Đề tài Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt và bếp ăn, công suất 80m3/ng.đ

MỤC LỤC DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT BOD Nhu cầu oxi sinh hoá (hay sinh học) BTNMT Bộ Tài Nguyên Môi Trường COD Nhu cầu oxi hoá học DO Oxy hoà tan SS Chất rắn lơ lửng MLSS Sinh khối lơ lửng MLVSS Sinh khối bay hơi hỗn hợp TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam NTSH Nước thải sinh hoạt QCXD Quy chuẩn xây dựng QCVN Quy chuẩn Việt Nam SCR Song chắn rác PCCC Phòng cháy chữa cháy DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU STT Bảng 1 Bảng 3-1: Tải lượng chất bẩn tính cho một người trong ngày đêm 2 Bảng 3-2: Đặc tính của bùn tự hoại trong nước thải sinh hoạt 3 Bảng 3-3: Một vài phương pháp xử lý nước thải theo quy trình xử lý cơ học, hóa học, sinh học 4 Bảng 3-4: Cơ sở lựa chọn phương pháp xử lý nước thải bằng sinh học 5 Bảng 4.1: Tải lượng và nồng độ chất bẩn trong nước thải sinh hoạt 6 Bảng 4.2: Tính chất nước thải sinh hoạt Công ty Thành Tài Long An 7 Bảng 4.3. Quy chuẩn QCVN 14:2008/BTNMT cột A 8 Bảng 4.4: So sánh phương án xử lý cơ học 9 Bảng 4.5: So sánh phương án xử lý sinh học 10 Bảng 4.6 : So sánh các phương án khử trùng 11 Bảng 5.1. Các thông số xây dựng mương đặt song chắn rác 12 Bảng 5.2. Các thông số thiết kế bể tự hoại 13 Bảng 5.4.Các thông số thiết kế bể thu gom 14 Bảng 5.5 . Thông số thiết kế bể điều hoà 15 Bảng 5.6. Giá trị của hằng số thực nghiệm a, b ở t0 ≥ 200C 16 Bảng 5.7. Các thông số thiết kế thiết bị lắng I 17 Bảng 5.8. Các thông số thiết kế thiết bị lọc sinh học Biofor 18 Bảng 5.9. Thông số thiết kế bể lắng II 19 Bảng 5.10. Thông số thiết kế bể chứa bùn DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ STT Hình 1 Hình 3.1 - Sơ đồ cấu tạo bể tự hoại 2 Hình 3.2 : Sơ đồ làm việc của bể Aeroatnk truyền thống 3 Hình 3.3 : Sơ đồ làm việc của Aerotank nạp theo bậc 4 Hình 3.4: Sơ đồ làm việc của bể Aerotank có ngăn tiếp xúc 5 Hình 3.5 : Sơ đồ làm việc của bể Aerotank làm thoáng kéo dài 6 Hình 3.6 : Sơ đồ làm việc của bể Aerotank khuấy trộn hoàn chỉnh 7 Hình 3.7. Sơ đồ xử lý nước thải theo quá trình sinh trưởng dính bám hiếu khí 8 Hình 3.8 - Sơ đồ nguyên lý hoạt động của bể USBF 9 Hình 3.9. Sơ đồ công nghệ XLNT Sinh hoạt Công ty TNHH Hong IK Vina 10 Hình 3.10. Sơ đồ công nghệ XLNT Sinh hoạt Xí nghiệp Cao su Hóc Môn 11 Hình 3.11. Sơ đồ công nghệ XLNT Sinh hoạt Xí nghiệp Cao su Bình Dương 12 Hình 4.1. Thành phần các chất trong nước thải sinh hoạt 13 Hình 4.2. Sơ đồ công nghệ phương án 1 14 Hình 4.3 – Sơ đồ công nghệ phương án 2 15 Hình 5.1. Tiết diện ngang các loại thanh của song chắn rác 16 Hình 5.2 : Sơ đồ lắp đặt song chắn rác 17 Hình 5.3. Đĩa phân phối khí CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU CHUNG 1.1. ĐẶT VẤN ĐỀ Trong những thập niên gần đây, ô nhiễm môi trường nói chung và ô nhiễm nước nói riêng đang trở thành mối lo chung của nhân loại. Vấn đề ô nhiễm môi trường và bảo vệ sự trong sạch cho các thủy vực hiện nay đang là những vấn đề cấp bách trong quá trình phát triển xã hội khi nền kinh tế và khoa học kỹ thuật đang tiến lên những bước dài. Để phát triển bền vững chúng ta cần có những biện pháp kỹ thuật hạn chế, loại bỏ các chất ô nhiễm do hoạt động sống và sản xuất thải ra môi tường. Một trong những biện pháp tích cực trong công tác bảo vệ môi trường và chống ô nhiễm nguồn nước là tổ chức thoát nước và xử lý nước thải trước khi xả vào nguồn tiếp nhận. Bên cạnh sự phát triển và ứng dụng các khoa học – kỹ thuật hiện đại đã phát sinh những vấn đề cần giải quyết đó là làm cho môi trường bị ô nhiễm do quá trình sản xuất cũng như hoạt động sinh hoạt trong công ty, xí nghiệp, như: bụi, khói, chất thải, nước thải. Vì vậy, việc xây dựng một hệ thống xử lý nước thải nhằm bảo vệ môi trường và đảm bảo chỉ tiêu chất lượng xả là rất cần thiết. Để đáp ứng một trong những yêu cầu trên, chủ đầu tư là Công ty CP SX-DV-TM-XD Thành Tài Long An đã có kế hoạch xây dựng một hệ thống thoát nước với mục đích thu gom và xử lý đảm bảo chất lượng an toàn trước khi xả thải ra môi trường. Đối với trạm xử lý nước thải này, do hạn chế về mặt diện tích, đòi hỏi có mỹ quan và xử lý nước thải từ nhà máy để đảm bảo tiêu chuẩn xả thải ra môi trường theo QCVN 14:2008/BTNMT - Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải sinh hoạt. Đồng thời, trạm xử lý nước thải loại này phải đảm bảo tính thẩm mỹ, không được phát sinh mùi, tiếng ồn, đòi hỏi tính kỹ thuật và độ bền cao. Với nhu cầu cấp thiết của thực tế, áp dụng những kiến thức đã được học từ phía nhà trường nhằm đưa ra một phương án phù hợp để đáp ứng những yêu cầu đã nêu trên từ phía Công ty. Trong phạm vi hẹp của luận văn em chọn đề tài “Tính toán thiết kế trạm xử lý nước thải sinh hoạt Công ty CP SX-DV-TM-XD Thành Tài Long An “. 1.2. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Đáp ứng quy hoạch phát triển kinh tế xã hội và kế hoạch bảo vệ môi trường của Tỉnh Long An, cùng với kế hoạch xây dựng hệ thống thoát nước với mục đích thu gom và xử lý đảm bảo chất lượng an toàn trước khi xả thải ra môi trường của tỉnh. Bên cạnh đó, với nhu cầu thực tế từ phía Công ty thì việc nghiên cứu và lựa chọn một phương án phù hợp để thiết kế xây dựng trạm xử lý nước thải sinh hoạt cho Công ty CP SX-DV-TM-XD Thành Tài Long An là rất thiết thực. 1.3. TÊN ĐỀ TÀI Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt Công ty CP SX-DV-TM-XD Thành Tài Long An với công suất 80m3/ngày.đêm nhằm đạt tiêu chuẩn xả thải QCVN 14:2008/BTNMT – Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải sinh hoạt. 1.4. MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI Lựa chọn và thiết kế công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt Công ty CP SX-DV-TM- XD Thành Tài Long An để đảm bảo tiêu chuẩn xả thải, đồng thời giảm thiểu tác hại lên môi trường trong điều kiện phù hợp với thực tế của Công ty. 1.5. NỘI DUNG ĐỀ TÀI Khảo sát, đánh giá hiện trạng ô nhiễm môi trường do nước thải sinh hoạt gây ra tại công ty. Đề xuất công nghệ xử lý phù hợp với điều kiện hiện trạng và vị trí lắp đặt. Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt. Tính toán kinh tế và chọn lựa phương án khả thi. Triển khai bản vẽ thi công lắp đặt đường ống, thiết bị cho công trình. CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN VỀ CÔNG TY VÀ CÁC VẤN ĐỀ MÔI TRƯỜNG 2.1. THÔNG TIN CHUNG VỀ CÔNG TY 2.1.1. Vị trí địa lý của Công ty Công ty CP SX-DV-TM- XD Thành Tài thuộc Cụm CN Long Định, Xã Long Định, Huyện Cần Đước, Tỉnh Long An. Phía Đông giáp với Công ty Phân bón Bình Điền. Phía Tây giáp với Công ty Xi măng. Phía Bắc giáp với trục lộ giao thông. Phía Nam giáp với sông Vàm Cỏ Đông. Ngành nghề hoạt động: Vận chuyển, mua bán xăng, dầu lửa, dầu DO, gas,… bằng xe bồn chuyên dụng; Mua bán mỡ nhớt; Dịch vụ rửa các loại xe chuyên dụng LPG; Chiết nạp gas, sản xuất bình chứa LPG và phụ liệu ngành Gas; Cho thuê kho bãi; Kinh doanh vận chuyển hàng hóa bằng ôtô; San lấp mặt bằng làm đường giao thông nội bộ trong mặt bằng xây dựng; Xây dựng dân dụng, công nghiệp, đường ống dẫn khí đốt. 2.1.2. Sơ lược về sản phẩm của Công ty Nhà máy sản xuất vỏ bình với công suất sản xuất và bảo dưỡng 700.000 bình/tháng. Nhà máy chiết nạp Gas với công suất 600.000 tấn/tháng. Hệ thống cảng LPG chuyên dụng; hệ thống kho bãi. 2.2. CÁC VẤN ĐỀ MÔI TRƯỜNG CỦA CÔNG TY Các nguồn gây ô nhiễm chủ yếu trong các công ty thường được phân chia thành 3 dạng: chất thải rắn, khí thải và nước thải. Trong quá trình sản xuất còn gây ra các nguồn ô nhiễm khác như tiếng ồn, độ rung và khả năng gây cháy nổ. 2.2.1. Ô nhiễm khí thải Khí thải sinh ra từ công ty có thể là: Khí thải Chlo sinh ra trong quá trình khử trùng thiết bị, nhà xưởng. Bụi sinh ra trong quá trình vận chuyển, bốc dỡ nguyên liệu. Hơi tác nhân lạnh có thể bị rò rỉ: NH3 Hơi xăng dầu từ các bồn chứa nhiên liệu, máy phát điện, nồi hơi. Tiếng ồn, nhiệt độ Tiếng ồn xuất hiện trong công ty chủ yếu do hoạt động của các thiết bị lạnh, cháy nổ, phương tiện vận chuyển… 2.2.2. Chất thải rắn Ngoài ra còn có một lượng nhỏ rác thải sinh hoạt, các bao bì, dây niềng hư hỏng hoặc đã qua sử dụng với thành phần đặc trưng của rác thải đô thị. Chất thải rắn: Chất thải rắn sinh hoạt: Lượng chất thải rắn sinh hoạt phát sinh khoảng 50 – 60 kg/ngày. Lượng chất thải rắn này được thu gom và phân loại tại nguồn. Xí nghiệp đã hợp đồng với Xí nghiệp công trình công cộng để thu gom, vận chuyển và xử lý. Chất thải rắn công nghiệp không nguy hại: phát sinh từ quá trình sản xuất chủ yếu là các phế phẩm không đạt yêu cầu, với khối lượng 200 kg/tháng. Hiện nay, tất cả các chất thải này được hợp đồng với Công ty thu gom và xử lý. Chất thải nguy hại: bao gồm vỏ bình gas cũ, bóng đèn huỳnh quang hỏng, hóa chất, bao bì nhựa dính hóa chất,... với khối lượng 814 kg/tháng. Xí nghiệp đã tiến hành thu gom, phân loại và ký hợp đồng với các Công ty để thu gom và xử lý nguồn ô nhiễm này theo đúng quy định của nhà nước. 2.2.3. Ô nhiễm nước thải Hiện nay, nguồn nước thải sản xuất của xí nghiệp phát sinh từ các nguồn sau: Nước giải nhiệt cho máy móc thiết bị: 250 m3/ngày Nước thải từ bể nhúng cách ly giải nhiệt: 2 m3/ngày Đối với lượng nước giải nhiệt cho máy móc, thiết bị: không thải ra môi trường mà thông qua hệ thống tuần hoàn giải nhiệt để tái sử dụng. Lượng nước thải sản xuất phát sinh được thu gom, đưa về hệ thống xử lý nước thải của Công ty xử lý trước khi thải ra hồ tự thấm. Nước thải sinh hoạt phát sinh từ nhà ăn, các nhà vệ sinh của khu vực văn phòng và nhà xưởng, từ các bồn rửa tay của công nhân viên. Thành phần ô nhiễm chủ yếu là BOD, COD,TSS, Coliform,.... Lưu lượng thải trung bình 49 m3/ngày. 2.2.4. Nhu cầu sử dụng điện, nước v Điện: năng lượng tiêu thụ chính phục vụ cho các hoạt động của xí nghiệp là điện năng. Năng lượng điện được sử dụng chủ yếu chạy thiết bị, máy móc phục vụ sản xuất, ngoài ra điện còn được dung với mục đích làm mát như quạt, máy lạnh, thiết bị văn phòng và thắp sang khu vực hoạt động của toàn xí nghiệp, ví dụ như lượng điện tiêu thụ trong quý III năm 2010 khoảng 920 700 Kwh. v Nước: nhu cầu sử dụng nước cho sản xuất và sinh hoạt ước tính trung bình, ví dụ như trong quý III năm 2010 là khoảng 900 m3. 2.2.5. Quy định về bảo vệ môi trường Nước thải sản xuất và nước thải sinh hoạt phát sinh từ nhà ăn, các nhà vệ sinh trong Công ty, từ các bồn rửa tay của công nhân viên sẽ được thu gom tập trung lại và đưa về hệ thống xử lý nước thải của Công ty xử lý chung trước khi thải ra song. Nước mưa chảy tràn trên bề mặt diện tích khuôn viên Công ty sau đó thu vào hệ thống thoát nước. Vì nước mưa được coi là nước không gây ô nhiễm nên không xử lý mà thu gom và chạy vào hệ thống thoát nước của Công ty. Biện pháp quản lý tốt nhất là vệ sinh sạch sẽ trong khuôn viên mặt bằng của Công ty, để khi mưa xuống ít làm ô nhiễm lây lan nguồn nước khác. 2.2.6. Công tác phòng chống cháy nổ và an toàn lao động v Phòng chống cháy nổ: Xí nghiệp đã hết sức chú trọng vấn đề này từ khi mới thành lập bằng cách áp dụng đồng bộ các biện pháp kỹ thuật, tổ chức huấn luyện, tuyên truyền giáo dục và pháp chế. Các biện pháp có thể áp dụng bao gồm: Các thiết bị máy móc được bố trí phù hợp và thong thoáng để cho xe cứu hỏa ra vào khi có sự cố xảy ra. Thường xuyên kiểm tra các hệ thống điện trong Công ty. Các thiết bị PCCC được đặt đúng nơi quy định. Thường xuyên tổ chức huấn luyện, tuyên truyền giáo dục phòng chống cháy nổ, phòng cháy chữa cháy. v An toàn lao động Tai nạn lao động có thể xảy ra do sự cố bất cẩn về điện hay do sự không tuân thủ nghiêm ngặt những quy định khi vận hành máy móc. Mức độ tác động có thể gây ra thương tật hay tính mạng người lao động. Công ty luôn quan tâm đến vấn đề sức khỏe và an toàn cho người lao động. Cụ thể: Đảm bảo các yếu tố vi khí hậu và điều kiện lao động đạt tiêu chuẩn do Bộ Y Tế ban hành để đảm bảo sức khỏe cho người lao động. Trang bị kịp thời, đầy đủ trang bị bảo hộ lao động và thường xuyên nhắc nhở công nhân thực hiện tốt quy định về an toàn lao động. Giáo dục ý thức vệ sinh công nghiệp và bảo vệ môi trường cho công nhân trong quá trình lao động. CHƯƠNG 3. TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI SINH HOẠT VÀ CÔNG NGHỆ XỬ LÝ 3.1. THÀNH PHẦN VÀ TÍNH CHẤT CỦA NƯỚC THẢI SINH HOẠT 3.1.1. Thành phần của nước thải sinh hoạt Nước thải sinh hoạt được hình thành trong quá trình sinh hoạt của con người. Một số các hoạt động dịch vụ hoặc công cộng như bệnh viện, trường học, nhà ăn,… cũng tạo ra các loại nước thải có thành phần và tính chất tương tự như