Đề tài Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải khu công nghiệp Kim Huy – Bình Dương, công suất 2000 m3/ngày đêm

CHƯƠNG 1 MỞ ĐẦU ĐẶT VẤN ĐỀ Tỉnh Bình Dương nằm trong vùng kinh tế trọng điểm phía Nam, trong thời gian qua luôn là một trong những tỉnh có tốc độ phát triển kinh tế cao, thu hút vốn đầu tư trong và ngoài nước ngày càng tăng. Tuy nhiên, phần lớn các nhà đầu tư chỉ tập trung vào các KCN ở phía Nam của tỉnh, hiện tại nhu cầu thuê đất còn rất lớn nhưng dẫn đến quỹ đất công nghiệp cho thuê còn rất ít và chưa tận dụng được tiềm lực của tỉnh Bình Dương hiện hữu. Do vậy, chủ trương của tỉnh là cần đẩy mạnh hướng phát triển của các KCN về các vùng nằm phía Bắc của tỉnh nơi cộng đồng dân cư còn khó khăn, thiếu thốn. Trong tương lai để giữ vững tốc độ phát triển, không thể duy trì tình trạng trước đây mà phải đổi mới tinh thần phát triển tìm tòi những kinh nghiệm tốt và loại dần những bất hợp lý của quá trình phát triển kinh tế xã hội. Với quan điểm đó, Bình Dương cần thiết kế xây dựng Khu Liên Hợp Công Nghiệp – Dịch Vụ – Đô Thị Bình Dương. Theo quyết định số 295/CP-CN ngày 19/03/2003 của Thủ Tướng Chính Phủ về việc giao cho Ủy Ban Nhân Dân tỉnh Bình Dương theo đề án “Đề án phát triển khu Liên Hợp Công Nghiệp – Dịch Vụ – Đô Thị Bình Dương”. Mục tiêu để xây dựng KCN Kim Huy là xây dựng một KCN hoàn thiện, đồng bộ các hệ thống hạ tầng kỹ thuật, thay đổi chức năng sử dụng đất từ một khu sản xuất nông nghiệp kém hiệu quả thành khu vực sản xuất sản xuất Công Nghiệp có hiệu quả cao. Sự ra đời của KCN Kim Huy thu hút hàng vạn lao động trực tiếp trong các nhà máy và tạo thêm công ăn việc làm cho hàng vạn lao động trên công trường xây dựng và lao động gián tiếp cho các dịch vụ khác, đồng thời giải quyết công ăn việc làm cho người lao động tại chỗ trong huyện, tỉnh và cả nước, là nơi thu hút các nhà đầu tư sử dụng các công nghệ sạch và giảm tối đa các tác động gây ô nhiễm môi trường cho người dân và môi trường xung quanh. Trong tương lai KCN sẽ không ngừng lớn mạnh kéo theo sự gia tăng các vấn đề môi trường. Hoạt động theo tôn chỉ: “Tôn trọng và bảo vệ môt trường” các vấn đề môi trường của KCN đều được Ban quản lý KCN quan tâm. Đối với vấn đề nước thải các doanh nghiệp hoạt động trong KCN phải xử lý sơ bộ đạt tiêu chuẩn loại B (QCVN 24:2009/BTNMT) .Tuy nhiên lượng nước thải sản xuất, sinh hoạt nếu chỉ xử lý sơ bộ sẽ tác động xấu đến con người, môi trường nước và cảnh quan của khu vực xung quanh. Do đó, việc đầu tư xây dựng một trạm xử lý nước thải tập trung cho KCN Kim Huy để làm sạch trước khi xả vào hệ thống kênh, rạch thoát nước tự nhiên là một yêu cầu cấp thiết, và phải tiến hành đồng thời với quá trình hình thành và hoạt động của KCN nhằm mục tiêu phát triển bền vững cho KCN trong tương lai và bảo vệ sức khỏe cộng đồng. Chính vì lý do đó em đã chọn và tiến hành thực hiện đề tài “Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải khu công nghiệp Kim Huy – Bình Dương, công suất 2000 m3/ngày đêm” để thực hiện đồ án tốt nghiệp này. MỤC TIÊU Tính toán thiết kế chi tiết trạm xử lý nước thải cho khu công nghiệp Kim Huy đạt tiêu chuẩn xả thải loại A (QCVN 24:2009/BTNMT) trước khi xả ra nguồn tiếp nhận để bảo vệ môi trường sinh thái và sức khỏe cộng đồng. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU Đối tượng nghiên cứu Công nghệ xử lý nước thải cho loại hình Khu Công nghiệp Phạm vi nghiên cứu Đề tài giới hạn trong việc tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho Khu Công nghiệp Kim Huy Nước thải đầu vào của hệ thống đã được xử lý sơ bộ đạt loại B (QCVN 24:2009/BTNMT) và được tập trung tại 1 (1 số) họng thu qua hệ thống cống dẫn từ các nhà máy trong khu công nghiệp đến bể tiếp nhận của khu xử lý nước thải tập trung khu công nghiệp Kim Huy. Nước thải phát sinh từ hoạt động sản xuất của các cơ sở sản xuất thuộc khu công nghiệp Kim Huy, chưa tính toán đến lượng nước mưa phát sinh. NỘI DUNG Tìm hiểu về hoạt động của khu công nghiệp Kim Huy: Cơ sở hạ tầng của khu công nghiệp. Xác định đặc tính nước thải: Lưu lượng, thành phần, tính chất nước thải, khả năng gây ô nhiễm, nguồn xả thải. Đề xuất dây chuyền công nghệ xử lý nước thải phù hợp với mức độ ô nhiễm của nước thải đầu vào. Tính toán thiết kế các công trình đơn vị trong hệ thống xử lý nước thải. Dự toán chi phí xây dựng, thiết bị, hóa chất, chi phí vận hành trạm xử lý nước thải. PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN Phương pháp thu thập số liệu: Thu thập các tài liệu về khu công nghiệp, tìm hiểu thành phần, tính chất nước thải và các số liệu cần thiết khác. Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: Tìm hiểu những công nghệ xử lý nước thải cho các khu công nghiệp qua các tài liệu chuyên ngành. Phương pháp so sánh: So sánh ưu, nhược điểm của công nghệ xử lý hiện có và đề xuất công nghệ xử lý nước thải phù hợp. Phương pháp toán: Sử dụng công thức toán học để tính toán các công trình đơn vị trong hệ thống xử lý nước thải, dự toán chi phí xây dựng. Phương pháp đồ họa: Dùng phần mềm AutoCad để mô tả kiến trúc các công trình đơn vị trong hệ thống xử lý nước thải. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN Xây dựng trạm xử lý nước thải đạt tiêu chuẩn môi trường giải quyết được vấn đề ô nhiễm môi trường do nước thải Khu Công nghiệp. Góp phần nâng cao ý thức về môi trường cho nhân viên cũng như Ban quản lý Khu Công nghiệp. Khi trạm xử lý hoàn thành và đi vào hoạt động sẽ là nơi để các doanh nghiệp, sinh viên tham quan, học tập. CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ KHU CÔNG NGHIỆP KIM HUY GIỚI THIỆU CHUNG VỀ KHU CÔNG NGHIỆP 2.1.1 Vị trí địa lý KCN Kim Huy tọa lạc tại xã Bình Chuẩn, huyện Thuận An, tỉnh Bình Dương, được kết nối với các khu liên hợp bằng tuyến đường Tạo Lực số 2B dẫn đến các trục giao thông chính của Quốc gia đi về các cảng sông. Các hướng tiếp giáp Phía Nam giáp với vườn cao su hiện hữu Phía Tây giáp với đường N6 Phía Đông giáp với vườn cao su hiện hữu Phía Bắc giáp đất trống 2.1.2 Điều kiện tự nhiên của KCN Khí hậu Khu vực xây dựng KCN Kim Huy thuộc xã Bình Chuẩn , huyện Bến Cát, tỉnh Bình Dương mang đặc trưng khí hậu nhiệt đới gió mùa. Mỗi năm có hai mùa rõ rệt: mùa khô và mùa mưa. Mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 11 chiếm 90% lượng mưa cả năm, số ngày mưa khoảng 112 – 150 ngày, và mùa khô từ tháng 12 đến tháng 4 năm sau, số ngày nắng 7 – 9 giờ/ngày, lượng bốc hơi cao. Số giờ nắng trong năm : 2.500 giờ Nhiệt độ trung bình : 25oC – 28oCĐộ ẩm tương đối trung bình : 80% Lượng mưa trung bình : 2100 mm Hướng gió chủ đạo : gió Đông Nam từ tháng 2 đến tháng 8, gió Bắc từ tháng 12 đến tháng giêng. Độ ẩm không khí Độ ẩm không khí cũng như nhiệt độ không khí là một trong những yếu tố tự nhiên ảnh hưởng trực tiếp đến các quá trình chuyển hóa và phát tán các chất ô nhiễm trong khí quyển, đến quá trình trao đổi nhiệt của cơ thể và sức khỏe người lao động. Độ ẩm trung bình năm: 82%mm Mùa mưa: 85 – 90% Mùa khô: 65 – 80% Độ ẩm thấp nhất: 35% Gió Mỗi năm có 2 mùa gió rõ rệt: mùa khô và mùa mưa Ÿ Mùa mưa có gió chủ đạo Tây Nam ŸMùa khô có gió chủ đạo Đông Bắc Ÿ Tốc độ gió trung bình đạt 1,8 m/s Chuyển tiếp giữa 2 mùa có gió Đông và Đông Nam Khu vực này không chịu ảnh hưởng trực tiếp của gió bão. Chế độ nắng Mùa khô là mùa có số giờ nắng nhiều nhất, 7,8 – 8,5 giờ/ngày vào các tháng 2, 3, 4.Trong các tháng mưa, tháng 9 là tháng có giờ nắng ít nhất: 4 – 6 giờ/ngày. Số giờ nắng trung bình trong năm là 2.526 giờ. Địa hình, địa chất công trình Địa hình Khu vực dự kiến khu qui hoạch KCN Kim Huy có địa hình tương đối bằng phẳng cốt tự nhiên cao nhất 35,02m cốt thấp nhất 24,04m Địa chất công trình Khu đất quy hoạch KCN Kim Huy thuộc dạng đất xám trên phù sa cổ, cường độ chịu nén trên 1,5kg/cm2, tính chất cơ lý của đất tốt, thuận lợi cho việc xây dựng KCN và các tiện ích công cộng khác CƠ SỞ HẠ TẦNG KHU CÔNG NGHIỆP Hệ thống giao thông Giao thông đường bộ Hệ thống giao thông đường bộ: các tuyến đường chính và đường phụ của KCN liên kết với nhau bằng tuyến đường Tạo lực số 1 Hệ thống đường chính của KCN được bố trí vào khu trung tâm từng khu nhỏ và kết nối với hệ thống đường giao thông đối ngoại. Do khu đất xây dựng có tuyến đường tạo lực số 1 và đường 2B đi ngang qua, nên việc tổ chức các tuyến đường đảm bảo tính liên tục, thuận tiện cho mạng lưới giao thông nội bộ. Bên cạnh đó, dải cây xanh dọc các tuyến đường đảm bảo an toàn và tạo nên sức hút về mặt mỹ quan cho KCN. Mạng lưới đường nội bộ được thiết kế xây dựng dựa vào hình dáng, địa hình khu đất và mạng lưới giao thông đối ngoại, dựa vào tuyến điện cao thế đi qua khu đất. Hệ thống cấp thoát nước Nguồn cung cấp nước sạch Hệ thống cấp nước do công ty cấp nước tỉnh Bình Dương thiết kế sắp đặt nằm trên đường Tạo Lực số 2B có đường kính 300mm cung cấp nước đến trung tâm Khu Liên Hợp Công Nghiệp – Dịch Vụ – Đô Thị Bình Dương để phục vụ cho các nhà đầu tư trong KCN và khu nhà ở công nhân. Bố trí các đường ống 300mm dọc theo tuyến đường N1 và N3, từ đó cấp đến cho khu trung tâm A, B, C, trung tâm… Tạo mạch vòng từ lô A1 – A3, B1 – B3, C1 – C3 và các khu vực phụ trợ khác bằng ống 200 – 150. Ngoài ra, trên mạng còn bố trí các trụ cứu hỏa (100) với khoảng cách 150m/trụ. Ống cấp nước dùng ống gang dẻo hay hay ống uPVC, chôn sâu 0,9 – 1,1 so với cốt san nền (tính từ đỉnh ống ) độ dốc thoát nước bám theo độ dốc san nền. Trên mạng lưới bố trí đầy đủ các van xả khí và xả bùn, các van xả cần thiết khác cũng như các van chờ sẵn để cấp nước cho từng xí nghiệp. Khi có cháy, ô tô cứu hỏa của thành phố sẽ chữa cháy trực tiếp từ các họng cứu hỏa này. Tiêu chuẩn dùng nước trong gia đoạn quy hoạch cho KCN chưa thể phân loại theo từng ngành công nghiệp cụ thể nên tiêu biểu cấp nước cho toàn khu là 40 –50m3/ha. Hệ thống thoát nước Nhằm đảm bảo thoát nước dễ dàng, tách riêng nước sau khi sử dụng (bao gồm nước sinh hoạt và nước sử dụng trong sản xuất) và nước mưa ứ đọng gây ảnh hưởng đến môi trường, dân sinh và cảnh quan KCN, hệ thống thoát nước khu Đồng An II là hệ thống thoát nước riêng, bao gồm hệ thống thoát nước mưa hay hệ thống thoát nước thải công nghiệp – sinh hoạt. Hệ thống thoát nước mưa Hệ thống thoát nước mưa của khu Kim Huy hướng thoát nước chính tập chung về đường N4, sau đó thoát về đường 2B, sau đó thoát về đường Tạo Lực số 2 và thoát kênh Hòa Lợi. Hệ thống thoát nước mưa của KCN là hệ thống kín, bằng ống tròn bê tông cốt thép. Các tuyến thoát nước mưa bố trí trong phần hành lang cho hạ tầng kỹ thuật và thải trực tiếp qua kênh gần đường Tạo Lực số 2B. Các ống thoát nước được đặt ngầm dưới mặt đường từ 1 – 1,5m bằng ống BTCT đúc sẵn D800mm – D1500mm và bố trí các giếng thu nước dọc theo lề đường có khoảng cách từ 30 – 60m. Hệ thống thoát nước bẩn sinh hoạt và công nghiệp Hệ thống thoát nước của KCN Kim Huy hướng thoát nước tập trung về đường 2B, sau đó thoát về khu xử lý nước thải về đường N6 và đường D1. Sau đó được thải ra kênh thoát nước đô thị nối với suối cái ra sông Đồng Nai. Hệ thống cấp thoát nước từ KCN tập trung về khu xử lý thải tập trung. Các nhà máy trước khi thoát nước vào mạng lưới thoát nước chung của KCN phải có hệ thống xử lý nước thải cục bộ và nước thải phải đạt nguồn loại B. Tiêu chuẩn thải nước trong khu xây dựng của KCN lấy tiêu chuẩn tương đương 70 – 80% lưu lượng nước cấp. Xử lý nước thải KCN sẽ xây dựng hệ thống thoát nước thải tách riêng khỏi hệ thống thoát nước mưa. Nước thải được xử lý theo 2 cấp: Cấp thứ I: Xử lý tại mỗi nhà máy đạt (QCVN 24:2009/BTNMT), Cột B tiêu chuẩn của Ban quản lý Khu Công nghiệp đề ra nhằm loại bỏ các chất đặc biệt (dầu mỡ, kim loại, hóa chất) để không ảnh hưởng đến quá trình làm việc của trạm xử lý nước thải chung trước khi xả vào mạng lưới thoát nước bẩn của KCN. Cấp thứ II: Sau khi xử lý sơ bộ tại từng nhà máy, nước thải sẽ được thu gom bằng hệ thống thoát nước thải của KCN và sẽ được xử lý tại trạm xử lý tập trung của KCN, đạt (QCVN 24:2009/BTNMT), loại A trước khi thải ra nguồn tiếp nhận kênh Hòa Lợi. Hệ thống cấp điện và phân phối điện Hệ thống cung cấp điện cho KCN Kim Huy là trạm trung gian 110/22 (15) KV sau đó cho ra 2 lộ 22(15) KV đi dọc theo các trục đường để cung cấp điện cho các nhà máy, xí nghiệp… Hệ thống thông tin liên lạc Hệ thống cáp quang thông tin liên lạc được chủ đầu tư và Bưu điện tỉnh Bình Dương hợp tác đầu tư. Toàn khu vực quy hoạch dự kiến sẽ có 01 từ cáp chính đặt trên kệ ximăng do bưu điện tỉnh Bình