. Độ pH có ảnh hưởng đến các quá trình trao đổi chất diễn ra bên trong cơ thể sinh vật nước. Do vậy rất có ý nghĩa về khía cạnh sinh thái môi trường. Nhu cầu oxy hóa học (Chemical Oxygen Demand - COD) Theo định nghĩa, nhu cầu oxy hóa học là lượng oxy cần thiết để oxy hóa các chất hữu cơ trong nước bằng phương pháp hóa học (sử dụng tác nhân oxy hóa mạnh). Về bản chất, đây là thông số được sử dụng để xác định tổng hàm lượng các chất hữu cơ có trong nước, bao gồm cả nguồn gốc sinh vật và phi sinh vật. COD là một thông số quan trọng để đánh giá mức độ ô nhiễm chất hữu cơ nói chung và cùng với thông số BOD, giúp đánh giá phần ô nhiễm không phân hủy sinh học của nước từ đó có thể lựa chọn phương pháp xử lý phù hợp. Nhu cầu oxy sinh học (Biochemical Oxygen Demand - BOD) Về định nghĩa, thông số BOD của nước là lượng oxy cần thiết để vi khuẩn phân hủy chất hữu cơ trong điều kiện chuẩn: 20oC, ủ mẫu 5 ngày đêm, trong bóng tối.Nói cách khác, BOD biểu thị lượng giảm oxy hòa tan sau 5 ngày. Thông số BOD5 sẽ càng lớn nếu mẫu nước càng chứa nhiều chất hữu cơ có thể dùng làm thức ăn cho vi khuẩn, hay là các chất hữu cơ dễ bị phân hủy sinh học (protein, lipid..) BOD là một thông số quan trọng: - Là chỉ tiêu duy nhất để xác định lượng chất hữu cơ có khả năng phân huỷ sinh học trong nước và nước thải. - Là tiêu chuẩn kiểm soát chất lượng các dòng thải chảy vào các thuỷ vực thiên nhiên. - Là thông số bắt buộc để tính toán mức độ tự làm sạch của nguồn nước phục vụ công tác quản lý môi trường. Oxy hòa tan (Dissolved Oxygen - DO) Tất cả các sinh vật sống đều phụ thuộc vào oxy dưới dạng này hay dạng khác để duy trì các tiến trình trao đổi chất nhằm sinh ra năng lượng phục vụ cho quá trình phát triển và sinh sản của mình. Oxy là yếu tố quan trọng đối với con người cũng như các thủy sinh vật khác. Oxy là chất khí hoạt động hóa học mạnh, tham gia mạnh mẽ vào các quá trình hóa sinh học trong nước: Oxy hóa các chất khử vô cơ: Fe2+, Mn2+, S2-, NH3.. Oxy hóa các chất hữu cơ trong nước, và kết quả của quá trình này là nước nhiễm bẩn trở nên sạch hơn. Quá trình này được gọi là quá trình tự làm sạch của nước tự nhiên, được thực hiện nhờ vai trò quan trọng của một số vi sinh vật hiếu khí trong nước. Oxy là chất oxy hóa quan trọng giúp các sinh vật nước tồn tại và phát triển. Các quá trình trên đều tiêu thụ oxy hòa tan. Như đã đề cập, khả năng hòa tan của Oxy vào nước tương đối thấp, do vậy cần phải hiểu rằng khả năng tự làm sạch của các nguồn nước tự nhiên là rất có giới hạn. Cũng vì lý do trên, hàm lượng oxy hòa tan là thông số đặc trưng cho mức độ nhiễm bẩn chất hữu cơ của nước mặt. Nitơ và các hợp chất chứa nitơ Nitơ là nguyên tố quan trọng trong sự hình thành sự sống trên bề mặt Trái Đất. Nitơ là thành phần cấu thành nên protein có trong tế bào chất cũng như các acid amin trong nhân tế bào. Xác sinh vật và các bã thải trong quá trình sống của chúng là những tàn tích hữu cơ chứa các protein liên tục được thải vào môi trường với lượng rất lớn. Các protein này dần dần bị vi sinh vật dị dưỡng phân hủy, khoáng hóa trở thành các hợp chất Nitơ vô cơ như NH4+, NO2-, NO3- và có thể cuối cùng trả lại N2 cho không khí. Như vậy, trong môi trường đất và nước, luôn tồn tại các thành phần chứa Nitơ: từ các protein có cấu trúc phức tạp đến các acid amin đơn giản, cũng như các ion Nitơ vô cơ là sản phẩm quá trình khoáng hóa các chất kể trên: - Các hợp chất hữu cơ thô đang phân hủy thường tồn tại ở dạng lơ lửng trong nước, có thể hiện diện với nồng độ đáng kể trong các loại nước thải và nước tự nhiên giàu protein. - Các hợp chất chứa Nitơ ở dạng hòa tan bao gồm cả Nitơ hữu cơ và Nitơ vô cơ (NH4+, NO2-, NO3-). Thuật ngữ “Nitơ tổng” là tổng Nitơ tồn tại ở tất cả các dạng trên. Nitơ là một chất dinh dưỡng đa lượng cần thiết đối với sự phát triển của sinh vật. Phospho và các hợp chất chứa phospho Nguồn gốc các hợp chất chứa Phospho có liên quan đến sự chuyển hóa các chất thải của người và động vật và sau này là lượng khổng lồ phân lân sử dụng trong nông nghiệp và các chất tẩy rửa tổng hợp có chứa phosphate sử dụng trong sinh hoạt và một số ngành công nghiệp trôi theo dòng nước. Trong các loại nước thải, Phospho hiện diện chủ yếu dưới các dạng phosphate. Các hợp chất Phosphat được chia thành Phosphat vô cơ và phosphat hữu cơ. Phospho là một chất dinh dưỡng đa lượng cần thiết đối với sự phát triển của sinh vật. Việc xác định P tổng là một thông số đóng vai trò quan trọng để đảm bảo quá trình phát triển bình thường của các vi sinh vật trong các hệ thống xử lý chất thải bằng phương pháp sinh học (tỉ lệ BOD:N:P = 100:5:1). (Nguồn sách Thoát nước tập 2 XLNT của PGS.TS HoàngVăn Huệ trang 101). Phospho và các hợp chất chứa Phospho có liên quan chặt chẽ đến hiện tượng phú dưỡng hóa nguồn nước, do sự có mặt quá nhiều các chất này kích thích sự phát triển mạnh của tảo và vi khuẩn lam. Chất hoạt động bề mặt Các chất hoạt động bề mặt là những chất hữu cơ gồm 2 phần: kị nước và ưa nước tạo nên sự phân tán của các chất đó trong dầu và trong nước. Nguồn tạo ra các chất hoạt động bề mặt là do việc sử dụng các chất tẩy rửa trong sinh hoạt và trong một số ngành công nghiệp. Các thông số vi sinh vật học Nhiều vi sinh vật gây bệnh có mặt trong nước thải có thể truyền hoặc gây bệnh cho người. Chúng vốn không bắt nguồn từ nước mà cần có vật chủ để sống ký sinh, phát triển và sinh sản. Một số các sinh vật gây bệnh có thể sống một thời gian khá dài trong nước và là nguy cơ truyền bệnh tiềm tàng, bao gồm vi khuẩn, vi rút, giun sán. * Vi khuẩn gây bệnh: Các loại vi khuẩn gây bệnh có trong nước thường gây các bệnh về đường ruột, như dịch tả (cholera) do vi khuẩn Vibrio comma, bệnh thương hàn (typhoid) do vi khuẩn Salmonella typhosa... * Vi rút: Vi rút có trong nước thải có thể gây các bệnh có liên quan đến sự rối loạn hệ thần kinh trung ương, viêm tủy xám, viêm gan... Thông thường sự khử trùng bằng các quá trình khác nhau trong các giai đoạn xử lý có thể diệt được vi rút. * Giun sán (helminths): Giun sán là loại sinh vật ký sinh có vòng đời gắn liền với hai hay nhiều động vật chủ, con người có thể là một trong số các vật chủ này. Chất thải của người và động vật là nguồn đưa giun sán vào nước. Tuy nhiên, các phương pháp xử lý nước hiện nay tiêu diệt giun sán rất hiệu quả. Nguồn gốc của vi trùng gây bệnh trong nước là do nhiễm bẩn rác, phân người và động vật. Trong người và động vật thường có vi khuẩn E. coli sinh sống và phát triển. Đây là loại vi khuẩn vô hại thường được bài tiết qua phân ra môi trường. Sự có mặt của E.Coli chứng tỏ nguồn nước bị nhiễm bẩn bởi phân rác và khả năng lớn tồn tại các loại vi khuẩn gây bệnh khác, số lượng nhiều hay ít tuỳ thuộc vào mức độ nhiễm bẩn. Khả năng tồn tại của vi khuẩn E.coli cao hơn các vi khuẩn gây bệnh khác. Do đó nếu sau xử lý trong nước không còn phát hiện thấy vi khuẩn E.coli chứng tỏ các loại vi trùng gây bệnh khác đã bị tiêu diệt hết. Mặt khác, việc xác định mức độ nhiễm bẩn vi trùng gây bệng của nước qua việc xác định số lượng số lượng E.coli đơn giản và nhanh chóng. Do đó vi khuẩn này được chọn làm vi khuẩn đặc trưng trong việc xác định mức độ nhiễm bẩn vi trùng gây bệnh của nguồn nước. (Nguồn tham khảo sách Vi sinh vật và môi trường NXB ĐH Quốc Gia TP.HCM) 3.2 TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI [1] 3.2.1 Phương pháp xử lý cơ học Xử lý cơ học (hay còn gọi là xử lý bậc I) nhằm mục đích loại bỏ các tạp chất không tan (rác, cát nhựa, dầu mỡ, cặn lơ lửng, các tạp chất nổi…) ra khỏi nước thải; điều hòa lưu lượng và nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải. Các công trình xử lý cơ học xử lý nước thải thông dụng: Song chắn rác: Song chắn rác thường đặt trước hệ thống xử lý nước thải hoặc có thể đặt tại các miệng xả trong phân xưởng sản xuất nhằm giữ lại các tạp chất có kích thước lớn như: nhánh cây, gỗ, lá, giấy, nilông, vải vụn và các loại rác khác, đồng thời bảo vệ các công trình bơm, tránh ách tắc đường ống, mương dẫn. Hình 3.1: Song chắn rác cơ giới Dựa vào khoảng cách các thanh, song chắn được chia thành 2 loại: Song chắn thô có khoảng cách giữa các thanh từ 60 ÷100mm. Song chắn mịn có khoảng cách giữa các thanh từ 10 ÷25mm. Lưới lọc rác Lưới lọc dùng để khử các chất lơ lửng có kích thước nhỏ, thu hồi các thành phần quý không tan hoặc khi cần phải loại bỏ rác có kích thước nhỏ. Kích thước mắt lưới từ 0,5÷1,0mm. Lưới lọc thường được bao bọc xung quanh khung rỗng hình trụ quay tròn (hay còn gọi là trống quay) hoặc đặt trên các khung hình dĩa. Bể lắng cát Bể lắng cát đặt sau song chắn, lưới chắn và đặt trước bể điều hòa, trước bể lắng đợt I. Nhiệm vụ của bể lắng cát là loại bỏ cặn thô nặng như cát, sỏi, mảnh vỡ thủy tinh, kim loại, tro tán, thanh vụn, vỏ trứng… để bảo vệ các thiết bị cơ khí dễ bị mài mòn, giảm cặn nặng ở các công đoạn xử lý tiếp theo. Bể lắng cát gồm 3 loại: Bể lắng cát ngang Hình 3.2: Bể lắng cát ngang Bể lắng cát thổi khí Bể lắng cát ly tâm Bể tách dầu mỡ Các loại công trình này thường được ứng dụng khi xử lý nước thải công nghiệp, nhằm loại bỏ các tạp chất có khối lượng riêng nhỏ hơn nước. Các chất này sẽ bịt kín lỗ hổng giữa các hạt vật liệu lọc trong các bể sinh học…và chúng cũng phá hủy cấu trúc bùn hoạt tính trong bể sinh học hiếu khí. Bể lắng Dùng để tách các chất không tan ở dạng lơ lửng trong nước thải theo nguyên tắc trọng lực. Các bể lắng có thể bố trí nối tiếp nhau. Quá trình lắng tốt có thể loại bỏ đến 90 ÷ 95% lượng cặn có trong nước thải. Vì vậy đây là quá trình quan trọng trong xử lý nước thải, thường bố trí xử lý ban đầu hay sau khi xử lý sinh học. Để có thể tăng cường quá trình lắng ta có thể thêm vào chất đông tụ sinh học. Bể lắng được chia làm 3 loại: *Bể lắng ngang (có hoặc không có vách nghiêng): Hình 3.3: Bể lắng ngang *Bể lắng đứng: Mặt bằng là hình tròn hoặc hình vuông. Trong bể lắng hình tròn nước chuyển động theo phương bán kính (radian). *Bể lắng li tâm: Mặt bằng là hình tròn. Nước thải được dẫn vào bể theo chiều từ tâm ra thành bể rồi thu vào máng tập trung rồi dẫn ra ngoài. Bể lọc Công trình này dùng để tách các phần tử lơ lửng, phân tán có trong nước thải với kích thước tương đối nhỏ sau bể lắng bằng cách cho nước thải đi qua các vật liệu lọc như cát, thạch anh, than cốc, than bùn, than gỗ, sỏi nghiền nhỏ… Bể lọc thường làm việc với hai chế độ lọc và rửa lọc. Quá trình lọc chỉ áp dụng cho các công nghệ xử lý nước thải tái sử dụng và cần thu hồi một số thành phần quí hiếm có trong nước thải. Hình 3.4 : Bể lọc 3.2.2 Phương pháp xử lý hoá lý Bản chất của quá trình xử lý hóa lý là áp dụng các quá trình vật lý và hóa học để đưa vào nước thải chất phản ứng nào đó để gây tác động với các tạp chất bẩn, biến đổi hóa học, tạo thành các chất khác dưới dạng cặn hoặc chất hòa tan nhưng không độc hại hoặc gây ô nhiễm môi trường. Các phương pháp hóa lý được