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 3000m 3 /ngày đêm - Ngô Đa Nguyên

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: TS. LÊ CƠNG NHẤT PHƯƠNG SVTH : NGƠ ĐA NGUYÊN Trang 1 CHƯƠNG 1. MỞ ĐẦU 1.1. ĐẶT VẤN ĐỀ Ngày nay, phát triển bền vững là xu hướng phát triển chủ đạo của các nước trên thế giới. Đĩ là sự phát triển mạnh mẽ, liên tục của nền kinh tế, đồng thời với việc lành mạnh hố xã hội và bảo vệ mơi 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 mơi trường, đặc biệt trong thời kỳ cơng nghiệp hố và hiện đại hố đất nước. Để tạo điều kiện trong quá trình cơng nghiệp hố và hiện đại hố đất nước, các khu cơng nghiệp được thành lập. Các khu cơng nghiệp được hình thành với một số loại hình và qui mơ khác nhau, theo mục tiêu hoạt động và chức năng hoạt động, các khu cơng nghiệp hiện được chia ra các loại hình: Loại hình 1: các khu cơng nghiệp được xây dựng trên khuơn viên đã cĩ 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 cơng nghiệp cĩ điều kiện xử lý các chất thải với các thiết bị tiên tiến. Loại hình 2: các khu cơng nghiệp thành lập nhằm đáp ứng các nhu cầu di dời các nhà máy, xí nghiệp ở nội thành các đơ thị xen kẽ với khu dân cư đơng đúc do yêu cầu bảo vệ mơi trường nhất thiết phải duy chuyển. Loại hình 3: các khu cơng nghiệp qui mơ nhỏ và vừa mà hoạt động sản xuất gắn liền với nguồn nguyên liệu nơng lâm, thuỷ sản được hình thành ở một số tỉnh đồng bằng sơng Cửu Long. Loại hình 4: các KCN hiện đại, xây dựng mới hồn tồn. Các KCN loại này cĩ tốc độ hạ tầng tương đối nhanh và chất lượng khá cao, cĩ hệ thống xử lý chất thải tiên tiến, đồng bộ tạo điều kiện hấp dẫn đầu tư đối với các cơng ty nước ngồi cĩ cơng 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, cĩ mạng lưới kinh doanh rộng ở nhiều nước, cĩ kinh nghiệm tiếp thị. Tỉnh Bình Dương là nơi tập trung các khu cơng nghiệp và cũng là nơi phát triển các khu cơng nghiệp nhiều nhất của nươc. Một trong những cơng tác chú trọng LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: TS. LÊ CƠNG NHẤT PHƯƠNG SVTH : NGƠ ĐA NGUYÊN Trang 2 quan tâm nhằm hạn chế ơ nhiễm cơng nghiệp là phân vùng phát triển kinh tế, di dời cơ sở cơng nghiệp chưa được bố trí hợp lý gây ơ nhiễm mơi trường nội thành đến các khu cơng nghiệp tập trung mới. Sự ơ nhiễm kênh rạch do nước thải sản xuất và sinh hoạt trong các KCN cĩ phạm vi khơng chỉ dừng lại trong khu vực gần KCN mà các kênh rạch này cịn mang theo tồn bộ nước ơ nhiễm của mình lan truyền rộng khắp các vùng khác, gây ơ nhiễm các vùng nước mặt lân cận. Do vậy , cùng với việc xây dựng các khu cơng nghiệp, việc xây dựng các hệ thống xử lý chất thải, trong đĩ cĩ 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 mơi trường. Tuy nhiên, làm sạch chất thải khơng 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 cơng nghiệp cũng cần áp dụng biện pháp giảm thiểu nước thải như: áp dụng cơng nghệ mới cĩ hoặc cĩ ít nước thải, loại trừ hoặc giảm phế thải cơng nghiệp vào nước thải sản xuất, áp dụng hệ thống tuần hồn, tái sử dụng nước thải. 1.2. TÍNH CẤP THIẾT Với sự ơ nhiễm mơi trường ngày càng nghiêm trọng, sự phát triển cơng nghiệp và kết quả là nhiều khu cơng 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 ơ nhiễm nguồn nước mặt hay nước ngầm, sự qui định nghiêm ngặt về mơi trường, hạn chế phát sinh mùi hơi khi xả thải cũng như tạo điều kiện ổn định cho nhà máy hoạt động.Vì vậy để đảm bảo an tồn cho nguồn nước cũng như mơi trường thì tính cấp thiết hiện nay là cần phải xây dựng các hệ thống XLNT cho các khu cơng nghiệp, các nhà máy xí nghiệp nằm trong các khu cơng nghiêp. 1.3. MỤC TIÊU CỦA LUẬN VĂN Thiết kế trạm xử lý nước thải cho khu cơng nghiệp Đất Cuốc (Khu B) huyện Tân Uyên Tỉnh Bình Dương cơng 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) LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: TS. LÊ CƠNG NHẤT PHƯƠNG SVTH : NGƠ ĐA NGUYÊN Trang 3 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 Cơng nghệ xử lý nước thải cho loại hình Khu Cơng Nghiệp. 1.4.2 Phạm vi nghiên cứu Đề tài giới hạn trong việc tính tốn thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho khu cơng 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 cơng nghiệp đến bể thu gom của trạm xử lý nước thải tập trung khu cơng nghiệp Đất Cuốc B. Nước thải phát sinh từ hoạt động sản xuất của các cơ sở sản xuất thuộc khu cơng nghiệp Đất Cuốc B. 1.4.3 Thời gian thực hiện Bắt đầu từ ngày 01/12/2010 Kết thúc ngày 08/03/2011 1.5 NỘI DUNG Tìm hiểu về hoạt động của khu cơng nghiệp Đất Cuốc B: Cơ sở hạ tầng của khu cơng nghiệp. Xác định đặc tính nước thải: Lưu lượng, thành phần, tính chất nước thải, khả năng gây ơ nhiễm, nguồn xả thải. Đề xuất dây chuyền cơng nghệ xử lý nước thải phù hợp với mức độ ơ nhiễm của nước thải đầu vào. Tính tốn thiết kế các cơng trình đơn vị trong hệ thống xử lý nước thải. Dự tốn chi phí xây dựng, thiết bị, hĩa chất, chi phí vận hành trạm xử lý nước thải. 1.6 PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN  Phương pháp thu thập số liệu: Thu thập các tài liệu về khu cơng nghiệp, tìm hiểu thành phần, tính chất nước thải và các số liệu cần thiết khác. LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: TS. LÊ CƠNG NHẤT PHƯƠNG SVTH : NGƠ ĐA NGUYÊN Trang 4  Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: Tìm hiểu những cơng nghệ xử lý nước thải cho các khu cơng nghiệp qua các tài liệu chuyên ngành.  Phương pháp so sánh: So sánh ưu, nhược điểm của cơng nghệ xử lý hiện cĩ và đề xuất cơng nghệ xử lý nước thải phù hợp.  Phương pháp tốn: Sử dụng cơng thức tốn học để tính tốn các cơng trình đơn vị trong hệ thống xử lý nước thải, dự tốn chi phí xây dựng, vận hành trạm xử lý.  Phương pháp đồ họa: Dùng phần mềm AutoCad để mơ tả kiến trúc các cơng trình đơn vị trong hệ thống xử lý nước thải. 1.7 Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN Xây dựng trạm xử lý nước thải đạt tiêu chuẩn mơi trường, giải quyết được vấn đề ơ nhiễm mơi trường do nước thải khu cơng nghiệp. Gĩp phần nâng cao ý thức về mơi trường cho nhân viên cũng như ban quản lý khu cơng nghiệp. Khi trạm xử lý hồn thành và đi vào hoạt động sẽ là nơi để các doanh nghiệp, sinh viên tham quan, học tập. LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: TS. LÊ CƠNG NHẤT PHƯƠNG SVTH : NGƠ ĐA NGUYÊN Trang 5 CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN VỀ KHU CƠNG NGHIỆP ĐẤT CUỐC BÌNH DƯƠNG Khu cơng nghiệp Đất Cuốc cùng với khu liên hợp Cơng nghiệp - Dịch vụ - Đơ 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 cơng nghiệp Đất Cuốc huyện Tân Uyên được xây dựng và kinh doanh với tổng diện tích là 212 ha, nằm ở khu vực Đơng 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 THƠNG CHÍNH : Đường DT 747 2.3 ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN Là vùng khí hậu nhiệt đới giĩ mùa, ít cĩ bão, cĩ 2 mùa trong năm : mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 11, mùa khơ từ tháng 12 đến tháng 4 năm sau. Nhiệt độ trung bình 26,70C , độ ẩm khơng khí 79-80%, lượng mưa trung bình hàng năm 1.600- 1.700 mm, số giờ nắng trung bình 2.500-2.800 giờ, giĩ thường theo hướng Tây Nam. 2.4 SỰ TIỆN ÍCH KHI ĐẦU TƯ KINH DOANH VÀO KHU CƠNG NGHIỆP ĐẤT CUỐC Khu cơng nghiệp Đất Cuốc cùng với khu Liên hợp Cơng nghiệp - Dịch vụ - Đơ thị tỉnh Bình Dương hợp thành trung tâm Kinh tế - Khoa học - Cơng nghệ và Xã hội lớn của tỉnh trong tương lai gần. Được nằm trong vùng kinh tế trọng điểm như trên, khu cơng nghiệp Đất Cuốc cĩ 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 cơng nghiệp. Cụ thể là cơ sở hạ tầng đạt tiêu chuẩn cho các ngành sản xuất cơng nghiệp, dịch vụ. Giá đầu tư ưu đãi và thơng thống về cơ chế thủ tục; dễ thu hút nhân cơng; giao thơng thuận lợi, tiện ích, phù hợp với nhiều loại phương tiện cho đường bộ, đường thủy, gần đường sắt, sân bay. LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: TS. LÊ CƠNG NHẤT PHƯƠNG SVTH : NGƠ ĐA NGUYÊN Trang 6 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 Hĩa học ứng dụng BASE VINA Sản xuất chất kết dính 3 Cty TNHH hĩa chất Daliang Việt Nam Pha trộn hĩa 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 ngĩi 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 Hĩa học ứng dụng BASE VINA Nước thải sinh hoạt 3 Cty TNHH hĩa chất Daliang Việt Nam Nước thải sinh hoạt 4 Cty TNHH Hưng Nhất * Nước thải từ tất cả các cơng đoạn sản xuất cĩ tính chất: pH thấp, tính ăn mịn cao, chứa các ion độc hại * Nước thải sinh hoạt. 5 Cty TNHH Tường Hữu * Nước thải từ tất cả các cơng đoạn sản xuất cĩ tính chất: pH thấp, tính ăn mịn cao, chứa các ion độc hại * Nước thải sinh hoạt. 6 Cty TNHH Đài Kim * Nước thải từ tất cả các cơng đoạn sản xuất cĩ tính chất: pH thấp, tính ăn mịn