Dương lắp đặt cung cấp từ trạm Phú Chánh. Từng hạng mục cụ thể được cung cấp tín hiệu từ hệ thống cáp quang đi ngầm, được cho mương cáp dọc các tuyến đường nội bộ trong KCN và được đấu nối với bưu điện Phú Chánh, đưa tín hiệu đến các tủ cáp nhánh cho từng khu vực của dự án. Để đảm bảo cho hệ thống điện thoại và đường truyền Internet tốc độ cao, đầu tư mới hệ thống cáp quang cho toàn khu dân cư do chủ đầu tư và bưu điện tỉnh Bình Dương hợp tác đầu tư. Hệ thống cây xanh – Mặt nước Cây xanh Diện tích 17.637 ha, bao gồm cây xanh tập trung và cây xanh cách ly Đảm bảo cách ly giữa KCN và khu tái định cư Tạo cây xanh cho bóng mát và đường phố và môi trường sạch trong KCN Cây xanh trong dải phân cách tuyến đường đôi và ven kênh ( dọc theo tuyến đường Tạo Lực số 1) Cây xanh dọc theo các tuyến đường chính trong KCN Cây xanh trong công viên Cây xanh dưới đường điện cao thế sẽ trồng những cây thấp. Vấn đề môi trường a. Chất thải rắn Chất thải phát sinh từ các doanh nghiệp hoạt động sản xuất trong KCN Kim Huy được chia làm 3 loại chính, bao gồm: chất thải rắn sinh hoạt, công nghiệp và chất thải nguy hại. Chất thải rắn sinh hoạt phát sinh chủ yếu từ các hoạt động sinh hoạt của công nhân viên và nhà ăn như: giấy, nylon, lon nhựa, kim loại đựng đồ hộp, vỏ thức uống, thực phẩm dư thừa, ngoài ra còn có lá cây, cỏ trong khuôn viên KCN. Chất thải rắn công nghiệp không nguy hại phát sinh từ hoạt động sản xuất của các doanh nghiệp như: gỗ, giấy, bao bì nhựa, vải vụn, sắt và thép vụn, sợi phế liệu,… Chất thải nguy hại bao gồm dầu cặn, nhớt thải, hóa chất thải, bao bì đựng hoá chất, giẻ lau dính dầu nhớt và hóa chất, xỉ hàn, phôi máy khoan, … Chất thải rắn được thu gom và phân loại ngay tại nguồn, tại các khu vực đều đặt các thùng rác với các màu sắc khác nhau (màu xanh đựng rác hữu cơ, màu nâu đựng rác vô cơ, màu cam đựng rác nguy hại) để thuận tiện cho việc phân loại, thu gom, thải bỏ. b. Khí thải Bụi và khí thải phát sinh tại KCN Kim Huy chủ yếu từ các nguồn: Phát sinh từ các doanh nghiệp hoạt động trong KCN có sử dụng lò hơi, lò dầu, lò nung, lò truyền nhiệt với nguồn nguyên liệu chính là dầu FO, DO và gas gây ô nhiễm chủ yếu bụi, NOx, CO và SO2. Bên cạnh đó, hoạt động của các phương tiện giao thông ra và vào KCN làm phát sinh bụi, SO2, NOx và CO. Các nhà máy trong KCN đều phải có các biện pháp giảm thiểu khí thải trước khi xả thải. c. Nước thải Nước thải phát sinh trong KCN từ các nguồn: Nước thải sinh hoạt của công – nhân viên; nước thải trong quá trình sản xuất. Trong đó lượng nước thải gây ô nhiễm chủ yếu là nước thải phát sinh trong sản xuất với các ngành nghề như cơ khí, chế biến thực phẩm, điện tử vì vậy các chất ô nhiễm chủ yếu là các chất hữu cơ, cặn lơ lửng, độ màu, dầu khoáng, dầu động thực vật. Tuy nhiên các nhà máy đều phải xử lý đạt (QCVN 24:2009/BTNMT), Cột B tiêu chuẩn của Ban quản lý Khu Công nghiệp đề ra trước khi xả vào mạng lưới thoát nước bẩn của Khu Công nghiệp CHƯƠNG 3 TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI KHU CÔNG NGHIỆP CÁC THÔNG SỐ ĐẶC TRƯNG CỦA NƯỚC THẢI Các thông số vật lý Hàm lượng chất rắn lơ lửng Các chất rắn lơ lửng trong nước ((Total) Suspended Solids – (T)SS - SS) có thể có bản chất là: - Các chất vô cơ không tan ở dạng huyền phù (Phù sa, gỉ sét, bùn, hạt sét) - Các chất hữu cơ không tan. - Các vi sinh vật (vi khuẩn, tảo, vi nấm, động vật nguyên sinh…). Sự có mặt của các chất rắn lơ lửng cản trở hay tiêu tốn thêm nhiều hóa chất trong quá trình xử lý. Mùi : Hợp chất gây mùi đặc trưng nhất là H2S _ mùi trứng thối. Các hợp chất khác, chẳng hạn như indol, skatol, cadaverin và cercaptan được tạo thành dưới điều kiện yếm khí có thể gây ra những mùi khó chịu hơn cả H2S. Độ màu : Màu của nước thải là do các chất thải sinh hoạt, công nghiệp, thuốc nhuộm hoặc do các sản phẩm được tao ra từ các quá trình phân hủy các chất hữu cơ. Đơn vị đo độ màu thông dụng là mgPt/L (thang đo Pt _Co). Độ màu là một thông số thường mang tính chất cảm quan, có thể được sử dụng để đánh giá trạng thái chung của nước thải. Các thông số hóa học Độ pH của nước pH là chỉ số đặc trưng cho nồng độ ion H+ có trong dung dịch, thường được dùng để biểu thị tính axit và tính kiềm của nước. Độ pH của nước có liên quan dạng tồn tại của kim loại và khí hoà tan trong nước. pH có ảnh hưởng đến hiệu quả tất cả quá trình xử lý nước. Độ pH có ảnh hưởng đến các quá trình trao chất diễn ra bên trong cơ thể sinh vật nước. Do vậy rất có ý nghĩa về khía cạnh sinh thái môi trường Nhu cầu oxy hóa học (Chemical Oxygen Demand - COD) Theo định nghĩa, nhu cầu oxy hóa học là lượng oxy cần thiết để oxy hóa các chất hữu cơ trong nước bằng phương pháp hóa học (sử dụng tác nhân oxy hóa mạnh). Về bản chất, đây là thông số được sử dụng để xác định tổng hàm lượng các chất hữu cơ có trong nước, bao gồm cả nguồn gốc sinh vật và phi sinh vật. Trong môi trường nước tự nhiên, ở điều kiện thuận lợi nhất cũng cần đến 20 ngày để quá trình oxy hóa chất hữu cơ được hoàn tất. Tuy nhiên, nếu tiến hành oxy hóa chất hữu cơ bằng chất oxy hóa mạnh (mạnh hơn hẳn oxy) đồng thời lại thực hiện phản ứng oxy hóa ở nhiệt độ cao thì quá trình oxy hóa có thể hoàn tất trong thời gian rút ngắn hơn nhiều. Đây là ưu điểm nổi bật của thông số này nhằm có được số liệu tương đối về mức độ ô nhiễm hữu cơ trong thời gian rất ngắn. COD là một thông số quan trọng để đánh giá mức độ ô nhiễm chất hữu cơ nói chung và cùng với thông số BOD, giúp đánh giá phần ô nhiễm không phân hủy sinh học của nước từ đó có thể lựa chọn phương pháp xử lý phù hợp. Nhu cầu oxy sinh học (Biochemical Oxygen Demand - BOD) Về định nghĩa, thông số BOD của nước là lượng oxy cần thiết để vi khuẩn phân hủy chất hữu cơ trong điều kiện chuẩn: 20oC, ủ mẫu 5 ngày đêm, trong bóng tối, giàu oxy và vi khuẩn hiếu khí. Nói cách khác, BOD biểu thị lượng giảm oxy hòa tan sau 5 ngày. Thông số BOD5 sẽ càng lớn nếu mẫu nước càng chứa nhiều chất hữu cơ có thể dùng làm thức ăn cho vi khuẩn, hay là các chất hữu cơ dễ bị phân hủy sinh học (Carbonhydrat, protein, lipid..) BOD là một thông số quan trọng: - Là chỉ tiêu duy nhất để xác định lượng chất hữu cơ có khả năng phân huỷ sinh học trong nước và nước thải. - Là tiêu chuẩn kiểm soát chất lượng các dòng thải chảy vào các thuỷ vực thiên nhiên. - Là thông số bắt buộc để tính toán mức độ tự làm sạch của nguồn nước phục vụ công tác quản lý môi trường. Oxy hòa tan (Dissolved Oxygen - DO) Tất cả các sinh vật sống đều phụ thuộc vào oxy dưới dạng này hay dạng khác để duy trì các tiến trình trao đổi chất nhằm sinh ra năng lượng phục vụ cho quá trình phát triển và sinh sản của mình. Oxy là yếu tố quan trọng đối với con người cũng như các thủy sinh vật khác. Oxy là chất khí hoạt động hóa học mạnh, tham gia mạnh mẽ vào các quá trình hóa sinh học trong nước: Oxy hóa các chất khử vô cơ: Fe2+, Mn2+, S2-, NH3.. Oxy hóa các chất hữu cơ trong nước, và kết quả của quá trình này là nước nhiễm bẩn trở nên sạch hơn. Quá trình này được gọi là quá trình tự làm sạch của nước tự nhiên, được thực hiện nhờ vai trò quan trọng của một số vi sinh vật hiếu khí trong nước. Oxy là chất oxy hóa quan trọng giúp các sinh vật nước tồn tại và phát triển. Các quá trình trên đều tiêu thụ oxy hòa tan. Như đã đề cập, khả năng hòa tan của Oxy vào nước tương đối thấp, do vậy cần phải hiểu rằng khả năng tự làm sạch của các nguồn nước tự nhiên là rất có giới hạn. Cũng vì lý do trên, hàm lượng oxy hòa tan là thông số đặc trưng cho mức độ nhiễm bẩn chất hữu cơ của nước mặt. Nitơ và các hợp chất chứa nitơ Nito là nguyên tố quan trọng trong sự hình thành sự sống trên bề mặt Trái Đất. Nito là thành phần cấu thành nên protein có trong tế bào chất cũng như các acid amin trong nhân tế bào. Xác sinh vật và các bã thải trong quá trình sống của chúng là những tàn tích hữu cơ chứa các protein liên tục được thải vào môi trường với lượng rất lớn. Các protein này dần dần bị vi sinh vật dị dưỡng phân hủy, khoáng hóa trở thành các hợp chất Nito vô cơ như NH4+, NO2-, NO3- và có thể cuối cùng trả lại N2 cho không khí. Như vậy, trong môi trường đất và nước, luôn tồn tại các thành phần chứa Nito: từ các protein có cấu trúc phức tạp đến các acid amin đơn giản, cũng như các ion Nito vô cơ là sản phẩm quá trình khoáng hóa các chất kể trên: - Các hợp chất hữu cơ thô đang phân hủy thường tồn tại ở dạng lơ lửng trong nước, có thể hiện diện với nồng độ đáng kể trong các loại nước thải và nước tự nhiên giàu protein. - Các hợp chất chứa Nito ở dạng hòa tan bao gồm cả Nito hữu cơ và Nito vô cơ (NH4+, NO2-, NO3-). Thuật ngữ “Nito tổng” là tổng Nito tồn tại ở tất cả các dạng trên. Nito là một chất dinh dưỡng đa lượng cần thiết đối với sự phát triển của sinh vật. Phospho và các hợp chất chứa phospho Nguồn gốc các hợp chất chứa Phospho có liên quan đến sự chuyển hóa các chất thải của người và động vật và sau này là lượng khổng lồ phân lân sử dụng trong nông nghiệp và các chất tẩy rửa tổng hợp có chứa phosphate sử dụng trong sinh hoạt và một số ngành công nghiệp trôi theo dòng nước. Trong các loại nước thải, Phospho hiện diện chủ yếu dưới các dạng phosphate. Các hợp chất Phosphat được chia thành Phosphat vô cơ và phosphat hữu cơ. Phospho là một chất dinh dưỡng đa lượng cần thiết đối với sự phát triển của sinh vật. Việc xác định P tổng là một thông số đóng vai trò quan trọng để đảm bảo quá trình phát triển bình thường của các vi sinh vật trong các hệ thống xử lý chất thải bằng phương pháp sinh học (tỉ lệ BOD:N:P = 100:5:1). Phospho và các hợp chất chứa Phospho có liên quan chặt chẽ đến hiện tượng phú dưỡng hóa nguồn nước, do sự có mặt quá nhiều các chất này kích thích sự phát triển mạnh của tảo và vi khuẩn lam. Chất hoạt động bề mặt Các chất hoạt động bề mặt là những chất hữu cơ gồm 2 phần: kị nước và ưa nước tạo nên sự phân tán của các chất đó trong dầu và trong nước. Nguồn tạo ra các chất hoạt động bề mặt là do việc sử dụng các chất tẩy rửa trong sinh hoạt và trong một số ngành công nghiệp. Các thông số vi sinh vật học Nhiều vi sinh vật gây bệnh có mặt trong nước thải có thể truyền hoặc gây bệnh cho người. Chúng vốn không bắt nguồn từ nước mà cần có vật chủ để sống ký sinh, phát triển và sinh sản. Một số các sinh vật gây bệnh có thể sống một thời gian khá dài trong nước và là nguy cơ truyền bệnh tiềm tàng, bao gồm vi khuẩn, vi rút, giun sán. * Vi khuẩn : Các loại vi khuẩn gây bệnh có trong nước thường gây các bệnh về đường ruột, như dịch tả (cholera) do vi khuẩn Vibrio comma, bệnh thương hàn (typhoid) do vi khuẩn Salmonella typhosa... * Vi rút : Vi rút có trong nước thải có thể gây các bệnh có liên quan đến sự rối loạn hệ thần kinh trung ương, viêm tủy xám, viêm gan... Thông thường sự khử trùng bằng các quá trình khác nhau trong các giai đoạn xử lý có thể diệt được vi rút. * Giun sán (helminths) Giun sán là loại sinh vật ký sinh có vòng đời gắn liền với hai hay nhiều động vật chủ, con người có thể là một trong số các vật chủ này. Chất thải của người và động vật là nguồn đưa giun sán vào nước. Tuy nhiên, các phương pháp xử lý nước hiện nay tiêu diệt giun sán rất hiệu quả. Nguồn gốc của vi trùng gây bệnh trong nước là do nhiễm bẩn rác, phân người và động vật. Trong người và động vật thường có vi khuẩn E. coli sinh sống và phát triển. Đây là loại vi khuẩn vô hại thường được bài tiết qua phân ra môi trường. Sự có mặt của E.Coli chứng tỏ nguồn nước bị nhiễm bẩn bởi phân rác và khả năng lớn tồn tại các loại vi khuẩn gây bệnh khác, số lượng nhiều hay ít tuỳ thuộc vào mức độ nhiễm bẩn. Khả năng tồn tại của vi khuẩn E.coli cao hơn các vi khuẩn gây bệnh khác. Do đó nếu sau xử lý trong nước không còn phát hiện thấy vi khuẩn E.coli chứng tỏ các loại vi trùng gây bệnh khác đã bị tiêu diệt hết. Mặt khác, việc xác định mức độ nhiễm bẩn vi trùng gây bệng của nước qua việc xác định số lượng số lượng E.coli đơn giản và nhanh chóng. Do đó vi khuẩn này được chọn làm vi khuẩn đặc trưng trong việc xác định mức độ nhiễm bẩn vi trùng gây bệnh của nguồn nước. TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI PHƯƠNG PHÁP CƠ HỌC Mục đích của xử lý cơ học là loại bỏ các tạp chất có kích thước lớn và đầu ra khỏi nước thải, cân bằng lưu lượng và hàm lượng nước thải đi vào hệ thống xử lý nước thải tạo điều kiện thuận lợi cho các quá trình xử lý tiếp theo. Phương pháp xử lý cơ học dùng để tách các chất không hòa tan và một phần các chất ở dạng keo ra khỏi nước thải Song chắn rác và lưới lọc rác Song chaén raùc laø coâng trình xöû