áp dụng để xử lý nước thải là đông tụ, keo tụ, hấp phụ, trao đổi ion, trích li, chưng cất, cô đặc, lọc ngược và siêu lọc, kết tinh, nhả hấp... Các phương pháp này được ứng dụng để loại ra khỏi nước thải các hạt lơ lửng phân tán (rắn và lỏng), các khí tan, các chất vô cơ và hữu cơ hòa tan. Phương pháp đông tụ và keo tụ Quá trình lắng chỉ có thể tách được các hạt rắn, huyền phù nhưng không thể tách được các chất nhiễm bẩn dưới dạng keo và hòa tan vì chúng là những hạt rắn có kích thước quá nhỏ. Để tách các hạt rắn đó một cách hiệu quả bằng phương pháp lắng, cần tăng kích thước của chúng nhờ sự tác động tương hỗ giữa các hạt phân tán liên kết thành tập hợp các hạt, nhằm làm tăng vận tốc lắng của chúng. Việc khử các hạt keo rắn bằng lắng trọng lực đòi hỏi trước hết cần trung hòa điện tích của chúng, thứ đến là liên kết chúng với nhau. Quá trình trung hòa điện tích thường gọi là quá trình đông tụ, còn quá trình tạo thành các bông lớn hơn từ các hạt nhỏ gọi là quá trình keo tụ Hình 3.5: Quaù trình taïo boâng caën cuûa caùc haït keo Tuyển nổi Tuyển nổi được ứng dụng để loại ra khỏi nước các tạp chất phân tán không tan và khó lắng. Trong nhiều trường hợp tuyển nổi còn được sử dụng để tách chất hòa tan như các chất hoạt động bề mặt. Về nguyên tắc, tuyển nổi được dùng để khử các chất lơ lửng và làm đặc bùn sinh học. Ưu điểm của phương pháp tuyển nổi là hoạt động liên tục, phạm vi ứng dụng rộng rãi, chi phí đầu tư và vận hành không lớn, thiết bị đơn giản, vận tốc nổi lớn hơn vận tốc lắng, có thể thu cặn với độ ẩm nhỏ (90 - 95%), hiệu quả xử lý cao (95 - 98%), có thể thu hồi tạp chất. Tuyển nổi kèm theo sự thông khí nước thải, giảm nồng độ chất hoạt động bề mặt và các chất dễ bị oxi hóa. Quá trình tuyển nổi được thực hiện bằng cách sục các bọt khí nhỏ (thường là không khí) vào pha lỏng. Các khí đó kết dính với các hạt và khi lực nổi của tập hợp các bóng khí và hạt đủ lớn sẽ kéo theo hạt cùng nổi lên bề mặt, sau đó chúng tập hợp lại với nhau thành các lớp bọt chứa hàm lượng các hạt cao hơn trong chất lỏng ban đầu. Hiệu suất của quá trình tuyển nổi phụ thuộc kích thước và số lượng bọt khí. Kích thước tối ưu của chúng nằm trong khoảng 15 - 30µm. Trong quá trình tuyển nổi, việc ổn định kích thước bọt khí có ý nghĩa quan trọng. Để đạt được mục đích này, đôi khi người ta bổ sung vào nước các chất tạo bọt có tác dụng làm giảm năng lượng bề mặt phân pha như dầu bạch dương, phenol, natri ankylsilicat,… Tùy thuộc vào khối lượng riêng của vật liệu, quá trình tuyển nổi sẽ đạt hiệu suất cao đối với các hạt có kích thước từ 0,2 – 1,5mm. Điều kiện tốt nhất để tách các hạt trong quá trình tuyển nổi là khi tỷ số giữa lượng pha khí và pha rắn Gk/Gr = 0,01 ÷ 0,1. Phương pháp xử lý hoá học Thực chất của phương pháp xử lý hoá học là đưa vào nước thải chất phản ứng nào đó để gây tác động với các tạp chất bẩn, biến đổi hoá học và tạo cặn lắng hoặc tạo dạng chất hoà tan nhưng không độc hại, không gây ô nhiễm môi trường. Phương pháp xử lý hoá học thường được áp dụng để xử lý nước thải công nghiệp. Tuỳ thuộc vào điều kiện địa phương và điều kiện vệ sinh cho phép, phương pháp xử lý hoá học có thể hoàn tất ở giai đoạn cuối cùng hoặc chỉ là giai đoạn sơ bộ ban đầu của việc xử lý nước thải. Phương pháp trung hòa Dùng để đưa môi trường nước thải có chứa các axit vô cơ hoặc kiềm về trạng thái trung tính pH = 6,5 – 8,5. Phương pháp này có thể thực hiện bằng nhiều cách; trộn lẫn nước thải chứa axit và chứa kiềm, bổ sung thêm tác nhân hóa học, lọc nước qua lớp vật liệu lọc có tác dụng trung hòa. Phương pháp oxy hóa khử Đa số các chất vô cơ không thể xử lý bằng phương pháp sinh hóa được, trừ các trường hợp các kim loại nặng như: Cu, Zn, Pb, Co, Fe, Mn, Cr,…bị hấp phụ vào bùn hoạt tính. Nhiều kim loại như: Hg, As,…là những chất độc, có khả năng gây hại đến sinh vật nên được xử lý bằng phương pháp oxy hóa khử. Có thể dùng các tác nhân oxy hóa như Cl2, H2O2, O2 không khí, O3 hoặc MnO2. Dưới tác dụng oxy hóa, các chất ô nhiểm độc hại sẽ chuyển hóa thành những chất ít độc hại hơn và được loại ra khỏi nước thải. Quá trình này tiêu tốn một lượng lớn các tác nhân hóa học, do đó quá trình ôxy hóa hóa học chỉ được dùng trong những trường hợp khi các tạp chất gây nhiễm bẩn trong nước không thể tách bằng những phương pháp khác. Phương pháp xử lý sinh học Thực chất của phương pháp sinh học để xử lý nước thải là sử dụng khả năng sống và hoạt động của vi sinh vật để phân hủy các chất hữu cơ trong nước thải. Chúng chuyển hóa các chất hữu cơ hòa tan và những chất dễ phân hủy sinh học thành những sản phẩm cuối cùng như: CO2, H2O,NH4,.. Chúng sử dụng một số hợp chất hữu cơ và một số chất khoáng làm nguồn dinh dưỡng và tạo năng lượng nhằm duy trì quá trình, đồng thời xây dựng tế bào mới. Công trình xử lý sinh học thường được đặt sau khi nước thải đã được xử lý sơ bộ qua các quá trình xử lý cơ học, hóa học, hóa lý. Căn cứ vào hoạt động của vi sinh vật có thể chia phương pháp sinh học thành 3 nhóm chính như sau: 3.2.4.1 Các phương pháp hiếu khí Phương pháp hiếu khí dựa trên nguyên tắc là các vi sinh vật hiếu khí phân hủy các chất hữu cơ trong điều kiện có oxy. Chất hữu cơ + O2 H2O + CO2 + NH3 + … Các phương pháp xử lý hiếu khí thường hay sử dụng: Phương pháp bùn hoạt tính: dựa trên quá trình sinh trưởng lơ lửng của vi sinh vật. Và phương pháp lọc sinh học: dựa trên quá trình sinh trưởng bám dính của vi sinh vật. *Phương pháp bùn hoạt tính Bùn hoạt tính là tập hợp những vi sinh vật khác nhau, chủ yếu là vi khuẩn, kết lại thành các bông với trung tâm là các hạt chất rắn lơ lửng trong nước (cặn lắng chiếm khoảng 30 – 40% thành phần cấu tạo bông, nếu thổi khí và khuấy đảo đầy đủ trong thời gian ngắn thì con số này khoảng 30%, thời gian dài khoảng 35%, kéo dài tới vài ngày có thể tới 40%). Các bông này có màu vàng nâu dễ lắng có kích thước từ 3 – 100. Bùn hoạt tính có khả năng hấp phụ (trên bề mặt bùn) và oxy hóa các chất hữu cơ có trong nước thải với sự có mặt của oxy. Quá trình xử lý nước thải bằng bùn hoạt tính bao gồm các bước: Giai đoạn khuếch tán và chuyển chất từ dịch thể (nước thải) tới bề mặt các tế bào vi sinh vật. Hấp phụ: khuếch tán và hấp phụ các chất bẩn từ bề mặt ngoài các tế bào qua màng bán thấm. Quá trình chuyển hóa các chất đã được khuếch tán và hấp phụ ở trong tế bào vi sinh vật sinh ra năng lượng và tổng hợp các chất mới của tế bào. 3.2.4.2 Phương pháp lọc sinh học Là phương pháp dựa trên quá trình hoạt động của vi sinh vật ở màng sinh học, oxy hóa các chất bẩn hữu cơ có trong nước. Các màng sinh học là các vi sinh vật (chủ yếu là vi khuẩn) hiếu khí, kỵ khí, tùy nghi. Các vi khuẩn hiếu khí được tập trung ở màng lớp ngoài của màng sinh học. Ở đây chúng phát triển và gắn với giá màng là các vật liệu lọc (được gọi là màng sinh trưởng gắn kết hay sinh trưởng bám dính). 3.2.4.3 Các phương pháp kỵ khí Dựa trên sự chuyển hoá vật chất hữu cơ trong điều kiện không có oxy nhờ rất nhiều loài vi sinh vật yếm khí tồn tại trong nước thải. Sản phẩm của quá trình là CH4, CO2, N2, H2S, NH3 trong đó CH4 chiếm nhiều nhất. 3.2.4.4 Công trình xử lý sinh học Ao hồ sinh học ( ao hồ ổn định nước thải) Đây là phương pháp xử lý đơn giản nhất và đã được áp dụng từ xưa. Phương pháp này cũng không yêu cầu kỹ thuật cao, vốn đầu tư ít, chí phí hoạt động rẻ tiền, quản lý đơn giản và hiệu quả cũng khá cao.Quy trình được tóm tắt như sau: Nước thải® loại bỏ rác, cát sỏi,..® Các ao hồ ổn định® Nước đã xử lý Hồ hiếu khí Ao nông 0,3-0,5m có quá trình oxi hoá các chất bẩn hữu cơ chủ yếu nhờ các vi sinh vật. Gồm 2 loại: hồ làm thoáng tự nhiên và hồ làm thoáng nhân tạo. Hồ kị khí Ao kị khí là loại ao sâu, ít hoặc không có điều kiện hiếu khí. Các vi sinh vật kị khí hoạt động sống không cần oxy của không khí. Chúng sử dụng oxi từ các hợp chất như nitrat, sulfat.. để oxi hoá các chất hữu cơ, các loại rượu và khí CH4, H2S, CO2,… và nước. Chiều sâu hồ khá lơn khoảng 2-6m. Hồ tùy nghi Là sự kết hợp hai quá trình song song: phân hủy hiếu khí các chất hữu cơ hoà tan có đều ở trong nước và phân hủy kị khí (chủ yếu là CH4) cặn lắng ở vùng đáy. Ao hồ tùy nghi được chia làm 3 vùng: lớp trên là vùng hiếu khí, vùng giữa là vùng kị khí tùy tiện và vùng phía đáy sâu là vùng kị khí. Chiều sâu hồ khoảng 1-1,5m Hình 3.6: Hồ tùy nghi Hồ ổn định bậc III Nước thải sau khi xử lý cơ bản (bậc II) chưa đạt tiêu chuẩn là nước sạch để xả vào nguồn thì có thể phải qua xử lý bổ sung (bậc III). Một trong các công trình xử lý bậc III là ao hồ ồn định sinh học kết hợp với thả bèo nuôi cá. Các công trình tương thích của quá trình xử lý sinh học hiếu như: bể Sinh học hiếu khí bùn hoạt tính (vi sinh vật lơ lửng), bể thổi khí sinh học tiếp xúc (vi sinh vật dính bám), bể lọc sinh học, tháp lọc sinh học, bể sinh học tiếp xúc quay… Bể phản ứng sinh học hiếu khí Quá trình xử lý nước thải sử dụng bùn hoạt tính dựa vào hoạt động sống của vi sinh vật hiếu khí. Trong bể sinh học hiếu khí, các chất lơ lửng đóng vai trò là các hạt nhân đế cho vi khuẩn cư trú, sinh sản và phát triển dần lên thành các bông cặn gọi là bùn hoạt tính. Bùn hoạt tính là các bông cặn có mầu nâu sẫm chứa các chất hữu cơ hấp thụ từ nước thải và là nơi cư trú để phát triển của vô số vi khuẩn và vi sinh vật sống khác. Các vi sinh vật đồng hoá các chất hữu cơ có trong nước thải thành các chất dinh dưỡng cung cấp cho sự sống. Trong quá trình phát triển vi sinh vật sử dụng các chất để sinh sản và giải phóng năng lượng, nên sinh khối của chúng tăng lên nhanh. Như vậy các chất hữu cơ có trong nước thải được chuyển hoá thành các chất vô cơ như H2O, CO2 không độc hại cho môi trường. Quá trình sinh học có thể diễn tả tóm tắt như sau : Chất hữu cơ + vi sinh vật + ôxy Þ NH3 + H2O + năng lượng + tế bào mới hay có thể viết : Chất thải + bùn hoạt tính + không khí Þ Sản phẩm cuối + bùn hoạt tính dư Mương oxy hóa Mương ôxy hóa là dạng cải tiến của bể sinh học hiếu khí có dạng vòng hình chữ O làm việc trong chế độ làm thoáng kéo dài với dung dịch bùn hoạt tính lơ lửng trong nước thải chuyển động tuần hoàn liên tục trong mương. Lọc sinh học Là công trình được thiết kế nhằm mục đích phân hủy các vật chất hữu cơ có trong nước thải nhờ quá trình ôxy hóa diễn ra trên bề mặt vật liệu tiếp xúc. Trong bể chứa đầy vật liệu tiếp xúc, là giá thể cho vi sinh vật sống bám. Có 2 dạng: Bể lọc sinh học nhỏ giọt: là bể lọc sinh học có vật liệu lọc không ngập trong nước. Giá trị BOD của nước thải sau khi làm sạch đạt tới 10 ÷ 15mg/l với lưu lượng nước thải không quá 1000 m3/ngđ. Bể lọc sinh học cao tải: lớp vật liệu lọc được đặt ngập trong nước. Tải trọng nước tới 10 ÷ 30m3/m2 ngđ tức là gấp 10 ÷ 30 lần ở bể lọc nhỏ giọt. Tháp lọc sinh học cũng có thể được xem như là một bể lọc sinh học nhỏ giọt nhưng có chiều cao khá lớn. [1] CHƯƠNG 4 PHÂN TÍCH LỰA CHỌN VÀ ĐỀ SUẤT CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI 4.1. THÀNH PHẦN VÀ TÍNH CHẤT NƯỚC THẢI Để xây dựng hệ thống xử lý nước thải cần có các thông số đầu vào bao gồm: lưu lượng nước thải, đặt tính nước thải đầu vào cũng như yêu cầu về chất lượng nước thải sau xử lý. Lưu lượng nước thải thực tế của cụm công nghiệp bao gồm các loại nước thải phát sinh từ các khu vực chúng tôi tạm gọi theo nguồn gốc phát sinh: Nước thải sản xuất: Các nhà máy trong khu công nghiệp hiện nay thuộc các ngành công nghiệp sản xuất các loại sản phẩm khác nhau nên nhu cầu sử dụng nước sử dụng khác nhau. Như các ngành chế biến thực phẩm lại sử dụng một lượng tương đối lớn nước sản xuất, các ngành may mặc, lắp ráp cơ khí, vật liệu xây dựng, chế tạo dây điện, thiết bị điện… lại sử dụng ít nước hơn. Tùy theo từng công nghệ và quy mô sản xuất mà lưu lượng nước thải sẽ khác nhau và có thành phần các chất ô nhiễm khác nhau. Chia làm 3 nhóm chính: - Nhóm 1: sản xuất giấy, bột giấy, ngành thuộc da, các ngành có công đoạn tẩy nhuộm, công nghệ xi mạ, sản xuất hóa chất, sản xuất pin – ác quy, chất tẩy rửa, thuốc nhuộm, mực in. - Nhóm 2: Ngành chế biến gỗ: cưa xẻ sấy gỗ và sản xuất các sản phẩm từ gỗ ( trừ chạm trỗ, thủ công mỹ nghệ); sơn gia công các sản phẩm gỗ, kim loại và các sản phẩm khác; luyện cán thép và các sản phẩm từ phôi thép, luyện cán và sản xuất các sản phẩm từ cao su; kinh doanh phân loại phế liệu, phế thải, thức ăn chăn nuôi, ngành thực phẩm: chế biến thủy sản, nước chấm bột ngọt, muối dầu ăn, cồn rượu bia nước giải khát, chế biến hạt điều. - Nhóm 3: Sản xuất gạch, nguyên liệu pha chế và đóng gói thuốc bảo vệ thực vật; sản xuất phân bón, ngành tái chế phế liệu, phế thải (sản xuất thép, kim loại từ phế thải, tái chế nhựa, tái chế dầu nhớt); sơ chế mủ cao su thiên nhiên, sản xuất thức ăn gia súc, gia cầm, sản xuất tinh bột từ khoai mì, xử lý chất thải công nghiệp nguy hại. Nước thải sinh hoạt: Nước thải của các nhà máy đang hoạt động trong Khu Công Nghiệp Đất Cuốc – Khu B phần lớn là nước thải sinh hoạt vì lượng công nhân nhiều (đặt biệt đối với các ngành nghề chế biến thực phẩm, may mặc…). Thành phần nước thải sinh hoạt bao gồm cặn lơ lửng (SS), chất dinh dưỡng (N,P), BOD, COD, Vi sinh… Nước mưa chảy tràn: Đối với nước mưa chảy tràn, một số nhà máy trong khu công nghiệp có hệ thống thu gom nước mưa độc lập với hệ thống thu gom nước thải vì thế nước mưa được thu gom sẽ đổ vào cống thu nước mưa của khu công nghiệp. Đối với nhà máy hiện không có hệ thống thu gom nước mưa và nước thải riêng biệt thì cần phải đầu tư hệ thống thoát nước thải riêng biệt để nước thải sẽ được thu gom và dẫn vào trạm xử lý nước thải tập trung của cụm công nghiệp. Lưu lượng nước thải thiết kế của là : 3000m3/ngày đêm. Yêu cầu chất lượng nước sau khi xử lý ở trạm xử lý tập trung trước khi xả ra nguồn tiếp nhận là QCVN 24: 2009 (Cột A) Nước thải tập trung đầu vào tiêu chuẩn loại B của QCVN 24: 2009, một số chỉ tiêu quá tiêu chuẩn loại C để thu hút sự đầu tư của các doanh nghiệp. Một số chỉ tiêu cơ bản: Bảng 4.1 Đặc tính nước thải đầu vào Số TT THÔNG SỐ ĐV TÍNH NƯỚC THẢI ĐẦU VÀO NƯỚC THẢI SAU XỬ LÝ CỘT A, QCVN– 24:2009 1 Công suất m3/ngày 3000 3000 2 Nhiệt độ 0C < 40 < 40 3 pH - 5-9 6-9 4 Mùi - Không khó chịu Không khó chịu 5 Màu sắc, Co-Pt ở pH = 7 200 20 6 BOD5 (200) Mg/l 300 20 7 COD Mg/l 600 50 8 Chất rắn lơ lửng (SS) Mg/l 300 50 9 Asen Mg/l 0.1 0.05 10 Thủy ngân 0.01 0.005 11 Chì ( Pb) Mg/l 0.5 0.1 12 Cadmium (Cd) Mg/l 0.001 0.005 13 Crôm VI ( Cr6+) Mg/l 0.1 0.05 14 Crôm III( Cr3+) Mg/l 1 0.2 15 Đồng (Cu) Mg/l 2 2 16 Kẽm ( Zn) Mg/l 3 3 17 Niken (Ni) Mg/l 0.5 0.2 18 Mangan ( Mn) Mg/l 1 0.2 19 Sắt (Fe) Mg/l 5 1 20 Thiếc Mg/l 1 0.2 21 Cyanua (CN) Mg/l 0.1 0.05 22 Phenol Mg/l 0.5 0.1 23 Dầu mỡ khoáng Mg/l 1 KPHĐ 24 Mỡ động thực vật Mg/l 10 5 25 Clo dư Mg/l 2 1 26 PCBS Mg/l 0.01 0.003 27 Hóa chất bảo vệ thực vật Lân hữu cơ Mg/l 1 3 28 Hóa chất bảo vệ thực vật clo hữu cơ Mg/l 0.1 0.1 29 Sunfua Mg/l 0.5 0.1 30 Florua Mg/l 10 5 31 Amoni Mg/l 10 5 32 Thủy ngân (Hg) Mg/l 0.005 0.005 33 Nitơ tổng cộng Mg/l 30 15 34 Phótpho tổng cộng Mg/l 6 4 35 Coliform MPN/100ml 15000 3000 36 Xét nghiệm sinh học (Bioassay) - 90% cá sống xót sau 96h trong 100% nước thải 37 Tổng hoạt độ phóng xạ α Bq/l 0.1 0.1 38 Tổng hoạt độ phóng xạ β Bq/l 1 1 4.2. MỘT SỐ KHU CÔNG NGHIỆP ĐIỂN HÌNH [8] Khu công nghiệp Tân Tạo Thông số cơ bản: Lưu lượng nước thải thiết kế: Tổng lưu lượng nước thải: 6000m3/ngđ Lưu lượng trung bình giờ (24h) : 250 m3/h Lưu lượng tối đa: 400 m3/2h Trạm XLNT được thiết kế theo các tiêu chuẩn cụ thể như sau: pH 6-9 SS 200mg/l BOD5 400mg/l COD 600mg/l Kim loại nặng: xử lý đạt tiêu chuẩn loại B TCVN 5945-1995 Nước thải từ các nhà máy (tiền xử lý) Bể thu gom Bể điều hòa Hệ điều chỉnh pH, NaOH, H2SO4 Bể bùn hoạt tính Bể tách bùn Máng đo lưu lượng Nguồn tiếp nhận Dinh dưỡng N/P Không khí Bể gom bùn Bơm hồi lưu Máy ép bùn Sân phơi bùn Thu gom xử lý Hình 4.1: Sơ đồ công nghệ khu công nghiệp Tân Tạo Ưu điểm: - Sử dụng công nghệ bể bùn hoạt tính hiếu khí. Công nghệ đơn giản, dễ vận hành. Nhược điểm: - Không đề phòng được sự cố kim loại nặng, dễ gây chết bùn. Khu công nghiệp Biên Hòa II pH9, KLN Hố thu gom Lưới chắn tinh Bể điều hòa UNITANK Hồ sinh học Bể đệm Bể keo tụ/tạo bông Bể lắng Nước sau xử lí Hệ thống xử lý bùn Hình 4.2: Sơ đồ công nghệ khu công nghiệp Biên Hòa II Ưu điểm: Thiết bị hiện đại, dễ vận hành - Khử được chất ding dưỡng Nitơ và Photpho sinh hoá do có thể điều chỉnh được quá trình hiếu khí, thiếu khí và kị khí trong bể bằng việc thay đổi chế độ cung cấp oxy. Hiệu quả xử lý cao Không cần bể lắng II và không phải hoàn lưu bùn Nhược điểm: Công suất xử lý nhỏ Đòi hỏi nắm rõ kỹ thuật vận hành đối với người vận hành Khu công nghiệp Linh Trung 1 Lưu lượng nước thải thiết kế : 5000m3/h Tính chất nước thải: BOD5 : 500 mg/l COD : 800 mg/l SS : 300 mg/l Nhiệt độ 45°C pH =5¸9 Bể thu gom Đồng hồ đo lưu lượng Lưới chắn tinh Bể điều hòa Bể SBR Bể chứa sau xử lý sinh học Bộ lọc tinh Bể đệm Bể tiếp xúc Clorine Đầu ra Bể lọc than hoạt tính Máy ép bùn Bể nén bùn Polymer Bánh bùn Hình 4.3: Sơ đồ công nghệ khu công nghiệp Linh Trung 1 Ưu điểm: - Sử dụng công nghệ bùn hoạt tính theo phương pháp SBR. Phương pháp này có khả năng xử lý nước thải có BOD cao, khử Nitơ, tiết kiệm diên tích, không cần nhiều nhân viên. Nhược điểm: - Đòi hỏi người vận hành phải có trình độ cao, vận hành phức tạp, chi phí xây dựng tốn kém Khu công nghiệp Việt-Sing Hố thu gom Bể phân phối Trống lọc Bể điều hòa Hố bơm Tháp lọc sinh học Bể tuần hoàn Bể aerotank Bể lắng Bể lắng Bể tiêu bùn Máy ép bùn Nước thải sau xử lý Hình 4.4: Sơ đồ công nghệ khu công nghiệp Việt – Sing Sử dụng công nghệ vi sinh bám dính (lọc sinh học) kết hợp với bùn hoạt tính sinh học hiếu khí truyền thống. Ưu điểm: - Hiệu quả xử lý rất cao. Nhược điểm: - Sử dụng trong trường hợp lưu lượng nước thải không lớn. Khu công nghiệp Lê Minh Xuân NaOCl PAC Polymer NaOH/HCl Polymer HỐ THU GOM BỂ TÁCH VÁNG NỔI BỂ CÂN BẰNG BỂ NÂNG pH BỂ KEO TỤ BỂ TẠO BÔNG BỂ TRUNG HÒA BỂ LẮNG 1 BỂ AEROTANK BỂ LẮNG 2 BỂ KHỬ TRÙNG KÊNH BỂ PHÂN HỦY BÙN MÁY ÉP BÙN NaOH Hình 4.5: Sơ đồ công nghệ khu công nghiệp Lê Minh Xuân Ưu điểm: - Công nghệ đơn giản, dễ vận hành. Nhược điềm: - Không khử được Nitrit, nitrat thành nitơ tự do LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ CHO KHU CÔNG NGHIỆP ĐẤT CUỐC (KHU B) Nguyên tắc lựa chọn công nghệ xử lý: Công nghệ xử lý phải đảm bảo chất lượng nước sau xử lý đạt tiêu chuẩn xả thải vào nguồn thải - Công nghệ đảm bảo mức an toàn cao trong trường hợp có sự thay đổi lớn về lưu lượng và nồng độ chất ô nhiễm giữa mùa mưa và mùa khô. - Công nghệ xử lý phải đơn giản, dễ vận hành, có tính ổn định cao, vốn đầu tư kinh phí tối ưu. - Công nghệ xử lý phải mang tính hiện đại và có khả năng sử dụng trong một thời gian Ngoài ra cần chú ý đến một số yếu tố như: Lưu lượng, thành phần nước cần xử lý Tính chất nước thải sau xử lý vào nguồn Điều kiện hực tế vận hành, xây dựng hệ thống Điều kiện về kỹ thuật (xây dựng, lắp rắp, vận hành) Khả năng về vốn đầu tư. Dựa trên tính chất nước thải đã tính toán, khảo sát, ta thấy lượng BOD trong nước thải không cao (300 mg/l) và nồng độ một số chất nguy hại ít nên ta có thể sử dụng công nghệ sử lý sinh học bùn hoạt tính. Nước thải đầu vào của khu xử lý tập trung đã được các nhà máy xử lý sơ bộ đạt loại B, một số chỉ tiêu cho phép đạt trên mức loại B. Để đề phòng sự cố có thể xảy ra, ta thiết kế một hệ thống xử lý sơ bộ khi nguồn nước thải có kim loại nặng hoặc các độc tố gây ảnh hưởng đến bùn hoạt tính. Khu CN Đất Cuốc (Khu B) có vị trí thuận lợi cho việc xả thải sau khi xử lý nên việc xây dựng hệ thống xả thải ra suối Tân Lợi tương đối ít tốn kém. Tuy nhiên nước thải đầu ra của trạm xử lý tập trung phải đạt loại A nên yêu cầu xử lý tương đối cao nên chi phí cho 1 m3 nước thải cũng vì thế mà tăng cao hơn. Với những điều kiện và yêu cầu trên, người thực hiện đề ra 2 phương án cho việc thiết kế trạm xử lý Khu CN Đất Cuốc (Khu B). PHƯƠNG ÁN 1: Mô tả công nghệ: Nước thải từ các nhà máy và các xí nghiệp trong KCN được thu gom về bể gom nước thải. Trước khi vào bể gom nước thải được tách rác bằng song chắn rác để loại bỏ hết các rác lớn như: Cành cây, đá, giẻ có kích thước >10mm ra khỏi nước thải trước khi vào bể gom. Sau đó nước thải được hệ thống bơm bơm qua Máy tách rác tinh tự động loại trống quay để loại bỏ nốt các loại rác có kích thước >2,5mm ra trước khi vào hệ thống xử lý sinh học. Nước thải sau khi qua máy tách rác được cho vào bể tách dầu mỡ để loại bỏ dầu mỡ, ván nỗi và sau đó cho nước tự chảy sang bể điều hoà. Ở bể điều hoà nước thải được lắp hệ thống phân phối khí để ổn định về nồng độ và lưu lượng nước thải tránh hiện tượng sốc tải trọng không mong muốn trước khi vào các bước xử lý tiếp theo. Khí cung cấp cho bể điều hoà được lấy từ máy thổi khí. Xử lý hoá lý là quá trình cho các chất keo tụ và trợ keo tụ ra trộn lẫn với nước thải để tạo thành các bông keo tụ và kéo theo các chất ô nhiễm có trong nước thải xuống đáy bể và được tách ra ở dạng bùn hoá lý. Những chất có thể được loại bỏ ra khỏi nước thải trong quá trình xử lý hoá lý là: Xử lý COD, SS, Các hợp chất Kim loại nặng và các chất keo lơ lửng trong nước thải. Do COD, độ màu và hàm lượng các chất lơ lửng giảm, kéo theo nồng độ BOD5 cũng giảm theo ở bước xử lý này. Bể lắng sơ bộ được thiết kế đặc biệt có tác dụng tạo môi trường tĩnh cho bông keo lắng xuống. Với hệ thống tấm nghiêng trong ngăn lắng và đáy bể có độ dốc cao giúp bùn trượt về đáy bể và được bơm về bể chứa bùn. Còn nước trong sau khi tách bùn được cho qua bước xử lý sinh học hiếu khí tiếp theo. Tại bể xử lý sinh học hiếu khí nước thải được bổ sung chất dinh dưỡng nhằm tạo điều kiện tối ưu cho vi sinh vật hoạt động tốt. Điều chỉnh nồng độ pH cho phù hợp bằng hệ thống đồng hồ đo pH tự động