nước thải sinh hoạt. Nước thải là hệ đa phân tán thô bao gồm nước và các chất bẩn. Các cặn bẩn trong nước thải sinh hoạt có nguồn gốc từ các hoạt động của con người. Các chất bẩn này với thành phần hữu cơ và vô cơ, tồn tại dưới dạng cặn lắng, các chất rắn không lắng được và các chất hòa tan. Thành phần tính chất của nước thải được xác định bằng phân tích hóa lý, vi sinh. 3.1.1.1. Thành phần vật lý Theo trạng thái vật lý, các chất bẩn trong nước thải được chia thành: Các chất không hòa tan ở dạng lơ lửng, kích thước lớn hơn 10-4mm, có thể ở dạng huyền phù, nhũ tương hoặc dạng sợi, giấy, vải. Các tạp chất bẩn dạng keo với kích thước hạt trong khoảng 10-4-10-6mm. Các chất bẩn dạng hào tan có kích thước nhỏ hơn 10-6mm, có thể ở dạng phân tử hoặc phân li thành ion. Nước thải sinh hoạt của Công ty CP SX-DV-TM-XD Thành Tài Long An bao gồm nước từ căn tin nhà bếp nấu ăn, nhà vệ sinh thường có mùi hôi khó chịu khi vận chuyển trong cống sau 2 – 6 giờ sẽ xuất hiện khí hydrosunfua (H2S). 3.1.1.2. Thành phần hóa học Các chất hữu cơ trong nước thải chiếm khoảng 50 - 60% tổng các chất. Các chất hữu cơ này bao gồm chất hữu cơ thực vật: cặn bã thực vật, rau, hoa quả, giấy và các chất hữu cơ động vật: chất thải bài tiết của người. Các chất hữu cơ trong nước thải theo đặc tính hóa học gồm chủ yếu là protein (chiếm 40 – 60%), hydratcacbon (25 – 50%), các chất béo, dầu mỡ (10%). Urê cũng là chất hữu cơ quan trọng trong nước thải. Nồng độ các chất hữu cơ thường được xác định thông qua chỉ tiêu BOD, COD. Bên cạnh các chất trên nước thải còn chứa các liên kết hữu cơ tổng hợp: các chất hoạt động bề mặt mà điển hình là chất tẩy tổng hợp (Alkyl bezen sunfonat- ABS) rất khó xử lí bằng phương pháp sinh học và gây nên hiện tượng sủi bọt trong các trạm xử lý nước thải và trên mặt nước nguồn – nơi tiếp nhận nước thải. Các chất vô cơ trong nước thải chiếm 40 - 42% gồm chủ yếu: cát, đất sét, các axit, bazơ vô cơ,… Nước thải chứa các hợp chất hóa học dạng vô cơ như sắt, magie, canxi, silic, nhiều chất hữu cơ sinh hoạt như phân, nước tiểu và các chất thải khác như: cát, sét, dầu mỡ. Nước thải vừa xả ra thường có tính kiềm, nhưng dần dần trở nên có tính axit vì thối rữa. 3.1.1.3. Thành phần vi sinh Trong nước thải còn có mặt nhiều dạng vi sinh vật: vi khuẩn, vi rút, nấm, rong tảo, trứng giun sán. Trong số các dạng vi sinh vật đó, có thể có cả các vi trùng gây bệnh, ví dụ: lỵ, thương hàn, có khả năng gây thành dịch bệnh. Về thành phần hóa học thì các loại vi sinh vật thuộc nhóm các chất hữu cơ. Khi xét đến các quá trình xử lí nước thải, bên cạnh các thành phần vô cơ, hữu cơ, vi sinh vật như đã nói trên thì quá trình xử lí còn phụ thuộc rất nhiều trạng thái hóa lí của các chất đó và trạng thái này được xác định bằng độ phân tán của các hạt. Theo đó, các chất chứa trong nước thải được chia thành 4 nhóm phụ thuộc vào kích thước hạt của chúng. Nhóm 1: Gồm các tạp chất phân tán thô, không tan ở dạng lơ lửng, nhũ tương, bọt. Kích thước hạt của nhóm 1 nằm trong khoảng 10-1-10-4mm. Chúng cũng có thể là chất vô cơ, hữu cơ, vi sinh vật và hợp cùng với nước thải thành hệ dị thể không bền và trong điều kiện xác định, chúng có thể lắng xuống dưới dạng cặn lắng hoặc nổi lên trên mặt nước hoặc tồn tại ở trạng thái lơ lửng trong khoảng thời gian nào đó. Do đó, các chất chứa trong nhóm này có thể dễ dàng tách ra khỏi nước thải bằng phương pháp trọng lực. Nhóm 2: Gồm các chất phân tán dạng keo với kích thước hạt của nhóm này nằm trong khoảng 10-4-10-6mm. Chúng gồm 2 loại keo: keo ưa nước và keo kị nước. Keo ưa nước được đặc trưng bằng khả năng liên kết giữa các hạt phân tán với nước. Chúng thường là những chất hữu cơ có trọng lượng phân tử lớn: hydratcacbon (xenlulo, tinh bột), protit (anbumin, hemoglobin). Keo kị nước (đất sét, hydroxyt sắt, nhôm, silic) không có khả năng liên kết như keo ưa nước. Thành phần các chất keo có trong nước thải chiếm 35-40% lượng các chất lơ lửng. Do kích thước nhỏ bé nên khả năng tự lắng của các hạt keo là khó khăn. Vì vậy, để các hạt keo có thể lắng được, cần phá vỡ độ bền của chúng bằng phương pháp keo tụ hóa học hoặc sinh học. Nhóm 3: Gồm các chất hòa tan có kích thước hạt phân tử nhỏ hơn 10-7mm. Chúng tạo thành hệ một pha còn gọi là dung dịch thật. Các chất trong nhóm 3 rất khác nhau về thành phần. Một số chỉ tiêu đặc trưng cho tính chất nước thải: độ màu, mùi, BOD, COD,… được xác định thông qua sự có mặt các chất thuộc nhóm này và để xử lí chúng thường sử dụng biện pháp hóa lí và sinh học. Nhóm 4: Gồm các chất trong nước thải có kích thước hạt nhỏ hơn hoặc bằng 10-8mm (phân tán ion). Các chất này chủ yếu là axit, bazơ và các muối của chúng. Một trong số đó như các muối amonia, phosphat được hình thành trong quá trình xử lí sinh học. 3.1.2. Tính chất của nước thải sinh hoạt Tính chất nước thải giữ vai trò quan trọng trong thiết kế, vận hành hệ thống xử lý và quản lý chất lượng môi trường, sự dao động về lưu lượng và tính chất nước thải quyết định tải trọng thiết kế cho các công trình đơn vị. Thành phần và tính chất nhiễm bẩn của nước thải sinh hoạt phụ thuộc vào tập quán sinh hoạt, mức sống của người trong Công ty, mức độ hoàn thiện của thiết bị, trạng thái làm việc của thiết bị thu gom nước thải. Lưu lượng nước thải thay đổi tuỳ theo điều kiện tiện nghi cuộc sống, tập quán dùng nước của từng dân tộc, điều kiện tự nhiên và lượng nước cấp. Lưu lượng nước thải của Công ty CP SX-DV-TM-XD Thành Tài Long An được xác định dựa vào lượng người lao động trong Công ty và tiêu chuẩn thải nước. Còn nồng độ bẩn của nước thải sinh hoạt được xác định theo tải lượng chất bẩn tính cho một người trong ngày đêm, tham khảo ở bảng 1. Đặc tính của bùn tự hoại trong nước thải sinh hoạt ở bể tự hoại có thể tham khảo ở bảng 2. Bảng 3.1 - Tải lượng chất bẩn tính cho một người trong ngày đêm Chỉ tiêu Tải lượng chất bẩn (g/người.ngày đêm) Các Quốc gia đang phát triển gần gũi với Việt Nam. Theo Tiêu chuẩn TCXD – 51-84 của Việt Nam Chất rắn lơ lửng (SS) BOD5 COD (Bicromate) Nitơ Amonia (N-NH4+) Nitơ tổng cộng (N) Photpho tổng cộng (P) Chất hoạt động bề mặt Dầu mỡ phi khoáng 70 145 45 54 72 102 2,4 4,8 6 12 0,8 4,0 - 10 30 50 55 25 30 - 7 - 1,7 2,0 2,5 - (Nguồn: Tiêu chuẩn Xây Dựng TCXD - 51- 84). Bảng 3.2- Đặc tính của