lyù sô boä ñeå chuaån bò ñieàu kieän cho vieäc xöû lyù nöôùc thaûi sau ñoù. Nhaèm giöõ laïi caùc vaät thoâ nhö raùc, gieû, giaáy, maãu ñaát ñaù, goã,…ôû tröôùc song chaén raùc. Song laøm baèng saét troøn hoaëc vuoâng. Hieäu quaû thao taùc ít hay nhieàu, ñeàu phuï thuoäc vaøo kích thöôùc khe song, ta coù theå chia thaønh: Song chaén raùc tinh, khoaûng caùch nhoû hôn 10mm. Song chaén raùc trung bình, khoaûng caùch töø 10 ñeán 40mm. Song chaén raùc sô boä, khoaûng caùch lôùn hôn 40mm. Hình 2.1: Song chaén raùc tinh Hình 2.2: Song chaén raùc thoâ Lưới lọc Sau chaén raùc, ñeå loaïi boû taïp chaát raén coù kích côõ nhoû hôn, mòn hôn ta coù theå ñaët theâm löôùi loïc. Ngoaøi ra, löôùi loïc coøn giöõ nhieäm vuï loaïi boû moät phaàn ñaùng keå oâ nhieãm döôùi daïng huyeàn phuø vaø coù theå khoâi phuïc laïi giaù trò cuûa noù. Löôùi loïc goàm caùc loaïi: Löôùi loïc loõm töï ñoäng röûa saïch. Caùc tang quay coù löu löôïng tôùi 1.500m3/h. Bể lắng cát Döïa vaøo nguyeân lyù troïng löïc, doøng thaûi ñöôïc cho chaûy qua “baãy caùt”. Baãy caùt laø caùc loaïi beå, hoá, gieáng…cho nöôùc thaûi chaûy vaøo theo nhieàu caùch khaùc nhau: theo tieáp tuyeán, theo doøng ngang, theo doøng töø treân xuoáng vaø toûa ra xung quanh…nöôùc qua beå laéng, döôùi taùc duïng cuûa troïng löïc, caùt naëng seõ laéng xuoáng ñaùy vaø keùo theo moät phaàn chaát ñoâng tuï. Caùt laéng ôû baãy caùt thöôøng ít chaát höõu cô. Sau khi ñöôïc laáy ra khoûi beå laéng caùt, soûi ñöôïc loaïi boû. Caùc loaïi beå laéng caùt thoâng duïng laø beå laéng ngang. Thöôøng thieát keá 2 ngaên: moät ngaên cho nöôùc qua, moät ngaên caøo caùt soûi laéng. Hai ngaên naøy laøm vieäc luaân phieân. Ngoaøi laéng caùt, soûi, trong quaù trình xöû lyù caën phaûi laéng caùc haït lô löûng, caùc loaïi buøn (keå caø buøn hoaït tính)… nhaèm laøm cho nöôùc trong. Nguyeân lyù laøm vieäc cuûa caùc loaïi beå laéng laø ñeàu döïa treân cô sôû troïng löïc. Beå laéng thöôøng ñöôïc boá trí theo doøng chaûy, coù kieåu hình naèm ngang hoaëc thaúng ñöùng. Beå laéng ngang trong xöû lyù nöôùc thaûi coâng nghieäp coù theå laø moät baäc hoaëc nhieàu baäc. Hình 2.3: Sô ñoà beå laéng caùt coù suïc khí vaø doøng chaûy trong beå Bể vớt dầu mỡ Nöôùc thaûi moät soá ngaønh coâng nghieäp aên uoáng, cheá bieán bô söõa, caùc loø moå, xí nghieäp eùp daàu…thöôøng coù laãn daàu môõ. Caùc chaát naøy thöôøng nheï hôn nöôùc vaø noåi leân treân maët nöôùc. Nöôùc thaûi sau xöû lyù khoâng coù laãn daàu môõ ñöôïc pheùp cho vaøo caùc thuûy löïc. Hôn nöõa, nöôùc thaûi coù laãn daàu môõ khi vaøo xöû lyù sinh hoïc seõ laøm bòt caùc loã hoång ôû caùc vaät lieäu loïc, ôû phin loïc sinh hoïc vaø coøn laøm hoûng caùc caáu truùc buøn hoaït tính trong Aerotank… Ngoaøi caùch laøm caùc gaït ñôn giaûn, baèng caùc taám sôïi treân maët nöôùc, coøn coù thieát bò taùch daàu, môõ ñaët tröôùc daây chuyeàn coâng ngheä xöû lyù nöôùc thaûi. Hình 2.4: Beå taùch daàu môõ Lọc cơ học Bể lọc có tác dụng tách các chất ở trạng thái lơ lửng kích thước nhỏ bằng cách cho nước thải đi qua lớp vật liệu lọc, công trình này sử dụng chủ yếu cho 1 số loại nước thải công nghiệp. Loïc trong xöû lyù nöôùc thaûi ñeå taùch caùc taïp chaát phaân taùn nhoû khoûi nöôùc maø beå laéng khoâng laøm ñöôïc. Trong caùc loaïi phin loïc thöôøng coù loaïi phin loïc daïng taám vaø loaïi haït. Vaät lieäu daïng taám coù theå laøm baèng taám theùp coù ñuïc loã hoaëc löôùi baèng theùp, khoâng gæ, nhoùm, niken, ñoàng thau…vaø caùc loaïi vaûi khaùc nhau (thuûy tinh, amiaêng, boâng, len, sôïi toång hôïp). Taám loïc caàn coù trôû löïc nhoû, ñuû beàn vaø deûo cô hoïc, khoâng bò tröông nôû vaø bò phaù huûy trong ñieàu kieän loïc. Caùc phin loïc laøm vieäc seõ taùch caùc phaàn töû taïp chaát phaân taùn hoaëc lô löûng khoù laéng nöôùc. Caùc phin loïc laøm vieäc khoâng hoaøn toaøn döïa vaøo nguyeân lyù cô hoïc. Do vaäy, ngoaøi taùc duïng taùch caùc phaàn töû taïp chaát phaân taùn ra khoûi nöôùc, caùc maøng sinh hoïc cuõng ñaõ bieán ñoåi caùc chaát hoøa tan trong nöôùc thaûi nhôø quaàn theå vi sinh vaät coù trong maøng sinh hoïc. Chaát baån vaø maøng sinh hoïc seõ baùm vaøo beà maët vaät lieäu loïc, daàn daàn bít caùc khe hôû cuûa lôùp loïc laøm cho doøng chaûy bò chaäm laïi hoaëc ngöøng chaûy. Trong quaù trình laøm vieäc, ngöôøi ta phaûi röûa phin loïc, laáy bôùt maøng baån phía treân vaø cho nöôùc röûa ñi töø döôùi leân treân ñeå taùch maøng baån ra khoûi vaät lieäu loïc. Trong xöû lyù nöôùc thaûi thöôøng duøng thieát bò loïc chaäm, loïc nhanh, loïc kín, loïc hôû. Ngoaøi ra, coøn duøng loaïi loïc eùp khung baûn, loïc quay chaân khoâng, caùc maùy vi loïc hieän ñaïi. Ñaëc bieät laø ñaõ caûi tieán caùc thieát bò tröôùc ñaây thuaàn tuùy laø loïc cô hoïc thaønh loïc sinh hoïc, trong ñoù vai troø cuûa maøng sinh hoïc ñöôïc phaùt huy nhieàu hôn. Phương pháp xử lý nước thải bằng cơ học có thể loại bỏ khỏi nước thải được 60% các tạp chất không hòa tan và 20% BOD. Hiệu quả xử lý có thể đạt tới 75% theo hàm lượng chất lơ lửng và 30-35% theo BOD bằng các biện pháp làm thoáng sơ bộ hoặc đông tụ sinh học. Nếu điều kiện vệ sinh cho phép, thì sau khi xử lý cơ học nước thải được khử trùng và xả vào nguồn, nhưng thường thì xử lý cơ học chỉ là giai đoạn xử lý sơ bộ trước khi cho qua xử lý sinh học PHƯƠNG PHÁP HÓA LÝ Bản chất của quá trình xử lý hóa lý là áp dụng các quá trình vật lý và hóa học để đưa vào nước thải chất phản ứng nào đó để gây tác động với các tạp chất bẩn, biến đổi hóa học, tạo thành các chất khác dưới dạng cặn hoặc chất hòa tan nhưng không độc hại hoặc gây ô nhiễm môi trường. Các phương pháp hóa lý được áp dụng để xử lý nước thải là đông tụ, keo tụ, hấp phụ, trao đổi ion, trích li, chưng cất, cô đặc, lọc ngược và siêu lọc, kết tinh, nhả hấp... Các phương pháp này được ứng dụng để loại ra khỏi nước thải các hạt lơ lửng phân tán (rắn và lỏng), các khí tan, các chất vô cơ và hữu cơ hòa tan. Phương pháp đông tụ và keo tụ Quá trình lắng chỉ có thể tách được các hạt rắn, huyền phù nhưng không thể tách được các chất nhiễm bẩn dưới dạng keo và hòa tan vì chúng là những hạt rắn có kích thước quá nhỏ. Để tách các hạt rắn đó một cách hiệu quả bằng phương pháp lắng, cần tăng kích thước của chúng nhờ sự tác động tương hỗ giữa các hạt phân tán liên kết thành tập hợp các hạt, nhằm làm tăng vận tốc lắng của chúng. Việc khử các hạt keo rắn bằng lắng trọng lực đòi hỏi trước hết cần trung hòa điện tích của chúng, thứ đến là liên kết chúng với nhau. Quá trình trung hòa điện tích thường gọi là quá trình đông tụ, còn quá trình tạo thành các bông lớn hơn từ các hạt nhỏ gọi là quá trình keo tụ Quá trình đông tụ Trong đông tụ diễn ra quá trình phá vỡ ổn định trạng thái keo của các hạt nhờ trung hòa điện tích. Hiệu quả đông tụ phụ thuộc vào hóa trị của ion, chất đông tụ mang điện tích trái dấu với điện tích của hạt. Hóa trị của ion càng lớn thì hiệu quả đông tụ càng cao. Quá trình thủy phân các chất đông tụ và tạo thành các bông keo xảy ra theo các giai đoạn sau: Me3+ + HOH = Me(OH)3 + 3H+ Liều lượng của chất đông tụ tùy thuộc vào nồng độ tạp chất rắn trong nước thải Các chất đông tụ thường dùng là các muối nhôm, sắt hoặc hỗn hợp của chúng. Việc chọn chất đông tụ phụ thuộc thành phần, tính chất hóa lý và giá thành của nó, nồng độ tạp chất trong nước, pH và giá thành phần muối của nước. Các muối nhôm được làm chất đông tụ là Al2(SO4)3.28H2O; NaAlO2, Al2(OH)5Cl; KAl(SO4)2.12H2O và NH4Al(SO4)2.12H2O. Trong số đó, sunfat nhôm được sử dụng rộng rãi nhất. Nó hoạt động hiệu quả khi pH = 5 - 7,5. Sunfat nhôm tan tốt trong nước và có giá thành tương đối rẻ. Nó được sử dụng ở dạng khô hoặc dạng dung dịch 50%. Quá trình tạo bông đông tụ của một số muối nhôm như sau: Al2(SO4)3 + 3Ca(HCO3)2 = 2Al(OH)3 ↓ + 3CaSO4 + 6CO2 Các muối sắt được dùng làm chất đông tụ là Fe2(SO4)3.3H2O, Fe2(SO4)3.4H2O, FeSO4.7H2O và FeCl3. Hiệu quả lắng trong cao hơn khi sử dụng dạng khô hoặc dung dịch 10 - 15%. Các sunfat được dùng ở dạng bột. Liều lượng chất đông tụ phụ thuộc pH của nước thải. Đối với Fe3+ pH từ 6 – 9, còn đối với Fe2+ pH ≥ 9,5. Để kiềm hóa nước thải phải dùng NaOH và Ca(OH)2 . Quá trình tạo bông đông tụ diễn ra theo phản ứng: FeCl3 + 3H2O → Fe(OH)3 ↓ + 3HCl Fe2(SO4)3 + 6H2O → 2Fe(OH)3 ↓ + 3H2SO4 Khi kiềm hóa : 2FeCl3 + 3Ca(OH)2 → 2Fe(OH)3 ↓ + 3CaCl2 Fe2(SO4)3 + 3Ca(OH)2 → 2Fe(OH)3 ↓ + 3CaSO4 Muối sắt có ưu điểm so với muối nhôm: Hoạt động tốt ở nhiệt độ nước thấp. Giá trị tối ưu pH trong khoảng rộng hơn. Bông bền và thô hơn. Có thể ứng dụng cho nước có nồng độ muối rộng hơn. Có khả năng khử mùi và vị lạ do có mặt của H2S. Tuy nhiên chúng cũng có một số nhược điểm: Có tính acid mạnh làm ăn mòn thiết bị. Bề mặt các bông ít phát triển hơn. Tạo thành các phức nhuộm tan mạnh. Ngoài các chất nêu trên còn có thể sử dụng các chất đông tụ là các loại đất sét khác nhau, các chất thải sản xuất chứa nhôm, các hỗn hợp, dung dịch tẩy rửa, xỉ chứa dioxit silic. b. Quá trình keo tụ Keo tụ là quá trình kết hợp các hạt lơ lửng khi cho các chất cao phân tử vào nước. Khác với qua trình đông tụ, khi keo tụ thì sự kết hợp diễn ra không chỉ do tiếp xúc trực tiếp mà còn do tương tác lẫn nhau giữa các phân tử chất keo tụ bị hấp phụ trên các hạt lơ lửng. Sự keo tụ được tiến hành nhằm thúc đẩy quá trình tạo bông hydroxyt nhôm và sắt với mục đích tăng vận tốc lắng của chúng. Việc sử dụng chất keo tụ cho phép giả chất đông tụ, giảm thời gian đông tụ và tăng vận tốc lắng. Cơ chế làm việc của chất keo tụ dựa trên các hiện tượng sau: hấp phụ phân tử chất keo trên bề mặt hạt keo, tạo thành mạng lưới phân tử chất keo tụ. Sự dính lại của các hạt keo do lực đẩy Vanderwalls. Dưới tác động của chất keo tụ giữa các hạt keo tạo thành cấu trúc 3 chiều, có thể tách nhanh và hoàn toàn ra khỏi nước. Chất keo tụ thường dùng có thể là hợp chât tự nhiên và tổng hợp chất keo tự nhiên là tinh bột, ete, xenlulo, dectrin (C6H10O5)n và dioxyt silic hoạt tính (xSiO2.yH2O). Tuyển nổi Tuyển nổi được ứng dụng để loại ra khỏi nước các tạp chất phân tán không tan và khó lắng. Trong nhiều trường hợp tuyển nổi còn được sử dụng để tách chất hòa tan như các chất hoạt động bề mặt. Về nguyên tắc, tuyển nổi được dùng để khử các chất lơ lửng và làm đặc bùn sinh học. Ưu điểm của phương pháp tuyển nổi là hoạt động liên tục, phạm vi ứng dụng rộng rãi, chi phí đầu tư và vận hành không lớn, thiết bị đơn giản, vận tốc nổi lớn hơn vận tốc lắng, có thể thu cặn với độ ẩm nhỏ (90 - 95%), hiệu quả xử lý cao (95 - 98%), có thể thu hồi tạp chất. Tuyển nổi kèm theo sự thông khí nước thải, giảm nồng độ chất hoạt động bề mặt và các chất dễ bị oxi hóa. Quá trình tuyển nổi được thực hiện bằng cách sục các bọt khí nhỏ (thường là không khí) vào pha lỏng. Các khí đó kết dính với các hạt và khi lực nổi của tập hợp các bóng khí và hạt đủ lớn sẽ kéo theo hạt cùng nổi lên bề mặt, sau đó chúng tập hợp lại với nhau thành các lớp bọt chứa hàm lượng các hạt cao hơn trong chất lỏng ban đầu. Hiệu suất của quá trình tuyển nổi phụ thuộc kích thước và số lượng bọt khí. Kích thước tối ưu của chúng nằm trong khoảng 15 - 30µm. Trong quá trình tuyển nổi, việc ổn định kích thước bọt khí có ý nghĩa quan trọng. Để đạt được mục đích này, đôi khi người ta bổ sung vào nước các chất tạo bọt có tác dụng làm giảm năng lượng bề mặt phân pha như dầu bạch dương, phenol, natri ankylsilicat, cresol… Tùy thuộc vào khối lượng riêng của vật liệu, quá trình tuyển nổi sẽ đạt hiệu suất cao đối với các hạt có kích thước từ 0,2 – 1,5mm. Điều kiện tốt nhất để tách các hạt trong quá trình tuyển nổi là khi tỷ số giữa lượng pha khí và pha rắn Gk/Gr = 0,01 ÷ 0,1. Hấp phụ Phương pháp hấp phụ được dùng rộng rãi để làm sạch triệt để nước thải khỏi các chất hữu cơ hòa tan sau khi xử lý sinh học cũng như xử lý cục bộ khi trong nước thải có chứa một hàm lượng rất nhỏ các chất đó. Những chất này không phân hủy bằng con đường sinh học và thường có độc tính cao. Nếu các chất cần khử bị hấp phụ tốt và khi chi phí riêng lượng chất hấp phụ không lớn thì việc ứng dụng phương pháp này là hợp lý hơn cả. Trong trường hợp tổng quát, quá trình hấp phụ gồm 3 giai đoạn: Di chuyển chất cần hấp phụ từ nước thải đến bề mặt hạt hấp phụ (vùng khuếch tán ngoài) Thực hiện quá trình hấp phụ Di chuyển chất bên trong hạt chất hấp phụ (vùng khuếch tán trong) Ngưới ta thường dùng than hoạt tính, các chất tổng hợp hoặc một số chất thải của sản xuất như xỉ tro, xỉ, mạt sắt và các chất hấp phụ bằng khoáng chất như đất sét, silicagen, keo nhôm… Khi trộn