để điều khiển các bơm định lượng bơm hoá chất nhằm đạt được nồng độ trên. Ngoài ra chúng ta cũng cần phải kiểm soát nồng độ oxy hoà tan trong bể bằng đồng hồ đo DO tự động. Do đó, chúng ta phải kiểm soát các thống số đó một cách tối ưu nhằm tạo điều kiện cho vi sinh vật hoạt động tốt nhất. Hệ thống xử lý sinh học hiếu khí là bước quan trọng nhất trong nhà máy xử lý nước thải nó có thể xử lý được các chất ô nhiễm như: COD, BOD, SS, hợp chất chứa Nitơ… Ở đây chúng ta sử dụng hệ thống hai bể sinh học hiếu khí chạy song song hoặc nối tiếp (trong trường hợp bình thường, nước thải có chứa các chất hữu cơ dễ phân hủy thì thực hiện quá trình vận hành song song. Trong trường hợp nước thải có độ màu cao, nồng độ hữu cơ cao và chứa nhiều hợp chất khó phân hủy thì thực hiện chế độ vận hành nối tiếp) có hệ thống cấp khí dưới đáy bể cung cấp oxy cho vi sinh vật phát triển. Bùn sinh học được lắng tại bể lắng thứ cấp và được hệ thống bơm Airlift bơm hồi lưu về bể sinh học hiếu khí để bổ sung lượng vi sinh bị thiếu hụt. Còn lượng bùn sinh học ở đáy bể lắng thứ cấp dư thừa được định kỳ bơm sang bể phân huỷ bùn. Nước thải sau bước xử lý sinh học hiếu khí thường là đạt tiêu chuẩn môi trường và chỉ cần cho qua bể khử trùng là đạt tiêu chuẩn thải ra môi trường theo QCVN 24-2009 cột A. Máy tách rác Bể tách cát, dầu mỡ Bể điều hòa Bể lắng sơ bộ Bể khuấy trộn 1 Bể khuấy trộn 2 Sinh học hiếu khí Bể lắng II Bể phân hủy bùn Nước thải đạt QCVN 24-2009 (Cột A) Bể khử trùng Máy ép bùn Bể thu gom Nước thải từ KCN vào Bể chứa bùn Bơm ĐL Bơm ĐL Bồn polime Bồn phèn Bồn axit Bồn kềm Bơm ĐL Bơm ĐL Bơm ĐL Bồn DD Bơm ĐL Bồn clo Hình 4.6 sơ đồ công nghệ phương án 1 cho khu công nghiệp Đất Cuốc B PHƯƠNG ÁN 2: Nguyên lý công nghệ Áp dụng quá trình xử lý sinh học kết hợp xử lý sinh học kỵ khí, sinh học hiếu khí bùn hoạt tính và quá trình xử lý tự nhiên bằng hồ sinh học trước khi thải ra môi trường tiếp nhận là các sông rạch, ngoài ra còn dự phòng thêm hệ thống xử lý hoá lý đề phòng khi có sự cố về chất lượng nước thải đầu vào. Mô tả công nghệ: Đầu tiên, nước thải được cho qua song chắn rác kích thước để loại bỏ hết các rác có kích thước lớn như cành cây, túi nilon, giẻ…để bảo vệ các thiết bị bơm ở trong bể và tạo điều kiệt tốt cho các bước xử lý tiếp theo được tốt hơn. Sau đó nước thải dẫn vào bể gom và được bơm lên bể điều hoà bằng hệ thống bơm chìm đặt trong bể Gom. Rác thu được từ song chắn rác được định kỳ lấy ra và được đem đi chôn lấp. Trước khi vào bể điều hoà nước thải được đưa qua thiết bị lọc rác tinh dạng trống quay để tách tiếp rác có kích thước >2mm ra. Sau khi tách rác xong nước thải được đưa sang bể tách dầu mỡ để tách loại dầu mỡ có trong nước thải. Từ đó nước thải đưa vào bể điều hoà tại đây nước thải được điều hoà lưu lượng và nồng độ nhờ hệ thống phân phối khí được lắp đặt ở dưới đáy bể và được cung cấp khí bằng máy thổi khí. Nếu trường hợp nước thải trong Khu Công Nghiệp gặp sự cố tức là nước thải ra có hàm lượng các chất độc hại như: Kim loại nặng, thuốc trừ sâu, độ màu lớn thì sẽ được bơm lên hệ thống xử lý hoá lý. Nước thải được bơm lên đồng thời hoá chất cũng được bơm ra để keo tụ và lắng các chất lơ lửng, các chất keo và các chất độc hại có xuống đáy bể lắng và được tách ra nhờ bể lắng. Nước sau khi tách bùn được đưa vào bể điều chỉnh nồng độ pH và cung cấp chất dinh dưỡng để phù hợp cho quá trình xử lý sinh học phân huỷ và xử lý các chất ô nhiễm có trong nước thải rồi được đưa vào bể chứa trung gian. Từ bể chứa trung gian nước thải được bơm lên tháp lọc sinh học kỵ khí. Tháp lọc sinh học kỵ khí là công trình xử lý sinh học là sử dụng hệ vi sinh vật kỵ khí dính bám trên giá để xử lý nước thải. Ưu điểm của tháp lọc sinh học kỵ khí là có tải trọng hoạt động rất rộng và hệ vi sinh vật ít chịu tác động của một số điều kiện ngoại cảnh, do đó có khả năng xử lý ổn định, rất thích hợp để xử lý nước thải Khu Công Nghiệp. Hệ vi sinh vật được phát triển dính bám trên các tấm đệm được lắp đặt trong tháp. Nước thải sau khi qua xử lý tháp lọc kỵ khí được đưa sang bể trung gian. Một phần được tuần hoàn bơm lại tháp lọc sinh học kỵ khí để duy trì hàm lượng vi sinh vật hoạt động trong tháp, còn lại được đưa sang bể sinh học hiếu khí . Tại bể Sinh học hiếu khí nước thải được hệ vi sinh vật hiếu khí phân huỷ tiếp để xử lý triệt để các chất ô nhiễm còn lại trong nước thải. Vi sinh vật hiếu khí trong bể Sinh học hiếu khí được tạo môi trường tối ưu cho hoạt động bằng cách cấp oxy bằng hệ thống máy thổi khí có kiểm soát bằng đồng hồ đo nồng độ oxy hoà tan trong nước thải Nồng độ pH luôn được kiểm soát nằm trong giới hạn cho phép pH=6-8 để cho vi sinh vật hoạt động tốt. Nước sau khi được xử lý ở bể Sinh học hiếu khí được cho qua bể lắng thứ cấp. Ở đây bùn vi sinh được tách ra ở dưới bể và định kỳ được hồi lưu lại bể sinh học hiếu khí để duy trì và bổ sung nồng độ vi sinh vật trong bể. Lượng bùn dư ở đáy bể lắng được bơm sang bể phân hủy bùn và được bơm lên máy ép bùn để tách bớt nước trước khi thải bỏ, còn nước được tách ra được cho vào bể gom. Nước ra khỏi bể lắng được đưa ra hồ sinh học để xử lý tự nhiên trước khi thải ra suối Tân Lợi. Hố thu gom Lưới chắn tinh Bể điều hòa Bể điều chỉnh hóa chất Bể keo tụ/tạo bông Bể lắng I Tháp lọc sinh học Bể chứa trung gian Bể nén bùn Máy ép bùn Nguồn tiếp nhận Song chắn thô Nước thải chưa xử lý NaOH, H2SO4 Bể sinh học hiếu khí May thoi khi Bể lắng 2 Bể kiểm tra Hồ sinh học Không đạt Bùn thải bỏ May thoi khi Hình 4.7 sơ đồ công nghệ phương án 2 cho khu công nghiệp Đất Cuốc B Nhận xét : Phương án 1: Ưu điểm: - Đáp ứng được những biến đổi lớn của nước thải đầu vào, chất lượng nước thải ổn định và đạt hiệu quả xử lý cao. Xử lý độ màu độ mùi rất tốt. - Công nghệ đơn giản dễ vận hành, hệ thống được thiết kế tự động hóa hoàn toàn. - Chi phí đầu tư giảm . - Tiết kiệm diện tích xây dựng. Nhược điểm: - Chi phí vận hành cao hơn các NMXLNT thông thường (trong trường hợp nước thải có độ màu cao). Phương án 2: Ưu điểm: - Biện pháp tháp lọc sinh học có tính ổn định cao, có thể xử lý nước thải có nồng độ hữu cơ cao - Có hệ thống hóa lý dự phòng nhằm ngăn ngừa ảnh hưởng của các chất độc hại trong nước thải như hóa chất, dệt nhuộm, cơ khí tới quá trình xử lý sinh học . - Quá trình sinh học hiếu khí sau cùng nhằm phân hủy và oxy hóa hết các chất ô nhiễm trong nước thải đạt tiêu chuan trước khi xả ra môi trường. Nhược điểm: - Chi phi đầu tư nhà máy xử lý nước thải lớn do mức độ phức tạp của công nghệ - Tốn nhiều diện tích xây dựng - Vận hành và kiểm soát các thông số khó khăn => Sau khi so sánh ưu, nhược điểm 2 công nghệ xử lý thấy rằng: Phương án 1 có nhiều ưu điểm phù hợp với yêu cầu thiết kế cho trạm xử lý nước thải khu công nghiệp Đất Cuốc về quy mô, kinh tế, quản lý, vận hành. Chính vì vậy chọn phương án 1 để tính toán thiết kế choán và thiết kế cho Trạm Xử Lý Nước Thải Của Khu Công Nghiệp Đất Cuốc (Khu B) CHƯƠNG 5 TÍNH TOÁN CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ Tính toán lưu lượng nước thải: Lưu lượng thiết kế Qtkế = 3000m3/ngđ Lưu lượng ngày lớn nhất Qngàymax = Kch x Qtkế = 1,375 x 3000 = 4125 m3/ngđ Lưu lượng thiết kế QngàyTB = 3000m3/ngđ = 125 m3/h=0,034m3/s BỂ THU GOM [2] Thể tích hữu ích của ngăn tiếp nhận: Vb = Qhmax .t Với : t là thời gian lưu nước trong hầm bơm, t = 10¸30phút Chọn t = 30 phút Theo TCXD 51-84, ứng với Qmax = 3000 m3/ngđ ta có Kch = 1,375 Lưu lượng giờ lớn nhất Qhmax = = 172 m3/h Þ Vb = 172 m3/h x 30 ph h/ph = 86 m3 Kích thước bể thu gom Chọn chiều sâu hữu ích h = 5m Chiều cao bảo vệ hbv = 0,5 m Þ BxL = = = 17,2m2 Chọn B = 3,5 m, L = 5 m Vậy thể tích bể thu gom là: V = 3,5 x 5x 5,5= 96,25 m3 Ta chia bể thu gom làm hai ngăn Ngăn tách rác có kích thước BxLxH = 1,5 x 5 x 5,5 Ngăn bơm tiếp nhận có kích thước BxLxH = 2 x 5 x 5,5 Tần suất hoạt động bơm: Z= = 1,1h * BƠM NƯỚC THẢI BỂ THU GOM Tính bơm Chọn 4 bơm nhúng chìm, trong đó có 3 bơm hoạt động và 1 bơm dự phòng. Lưu lượng mỗi bơm Cột áp bơm H=12m Chọn 4 bơm 3 bơm hoạt động 1 bơm dự phòng Chọn bơm: Model: AP100.150.115 Công suất bơm: 3,7 kW Hiệu suất bơm: 0,81 5.2 SONG CHẮN RÁC Bảng 5.1: Thông số tính toán cho song chắn rác làm sạch bằng thủ công [3] Thông số tính toán Song chắn làm sạch bằng thủ công Kích thước song chắn Bề rộng (mm) Bề dày (mm) Khe hở giữa các thanh (mm) Độ dốc theo phương đứng Tốc độ dòng chảy trong mương (m/s) Tổn thất áp lực cho phép (mmH2O) 4,9 ¸ 14,7 24,5 ¸ 38,1 25,4 ¸ 50,8 30 ¸ 45° 0,3 ¸ 0,6 150 Chọn bề rộng song chắn B = 1,5 m Chọn kích thước song chắn như sau: Bề rộng song chắn: b = 0,01 m Bề dày song chắn: d = 0,03 m Khoảng cách giữa các song chắn: w = 0,025 m Bề rộng của song chắn được tính theo công thức: Bs = bn + w (n+1) Þ n = = 42,1 Chọn n = 42 khe Số khe hở của song chắn: n = Þ h1 = Trong đó: K: hệ số tính đến mức độ cản trở của dòng chảy do hệ thống cào rác K=1,05 h1 = độ đầy của nước trong kênh tương ứng với Qhmax n: số khe của song chắn, n= 42 w: khoảng cách giữa 2 song chắn, w=0,025 m vSC: vận tốc nước qua song chắn, vSC = 0,9 m/s Þ h1 = = 0,05 m Tổn thất áp lực của song chắn rác: hS = trong đó: vSC: vận tốc qua song chắn ứng với Qmax, vSC = 0,9 m/s g: gia tốc trọng trừơng, g = 9,81 m/s2 v: vận tốc trước song chắn, m/s Độ đầy trong kênh h1 = Þ v = = 0,63 m/s Þ hS = = 0,03 m < 150 mm Þ thoả mãn Chiều cao xây dựng mương của song chắn rác H = h1 + hS + ht Trong đó: h1: độ đầy của nước thải ứng với Qhmax, h1 = 0,19m hS: tổn thất áp lực qua song chắn, hS = 0,05 m ht: chiều cao phía trên mặt nước của song chắn, ht = 0,31 m H = 0,19 + 0,03+ 0,31 = 0,53 m Như vậy chiều cao của song chắn: HSC = = 1,1 m Vậy ta có thông số thiết kế song chắn là: Bảng 5.2: Thông số song chắn rác làm sạch bằng thủ công Thông số thiết kế Đơn vị Kích thước Chiều rộng song chắn Chiều cao song chắn Số thanh của song chắn Khe hở giữa hai thanh Bề rộng của thanh Bề dày thanh Góc nghiêng đặt song chắn so với phương thẳng đứng m m thanh m m m độ 1,5 1,1 28 0,025 0,01 0,03 60 Hàm lượng chất lơ lững sau khi qua song chắn giảm 4%, còn lại: Ctc = Ctc ( 100 -4)% = 300 ( 100 – 4)% = 288 mg/l Nước thải trước khi vào bể tách dầu mỡ thì được qua máy tách rác tự động có công suất 3000m3/ngày sau đó tự chảy sang bể điều hòa. 5.3 BỂ ĐIỀU HÒA Nhiệm vụ Điều hoà lưu lượng và nồng độ chất hữu cơ, tránh cặn lắng và làm thoáng sơ bộ qua đó oxy hoá một phần các chất bẩn hữu cơ. Thời gian lưu nước của bể điều hòa chọn là t = 6h Thể tích hữu ích của bể điều hòa được tính như sau: Vđh = QhTB. t = 125 x 6 = 750m3 Chọn chiều cao hữu ích của bể điều hoà h = 5m Chiều cao bảo vệ của bể điều hoà là hbv = 0,5 m Þ Chiều cao xây dựng của bể điều hòa là: H = h + hbv = 5 + 0,5 = 5,5 m F = B x L = = 150 m3 Chọn B = 7,5m , L = 20 m Thể tích xây dựng bể điều hòa: B xLxH = 7,5x 20 x 5,5 = 825 m3 Ngăn tách dầu mỡ có kích thước B x L x H = 2,5x 7,5 x 3,2 