cao, chứa các ion độc hại * Nước thải sinh hoạt. LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: TS. LÊ CƠNG NHẤT PHƯƠNG SVTH : NGƠ ĐA NGUYÊN Trang 7 Stt Tên cơ sở Nguồn phát sinh nước thải 7 Cty TNHH Seung Tae Việt Nam * Nước thải sản xuất: Nước thải từ cơng đoạn chuẩn bị nhuộm; quá trình nhuộm, giặt, máy ly tâm, từ hệ thống xử lý khí thải lị 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 cơng 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 tơng, 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 lị đốt, nước của tháp hấp thụ; nước rửa máy mĩc thiết bị. * Nước thải sinh hoạt (Nguồn website www.bimico.com.vn) LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: TS. LÊ CƠNG NHẤT PHƯƠNG SVTH : NGƠ ĐA NGUYÊN Trang 8 CHƯƠNG 3 TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI KHU CƠNG NGHIỆP 3.1 CÁC THƠNG SỐ ĐẶC TRƯNG CỦA NƯỚC THẢI 3.1.1 Các thơng số vật lý Hàm lượng chất rắn lơ lửng Các chất rắn lơ lửng trong nước ((Total) Suspended Solids – (T)SS - SS) cĩ thể cĩ bản chất là: - Các chất vơ cơ khơng tan ở dạng huyền phù (Phù sa, gỉ sét, bùn, hạt sét) - Các chất hữu cơ khơng tan. - Các vi sinh vật (vi khuẩn, tảo, vi nấm, động vật nguyên sinh…). Sự cĩ mặt của các chất rắn lơ lửng cản trở hay tiêu tốn thêm nhiều hĩa chất trong quá trình xử lý. Mùi : Mùi trong nước thải thường do các hợp chất hĩc 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, cơng 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 thơng dụng là plantin – coban (PtCo). Độ màu là một thơng số thường mang tính chất cảm quan, cĩ thể được sử dụng để đánh giá trạng thái chung của nước thải. 3.1.2 Các thơng số hĩa học Độ pH của nước pH là chỉ số đặc trưng cho nồng độ ion H+ cĩ trong dung dịch, thường được dùng để biểu thị tính axit và tính kiềm của nước. Độ pH của nước cĩ liên quan dạng tồn tại của kim loại và khí hồ tan trong nước. pH cĩ ảnh hưởng đến hiệu quả tất cả quá trình xử lý nước. Độ pH cĩ ảnh LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: TS. LÊ CƠNG NHẤT PHƯƠNG SVTH : NGƠ ĐA NGUYÊN Trang 9 hưởng đến các quá trình trao đổi chất diễn ra bên trong cơ thể sinh vật nước. Do vậy rất cĩ ý nghĩa về khía cạnh sinh thái mơi trường. Nhu cầu oxy hĩa học (Chemical Oxygen Demand - COD) Theo định nghĩa, nhu cầu oxy hĩa học là lượng oxy cần thiết để oxy hĩa các chất hữu cơ trong nước bằng phương pháp hĩa học (sử dụng tác nhân oxy hĩa mạnh). Về bản chất, đây là thơng số được sử dụng để xác định tổng hàm lượng các chất hữu cơ cĩ trong nước, bao gồm cả nguồn gốc sinh vật và phi sinh vật. COD là một thơng số quan trọng để đánh giá mức độ ơ nhiễm chất hữu cơ nĩi chung và cùng với thơng số BOD, giúp đánh giá phần ơ nhiễm khơng phân hủy sinh học của nước từ đĩ cĩ thể lựa chọn phương pháp xử lý phù hợp. Nhu cầu oxy sinh học (Biochemical Oxygen Demand - BOD) Về định nghĩa, thơng 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 bĩng tối.Nĩi cách khác, BOD biểu thị lượng giảm oxy hịa tan sau 5 ngày. Thơng số BOD5 sẽ càng lớn nếu mẫu nước càng chứa nhiều chất hữu cơ cĩ 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 thơng số quan trọng: - Là chỉ tiêu duy nhất để xác định lượng chất hữu cơ cĩ khả năng phân huỷ sinh học trong nước và nước thải. - Là tiêu chuẩn kiểm sốt chất lượng các dịng thải chảy vào các thuỷ vực thiên nhiên. - Là thơng số bắt buộc để tính tốn mức độ tự làm sạch của nguồn nước phục vụ cơng tác quản lý mơi trường. Oxy hịa 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 hĩa học mạnh, tham gia mạnh mẽ vào các quá trình hĩa sinh học trong nước: - Oxy hĩa các chất khử vơ cơ: Fe2+, Mn2+, S2-, NH3.. LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: TS. LÊ CƠNG NHẤT PHƯƠNG SVTH : NGƠ ĐA NGUYÊN Trang 10 - Oxy hĩa 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 trị quan trọng của một số vi sinh vật hiếu khí trong nước. - Oxy là chất oxy hĩa quan trọng giúp các sinh vật nước tồn tại và phát triển. Các quá trình trên đều tiêu thụ oxy hịa tan. Như đã đề cập, khả năng hịa 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 cĩ giới hạn. Cũng vì lý do trên, hàm lượng oxy hịa tan là thơng 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 cĩ 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 mơi trường với lượng rất lớn. Các protein này dần dần bị vi sinh vật dị dưỡng phân hủy, khống hĩa trở thành các hợp chất Nitơ vơ cơ như NH4+, NO2-, NO3- và cĩ thể cuối cùng trả lại N2 cho khơng khí. Như vậy, trong mơi trường đất và nước, luơn tồn tại các thành phần chứa Nitơ: từ các protein cĩ cấu trúc phức tạp đến các acid amin đơn giản, cũng như các ion Nitơ vơ cơ là sản phẩm quá trình khống hĩa các chất kể trên: - Các hợp chất hữu cơ thơ đang phân hủy thường tồn tại ở dạng lơ lửng trong nước, cĩ 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 hịa tan bao gồm cả Nitơ hữu cơ và Nitơ vơ 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 cĩ liên quan đến sự chuyển hĩa các chất thải của người và động vật và sau này là lượng khổng lồ phân lân sử dụng trong LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: TS. LÊ CƠNG NHẤT PHƯƠNG SVTH : NGƠ ĐA NGUYÊN Trang 11 nơng nghiệp và các chất tẩy rửa tổng hợp cĩ chứa phosphate sử dụng trong sinh hoạt và một số ngành cơng nghiệp trơi theo dịng nước. Trong các loại nước thải, Phospho hiện diện chủ yếu dưới các dạng phosphate. Các hợp chất Phosphat được chia thành Phosphat vơ 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 thơng số đĩng vai trị 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 Thốt nước tập 2 XLNT của PGS.TS HồngVăn Huệ trang 101). Phospho và các hợp chất chứa Phospho cĩ liên quan chặt chẽ đến hiện tượng phú dưỡng hĩa nguồn nước, do sự cĩ 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 đĩ 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 cơng nghiệp. 3.1.3 Các thơng số vi sinh vật học Nhiều vi sinh vật gây bệnh cĩ mặt trong nước thải cĩ thể truyền hoặc gây bệnh cho người. Chúng vốn khơng bắt nguồn từ nước mà cần cĩ vật chủ để sống ký sinh, phát triển và sinh sản. Một số các sinh vật gây bệnh cĩ 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 cĩ 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 cĩ trong nước thải cĩ thể gây các bệnh cĩ liên quan đến sự rối loạn hệ thần kinh trung ương, viêm tủy xám, viêm gan... Thơng thường sự khử trùng bằng các quá trình khác nhau trong các giai đoạn xử lý cĩ thể diệt được vi rút. LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: TS. LÊ CƠNG NHẤT PHƯƠNG SVTH : NGƠ ĐA NGUYÊN Trang 12 * Giun sán (helminths): Giun sán là loại sinh vật ký sinh cĩ vịng đời gắn liền với hai hay nhiều động vật chủ, con người cĩ 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 cĩ vi khuẩn E. coli sinh sống và phát triển. Đây là loại vi khuẩn vơ hại thường được bài tiết qua phân ra mơi trường. Sự cĩ 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 đĩ nếu sau xử lý trong nước khơng cịn 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 chĩng. Do đĩ 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 mơi 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 cịn gọi là xử lý bậc I) nhằm mục đích loại bỏ các tạp chất khơng tan (rác, cát nhựa, dầu mỡ, cặn lơ lửng, các tạp chất nổi…) ra khỏi nước thải; điều hịa lưu lượng và nồng độ các chất ơ nhiễm trong nước thải. Các cơng trình xử lý cơ học xử lý nước thải thơng dụng: Song chắn rác: Song chắn rác thường đặt trước hệ thống xử lý nước thải hoặc cĩ thể đặt tại các miệng xả trong phân xưởng sản xuất nhằm giữ lại các tạp chất cĩ kích thước lớn như: nhánh cây, gỗ, lá, giấy, nilơng, vải vụn và các loại rác khác, đồng thời bảo vệ các cơng trình bơm, tránh ách tắc đường ống, mương dẫn. LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: TS. LÊ CƠNG NHẤT PHƯƠNG SVTH : NGƠ ĐA NGUYÊN Trang 13 Hình 3.1: Song chắn rác cơ giới Dựa vào khoảng cách các thanh, song chắn được chia thành 2 loại:  Song chắn thơ cĩ khoảng cách giữa các thanh từ 60 ÷100mm.  