chất hấp phụ với nước người ta sử dụng than hoạt tính ở dạng hạt 0,1mm và nhỏ hơn. Quá trình tiến hành trong một hoặc nhiều bậc. Hấp phụ một bậc được ứng dụng khi chất hấp phụ rất rẻ hoặc là chất thải của sản xuất. Quá trình hấp phụ nhiều bậc đạt hiệu quả cao hơn. Khi đó ở bậc một người ta chỉ sử dụng lượng than cần thiết để giảm nồng độ chất ô nhiễm từ C0 đến C1, sau đó than được tách ra bằng lắng, còn nước thải đi vào bậc hai để được tiếp tục xử lý bằng than mới. PHƯƠNG PHÁP HÓA HỌC Thực chất của phương pháp xử lý hoá học là đưa vào nước thải chất phản ứng nào đó để gây tác động với các tạp chất bẩn, biến đổi hoá học và tạo cặn lắng hoặc tạo dạng chất hoà tan nhưng không độc hại, không gây ô nhiễm môi trường. Phương pháp xử lý hoá học thường được áp dụng để xử lý nước thải công nghiệp. Tuỳ thuộc vào điều kiện địa phương và điều kiện vệ sinh cho phép, phương pháp xử lý hoá học có thể hoàn tất ở giai đoạn cuối cùng hoặc chỉ là giai đoạn sơ bộ ban đầu của việc xử lý nước thải. Phương pháp trung hòa Dùng để đưa môi trường nước thải có chứa các axit vô cơ hoặc kiềm về trạng thái trung tính pH = 6,5 – 8,5. Phương pháp này có thể thực hiện bằng nhiều cách; trộn lẫn nước thải chứa axit và chứa kiềm, bổ sung thêm tác nhân hóa học, lọc nước qua lớp vật liệu lọc có tác dụng trung hòa. Phương pháp oxy hóa khử Để làm sạch nước thải người ta có thể sử dụng các chất ôxy hóa như clo ở dạng khí và hóa lỏng, dioxyt clo, clorat canxi, hypoclorit canxi và natri, permanganat kali, bicromat kali, peoxyhyro (H2O2), ôxy của không khí, ôzon, pyroluzit (MnO2),…. Trong quá trình ôxy hóa, các chất độc hại trong nước thải được chuyển thành các chất ít độc hại hơn và tách ra khỏi nước. Quá trình này tiêu tốn một lượng lớn các tác nhân hóa học, do đó quá trình ôxy hóa hóa học chỉ được dùng trong những trường hợp khi các tạp chất gây nhiễm bẩn trong nước không thể tách bằng những phương pháp khác. Ví dụ khử xyanua hay hợp chất hòa tan của asen. Phương pháp điện hoá học Nhằm phá huỷ các tạp chất độc hại ở trong nước bằng cách oxy hoá điện hoá trên cực anốt hoặc dùng để phục hồi các chất quý. PHƯƠNG PHÁP SINH HỌC Xöû lyù nöôùc baèng sinh hoïc döïa vaøo caùc daïng leân men khaùc nhau. Leân men laø söï phaân huûy moät soá chaát thaûi höõu cô, chuùng thöôøng keøm theo söï thoaùt khí döôùi taùc duïng cuûa caùc enzim do caùc vi sinh tieát ra. Phöông phaùp xöû lyù sinh hoïc döïa treân nguyeân taéc hoaït ñoäng cuûa vi sinh vaät ñeå phaân huûy caùc chaát höõu cô nhieãm baãn nöôùc. Do vaäy, ñieàu kieän ñaàu tieân vaø voâ cuøng quan troïng laø nöôùc thaûi laø moâi tröôøng soáng cuûa vi sinh vaät phaân huûy caùc chaát höõu cô coù trong nöôùc thaûi. Ao hoà hieáu khí Ao hoà hieáu khí laø loaïi ao noâng 0.3 – 0.5 m coù quaù trình oxi hoùa caùc chaát baån höõu cô chuû yeáu nhôø vaøo caùc vi sinh vaät hieáu khí. Loaïi ao naøy coù hoà laøm thoaùng töï nhieân vaø hoà laøm thoaùng nhaân taïo. Hoà hieáu khí töï nhieân: oxy töø khoâng khí deã daøng khueách taùn vaøo lôùp nöôùc phía treân vaø aùnh saùng Maët Trôøi chieáu roïi, laøm cho taûo phaùt trieån, tieán haønh quang hôïp thaûi oxy. Ñeå ñaûm baûo aùnh saùng qua nöôùc, chieàu saâu cuûa hoà phaûi nhoû, thöôøng laø 30-40 cm. Do vaäy dieän tích cuûa hoà caøng lôùn caøng toát. Taûi troïng cuûa hoà (BOD) khoaûng 250 – 300 kg/ha.ngaøy. Thôøi gian löu nöôùc töø 3 – 12 ngaøy. Do ao noâng, dieän tích lôùn ñaûm baûo ñieàu kieän hieáu khí cho toaøn boä nöôùc trong ao. Nöôùc löu trong ao töông ñoái daøi, hieäu quaû laøm saïch coù theå tôùi 80-95% BOD, maøu nöôùc coù theå chuyeån daàn sang maøu xanh cuûa taûo. Hoà suïc khuaáy: nguoàn cung caáp oxy cho vi sinh vaät hieáu khí trong nöôùc hoaït ñoäng laø caùc thieát bò khuaáy cô hoïc hoaëc khí neùn. Nhôø vaäy, möùc ñoä hieáu khí trong hoà seõ maïnh hôn, ñieàu ñoä vaø ñoä saâu cuûa hoà cuõng lôùn hôn. Taûi troïng BOD cuûa hoà khoaûng 400kg/ha.ngay. Thôøi gian löu nöôùc trong hoà khoaûng 1 – 3 ngaøy coù khi daøi hôn. Ao hoà kî khí Ao hoà kî khí laø loaïi ao saâu, ít coù hoaëc khoâng coù ñieàu kieän hieáu khí. Caùc vi sinh vaät hoaït ñoäng soáng khoâng caàn oxy khoâng khí. Chuùng söû duïng oxy ôû daïng caùc hôïp chaát nhö nitrat, sulfat… ñeå oxy hoùa caùc chaát höõu cô thaønh caùc axit höõu cô, caùc loaïi röôïu vaø khí CH4, H2S, CO2…vaø nöôùc. Ao hoà kî khí thöôøng duøng ñeå laéng vaø phaân huûy caën laéng ôû vuøng ñaùy. Loaïi ao hoà naøy coù theå tieáp nhaän loaïi nöôùc thaûi coù ñoä nhieãm baån lôùn, taûi troïng BOD cao vaø khoâng caàn vai troø quang hôïp cuûa taûo. Nöôùc thaûi löu ôû hoà kî khí thöôøng sinh ra muøi hoâi thoái khoù chòu. Ao hoà hieáu – kî khí Loaïi ao naøy raát phoå bieán trong thöïc teá. Ñoù laø loaïi keát hôïp hai quaù trình song song: phaân huûy hieáu khí caùc chaát höõu cô hoøa tan coù ôû trong nöôùc vaø phaân huûy kî khí caën laéng ôû vuøng ñaùy. Ñaëc ñieåm cuûa ao hoà naøy goàm coù 3 vuøng xeùt theo chieàu saâu: lôùp treân laø vuøng hieáu khí, vuøng giöõa laø vuøng kî khí tuøy tieän vaø vuøng phía ñaùy saâu laø vuøng kî khí. Caùnh ñoàng töôùi vaø baõi loïc Vieäc xöû lyù nöôùc thaûi baèng caùnh ñoàng töôùi vaø baõi loïc döïa treân khaû naêng giöõ caùc caën nöôùc ôû treân maët ñaát, nöôùc thaám qua ñaát nhö ñi qua loïc, nhôø coù oxy trong caùc loã hoång vaø mao quaûn cuûa lôùp ñaát maët, caùc vi sinh vaät hieáu khí hoaït ñoäng phaân huûy caùc hôïp chaát höõu cô nhieãm baån. Caøng saâu xuoáng löôïng oxy caøng ít vaø quaù trình oxy hoùa caùc chaát höõu cô caøng giaûm xuoáng daàn. Cuoái cuøng ñeán ñoä saâu ôû ñoù chæ dieãn ra quaù trình khöû nitrat. Ñaõ xaùc ñònh ñöôïc quaù trình oxy hoùa nöôùc thaûi chæ xaûy ra ôû lôùp ñaát maët saâu tôùi 1.5m. Vì vaäy caùc caùnh ñoàng töôùi vaø baõi loïc thöôøng ñöôïc xaây döïng ôû nhöõng nôi coù möïc nöôùc nguoàn thaáp hôn 1.5m so vôùi maët ñaát. Quaù trình xöû lyù baèng buøn hoaït tính vôùi vaät lieäu tieáp xuùc Quaù trình xöû lyù sinh hoïc hieáu khí Attached Growth (AG) ñöôïc söû duïng ñeå loaïi boû chaát höõu cô trong nöôùc thaûi. Quaù trình AG bao goàm: loïc sinh hoïc, loïc thoâ, RBC (Rotating bioligical contactor), AGWSP (Attached growth Waste Stabilization Pond), beå phaûn öùng nitrate hoùa fixed-bed,… Ñaây laø moät daïng hoà sinh hoïc keát hôïp vôùi beå loïc sinh hoïc. Nhöõng vaät lieäu tieáp xuùc ñöôïc boá trí doïc theo chieàu daøi hoà taïo ñieàu kieän cho vi khuaån sinh tröôûng treân beà maët. Ôû taûi troïng cao, suïc khí coù theå ñöôïc tieán haønh moät phaàn hoaëc treân toaøn boä theå tích beå. Thôøi gian löu nöôùc thay ñoåi 4-3 ngaøy. Giaù theå sinh vaät dính baùm laø caùc sôïi nhöïa toång hôïp khaù cöùng ñöôïc quaán xung quanh moät loõi theùp traùng keõm. Kích thöôùc loaïi nhöïa toång hôïp tính töø loõi keõm daøi khoaûng 50 –70mm. Moãi loõi keõm ñöôïc quaán troøn coù ñöôøng kính 80-100mm. Heä thoáng phaân phoái khí laø caùc ñaù boït hoaëc caùc ñöôøng oáng nhöïa daãn khí. Coät sinh hoïc chöùa ñaày vaät lieäu baùm sính laø giaù theå cho vi sinh vaät soáng baùm. Nöôùc thaûi ñöôïc phaân boá ñeàu treân beà maët lôùp vaät lieäu baèng heä thoáng khuaáy hoaëc voøi phun. Quaàn theå sinh vaät soáng baùm treân giaù theå taïo neân maøng nhaày sinh hoïc coù khaû naêng haáp phuï vaø phaân huûy chaát höõu cô trong nöôùc thaûi. Quaàn theå vi sinh vaät naøy coù theå laø vi sinh vaät hieáu khí, naám, taûo vaø ñoäng vaät nguyeân sinh. Ngoaøi ra coøn coù giun, aáu truøng, coâng truøng. Phaàn beân trong lôùp maøng nhaày (khoaûng 0.1-0.2mm) laø loaøi vi sinh hieáu khí. Khi vi sinh vaät phaùt trieån, chieàu daøy ngaøy caøng taêng. Vi sinh vaät lôùp ngoaøi tieâu thuï heát löôïng oxy khueách taùn tröôùc kho oxy thaåm thaáu vaøo beân trong. Vì vaäy gaàn saùt beà maët giaù theå, moâi tröôøng kî khí hình thaønh. Khi lôùp maøng daøy, chaát höõu cô bò phaân huûy ôû lôùp ngoaøi, vi sinh soáng gaàn beà maët giaù theå nhieàu hay ít tuøy thuoäc vaøo taûi troïng höõu cô vaø taûi troïng thuûy löïc. Taûi troïng höõu cô aûnh höôûng ñeán toác ñoä trao ñoåi chaát trong maøng nhaày. Taûi troïng thuûy löïc aûnh höôûng ñeán röûa troâi maøng. Phöông phaùp naøy coù theå söû duïng trong ñieàu kieän hieáu khí hoaëc trong ñieàu kieän yeám khí. Buøn hoaït tính Nguyeân lyù chung cuûa quaù trình buøn hoaït tính laø oxy hoùa sinh hoùa hieáu khí vôùi söï tham gia cuûa buøn hoaït tính. Buøn hoaït tính laø loaïi buøn xoáp chöùa nhieàu vi sinh coù khaû naêng oxy hoùa vaø khoaùng hoùa caùc chaát höõu cô chöùa trong nöôùc thaûi. Ngaøy nay, trong xöû lyù nöôùc thaûi coâng nghieäp, ngöôøi ta thöôøng söû duïng: beå Aeroten va beå phaûn öùng sinh hoïc töøng meû lieân tuïc (SBR). Trong beå Aeroten dieãn ra quaù trình oxy hoùa sinh hoùa caùc chaát höõu cô trong nöôùc thaûi. Vai troø ôû ñaây laø nhöõg vi sinh vaät hieáu khí, chuùng taïo thaønh buøn hoaït tính. Buøn hoaït tính vaø nöôùc thaûi tieáp xuùc vôùi nhau ñöôïc toát vaø lieân tuïc, ngöôøi ta khuaáy troän baèng maùy khí neùn hoaëc caùc thieát bò cô giôùi khaùc. Ñeå caùc vi sinh vaät khoaùng hoùa soáng vaø hoaït ñoäng bình thöôøng phaûi thöôøng xuyeân cung caáp oxy vaøo beå, oxy seõ ñöôïc söû duïng trong caùc quaù trình sinh hoùa. Söï khueách taùn töï nhieân qua maët thoaùng cuûa nöôùc trong beå khoâng ñaûm baûo ñuû löôïng oxy caàn thieát, vì vaäy phaûi boå sung löôïng khoâng khí thieáu huït baèng phöông phaùp nhaân taïo: thoåi khí neùn vaøo hoaëc taêng dieän tích maët thoaùng. Trong thöïc teá, ngöôøi ta thöôøng thoåi khoâng khí neùn vaøo beå vì nhö vaäy seõ ñoàng thôøi giaûi quyeát toát hai nhieäm vuï: vöøa khuaáy troän buøn hoaït tính vôùi nöôùc thaûi vöøa baûo ñaûm cheá ñoä oxy caàn thieát trong beå. Buøn hoaït tính laø taäp hôïp nhöõng vi sinh vaät khoaùng hoùa coù khaû naêng haáp thuï vaø oxy hoùa caùc chaát höõu cô coù trong nöôùc thaûi vôùi söï coù maët cuûa oxy. Ñeå buøn hoaït tính tieáp xuùc vôùi nhau ñöôïc toát vaø lieân tuïc, chuùng coù theå ñöôïc khuaáy troän baèng khí neùn hoaëc caùc thieát bò cô giôùi khaùc. Caùc chaát höõu cô hoøa tan, caùc chaát keo phaân taùn nhoû seõ ñöôïc chuyeån hoùa vaø haáp phuï vaøo keo tuï sinh hoïc treân beà maët caùc teá baøo vi sinh vaät. Tieáp ñoù trong quaù trình trao ñoåi chaát, döôùi taùc duïng cuûa nhöõng men noäi baøo, caùc chaát höõu cô seõ bò phaân huûy. Quaù trình xöû lyù naøy goàm 3 giai ñoaïn: Giai ñoaïn khueách taùn vaø chuyeån chaát töø dòch theå tôùi beà maët caùc teá naøo vi sinh vaät. Haáp phuï: khueách taùn vaø haáp thuï caùc chaát baån töø beà maët ngoaøi caùc teá baøo qua maøng baùn thaám. Quaù trình chuyeån hoùa caùc chaát ñaõ ñöôïc khueách taùn vaø haáp phuï ôû trong teá baøo sinh vaät sinh ra naêng löôïng vaø toång hôïp caùc chaát môùi cuûa teá baøo. Hình 2.6: Beå Aerotank ñang suïc khí Hình 2.7:Heä suïc khí trong beå Aerotank Quaù trình phaûn öùng töøng meû lieân tuïc laø quy trình tuaàn hoaøn vôùi chu kyø thôøi gian sinh tröôûng giaùn ñoaïn maø khaû naêng thích öùng vôùi moät söï ña daïng cuûa quaù trình buøn hoaït tính – nhö laø khuaáy troän hoaøn chænh theo loái thoâng thöôøng, thaùo löu löôïng, tieáp xuùc oån ñònh vaø caùc chu trình suïc khí keùo daøi. Moãi beå SBR moät chu kyø tuaàn hoaøn bao goàm “caáp nöôùc”, “suïc khí”, “laéng”, “xaû nöôùc”, vaø “nghæ”. Bôûi thao taùc vaän haønh nhö tröôøng hôïp giaùn ñoaïn naøy, cuõng coù nhieàu khaû naêng khöû nitrir vaø photpho. Phaûn öùng beå SBR khoâng phuï thuoäc ñôn vò xöû lyù khaùc vaø raát thöôøng xuyeân chuùng hoaït ñoäng lieân tuïc trong chu trình ñem laïi lôïi ích kinh teá. Quy trình hoaït ñoäng cuûa beå SRB nhö sau: Giai ñoaïn “caáp nöôùc”: ñöa nöôùc thaûi ñuû löôïng ñaõ qui ñònh tröôùc vaøo beå SBR vaø noù baét ñaàu caùc chaát oâ nhieãm sinh hoïc bò thoái röõa Giai ñoaïn “suïc khí”: caùc phaûn öùng sinh hoùa hoaït ñoäng nhôø vaøo vieäc cung caáp khí, sinh khoái toång hôïp BOD, aniniac vaø nito höõu cô. Giai ñoaïn “laéng”: sau khi oxy hoùa sinh hoïc xaûy ra, buøn ñöôïc laéng vaø nöôùc noåi treân beà maët taïo lôùp maøng phaân caùch buøn, nöôùc ñaëc tröng. Giai ñoaïn “xaû nöôùc”: nöôùc noåi treân beà maët sau thôøi gian laéng (nöôùc ñaàu ra ñaõ xöû lyù) ñöôïc thaùo ra khoûi beå SBR maø khoâng coù caën caøo naøo theo sau. Giai ñoaïn “nghæ”: thôøi gian nghæ trong khi ñôïi naïp meû môùi. Caáp nöôùc Suïc khí Laéng Xaû nöôùc Nghæ Hình 2.8: Chu trình hoaït ñoäng cuûa beå SBR Beå loïc sinh hoïc Beå loïc sinh hoïc laø coâng trình trong ñoù nöôùc thaûi ñöôïc loïc qua lôùp vaät lieäu coù kích thöôùc haït lôùn. Beà maët caùc haït vaät lieäu ñoù ñöôïc bao