bùn tự hoại trong nước thải sinh hoạt Chỉ tiêu Tải trọng chất bẩn (g/người.ngày đêm) Các Quốc gia đang phát triển gần gũi với Việt Nam. Theo Tiêu chuẩn TCXD – 51-84 của Việt Nam Chất rắn tổng cộng Chất rắn lơ lửng Chất rắn lơ lửng bay hơi NOS5 (BOD5) NOD (COD) Nitơ tổng cộng (Kjedhal) N-NH3 Tổng Photpho (P) Kim loại nặng (Fe, Zn, Al) 5.000 100.000 4.000 100.000 1.200 14.000 2.000 30.000 5.000 80.000 100 1.000 100 800 50 800 100 1.000 40.000 15.000 2.000 6.000 30.000 700 400 250 300 ( Nguồn: trang 10, Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp, Lâm Minh Triết) 3.2. PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT Phân loại các phương pháp xử lý nước thải theo đặc tính của quy trình xử lý bao gồm : Xử lý cơ học. Xử lý hóa học. Xử lý sinh học. Hệ thống xử lý nước thải hoàn chỉnh có thể gồm một vài công trình đơn vị trong các công đoạn xử lý cơ học, hóa học, sinh học và xử lý bùn cặn. Bảng 3.3 - Một vài phương pháp xử lý nước thải theo quy trình xử lý cơ học, hóa học, sinh học Quy trình xử lý Các công đoạn có thể áp dụng Cơ học Lắng cặn Tách rác Lọc qua lưới lọc Làm thoáng Lọc qua lớp vật liệu lọc, lọc qua màng Tuyển nổi và vớt bọt Khử khí Khuấy trộn pha loãng Hóa học Oxi hóa – khử: Clo hóa, Ozon hóa, làm thoáng, điện giải, UV Trung hòa bằng dung dịch axit hoặc kiềm Keo tụ tạo bông Hấp thụ và hấp phụ Trao đổi ion Sinh học Xử lý hiếu khí Bùn hoạt tính Bể Aerotank thông thường Cấp từng bậc Tăng cường Mương oxy hóa Từng mẻ (SBR) Khử Nitơ Ổn định cặn trong môi trường hiếu khí Sinh trưởng dính bám Lọc sinh học Aerotank tiếp xúc Lọc sinh học kết hợp làm thoáng Đĩa sinh học Tiếp xúc lơ lửng Xử lý yếm khí Bể UASB Bể lọc yếm khí Bể tự hoại, bể lắng 2 vỏ Hồ yếm khí Ổn định cặn trong môi trường yếm khí – bể metan (Theo tài liệu PGS.TS. Hoàng Văn Huệ chủ biên & PGS.TS. Trần Đức Hạ) 3.2.1. Xử lý cơ học Xử lý cơ học gồm những quá trình mà khi nước thải đi qua quá trình đó sẽ không thay đổi tính chất hóa học và sinh học của nó. Xử lý cơ học nhằm tách các chất lơ lửng, chất rắn dễ lắng ra khỏi nước thải, cặn có kích thước lớn loại bỏ bằng song chắn rác. Cặn vô cơ (cát, sạn, mảnh kim loại…) được tách ra khi qua bể lắng cát. Xử lý cơ học nhằm nâng cao chất lượng và hiệu quả của các bước xử lý tiếp theo và là bước ban đầu cho xử lý sinh học. Đối với nhà máy sản xuất, trong xử lý này thường có các thiết bị như: song chắn rác (SCR), bể vớt dầu, bể tuyển nổi, bể lắng đợt một, bể lọc. Song chắn rác, lưới lọc thường được đặt trước trạm bơm trên đường tập trung nước thải chảy vào hầm bơm, nhằm bảo vệ bơm không bị rác làm nghẹt. SCR và lưới chắn rác thường đặt vuông góc hoặc đặt nghiêng 45900 so với dòng chảy. Vận tốc nước qua SCR giới hạn từ 0,6 1m/s. Vận tốc cực đại dao động trong khoảng 0,75 1m/s nhằm tránh đẩy rác qua khe của song. Vận tốc cực tiểu là 0,4m/s nhằm tránh phân hủy các chất thải. SCR và lưới chắn rác dùng để chắn giữ các cặn bẩn có kích thước lớn hoặc ở dạng sợi như giấy, rau cỏ, rác và các loại khác được gọi chung là rác. Rác được lấy bằng thủ công, hay bằng các thiết bị tự động hoặc bán tự động. Rác sau khi thu gom thường được vận chuyển đến bãi chôn lấp. Bể tách dầu mỡ được sử dụng để vớt bọt giúp loại bỏ dầu, mỡ và các chất hoạt động bề mặt gây cản trở cho quá trình oxy hóa và khử màu… Bể lắng cát tách ra khỏi nước thải các chất bẩn vô cơ có trọng lượng riêng lớn như xỉ than, đất, cát,… chủ yếu là cát. Trong trạm xử lý nước thải, nếu cát không được tách khỏi nước thải, có thể ảnh hưởng lớn đến các công trình phía sau như cát lắng lại trong các bể gây khó khăn cho công tác lấy cặn (lắng cặn trong ống, mương,…), làm mài mòn thiết bị, rút ngắn thời gian làm việc của bể methane do phải tháo rửa cặn ra khỏi bể. Với các trạm xử lý khi lưu lượng nước thải > 100m3/ngày đêm cần thiết phải có bể lắng cát. Theo hướng dòng chảy của nước thải ở trong bể lắng cát, người ta phân loại: bể lắng cát ngang (đơn giản, dễ thi công), bể lắng cát đứng (diện tích nhỏ, quá trình vận hành phức tạp), bể lắng cát sục khí. Trong thực tế xây dựng thì bể lắng ngang được sử dụng rộng rãi nhất. Bể lắng đợt 1: có chức năng: Loại bỏ các chất rắn lắng được mà các chất này có thể gây nên hiện tượng bùn lắng trong nguồn tiếp nhận. Tách dầu, mỡ hoặc các chất nổi khác. Giảm tải trọng hữu cơ cho công trình xử lý sinh học phía sau. Bể lắng đợt 1 khi vận hành tốt có thể loại bỏ 50 70% SS, và 25 40% BOD5. Hai thông số thiết kế quan trọng cho bể lắng là tải trọng bề mặt (3245m3/m2.ngày) và thời gian lưu nước (1.5 2.5h). Bể lắng thường có dạng hình chữ nhật (lắng ngang) hoặc hình tròn (lắng ly tâm). Hệ thống thu gom bùn lắng và gạn chất nổi là bộ phận quan trọng của bể lắng Bể lắng đợt 1 được đặt trước bể xử lý sinh học. Trước khi vào bể Aerotank hoặc bể lọc sinh học, hàm lượng chất lơ lửng trong nước không được quá 150mg/l. Thời gian lắng không dưới 1,5 giờ. Bể lắng đợt 2: có nhiệm vụ lắng các bông cặn có khả năng liên kết và có nồng độ lớn trên 1.000mg/l. Tốc độ lắng của bể phụ thuộc vào nồng độ cặn. Thời gian lắng và tải trọng bùn trên một đơn vị diện tích bề mặt là những thông số quyết định. Đó là những thông số và đặc tính của bùn hoạt tính ở bể Aerotank dùng để thiết kế bể lắng đợt 2. Bể lọc: Bể lọc có tác dụng tách các chất ở trạng thái lơ lửng kích thước nhỏ bằng cách cho nước thải đi qua lớp vật liệu lọc, công trình này sử dụng chủ yếu cho một số loại nước thải công nghiệp. Phương pháp xử lý nước thải bằng cơ học có thể loại bỏ khỏi nước thải được 60% các tạp chất không hòa tan và 20% BOD. Hiệu quả xử lý có thể đạt tới 75% theo hàm lượng chất lơ lửng và 30 35% theo BOD bằng các biện pháp làm thoáng sơ bộ hoặc đông tụ sinh học. Các loại bể lọc giúp loại bỏ cặn lơ lửng làm cho nước trong trước khi xả ra nguồn tiếp nhận. Nếu điều kiện vệ sinh cho phép, thì sau khi qua bể lọc nước thải được khử trùng và xả vào nguồn. 