Song chắn mịn cĩ khoảng cách giữa các thanh từ 10 ÷25mm. Lưới lọc rác Lưới lọc dùng để khử các chất lơ lửng cĩ kích thước nhỏ, thu hồi các thành phần quý khơng tan hoặc khi cần phải loại bỏ rác cĩ 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 trịn (hay cịn 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 hịa, trước bể lắng đợt I. Nhiệm vụ của bể lắng cát là loại bỏ cặn thơ 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 mịn, giảm cặn nặng ở các cơng đoạn xử lý tiếp theo. Bể lắng cát gồm 3 loại: LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: TS. LÊ CƠNG NHẤT PHƯƠNG SVTH : NGƠ ĐA NGUYÊN Trang 14  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 cơng trình này thường được ứng dụng khi xử lý nước thải cơng nghiệp, nhằm loại bỏ các tạp chất cĩ 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 khơng tan ở dạng lơ lửng trong nước thải theo nguyên tắc trọng lực. Các bể lắng cĩ thể bố trí nối tiếp nhau. Quá trình lắng tốt cĩ thể loại bỏ đến 90 ÷ 95% lượng cặn cĩ 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 cĩ thể tăng cường quá trình lắng ta cĩ thể thêm vào chất đơng tụ sinh học. LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: TS. LÊ CƠNG NHẤT PHƯƠNG SVTH : NGƠ ĐA NGUYÊN Trang 15 Bể lắng được chia làm 3 loại: *Bể lắng ngang (cĩ hoặc khơng cĩ vách nghiêng): Hình 3.3: Bể lắng ngang *Bể lắng đứng: Mặt bằng là hình trịn hoặc hình vuơng. Trong bể lắng hình trịn nước chuyển động theo phương bán kính (radian). *Bể lắng li tâm: Mặt bằng là hình trịn. Nước thải được dẫn vào bể theo chiều từ tâm ra thành bể rồi thu vào máng tập trung rồi dẫn ra ngồi. Bể lọc Cơng trình này dùng để tách các phần tử lơ lửng, phân tán cĩ 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 cơng nghệ xử lý nước thải tái sử dụng và cần thu hồi một số thành phần quí hiếm cĩ trong nước thải. Hình 3.4 : Bể lọc LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: TS. LÊ CƠNG NHẤT PHƯƠNG SVTH : NGƠ ĐA NGUYÊN Trang 16 3.2.2 Phương pháp xử lý hố lý Bản chất của quá trình xử lý hĩa lý là áp dụng các quá trình vật lý và hĩa học để đưa vào nước thải chất phản ứng nào đĩ để gây tác động với các tạp chất bẩn, biến đổi hĩa học, tạo thành các chất khác dưới dạng cặn hoặc chất hịa tan nhưng khơng độc hại hoặc gây ơ nhiễm mơi trường. Các phương pháp hĩa lý được áp dụng để xử lý nước thải là đơng tụ, keo tụ, hấp phụ, trao đổi ion, trích li, chưng cất, cơ 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 vơ cơ và hữu cơ hịa tan. Phương pháp đơng tụ và keo tụ Quá trình lắng chỉ cĩ thể tách được các hạt rắn, huyền phù nhưng khơng thể tách được các chất nhiễm bẩn dưới dạng keo và hịa tan vì chúng là những hạt rắn cĩ kích thước quá nhỏ. Để tách các hạt rắn đĩ 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 địi hỏi trước hết cần trung hịa điện tích của chúng, thứ đến là liên kết chúng với nhau. Quá trình trung hịa điện tích thường gọi là quá trình đơng tụ, cịn quá trình tạo thành các bơng lớn hơn từ các hạt nhỏ gọi là quá trình keo tụ Hình 3.5: Quá trình tạo bông cặn của các hạt keo LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: TS. LÊ CƠNG NHẤT PHƯƠNG SVTH : NGƠ ĐA NGUYÊN Trang 17 Tuyển nổi Tuyển nổi được ứng dụng để loại ra khỏi nước các tạp chất phân tán khơng tan và khĩ lắng. Trong nhiều trường hợp tuyển nổi cịn được sử dụng để tách chất hịa 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 khơng lớn, thiết bị đơn giản, vận tốc nổi lớn hơn vận tốc lắng, cĩ thể thu cặn với độ ẩm nhỏ (90 - 95%), hiệu quả xử lý cao (95 - 98%), cĩ thể thu hồi tạp chất. Tuyển nổi kèm theo sự thơng khí nước thải, giảm nồng độ chất hoạt động bề mặt và các chất dễ bị oxi hĩa. Quá trình tuyển nổi được thực hiện bằng cách sục các bọt khí nhỏ (thường là khơng khí) vào pha lỏng. Các khí đĩ kết dính với các hạt và khi lực nổi của tập hợp các bĩng khí và hạt đủ lớn sẽ kéo theo hạt cùng nổi lên bề mặt, sau đĩ 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 cĩ ý nghĩa quan trọng. Để đạt được mục đích này, đơi khi người ta bổ sung vào nước các chất tạo bọt cĩ 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 cĩ 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. 3.2.3 Phương pháp xử lý hố học Thực chất của phương pháp xử lý hố học là đưa vào nước thải chất phản ứng nào đĩ để gây tác động với các tạp chất bẩn, biến đổi hố học và tạo cặn lắng hoặc tạo dạng chất hồ tan nhưng khơng độc hại, khơng gây ơ nhiễm mơi trường. Phương pháp xử lý hố học thường được áp dụng để xử lý nước thải cơng nghiệp. Tuỳ thuộc vào điều kiện địa phương và điều kiện vệ sinh cho phép, phương LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: TS. LÊ CƠNG NHẤT PHƯƠNG SVTH : NGƠ ĐA NGUYÊN Trang 18 pháp xử lý hố học cĩ thể hồn tất ở giai đoạn cuối cùng hoặc chỉ là giai đoạn sơ bộ ban đầu của việc xử lý nước thải. Phương pháp trung hịa Dùng để đưa mơi trường nước thải cĩ chứa các axit vơ cơ hoặc kiềm về trạng thái trung tính pH = 6,5 – 8,5. Phương pháp này cĩ thể thực hiện bằng nhiều cách; trộn lẫn nước thải chứa axit và chứa kiềm, bổ sung thêm tác nhân hĩa học, lọc nước qua lớp vật liệu lọc cĩ tác dụng trung hịa. Phương pháp oxy hĩa khử Đa số các chất vơ cơ khơng thể xử lý bằng phương pháp sinh hĩa 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, cĩ khả năng gây hại đến sinh vật nên được xử lý bằng phương pháp oxy hĩa khử. Cĩ thể dùng các tác nhân oxy hĩa như Cl2, H2O2, O2 khơng khí, O3 hoặc MnO2. Dưới tác dụng oxy hĩa, các chất ơ nhiểm độc hại sẽ chuyển hĩa 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 hĩa học, do đĩ quá trình ơxy hĩa hĩa học chỉ được dùng trong những trường hợp khi các tạp chất gây nhiễm bẩn trong nước khơng thể tách bằng những phương pháp khác. 3.2.4 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 hĩa các chất hữu cơ hịa 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 khống làm nguồn dinh dưỡng và tạo năng lượng nhằm duy trì quá trình, đồng thời xây dựng tế bào mới. Cơng 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, hĩa học, hĩa lý. Căn cứ vào hoạt động của vi sinh vật cĩ thể chia phương pháp sinh học thành 3 nhĩm 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 cĩ oxy. LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: TS. LÊ CƠNG NHẤT PHƯƠNG SVTH : NGƠ ĐA NGUYÊN Trang 19 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 bơng với trung tâm là các hạt chất rắn lơ lửng trong nước (cặn lắng chiếm khoảng 30 – 40% thành phần cấu tạo bơng, 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 cĩ thể tới 40%). Các bơng này cĩ màu vàng nâu dễ lắng cĩ kích thước từ 3 – 100. Bùn hoạt tính cĩ khả năng hấp phụ (trên bề mặt bùn) và oxy hĩa các chất hữu cơ cĩ trong nước thải với sự cĩ 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 ngồi các tế bào qua màng bán thấm. Quá trình chuyển hĩa 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 hĩa các chất bẩn hữu cơ cĩ 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 ngồi 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 hố vật chất hữu cơ trong điều kiện khơng cĩ oxy nhờ rất nhiều lồi vi sinh vật yếm khí tồn tại trong nước thải. Sản phẩm của quá trình là CH4, CO2, N2, H2S, NH3 trong đĩ CH4 chiếm nhiều nhất. LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: TS. LÊ CƠNG NHẤT PHƯƠNG SVTH : NGƠ ĐA NGUYÊN Trang 20 3.2.4.4 Cơng 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 khơng 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 tĩm tắt như sau: Nước thải loại bỏ rác, cát sỏi,.. Các ao hồ ổn định Nước đã xử lý  Hồ hiếu khí Ao nơng 0,3-0,5m cĩ quá trình oxi hố các chất bẩn hữu cơ chủ yếu nhờ các vi sinh vật. Gồm 2 loại: hồ làm thống tự nhiên và hồ làm thống nhân tạo.  Hồ kị khí Ao kị khí là loại ao sâu, ít hoặc khơng cĩ điều kiện hiếu khí. Các vi sinh vật kị khí hoạt động sống khơng cần oxy của khơng khí. Chúng sử dụng oxi từ các hợp chất như nitrat, sulfat.. để oxi hố 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 hồ tan cĩ 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 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: TS. LÊ CƠNG NHẤT PHƯƠNG SVTH : NGƠ ĐA NGUYÊN Trang 21  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 cĩ thể phải qua xử lý bổ sung (bậc III). Một trong các cơng trình xử lý bậc III là ao hồ ồn định sinh học kết hợp với thả bèo nuơi cá. Các cơng 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 đĩng vai trị là các hạt nhân đế cho vi khuẩn cư trú, sinh sản và phát triển dần lên thành các bơng cặn gọi là bùn hoạt tính. Bùn hoạt tính là các bơng cặn cĩ mầu nâu sẫm chứa các chất hữu cơ hấp thụ từ nước thải và là nơi cư trú để phát triển của vơ số vi khuẩn và vi sinh vật sống khác. Các vi sinh vật đồng hố các chất hữu cơ cĩ 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 phĩng năng lượng, nên sinh khối của chúng tăng lên nhanh. Như vậy các chất hữu cơ cĩ trong nước thải được chuyển hố thành các chất vơ cơ như H2O, CO2 khơng độc hại cho mơi trường. Quá trình sinh học cĩ thể diễn tả tĩm tắt như sau : Chất hữu cơ + vi sinh vật + ơxy  NH3 + H2O + năng lượng + tế bào mới hay cĩ thể viết : Chất thải + bùn hoạt tính + khơng khí  Sản phẩm cuối + bùn hoạt tính dư Mương oxy hĩa Mương ơxy hĩa là dạng cải tiến của bể sinh học hiếu khí cĩ dạng vịng hình chữ O làm việc trong chế độ làm thống kéo dài với dung dịch bùn hoạt tính lơ lửng trong nước thải chuyển động tuần hồn liên tục trong mương. Lọc sinh học Là cơng