boïc bôûi moät maøng sinh vaät do loaïi vi sinh vaät hieáu khí taïo thaønh. Sau khi laéng trong caùc beå laéng ñôït I nöôùc thaûi ñöôïc cho qua beå loïc sinh hoïc. Ôû ñoù maøng sinh hoïc seõ haáp phuï caùc chaát phaân taùn nhoû, chöa kòp laéng, caû caùc chaát ôû daïng keo vaø hoøa tan. Caùc chaát höõu cô bò maøng sinh vaät giöõ laïi seõ bò oxy hoùa bôûi caùc vi sinh vaät hieáu khí. Chuùng söû duïng caùc chaát höõu cô, moät phaàn ñeå sinh ra naêng löôïng caàn thieát cho söï soáng vaø hoaït ñoäng, moät phaàn ñeå xaây döïng teá baøo (nguyeân sinh chaát) vaø taêng khoái löôïng cô theå. Nhö vaäy, moät phaàn caùc chaát baån höõu cô bò loaïi khoûi nöôùc thaûi, maët khaùc khoái löôïng maøng sinh vaät hoaït tính trong vaät lieäu loïc ñoàng thôøi cuõng taêng leân. Maøng ñoù sau moät thôøi gian giaø coãi, cheát ñi vaø bò doøng nöôùc môùi vaø xoùi cuoán ñi khoûi beå loïc. Thöïc chaát quaù trình oxy hoùa dieãn ra trong beå loïc sinh vaät cuõng töông töï nhö caùc quaù trình dieãn ra ôû caùnh ñoàng töôùi, caùnh ñoàng loïc. Song nhôø nhöõng ñieàu kieän nhaân taïo thuaän lôïi ñoái vôùi söï soáng hoaït ñoäng cuûa vi sinh vaät hieáu khí neân caùc quaù trình oxy hoùa sinh hoùa trong caùc beå sinh vaät dieãn ra maïnh hôn nhieàu do ñoù kích thöôùc coâng trình cuõng nhoû hôn nhieàu. Beå Biophin ñöôïc phaân loaïi theo tính chaát nhö sau: Theo möùc ñoä xöû lyù: Biophin xöû lyù hoaøn toaøn vaø khoâng hoaøn toaøn. Biophin cao taûi coù theå xöû lyù hoaøn toaøn hoaëc khoâng hoaøn toaøn, coøn Biophin nhoû gioït duøng ñeå xöû lyù hoaøn toaøn. Theo bieän phaùp laøm thoaùng: Biophin laøm thoaùng töï nhieân vaø Biophin laøm thoaùng nhaân taïo. Theo cheá ñoä laøm vieäc: Biophin laøm vieäc lieân tuïc vaø Biophin laøm vieäc giaùn ñoaïn tuaàn hoaøn vaø khoâng tuaàn hoaøn. Theo sô ñoà coâng ngheä: beå Biophin moät hay hai baäc. Theo khaû naêng chuyeån taûi: Biophin cao taûi vaø Biophin nhoû gioït . Theo ñaëc ñieåm caáu taïo cuûa vaät lieäu loïc: Biophin chaát lieäu khoái vaø Biophin chaát lieäu baûn. Beå loïc sinh hoïc hieän ñaïi goàm nhöõng lôùp vaät lieäu tieáp xuùc coù khaû naêng thaám cao cho pheùp vi sinh vaät baùm dính vaø nöôùc thaûi ñi qua. Moâi tröôøng loïc coù theå laø ñaù, kích thöôùc thay ñoåi töø 25 – 100mm ñöôøng kính, chieàu saâu lôùp ñaù tuøy theo thieát keá nhöng thoâng thöôøng töø 0.9 –2.0m trung bình laø 1.8m. Loïc sinh hoïc coù theå duøng vaät lieäu loïc caûi tieán laø plastic, coù theå hình vuoâng hoaëc hình khaùc vôùi chieàu saâu thay ñoåi töø 9 – 12m. Beå loïc hình troøn ñöôïc phaân phoái treân baèng thieát bò phaân phoái quay. Chaát höõu cô trong nöôùc thaûi ñöôïc phaân huûy bôûi quaàn theå sinh vaät baùm dính vaø chaát lieäu loïc. Chaát höõu cô trong nöôùc thaûi ñöôïc haáp phuï leân maøng sinh hoïc hoaëc lôùp nhaày. Ôû lôùp ngoaøi cuûa lôùp maøng nhaày sinh hoïc (0.1 – 0.2mm), chaát höõu cô seõ ñöôïc phaân huûy hieáu khí. Khi sinh vaät taêng tröôûng thì lôùp maøng nhaày taêng leân, vaø oxy khueách taùn ñöôïc tieâu thuï tröôùc khi noù coù theå thaám vaø chieàu saâu lôùp maøng nhaày. Do ñoù, moâi tröôøng kî khí seõ naèm gaàn beà maët lôùp vaät lieäu loïc. Khi ñoä daøy maøng nhaày taêng, caùc chaát höõu cô haáp phuï ñöôïc chuyeån hoùa tröôùc khi noù tieáp xuùc vôùi vi sinh vaät gaàn beà maët vaät lieäu. Keát quaû vi sinh vaät gaàn beà maët vaät lieäu phaûi hoâ haáp noäi baøo do khoâng coù nguoàn chaát dinh döôõng thích hôïp cuûa chaát höõu cô nöôùc thaûi, vaø do ñoù maát khaû naêng baùm dính. Sau ñoù maøng nhaày naøy bò röûa troâi, maøng nhaày môùi ñöôïc hình thaønh. Hình 2.9: Beå loïc sinh hoïc Beå loïc khoâ Beå loïc thoâ laø beå loïc sinh hoïc ñöôïc thieát keá ñaëc bieät ñeå vaän haønh ôû taûi troïng thuûy löïc cao. Loïc thoâ ñöôïc duøng chuû yeáu ñeå loaïi boû chaát höõu cô baèng quaù trình xuoâi doøng. Caùc loaïi beå loïc thoâ hieän nay söû duïng vaät lieäu loïc toång hôïp hay goã goõ vôùi ñoä saâu trung bình 3.7 – 12m. cuõng nhö quaù trình loïc sinh hoïc khaùc, loïc thoâ raát nhaïy caûm vôùi nhieät ñoä. Loïc thoâ ñöôïc duøng ñeå loaïi boû moät phaàn chaát höõu cô, laøm taêng quaù trình Nitrate hoùa xuoâi doøng. Roatating Biological Cotactor ( RBC) RBC goàm moät loaïi ñóa troøn xeáp lieàn nhau baèng polystylen hay PVC. Nhöõng ñóa naøy ñöôïc nhuùng chìm trong nöôùc thaûi vaø quay töø töø. Trong khi vaän haønh, sinh vaät taêng tröôûng seõ dính baùm vaøo beà maët ñóa vaø hình thaønh moät lôùp maøng nhaày treân toaøn boä maët öôùt cuûa ñóa. Ñóa quay laøm cho sinh khoái luoân tieáp xuùc vôùi chaát höõu cô trong nöôùc thaûi vaø vôùi khoâng khí ñeå haáp thuï oxy, ñoàng thôøi taïo söï trao ñoåi oxy vaø duy trì sinh khoái trong ñieàu kieän hieáu khí. Söï quay cuõng laø cô cheá taùch nhöõng chaát raén dö thöøa baèng söùc tröôït vaø duy trì chaát raén bò röûa troâi trong huyeàn phuø, do vaäy thöïc hieän ñöôïc quaù trình laøm saïch. RBC coù theå ñöôïc söû duïng nhö coâng trình xöû lyù thöù caáp, vaø coù theå ñöôïc vaän haønh cho nhöõng coâng trình nitrate hoùa vaø khöû nitrate lieân tuïc theo muøa. XỬ LÝ BÙN CẶN Nhiệm vụ của xử lý cặn (cặn được tạo nên trong quá trình xử lý nước thải): - Làm giảm thể tích và độ ẩm của cặn - Ổn định cặn - Khử trùng và sử dụng lại cặn cho các mục đích khác nhau Rác (gồm các tạp chất không tan kích thước lớn: cặn bã thực vật, giấy, giẻ lau…) được giữ lại ở song chắn rác có thể chở đến bãi rác (nếu lượng rác không lớn) hay nghiền rác và sau đó dẫn đến bể mêtan để tiếp tục xử lý. Cát từ bể lắng được dẫn đến sân phơi cát để làm ráo nước và chở đi sử dụng vào mục đích khác. Để giảm thể tích cặn và làm ráo nước có thể ứng dụng các công trình xử lý trong điều kiện tự nhiên như: sân phơi bùn, hồ chứa bùn, hoặc trong điều kiện nhân tạo: thiết bị lọc chân không, thiết bị lọc ép dây đai, thiết bị ly tâm cặn…). Độ ẩm của cặn sau xử lý đạt 55-75%. Máy ép băng tải: bùn được chuyển từ bể nén bùn sang máy ép để giảm tối đa lượng nước có trong bùn. Trong quá trình ép bùn ta cho vào một số polyme để kết dính bùn. Lọc chân không: Thiết bị lọc chân không là trụ quay đặt nằm ngang. Trụ quay đặt ngập trong thùng chứa cặn khoảng 1/3 đường kính. Khi trụ quay nhờ máy bơm chân không cặn bị ép vào vải bọc. Quay li tâm: Các bộ phận cơ bản là rôtơ hình côn và ống rỗng ruột. Rôtơ và ống quay cùng chiều nhưng với những tốc độ khác nhau. Dưới tác động của lực li tâm các phần rắn của cặn nặng đập vào tường của rôtơ và được dồn lăn đến khe hở, đổ ra thùng chứa bên ngoài. Lọc ép: Thiết bị lọc gồm một số tấm lọc và vải lọc căng ở giữa nhờ các trục lăn. Mỗi một tấm lọc gồm hai phần trên và dưới. Phần trên gồm vải lọc, tấm xốp và ngăn thu nước thấm. Phần dưới gồm ngăn chứa cặn. Giữa hai phần có màng đàn hồi không thấm nước. Để tiếp tục làm giảm thể tích cặn có thể thực hiện sấy bằng nhiệt với nhiều dạng khác nhau: thiết bị sấy dạng trống, dạng khí nén, băng tải … Sau khi sấy, độ ẩm còn 25-30% và cặn ở dạng hạt dễ dàng vận chuyển. Đối với trạm xử lý công suất nhỏ, việc xử lý cặn có thể tiến hành đơn giản hơn: nén sau đó làm ráo nước ở sân phơi cặn trên nền cát. MỘT SỐ HỆ THỐNG XLNT ĐANG ÁP DỤNG TẠI CÁC KCN Khu công nghiệp Đồng An II Thông số cơ bản Tổng lưu lượng nước thải: 6000m3/ngđ Lưu lượng trung bình giờ (24h): 250 m3/h Lưu lượng tối đa: 400 m3/2h Tính chấtcơ bản của nước thải dầu vào pH = 6 - 9 SS = 200mg/l BOD5 = 400mg/l COD = 600mg/l Yêu cầu: nước thải đầu ra phải được: Xử lý đạt tiêu chuẩn loại B (TCVN 5945-2005) Polymer anion FeCl3 Thổi khí Thổi khí Bùn dư Bùn tuần hoàn Bơm nước thải NƯỚC THẢI HỐ THU & TRẠM BƠM Cặn rác THIẾT BỊ LƯỢC RÁC TINH CHÔN LẤP BỂ TẠO BÔNG Polymer Bùn lắng BỂ KEO TỤ BỂ LẮNG I BỂ ĐIỀU HÒA Bơm nước thải Nước dư BỂ NÉN BÙN MÁY ÉP BÙN BỂ AEROTANK BỂ LẮNG II BỂ TRUNG GIAN BỒN LỌC ÁP LỰC THÙNG CHỨA BÙN CHÔN LẤP NaOH BỂ KHỬ TRÙNG KÊNH HÒA LỢI NaOCl Hình 3.1: Sơ đồ công nghệ hệ thống xử lý nước thải khu công nghiệp Đồng An 2 Công nghệ chủ đạo: Công nghệ truyền thống xử lý sinh học với bùn hoạt tính sinh trưởng lơ lửng. Ưu điểm: - Công nghệ đơn giản, dễ vận hành. - Sử dụng trong trường hợp nước thải có lưu lượng lớn. - Hệ thống được điều khiển hoàn toàn tự động, vận hành đơn giản, ít sửa chữa. Nhược điểm - Diện tích xây dựng lớn. - Đòi hỏi nhiều năng lượng trong suốt quá trình hoạt động - Không đề phòng được sự cố kim loại nặng, dễ gây chết bùn. Khu công nghiệp Việt Nam – Singapore (VSIP) Thông số cơ bản Lưu lượng dòng thải thiết kế: 6.000 m3/ngày.đêm. Lưu lượng dòng thải thực tế hiện nay: 2.500 m3/ng.đêm. Tính chất nước thải đầu vào COD = 600 mg/l BOD = 400 mg/l SS = 400 mg/l TDS = 400 mg/l Dầu mỡ = 60 mg/l Yêu cầu: nước thải đầu ra phải được: Đạt tiêu chuẩn loại B (TCVN 5945 – 2005) Bể lắng Bể lắng Hố thu gom Bể phân phối Trống lọc Bể điều hòa Hố bơm Tháp lọc sinhhọc Bể tuần hoàn Bể aerotank Bể nén bùn Máy ép bùn Nước thải sau xử lý Hình 3.2: Sơ đồ công nghệ HTXLNT khu công nghiệp Việt Nam - Singapore Công nghệ chủ đạo: Sử dụng công nghệ vi sinh bám dính (lọc sinh học) kết hợp với bùn hoạt tính aerotank truyền thống. Ưu điểm: - Xử lý nước thải bằng biện pháp sinh học, kết hợp xử lý bằng vi sinh vật lơ lửng và dính bám vì vậy hiệu quả xử lý rất cao. - Hệ thống xử lý nước thải hoàn chỉnh, nước thải đầu ra đạt chất lượng tốt Nhược điểm: - Khá tốn kém do phải thường xuyên thay vật liệu lọc. - Chi phí đầu tư ban đầu cao, tốn nhiều diện tích xây dựng - Sử dụng trong trường hợp lưu lượng nước thải không lớn. Khu công nghiệp Linh Trung 1 Lưu lượng nước thải thiết kế: 5.000m3/ngđ Tính chất nước thải đầu vào BOD5 = 500 mg/l COD = 800 mg/l SS = 300 mg/l Nhiệt độ = 45°C pH = 5 - 9 Yêu cầu: nước thải đầu ra phải được: Xử lý đạt tiêu chuẩn loại A (TCVN Bể thu gom Lưới chắn rác tinh Bể điều hòa Bể SBR Bể chứa sau xử lý sinh học Bộ lọc tinh Bể đệm Bể tiếp xúc Clorine Đầu ra Bể lọc than hoạt tính Máy ép bùn Bể nén bùn Polymer Bánh bùn 5945-2005) Hình 3.3: Sơ đồ công nghệ HTXLNT khu công nghiệp Linh Trung 1 Công nghệ chủ đạo: Sử dụng công nghệ bùn hoạt tính theo phương pháp SBR là chủ yếu, có kết hợp cơ học - vật lý. Ưu điểm: - Khả năng xử lý nước thải có BOD cao, khử Nitơ, tiết kiệm diện tích, không cần nhiều nhân viên. - Không tốn chi phí cho việc tuần hoàn bùn. - Thời gian xử lý có thể điều chỉnh linh hoạt Nhược điểm: - Đòi hỏi người vận hành phải có trình độ cao, vận hành phức tạp, chi phí xây dựng tốn kém. - Đòi hỏi nhiều năng lượng để cấp cho máy thổi khí trong suốt quá trình hoạt động. - Chi phí đầu tư xây dựng bể lọc than hoạt tính không hợp lý, tốn kém do phải thay than hoạt tính theo định kì, nước thải có thể không cần qua giai đoạn này mà vẫn đạt hiệu quả. Khu Chế Xuất Tân Thuận Công suất thiết kế: 10.000m3/ngày Yêu cầu: nước thải đầu ra phải được: Xử lý đạt tiêu chuẩn loại B (TCVN 5945-2005) Hình 3.4: Sơ đồ công nghệ hệ thống xử lý nước thải KCX Tân Thuận Ưu điểm: - Hệ thống xử lý hoá học là chủ yếu - Ít tốn diện tích xây dựng - Không đòi hỏi nhiều năng lượng trong suốt quá trình hoạt động Nhược điểm: - Chi phí xử lý cao - Người điều hành cần có kỹ năng: Theo dõi, kiểm tra các chỉ tiêu đầu ra thường xuyên. CHƯƠNG 4 PHÂN TÍCH LỰA CHỌN VÀ ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ XỬ LÝ PHÙ HỢP CHO KCN KIM HUY CƠ SỞ LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ Đề xuất công nghệ xử lý nước thải dựa vào - Công suất trạm xử lý. - Chất lượng nước sau xử lý. - Thành phần, tính chất nước thải khu công nghiệp. - Những quy định xả vào cống chung và vào nguồn nước. - Hiệu quả quá trình. - Diện tích đất sẵn có của khu công nghiệp - Quy mô và xu hướng phát triển trong tương lai của khu công nghiệp. - Yêu cầu về năng lượng, hóa chất, các thiết bị sẵn có trên thị trường. THÀNH PHẦN TÍNH CHẤT NƯỚC THẢI TẠI KCN KIM HUY Lưu lượng nước thải Bảng 4.1: Lưu lượng nước thải KCN Kim Huy Stt Mô tả Đơn vị Lưu lượng 1. Lưu lượng nước thải giai đoạn 1 m3/ngày 1000 2. Lưu lượng nước thải trung bình m3/h 42 3. Lưu lượng nước thải giai đoạn 2 m3/ngày 1000 Tổng cộng công suất của 2 giai đoạn m3/ngày 2000 Thành phần và tính chất nước thải đầu vào Nước thải có thể chứa các chất tan, không tan, các chất vô cơ hoặc hữu cơ. Theo yêu cầu HSMT, tất cả các chỉ tiêu nước thải đầu vào nhà máy xử lý nước thải tâp trung phải đạt nguồn loại C. Tuy nhiên, để đảm bảo hệ thống hoạt động an toàn khi vượt tải, các thông số chính sau đây sẽ được nhân hệ số an toàn là 1,5 lần. Bảng 4.2: Thành phần tính chất nước thải KCN Kim Huy trước xử lý Stt. Thông số Đơn vị Chất lượng nước thải dầu vào 1 BOD5 (20oC) mg/l 150 2. COD mg/l 600 3. Tổng chất rắn lơ lửng, TSS mg/l 300 4. Nitơ tổng, TN mg/l 90 5. Phốt pho tổng, TP mg/l 12 6. Dầu mỡ khoáng mg/l 15 7. Dầu động thực vật mg/l 45 (Nguồn: Ban quản lý khu công nghiệp Kim Huy) Nhận xét: Bảng thành phần tính chất nước thải trước xử lý cho thấy các thông số trên còn khá cao và cần tiếp tục xử lý đạt loại A – QCVN 24:2009/BTNMT trước khi xả vào nguồn tiếp nhận. Thành phần và tính chất nước thải sau xử ‎lý Chất lượng nước thải sau xử lý tuân theo tiêu chuẩn nước thải Việt Nam QCVN 24:2009/BTNMT, cột A với một số chỉ tiêu cơ bản được nêu trong bảng sau. Tuy nhiên, nếu có sự thay đổi của Tiêu chuẩn Việt Nam, các thông số đầu ra cũng sẽ thay đổi theo. Bảng 4.3: Bảng tiêu chuẩn nước thải Việt Nam QCVN 24:2009/BTNMT STT Chỉ tiêu Đơn vị QCVN 24:2009/BTNMT (loại A) 01 Nhiệt độ 0C 40 02 pH 6 – 8,5 03 BOD5 (20oC) mg/l 30 04 COD mg/l 50 05 Chất rắn lơ lửng (SS) mg/l 50 06 Độ màu Pt-Co 20 07 Asen (As) mg/l 0.05 08 Cadmi (Cd) mg/l 0.005 09 Chì (Pb) mg/l 0,1 10 Clo dư (Cl) mg/l 1 11 Crom (IV) (Cr4+) mg/l 0.05 12 Crom (III) (Cr3+) mg/l 0.2 13 Dầu mỡ khoáng mg/l 5 14 Dầu mỡ thực vật mg/l 10 15 Đồng (Cu) mg/l 2 16 Kẽm (Zn) mg/l 3 17 Mangan (Mn) mg/l 0.5 18 Niken (Ni) mg/l 0.2 19 Phốtpho hữu cơ mg/l - 20 Phốt pho tổng số mg/l 4 21 Tetracloetylen mg/l - 22 Thiếc (Sn) mg/l 0.2 23 Thuỷ ngân (Hg) mg/l 0.005 24 Tổng Nitơ mg/l 15 25 Tricloetylen mg/l - 26 Amoniac (NH3) mg/l 5 27 Florua (F) mg/l 5 28 Phenol mg/l 0.1 29 Sulfua (S) mg/l - 30 Xianua (CN) mg/l 0.07 31 Coliform MPN/100ml 3000 32 Tổng hoạt độ phóng xạ Bp/l 0.1 33 Tổng hoạt độ phóng xạ Bp/l 1 Lưu ý: Đề xuất kỹ thuật của tôi được căn cứ trên các giá trị nêu ở các bảng trên. Chất lượng nước thải đầu ra đạt tiêu chuẩn như đã nêu trên với các điều kiện sau: Mức độ ô nhiễm của nước thải đầu vào không cao hơn giá trị đã nêu ở bảng thuộc mục 4.2. Lưu lượng nước thải đầu vào không lớn hơn giá trị nêu ở bảng thuộc mục 4.1 ĐỀ XUẤT QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ XỬ LÝ PHÙ HỢP Dựa trên việc phân tích lưu lượng, thành phần nước thải, yêu cầu mức độ xử lý, điều kiện kinh tế, kỹ thuật đề xuất phương án xử lý nước thải cho KCN như sau: Phương án Nước Thải Thô Hố Bơm Song chắn rác thô Song chắn rác tinh Bể Điều Hòa Bể Keo Tụ Bể Tạo Bông Nước thải tuần hoàn Bể Lắng Sơ Cấp Bể Aeroten Bể Lắng Thứ Cấp Bể Trung Gian Bể Khử Trùng Máy Ép Bùn Polyme NaOCl Bánh bùn được chôn lấp hợp vệ sinh Xả vào nguồn tiếp nhận Hồ Sinh Học Polyme Bể Lọc Cát Than hoạt tính Máy thổi khí Dinh dưỡng Máy khuấy chìm Phèn Nhôm Axit, NaOH Bùn lắng I Bùn tuần hoàn Bể Chứa Bùn Bùn lắng II Hình 4.4 Sơ đồ quy trình công nghệ Thuyết minh quy trình công nghệ lựa chọn Hố bơm Tất cả các dòng thải từ nhà máy theo hệ thống thoát nước thải sẽ được dẫn vào hố của trạm xử lý. Trước khi vào hố bơm, nước thải được đưa qua hệ thống song chắn rác thô (10mm) nhằm loại bỏ rác hoặc các vật liệu dạng sợi lớn nhằm bảo vệ các công trình phía sau. Hố bơm được chia làm 2 ngăn, khi nước thải đi vào hố bơm, cát sẽ bị giữ lại ở ngăn đầu tiên. Tại đây có đặt bơm chìm để bơm cát định kỳ lên sân phơi cát. Sau đó nước thải đi vào ngăn thứ 2 và được bơm lên bể điều hòa. Bể điều hòa Bể này sẽ điều hòa lưu lượng và tải lượng chất ô nhiễm có trong nước thải. Bể điều hòa được thiết kế với dung tích lớn 2000 m3 đảm bảo sức chứa cho 2000 m3/ngày. Cánh khuấy chìm được lắp đặt trong bể nhằm hạn chế quá trình sa lắng cặn. Nước thải sau đó được bơm lên cụm xử lý hóa lý Bể keo tụ Tại bể keo tụ, hóa chất keo tụ chỉ được châm vào khi trong nước thải có chứa các chất ô nhiễm như kim loại nặng chưa được xử lý chủ yếu (Ni,..).. . Chất keo tụ giúp làm mất ổn định các hạt cặn có tính “keo” và kích thích chúng kết lại với các cặn lơ lửng khác để tạo thành các hạt có kích thước lớn hơn. Độ pH của nước thải trong bể keo tụ cũng được điều chỉnh đến giá trị tối ưu cho quá trình keo tụ. Bể tạo bông Nước thải từ bể keo tụ được tiếp tục dẫn qua bể tạo bông. Tương tự như bể keo tụ, tại bể tạo bông, hóa chất kích thích quá trình tạo thành các bông cặn lớn hơn. Polymer anion được trộn với nước thải khi có mặt các chất ô nhiễm không có khả năng phân hủy sinh học. Polymer anion có tác dụng hình thành các “cầu nối” nhằm liên kết các bông cặn lại với nhau tạo thành các bông cặn có kích thước lớn hơn nhằm nâng cao hiệu quả của bể lắng phía sau. Nước thải từ bể tạo bông sẽ được dẫn qua bể lắng sơ cấp nhằm tách các bông cặn ra khỏi nước thải. Bể lắng sơ cấp Tại bể lắng sơ cấp hình trụ, các chất rắn lắng được có trong nước thải sẽ được lắng xuống bằng phương pháp trọng lực. Bể lắng sơ cấp có thể giúp loại bỏ được khoảng 60% chất rắn lơ lửng và một phần BOD có trong các hạt cặn hữu cơ. Bùn lắng dưới đáy bể lắng sơ cấp được chuyển đến hố chứa bùn hóa lý (TK16) bằng thanh gạt bùn. Phần nước sau lắng được chảy tràn về trung hòa. Bể Aeroten Nước sau khi ra khỏi bể lắng I sẽ tự chảy về bể Aerotank. Ở đây khí được cung cấp nhờ các đĩa phân phối khí giúp cho quá trình hòa tan oxy được hiệu quả. Mục đích giai đoạn này là dựa vào hoạt động phân hủy của vi sinh vật làm giảm lượng hữu cơ trong nước thải cũng như làm đông tụ các chất thải dưới dạng keo lắng. Sinh khối vi sinh vật tăng lên đồng thời, hàm lượng chất hữu cơ giảm đi. Bể lắng thứ cấp Hỗn hợp bùn & nước thải rời khỏi bể sinh học dính bám chảy tràn vào bể lắng hình chữ nhật nhằm tiến hành quá trình tách nước và bùn. Bùn sinh học lắng dưới đáy bể lắng thứ cấp được dẫn vào hố chứa bùn bằng thiết bị gạt bùn. Bùn thu được trong hố chứa bùn được bơm vào bể chứa bùn sinh học (TK17) nhằm tiến hành quá trình tách nước trước khi mang đi ép khô. Nước thải sau tách bùn ở bể lắng được dẫn qua bể chứa nước trung gian. Bể Trung Gian Nước thải sau xử lý sinh học sẽ được kiểm ta chất lượng nước thải dầu ra, nếu thành phần chất vô cơ (COD) và căn lơ lững (SS) vượt quá mức cho phép, nước thải sẽ được bơm từ bể chứa trung gian về cụm bể lọc đa lớp vật liệu và lọc than hoạt tính. Bể lọc đa lớp vật liệu và than hoạt tính Hệ thống lọc đa lớp vật liệu và lọc than hoạt tính được thiết kế dự phòng sẽ được kích hoạt nhằm loại bỏ hoàn toàn các kim loại nặng, các chất rắn lơ lững này bằng cơ chế hấp phụ trong trường hợp cần thiết. Nước sau xử lý sẽ được xả vào bể khử trùng. Bể khử trùng Tại bể khử trùng, nước thải được trộn với chất khử trùng được cung cấp bởi hệ thống bơm định lượng nhằm tiêu diệt các vi khuẩn coliform. Bể khử trùng cũng được thiết kế các tấm chắn nhằm tạo sự khuấy trộn tốt nhất giữa nước thải và chất khử trùng. Nước thải sau xử lý sẽ tự chảy vào bể khử clo dư. Bể chứa bùn sơ cấp Bùn từ bể lắng thứ cấp được bơm vào bể chứa bùn thứ cấp để lưu trữ trước khi được bơm vào máy ép bùn băng tải. Từ bể chứa bùn, bùn sẽ được bơm vào máy ép bùn băng tải để tách nước. Máy ép bùn băng tải Máy ép bùn băng tải được sử dụng nhằm tách nước ra khỏi bùn. Đối với quá trình này, polymer sẽ được châm vào như là chất phụ trợ cho quá trình tách nước trong bùn. Bùn sau khi tách nước ở dạng bánh sẽ được mang đi chôn lấp hợp vệ sinh. Nước từ quá trình tách bùn sẽ được tuần hoàn lại hố bơm. CHƯƠNG 5 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ 5.1. MỨC ĐỘ CẦN THIẾT XỬ LÝ VÀ THÔNG SỐ TÍNH TOÁN 5.1.1. Mức độ cần thiết xử lý Mức độ cần thiết phải xử lý hàm lượng chất lơ lửng SS SS = Trong đó: SSv: Hàm lượng chất lơ lửng trong nước thải chưa xử lý, (mg/l) SSr: Hàm lượng chất lơ lửng trong nước thải sau xử lý cho phép xả thải vào nguồn nước, (mg/l) Mức độ cần thiết phải xử lý hàm lượng BOD BOD = Trong đó: : Hàm lượng BOD5 trong nước thải đầu vào, (mg/l) : Hàm lượng BOD5 trong nước thải sau xử lý cho phép xả thải vào nguồn nước, (mg/l) Mức độ cần thiết phải xử lý hàm lượng COD COD = Trong đó: : Hàm lượng COD trong nước thải đầu vào, (mg/l) : Hàm lượng COD trong nước thải sau xử lý cho phép xả thải vào nguồn nước, (mg/l) 5.1.2. Xác định các thông số tính toán Hệ thống xử lý nước thải hoạt động 24/24 vậy lượng nước thải đổ ra liên tục Lưu lượng trung bình ngày: Q Lưu lượng trung bình giờ: Q= Lưu lượng trung bình giây: Q= Lưu lượng giờ lớn nhất: Chọn hệ số không điều hòa, giờ cao điểm: kmax = 1,6 Q= 83,33 x 1,6 = 133,33 (m3/h) 5.2 TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ 5.2.1 SONG CHAÉN RAÙC THO Möông daãn nöôùc thaûi vaøo Chieàu roäng: B = 300 mm. Ñoä doác: I = 0,0008. Vaän toác nöôùc chaûy: v = 0,8 m/s. Choïn song chaén raùc laøm baèng theùp khoâng ræ, thanh chaén coù thieát dieän hoãn hôïp. Tieát dieän thanh : s x l = 8 x 50 mm. Khoaûng caùch giöõa caùc thanh: b = 16 mm. Soá khe hôû cuûa song chaén raùc Trong ñoù Qmax: löu löôïng giaây cöïc ñaïi V: vaän toác nöôùc thaûi qua song chaén raùc öùng vôùi löu löôïng toái ña. Theo Giaùo trình XÖÛ LYÙ NÖÔÙC THAÛI_GS.PTS Hoaøng Hueä thì v = 0.81.0 m/s. K = 1.05 laø heä soá tính ñeán hieän töôïng thu heïp doøng chaûy khi qua song chaén raùc. hmax: chieàu cao ngaäp nöôùc ôû chaân song chaén raùc öùng vôùi Qmax. Ta laáy hmax baèng chieàu cao möïc nöôùc cuûa möông öùng vôùi Qmax. (m). b = 16 mm = 0,016 m. ð Choïn n = 20 khe Chieàu roäng thieát keá song chaén raùc ( chieàu roäng möông ñaët song chaén raùc): 472 mm Choïn Bs = 472 mm = 0,472 m Kieåm tra söï laéng caën ôû phaàn môû roäng tröôùc song chaén raùc: Vaän toác nöôùc thaûi tröôùc song chaén raùc Vkt khoâng ñöôïc nhoû hôn 0,4 m/s (Theo Giaùo trình XÖÛ LYÙ NÖÔÙC THAÛI_GS.PTS Hoaøng Hueä). Vkt = 0,5 m/s > 0,4 m/s à thoûa ñieàu kieän khoâng laéng caën. Chieàu daøi môû roäng möông tröôùc song chaén raùc: à Chieàu daøi ñoaïn thu heïp sau song chaén raùc: Chieàu daøi ñoaïn ñaët song chaén raùc coù chieàu roäng Bs. (Theo Giaùo trình XÖÛ LYÙ NÖÔÙC THAÛI_GS.PTS Hoaøng Hueä). Choïn l = 1,084 m Toång chieàu daøi möông ñaët song chaén raùc: L = l1 + l + l2 = 0,236 + 1,084 + 0,18 = 1,5(m). Toån thaát aùp löïc qua song chaén raùc: Trong ñoù: vmax: vaän toác cöïc ñaïi taïi ñoaïn möông tröôùc song chaén raùc. à k1: heä soá tính ñeán söï taêng trôû löïc do raùc vöôùng maéc sinh ra, k1 = 23. Ta choïn k1 = 3. g: gia toác troïng tröôøng (g = 9,81 m/s2). : heä soá toån thaát cuïc boä taïi song chaén raùc, phuï thuoäc vaøo hình daùng tieát dieän thanh. Vôùi: * : goùc nghieâng ñaët song chaén raùc so vôùi phöông ngang ( = 600). * : heä soá phuï thuoäc tieát dieän thanh chaén. Thanh coù tieát dieän hoãn hôïp neân = 1.83 (Tra baûng 2-2 Giaùo trình XÖÛ LYÙ NÖÔÙC THAÛI_GS.PTS Hoaøng Hueä). ð Chieàu cao möông ñaët song chaén raùc: H = hmax + hs + h Trong ñoù: h: chieàu cao töø möïc nöôùc cao nhaát ñeán saøn coâng taùc. Choïn h = 0,336 m hmax = 0,16 m hs = 0,024 m ð Vaäy H = 0,6 m 5.2.2 Bể thu gom Nhiệm vụ Tập trung nước thải từ các nhà máy trong Khu Công nghiệp về trạm xử lý. Tính toán Chọn thời gian lưu nước: t = 20 phút (10 – 60 phút) Thể tích cần thiết W = Qmax.h . t = Chọn chiều cao hữu ích của bể H = 6 (m) Chiều cao xây dựng của bể thu gom Hxd = H + hbv Với: H : Chiều cao hữu ích của bể, (m) hbv : Chiều cao bảo vệ, hbv = 0,5 (m) Hxd = 6 + 0,5 = 4,5 (m) Diện tích mặt bằng: A = Kích thước bể thu gom: L x B x H = 4m x 3m x 4m Thể tích xây dựng bể: Wt = 4 x 4 x 6 = 96 (m3) Chọn ống dẫn nước vào bể thu gom Chọn ống dẫn nước vào với vận tốc v = 0,9(m/s), D = 500(mm) (Điều 4.6.1 TCVN 7957 – 2008) Theo điều 6.2.5 (TCVN 5957 – 2008) thì độ sâu đặt ống đối với nơi có nhiều xe cơ giới đi lại Hmin = 0,7(m). Vậy, Chọn H = 1(m). Ống dẫn nước thải sang bể điều hòa Nước thải được bơm sang bể điều hòa nhờ một bơm chìm, với vận tốc nước chảy trong ống là v = 2(m/s) (1 – 2,5 m/s _TCVN 51 – 2008) Tiết diện ướt của ống A = Đường kính ống dẫn nước thải ra D = (m) Chọn D = 125 (mm). Chọn máy bơm Qmax = 133,33 (m3/h) = 0,037 (m3/s), cột áp H = 10 (m). Công suất bơm: N = = 4,5 (Kw) = 6 (Hp) Trong đó: h : Hiệu suất chung của bơm từ 0,72 – 0,93, chọn h= 0,8 : Khối lượng riêng của nước 1.000 (kg/m3) Chọn bơm chìm, được thiết kế 2 bơm có công suất như nhau (4,5 Kw). Trong đó 1 bơm đủ để hoạt động với công suất tối đa của hệ thống xử lý, 1 bơm còn lại là dự phòng. Bảng 5.1: Tổng hợp tính toán bể thu gom Thông số Kí hiệu Đơn vị Giá trị Thời gian lưu nước t Phút 20 Kích thước bể thu gom Chiều dài L mm 4.000 Chiều rộng B mm 4.000 Chiều cao Hxd mm 6.000 Đường kính ống dẫn nước thải ra D mm 125 Thể tích bể thu gom Wt m3 96 5.2.3 Lưới lọc tinh Nhiệm vụ Loại bỏ các hạt có kích thước nhỏ hơn 1mm giúp bảo vệ thiết bị trước khi đưa vào bể điều hoà. Lưới lọc tinh được đặt trước bể điều hòa, lưới được làm bằng vật