Ngăn bể điều hòa có kích thước B x L x H = 7,5 x20 x5,5 Tính toán hệ thống cấp khí cho bể điều hòa: Lượng không khí cần thiết: Lkhí = QhTB x a Với : QhTB : lưu lượng nước thải trung bình giờ, Qhmax = 125 m3/h a : lưu lượng không khí cấp cho bể điều hòa, a = 3,74 m3khí/m3nước thải Þ Lkhí = 125 x 3,74 = 467,5 m3/h Bảng 5.3: Các dạng khuấy trộn ở bể điều hoà DẠNG KHẤY TRỘN GIÁ TRỊ ĐƠN VỊ Khuấy trộn cở khí 4 – 8 W/m3 thể tích bể Tốc độ khí nén 10 - 15 L/m3.phút(m3 thể tích bể) (nguồn: sách xử lý nước thải đô thị và công nghiệp của tác giả Lâm Minh Triết, Nguyễn Phước Dân, Nguyễn Thanh Hùng trang 418 ) Giả sử khuấy trộn bể điều hoà bằng hệ thống thổi khí. Lượng khí nén cần thiết cho khuấy trộn : = 9000l/phút Trong đó: R: Tốc độ khí nén. Chọn R=12 L/m3.phut= 0,012 m3/phút n = = 36 ống Trong đó: r: Lưu lượng khí, chọn r = 250 (l/phút) (r =85 – 311 l/phút) chọn hệ thống ống dẫn khí d = 90mm Chọn đường ống dẫn Với lưu lượng khí qkk = 9 (m3/phút) = 0,15 (m3/s) và vận tốc khí trong ống vkk= 10 – 15 (m/s) có thể chọn đường kính ống chính D = 120mm. Tính lại vận tốc khí trong ống chính: vc = = 13,26 (m/s) => thoả mãn vkk= 10 – 15 (m/s) Loại khuyến tán khí Lưu lượng khí (l/phút) Cái Hiệu suất chuyển hóa O2 tiêu chuẩn (%) Đỉa sứ- lưới Chụp sứ – lưới Bản sứ - lưới Ong plastic xốp cứng bố trí + Dạng lưới + Hai phía theo chiều dài + Một phía theo chiều dài Ong plastic xốp mềm bố trí + Dạng lưới + Một phía theo chiều dài Ong khoan lỗ bố trí + Dạng lưới + Một phía theo chiều dài - Khuyếch tán không xốp + Hai phía theo chiều dài + Một phía theo chiều dài 11 – 96 14 – 71 57 – 142 68 – 113 85 – 311 57 – 340 28 – 198 57 – 198 28 – 113 57 – 170 93 – 283 283 – 990 25 – 40 27 – 39 26 – 33 28 – 32 17 – 28 13 – 25 26 – 36 19 -37 22 – 29 15 – 19 12 – 23 9 – 12 (nguồn: sách xử lý nước thải đô thị và công nghiệp của tác giả Lâm Minh Triết, Nguyễn Phước Dân, Nguyễn Thanh Hùng trang 419) Chọn hệ thống cấp khí bằng ống Inox, bao gồm 3 ống đặt dọc theo chiều dài bể (20 m), các ống cách nhau 6,6 m, trên mỗi ống nhánh ta bố trí 6 ống phân phối khí EDI đặt đối xứng (mua ống phân phối khí EDI sẵn có trên thị trường).Số cánh khí được phân bố điều trong bể để đảm bảo cung cấp đủ lượng khí cho bể. Chọn hệ thống phân phối khí ở bể điều hoà dạng ống Model: EDI –84P Đường kính DN ống 91mm Lưu lượng: 4-6m3/h Hiệu suất chuyển hoá oxy: 65% Khung/ màng: EPDM Năng lực xử lý : 0,236m2 Mật độ khí (%): 3-15 Chiều dài ống : 1m Bảng 5.4 : Đường kính theo vận tốc khí trong ống Đường kính, mm Vận tốc, m/s 25 – 75 (1 -3”) 100 – 250 (4 – 10”) 300 – 610 (12 – 24”) 760 – 1500 (30 – 60”) 6 – 9 9 – 15 14 – 20 19 - 33 Nguồn [2] Hàm lượng BOD5 qua bể điều hoà giảm 15% BOD5 = 300(1 – 15%) = 255mg/l COD = 600 (1 – 15%) = 510 mg/l Áp lực và công suất của hệ thống nén khí Áp lực cần thiết cho hệ thống nén khí xác định theo công thức: Htc = hd + hc + hf + H Trong đó: hd : Tổn thất áp lực do ma sát dọc theo chiều dài trên đường ống dẫn, (m) hc : Tổn thất áp lực cục bộ, hc thường không vượt quá 0,4m hf : Tổn thất qua thiết bị phân phối , hf không vượt quá 0,5m H : Chiều cao hữu ích của bể điều hoà, H = 4 m Do đó áp lực cần thiết là: Htt = 0,4 + 0,5 + 5 = 5,9 (m) => Tổng tổn thất là 5,9 (m) cột nước Áp lực không khí sẽ là: P = Công suất máy thổi khí tính theo công thức sau: N = = = 8,364 (Kw) = 11,3 (Hp) Trong đó: qkk : Lưu lượng không khí, (m3/s) n : Hiệu suất máy thổi khí, n = 0,7 – 0,9, chọn n = 0,8 k : Hệ số an toàn khi sử dụng trong thiết kế thực tế, chọn k = 2. Chọn 2 máy thổi khí công suất 12 Hp (2 máy hoạt động luân phiên) Tính toán các ống dẫn nước ra khỏi bể điều hoà Nước thải được bơm sang bể keo tụ nhờ một bơm chìm, lưu lượng nước thải 104,16 m3/h, với vận tốc nước chảy trong ống là v = 2m/s, đường kính ống ra: Dr = = 0,135 (m) Chọn ống nhựa uPVC có đường kính =150mm. Máy thổi khí Công suất máy thổi khí tính theo quá trình nén đoạn nhiệt: (kW) (Nguồn [2]) Trong đó: W : khối lượng không khí mà hệ thống cung cấp trong 1 giây (kg/s) W = Q x r Với: Q: Lưu lượng không khí Q = 9 m3/ph = 0,15 m3/s r: khối lượng riêng của không khí, r = 1,2 kg/m3 Þ W = 0,15 m3/s x 1,2 kg/m3 = 0,18 kg/s R : hằng số khí lý tưởng, R = 8,314 KJ/KmoloK T1 : nhiệt độ tuyệt đối của không khí đầu vào, T1 = 273 + 25= 298K p1 : áp suất tuyệt đối của không khí đầu vào, p1 = 1 atm p2 : áp suất tuyệt đối của không khí đầu ra: p2 = pm + 1 = = atm Với: pm : áp lực của máy thổi khí tính theo atmotphe, (atm) Hd : áp lực cần thiết cho hệ thống thổi khí : Hd = (hd + hc) + hf + H = 0,4 + 0,5 + 4,9 = 5,8 m - hd, hc : tổn thất áp lực do ma sát dọc theo chiều dài trên đường ống dẫn và tổn thất cục bộ tại các điểm uốn, khúc quanh, (m). Tổng tổn thất do hd và hc không quá 0,4m. - hf : tổn thất qua các lỗ phân phối, không vượt quá 0,5m - H : độ ngập sâu của ống sục khí. H = 4,9 m. n = = 0,283 (K = 1,395 đối với không khí) 29,7 : hệ số chuyển đổi. e : hiệu suất của máy thổi khí , chọn e = 0,8 Vậy công suất của máy thổi khí là: 7,86 (kW) = 5,86 (HP) Sử dụng 3 máy thổi khí công suất 10 kW, 2 máy hoạt động liên tục, 1 máy dự phòng Chọn máy nén khí Loại : BLW 65-1 Số lượng: 3 cái (2 hoạt động, 1 dự phòng) Lưu lượng: 217m3/h. Công suất: 10 KW Số vòng quay motor: 2900 RPM Tính toán đường ống dẫn nước vào bể điều hoà: Nước được bơm từ bể thu gom sang bể điều hoà : (Nguồn [2]) Chọn Ø 250mm Trong đó: Q : Lưu lượng nước thải, Q=0,034m3/s. D : Đường kính ống dẫn nước thải. v : Vận tốc nước chảy trong ống,m/s. Tính toán đường ống dẫn nước từ bể điều hoà sang bể khuấy : Nước được bơm từ bể điều hoà sang bể khuấy Chọn þ150mm Lưu lượng nước qua bơm: 62,5m3/h Cột áp bơm H=5m Chọn bơm Model AP80.80 Vortex.20V.Ex Công suất bơm 3,7 kW Hiệu suất bơm 0.76 Số lượng 3 bơm , 2 hoạt động và 1 dự phòng BỂ PHẢN ỨNG Thông số thiết kế bể trộn nhanh trong xử lý nước thải - Thời gian lưu nước t = 5 – 20 s Gradient vận tốc G = 250 – 1500 s-1 Chọn t = 10 s G = 520 s-1 Thể tích bể trộn : V = QhTB x t = 125 x 10/60 = 20,8 m3 Bể trộn hình vuông với tỉ lệ H:B = 1,5:1 Chọn chiều cao bể trộn là H = 4,3 m F = B x L = = 4,8 m2 Þ B = 2L = 2,4 m Tính lại thể tích bể: V = B x L x H = 2 x 2,4 x 4,3 = 20,64 m3 Tính công suất cánh khuấy Dùng máy khuấy hướng lên trên để đưa nước từ dưới lên trên. Năng lượng truyền vào nước: P = G2Vm Trong đó: G: Giadient vận tốc, G = 520 s-1 V: Thể tích bể, V = 20,64 m3 m : Độ nhớt động lực học của nước, ứng với t=25°C, m = 0,9.10-3 Ns/m2 Þ P = 5202 x 20,64 x 0,9.10-3 = 5023 J/s = 5,023 kW Hiệu suất động cơ h = 0,8 Þ Công suất động cơ là: 5,023 : 0,8 = 6,5 kW = 8,7 Hp Dựa vào catalogue về cánh khuấy phụ lục 5 chọn máy APM – 500 Hoá chất dùng cho quá trình keo tụ Ta sử dụng phèn sắt làm chất keo tụ vì một số ưu điểm sau: Tác dụng tốt ở nhiệt độ thấp Độ bền lớn và kích thước bông keo có khoảng giới hạn của thành phần muối Giá thành rẻ Tuy nhiên phèn sắt có nhược điểm là tạo thành các phức hòa tan nhuộm màu qua phản ứng của các cation sắt với một số chất hữu cơ. Có các muối sắt như sau: Fe(SO4)3.2H2O , Fe(SO4)3.H2O , FeSO4.7H2O VÀ FeCl3 dùng làm chất keo tụ. Ta chọn FeCl3 làm chất keo tụ cho khu xử lý. Việc tạo thành bông keo diễn ra theo phản ứng sau: FeCl3 + 3H2O ® Fe(OH)3¯ + 3HCl Trong điều kiện môi trường kiềm: 2FeCl3 + 3Ca(HCO3)2 ® 2Fe(OH)3¯ + 3CaCl2 + 6CO2 2FeCl3 + 3Ca(OH)2 ® 2Fe(OH)3¯ + 3CaCl2 Bảng 5.5 : Liều lượng chất keo tụ ứng với các liều lượng khác nhau của các tạp chất nước thải [1] Nồng độ tạp chất trong nước thải (mg/l) Liều lượng chất keo tụ nguyên chất (mg/l) Từ 1 đến 100 101 – 200 201 – 400 401 – 600 601 – 800 801 – 1000 1001 – 1400 1401 – 1800 1801 – 2200 2201 -2500 25 – 35 30 – 45 40 – 60 45 – 70 55 – 80 60 – 90 65 – 105 75 – 115 80 – 125 90 -130 Nồng độ tạp chất trong nước thải là: 288 mg/l Liều lượng chất keo tụ khan cần là: C = 44,4 mg/l Hàm lượng chất keo tụ cần trong 1 ngày là: M = Q x C = 3000 m3/ngày x 44,4 g/m3 x 10-3kg/g = 133,3 kg/ngày Nồng độ FeCl3 sử dụng 46% = 460 kg/m3 Dung dịch cung cấp = = 0,29 m3/ngày = 12 l/h Thời gian lưu dung dịch phèn : t = 10 ngày Thể tích bồn yêu cầu: V = 0,29 m3/ngày x 10 ngày = 2,9 m3 Chọn loại bồn có thể tích V = 3 m3 5.5 BỂ LẮNG 1 Nhiệm vụ Tách các chất bẩn không hoà tan ra khỏi nước thải. Tính toán Bảng 5.6 : Các thông số thiết kế bể lắng 1[1] TT Thông số thiết kế Khoảng giá trị Giá trị đặc trưng A Bể lắng đợt 1 theo sau là xử lý bậc II Thời gian lưu nước (giờ) Tải trọng bề mặt(m3/m2.ngđ) -Ứng với lưu lượng trung bình -Ứng với lưu lượng giờ lớn nhất Tải trọng máng tràn (m3/m.ng.đ) 1,5 ÷ 2,5 32,6 ÷ 48,8 81,4 ÷ 122,0 124 ÷ 496 2 102,0 248 B Kích thước bể lắng ly tâm Chiều cao(m) Đường kính(m) Độ dốc đáy bể(mm/m) Tốc độ thanh gạt bùn (vòng/phut) 2,4 ÷ 4,5 3,0 ÷ 60,0 62,5 ÷ 166,7 0,02 ÷ 0,05 3,6 12,0 ÷45,0 83,33 0,03 Diện tích mặt thoáng của bể lắng trên mặt bằng ứng với lưu lượng trung bình tính theo công thức: Trong đó: : Lưu lượng trung bình ngày, =3000m3/ngay, L1: Tải trọng bề mặt ứng với lưu lượng trung bình ngày, L1=35m3/m2,ngày, Diện tích mặt thoáng của bể lắng trên mặt bằng ứng với lưu lượng lớn nhất tính theo công thức: Trong đó: : Lưu lượng lớn nhất ngày, =4125 m3/ngày L1 : Tải trọng bề mặt ứng với lưu lượng lớn nhất ngày, L1=85m3/m2,ngày So sánh F1 và F2, chọn F1= 85,7 m2, Đường kính của bể lắng được xác định theo công thức: Kiểm tra lại máng tràn theo công thức < 496m3/m2,ngay So sánh với giá trị tải trọng máng tràn ở bảng ta thấy giá trị tính toán đạt yêu cầu Ta chia bể lắng ra làm hai đơn nguyên vì đường kính bể lắng lớn Dbe = m Ta chọn bể lắng đứng vuông Fbể = 5,22 x 5,22 = 27,24m2 Xác định chiều cao : Chọn chiều cao công tác của bể lắng : H1 = 3,2m Chiều cao bảo vệ, tính từ mặt nước đến thành bể : H2 = 0,3 m Chiều cao lớp bê tông bảo vệ đáy bể H 4 = 0,5m Chiều cao phần chóp cục đáy bể có độ dốc góc 600 Hố gom cặn dưới đáy bể có dạng hình vuông chọn tiết diện F = 0,8x0,8 = 0,64 m2 H5= 2,21m - Trong bể lắng có thiết kế tấm lắng nghiêng 600 đặt trong vùng công tác của bể cách mựt nước bể 0,6m. bằng nhựa.Mục đích tăng thêm khả năng lắng của bể Chiều cao bể : H = H1 + H2 +H3 + H4 =3,2 m+ 0,3 m + 2,21+0,5 m = 6,21m Thể tích phần công tác của 1 bể Vct = H1x H1 x H1= 5,22 x 5,22 x 3,2= 87,2 m3 Thời gian lưu nước trong bể lắng I : T = = =1,39 giờ Vận tốc giới hạn trong vùng lắng: VH = [ 1] Trong đó : k: Hằng số phụ thuộc vào tính chất cặn , chọn k=0,06 : Tỷ trọng hạt , chọn r = 1,25 g: Gia tốc trọng trường, g= 9,81 d: Đường kính tương đương của hạt , chọn d= 10-4 m f: Hệ số ma sat, hệ số này phụ thuộc vào đặc tính bề mặt của hạt và hệ số Reynold của hạt khi lắng, chọn f=0,025 VH = = 0,0686 m/s Vận tốc nước chảy trong vùng lắng: Vmax = = 0,0048m/s Ta thấy rằng Vmax < VH Þ Điều kiện đặt ra để kiểm tra thoả mãn. Máng thu nước : Chọn máng thu nước chạy dọc quanh bể có kết cấu bằng bê tông cốt thép có gắn răng cưa, nước chảy về 2 phía và gom về hố thu chảy sang bể sinh học hiếu khí. Tiết diện ướt của máng thu nước ( m2 ) Trong đó: VB: Vận tốc nước tự chảy trong máng, theo tiêu chuẩn TCXD 51-84, VB = 0.5 – 0.7 (m/s), chọn V3 = 0.5 (m/s) Lượng nước thu vào một bên của máng: Chiều rộng máng thu: (m) Trong đó: a: Tỉ số giữa chiều cao phần chữ nhật (hCN) với chiều rộng của máng, lấy bằng 1- 1,5. Lấy a = 1. K5: Hệ số, lấy bằng 2 đối với máng có tiết diện nửa tròn, bằng 2.1 đối với máng có tiết diện 5 cạnh. Với máng chữ nhật, ta có K = 2.1. Vậy: Chiều cao phần chứa nước của máng thu: Máng răng cưa bằng inox, dày 2mm, tấm răng cưa hình chữ V, có góc ở đáy 90o, chiều cao răng cưa h = 100mm. Đặt đáy chữ V cao hơn máng thu nước bằng btct: 3cm. Kích thước đường ống nước ra khỏi bể lắng Nước tự chảy từ bể lắng sang bể Sinh học hiếu khí: Chọn ống dẫn nước thải là ống PVC þ300mm Xác định lượng cặn tạo ra từ bể lắng 1 a.Trường hợp không sử dụng phèn để keo tụ tạo bông: Bảng 5.7: Hiệu suất lắng của chất lơ lửng trong nước thải ở bể lắng đợt 1 [4] Hiệu suất lắng của chất lơ lửng (%) Tốc độ lắng của hạt lơ lửng,U mm/s ứng với hàm lượng ban đầu của chất lơ lửng C, mg/l 150 200 250 >=300 30 35 40 45 50 55 60 1,30 0,90 0,60 0,40 0,25 0,15 0,05 1,80 1,30 0,90 0,60 0,35 0,20 0,10 2,25 1,19 1,05 0,75 0,45 0,25 0,15 3,20 2,10 1,40 0,95 0,60 0,40 0,20 Tốc độ lắng của các hạt cặn lơ lửng trong bể lắng U = 0,44mm/s; hàm lượng ban đầu của chất lơ lửng Ctc=288mg/l, hiệu suất lắng E = 52%. Hàm lượng chất lơ lửng trôi theo nước ra khỏi bể lắng 1 được tính theo công thức : <150mg/l, có thể đưa vào bể Sinh học hiếu khí làm sạch sinh học hoàn toàn hoặc vào bể lọc sinh học Lượng bùn khô sinh ra mỗi ngày: G = RSS,SS,Q G = ´288´ 10-6 ´ 1500´1000 G = 224,64 kg/ngày Thể tích cặn tươi theo công thức: Trong đó: P: Hàm lượng cặn bùn tươi của nước thải, P= 5% ( độ ẩm 95%). : Khối lượng riêng của bùn tươi,=1,03 kg/l. Lượng cặn có khả năng phân hủy sinh học: Tỉ số cặn VSS : SS = 0,75 Mtươi = 0,75 ´ G = 0,75 ´ 224,64 kg/ngày = 168,48 kg VSS/ngày b. Trường hợp sử dụng phèn để keo tụ tạo bông : Xác định hiệu quả khử SS: Hiệu quả khử SS trong bể lắng 1 có keo tụ tạo bông, RSS =70% Hàm lượng SS đầu ra của bể lắng 1: Lượng bùn khô sinh ra mỗi ngày: G = RSS,SS,Q G = ´288´ 10-6 ´ 1500´1000 G = 302,4 kg/ngày Khi cho phèn FeCl3 vào nước diễn ra phản ứng thuỷ phân sau: FeCl3 + H2O ↔ FeCl2(OH) + H+ +Cl- FeCl2(OH)+ H2O ↔ FeCl(OH)2 + H+ +Cl- FeCl(OH)2+ H2O ↔ Fe(OH)3 +H+ + Cl- FeCl3 + 3H2O ↔ Fe(OH)3 +3H+ + 3Cl- 162,2g 106,9g Giả sử lượng FeCl3 cho vào nước 40kg/1000m3 Vậy lượng phèn cho vào bể phản ứng mỗi ngày là: Lượng Fe(OH)3 tạo thành là: Lượng bùn tổng cộng sinh ra mỗi ngày là: Thể tích cặn tươi cần xử lý xác định theo công thức: Trong đó: : Tỉ trọng cặn tươi khi có hoá chất=1,05t/m3. P: Nồng độ cặn P = 7,5% =0,075(Độ ẩm của bùn là 92,5%). Lượng cặn lắng phân hủy sinh học: Tỉ số cặn VSS : SS = 0,75 Mcặn = 0,75 ´ Mbun = 0,75 ´ 341,94 kg/ngày = 256,5 kg VSS/ngày Bảng 5.8 : Khối lượng bùn sau bể lắng I Phương pháp xử lý Bùn Khối lượng, kg/ngày Thể tích,m3/ngày Không châm phèn Có châm phèn 168,48 256,5 4,4 4,34 Kích thước ống thu bùn Trong đó : Q : Lượng bùn sinh ra, Q= 4,11m3/ngày V : Vận tốc xả bùn, v = 0,2m/s t : Thời gian xả cặn trong mộtngày. T=30 phútt Chọn ống dẫn bùn là ống nhựa PVC 114mm Tính bơm Công suất bơm: Trong đó: : Hệ số an toàn, chọn =1,2 : Khối lượng riêng của nước thải,chọn =1050mg/ml : Hiệu suất của bơm,chọn =0,7 H: Cột áp bơm, H=6m. 5.6 BỂ SINH HỌC HIẾU KHÍ [1] Nhiệm vụ Bể Sinh học hiếu khí hoạt động theo phương pháp xử lí sinh học hiếu khí, các vi sinh sử dụng oxy hoà tan để phân hủy các chất hữu cơ có trong nước. Nước thải sau khi qua các công trình xử lí phía trước vẫn còn một lượng lớn các chất hữu cơ, do đó chúng được đưa vào bể sinh học hiếu khí để các vi sinh vật phân huỷ chúng thành các chất vô cơ như CO2, H2O, … và tạo thành sinh khối mới, góp phần làm giảm COD, BOD của nước thải. Tính toán pH = 7 Nhiệt độ nước thải duy trì trong bể : 26 – 28 0C. Nước thải sau khi qua các công trình trước hiệu quả xử lý BOD=15÷25%, Chọn hiệu suất là 25%,Hàm lượng BOD5 chứa trong nước thải vào bể sinh học hiếu khí là 300 (100% – 25%) 225 mg/l BOD5=0,68 BOD20 Hàm lượng BOD5 đi vào bể Sinh học hiếu khí , S0 = 225 mg/l BOD5 đạt yêu cầu khi ra khỏi bể lắng S = 20mg/l Cặn lơ lửng đầu ra 50 mg/l gồm có 65% là cặn hữu cơ có thể phân hủy hữu cơ BOD20. Thời gian lưu của bùn hoạt tính = 10 ngày Nồng độ bùn hoạt tính lơ lửng X = 3500 mg/l ( Từ 2500 – 4000 ) Độ tro bùn hoạt tính Z = 0,2 (80% là bùn hoạt tính) Hệ số sản lượng bùn Y = 0,6 mgVSS/mgBOD Hệ số phân hủy nội bào Kd = 0,06 ngày-1 Tải trọng chất hữu cơ : 0,4 ÷1,2kg BOD5/m3,ngày nồng độ bùn hoạt tính tuần hoàn :Ct =10000 mg/l, trong đó có C = 8000 mg/l là cặn bay hơi, Tính nồng độ BOD5 hòa tan trong nước đầu ra: Nồng độ cặn hữu cơ có thể bị phân hủy: a = 0,65 x 30 mg/l = 19,5 mg/l 1 mg SS khi bị ôxy hóa hoàn toàn tiêu tốn 1,42 mgO2, Vậy nhu cầu ôxy hóa cặn như sau: b = 19,5mg/l x 1,42 = 27,69 mg/l Lượng BOD5 chứa trong cặn lơ lửng đầu ra (chuyển đổi từ BOD20 sang BOD5) c = 27,69mg/l x 0,68 = 18,82mg/l Lượng BOD5 hòa tan còn lại trong nước khi ra khỏi bể Sinh học hiếu khí: S = 20 mg/l + 18,82mg/l = 38,82 mg/l Hiệu quả làm sạch E = = = 91,1% Thể tích bể Sinh học hiếu khí: V = Trong đó: V : Thể tích bể sinh học hiếu khí, m3 Q: Lưu lượng nước thải đầu vào, Q = 3000 m3/ngay. Y : Hệ số sản lượng bùn, Y = 0,6 mgVSS/mgBOD. X: Nồng độ nồng độ bùn hoạt tính lơ lửng trong bể sinh học hiếu khí,X = 3500 mg/l. kd=0,06 ngày1 qc= 10ngày V = 658,92= m3 Chọn bể sinh học hiếu khí gồm 2 đơn nguyên: Chọn kích thước mỗi đơn nguyên: Chiều cao hữu ích Hhi =4,5 m Chiều cao bảo vệ Hbv = 0,5 m Chiều dày đáy bể 0,4m , thành bể 0,4 m Chiều cao tổng cộng là H = 4,5 + 0,5+0,4 = 5,4m Diện tích bề mặt bể Chọn bể sinh học hiếu khí có kích thước Thể tích xây dựng của bể V1 = 394,2 m3 Tính lượng cặn dư phải xả ra hằng ngày Hệ số tạo cặn từ BOD5: Yb = = = 0,38 Lượng bùn hoạt tính sinh ra do khử BOD5 Px = Yb,Q(So – S).10-3 = 0,38x3000(225 – 20).10-3 =233,7 kg/ngày Tổng cặn lơ lửng sinh ra do độ tro của cặn (Z = 0,2) Pxl = = =292,125 kg/ngày Lượng cặn dư hằng ngày phải xả đi: Pxả = Pxl - Q, (SS)ra = =142,125 kg/ngay Lượng bùn dư có khả năng phân huỷ sinh học cần xử lý: Lượng bùn xả ra hằng ngày Qxả từ đáy bể lắng theo đường tuần hoàn bùn Qxa = = = 22,98(m3/ngđ) Trong đó: Vr: Thể tích bể Sinh học hiếu khí, V=658,92 m3, Xra: Nồng độ bùn hoạt tính trong nước ra khỏi bể lắng ,Xra=19,50,8 mg/l = 15,6mg/l X: Nồng độ bùn hoạt tính trong bể sinh học hiếu khí, Xt=3500mg/l Xt: Nồng độ bùn hoạt tính trong dung dịch tuần hoàn Xt =10000 x 0,8 = 8000 mg/l Qra: Lượng nước ra khỏi bể lắng II (xem lượng nước thất thoát do tuần hoàn bùn là không đáng kể nên Qra = Q = 3000m3/ngay, Qxa: Lượng bùn xả ra ,m3/ngày : Thời gian lưu bùn trong bể Sinh học hiếu khí,=10ngày Thời gian tích luỹ cặn (tuần hoàn lại toàn bo) không xả cặn ban đầu: Hệ số tuần hoàn a bỏ qua lượng bùn hoạt tính tăng lên trong bể (Q + Qt) X = Qt,Xt a = = = = 0,78 Lượng bùn tuần hoàn vào bể sinh học hiếu khí : Qt = 0,78´ QTBngày = 0,78´3000 =2340 m3/ngày=0,027m3/s Lượng bùn sang bể lắng và ra bể nén bùn Qbùn xả =3000-2340 =660 m3/ngày Thời gian lưu nước trong bể Sinh học hiếu khí u = = =0,22 ngay = 5,3 h Kiểm tra chỉ tiêu làm việc của bể Sinh học hiếu khí F/M = = = 0,29 (mgBOD/mgbùn,ngày) Giá trị này nằm trong khoảng cho phép thiết kế bể khuấy trộn hoàn chỉnh là 0,2 ÷0,6 mgBOD/mgbùn.ngày. Tốc độ sử dụng chất nền của 1g bùn hoạt tính trong 1 ngày: = = 0,27 (mgBOD5/mgbùn.ngày) Tải trọng thể tích bể : L = = = 1,02 (kgBOD5/m3.ngđ) Giá trị này tính được thuộc khoảng cho phép thiết kế của bể Sinh học hiếu khí khuấy trộn hoàn chỉnh : 0,8 – 1,92 kg/m3.ngày Tính lượng ôxy cần thiết cung cấp cho 1 bể Sinh học hiếu khí Lượng ôxy lý thuyết cần cung cấp theo điều kiện chuẩn: OCo = Với : f: Hệ số chuyển đổi giữa BOD5 và BOD20 là 0,68 Px1: Lượng bùn hoạt tính sinh ra ở mỗi đơn nguyên do khử BOD5 Lưu lượng nước thải vào mỗi dơn nguyên OCo = =286,28 kgO2/ngay Lượng ôxy cần thiết trong điều kiện thực: OCt = OCo x Trong đó: Cs20 : Nồng độ ôxy bão hòa trong nước ở 20oC, Cs20 = 9,08 mg/l CL : Llượng ôxy hòa tan cần duy trì trong bể, CL = 2 mg/l Csh : Nồng độ ôxy bão hòa trong nước sạch ứng với nhiệt độ 27oC (nhiệt độ duy trì trong bể), Csh = 7,95 mg/l b : Hệ số điều chỉnh sức căng bề mặt theo hàm lượng muối, Đối với nước thải, = 1 a : Hệ số điều chỉnh lượng ôxy ngấm vào nước thải do ảnh hưởng của hàm lượng cặn, chất hoạt động bề mặt, loại thiết bị làm thoáng, hình dạng và kích thước bể có giá trị từ 0,6 ¸ 2,4, Chọn a = 0,9 T : Nhiệt độ nước thải, T= 27oC OCt = (kgO2/ngày) Lượng không khí cần thiết cung cấp cho bể Qkk = ,f Trong đó: OCt: Lượng ôxy thực tế cần sử dụng cho bể, OCt =411,17kg O2/ ngày. OU: Công suất hòa tan ôxy vào nước thải của thiết bị phân phối. OU = Ou,h = 7 x 4,3 = 30,1 (gO2/m3) Với: h: Chiều sâu ngập nước của thiết bị phân phối, Chọn độ sâu ngập nước của thiết bị phân phối (cách đáy khoảng 0,2 m) : h = 4,3 m, Ou: Lượng ôxy hòa tan vào 1m3 nước thải của thiết bị phân phối bọt khí nhỏ và mịn ở chiều sâu 1m, Chọn Ou = 7 gO2/m3,m f: Hệ số an toàn, chọn f = 1,5 Qkk = ,f = x 1,5 =20490,2 m3/ngày Lưu lượng khí cần thiết để khử 1 kg BOD5 : qkk = = = 66,6 m3khí/kg BOD5 So sánh với tiêu chuẩn về lượng không khí cần cấp cho bể Sinh học hiếu khí khuấy trộn hoàn chỉnh để khử 1 kg BOD5: 45 – 90 m3 khí/ kg BOD5, giá trị tính được thuộc khoảng cho phép. Chọn hệ thống phân phối khí ở bể điều hoà dạng ống Model: EDI –84P Đường kính DN ống 91mm Lưu lượng: 4-6m3/h Hiệu suất chuyển hoá oxy: 65% Khung/ màng: EPDM Năng lực xử lý : 0,236m2 Mật độ khí (%): 3-15 Chiều dài ống : 1m Số ống cần phân phối trong bể là: N = (ống ) Chọn 80 ống bố trí đều mỗi đơn nguyên Tính áp lực cần thiết cho hệ thống ống dẫn khí Ap lực cần thiết của máy thổi khí tính theo mét cột nước : Hm = h + h1 + H Trong đó: h : Tổng tổn thất do ma sát (h=hc + hd) bao gồm tổn thất do chiều dài và tổn thất do cục bộ, Thông thường không vượt quá 0,4 m h1 : Tổn thất qua vòi phun, h1 không vượt quá 0,5m H : Độ sâu ngập nước của thiết bị phân phối khí, H=4,3 m Hm : Ap lực cần thiết của máy nén khí tính theo mét cột nước Hm= 4,3+ 0,5 + 0,4 = 5,2 m Ap lực cần thiết của máy thổi khí tính theo atmophe : atm Tính toán và chọn máy thổi khí : Công suất máy nén khí tính theo quá trình đoạn nhiệt: Trong đó : PW : Công suất của máy nén khí W : Khối lượng của không khí mà hệ thống cung cấp trong 1 giây(kg/s)Với : =1,2kg/m3 –tỉ trọng không khí Qkk : lưu lượng dòng khí,Qkk=20490,2 m3/ngay T : Nhiệt độ tuyệt đối của không khí đầu vào T=20+273=2930K P1 : Ap suất tuyệt đối của không khí đầu vào, P1=1 atm P2 : Á suất tuyệt đối của không khí đầu ra P2=Pm+1=0,46+1=1,46 atm K hệ số không khí, K=1,395 29,2: Hệ số chuyển đổi