trình được thiết kế nhằm mục đích phân hủy các vật chất hữu cơ cĩ trong nước thải nhờ quá trình ơxy hĩa 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. Cĩ 2 dạng: LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: TS. LÊ CƠNG NHẤT PHƯƠNG SVTH : NGƠ ĐA NGUYÊN Trang 22 Bể lọc sinh học nhỏ giọt: là bể lọc sinh học cĩ vật liệu lọc khơng ngập trong nước. Giá trị BOD của nước thải sau khi làm sạch đạt tới 10 ÷ 15mg/l với lưu lượng nước thải khơng 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 cĩ thể được xem như là một bể lọc sinh học nhỏ giọt nhưng cĩ chiều cao khá lớn. [1] LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: TS. LÊ CƠNG NHẤT PHƯƠNG SVTH : NGƠ ĐA NGUYÊN Trang 23 CHƯƠNG 4 PHÂN TÍCH LỰA CHỌN VÀ ĐỀ SUẤT CƠNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI 4.1. THÀNH PHẦN VÀ TÍNH CHẤT NƯỚC THẢI Để xây dựng hệ thống xử lý nước thải cần cĩ các thơng 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 cơng nghiệp bao gồm các loại nước thải phát sinh từ các khu vực chúng tơi tạm gọi theo nguồn gốc phát sinh: Nước thải sản xuất: Các nhà máy trong khu cơng nghiệp hiện nay thuộc các ngành cơng 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 cơng nghệ và quy mơ sản xuất mà lưu lượng nước thải sẽ khác nhau và cĩ thành phần các chất ơ nhiễm khác nhau. Chia làm 3 nhĩm chính: - Nhĩm 1: sản xuất giấy, bột giấy, ngành thuộc da, các ngành cĩ cơng đoạn tẩy nhuộm, cơng nghệ xi mạ, sản xuất hĩa chất, sản xuất pin – ác quy, chất tẩy rửa, thuốc nhuộm, mực in. - Nhĩm 2: Ngành chế biến gỗ: cưa xẻ sấy gỗ và sản xuất các sản phẩm từ gỗ ( trừ chạm trỗ, thủ cơng mỹ nghệ); sơn gia cơng các sản phẩm gỗ, kim loại và các sản phẩm khác; luyện cán thép và các sản phẩm từ phơi thép, luyện cán và sản xuất các sản phẩm từ cao su; kinh doanh phân loại phế liệu, phế thải, thức ăn chăn nuơi, ngành thực phẩm: chế biến thủy sản, nước chấm bột ngọt, muối dầu ăn, cồn rượu bia nước giải khát, chế biến hạt điều. - Nhĩm 3: Sản xuất gạch, nguyên liệu pha chế và đĩng gĩi thuốc bảo vệ thực vật; sản xuất phân bĩn, 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 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: TS. LÊ CƠNG NHẤT PHƯƠNG SVTH : NGƠ ĐA NGUYÊN Trang 24 ăn gia súc, gia cầm, sản xuất tinh bột từ khoai mì, xử lý chất thải cơng nghiệp nguy hại. Nước thải sinh hoạt: Nước thải của các nhà máy đang hoạt động trong Khu Cơng Nghiệp Đất Cuốc – Khu B phần lớn là nước thải sinh hoạt vì lượng cơng 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 cơng nghiệp cĩ 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 cơng nghiệp. Đối với nhà máy hiện khơng cĩ hệ thống thu gom nước mưa và nước thải riêng biệt thì cần phải đầu tư hệ thống thốt nước thải riêng biệt để nước thải sẽ được thu gom và dẫn vào trạm xử lý nước thải tập trung của cụm cơng 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 THƠNG SỐ ĐV TÍNH NƯỚC THẢI ĐẦU VÀO NƯỚC THẢI SAU XỬ LÝ CỘT A, QCVN– 24:2009 1 Cơng suất m3/ngày 3000 3000 2 Nhiệt độ 0C < 40 < 40 3 pH - 5-9 6-9 4 Mùi - Khơng khĩ chịu Khơng khĩ 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 Crơm VI ( Cr6+) Mg/l 0.1 0.05 14 Crơm III( Cr3+) Mg/l 1 0.2 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: TS. LÊ CƠNG NHẤT PHƯƠNG SVTH : NGƠ ĐA NGUYÊN Trang 25 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 khống 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 Hĩa chất bảo vệ thực vật Lân hữu cơ Mg/l 1 3 28 Hĩa 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 Phĩtpho tổng cộng Mg/l 6 4 35 Coliform MPN/100 ml 15000 3000 36 Xét nghiệm sinh học (Bioassay) - 90% cá sống xĩt sau 96h trong 100% nước thải 37 Tổng hoạt độ phĩng xạ α Bq/l 0.1 0.1 38 Tổng hoạt độ phĩng xạ β Bq/l 1 1 4.2. MỘT SỐ KHU CƠNG NGHIỆP ĐIỂN HÌNH [8] 4.2.1 Khu cơng nghiệp Tân Tạo Thơng 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 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: TS. LÊ CƠNG NHẤT PHƯƠNG SVTH : NGƠ ĐA NGUYÊN Trang 26 Hình 4.1: Sơ đồ cơng nghệ khu cơng nghiệp Tân Tạo Ưu điểm: - Sử dụng cơng nghệ bể bùn hoạt tính hiếu khí. Cơng nghệ đơn giản, dễ vận hành. Nhược điểm: - Khơng đề phịng được sự cố kim loại nặng, dễ gây chết bùn. Nước thải từ các nhà máy (tiền xử lý) Bể thu gom Bể điều hịa Hệ điều chỉnh pH, NaOH, H2SO4 Bể bùn hoạt tính Bể tách bùn Máng đo lưu lượng Nguồn tiếp nhận Dinh dưỡng N/P Khơng khí Bể gom bùn Bơm hồi lưu Máy ép bùn Sân phơi bùn Thu gom xử lý LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: TS. LÊ CƠNG NHẤT PHƯƠNG SVTH : NGƠ ĐA NGUYÊN Trang 27 4.2.2 Khu cơng nghiệp Biên Hịa II Hình 4.2: Sơ đồ cơng nghệ khu cơng nghiệp Biên Hịa II Ưu điểm: - Thiết bị hiện đại, dễ vận hành - Khử được chất ding dưỡng Nitơ và Photpho sinh hố do cĩ 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 - Khơng cần bể lắng II và khơng phải hồn lưu bùn Nhược điểm: - Cơng suất xử lý nhỏ - Địi hỏi nắm rõ kỹ thuật vận hành đối với người vận hành pH9, KLN Hố thu gom Lưới chắn tinh Bể điều hịa UNITANK Hồ sinh học Bể đệm Bể keo tụ/tạo bơng Bể lắng Nước sau xử lí Hệ thống xử lý bùn LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: TS. LÊ CƠNG NHẤT PHƯƠNG SVTH : NGƠ ĐA NGUYÊN Trang 28 4.2.3 Khu cơng 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 Hình 4.3: Sơ đồ cơng nghệ khu cơng nghiệp Linh Trung 1 Ưu điểm: - Sử dụng cơng nghệ bùn hoạt tính theo phương pháp SBR. Phương pháp này cĩ khả năng xử lý nước thải cĩ BOD cao, khử Nitơ, tiết kiệm diên tích, khơng cần nhiều nhân viên. Nhược điểm: - Địi hỏi người vận hành phải cĩ trình độ cao, vận hành phức tạp, chi phí xây dựng tốn kém Bể thu gom Đồng hồ đo lưu lượng Lưới chắn tinh Bể điều hịa 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 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: TS. LÊ CƠNG NHẤT PHƯƠNG SVTH : NGƠ ĐA NGUYÊN Trang 29 4.2.4 Khu cơng nghiệp Việt-Sing Hình 4.4: Sơ đồ cơng nghệ khu cơng nghiệp Việt – Sing Sử dụng cơng 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 khơng lớn. Hố thu gom Bể phân phối Trống lọc Bể điều hịa Hố bơm Tháp lọc sinh h Bể tuần hồn Bể aerotank Bể lắng Bể lắng Bể tiêu bùn Máy ép bùn Nước thải sau xử lý LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: TS. LÊ CƠNG NHẤT PHƯƠNG SVTH : NGƠ ĐA NGUYÊN Trang 30 4.2.5 Khu cơng nghiệp Lê Minh Xuân Hình 4.5: Sơ đồ cơng nghệ khu cơng nghiệp Lê Minh Xuân Ưu điểm: - Cơng nghệ đơn giản, dễ vận hành. Nhược điềm: - Khơng khử được Nitrit, nitrat thành nitơ tự do NaOCl PAC Polymer NaOH/HCl Polymer HỐ THU GOM BỂ TÁCH VÁNG NỔI BỂ CÂN BẰNG BỂ NÂNG pH BỂ KEO TỤ BỂ TẠO BƠNG BỂ TRUNG HỊA BỂ LẮNG 1 BỂ AEROTANK BỂ LẮNG 2 BỂ KHỬ TRÙNG KÊNH BỂ PHÂN HỦY BÙN MÁY ÉP BÙN NaOH LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: TS. LÊ CƠNG NHẤT PHƯƠNG SVTH : NGƠ ĐA NGUYÊN Trang 31 4.3 LỰA CHỌN CƠNG NGHỆ XỬ LÝ CHO KHU CƠNG NGHIỆP ĐẤT CUỐC (KHU B) Nguyên tắc lựa chọn cơng nghệ xử lý: Cơng nghệ xử lý phải đảm bảo chất lượng nước sau xử lý đạt tiêu chuẩn xả thải vào nguồn thải - Cơng nghệ đảm bảo mức an tồn cao trong trường hợp cĩ sự thay đổi lớn về lưu lượng và nồng độ chất ơ nhiễm giữa mùa mưa và mùa khơ. - Cơng nghệ xử lý phải đơn giản, dễ vận hành, cĩ tính ổn định cao, vốn đầu tư kinh phí tối ưu. - Cơng nghệ xử lý phải mang tính hiện đại và cĩ khả năng sử dụng trong một thời gian Ngồi 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 tốn, khảo sát, ta thấy lượng BOD trong nước thải khơng cao (300 mg/l) và nồng độ một số chất nguy hại ít nên ta cĩ thể sử dụng cơng 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 phịng sự cố cĩ thể xảy ra, ta thiết kế một hệ thống xử lý sơ bộ khi nguồn nước thải cĩ kim loại nặng hoặc các độc tố gây ảnh hưởng đến bùn hoạt tính. Khu CN Đất Cuốc (Khu B) cĩ 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). LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: TS. LÊ CƠNG NHẤT PHƯƠNG SVTH : NGƠ ĐA NGUYÊN Trang 32 PHƯƠNG ÁN 1: Mơ tả cơng 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 cĩ kích thước >10mm ra khỏi nước thải trước khi vào bể gom. Sau đĩ nước thải được hệ thống bơm bơm qua Máy tách rác tinh tự động loại trống quay để loại bỏ nốt các loại rác cĩ 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 đĩ cho nước tự chảy sang bể điều hồ. Ở bể điều hồ 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 khơng mong muốn trước khi vào các bước xử lý tiếp theo. Khí cung cấp cho bể điều hồ được lấy từ máy thổi khí. Xử lý hố lý là quá trình cho các chất keo tụ và trợ keo tụ ra trộn lẫn với nước thải để tạo thành các bơng keo tụ và kéo theo các chất ơ nhiễm cĩ trong nước thải xuống đáy bể và được tách ra ở dạng bùn hố lý. Những chất cĩ thể được loại bỏ ra khỏi nước thải trong quá trình xử lý hố 