3.2.2. Xử lý hóa học Thực chất của phương pháp xử lý hóa học là đưa vào nước thải chất phản ứng nào đó để gây tác động với các tạp chất bẩn, biến đổi hóa học, tạo thành chất khác dưới dạng cặn hoặc chất hòa tan nhưng không độc hại hay gây ô nhiễm môi trường. Xử lý hóa học nhằm nâng cao chất lượng của nước thải để đáp ứng hiệu quả xử lý của các công đoạn sau đó. Ví dụ: Dùng axit hay vôi để điều chỉnh pH Dùng than hoạt tính, Clo, Ozon để khử các chất hữu cơ khó oxy hóa, khử màu, mùi, khử trùng Dùng bể lọc trao đổi ion để khử kim loại nặng Phương pháp xử lý hóa học thường được áp dụng để xử lý nước thải công nghiệp. Đối với nước thải sinh hoạt, xử lý hóa học thường chỉ dùng hóa chất để khử trùng. Khử trùng nước thải là nhằm mục đích phá hủy, tiêu diệt các loại vi khuẩn gây bệnh nguy hiểm hoặc chưa được hoặc không thể khử bỏ trong quá trình xử lý nước thải. Trong điều kiện tự nhiên, xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học cho hiệu suất xử lý và khử trùng cao nhất, đạt tới 99,9%, còn các công trình xử lý sinh học trong điều kiện nhân tạo chỉ đạt được 91 – 98%. Khử trùng nước thải có nhiều phương pháp. Hiện nay những phương pháp hay được sử dụng là: Dùng clo hơi qua thiết bị định lượng clo. Dùng hypoclorit – canxi dạng bột – Ca(ClO)2 – hòa tan trong thùng dung dịch 35% rồi định lượng vào bể tiếp xúc. Dùng hypoclorit natri, nước javel NaClO. Dùng clorua vôi, CaOCl2. Dùng ozon thường được sản xuất từ không khí bằng máy tạo ozon đặt trong nhà máy xử lý nước thải. Ozon sản xuất ra được dẫn ngay vào bể hòa tan và tiếp xúc. Dùng tia cực tím (UV) do đèn thủy ngân áp lực thấp sản ra. Đèn phát tia cực tím đặt ngập trong dòng chảy nước thải. Trong các phương pháp trên, khi khử trùng nước thải người ta hay dùng clo nước tạo hơi và các hợp chất của clo vì clo là hóa chất được các ngành công nghiệp dùng nhiều và có sẵn trên thị trường, giá thành chấp nhận được, hiệu quả khử trùng cao. 3.2.3 Xử lý sinh học Xử lý sinh học là phương pháp dùng vi sinh, chủ yếu là vi khuẩn để phân hủy sinh hóa các hợp chất hữu cơ, biến các hợp chất có khả năng thối rữa thành các chất ổn định với sản phẩm cuối cùng là cacbonic, nước và các chất vô cơ khác. Phương pháp xử lý sinh học có thể chia ra làm hai loại: xử lý hiếu khí và xử lý yếm khí trên cơ sở có oxy hòa tan và không có oxy hòa tan. Những công trình xử lý sinh hóa phân thành 2 nhóm: Những công trình trong đó quá trình xử lý thực hiện trong điều kiện tự nhiên. Những công trình trong đó quá trình xử lý thực hiện trong điều kiện nhân tạo. Những công trình xử lý sinh học thực hiện trong điều kiện tự nhiên là: cánh đồng tưới, bãi lọc, hồ sinh học… Quá trình xử lý diễn ra chậm, dựa chủ yếu vào ôxy và vi sinh có ở trong đất và nước. Do đó, những công trình này đòi hỏi diện tích lớn và thời gian xử lý dài. Những công trình xử lý sinh học trong điều kiện nhân tạo là: bể lọc sinh học (Biophin), bể làm thoáng sinh học (Aerotank). Do các điều kiện nhân tạo, có sự tính toán và tác động của con người và máy móc mà quá trình xử lý diễn ra nhanh hơn, cường độ mạnh hơn, diện tích nhỏ hơn. Đa phần nhà máy sản xuất được xây dựng tại các Khu Chế Xuất, Khu Công Nghiệp của các thành phố lớn, diện tích cho hệ thống xử lý nước thải là hạn chế. Do đó, công trình xử lý sinh học trong điều kiện nhân tạo thường được sử dụng nhiều hơn. Quá trình xử lý sinh học trong điều kiện nhân tạo có thể đạt mức hoàn toàn (xử lý sinh học hoàn toàn) với BOD giảm tới 90 – 95% và không hoàn toàn với BOD giảm tới 40 – 80%. Giai đoạn xử lý sinh học tiến hành sau giai đoạn xử lý cơ học. Bể lắng sau giai đoạn xử lý cơ học gọi là bể lắng đợt 1. Còn bể được gọi là bể lắng đợt 2 là để chắn giữ màng sinh học (sau bể Biophin) hoặc bùn hoạt tính (sau bể Aerotank). Nước thải sau khi được xử lý sinh học luôn được qua bể khử trùng trước khi xả vào nguồn thải nhằm tiêu diệt triệt để các loại vi khuẩn, vi trùng gây bệnh. Mục đích của quá trình xử lý nước thải là loại bỏ cặn lơ lửng, các hợp chất hữu cơ, các chất độc hại, vi khuẩn và vi rút gây bệnh đến nồng độ cho phép theo tiêu chuẩn xả và nguồn tiếp nhận. a) Bể tự hoại: Công trình XLNT bằng phương pháp sinh học kị khí Bể tự hoại là công trình xử lý đồng thời làm hai chức năng: lắng nước thải và phân hủy cặn lắng. Trong mỗi bể tự hoại đều có hai phần: phần trên là nước thải lắng, phần dưới là cặn lắng. Cặn lắng giữ lại ở trong bể từ 3 – 6 tháng, dưới tác động của các vi sinh vật kỵ khí các chất hữu cơ được phân hủy, một phần tạo thành các khí (CH4, CO2, H2S…), phần khác tạo thành các chất vô cơ. Nước thải lắng trong bể tự hoại với thời gian từ 13 ngày, do vận tốc bé nên phần lớn cặn lơ lửng lắng lại. Vì vậy, đạt hiệu suất lắng cao, có thể đạt từ 40 60%, phụ thuộc vào nhiệt độ, chế độ quản lý và vận hành trong bể. Bể tự hoại có thể có hình chữ nhật hoặc nhiều giếng tròn liên kết. Chúng được xây dựng bằng gạch, đá, hay bê tông cốt thép. Bể có thể có một hay nhiều ngăn. Để chất lượng nước thải sau khi qua bể tự hoại tốt hơn, thông thường bể thiết kế hai đến ba ngăn. Với ngăn đầu tiên là ngăn chứa, dung tích chiếm từ 50 75% dung tích toàn bể. Còn ngăn thứ hai và ngăn thứ ba chiếm khoảng 25% dung tích toàn bể. Hình 3.1 - Sơ đồ cấu tạo bể tự hoại a) Bể tự hoại hai ngăn; b) Bể tự hoại ba ngăn Để dẫn nước thải vào và ra khỏi bể người ta phải nối ống bằng phụ kiện Tê với đường kính tối thiểu là 100mm với một đầu ống đặt dưới lớp màng nổi, đầu kia được nhô lên phía trên để tiện việc kiểm tra, tẩy rửa và không cho lớp cặn nổi trong bể chảy ra đường cống. Cặn trong bể tự hoại được lấy theo định kì. Mỗi lần lấy phải để lại khoảng 20% lượng cặn đã lên men lại trong bể để làm giống men cho bùn cặn tươi mới lắng, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình phân huỷ cặn. b) Công trình xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học trong điều kiện tự nhiên Phương pháp xử lý qua đất: Thực chất của quá trình xử lý là: khi lọc nước thải qua đất các chất rắn lơ lửng và keo sẽ bị giữ lại ở lớp trên cùng. Những chất này tạo ra một màng gồm rất nhiều vi sinh vật bao bọc trên bề mặt các hạt đất, màng này sẽ hấp phụ các chất hữu cơ hòa tan trong nước thải. Những vi sinh vật sẽ xử dụng ôxy của không khí qua các khe đất và chuyển hóa các chất hữu cơ thành các hợp chất khoáng. Các công trình xử dụng phương pháp xử lý qua đất là: Cánh đồng tưới,cánh đồng lọc Cánh đồng tưới công cộng hoặc cánh đồng lọc: là những mảnh ruộng được san bằng hoặc dốc không đáng kể và được ngăn bằng những bờ đất. Nước thải được phân phối vào những mảnh ruộng đó nhờ mạng lưới tưới và sau khi lọc qua đất lại được qua một mạng lưới khác để tiêu đi. Hồ sinh vật : Là hồ xử lý sinh học, có nhiều tên gọi khác như: hồ oxy hóa, hồ ổn định nước thải v.v… Các quá trình diễn ra trong hồ sinh vật cũng tương tự như quá trình tự làm sạch diễn ra ở các sông hồ chứa nước tự nhiên: đầu tiên các chất hữu cơ bị phân hủy bởi vi sinh vật. Các sản phẩm tạo thành sau khi phân hủy lại được rong, tảo sử dụng. Do kết quả hoạt động sống của vi sinh vật oxy tự do lại được tạo thành và hòa tan trong nước rồi lại được vi sinh vật sử dụng để trao đổi chất. Sự hoạt động của rong tảo không phải là quá trình chính mà chỉ tạo điều kiện thuận lợi cung cấp cho quá trình mà thôi. Vai trò xử lý chủ yếu ở đây vẫn là vi sinh vật. c) Công trình xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học hiếu khí trong điều Các công trình tương thích của quá trình xử lý sinh học hiếu khí có thể kể đến như: bể Aerotank bùn hoạt tính (vi sinh vật lơ lửng), bể thổi khí sinh học tiếp xúc (vi sinh vật dính bám), bể lọc sinh học, tháp lọc sinh học, bể sinh học tiếp xúc quay… Quá trình bùn hoạt tính Quá trình xử lý nước thải sử dụng bùn hoạt tính dựa vào hoạt động sống của vi sinh vật hiếu khí. Trong bể Aerotank, các chất lơ lửng đóng vai trò là các hạt nhân đế cho vi khuẩn cư trú, sinh sản và phát triển dần lên thành các bông cặn gọi là bùn hoạt tính. Bùn hoạt tính là các bông cặn có mầu nâu sẫm chứa các chất hữu cơ hấp thụ từ nước thải và là nơi cư trú để phát triển của vô số vi khuẩn và vi sinh vật sống khác. Các vi sinh vật đồng hoá các chất hữu cơ có trong nước thải thành các chất dinh dưỡng cung cấp cho sự sống. Trong quá trình phát triển vi sinh vật sử dụng các chất để sinh sản và giải phóng năng lượng, nên sinh khối của chúng tăng lên nhanh. Như vậy các chất hữu cơ có trong nước thải được chuyển hoá thành các chất vô cơ như H2O, CO2 không độc hại cho môi trường. Quá trình sinh học có thể diễn tả tóm tắt như sau : Chất hữu cơ + vi sinh vật + ôxy ( NH3 + H2O + năng lượng + tế bào mới) Hay có thể viết : Chất thải + bùn hoạt tính + không khí (Sản phẩm cuối + bùn hoạt tính dư) Bể Aerotank Bể Aerotank là công trình làm bằng bê tông, bê tông cốt thép, với mặt bằng thông dụng là hình chữ nhật. Hỗn hợp bùn và nước thải cho chảy qua suốt chiều dài bể. Nước thải sau khi xử lý sơ bộ còn chứa phần lớn các chất hữu cơ ở dạng hoà tan cùng các chất lơ lửng đi vào Aerotank. Các chất lơ lửng này là một số chất rắn và có thể là các hợp chất hữu cơ chưa phải là dạng hoà tan. Các chất lơ lửng làm nơi vi khuẩn bám vào để cư trú, sinh sản và phát triển dần thành các hạt cặn bông. Các hạt này dần to và lơ lửng trong nước. Chính vì vậy, xử lí nước thải ở Aerotank được gọi là quá trình xử lí với sinh trưởng lơ lửng của quần thể vi sinh vật. Các bông cặn này cũng chính là bông bùn hoạt tính. Bùn hoạt tính là các bông cặn màu nâu sẫm, là bùn xốp chứa nhiều vi sinh có khả năng oxy hóa và khoáng hóa các chất hữu cơ chứa trong nước thải. Thời gian lưu nước trong bể Aerotank là từ 18 giờ, không quá 12 giờ. Yêu cầu chung của các bể Aerotank là đảm bảo bề mặt tiếp xúc lớn giữa không khí, nước thải và bùn. Yêu cầu chung khi vận hành là nước thải đưa vào Aerotank cần có hàm lượng SS không vượt quá 150 mg/l, hàm lượng sản phẩm dầu mỏ không quá 25mg/l, pH = 6,59, nhiệt độ không nhỏ hơn 30oC. Phân loại bể aerotank theo sơ đồ vận hành Bể Aerotank truyền thống Sơ đồ vận hành của bể Aerotank truyền thống như sau: Hình 3.2 : Sơ đồ làm việc của bể Aeroatnk truyền thống. Bể Aerotank với sơ đồ nạp nước thải vào theo bậc Hình 3.3 : Sơ đồ làm việc của Aerotank nạp theo bậc. Bể Aerotank có hệ thống cấp khí giảm dần theo chiều dòng chảy Nồng độ chất hữu cơ vào bể Aerotank được giảm dần từ đầu đến cuối bể do đó nhu cầu cung cấp ôxy cũng tỉ lệ thuận với nồng độ các chất hữu cơ. Ở đầu vào của bể cần lượng ôxy lớn hơn do đó phải cấp không khí nhiều hơn ở đầu vào và giảm dần ở các ô tiếp sau để đáp ứng cường độ tiêu thụ không đều ôxy trong toàn bể. Ưu điểm của bể dạng này là: Giảm được lượng không khí cấp vào tức giảm công suất của máy nén. Không có hiện tượng làm thoáng quá mức làm ngăn cản sự sinh trưởng của vi khuẩn khử các hợp chất chứa Nitơ. Bể Aerotank tải trọng cao. Những bể Aerotank cao tải được coi là những bể có sức tải chất bẩn cao và cho hiệu suất làm sạch cũng cao. Có thể áp dụng khi yêu cầu xử lý để nước đầu ra có chất lượng loại C hoặc dưới loại B. Nước qua bể lắng đợt I hoặc chỉ qua lưới chắn rác, sau đó trộn đều với 10 ÷ 20% bùn tuần hoàn, đi vào bể Aerotank để làm thoáng trong khoảng thời gian từ 1÷3 giờ. Nồng độ bùn hoạt tính trong bể ( 1000 mg/l. Bằng cách điều chỉnh lượng khí cấp vào và lượng bùn hoạt tính tuần hoàn, có thể thu được hiệu quả xử lý đạt loại C và gần loại B. Bể Aerotank có ngăn tiếp xúc với bùn hoạt tính đã ổn định (Contact Stabilitation) Nước từ bể lắng đợt 1 được trộn đều với bùn hoạt tính đã được tái sinh (bùn đã được xử lý đến ổn định trong ngăn tái sinh) đi vào năng tiếp xúc của bể, ở ngăn tiếp xúc bùn hấp phụ và hấp thụ phần lớn các chất keo lơ lửng và chất bẩn hòa tan có trong nước thải với thời gian rất ngắn khoảng 0,5 ( 1 giờ rồi chảy sang bể lắng đợt 2. Bùn lắng ở đáy bể lắng 2 được bơm tuần hoàn lại bể tái sinh. Ở bể tái sinh, bùn được làm thoáng trong thời gian từ 3 ( 6 giờ để ôxy hóa hết các chất hữu cơ đã hấp thụ. Bùn sau khi tái sinh rất ổn định. Bùn dư được xả ra ngoài trước ngăn tái sinh. Ưu điểm của dạng bể này là bể Aerotank có dung tích nhỏ, chịu được sự dao động của lưu lượng và chất lượng nước thải. Hình 3.4: Sơ đồ làm việc của bể Aerotank có ngăn tiếp xúc. Bể làm thoáng kéo dài Hình 3.5 : Sơ đồ làm việc của bể Aerotank làm thoáng kéo dài. Bể Aerotank khuấy trộn hoàn chỉnh Hình 3.6 : Sơ đồ làm việc của bể Aerotank khuấy trộn hoàn chỉnh. Ưu điểm chính của sơ đồ làm việc theo nguyên tắc khuấy trộn hoàn chỉnh là: pha loãng ngay tức khắc nồng độ của các chất ô nhiễm trong toàn thể tích bể, không xảy ra hiện tượng quá tải cục bộ ở bất cứ phần nào của bể, áp dụng thích hợp cho loại nước thải có chỉ số thể tích bùn cao, cặn khó lắng. Mương ôxy hóa Mương ôxy hóa là dạng cải tiến của bể Aerotank khuấy trộn hoàn chỉnh có dạng vòng hình chữ O làm việc trong chế độ làm thoáng kéo dài với dung dịch bùn hoạt tính lơ lửng trong nước thải chuyển động tuần hoàn liên