Vậy công suất của máy nén khí là: Chọn máy cấp khí : Dùng chung hệ thống máy thổi khí của bể điều hoà Tính toán đường ống dẫn khí của bể Sinh học hiếu khí Vận tốc ống dẫn khí trong ống chính và qua ống nhánh là vkhi= 10 – 15 (m/s),Chọn vận tốc khí trong ống dẫn khí chính vkhi=12 (m/s). Lưu lượng khí cần cung cấp Qkk=20490,2m3/ngay = 0,23m3/s Sử dụng ống cấp khí chính Đường kính ống phân phối chính : Chọn ống sắt tráng kẽm 2 mặt 150mm Kiểm tra vận tốc khí Từ ống dẫn khí chính ta phân ra làm 8 ống nhánh Chọn vận tốc khí trong ống nhánh: Chọn ống sắt tráng kẽm 2 mặt 60mm Kiểm tra vận tốc khí Từ bể Sinh học hiếu khí nước được dẫn theo chế độ tự chảy sang bể lắng đợt 2 BỂ LẮNG 2 [5] Ta chọn bể lắng ngang để thiết kế Chiều dài của bể lắng ngang được tính theo công thức: L = Trong đó: v: tốc độ lắng tính toán trung bình của hạt lơ lửng H: chiều sâu tính toán của vùng lắng K : hệ số phụ thuộc kiểu lắng Uo: độ thô thủy lực của cặn lơ lửng Theo tiêu chuẩn TCXD 51 – 84 : Đối với bể lắng ngang và bể lắng ly tâm v = 5 ¸10 mm/s. chọn v = 6mm/s H = 1,5 ¸ 3 phụ thuộc vào công suất trạm xử lý, trong nhiều trường hợp có thể lấy lên tới 5m. Chọn H = 5m K=0,5 đối với bể lắng ngang, 0,4 đối với lắng ly tâm &0,3 đối với lắng đứng. Uo được tính theo công thức : Uo = - w Với : t : thời gian lắng (s) của nước thải trung bình hình trụ với chiều sâu lớp nước h, đạt hiệu quả lắng bằng hiệu quả lắng tính toán. Lấy theo bảng a: hệ số ảnh hưởng đến nhiệt độ của nướcthải đối với độ nhớt lấy theo bảng. w: thành phần thẳng đứng của tốc độ của nước thải lấy theo bảng n: hệ số phụ thuộc vào tính chất lơ lửng đối với các hạt chủ yếu, xác định bằng thực nghiệm phụ thuộc tính chất của cặn trong nước thải sinh hoạt. n = 0,25 cho cặn có khả năng kết tụ(chất lơ lửng trong nước thải sinh hoạt) n = 0,4 cho các hợp chất khoáng thuộc hệ khuếch tán có khối lượng riêng 2 ¸ 3g/m3 n = 0,6 cho các hạt cặn nặng có khối lượng riêng 5 ¸ 6 g/m3 Bảng 5.9: Hệ số a tính đến ảnh hưởng của nhiệt độ nước thải[5] Nhiệt độ trung bình theo tháng thấp nhất (°C) 60 50 40 30 25 20 15 10 Hệ số a 0,45 0,55 0,66 0,8 0,9 1 1,14 1,3 Bảng 5.10: thành phần thẳng đứng w của tốc độ nước thải[5] V (mm/s) 5 10 15 20 w ( mm/s) 0 0,05 0,1 0,5 Bảng 5.11: Thời gian lắng của nước thải trong bình hình trụ cao 500 mm Hiệu quả lắng % Thời gian lắng trong bình hình trụ có chiều cao h=500mm tính bằng giây (s) n = 0,25 n = 0,4 n = 0,6 Nồng độ mg/l Nồng độ mg/l Nồng độ mg/l 100 200 300 500 500 1000 2000 3000 200 300 400 20 30 40 50 60 70 80 90 100 600 900 1320 1900 3800 - - - - 300 540 650 900 1200 3600 - - - - 320 450 640 970 2600 - - - - 260 390 450 680 1830 5260 - - 150 180 200 240 280 360 1920 - - 140 150 180 200 240 280 690 2230 - 100 120 150 180 200 230 570 1470 3600 40 50 60 80 100 130 370 1080 1850 - - 75 120 180 390 3000 - - - - 60 90 120 180 580 - - - - 45 60 75 130 380 - - Bảng 5.12 : Trị số (KH/h)n dựa trên chiều cao bể lắng Chiều cao bể lắng H, m Trị số (KH/h)n cho bể lắng các kiểu Bể lắng đứng Bể lắng ly tâm Bể lắng ngang 1 1,5 2 3 4 5 - - 1,11 1,21 1,29 - - 1,08 1,16 1,29 1,35 1,46 - 1,11 1,19 1,32 1,41 1,5 Chọn n = 0,25 Nồng độ SS là 86,4 mg/l, hiệu quả xử lý đạt 60% Þ thời gian lưu được là t=1097s Với T = 25°C, a = 0,9 Với v = 6 mm/s Þ w = 0,01 mm/s H = 5m Þ (KH/h)n = 1,19 Þ Uo = =1,69 mm/s Chiều dài của bể lắng ngang: L = = 28,4 m chọn l=29m Ta chia bể lắng ra làm 2 đơn nguyên mỗi đơn nguyên có chiều dài 14,5m Diện tích tiết diện ướt của bể lắng ngang được tính theo công thức: S = Trong đó : Qmax.s : lưu lượng giây lớn nhất của nước thải, Qmax.s = 0,048 m3/s v : vận tốc tính toán trung bình của nước thải, v = 6 mm/s = 0,006 m/s Þ S = = 8 m2 Chọn chiều ngang của bể lắng là B= 8m Thể tích bể lắng ngang: V = B xL x H = 8x 14,5x4 = 464 m3 Thời gian lắng trong bể là: t = = 9666,67 s= 2,68 h Chiều cao xây dựng của bể lắng ngang: Hxd = H + h1 + h2 + h3 Trong đó: H : chiều cao phần lắng, H =4 m h1 : chiều cao lớp trung hoà, h1 = 0,4m h2 : khoảng cách từ mực nước đến thành bể, h2 = 0,6 m h3 : chiều dày bảo vệ đáy bể bằng bê tông h3 = 0,4m Þ Hxd = 4 + 0,4 + 0,4 + 0,6 = 5,4 m Để thu cặn tao bố trí nhiều hố thu cặn phân phối theo chiều dài bể bằng bê tông đổ vác đáy 45o, dưới đáy là các ống thu bùn có đục lổ. Bùn cặn được vận chuyển đi bằng hệ thống máy khí nén. Tốc độ lắng thực tế của hạt cặn lơ lửng trong bể lắng ngang đang chọn được tính theo công thức: u = Trong đó: H : chiều sâu tính toán của vùng lắng, H=4 m t : thời gian lắng thực tế theo kích thước đã chọn, t = 2,7 h Þ u = = 0,83mm/s Xác định lượng bùn sinh ra Xác định hiệu quả khử BOD5 và SS: Hiệu quả xử lý BOD5 là 40%, hàm lượng BOD5 còn lại trong bể: BOD5 = 12,15(1- 40%) = 7,29 mg/l Hiệu quả xử lý COD là 40%, hàm lượng COD còn lại là: COD = 27,54 ( 1- 40%) = 16,52 mg/l Hiệu quả xử lý SS là 60%, hàm lượng SS còn lại là: SS = 86,4 ( 1 – 60%) = 34,56mg/l Lượng bùn tươi sinh ra mỗi ngày : Mtươi = 245 gSS/m3 x 3000 m3/ngày x (0,6)/1000g/kg = 514,5 kg/ngày Giả sử nước thải công nghiệp có hàm lượng cặn 5% ( độ ẩm 95%), tỉ số VSS:SS=0,8 và khối lượng riêng của bùn tươi 1,053 kg/l. vậy lượng bùn tươi cần phải xử lý là: Qtươi = = 9772 l/ngày = 10 m3/ngày Lượng bùn tươi có khả năng phân huỷ sinh học: Mtươi (VSS) = 514,5 x 0,8 = 411,6 kgVSS/ngày Độ dốc của hố thu cặn chọn 50° Theo điều 6.5.8 TCXD 51 – 84, thời gian xả cặn la theo chương trình cài sẵn trên máy tính. Chọn chiều sâu hố thu cặn là hc = 2 m Ta chia bể lắng ra làm 5 ngăn lắng đều nhau, chiều dài mỗi ngăn là 2,9m Dưới mỗi ngăn bố trí ống thu vận chuyển bùn PVC có đụt lỗ để thu bùn Bùn được vận chuyển đi sang bể chứa bùn và tuần hoàn về bể sinh học hiếu khí bằng hệ thống bơm khí nén. Thể tích vùng thu bùn cặn V=2x4x2,9 x5 = 116m3 Thời gian lưu bùn t = 0,043ngày = 1,042h Tính kích thước ống dẫn nước sang bể khử trùng Chọn ống dẫn nước thải là ống PVC có đường kính þ300mm Kiểm tra vận tốc nước Trong đó: Q : Lưu lượng tuần hoàn, Q=3000m3/ngày=0,048m3/s D : Đường kính ống dẫn nước v : Vận tốc bùn chảy trong ống, v=0,7m/s Tính kích thước ống dẫn bùn dư sang bể nén bùn và bùn tuần hoàn về bể sinh học hiếu khí Chọn ống dẫn bùn thải là ống PVC có đường kính þ150mm Kiểm tra vận tốc nước Trong đó: Q : Lưu lượng tuần hoàn, Q= 2340/2 = 1170m3/ngày =0,013m3/s, D : Đường kính ống dẫn bùn, m, v : Vận tốc bùn chảy trong ống,m Tính toán khử trùng nước thải [1] Sau các giai đoạn xử lý cơ học, sinh học lượng vi trùng giảm 90 – 95%. Tuy nhiên, lượng vi trùng vẫn còn rất cao và theo nguyên tắc bảo vệ vệ sinh nguồn nước cần tiến hành khử trùng nước. a. Khử trùng nước thải bằng clo Lượng clo hoạt tính cần thiết để khử trùng nước thải được tính theo công thức: Trong đó: Ya: Lượng clo hoạt tính cần để khử trùng nước thải,kh/h. Q: Lưu lượng tính toán của nước thải, a liều lượng hoạt tính lấy theo điều 6.20.3 – TCXD-51-84. Nước thải sau xử lý sinh học hoàn toàn a = 3 g/m3. Để định lượng clo, xáo trộn clo hơi với nước công tác, điều chế clo nước thường ứng dụng thiết bị khử trùng – gọi là clorator chân không. Đặc tính kỹ thuật của clorator ở nước ngoài được cho theo bảng: Bảng 5.13: Đặc tính kỹ thuật của clorator Công suất theo clo hơi (kg/h) Ap lực nước trước ejector(kg/h) Độ dâng sau ejector (m cột nước) Lưu lượng nước (m3/h) Trọng lượng clorator (kg) 0,08-0,72 0,21-1,28 0,40-2,05 2,5 - 2 37,5 1,28-8,10 2,05-12,80 3,28-20,50 3,0-3,5 5 7,2 37,5 20,5-82,00 3,0-4,0 5 - - Để đưa lượng clo vào nước Ya=0,375kg/h-0,516h, có thể chọn mua 2 clorator (1 công tác, 1 dự phòng) của nước ngoài với công suất : 0,08-0,72. Để phục vụ cho 2 clo, cần trang bị 2 bình chứa trung gian bằng inox để tiếp nhận clo nước. Từ đó clo nước chuyển thành clo hơi và được dẫn vào clorator. Để chứa clo nước phục vụ cho trạm khử trùng, thường sử dụng các thùng chứa Đặc tính kỹ thuật của thùng chứa clo có thể tham khảo ở bảng: Bảng 5.14: Đặc tính kỹ thuật của thùng chứa clo Dung tích thùng chứa clo Kích thước(mm) Trọng lượng Lit Kg Clo L l Kg 20 25 27 30 33 36 40 45 50 55 25 31 33,5 37,5 41,0 45,0 50 56 62 69 770 925 985 1080 1170 1205 1390 1545 1700 1855 675 825 890 975 1065 1125 1275 1427 1575 1725 35 40,5 43 47 51 55 60 66,5 73 79,5 Ở trạm khử trùng clo, sử dụng thùng chứa clo có các đặc tính kỹ thuật sau: Dung tích 1m3 và chứa 62 kg clo Số thùng chứa clo cần dự trữ cho nhu cầu sử dụng trong thời gian 1 tháng được tính theo công thức: Chọn n = 5 thùng Trong đó: Q: trọng lượng clo trong thùng chứa, q=62kg Số thùng chứa này được cất giữ trong kho. Kho được bố trí trong cùng trạm clorator có tường ngăn độc lập. Lưu lượng nước clo trong mỗi giờ: Trong đó: a: Liều lượng clo hoạ tính, a = 9g/m3. b: Nồng độ clo hoạt tính trong nước ,%, phụ thuộc vào nhiệt độ : to=20 - 25oC; b=0,15 -0,12%. Chọn b = 0,12%. Lượng nước tổng cộng cần thiết cho nhu cầu của trạm clorator được xác định theo công thức: Trong đó: P: Lượng nước cần thiết để hoà tan 1g clo, l/g (lit nước cho 1g clo); p phụ thuộc vào nhiệt độ của nước thải như sau: Bảng 5.15: Mối liên hệ giữa P và T To(oC) P(l/g) 15 20 25 30 0,50 0,66 1,00 1,24 Với nhiệt độ nước thải 25oC, p =1 l/g. Q lưu lượng nước cần thiết để làm bốc hơi clo. Khi tính toán sơ bộ, lấy bằng 300- 400 l/kg. Chọn q=350l/kg. Nước clo từ clorator được dẫn đến mương xáo trộn bằng loại đường ống cao su mềm nhiều lớp, đường kính ống 60 mm với vận tốc 1,5 m/s. 5.8 BỂ KHỬ TRÙNG Thể tích bể khử trng Trong đó: Qtb – Lưu lượng nước thải tính toán, Qtb = 125 m3/h t: Thời gian tiếp xc của clo với nước thải chọn là 30 phút (Theo điều 6.20.6 – TCXD – 51 – 84). Chọn kích thước bể: L x B x H =8 x 2,6 x 3 Chiều cao bảo vệ hbv = 0.5m Chiều dày đáy bể là 0,3m Trong bể ta bố trí các vách ngăn so le nhau để cho vận tốc nước chảy chậm theo dòng để tăng thêm khả năng khử trùng cho bể. Mỗi vách ngăn dày 150mm và cách nhau 850mm 5.9 BỂ CHỨA BÙN HÓA HỌC ①　Thời gian lưu bùn tại bể t = 60 phút Lưu lượng bùn từ bể lắng 1 Q = Qxa + QT =4,4+ 3000 = 3004,4 (m3/ngđ) ②　Thể tích của ngăn thu bùn Chọn chiều cao: 5 (m) Chiều rộng: 2,5 (m) ® Chiều dài: 10 (m) Chiều cao bảo vệ: 0.5 (m) Chiều dày đáy bể 0,5 (m) Có bố trí thêm hệ thống phân phối khí sục khí theo chu kỳ để bùn dễ lắng và phao thu nước có thể duy chuyển theo dòng nước lên xuống trong bể. Bùn được dẫn về máy ép bùn bằng bơm trục vít . 