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 cĩ tác dụng tạo mơi trường tĩnh cho bơng keo lắng xuống. Với hệ thống tấm nghiêng trong ngăn lắng và đáy bể cĩ độ dốc cao giúp bùn trượt về đáy bể và được bơm về bể chứa bùn. Cịn 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 hố chất nhằm đạt được nồng độ trên. Ngồi ra chúng ta cũng cần phải kiểm sốt nồng độ oxy hồ tan trong bể bằng đồng hồ đo DO tự động. Do đĩ, chúng ta phải kiểm sốt các thống số đĩ 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 nĩ cĩ thể xử lý được các chất ơ nhiễm như: COD, BOD, SS, LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: TS. LÊ CƠNG NHẤT PHƯƠNG SVTH : NGƠ ĐA NGUYÊN Trang 33 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 cĩ chứa các chất hữu cơ dễ phân hủy thì thực hiện quá trình vận hành song song. Trong trường hợp nước thải cĩ độ màu cao, nồng độ hữu cơ cao và chứa nhiều hợp chất khĩ phân hủy thì thực hiện chế độ vận hành nối tiếp) cĩ 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. Cịn 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 mơi trường và chỉ cần cho qua bể khử trùng là đạt tiêu chuẩn thải ra mơi trường theo QCVN 24-2009 cột A. LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: TS. LÊ CƠNG NHẤT PHƯƠNG SVTH : NGƠ ĐA NGUYÊN Trang 34 Hình 4.6 sơ đồ cơng nghệ phương án 1 cho khu cơng nghiệp Đất Cuốc B Máy tách rác Bể tách cát, dầu ỡ Bể điều hịa 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 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: TS. LÊ CƠNG NHẤT PHƯƠNG SVTH : NGƠ ĐA NGUYÊN Trang 35 PHƯƠNG ÁN 2: Nguyên lý cơng 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 mơi trường tiếp nhận là các sơng rạch, ngồi ra cịn dự phịng thêm hệ thống xử lý hố lý đề phịng khi cĩ sự cố về chất lượng nước thải đầu vào. Mơ tả cơng nghệ: Đầu tiên, nước thải được cho qua song chắn rác kích thước để loại bỏ hết các rác cĩ 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 đĩ nước thải dẫn vào bể gom và được bơm lên bể điều hồ 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 chơn lấp. Trước khi vào bể điều hồ nước thải được đưa qua thiết bị lọc rác tinh dạng trống quay để tách tiếp rác cĩ kích thước >2mm ra. Sau khi tách rác xong nước thải được đưa sang bể tách dầu mỡ để tách loại dầu mỡ cĩ trong nước thải. Từ đĩ nước thải đưa vào bể điều hồ tại đây nước thải được điều hồ 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 Cơng Nghiệp gặp sự cố tức là nước thải ra cĩ 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 hố lý. Nước thải được bơm lên đồng thời hố chất cũng được bơm ra để keo tụ và lắng các chất lơ lửng, các chất keo và các chất độc hại cĩ 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 ơ nhiễm cĩ 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 cơng 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 cĩ tải trọng hoạt động rất rộng và hệ vi sinh vật ít chịu tác động của một số điều kiện ngoại cảnh, LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: TS. LÊ CƠNG NHẤT PHƯƠNG SVTH : NGƠ ĐA NGUYÊN Trang 36 do đĩ cĩ khả năng xử lý ổn định, rất thích hợp để xử lý nước thải Khu Cơng 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 hồn bơm lại tháp lọc sinh học kỵ khí để duy trì hàm lượng vi sinh vật hoạt động trong tháp, cịn 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 ơ nhiễm cịn lại trong nước thải. Vi sinh vật hiếu khí trong bể Sinh học hiếu khí được tạo mơi trường tối ưu cho hoạt động bằng cách cấp oxy bằng hệ thống máy thổi khí cĩ kiểm sốt bằng đồng hồ đo nồng độ oxy hồ tan trong nước thải Nồng độ pH luơn được kiểm sốt 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, cịn 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. LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: TS. LÊ CƠNG NHẤT PHƯƠNG SVTH : NGƠ ĐA NGUYÊN Trang 37 Hình 4.7 sơ đồ cơng nghệ phương án 2 cho khu cơng nghiệp Đất Cuốc B Hố thu gom Lưới chắn tinh Bể điều hịa Bể điều chỉnh hĩa hất Bể keo tụ/tạo bơng Bể lắng I Tháp lọc sinh học Bể chứa trung gian Bể nén bùn Máy ép bùn Nguồn tiếp nhận Song chắn thơ Nước thải chưa xử lý NaOH, H2SO4 Bể sinh học hiếu khí May thoi khi Bể lắng 2 Bể kiểm tra Hồ sinh học Khơng đạt Bùn thải bỏ May thoi khi LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: TS. LÊ CƠNG NHẤT PHƯƠNG SVTH : NGƠ ĐA NGUYÊN Trang 38 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. - Cơng nghệ đơn giản dễ vận hành, hệ thống được thiết kế tự động hĩa hồn tồn. - Chi phí đầu tư giảm . - Tiết kiệm diện tích xây dựng. Nhược điểm: - Chi phí vận hành cao hơn các NMXLNT thơng thường (trong trường hợp nước thải cĩ độ màu cao). Phương án 2: Ưu điểm: - Biện pháp tháp lọc sinh học cĩ tính ổn định cao, cĩ thể xử lý nước thải cĩ nồng độ hữu cơ cao - Cĩ hệ thống hĩa lý dự phịng nhằm ngăn ngừa ảnh hưởng của các chất độc hại trong nước thải như hĩa 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 hĩa hết các chất ơ nhiễm trong nước thải đạt tiêu chuan trước khi xả ra mơi trường. Nhược điểm: - Chi phi đầu tư nhà máy xử lý nước thải lớn do mức độ phức tạp của cơng nghệ - Tốn nhiều diện tích xây dựng - Vận hành và kiểm sốt các thơng số khĩ khăn => Sau khi so sánh ưu, nhược điểm 2 cơng nghệ xử lý thấy rằng: Phương án 1 cĩ nhiều ưu điểm phù hợp với yêu cầu thiết kế cho trạm xử lý nước thải khu cơng nghiệp Đất Cuốc về quy mơ, kinh tế, quản lý, vận hành. Chính vì vậy chọn phương án 1 để tính tốn thiết kế chốn và thiết kế cho Trạm Xử Lý Nước Thải Của Khu Cơng Nghiệp Đất Cuốc (Khu B) LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: TS. LÊ CƠNG NHẤT PHƯƠNG SVTH : NGƠ ĐA NGUYÊN Trang 39 CHƯƠNG 5 TÍNH TỐN CƠNG TRÌNH ĐƠN VỊ Tính tốn 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 5.1 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 cĩ Kch = 1,375 Lưu lượng giờ lớn nhất Qhmax = 24 4125 = 172 m3/h  Vb = 172 m3/h x 30 ph 60 1 h/ph = 86 m3 Kích thước bể thu gom Chọn chiều sâu hữu ích h = 5m Chiều cao bảo vệ hbv = 0,5 m  BxL = h V b = 5 86 = 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 cĩ kích thước BxLxH = 1,5 x 5 x 5,5 Ngăn bơm tiếp nhận cĩ kích thước BxLxH = 2 x 5 x 5,5 Tần suất hoạt động bơm: Z= 172 25,962 = 1,1h LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: TS. LÊ CƠNG NHẤT PHƯƠNG SVTH : NGƠ ĐA NGUYÊN Trang 40 * BƠM NƯỚC THẢI BỂ THU GOM Tính bơm Chọn 4 bơm nhúng chìm, trong đĩ cĩ 3 bơm hoạt động và 1 bơm dự phịng. Lưu lượng mỗi bơm smhmhm n QQ h bom /016,0/3,573 /172 333max  Cột áp bơm H=12m Chọn 4 bơm 3 bơm hoạt động 1 bơm dự phịng Chọn bơm: Model: AP100.150.115 Cơng suất bơm: 3,7 kW Hiệu suất bơm: 0,81 5.2 SONG CHẮN RÁC Bảng 5.1: Thơng số tính tốn cho song chắn rác làm sạch bằng thủ cơng [3] Thơng số tính tốn Song chắn làm sạch bằng thủ cơng Kích thước song chắn - Bề rộng (mm) - Bề dày (mm) Khe hở giữa các thanh (mm) Độ dốc theo phương đứng Tốc độ dịng 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 cơng thức: Bs = bn + w (n+1)  n = 025.001,0 025.05,1    Wb WBS = 42,1 Chọn n = 42 khe LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: TS. LÊ CƠNG NHẤT PHƯƠNG SVTH : NGƠ ĐA NGUYÊN Trang 41 Số khe hở của song chắn: n = K hwv Qh . ...3600 1SC max  h1 = Knwv Q h . ...3600 SC max Trong đĩ: - K: hệ số tính đến mức độ cản trở của dịng 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  h1 = 05,1.42.9,0.025.0.3600 172 = 0,05 m Tổn thất áp lực của song chắn rác: hS = 2g )vv( 7,0 1 22SC x trong đĩ: - 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 = B x V x 3600 Qmaxh  v = 5,105,03600 172 3600 1 max  Bh Qh = 0,63 m/s  hS = 81,92 )63,09,0( 7,0 1 22   = 0,03 m < 150 mm  thoả mãn Chiều cao xây dựng mương của song chắn rác H = h1 + hS + ht Trong đĩ: - h1: độ đầy của nước thải ứng với Qhmax, h1 = 0,19m - hS: tổn thất áp lực qua song chắn, hS = 0,05 m LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: TS. LÊ CƠNG NHẤT PHƯƠNG SVTH : NGƠ ĐA NGUYÊN Trang 42 - 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 = 60sin 53.0 60sin H = 1,1 m Vậy ta cĩ thơng số thiết kế song chắn là: Bảng 5.2: Thơng số song chắn rác làm sạch bằng thủ cơng Thơng 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 Gĩc 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%, cịn 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 cĩ cơng suất 3000m3/ngày sau đĩ tự chảy sang bể điều hịa. 5.3 BỂ ĐIỀU HỊA Nhiệm vụ Điều hồ lưu lượng và nồng độ chất hữu cơ, tránh cặn lắng và làm thống sơ bộ qua đĩ oxy hố một phần các chất bẩn hữu cơ. Thời gian lưu nước của bể điều hịa chọn là t = 6h Thể tích hữu ích của bể điều hịa được tính như sau: Vđh = QhTB. t = 125 x 6 = 750m3 Chọn chiều cao hữu ích của bể điều hồ h = 5m Chiều cao bảo vệ của bể điều hồ là hbv = 0,5 m  Chiều cao xây dựng của bể điều hịa là: H = h + hbv = 5 + 0,5 = 5,5 m F = B x L = 5 750 h Vdh = 150 m3 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: TS. LÊ CƠNG NHẤT PHƯƠNG SVTH : NGƠ ĐA NGUYÊN Trang 43 Chọn B = 7,5m , L = 20 m Thể tích xây dựng bể điều hịa: B xLxH = 7,5x 20 x 5,5 = 825 m3 Ngăn tách dầu mỡ cĩ kích thước B x L x H = 2,5x 7,5 x 3,2 Ngăn bể điều hịa cĩ kích thước B x L x H = 7,5 x20 x5,5 Tính tốn hệ thống cấp khí cho bể điều hịa: Lượng khơng khí cần thiết: Lkhí = QhTB x a Với : QhTB : lưu lượng nước thải trung bình giờ, Qhmax = 125 m3/h a : lưu lượng khơng khí cấp cho bể điều hịa, a = 3,74 m3khí/m3nước thải  Lkhí = 125 x 3,74 = 467,5 m3/h Bảng 5.3: Các dạng khuấy trộn ở bể điều hồ 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 đơ thị và cơng nghiệp của tác giả Lâm Minh Triết, Nguyễn Phước Dân, Nguyễn Thanh Hùng trang 418 ) Giả sử khuấy trộn bể điều hồ bằng hệ thống thổi khí. Lượng khí nén cần thiết cho khuấy trộn : phutmm phutm mVRqk /9750. 