liệu Inox có kích thước L x B = 1m x 0,5m . Tính toán Đặc điểm lưới lọc tinh - Loại lưới : Cố định. - Số lượng : 1 lưới. - Đường kính mắt lưới: 1,5 mm. Hàm lượng SS và BOD5, COD sau khi qua lưới lọc tinh giảm: = x (1 – 5%) = 300 x 0,95 = 285 (mg/l) = x (1 – 5%) = 150 x 0,95 = 142,5 (mg/l) = x (1 – 5%) = 600 x 0,95 = 570 (mg/l) 5.2.4 Bể điều hòa Nhiệm vụ Điều hoà lưu lượng và nồng độ, tránh cặn lắng và làm thoáng sơ bộ. Qua đó oxy hóa một phần chất hữu cơ, giảm kích thước các công trình đơn vị phía sau và tăng hiệu quả xử lý nước thải của trạm. Tính toán Chọn thời gian lưu nước của bể điều hoà t = 5h (4 – 12h) Thể tích cần thiết của bể: W = x t = = 416,67 (m3) Chọn chiều cao hữu ích của bể: H = 5m. Diện tích mặt bằng: A =. Chọn L x B = 11m x 10m Chiều cao xây dựng của bể: Hxd = H + hbv = 5 + 0,5 = 5,5 (m) Với: H : Chiều cao hữu ích của bể, (m) hbv : Chiều cao bảo vệ, hbv = 0,5 (m) Kích thước của bể điều hoà: L x B x Hxd = 11m x 8m x 5,5m Thể tích thực của bể điều hòa: Wt = 11 x 8 x 5,5 = 484 (m3) Tính toán hệ thống đĩa, ống, phân phối khí Hệ thống đĩa Chọn khuấy trộn bể điều hoà bằng hệ thống thổi khí. Lượng khí nén cần cho thiết bị khuấy trộn: qkhí = R x Wdh(tt) = 0,012 (m3/m3.phút) x 416,67 (m3) = 5 (m3/phút) = 300 (m3/h) = 5.000 (l/phút). Trong đó: R : Tốc độ khí nén, R = 10 – 15 (l/m3.phút). Chọn R = 12 (l/m3.phút) = 0,012 (m3/m3.phút) Wdh(tt) : Thể tích hữu ích của bể điều hoà, (m3) Chọn khuếch tán khí bằng đĩa bố trí dạng lưới. Vậy số đĩa khuếch tán là: n = = 71,42 (đĩa) Trong đó: r : Lưu lượng khí, chọn r = 70 (l/phút) (r =11 – 96 l/phút) Chọn đường kính thiết bị sục khí d = 170mm. Chọn đường ống dẫn Với lưu lượng khí qkk = 5 (m3/phút) = 0,0833 (m3/s) và vận tốc khí trong ống vkk= 10 – 15 (m/s) có thể chọn đường kính ống chính D = 90mm. Tính lại vận tốc khí trong ống chính: vc = = 13,05 (m/s) => thoả mãn vkk= 10 – 15 (m/s) Đối với ống nhánh có lưu lượng qnh = = 0,009255 (m3/s) và chọn đường kính ống nhánh dnh = 34 (mm) ứng với vận tốc ống nhánh: vn = = 10,19 (m/s) => thoả mãn (vkk= 10 – 15 m/s) Áp lực và công suất của hệ thống nén khí Áp lực cần thiết cho hệ thống nén khí xác định theo công thức: Htc = hd + hc + hf + H Trong đó: hd : Tổn thất áp lực do ma sát dọc theo chiều dài trên đường ống dẫn, (m) hc : Tổn thất áp lực cục bộ, hc thường không vượt quá 0,4m hf : Tổn thất qua thiết bị phân phối , hf không vượt quá 0,5m H : Chiều cao hữu ích của bể điều hoà, H = 4 m Do đó áp lực cần thiết là: Htt = 0,4 + 0,5 + 4 = 4,9 (m) => Tổng tổn thất là 4,9 (m) cột nước Áp lực không khí sẽ là: P = Công suất máy thổi khí tính theo công thức sau: N = = = 8,364 (Kw) = 11,3 (Hp) Trong đó: qkk : Lưu lượng không khí, (m3/s) n : Hiệu suất máy thổi khí, n = 0,7 – 0,9, chọn n = 0,8 k : Hệ số an toàn khi sử dụng trong thiết kế thực tế, chọn k = 2. Chọn 2 máy thổi khí công suất 12 Hp (2 máy hoạt động luân phiên) Tính toán các ống dẫn nước ra khỏi bể điều hoà Nước thải được bơm sang bể keo tụ nhờ một bơm chìm, lưu lượng nước thải 83,33 m3/h, với vận tốc nước chảy trong ống là v = 2m/s, đường kính ống ra: Dr = = 0,121 (m) Chọn ống nhựa uPVC có đường kính =140mm. Chọn máy bơm nước từ bể điều hòa sang keo tụ Các thông số tính toán bơm Lưu lượng mỗi bơm QTB = 2.000 (m3/ngày) = 0,023 (m3/s) Sử dụng hai bơm hoạt động luân phiên để bơm nước thải từ bể điều hòa lên bể keo tụ. Công suất của bơm: Trong đó: :Khối lượng riêng chất lỏng =1.000 (kg/m3) : Là lưu lượng trung bình giờ nước thải H :Là chiều cao cột áp (tổn thất áp lực) (m) g :Gia tốc trọng trường g = 9,81 (m/s2) : Là hiệu suất máy bơm = 0,73 - 0,93 chọn = 0,8 Xác định chiều cao cột áp của bơm theo định luật Bernulli: H = Hh + = Hh + Ht + Hd +Hcb Trong đó: Hh : Cột áp để khắc phục chiều cao dâng hình học, (m). Ht : Tổn thất áp lực giữa hai đầu đoạn ống hút và ống đẩy, (m). Hd : Tổn thất áp lực dọc đường, (m) Hcb: Tổn thất áp lực cục bộ, (m) Xác định cột áp để khắc phục chiều cao dâng hình học: Hh = Z1 – Z2 = 5 (m) Trong đó: Z1 : Chiều cao đẩy (độ cao bể điều hòa) Z1 = 5 (m) Z2 : Chiều cao hút, Z2 = 0 (m) Xác định tổn thất áp lực gữa hai đầu đoạn ống hút và ống đẩy: Trong đó: p1, p2 : Áp suất ở hai đầu đoạn ống p1 = p2. : Khối lượng riêng của nước thải Suy ra Ht = 0 Xác định tổn thất áp lực dọc đường: Hd = i x L Tổn thất theo đơn vị chiều dài. Với Q = 23,15 (l/s) và đường kính ống D =150 (mm) tra bảng tra thủy lực đối với ống nhựa ta được vận tốc trong ống v = 0,7 (m/s), 1000i = 2,19. Tổn thất cục bộ: Hcb = Tổn thất qua van z= 1,7, có 1 van Tổn thất qua co 900 z= 0,5, có 3 co Tổn thất qua tê z= 0,6, có 1 tê. V : Vận tốc nước chảy trong ống, V = 0,7 (m/s). H = 4,5 + = 4,6 (m). Chọn cột áp bơm H = 10 (m) = 4,7 (Hp) Chọn bơm nước thải bể điều hòa Chọn bơm chìm, được thiết kế 2 bơm có công suất như nhau (3,55 Kw). Trong đó 01 bơm đủ để hoạt động với công suất tối đa của hệ thống xử lý, bơm còn lại là dự phòng. Các bơm tự động luân phiên nhau theo chế độ cài đặt nhằm đảm bảo tuổi thọ lâu bền. 1Hàm lượng BOD5, COD sau khi qua bể điều hòa = x (1 – 10%) = 142,5 x 0,9 = 128,25 (mg/l) = x (1 – 10%) = 570 x 0,9 = 513 (mg/l) Bảng 5.2: Tổng hợp tính toán bể điều hoà Thông số Kí hiệu Đơn vị Giá trị Thời gian lưu nước của bể điều hoà T h 6 Kích thước bể điều hoà Chiều dài L mm 11.000 Chiều rộng B mm 10.000 Chiều cao hữu ích H mm 5.000 Chiều cao xây dựng Hxd mm 5.500 Số đĩa khuyếch tán khí n đĩa 72 Đường kính ống dẫn khí chính D mm 90 Đường kính ống nhánh dẫn khí dn mm 34 Đường kính ống dẫn nước ra khỏi bể Dr mm 150 Thể tích bể điều hòa Wt m3 480 Công suất máy nén khí N Kw 8,364 5.2.5 Bể keo tụ Nhiệm vụ Xáo trộn đều các chất keo tụ với nước thải nhằm tăng hiệu quả keo tụ tạo bông. Tính toán Chọn: Thời gian khuấy trộn t = 10 phút (t = 10 – 15 phút)_(Nguồn: Điều 8.21.8 TCVN 7957 – 2008) Thể tích bể trộn cần: W = Q x t = 2000 (m3/ngày) x = 13,89 (m3) Chọn bể keo tụ hình vuông, kích thước bể: 2,8m x 2,8m x 2 m Chiều cao xây dựng bể: Hxd = h + hbv = 2 + 0,5 = 2,5 (m) Thể tích thực của bể keo tụ: Wt = 2,8 x 2,8 x 2,5 = 19,5 (m3) Đường kính cánh khuấy D ½ chiều rộng bể, chọn D = = 1,4 (m) Máy khuấy đặt cách đáy một khoảng : h = D = 1,2 (m) Chiều rộng bản cánh khuấy = = 0,24 (m) = 240 (mm) Chiều dài bản cánh khuấy = = 0,3 (m) = 300 (mm) Vậy năng lượng cần truyền vào nước: P = G2 x W x Trong đó: G : Cường độ khuấy trộn, G = 600 (s-1) (Nguồn: Điều 8.21.9 TCVN 7957 – 2008) W : Thể tích bể, W = 13,89 (m3) : Độ nhớt động học của nước, ở 25oC = 0,9.10-3 (Ns/m2) Hiệu suất động cơ chỉ đạt H = 0,8 nên công suất động cơ: N = 5,626 (Kw) Xác định số vòng quay của máy khuấy: n = Trong đó: P : Năng lượng khuấy trộn, (J/s) K :Hệ số sức cản của nước, chọn cánh khuấy tuabin 4 cánh nghiêng 45o, ta có K= 1,08 : Khối lượng riêng của nước, (kg/m3) D : Đường kính cánh khuấy, D = 1,4 (m) 0,7(vòng/s) 42 (vòng/phút) Kiểm tra số Reynold: NR= > 10.000 Vậy đường kính máy khuấy và số vòng quay đã chọn đạt chế độ chảy rối. Tính toán ống dẫn nước thải ra khỏi bể keo tụ Chọn vận tốc nước thải chảy trong ống v = 0,7 (m/s) Lưu lượng nước thải: Q = 83,33 (m3/h). Đường kính ống là: D = ==0,205 (m) = 220 (mm) Chọn ống nhựa uPVC có đường kính = 220mm Bảng 5.3: Tổng hợp tính toán bể keo tụ Thông số Kí hiệu Đơn vị Giá trị Thời gian lưu nước bể trộn t phút 10 Kích thước bể trộn Chiều dài L mm 2.800 Chiều rộng B mm 2.800 Chiều cao xây dựng H mm 2,5 Đường kính ống dẫn nước ra khỏi bể D mm 220 Thể tích bể trộn Wt m3 19,6 5.2.6 Bể tạo bông Nhiệm vụ Là nơi phản ứng keo tụ, tạo bông xảy ra hình thành những bông cặn lớn giúp quá trình lắng tại bể lắng I có hiệu quả cao hơn. Tính toán Dung tích bể W = Q x t = 83,33 (m3/h) x 30 (phút/60 phút/h) = 41,67 (m3) Trong đó: Q : Lưu lương nước thải trung bình giờ, (m3/h) T : Thời gian lưu nước trong bể, chọn t = 30phút (t = 20 ¸ 30 phút) (Nguồn: Điều 8.21.8 TCVN 7957 – 2008) Theo chiều dài của bể ta chia làm 3 buồng bằng 2 vách ngăn hướng dòng dày 100mm theo phương thẳng đứng, kích thước chiều rộng và chiều cao của mỗi buồng là: 2,8m x 2,5m Tiết diện ngang của ngăn phản ứng: f = b x h = 2,8 x 2,5 = 7 (m2) Chiều dài bể: L = Chiều dài mỗi buồng: l = 2 (m) Dung tích mỗi buồng: 2,5m x 2,8m x 2m = 14 (m3) Tổng chiều cao bể ứng với chiều cao bảo vệ bằng 0,3m: Htc = 2,5 + 0,3 = 2,8 (m) Tổng chiều dài bể ứng với 3 vách ngăn 100mm và 1 ngăn thu nước 600mm: Ltc = 6 + (3 x 0,1) + 0,6 = 6.9 (m) Thể tích thực của bể tạo bông: Wt = 6,9x 2,5 x 2,8 = 48,3 (m3) Cấu tạo guồng khuấy gồm trục quay, 4 cánh khuấy và 8 bản cánh đặt đối xứng qua trục, toàn bộ đặt theo phương thẳng đứng. Chọn chiều dài bản cánh là: 1m Chiều rộng bản cánh: 0,1m Tổng diện tích bản cánh: fc = 0,1 x 1 x 8 = 0,8 (m2) Cánh khuấy đặt ở khoảng cách tính từ mép ngoài đến tâm trục quay là R2 = 0,6m; R1 = 0,4m Cường độ khuấy trộn Buồng phản ứng 1 Dung tích 14 m3 Chọn tốc độ của guồng khuấy n = 12 (vòng/phút). Tốc độ tương đối của bản khuấy so với nước: v1 = 0,37 (m/s) v2 = 0,56 (m/s) Công suất cần thiết để quay cánh khuấy: N = 51 x C x fc x (v13 + v23) Trong đó: N :Công suất, (W) fc :Tổng diện tích của bản cánh quạt, fc = 0,8 (m2) C :Hệ số trở lực của nước phụ thuộc vào tỉ số dài/rộng C = 1,2 Vậy: N = 51 x 1,2 x 0,8 x (0,373 + 0,563) = 11,07 (W) Gradient vận tốc trung bình: G = Trong đó: G : Gradient vận tốc trung bình, (s-1) N : Nhu cầu năng lượng, (W) m : Độ nhớt động lực học, (N.S/m2). Ở 25oC, m = 0,0092 (N.S/m2) W : Thể tích buồng tạo bông, (m3) G = = 93 (s-1) < 100 (s-1) à thoả (Nguồn[1]) Buồng đầu G = 80 – 100 (s-1) (Nguồn[1]) Buồng phản ứng 2 Dung tích 14 (m3) Tốc độ quay của guồng khuấy n = 10 (vòng/phút) Tốc độ chuyển động tương đối của bản cánh khuấy so với nước: v1 = = 0,314 (m/s) v2 = = 0,471 (m/s) Công suất cần thiết để quay cánh khuấy: N = 51 x 1,2 x 0,8 x (0,3143 + 0,4713) = 5,06 (W) Gradient vận tốc trung bình: G = = 62 (s-1): thoả (Nguồn[1]) Buồng hai G = 40 – 80 (s-1) (Nguồn[1]) Buồng phản ứng thứ 3 Dung tích 14 (m3) Tốc độ quay của guồng khuấy n = 6 (vòng/phút) Tốc độ chuyển động tương đối của bản cánh khuấy so với nước: v1 = 0,18 (m/s) v2 = = 0,28 (m/s) Công suất cần thiết để quay cánh khuấy: N = 51 x 1,2 x 0,8 x (0,183 + 0,283) = 1,25 (W) Gradient vận tốc trung bình: G = = 31 (s-1) < 40 (s-1): thoả (Nguồn[1]) Buồng cuối G = 20 – 40 (s-1) (Nguồn[1]) Tính toán ống dẫn nước thải ra khỏi bể keo tụ tạo bông Chọn vận tốc nước thải chảy trong ống v = 0,7 (m/s) Lưu lượng nước thải : Q = 83,33 (m3/h). Đường kính ống là: D = == 0,21 (m) Chọn ống nhựa uPVC có đường kính = 250mm Bảng 5.4: Tổng hợp tính toán bể tạo bông Thông số Kí hiệu Đơn vị Giá trị Thời gian lưu nước bể tạo bông t phút 30 Kích thước bể tạo bông Chiều dài Ltc mm 6.900 Chiều rộng B mm 2.800 Chiều cao xây dựng Htc mm 2.800 Đường kính ống dẫn nước ra khỏi bể D mm 250 Thể tích bể keo tụ tạo bông Wt m3 54,1 5.2.7 Bể lắng I Nhiệm vụ Loại bỏ các chất lơ lửng và các bông cặn có khả năng lắng được trong nước thải sau khi đã qua quá trình phản ứng keo tụ tạo bông trước đó. Tính toán Chọn bể lắng I có dạng hình tròn trên mặt bằng, nước thải vào từ tâm và thu nước theo chu vi bể. Bảng 5.5:Các thông số cơ bản thiết kế cho bể lắng I Thông số Giá trị Trong khoảng Đặc trưng Thời gian lưu nước, giờ Tải trọng bề mặt, m3/m2.ngày - Lưu lượng trung bình - Lưu lượng cao điểm Tải trọng máng tràn, m3/m.ngày Ống trung tâm: - Đường kính - Chiều cao Chiều sâu H của bể lắng, m Đường kính D của bể lắng, m Độ dốc đáy bể, mm/m Tốc độ thanh gạt bùn, vòng/phút 1,5 ¸ 2,5 31 ¸ 50 81 ¸ 122 124 ¸ 490 15 ¸ 20% D 55 ¸ 65% H 3,0 ¸ 4,6 62 ¸ 167 0,02 ¸ 0,05 2,0 40 89 248 12 - 45 4,2 3,7 12 ¸ 45 83 0,03 (Nguồn: Bảng 4 – 3; 4 – 4, Tính toán thiết kế các công trình XLNT, TS. Trịnh Xuân Lai) Diện tích mặt thoáng của bể lắng ly tâm trên mặt bằng được tính theo công thức: A = Trong đó: Q : Lưu lượng giờ trung bình, (m3/h). LA : Tải trọng bề mặt, (m3/m2.ngày) Đường kính bể lắng: D = = = 8,4 (m) Đường kính ống trung tâm: d = 20% x D = 20% x 8,4 = 1,68 (m) Chọn chiều sâu hữu ích của bể lắng H = 3,5(m), chiều cao lớp bùn lắng hbl = 0,5(m), chiều cao hố thu bùn ht = 0,3(m), chiều cao lớp trung hoà hth = 0,2(m), chiều cao bảo vệ hbv = 0,3(m). Vậy chiều cao tổng cộng của bể lắng đợt I là Htc = H + hbl + ht + hth + hbv = 3,5 + 0,5 + 0,3 + 0,2 + 0,3 = 4,8 (m) Chiều cao ống trung tâm h = 60% x H = 60% x 3,5 = 2,1 (m) Kiểm tra thời gian lưu nước của bể lắng Thể tích bể lắng: W = Thời gian lưu nước: t = thoả mãn (Nguồn [3]) Thể tích thực của bể: Wt = Máng thu nước Vận tốc nước chảy trong máng: chọn v = 0,6 (m/s). Diện tích mặt cắt ướt của máng A = = 38580 (mm2) (cao x rộng) = ( 150mm x 200mm)/máng Để đảm bảo không quá tải trong máng chọn kích thước máng: cao x rộng = (300mm x 300mm). Máng bê tông cốt thép dày 100mm, có lắp thêm máng răng cưa thép tấm không gỉ. Máng răng cưa Đường kính máng răng cưa được tính theo công thức Drc = D – (0,3 + 0,1 + 0,003) x 2 = 8,4 – 2 x 0,403 = 7,6 (m) Trong đó D : Đường kính trong bể lắng I, (m) 0,3 : Bề rộng máng tràn = 300 (mm) = 0,3 (m) 0,1 : Bề rộng thành bê tông = 100 (mm) = 0,1 (m). 