5.10 BỂ CHỨA BÙN SINH HỌC Lượng lượng bùn từ bể Sinh học hiếu khí sang bể lắng Q = 660m3/ngày Lưu lượng bùn từ bể lắng 2 Qbn = 10m3/ngày Chọn bơm bùn tuần là bơm bùn dư xả bể lắng 2 giờ Qt = 3000m3/ngđ Q = Qxa + QT =9+660+ 3000 = 3669 (m3/ng) ②　Thể tích của ngăn thu bùn Chọn chiều cao: 5 (m) Chiều rộng: 3,5 (m) ® Chiều dài: 10 (m) Chiều cao bảo vệ: 0.5 (m) Chiều dày đáy bể 0,5 (m) Có bố trí thêm hệ thống phân phối khí sục khí theo chu kỳ để bùn dễ lắng và phao thu nước có thể duy chuyển theo dòng nước lên xuống trong bể. Bùn được dẫn về máy ép bùn bằng bơm trục vít . MÁY ÉP BÙN DÂY ĐAI Thiết bị ép bùn lọc dây đai là một loại thiết bị dùng để tách nước ra khỏi bùn vận hành dưới chế độ cho bùn liên tục vào thiết bị. Về nguyên tắc, đối với thiết bị này, để tách nước ra khỏi bùn có thể áp dụng cho các công đoạn sau: Ổn định bùn bằng hóa chất Tách nước dưới tác dụng của trọng lực Tách nước dưới tác dụng của lực ép dây đai nhờ truyền động cơ khí Đối với các loại thiết bị ép bùn kiểu lọc dây đai, bùn sau khi đã ổn định bằng hóa chất, đầu tiên được đưa vào vùng thoát nước trọng lực, ở đây bùn sẽ được nén và phần lớn nước được tách ra khỏi bùn nhờ trọng lực. Có thể sử dụng thiết bị hút chân không trong vùng này để tăng khả năng thoát nước và giảm mùi hôi. Sau vùng thoát nước trọng lực là vùng nén ép áp lực thấp. Trong vùng này bùn được nén ép giữa hai dây đai chuyển động trên các con lăn, nước trong bùn sẽ thoát ra đi xuyên qua dây đai vào ngăn chứa nước bùn bên dưới. Cuối cùng bùn sẽ đi qua vùng nén ép áp lực cao hay vùng cắt. Trong vùng này, bùn sẽ đi theo các hướng và chịu lực cắt khi đi xuyên qua một chuỗi các con lăn. Dưới tác dụng của lực cắt và lực ép, nước tiếp tục được tách ra khỏi bùn. Bùn ở dạng bánh được tạo ra sau khi qua thiết bị ép bùn kiểu lọc dây đai. Lưu lượng cặn đến lọc ép dây đai: qb = q x Trong đó: q : lượng bùn dư cần xử lý đến bể nén bùn, q = 0,837 m3/h P1 : độ ẩm của bùn dư , P1 = 99,2 % P2 : độ ẩm của bùn dư sau khi nén ở bể nén bùn trọng lực, P2 = 97,3% Þ qb = 0,837 x = 0,248 m3/h Máy làm việc 4h/ngày, 5 ngày/tuần. Khi đó lượng cặn đưa đến máy trong 1 tuần là: 0,248 m3/h x 24 h/ngày x 7 ngày/tuần = 41,664 m3 Lưu lượng cặn đưa đến máy trong 1h là: Q = = 2,08 m3/h Giả sử hàm lượng bùn hoạt tính sau khi nén C = 50 kg/m3, lượng cặn đưa đến máy : M = C x Q = 50 x 2,08 = 104 kg/h = 2496 kg/ngày Sau khi qua máy ép bùn, bánh bùn có độ ẩm 75 – 85%. Chọn 82% Mkhô = 104 kg/h x (1 – 0,82) = 18,72 kg/h 5.12 TÍNH TOÁN HÓA CHẤT Bể chứa dung dịch axit Theo yêu cầu của đầu vào khu công nghiệp pH = 6 – 9, trong xử lý sinh học điều kiện pH tốt cho bùn hoạt tính hoạt động hiệu quả là pH trung hoà. Ta chọn pH = 7 làm pHTH pHv = 9 pHTH = 7 QTB = 125 m3/h K = 0,000005 mol/l Khối lượng phân tử H2SO4 = 98 g/mol Nồng độ dung dịch H2SO4 = 98% Trọng lượng riêng của dung dịch r = 1,84 Liều lượng châm vào: MH2SO4==0,034L/h= 0,816L/ngày Thời gian lưu : t = 15 ngày Thể tích cần thiết của bể chứa: VH2SO4 = 0,034 (L/h) x 24 (h/ngày) x 15 = 12,34 lít Chọn bồn có thể tích V = 13 lít Bể chứa dung dịch NaOH pHv = 5 pHTH = 7 QTB = 125 m3/h K = 0,00001 mol/l Khối lượng phân tử H2SO4 = 40 g/mol Nồng độ dung dịch H2SO4 = 20% Trọng lượng riêng của dung dịch r = 1,53 Liều lượng châm vào: MH2SO4== 0,163L/h =3,91L/ngày Thời gian lưu : t = 15 ngày Thể tích cần thiết của bể chứa: VH2SO4 = 0,163 (L/h) x 24 (h/ngày) x 15 = 58,8 lít Bể chứa polymer Lượng bùn khô M = 18,72 kg/h Liều lượng polymer = 5kg/tấn bùn Liều lượng polymer tiêu thụ = 18,72 kg/h x 5kg/tấn bùn x 10-3 tấn/kg = 0,1 kg/h Hàm lượng polymer sử dụng = 2 % Lượng dung dịch châm vào = 0,1/2 = 0,05 m3/h = 1,2 m3/ngày 5.13 TÍNH BƠM HÓA CHẤT - Bơm phèn: Lưu lượng phèn Q = 12 l/h Chọn bơm định lượng A-125N-17/F-19 với các thông số: Qmax = 16 L/h, Hmax = 10 kg/cm2, Công suất P = 180 W - Bơm H2SO4 : Lưu lượng H2SO4, Q = 0,034 L/h Chọn bơm định lượng A-125N-6/F-13 với các thông số: Qmax = 0,8 L/h, Hmax = 10 kg/cm2, Công suất P = 180 W - Bơm NaOH : Lưu lượng NaOH, Q = 0,163 L/h Chọn bơm định lượng A-125N-6/F-13 với các thông số: Qmax = 0,8 L/h, Hmax = 10 kg/cm2, Công suất P = 180 W - Bơm polymer: Lưu lượng polymer, Q = 50 L/h Chọn bơm định lượng A-125N-30/B-19 với các thông số: Qmax = 62 L/h, Hmax = 14 kg/cm2, Công suất P = 180 W CHƯƠNG 6 KHÁI TOÁN GIÁ THÀNH 6.1. MÔ TẢ CÔNG TRÌNH 6.1.1. BỂ THU GOM Nhiệm Vụ : thu nước thải Kích thước : + Ngăn thu gom rác: 1m x 5m x 5,5m + Ngăn chứa nước : 1,5m x 5m x 5,5m Vật liệu : Bêtông cốt thép, mác 250. Bên trong quét chống thấm 2 lớp sika 6.1.2. SONG CHẮN RÁC Nhiệm Vụ : Giữ những cặn rác có kích thước lớn Kích thước : rộng x cao x dày = 1 x 1,1 x 0,03 Khe hở giữa hai song chắn : 0,025 m Vật liệu : Sắt hợp vuông . Sơn chống rỉ 6.1.3. BỂ ĐIỀU HÒA Nhiệm Vụ : điều hòa lưu lượng và nồng độ nước thải Kích thước : + Bể điều hòa : 7,5m x 17,5m x 5,5m + Ngăn tách dầu mở chất nổi : 2,5m x 7,5m x 5,5m Vật liệu : Bêtông cốt thép, mác 250. Bên trong quét chống thấm 2 lớp sika 6.1.4. BỂ PHẢN ỨNG Nhiệm Vụ : hòa trộn phèn vào nước thải 2 bể Kích thước : 2m x 2,4m x 4,3m Vật liệu : Bêtông cốt thép, mác 250. Bên trong quét chống thấm 2 lớp sika 6.1.5. BỂ LẮNG 1 Nhiệm Vụ : lắng các hạt cặn dưới điều kiện trọng lực Kích thước : 2 bể 5,2m x 5,2m x 6,2m Vật liệu : Bêtông cốt thép, mác 250. Bên trong quét chống thấm 2 lớp sika 6.1.6. BỂ SINH HỌC HIẾU KHÍ Nhiệm Vụ : phân hủy chất hữu cơ bằng quá trình bùn hoạt tính Kích thước : 2 bể 8m x 9,5m x 5,4m Vật liệu : Bêtông cốt thép, mác 250. Bên trong quét chống thấm 2 lớp sika 6.1.7. BỂ LẮNG II Nhiệm Vụ : phân tách bùn hoạt tính và nước Kích thước : 2 bể 8m x 14,5m x 5,5m Vật liệu : Bêtông cốt thép, mác 250. Bên trong quét chống thấm 2 lớp sika 6.1.8. BỂ KHỬ TRÙNG (BỂ TIẾP XÚC CLORINE) Nhiệm Vụ : xử lý bổ sung Kích thước : 2,6m x 8m x 3m Vật liệu : Bêtông cốt thép mác 200. Bên trong quét lớp chống thấm. 6.1.9. BỂ CHỨA BÙN HÓA HỌC Nhiệm Vụ : chứa và nén bùn cặn từ bể lắng 1 Kích thước : 3,1m x 10m x 5,5m Vật liệu : Bêtông cốt thép, mác 250. Bên trong quét chống thấm 2 lớp sika 6.1.10. BỂ CHỨA BÙN SINH HỌC Nhiệm Vụ : chứa bùn từ bể lắng 2 Kích thước : 4,1mx 10m x 5,5m Vật liệu : Bêtông cốt thép, mác 250. Bên trong quét chống thấm 2 lớp sika 6.1.11. NHÀ ĐIỀU HÀNH Nhiệm Vụ : đặt tủ điều khiển và các giấy tờ liên quan Kích thước : 6 x 10 x 4 = 240 m3 Vật liệu : Gạch tường 200. 6.1.12. CÁC CHI PHÍ KHÁC Nhà đặt máy ép bùn Nhà đặt máy thổi khí Máy tách rác Xe gom rác Các bồn chứa hóa chất 6.2. PHÂN TÍCH GIÁ THÀNH 6.2.1. Cơ sở tính toán Chi phí xây dựng cho toàn bộ dự án được phân chia cho 3 hạng mục chính: Chi phí xây dựng các hạng mục của trạm. Chi phí cung cấp, lắp đặt và vận hành thiết bị. - Chi phí hóa chất 6.2.2. Chi phí xây dựng STT HẠNG MỤC CÔNG TRÌNH THỂ TÍCH ĐƠN VỊ TÍNH ĐƠN GIÁ VNĐ/ m3 THÀNH TIỀN (VNĐ) 01 Hố thu gom 68,75 m3 1.500.000 103.000.000 02 Bể điều hòa 787,5 m3 1.500.000 1.180.000.000 03 Bể phản ứng 41,28 m3 1.500.000 62.000.000 04 Bể lắng 1 335,3 m3 1.500.000 503.000.000 05 Bể sinh học hiếu khí 820 m3 1.500.000 1.231.000.000 06 Bể lắng 2 1276 m3 1.500.000 1.900.000.000 07 Bể khử trùng 62,4 m3 1.500.000 93.600.000 08 Bể chứa bùn HH 170,5 m3 1.500.000 256.500.000 09 Bể chứa bùn SH 225,5 m3 1.500.000 338.000.000 10 Nhà điều hành 165 m2 1.500.000 250.000.000 11 Chi phí khác 200.000.000 TỔNG CỘNG 6.117.100.000 6.2.3. Chi phí máy móc – thiết bị STT TÊN THIẾT BỊ SỐ LƯỢNG ĐƠN VỊ VNĐ/ CÁI THÀNH TIỀN VNĐ BỂ THU GOM 342.000.000 01 Song chắn rác 25mm 1 2.000.000 2.000.000 02 Máy tách rác 1 280.000.000 80.000.000 03 Bơm nước thải bể thu gom công suất 60m3/h cột áp 10m; 3,7kw 4 15.000.000 60.000.000 BỂ ĐIỀU HÒA 1.695.000.000 04 Bơm nước thải bể điều hòa công suất 3 15.000.000 45.000.000 05 Máy thổi khí bể điều hòa công suất 8,26m3/ phút; 22kw 3 550.000.000 1.650.000.000 06 Đầu phân phối khí bể sinh học hiếu khí 36 ống 500.000 18.000.000 BỂ PHẢN ỨNG 257.000.000 07 Cánh khuấy bể trộn 2 10.000.000 20.000.000 08 Thùng inox chứa dd phèn 3m3 4 8.000.000 32.000.000 09 Máy khuấy trộn hóa chất và bồn chứa 4 10.000.000 40.000.000 10 Bơm màng vận chuyển hóa chất 01 45.000.000 45.000.000 11 Bơm định lượng hóa chất 04 30.000.000 120.000.000 BỂ LẮNG I 100.000.000 12 Tấm lắng nghiêng 2 10.000.000 20.000.000 13 Bơm hút bùn ở bể lắng 1 40.000.000 80.000.000 BỂ SINH HỌC HIẾU KHÍ 66.000.000 14 Đầu phân phối khí bể sinh học hiếu khí 72 ống 500.000 36.000.000 15 Bơm định lượng dinh dưỡng 1 30.000.000 30.000.000 BỂ LẮNG II 32.400.000 16 Máng thu nước răng cưa bằng thép bể lắng II kích thước 39,6m ; dày 0,01 m, cao 0.35 m 1.080 kg 30.000 VNĐ/kg 32.400.000 BỂ NÉN BÙN 1.572.000.000 17 Hệ thống phân phối khí 24 ống 500.000 12.000.000 18 Bơm bùn 2 30.000.000 60.000.000 19 Máy ép bùn dây đai 1 1.500.000.000 1.500.000.000 BỂ KHỬ TRÙNG 33.400.000 20 Thùng pha dung dịch Clo bằng inox, thể tích 1 m3 1 3.400.000 3.400.000 21 Bơm định lượng dung dich clo 1 30.000.000 30.000.000 CHI PHÍ KHÁC 1.700.000.000 22 Hệ thống đường điện kỹ thuật Toàn bộ hệ thống 500.000.000 500.000.000 23 Hệ thống đường ống công nghệ, van Toàn bộ hệ thống 800.000.000 800.000.000 24 Hóa chất và các thiết bị dùng cho thí nghiệm Trọn bộ 150.000.000 150.000.000 25 Thiết bị đo mức đặt bơm các bể 02 bộ 20.000.000 40.000.000 26 Biến tầng bơm nước thải 09 20.000.000 180.000.000 27 Thiết bị đo lưu lượng 01 bộ 40.000.000 30.000.000 TỔNG CỘNG 5.797.500.000 6.3. CHI PHÍ HOẠT ĐỘNG Tổng chi phí cho công trình xử lý nước thải = chi phí xây dựng + chi phí thiết bị máy móc S Chi phí = 6.117.100.000 + 5.797.500.000 = 11.914.900.000 VNĐ * Chi phí vận hành Chi phí hóa chất Chi phí cho lượng phèn nhôm tiêu thụ trong một ngày: P1 = 133,3 (kg/ngày).2000 (VNĐ/kg) = 266.600 (VNĐ/ngày) Chi phí cho lượng NaOH tiêu thụ trong một ngày: P2 = 3,91 (L/ngày).20.000(VNĐ/L) = 78,200VNĐ Chi phí cho lượng axit H2SO4 tiêu thụ trong một ngày: P3 = 0,816 (L/ngày).30.000 (VNĐ/L) = 24.500VNĐ Chi phí cho lượng polymer tiêu thụ trong một ngày: P3 = 1,2.(m3/ngày).280.000 (VNĐ/m3) = 336.000.VNĐ Tổng chi phí hoá chất cho một ngày là: Phc = P1 + P2 + P3 + P4 = 266.600 + 78.200 + 24.500 + 336.000 = 705.300 VNĐ/ngày Chi phí điện năng Chi phí điện năng khoảng 500 đ/m3 , do đó: Pdn = 500 đ/m3 x 3000 m3/ngày = 1.500.000 VNĐ/ngày Chi phí nhân công Chi phí trung bình cho một nhân công là 2.000.000 VNĐ/tháng Số người làm 3 người Pnc = 3 x 2.000.000 VNĐ/tháng = 6.000.000 VNĐ/tháng = 200.000 VNĐ/ngày Chi phí sữa chữa Chi phí sửa chữa chiếm khoảng 0,5% tổng chi phí đầu tư ban đầu Psc = 0,5% x 11.914.900.000 = 59.574.500 VNĐ/năm = 163.500 VNĐ/ngày Chi phí khấu hao đầu tư: Phần xây dựng khấu hao trong 20 năm = 7300ngày P1 = = 837.958,9 VNĐ/ngày Phần thiết bị khấu hao trong 10 năm = 7300ngày P2 = = 1.588.356 VNĐ/ngày Tổng = P1 + P2 = 837.958,9 +1.588.356 = 2.426.315VNĐ/ngày Tổng chi phí vận hành và khấu hao Pt = 705.300 + 1.500.000 + 200.000 + 163.500 + 2.426.315 = 4.995.115 VNĐ/ngày Chi phí xử lý cho 1 m3 nước thải P = = 1665 VNĐ/m3KẾT LUẬN - KIẾN NGHỊ 1. KẾT LUẬN Các KCN phát triển rất nhanh và vững mạnh ở tỉnh Bình Dương đã đóng góp tích cực vào việc phát triển kinh tế tỉnh. Đồng thời, vấn đề môi trường do hoạt động của KCN cũng cần quan tâm, nhất là vấn đề nước thải. Theo quy định trong các điều khoản của pháp luật (Nghị định số 36/CP ngày 24/02/1997 của Chính phủ), tất cả các KCN đều phải có trạm XLNT. Vì thế, việc đầu tư, thiết kế, xây dựng và lắp đặt cần thiết phải được thực h