012,0 333 3  = 9000l/phút Trong đĩ: R: Tốc độ khí nén. Chọn R=12 L/m3.phut= 0,012 m3/phút n = )/(250 )/(9000 phútl phútl r qkk  = 36 ống Trong đĩ: 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) cĩ thể chọn đường kính ống chính D = 120mm. LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: TS. LÊ CƠNG NHẤT PHƯƠNG SVTH : NGƠ ĐA NGUYÊN Trang 44 Tính lại vận tốc khí trong ống chính: vc = 4 12,0 )/(15,0 4 2 3 2     sm D qkk = 13,26 (m/s) => thoả mãn vkk= 10 – 15 (m/s) Loại khuyến tán khí Lưu lượng khí (l/phút) Cái Hiệu suất chuyển hĩa 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 khơng 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 đơ thị và cơng 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 cĩ trên thị trường).Số cánh khí được phân bố điều trong bể để đảm bảo cung cấp đủ lượng khí cho bể. LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: TS. LÊ CƠNG NHẤT PHƯƠNG SVTH : NGƠ ĐA NGUYÊN Trang 45 Chọn hệ thống phân phối khí ở bể điều hồ dạng ống Model: EDI –84P Đường kính DN ống 91mm Lưu lượng: 4-6m3/h Hiệu suất chuyển hố 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 hồ giảm 15% BOD5 = 300(1 – 15%) = 255mg/l COD = 600 (1 – 15%) = 510 mg/l Áp lực và cơng suất của hệ thống nén khí Áp lực cần thiết cho hệ thống nén khí xác định theo cơng thức: Htc = hd + hc + hf + H Trong đĩ: 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 khơng vượt quá 0,4m hf : Tổn thất qua thiết bị phân phối , hf khơng vượt quá 0,5m H : Chiều cao hữu ích của bể điều hồ, H = 4 m Do đĩ 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 khơng khí sẽ là: LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: TS. LÊ CƠNG NHẤT PHƯƠNG SVTH : NGƠ ĐA NGUYÊN Trang 46 P = 10,33 10,33 4,9 1, 474 10,33 10,33   ttH at Cơng suất máy thổi khí tính theo cơng thức sau: N = n qkP kk   102 )1(34400 29,0 = 8,0102 0833,02)1474,1(34400 29,0   = 8,364 (Kw) = 11,3 (Hp) Trong đĩ: qkk : Lưu lượng khơng khí, (m3/s) n : Hiệu suất máy thổi khí, n = 0,7 – 0,9, chọn n = 0,8 k : Hệ số an tồn khi sử dụng trong thiết kế thực tế, chọn k = 2. Chọn 2 máy thổi khí cơng suất 12 Hp (2 máy hoạt động luân phiên)  Tính tốn các ống dẫn nước ra khỏi bể điều hồ 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 = 36002 16,1044    = 0,135 (m) Chọn ống nhựa uPVC cĩ đường kính  =150mm. Máy thổi khí Cơng suất máy thổi khí tính theo quá trình nén đoạn nhiệt:         1 p p 29,7.n.e W.R.TP 0,283 1 21 (kW) (Nguồn [2]) Trong đĩ:  W : khối lượng khơng khí mà hệ thống cung cấp trong 1 giây (kg/s) W = Q x  Với: Q: Lưu lượng khơng khí Q = 9 m3/ph = 0,15 m3/s : khối lượng riêng của khơng khí,  = 1,2 kg/m3  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 khơng khí đầu vào, T1 = 273 + 25= 298K  p1 : áp suất tuyệt đối của khơng khí đầu vào, p1 = 1 atm  p2 : áp suất tuyệt đối của khơng khí đầu ra: LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: TS. LÊ CƠNG NHẤT PHƯƠNG SVTH : NGƠ ĐA NGUYÊN Trang 47 p2 = pm + 1 = 110,12 Hd  = ,5731 10,12 5,8 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 khơng quá 0,4m. - hf : tổn thất qua các lỗ phân phối, khơng vượt quá 0,5m - H : độ ngập sâu của ống sục khí. H = 4,9 m.  n = K 1K  = 0,283 (K = 1,395 đối với khơng khí)  29,7 : hệ số chuyển đổi.  e : hiệu suất của máy thổi khí , chọn e = 0,8 Vậy cơng suất của máy thổi khí là:         1 1 1,573 0,8 x 0,283 x 29,7 298 x 8,314 x 0,18P 0,283 7,86 (kW) = 5,86 (HP) Sử dụng 3 máy thổi khí cơng suất 10 kW, 2 máy hoạt động liên tục, 1 máy dự phịng Chọn máy nén khí Loại : BLW 65-1 Số lượng: 3 cái (2 hoạt động, 1 dự phịng) Lưu lượng: 217m3/h. Cơng suất: 10 KW Số vịng quay motor: 2900 RPM Tính tốn đường ống dẫn nước vào bể điều hồ: Nước được bơm từ bể thu gom sang bể điều hồ : m sm sm v QD 23,0 /8,0 /034,04 . .4 3    (Nguồn [2]) Chọn Ø 250mm Trong đĩ:  Q : Lưu lượng nước thải, Q=0,034m3/s. LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: TS. LÊ CƠNG NHẤT PHƯƠNG SVTH : NGƠ ĐA NGUYÊN Trang 48  D : Đường kính ống dẫn nước thải.  v : Vận tốc nước chảy trong ống,m/s. Tính tốn đường ống dẫn nước từ bể điều hồ sang bể khuấy : Nước được bơm từ bể điều hồ sang bể khuấy m sm sm v QD 16,0 /8,0 /017,04 . .4 3    Chọn þ150mm Lưu lượng nước qua bơm: 62,5m3/h Cột áp bơm H=5m Chọn bơm Model AP80.80 Vortex.20V.Ex Cơng suất bơm 3,7 kW Hiệu suất bơm 0.76 Số lượng 3 bơm , 2 hoạt động và 1 dự phịng 5.4 BỂ PHẢN ỨNG Thơng 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 vuơng với tỉ lệ H:B = 1,5:1 Chọn chiều cao bể trộn là H = 4,3 m F = B x L = 3,4 8,20 H V  = 4,8 m2  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 cơng suất cánh khuấy Dùng máy khuấy hướng lên trên để đưa nước từ dưới lên trên. Năng lượng truyền vào nước: P = G2V LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: TS. LÊ CƠNG NHẤT PHƯƠNG SVTH : NGƠ ĐA NGUYÊN Trang 49 Trong đĩ: G: Giadient vận tốc, G = 520 s-1 V: Thể tích bể, V = 20,64 m3  : Độ nhớt động lực học của nước, ứng với t=25C,  = 0,9.10-3 Ns/m2  P = 5202 x 20,64 x 0,9.10-3 = 5023 J/s = 5,023 kW Hiệu suất động cơ  = 0,8  Cơng 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 Hố 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 bơng keo cĩ khoảng giới hạn của thành phần muối - Giá thành rẻ Tuy nhiên phèn sắt cĩ nhược điểm là tạo thành các phức hịa tan nhuộm màu qua phản ứng của các cation sắt với một số chất hữu cơ. Cĩ 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 bơng keo diễn ra theo phản ứng sau: FeCl3 + 3H2O  Fe(OH)3 + 3HCl Trong điều kiện mơi 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 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: TS. LÊ CƠNG NHẤT PHƯƠNG SVTH : NGƠ ĐA NGUYÊN Trang 50 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 = 3/460 /3,133 mkg ngkg = 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 cĩ thể tích V = 3 m3 5.5 BỂ LẮNG 1 Nhiệm vụ Tách các chất bẩn khơng hồ tan ra khỏi nước thải. Tính tốn Bảng 5.6 : Các thơng số thiết kế bể lắng 1[1] TT Thơng 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 (vịng/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 thống của bể lắng trên mặt bằng ứng với lưu lượng trung bình tính theo cơng thức: 223 3 1 1 7,85./35 /3000 m ngaymm ngaym L Q F ngay tb  LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: TS. LÊ CƠNG NHẤT PHƯƠNG SVTH : NGƠ ĐA NGUYÊN Trang 51 Trong đĩ:  ngaytbQ : Lưu lượng trung bình ngày, ngaytbQ =3000m3/ngay,  L1: Tải trọng bề mặt ứng với lưu lượng trung bình ngày, L1=35m3/m2,ngày, Diện tích mặt thống của bể lắng trên mặt bằng ứng với lưu lượng lớn nhất tính theo cơng thức: 2 23 3 2 max 2 52,48./85 /4125 m ngaymm ngaym L Q F ngay  Trong đĩ:  ngayQmax : Lưu lượng lớn nhất ngày, ngayQmax =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 cơng thức: mFDbe 44,10 7,8544 1   Kiểm tra lại máng tràn theo cơng thức ngaymm m ngaym D Q L be ngay m ./8,12544,10 /4125 233max   < 496m 3/m2,ngay So sánh với giá trị tải trọng máng tràn ở bảng ta thấy giá trị tính tốn đạt yêu cầu Ta chia bể lắng ra làm hai đơn nguyên vì đường kính bể lắng lớn Dbe = 22,52 44,10  m Ta chọn bể lắng đứng vuơng Fbể = 5,22 x 5,22 = 27,24m2 Xác định chiều cao : – Chọn chiều cao cơng 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 tơng bảo vệ đáy bể H 4 = 0,5m – Chiều cao phần chĩp cục đáy bể cĩ độ dốc gĩc 600 – Hố gom cặn dưới đáy bể cĩ dạng hình vuơng chọn tiết diện LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: TS. LÊ CƠNG NHẤT PHƯƠNG SVTH : NGƠ ĐA NGUYÊN Trang 52 F = 0,8x0,8 = 0,64 m2 H5=  452 8,022,5 2 tgtgdD  2,21m - Trong bể lắng cĩ thiết kế tấm lắng nghiêng 600 đặt trong vùng cơng 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 cơng 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 = ngay