tục trong mương. Quá trình vi sinh dính bám Phần lớn vi khuẩn có khả năng sinh sống và phát triển trên bề mặt vật rắn, khi có đủ độ ẩm và thức ăn là các hợp chất hữu cơ, muối khoáng và ôxy. Chúng dính bám vào bề mặt vật rắn bằng chất Gelatin do chính vi khuẩn tiết ra và chúng có thể dễ dàng di chuyển trong lớp Gelatin dính bám này. Đầu tiên vi khuẩn cư trú hình thành tập trung ở một khu vực, sau đó màng vi sinh không ngừng phát triển, phủ kín toàn bộ bề mặt vật rắn bằng một lớp tế bào. Chất dinh dưỡng (hợp chất hữu cơ, muối khoáng) và ôxy có trong nước thải cần xử lý khuếch tán qua màng biofilm vào tận lớp xenlulô. Sau một thời gian, sự phân lớp hoàn thành: lớp ngoài cùng là lớp hiếu khí, được ôxy khuếch tán xâm nhập, lớp giữa là lớp tùy nghi, lớp trong là lớp yếm khí không có ôxy. Bề dày của các lớp này phụ thuộc vào loại vật liệu đỡ (vật liệu lọc). Bề dày lớp hoạt tính hiếu khí thường khoảng 300 ÷ 400 m. Bể Aerotank dính bám Bể Aerotank dính bám là một loại bể Aerotank cải tiến. Cấu tạo và chức năng của bể Aerotank dính bám cũng giống bể Aerotank bùn hoạt tính. Bên trong bể Aerotank có các vật liệu làm giá thể tiếp xúc cho các vi sinh vật dính bám và phát triển, các vi sinh vật này sẽ phân hủy các chất hữu cơ thành sản phẩm cuối cùng là CO2 và H2O làm giảm nồng độ bẩn trong nước thải. Bể lọc sinh học Là công trình được thiết kế nhằm mục đích phân hủy các vật chất hữu cơ có trong nước thải nhờ quá trình ôxy hóa diễn ra trên bề mặt vật liệu tiếp xúc. Trong bể thường chứa đầy vật liệu tiếp xúc, là giá thể cho vi sinh vật sống bám. Bể lọc sinh học thường được phân chia thành hai dạng: bể lọc sinh học nhỏ giọt và bể lọc sinh học cao tải. Tháp lọc sinh học cũng có thể được xem như là một bể lọc sinh học nhưng có chiều cao khá lớn. Bể lọc sinh học nhỏ giọt thường dùng để xử lý sinh học hoàn toàn nước thải, giá trị BOD của nước thải sau khi làm sạch đạt tới 10 ÷ 15mg/l với lưu lượng nước thải không quá 1000 m3/ngđ. Bể lọc sinh học cao tải có những đặc điểm: tải trọng nước tới10 ÷ 30m3/m2ngđ tức là gấp 10 ÷ 30 lần ở bể lọc nhỏ giọt. Tháp lọc sinh học: những tháp lọc sinh học có thể xử dụng ở các trạm xử lý với lưu lượng dưới 50000m3/ngđ, với điều kiện địa hình thuận lợi và nồng độ nước thải sau khi làm sạch BOD là 20÷25mg/l. Bể lọc sinh học là công trình xử lý sinh học nước thải trong điều kiện nhân tạo nhờ vi sinh vật hiếu khí. Trong bể có bố trí các lớp vật liệu lọc, khi nước thải đi qua bể thấm vào lớp vật liệu lọc thì các cặn bẩn sẽ bị giữ lại tạo thành màng gọi là màng vi sinh. Vi sinh này hấp phụ các chất hữu cơ và nhờ có oxy mà quá trình oxy được thực hiện. Những màng vi sinh đã chết sẽ cùng với nước thải ra khỏi bể và được giữ lại ở bể lắng đợt hai. Một số bể Biophin thường gặp: Khả năng chịu tải: Bể Biophin nhỏ giọt, Biophin cao tải. Khả năng làm thoáng: Biophin làm thoáng tự nhiên, làm thoáng nhân tạo. Chế độ làm việc: Biophin làm việc liên tục, Biophin làm việc gián đoạn. Theo mức độ xử lý: Biophin xử lý hoàn toàn và Biophin xử lý không hoàn toàn. Theo công nghệ: Biophin một bậc hay hai bậc. Nước thải Bể Biophin Không khí Bể lắng Nước sau xử lý Nước tuần hoàn Cặn lắng Hình 3.7. Sơ đồ xử lý nước thải theo quá trình sinh trưởng dính bám hiếu khí Vi khuẩn trong màng vi sinh dính bám hoạt động có hiệu quả cao hơn vi khuẩn trong môi trường thể tích (hạt cặn lơ lửng). Tuy nhiên, cấu trúc của màng sinh học rất phức tạp, không đồng đều do đó không thể xác định chính xác những thông số lý học và những hệ số của mô hình, mối quan hệ theo kinh nghiệm dựa trên thực nghiệm quan sát được sử dụng cho thiết kế. Kích thước công trình to lớn và đòi hỏi trình độ vận hành cao so với bể sinh học lơ lửng. Bể lọc sinh học tiếp xúc quay (RBC) Bể lọc sinh học tiếp xúc quay (RBC – Rotating Biological Contactors) được áp dụng đầu tiên ở CHLB Đức năm 1960 và hiện nay đã được sử dụng rộng rãi để xử lý BOD và Nitrat hóa. RBC bao gồm các đĩa tròn polystyren hoặc polyvinyl chloride đặt gần sát nhau. Đĩa nhúng chìm khoảng 40% trong nước thải và quay ở tốc độ chậm. Khi đĩa quay, màng sinh khối trên đĩa tiếp xúc với chất hữu cơ có trong nước thải và sau đó tiếp xúc với ôxy. Đĩa quay tạo điều kiện chuyển hóa ôxy và luôn giữ sinh khối trong điều kiện hiếu khí. Đồng thời đĩa quay còn tạo nên lực cắt loại bỏ các màng vi sinh không còn khả năng bám dính và giữ chúng ở dạng lơ lửng để đưa qua bể lắng đợt II. Khác với quần thể vi sinh vật ở bùn hoạt tính, thành phần loài và và số lượng các loài là tương đối ổn định. Vi sinh vật trong màng bám trên đĩa quay gồm các vi khuẩn kị khí tùy tiện như: Pseudomonas, Alcaligenes, Flavobacterium, … các vi sinh vật hiếu khí như: Bacillus (thường thì có ở lớp trên của màng). Khi lượng không khí cung cấp không đủ thì vi sinh vật tạo thành màng mỏng gồm các chủng vi sinh vật yếm khí như: Desulfovibrio và một số vi khuẩu sunfua, trong điều kiện yếm khí vi sinh vật thường tạo mùi khó chịu. Nấm và vi sinh vật hiếu khí phát triển ở màng trên, và cùng tham gia vào việc phân hủy các chất hữu cơ. Sự đóng góp nấm chỉ quan trọng trong trường hợp pH nước thải thấp, hoặc các loại nước thải công nghiệp đặc biệt, vì nấm không thể cạnh tranh với các loại vi khuẩn về thức ăn trong điều kiện bình thường. Bể sinh học theo mẻ SBR Thực chất của bể sinh học hoạt động theo mẻ (SBR - Sequence Batch Reactor) là một dạng của bể Aerotank. Khi xây dựng bể SBR nước thải chỉ cần đi qua song chắn, bể lắng cát và tách dầu mỡ nếu cần, rồi nạp thẳng vào bể. Bể Aerotank làm việc theo mẻ liên tục có ưu điểm là khử được các hợp chất chứa nitơ, photpho khi vận hành đúng các quy trình hiếu khí, thiếu khí và yếm khí. Bể sinh học làm việc theo từng mẻ kế tiếp được thực hiện theo 5 giai đoạn: Giai đoạn 1: Đưa nước thải vào bể. Nước thải đã qua song chắn rác và bể lắng cát, tách dầu mỡ, tự chảy hoặc bơm vào bể đến mức định trước. Giai đoạn 2: Tạo phản ứng sinh hóa giữa nước thải và bùn hoạt tính bằng sục khí hay làm thoáng bề mặt để cấp ôxy vào nước và khuấy trộn đều hỗn hợp. Thời gian làm thoáng phụ thuộc vào chất lượng nước thải, yêu cầu về mức độ xử lý. Giai đoạn 3: Lắng trong nước. Quá trình diễn ra trong môi trường tĩnh, hiệu quả thủy lực của bể đạt 100%. Thời gian lắng trong và cô đặc bùn thường kết thúc