0,003 : Tấm đệm giữa máng răng cưa và máng bê tông = 3mm Máng răng cưa được thiết kế có 4 khe/m dài, khe tạo góc 90o Như vậy tổng số khe dọc theo máng bê tông là : 7,6 x x 4 = 96 (khe) Lưu lượng nước chảy qua mỗi khe: Qkhe = Mặt khác ta lại có: Qkhe = Trong đó: Cd : Hệ số lưu lượng, Cd = 0,6 g : Gia tốc trọng trường (m/s2). : Góc của khía chữ V, H : Mực nước qua khe (m) Giải phương trình trên ta được: 5/2 x lnH = ln(1,83.10-4) => lnH = -3,442 => H = e-3,442 = 0,032 H = 0,032 (m) = 32 (mm) < 50 (mm) chiều sâu của khe đạt yêu cầu Tải trọng thu nước trên 1m dài thành tràn: q = = < 248 (m3/m.ngày) (Tải trọng máng tràn) Lượng bùn sinh ra mỗi ngày Wtươi = (Nguồn [1]) Trong đó: C2 :Hàm lượng cặn đi ra khỏi bể lắng, (mg/l) C1 : Hàm lượng cặn trong nước đi vào bể lắng. C1 = C0 + k x ap + 0,25 x M C0 : Hàm lượng cặn trong nước đi vào bể lắng, C0 = 285 (mg/l) ap : Hàm lượng phèn, ap = 20 (mg/l) k : Hệ số tạo cặn từ phèn, đối với phèn nhôm kĩ thuật, k = 1. M : Độ màu của nước, M = 200 C1 = 285 + 1x 20 + 0,25x 200 = 355 (mg/l) Vậy : Wtươi = (kgbùn/ngày). Giả sử nước thải có hàm lượng cặn 5% (độ ẩm 95%), tỷ số VSS : SS = 0,8 và khối lượng riêng của bùn tươi = 1,082 (kg/l). Vậy lưu lượng bùn tươi cần phải xử lý là: Qtươi = 9,1 (m3/ngày). Lượng bùn tươi có khả năng phân huỷ sinh học: Mtươi (VSS)= 497 (kgSS/ngày) x 0,8 = 397,6 (kgVSS/ ngày). Bùn dư từ quá trình sinh học được đưa về bể nén bùn. Tính toán ống dẫn nước thải ra khỏi bể lắng I Chọn vận tốc nước thải chảy trong ống v = 1 (m/s) (v ≤ 2m/s) Lưu lượng nước thải: Q = 83,33 (m3/ngày). Đường kính ống là: D = = 0,172 (m) = 172 (mm) Chọn ống nhựa uPVC có đường kính = 200mm Tính toán đường ống dẫn bùn Lưu lượng nước thải: Q = 8,7 (m3/ngày). Bơm bùn hoạt động 4 (giờ/ngày) Đường kính ống là: D == 0,035 (m) Chọn ống nhựa uPVC có đường kính = 49mm Chọn bơm bùn tươi từ bể lắng I tới bể nén bùn Lưu lượng bùn thải: Q = 8,7 (m3/ngày) = 1.10-4 (m3/s). Công suất bơm N = = 0,00552 (Kw) = 0,007 (Hp) Trong đó: h : Hiệu suất chung của bơm từ 0,72 – 0,93, chọn h= 0,8 : Khối lượng riêng của nước (kg/m3) Chọn bơm bùn được thiết kế 1 bơm có công suất 0,15 Kw. Thiết bị cào bùn bể lắng Loại cầu trung tâm. Hoạt động với vận tốc chậm, gom bùn lắng ở đáy bể về hố gom bùn. Từ đây, bùn được bơm hút đi. Chế độ vận hành 24/24. Hàm lượng SS và BOD5, COD sau khi qua bể lắng I giảm: = (1 – 0,7) = 285 x 0,3 = 106,5(mg/l) = (1 – 0,4) = 128,25 x 0,6 = 76,95 (mg/l) = (1 – 0,4) = 513 x 0,6 = 307,8 (mg/l) Bảng 5.6: Tổng hợp tính toán bể lắng I Thông số Kí hiệu Đơn vị Giá trị Đường kính bể lắng D mm 8.400 Chiều cao xây dựng bể lắng Hxd mm 4.800 Đường kính ống trung tâm d mm 1.700 Chiều cao ống trung tâm h mm 2.100 Tổng số khe máng răng cưa n khe 96 Kích thước máng Đường kính máng răng cưa Drc mm 7.600 Chiều rộng máng thu nước B mm 300 Chiều cao máng thu nước H mm 300 Đường kính ống dẫn nước ra D mm 200 Thể tích bể lắng Wt m3 186 5.2.8 Bể Aerotank Nhiệm vụ Loại bỏ các hợp chất hữu cơ hoà tan có khả năng phân huỷ sinh học nhờ quá trình vi sinh vật lơ lửng hiếu khí. Tính toán Các thông số tính toán quá trình bùn hoạt tính xáo trộn hoàn toàn Hàm lượng BOD5 trong nước thải dẫn vào Aerotank = 76,95 (mgBOD5/l) và SS = 85,5 (mg/l) tỷ số BOD5/COD = 0,25 Yêu cầu BOD5 và SS sau xử lý sinh học hiếu khí là: 30 (mg/l) và 50 (mg/l). Trong đó: Q : Lưu lượng nước thải, Q = 2.000 (m3/ngđ) t : Nhiệt độ trung bình của nước thải, t = 25oC. Xo : Lượng bùn hoạt tính trong nước thải ở đầu vào bể, Xo= 0 (mg/l) X : Nồng độ chất lơ lửng dễ bay hơi trong hỗn hợp bùn hoạt tính MLVSS, X = 2.500 (mg/l) (cặn bay hơi 2.500 – 4.000 mg/l) XT : Nồng độ cặn lắng ở đáy bể lắng đợt II cũng là nồng độ cặn tuần hoàn. XT =10.000 (mg/l). : Thời gian lưu của bùn hoạt tính (tuổi của cặn) trong công trình. (ngày). Chọn (ngày) Chế độ thủy lực của bể: Khuấy trộn hoàn chỉnh. Y :Hệ số năng suất sử dụng chất nền cực đại (hệ số sinh trưởng cực đại). Y= (0,4 – 0,6) (mg bùn hoạt tính/mgBOD). Chọn Y = 0,6. Kd : Hệ số phân hủy nội bào. Kd = (0,02 – 0,1) (ngày-1), chọn Kd = 0,06. Z : Độ tro của cặn hữu cơ lơ lửng ra khỏi bể lắng II, Z = 0,2 trong đó có 80% cặn bay hơi. F/M : Tỷ lệ BOD5 có trong nước thải và bùn hoạt tính, F/M = (0,2 – 1,0) (kg BOD5/kg bùn hoạt tính) với bể Aerotank xáo trộn hoàn toàn. L : Tải trọng các chất hữu cơ sẽ được làm sạch trên một đơn vị thể tích của bể xử lý, L= (0,8 – 1,9) (kgBOD5/m3.ngày) với bể Aerotank xáo trộn hoàn toàn. Các thành phần hữu cơ khác như Nitơ và Photpho có tỷ lệ phù hợp để xử lý sinh học (BOD5 : N : P = 100 : 5 :1) (Nguồn: Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải – TS. Trịnh Xuân Lai). Dự đoán BOD5 hoà tan trong dòng ra dựa vào mối quan hệ: BOD5 dòng ra = BOD5 hoà tan trong dòng ra + BOD5 của SS ở đầu ra Tính nồng độ BOD5 hòa tan trong nước đầu ra Nồng độ cặn hữu cơ có thể bị phân hủy: a = 0,65 x 30 = 19,5 (mg/l) 1 mg SS khi bị ôxy hóa hoàn toàn tiêu tốn 1,42 (mgO2). Vậy nhu cầu ôxy hóa cặn như sau: b = 19,5 x 1,42 = 27,69 (mg/l) Lượng BOD5 chứa trong cặn lơ lửng đầu ra (chuyển đổi từ BOD20 sang BOD5): c = 27,69 x 0,68 = 18,83 (mg/l) Lượng BOD5 hòa tan còn lại trong nước khi ra khỏi bể lắng S = 30 – 18,83 = 11,17 (mg/l) Xác định hiệu quả xử lý Hiệu quả xử lý tính theo BOD5 hòa tan E = = x 100 = 85% Hiệu quả xử lý tính theo BOD tổng cộng: = 61% Thể tích bể Aerotank: Trong đó: W : Thể tích bể Aerotank, (m3) Q : Lưu lượng nước thải đầu vào, Q = 2.000 (m3/ngđ) Y : Hệ số sản lượng bùn, Y = 0,6 (mgVSS/mgBOD) So – S : 76,95– 11,17 = 65,78 (mg/l) X : Nồng độ chất rắn lơ lửng bay hơi được duy trì trong bể Aerotank, X = 2.500 (mg/l) Kd : 0,06 (ngày-1) qc : Thời gian lưu bùn 10 ngày. Vậy: W = = 198 (m3) Diện tích của Aerotank trên mặt bằng: A = = Trong đó: H: Chiều cao công tác của Aerotank, chọn H = 4 (m) Chọn L x B = 9 m x 6m Chiều cao xây dựng của bể Aerotank: Hxd = H + hbv = 4 + 0,5 = 4,5 (m) Trong đó: hbv: Chiều cao bảo vệ, chọn hbv = 0,5 (m) Thể tích thực của bể: Wt = 9 x 6 x 4,5 = 243 (m3) Tính tổng lượng cặn sinh ra hằng ngày Tốc độ tăng trưởng của bùn: Yb = (Nguồn: Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải – Trịnh Xuân Lai – trang 67) Yb = = 0,375 Lượng bùn hoạt tính sinh ra mỗi ngày do khử BOD5: Px = Yb x Q x (So – S).10-3 = 0,375 x 2.000 x (76,95 - 11,17).10-3 = 49,34 (kg/ngđ) Tổng lượng cặn lơ lửng sinh ra theo độ tro của cặn Z = 0,2 Px(SS) = = = 61,68(kg/ngđ) Tính lượng bùn dư phải xả hàng ngày Qxả Qxả = (Nguồn [5](CT 6.11). Qxả = (m3/ngày). Trong đó: V : Thể tích của bể V = 198 (m3). Qr = Qv = 2.500 (m3/ngày) coi lượng nước theo bùn là không đáng kể. X : Nồng độ bùn hoạt tính trong bể, (mg/l) : Thời gian lưu của bùn hoạt tính (tuổi của cặn) trong công trình.= 0,75 ÷ 15 (ngày). Chọn = 10 (ngày). XT : Nồng độ cặn lắng ở đáy bể lắng đợt II cũng là nồng độ cặn tuần hoàn. XT= 0,8 x 10.000 = 8.000 (mg/l). Xr : Nồng độ bùn hoạt tính đã lắng Xr = 0,7 x 19,5 = 13,65 (mg/l), (0,7 là tỷ lệ lượng cặn bay hơi trong tổng số cặn hữu cơ, cặn không tro). Thời gian tích lũy cặn (tuần hoàn lại) không xả cặn ban đầu: (ngày) Sau khi hệ thống hoạt động ổn định lượng bùn hữu cơ xả ra hàng ngày B = Qxả x 10.000 = 2,8 x 10.000 = 28000 (g/ngày) = 28 (kg/ngày) Trong đó cặn bay hơi B’ = 0,7 x 28 = 19,6 (kg/ngày) Cặn bay hơi trong nước đã xử lý đi ra khỏi bể lắng B” = 2.000 x 13,65 = 27300 (g/ ngày) = 27,3 (kg/ngày). Tổng lượng cặn hữu cơ sinh ra: B’ + B” = 19,6 + 27,3 = 46,9 (kg/ngày) Xác định lưu lượng bùn tuần hoàn QT Để nồng độ bùn trong bể luôn giữ ở giá trị 2.500 (mg/l) ta có: Phương trình cân bằng vật chất: (m3/ngày) = 37,5(m3/h) Thời gian lưu nước trong bể Aerotank = = = 0,12 ( ngày )3 (giờ) Kiểm tra chỉ tiêu làm việc của bể Aerotank F/M = (Công thức 5 – 22. Nguồn [3]) = = 0,26 (mgBOD/mgbùn.ngđ) Tốc độ sử dụng chất nền của 1g bùn hoạt tính trong 1 ngày = 0,22 (mg/mg.ngđ) Tải trọng thể tích bể: = 0,8 (kgBOD5/m3.ngđ) Î (0,8 – 1,9kg BOD5/m3.ngày) (Nguồn: Bảng 6 – 1, Tính toán thiết kế các công trình xử lý NT, TS. Trịnh Xuân Lai) Tính lượng ôxy cần thiết cung cấp cho bể Aerotank Lượng ôxy lý thuyết cần cung cấp theo điều kiện chuẩn OCo = (Công thức 6 – 15. Nguồn [3]) Với f: hệ số chuyển đổi giữa BOD5 và BOD20 là 0,67 OCo = = 126,3 (kgO2/ngđ) Lượng ôxy cần thiết trong điều kiện thực: OCt = OCo x Trong đó: Cs20 : Nồng độ ôxy bão hòa trong nước ở 20oC, (mg/l) CL : Lượng ôxy hòa tan cần duy trì trong bể, (mg/l) Csh : Nồng độ ôxy bão hòa trong nước sạch ứng với nhiệt độ 25oC (nhiệt độ duy trì trong bể), (mg/l) b : Hệ số điều chỉnh sức căng bề mặt theo hàm lượng muối. Đối với nước thải, b = 1 a : Hệ số điều chỉnh lượng ôxy ngấm vào nước thải do ảnh hưởng của hàm lượng cặn, chất hoạt động bề mặt, loại thiết bị làm thoáng, hình dạng và kích thước bể có giá trị từ 0,6 ¸ 2,4. Chọn a = 0,6. T : Nhiệt độ nước thải, T= 25oC OCt = (kgO2/ngđ) Lượng không khí cần thiết cung cấp cho bể Qkk = Trong đó: OCt : Lượng ôxy thực tế cần sử dụng cho bể OU : Công suất hòa tan ôxy vào nước thải của thiết bị phân phối. OU = Ou x h Trong đó: h : Chiều sâu ngập nước của thiết bị phân phối. Chọn độ sâu ngập nước của thiết bị phân phối (xem như gần sát đáy) và chiều cao của giá đỡ không đáng kể h = 4 (m). Ou : Lượng ôxy hòa tan vào 1m3 nước thải của thiết bị phân phối bọt khí nhỏ và mịn ở chiều sâu 1m. Chọn Ou = 8 (gO2/m3.m) OU = Ou x h = 8 x 4 = 32 (gO2/m3) f: Hệ số an toàn, chọn f = 1,5 Vậy Qkk = x f = x 1,5 = 12630 (m3/ngđ) = 0,15 m3/s Chọn đĩa phân phối khí dạng đĩa xốp đường kính 168 mm. Lưu lượng riêng phân phối khí của đĩa thổi khí = 150 – 200 (l/phút), chọn = 180 (l/phút). Lượng đĩa thổi khí trong bể Aerotank: N = (đĩa) Chọn N = 50 đĩa thổi khí. Tính toán máy thổi khí Áp lực cần thiết của máy thổi khí: Hm = h1 + hd + H Trong đó: h1 : Tổn thất trong hệ thống ống vận chuyển h1 = 0,4 (m) hd : Tổn thất qua đĩa phun không quá 0,7m. Chọn hd = 0,6 (m) H : Độ sâu ngập nước của miệng vòi phun H = 4 (m) Hm = 0,4 + 0,6 + 4 = 5 (m) Công suất máy thổi khí Pmáy = Trong đó: Pmáy : Công suất yêu cầu của máy nén khí , (Kw) G : Trọng lượng của dòng không khí , (kg/s) G = Qkk ´ rkhí = 0,15 ´ 1,3 = 0,195 (kg/s) R : Hằng số khí , R = 8,314 (KJ/K.mol.0K) T1 : Nhiệt độ tuyệt đối của không khí đầu vào T1= 273 + 25 = 298 (0K) P1 : Áp suất tuyệt đối của không khí đầu vào P1= 1 (atm) P2 : Áp suất tuyệt đối của không khí đầu ra P2 = n = = 0,283 ( K = 1,395 đối với không khí ) 29,7 : Hệ số chuyển đổi e : Hiệu suất của máy, chọn e = 0,8 Vậy: Pmáy = = 8,5 (Kw) Tính toán đường ống dẫn khí Vận tốc khí trong ống dẫn khí chính, chọn vkhí = 15 (m/s) Lưu lượng khí cần cung cấp, Qkk = 12630 (m3/ngđ) = 0,15 (m3/s) Đường kính ống phân phối chính D = == 0,112 (m) Chọn ống thép có đường kính D = 114 mm. Từ ống chính ta phân làm 11 ống nhánh cung cấp khí cho bể, lưu lượng khí qua mỗi ống nhánh: Q’k = = 0,014 (m3/s) Vận tốc khí qua mỗi ống nhánh v’khí = 15 (m/s) Đường kính ống nhánh: d = = 0,035 (m) Chọn loại ống thép có đường kính = 42 mm. Kiểm tra lại vận tốc Vận tốc khí trong ống chính Vkhí = = = 14,7 (m/s) Vậy Vkhí nằm trong khoảng cho phép (10 - 15 m/s) Vận tốc khí trong ống nhánh: v’khí = = = 10,11 (m/s) Vậy v’khí nằm trong khoảng cho phép (10 - 15 m/s) (Nguồn[3]) Tính toán đường ống dẫn nước thải ra khỏi bể Chọn vận tốc nước thải trong ống: v = 1,2 (m/s) Lưu lượng nước thải: Q = 2.000 (m3/ngày) = 0,023 (m3/s) Lưu lượng bùn tuần hoàn: Qt = 900 (m3/ngày) = 0,01 (m3/s) Lưu lượng nước thải ra khỏi bể Aerotank hay vào bể lắng: Qv = Q + Qt = 2.000 + 900 = 2900 (m3/ngày) = 121(m3/h). Chọn loại ống dẫn nước thải là ống uPVC, đường kính của ống: D = = = 0,187 (m) Chọn ống uPVC có đường kính 200 mm. Tính toán đường ống dẫn bùn tuần hoàn Lưu lượng bùn tuần hoàn Qt = 900 (m3/ng.đ) = 0,01 (m3/s). Chọn vận tốc bùn trong ống v= 2 (m/s) D = = = 0,08 (m) = 90 (mm) Chọn ống uPVC có đường kính 90 mm. = (1 – 60%) = 307,8 x 0,4 = 123,12 mg/l Bảng 5.7: Tổng hợp tính toán bể Aerotank Thông số Kí hiệu Đơn vị Giá trị T