tb ct Q V = ngaym m /1500 2,87 3 3 =1,39 giờ Vận tốc giới hạn trong vùng lắng: VH = 2/1 )1(8     f gdk  [ 1] Trong đĩ :  k: Hằng số phụ thuộc vào tính chất cặn , chọn k=0,06   : Tỷ trọng hạt , chọn  = 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 = 2/14 025,0 1081,9)125,1(06,08      = 0,0686 m/s Vận tốc nước chảy trong vùng lắng: Vmax = 236002,87 3000 36002,87 x Qhtb  = 0,0048m/s Ta thấy rằng Vmax < VH  Điều kiện đặt ra để kiểm tra thoả mãn. LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: TS. LÊ CƠNG NHẤT PHƯƠNG SVTH : NGƠ ĐA NGUYÊN Trang 53 Máng thu nước : Chọn máng thu nước chạy dọc quanh bể cĩ kết cấu bằng bê tơng cốt thép cĩ 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 047,0 5,0*2 047,0 *2 max  V Q b s Fm ( m2 ) Trong đĩ: - 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: )/(024.0 2 048.0 2 3max smQq s m   Chiều rộng máng thu:  5 3 2 m m a57,1 q KB  (m) Trong đĩ: - 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 cĩ tiết diện nửa trịn, bằng 2.1 đối với máng cĩ tiết diện 5 cạnh. Với máng chữ nhật, ta cĩ K = 2.1. Vậy:   mBm .27,0157.1 024.0*1.2 5 3 2   Chiều cao phần chứa nước của máng thu: maBH B Ha mm m m 152.0 2 127.0 2 2  Máng răng cưa bằng inox, dày 2mm, tấm răng cưa hình chữ V, cĩ gĩc ở đáy 90o, chiều cao răng cưa h = 100mm. Đặt đáy chữ V cao hơn máng thu nước bằng btct: 3cm. LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: TS. LÊ CƠNG NHẤT PHƯƠNG SVTH : NGƠ ĐA NGUYÊN Trang 54 Kích thước đường ống nước ra khỏi bể lắng Nước tự chảy từ bể lắng sang bể Sinh học hiếu khí: m v QD 27,0 8.0 048,04 . .4    Chọn ống dẫn nước thải là ống PVC þ300mm Xác định lượng cặn tạo ra từ bể lắng 1 a.Trường hợp khơng sử dụng phèn để keo tụ tạo bơng: 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 trơi theo nước ra khỏi bể lắng 1 được tính theo cơng thức :     lmglmgECC tc /24,138 100 52100/288 100 100  <150mg/l, cĩ thể đưa vào bể Sinh học hiếu khí làm sạch sinh học hồn tồn hoặc vào bể lọc sinh học Lượng bùn khơ sinh ra mỗi ngày: G = RSS,SS,Q G = 100 52 288 L mg  10-6 mg kg  1500 ngay m3 1000 3m L G = 224,64 kg/ngày Thể tích cặn tươi theo cơng thức: 33 4,405.010/02.1 /64,224 . m mlmg ngaykg P GV   LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: TS. LÊ CƠNG NHẤT PHƯƠNG SVTH : NGƠ ĐA NGUYÊN Trang 55 Trong đĩ:  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 cĩ 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 bơng : Xác định hiệu quả khử SS: Hiệu quả khử SS trong bể lắng 1 cĩ keo tụ tạo bơng, RSS =70% Hàm lượng SS đầu ra của bể lắng 1:   lmglmg /4,86%70100/288  Lượng bùn khơ sinh ra mỗi ngày: G = RSS,SS,Q G = 100 70 288 L mg  10-6 mg kg  1500 ngay m3 1000 3m L 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: ngaykgM OHFe /54,392,162 9,10660 3)(    Lượng bùn tổng cộng sinh ra mỗi ngày là: ngaykgMGM OHFebun /94,34154,394,3023)(  ngaykgngaym m kg /60/1500 1000 40 3 3  LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: TS. LÊ CƠNG NHẤT PHƯƠNG SVTH : NGƠ ĐA NGUYÊN Trang 56 Thể tích cặn tươi cần xử lý xác định theo cơng thức: ngaym mkg ngaykg P MV bun /34,4 075,0/1005,1 /94,341 . 3 33   Trong đĩ:   : Tỉ trọng cặn tươi khi cĩ hố 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 Khơng châm phèn Cĩ châm phèn 168,48 256,5 4,4 4,34 Kích thước ống thu bùn m v QD 12,0 2,036005,0 11,44 . .4    Trong đĩ :  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 Cơng suất bơm: )(24,0 36005,07,01000 681,9105011,42,1 .1000 ... kWHgQN     Trong đĩ:   : Hệ số an tồn, 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. LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: TS. LÊ CƠNG NHẤT PHƯƠNG SVTH : NGƠ ĐA NGUYÊN Trang 57 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 hồ tan để phân hủy các chất hữu cơ cĩ trong nước. Nước thải sau khi qua các cơng trình xử lí phía trước vẫn cịn một lượng lớn các chất hữu cơ, do đĩ chúng được đưa vào bể sinh học hiếu khí để các vi sinh vật phân huỷ chúng thành các chất vơ cơ như CO2, H2O, … và tạo thành sinh khối mới, gĩp phần làm giảm COD, BOD của nước thải. Tính tốn  pH = 7  Nhiệt độ nước thải duy trì trong bể : 26 – 28 0C.  Nước thải sau khi qua các cơng 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 cĩ 65% là cặn hữu cơ cĩ thể phân hủy hữu cơ BOD20.  Thời gian lưu của bùn hoạt tính cθ = 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 hồn :Ct =10000 mg/l, trong đĩ cĩ C = 8000 mg/l là cặn bay hơi, Tính nồng độ BOD5 hịa tan trong nước đầu ra: Nồng độ cặn hữu cơ cĩ thể bị phân hủy: a = 0,65 x 30 mg/l = 19,5 mg/l 1 mg SS khi bị ơxy hĩa hồn tồn tiêu tốn 1,42 mgO2, Vậy nhu cầu ơxy hĩa cặn như sau: LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: TS. LÊ CƠNG NHẤT PHƯƠNG SVTH : NGƠ ĐA NGUYÊN Trang 58 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 hịa tan cịn 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 = o o S S)(S - = %10020 -  225mg/l )mg/l (225 = 91,1% Thể tích bể Sinh học hiếu khí: V = ).K+(1 X S)(S .Q.Y cd oc θ -θ Trong đĩ:  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  c= 10ngày V = 10) x 0,063500(1 )(2250,6 x 3000 10x   20 658,92= m3 Chọn bể sinh học hiếu khí gồm 2 đơn nguyên: 31 46,3292 92,658 2 mVV  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 211 735,4 46,329 m H VF hi  Chọn bể sinh học hiếu khí cĩ kích thước mmLB 5,98  LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: TS. LÊ CƠNG NHẤT PHƯƠNG SVTH : NGƠ ĐA NGUYÊN Trang 59 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 = cd .K 1 Y θ = x10 0,06 1 0,6  = 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 = 2 - 1 Px ,0 = ,2 - 1 233,7 0 =292,125 kg/ngày Lượng cặn dư hằng ngày phải xả đi: Pxả = Pxl - Q, (SS)ra = 310503000125,292  =142,125 kg/ngay Lượng bùn dư cĩ khả năng phân huỷ sinh học cần xử lý: ngaykgVSSngaykgSSPvss /7,1138,0/125,142  Lượng bùn xả ra hằng ngày Qxả từ đáy bể lắng theo đường tuần hồn bùn raratxa X. Q X. Q .XV c Qxa = c . t c . rara X X. Q - V.X θ θ = 10x8000 15,6x10x00-3500 658,92x 30 = 22,98(m3/ngđ) Trong đĩ:  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=19,5 0,8 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 hồn Xt =10000 x 0,8 = 8000 mg/l  Qra: Lượng nước ra khỏi bể lắng II (xem lượng nước thất thốt do tuần hồn bùn là khơng đáng kể nên Qra = Q = 3000m3/ngay,  Qxa: Lượng bùn xả ra ,m3/ngày LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: TS. LÊ CƠNG NHẤT PHƯƠNG SVTH : NGƠ ĐA NGUYÊN Trang 60  c : Thời gian lưu bùn trong bể Sinh học hiếu khí, c =10ngày  Thời gian tích luỹ cặn (tuần hồn lại tồn bo) khơng xả cặn ban đầu: ngay P XVT xa 87,9 107,233 350092,658. 3   Hệ số tuần hồn  bỏ qua lượng bùn hoạt tính tăng lên trong bể (Q + Qt) X = Qt,Xt  = TB ngày t Q Q = XT X X = 3500-8000 3500 = 0,78 Lượng bùn tuần hồn 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  = Q V = ngay/3 3 3000m 658,92m =0,22 ngay = 5,3 h Kiểm tra chỉ tiêu làm việc của bể Sinh học hiếu khí F/M = X So .θ = 3500 x 0,22 225 = 0,29 (mgBOD/mgbùn,ngày) Giá trị này nằm trong khoảng cho phép thiết kế bể khuấy trộn hồn chỉnh là 0,2 ÷0,6 mgBOD/mgbùn.ngày. Tốc độ sử dụng chất nền của 1g bùn hoạt tính trong 1 ngày: X S - So .θρ c  = 3500 x ,22 20-225 0 = 0,27 (mgBOD5/mgbùn.ngày) Tải trọng thể tích bể : L = V .QSo = 658,92 3000 x 10225 -3 = 1,02 (kgBOD5/m3.ngđ) Giá trị này tính được thuộc khoảng cho phép thiết kế của bể Sinh học hiếu khí khuấy trộn hồn chỉnh : 0,8 – 1,92 kg/m3.ngày Tính lượng ơxy cần thiết cung cấp cho 1 bể Sinh học hiếu khí Lượng ơxy lý thuyết cần cung cấp theo điều kiện chuẩn: OCo = x1o1 1,42.Pf S)- (S Q - LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: TS. LÊ CƠNG NHẤT PHƯƠNG SVTH : NGƠ ĐA NGUYÊN Trang 61 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 ngaykg n PP xx /85,1162 7,233 1   Lưu lượng nước thải vào mỗi dơn nguyên ngaymQQ /1500 2 3000 2 3 1  OCo = 116,85 x 1,420,68 20).10 - (225 x 1500 -3  =286,28 kgO2/ngay Lượng ơxy cần thiết trong điều kiện thực: OCt = OCo x αβ 1x 1.024 1x C - C C 20)(T Lsh S20     Trong đĩ:  Cs20 : Nồng độ ơxy bão hịa trong nước ở 20oC, Cs20 = 9,08 mg/l  CL : Llượng ơxy hịa tan cần duy trì trong bể, CL = 2 mg/l  Csh : Nồng độ ơxy bão hịa trong nước sạch ứng với nhiệt độ 27oC (nhiệt độ duy trì trong bể), Csh = 7,95 mg/l   : Hệ số điều chỉnh sức căng bề mặt theo hàm lượng muối, Đối với nước thải,  = 1   : Hệ số điều chỉnh lượng ơxy ngấm vào nước thải do ảnh hưởng của hàm lượng cặn, chất hoạt động bề mặt, loại thiết bị làm thống, hình dạng và kích thước bể cĩ giá trị từ 0,6  2,4, Chọn  = 0,9  T : Nhiệt độ nước thải, T= 27oC OCt = 17,411  0,9 1 x 1.024 1 x 2- 7,95 x 1 9,08286,28 20)(27 (kgO2/ngày) Lượng khơng khí cần thiết cung cấp cho bể Qkk = OU tOC ,f Trong đĩ: LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: TS. LÊ CƠNG NHẤT PHƯƠNG SVTH : NGƠ ĐA NGUYÊN Trang 62  OCt: Lượng ơxy thực tế cần sử dụng cho bể, OCt =411,17kg O2/ ngày.  OU: Cơng suất hịa tan ơxy 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 ơxy hịa 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 tồn, chọn f = 1,5 Qkk = OU tOC ,f = 3 2 /m30,1gO 1000g/kggày411,17kg/n  x 1,5 =20490,2 m3/ngày Lưu lượng khí cần thiết để khử 1 kg BOD5 : qkk = ).(SQ 01 S kkQ = gkgmgngaym ngaym /10/)20225(/1500 /2,20490 333 3  = 66,6 m3khí/kg BOD5 So sánh với tiêu chuẩn về lượng khơng khí cần cấp cho bể Sinh học hiếu khí khuấy trộn hồn 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 hồ dạng ống Model: EDI –84P Đường kính DN ống 91mm Lưu lượng: 4-6m3/h Hiệu suất chuyển hố oxy: 65% Khung/ màng: EPDM Năng lực xử lý : 0,236m2 Mật độ khí (%): 3-15 Chiều dài ống : 1m LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: TS. LÊ CƠNG NHẤT PHƯƠNG SVTH : NGƠ ĐA NGUYÊN Trang 63 Số ống cần phân phối trong bể là: N = 80 255 /2,20490 3  ngaym r Qkk (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 đĩ:  h : Tổng tổn thất do ma sát (h=hc + hd) bao gồm tổn thất do chiều dài và tổn thất do cục bộ, Thơng thường khơng vượt quá 0,4 m  h1 : Tổn thất qua vịi phun, h1 khơng 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 : 51,0 12,10 2,5 12,10  mm HP atm Tính tốn và chọn máy thổi khí : Cơng suất máy nén khí tính theo quá trình đoạn nhiệt:          1 7,29 283.0 1 2 P P n TRWPW Trong đĩ :  PW : Cơng suất của máy nén khí  W : Khối lượng của khơng khí mà hệ thống cung cấp trong 1 giây(kg/s)  skgngaykgmkgngaymQW kkk /28,0)/(24,24588/2,1/2,20490 33   Với :  k =1,2kg/m3 –tỉ trọng khơng khí  Qkk : lưu lượng dịng khí,Qkk=20490,2 m3/ngay  T : Nhiệt độ tuyệt đối của khơng khí đầu vào T=20+273=2930K  P1 : Ap suất tuyệt đối của khơng khí đầu vào, P1=1 atm LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: TS. LÊ CƠNG NHẤT PHƯƠNG SVTH : NGƠ ĐA NGUYÊN Trang 64  P2 : Á suất tuyệt đối của khơng khí đầu ra P2=Pm+1=0,46+1=1,46 atm  28,0 395,1 1395,11  K Kn  K hệ số khơng khí, K=1,395  29,2: Hệ số chuyển đổi Vậy cơng suất của máy nén khí là:  KWKKKmolKJskgPW 27,911 46,1 28,07,29 293./314,8/28,0 283.000           Chọn máy cấp khí : Dùng chung hệ thống máy thổi khí của bể điều hồ Tính tốn 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 :  m v Q D khi k 15,0 12 23,044     Chọn ống sắt tráng kẽm 2 mặt  150mm Kiểm tra vận tốc khí sm d Q v kkkhi /13150,0 23,04 . 4 22    Từ ống dẫn khí chính ta phân ra làm 8 ống nhánh Chọn vận tốc khí trong ống nhánh: m vn Q D khin k n 055,0128 23,04 .. .4    Chọn ống sắt tráng kẽm 2 mặt  60mm Kiểm tra vận tốc khí sm dn Qv n kk khi /17,1006,08 23,04 .. .4 22    Từ bể Sinh học hiếu khí nước được dẫn theo chế độ tự chảy sang bể lắng đợt 2 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: TS. LÊ CƠNG NHẤT PHƯƠNG SVTH : NGƠ ĐA NGUYÊN Trang 65 5.7 BỂ LẮNG 2 [5] Ta chọn bể lắng ngang để thiết kế Chiều dài của bể lắng ngang được tính theo cơng thức: L = oUxK Hxv Trong đĩ: - v: tốc độ lắng tính tốn trung bình của hạt lơ lửng - H: chiều sâu tính tốn của vùng lắng - K : hệ số phụ thuộc kiểu lắng - Uo: độ thơ 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 cơng suất trạm xử lý, trong nhiều trường hợp cĩ 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 cơng thức : Uo = n(KH/h)xtx Hx K1000  x -  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 tốn. Lấy theo bảng - : hệ số ảnh hưởng đến nhiệt độ của nướcthải đối với độ nhớt lấy theo bảng. - : 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 cĩ khả năng kết tụ(chất lơ lửng trong nước thải sinh hoạt) n = 0,4 cho các hợp chất khống thuộc hệ khuếch tán cĩ khối lượng riêng 2  3g/m3 n = 0,6 cho các hạt cặn nặng cĩ khối lượng riêng 5  6 g/m3 Bảng 5.9: Hệ số  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  0,45 0,55 0,66 0,8 0,9 1 1,14 1,3 Bảng 5.10: thành phần thẳng đứng  của tốc độ nước thải[5] LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: TS. LÊ CƠNG NHẤT PHƯƠNG SVTH : NGƠ ĐA NGUYÊN Trang 66 V (mm/s) 5 10 15 20  ( 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 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%  thời gian lưu được là t=1097s Với T = 25C,  = 0,9 Với v = 6 mm/s   = 0,01 mm/s H = 5m  (KH/h)n = 1,19  Uo = 01,01,19x0971x0,9 45,01000 xx =1,69 mm/s Chiều dài của bể lắng ngang: L = 1,69x 0,5 4x6 = 28,4 m chọn l=29m Ta chia bể lắng ra làm 2 đơn nguyên mỗi đơn nguyên cĩ chiều dài 14,5m Diện tích tiết diện ướt của bể lắng ngang được tính theo cơng thức: S = v Q .max s Hiệu quả lắng % Thời gian lắng trong bình hình trụ cĩ 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 - - LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: TS. LÊ CƠNG NHẤT PHƯƠNG SVTH : NGƠ ĐA NGUYÊN Trang 67 Trong đĩ : Qmax.s : lưu lượng giây lớn nhất của nước thải, Qmax.s = 0,048 m3/s v : vận tốc tính tốn trung bình của nước thải, v = 6 mm/s = 0,006 m/s  S = 006,0 048,0 = 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 = 048,0 232 Q V max.s  = 9666,67 s= 2,68 h Chiều cao xây dựng của bể lắng ngang: Hxd = H + h1 + h2 + h3 Trong đĩ: H : chiều cao phần lắng, H =4 m h1 : chiều cao lớp trung hồ, 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 tơng h3 = 0,4m  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 tơng đổ vác đáy 45o, dưới đáy là các ống thu bùn cĩ 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 cơng thức: u = tx3,6 H Trong đĩ: - H : chiều sâu tính tốn của vùng lắng, H=4 m - t : thời gian lắng thực tế theo kích thước đã chọn, t = 2,7 h  u = 34,16,3 4 x = 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 cịn lại trong bể: BOD5 = 12,15(1- 40%) = 7,29 mg/l LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: TS. LÊ CƠNG NHẤT PHƯƠNG SVTH : NGƠ ĐA NGUYÊN Trang 68 Hiệu quả xử lý COD là 40%, hàm lượng COD cịn lại là: COD = 27,54 ( 1- 40%) = 16,52 mg/l Hiệu quả xử lý SS là 60%, hàm lượng SS cịn 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 cơng nghiệp cĩ 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 = 053,1)95,01( 5,514 %)D1( M xb tuoi   = 9772 l/ngày = 10 m 3/ngày Lượng bùn tươi cĩ 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 cĩ đụt lỗ để thu bùn Bùn được vận chuyển đi sang bể chứa bùn và tuần hồn 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 =  11701500 116 QbQ V 0,043ngày = 1,042h Tính kích thước ống dẫn nước sang bể khử trùng m v Q D b 29,0 7,0 048,04 . .4    Chọn ống dẫn nước thải là ống PVC cĩ đường kính þ300mm Kiểm tra vận tốc nước sm D Q v /67,0 3,0 048,04 . 4 2    Trong đĩ:  Q : Lưu lượng tuần hồn, Q=3000m3/ngày=0,048m3/s  D : Đường kính ống dẫn nước LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: TS. LÊ CƠNG NHẤT PHƯƠNG SVTH : NGƠ ĐA NGUYÊN Trang 69  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 hồn về bể sinh học hiếu khí m v Q D b 15,0 7,0 013,04 . .4    Chọn ống dẫn bùn thải là ống PVC cĩ đường kính þ150mm Kiểm tra vận tốc nước sm D Q v /7,0 15,0 013,04 . 4 2    Trong đĩ:  Q : Lưu lượng tuần hồn, Q= 2340/2 = 1170m3/ngày =0,013m3/s,  D : Đường kính ống dẫn bùn, m,  v : Vận tốc bùn chảy trong ống,m Tính tốn 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 cịn 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 cơng thức: hkghmmgQaY h tb htba /375,01000 /125/3 1000 . 33 ..  hkghmhgQaY h ha /516,01000 /172/3 1000 . 3max .max.  Trong đĩ:  Ya: Lượng clo hoạt tính cần để khử trùng nước thải,kh/h.  Q: Lưu lượng tính tốn của nước thải, a liều lượng hoạt tính lấy theo điều 6.20.3 – TCXD-51-84. Nước thải sau xử lý sinh học hồn tồn a = 3 g/m3. Để định lượng clo, xáo trộn clo hơi với nước cơng tác, điều chế clo nước thường ứng dụng thiết bị khử trùng – gọi là clorator chân khơng. Đặc tính kỹ thuật của clorator ở nước ngồi được cho theo bảng: Bảng 5.13: Đặc tính kỹ thuật của clorator LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: TS. LÊ CƠNG NHẤT PHƯƠNG SVTH : NGƠ ĐA NGUYÊN Trang 70 Cơng 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, cĩ thể chọn mua 2 clorator (1 cơng tác, 1 dự phịng) của nước ngồi với cơng 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 đĩ 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 cĩ 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 cĩ 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 cơng thức: 35,4 62 3024375,03024..  q y n htba Chọn n = 5 thùng Trong đĩ:  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 cĩ tường ngăn độc lập. LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: TS. LÊ CƠNG NHẤT PHƯƠNG SVTH : NGƠ ĐA NGUYÊN Trang 71 Lưu lượng nước clo trong mỗi giờ: hm b Qa q h /43,0 1000100012,0 10017