sớm hơn 2 giờ. Giai đoạn 4: Tháo nước đã được lắng trong ở phần trên của bể ra nguồn tiếp nhận. Giai đoạn 5: Chờ đợi để nạp mẻ mới, thời gian chờ đợi phụ thuộc vào thời gian vận hành 4 quy trình trên và vào số lượng bể, thứ tự nạp nước nguồn vào bể. Ở những công ty có dòng chảy đều có thể bố trí lịch hoạt động để rút thời gian xuống còn bằng 0. Bể USBF Công nghệ lọc dòng ngược bùn sinh học USBF (Upflow Sludge Blanket Filter) được thiết kế dựa trên mô hình động học xử lý BOD, nitrate hoá (nitrification) và khử nitrate hóa (denitrification) của Lawrence và McCarty, Inc. lần đầu tiên được giới thiệu ở Mỹ những năm 1900 sau đó được áp dụng ở châu Âu từ 1998 trở lại đây. Tuy nhiên, đối với Việt Nam, hiện nay USBF lại là công nghệ mới, được nghiên cứu và ứng dụng trong những năm gần đây. Theo “Nghiên cứu xử lý nước thải đô thị bằng công nghệ sinh học kết hợp lọc dòng ngược USBF (The Upflow Sludge Blanket Filter)” của Trương Thanh Cảnh, Trần Công Tấn, Nguyễn Quỳnh Nga, Nguyễn Khoa Việt Trường, trường đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQG-HCM, mô hình USBF rất thích hợp cho xử lý nước thải đô thị. Hiệu quả xử lý COD, BOD5, nitơ và phospho tương ứng vào khoảng 85%, 90%, 94% và 75%. Bùn hoạt tính thích nghi rất nhanh với đặc tính của nước thải và điều kiện vận hành của mô hình. Việc kết hợp 3 modul trong một quá trình xử lý tạo ra ưu điểm lớn trong việc nâng cao hiệu quả xử lý. Với sự kết hợp này sẽ đơn giản hoá hệ thống xử lý, tiết kiệm vật liệu và năng lượng chi phí cho quá trình xây dựng và vận hành hệ thống. Bể USBF gồm 3 module chính: ngăn thiếu khí (anoxic), ngăn hiếu khí (aerobic) và ngăn lọc bùn sinh học dòng ngược (USBF). Mương chảy tràn thu nước đầu vào nhằm hạn chế tác động của dòng vào đối với ngăn thiếu khí và tăng hiệu quả xáo trộn giữa dòng nước thải đầu vào và bùn tuần hoàn. Mương chảy tràn và thu nước đầu ra, ống thu bùn, bộ phận sục khí. Các thiết bị cần thiết bao gồm: 1 máy bơm định lượng bơm nước thải đầu vào, 1 bơm bùn và 1 máy thổi khí. Hình 3.8 - Sơ đồ nguyên lý hoạt động của bể USBF Nguyên tắc hoạt động của mô hình (Hình 2.2): Mô hình được thiết kế nhằm kết hợp các quá trình loại bỏ carbon (COD, BOD), quá trình nitrat hoá/khử nitrat và quá trình loại bỏ dinh dưỡng (N và P). Nước thải được loại bỏ rắn, sau đó, được bơm vào mương chảy tràn thu nước đầu vào cùng trộn lẫn với dòng tuần hoàn bùn. Hỗn hợp nước thải và bùn hoạt tính chảy vào ngăn thiếu khí. Ngăn này có vai trò như là ngăn chọn lọc thiếu khí (Anoxic Selector) thực hiện hai cơ chế chọn lọc động học (Kinetic Selection) và chọn lọc trao đổi chất (Metabolism Selection) để làm tăng cường hoạt động của vi sinh vật tạo bông nhằm tăng cường hoạt tính của bông bùn và kìm hãm sự phát triển của các vi sinh vật hình sợi gây vón bùn và nổi bọt. Quá trình loại bỏ cacbon, khử nitrat và loại bỏ photpho diễn ra trong ngăn này. Sau đó, nước thải chảy qua ngăn hiếu khí nhờ khe hở dưới đáy ngăn USBF. Ở đây, ôxy được cung cấp nhờ các ong cung cấp khí thông qua máy thôi khí. Nước thải sau ngăn hiếu khí chảy vào ngăn USBF và di chuyển từ dưới lên, ngược chiều với dòng bùn lắng xuống theo phương thẳng đứng. Đây chính là công đoạn thể hiện ưu điểm của hệ thống do kết hợp cả lọc và xử lý sinh học của chính khối bùn hoạt tính. Phần nước trong đã được xử lý phía trên chảy tràn vào mương thu nước đầu ra. Một phần hỗn hợp nước thải và bùn trong ngăn này được tuần hoàn trở laị ngăn thiếu khí. Công nghệ USBF để xử lý nước thải sinh hoạt và đô thị, là công nghệ cải tiến của quá trình bùn hoạt tính trong đó kết hợp 3 quá trình Anoxic, Aeration và lọc sinh học dòng ngược trong một đơn vị xử lý nước thải. Chính vì vậy bể USBF thể hiện nhiều ưu điểm, với chi phí đầu tư, chi phí vận hành và bảo trì thấp nhưng đem lại hiệu qua xử lý cao, hạn chế mùi, lượng bùn sinh ra ít. Sự kết hợp 3 module trong cùng một bể có thể tiết kiệm được mặt bằng sử dụng. Để chọn được phương pháp xử lí sinh học hợp lí cần phải biết hàm lượng chất hữu cơ (BOD, COD) trong nước thải. Các phương pháp lên men kị khí thường phù hợp khi nước thải có hàm lượng chất hữu cơ cao. Đối với nước thải hàm lượng chất hữu cơ thấp và tồn tại chủ yếu dưới dạng chất keo và hoà tan thì cho chúng tiếp xúc với màng vi sinh vật là hợp lí. Cơ sở chọn lựa các phương pháp xử lí sinh học nước thải thể hiện qua bảng 3.4. Bảng 3.4 - Cơ sở lựa chọn phương pháp xử lý nước thải bằng sinh học Hàm lượng BOD5 của nước thải Chất hữu cơ không hoà tan Chất hữu cơ dạng keo Chất hữu cơ hoà tan Cao (³ 500 mg/l) Xử lí sinh học kị khí Trung bình (300-500mg/l) Xử lí sinh học bằng bùn hoạt tinh Thấp (< 300mg/l) Xử lí sinh học bằng bùn hoạt tính Xử lí sinh học bằng màng sinh vật 3.4. MỘT SỐ CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT ĐIỂN HÌNH 3.4.1. Công ty TNHH Hong IK Vina, công suất 240m3/ngày.đêm Nước thải từ nhà ăn, căn tin Bể tách dầu Bể tự hoại Bể USBF Bể khử trùng Cống thoát nước Hố thu dầu Bùn Nước thải và phân từ nhà vệ sinh Khí Clo Hình 3.9. Sơ đồ công nghệ XLNT Sinh hoạt Công ty TNHH Hong IK Vina 3.4.2. Nhà máy Xử Lý Nước Thải Sinh Hoạt Xí nghiệp Cao su Hóc Môn, công suất 60m3/ngày.đêm Bể khử trùng Xả ra hồ tự thấm Clorine Nước nhà ăn Hầm tự hoại Bể điều hòa Bể sục khí Bể lắng Máy thổi khí Sân phơi bùn Hình 3.10. Sơ đồ công nghệ XLNT Sinh hoạt Xí nghiệp Cao su Hóc Môn 3.4.3. Nhà máy Xử Lý Nước Thải Sinh Hoạt Xí nghiệp Cao su Bình Dương, công suất 50m3/ngày.đêm Nước thải nhà ăn Bể thu gom Bể tách dầu mỡ Song chắn rác Bể điều hòa Thiết bị lắng I Thiết bị lọc sinh học Biofor hiếu khí Thiết bị lắng II Khử trùng online Nước thải WC Hồ tự thấm Máy thổi khí Máy thổi khí H/c khử trùng Bể chứa bùn Xe chở đi thải bỏ Hình 3.11. Sơ đồ công nghệ XLNT Sinh hoạt Xí nghiệp Cao su Bình Dương CHƯƠNG 4. PHÂN TÍCH, ĐỀ XUẤT VÀ LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT 4.1. ĐỊA ĐIỂM XÂY DỰNG TRẠM XỬ LÝ 4.1.1. Giới thiệu về công trình Tên công trình : Công ty CP SX-DV-TM-XD Thành Tài Long An. Hạng mục : Trạm xử lý nước thải sinh hoạt. Công suất : 80m3/ngày.đêm Địa điểm xây lắp : Cụm CN Long Định, Xã Long Định, Huyện Cần Đước, Tỉnh Long An. Chủ đầu tư : Công ty CP SX-DV-TM-XD Thành Tài Long An. 4.1.2. Điều kiện mặt bằng, tự nhiên nơi xây dựng hệ thống 4.1.2.1. Địa hình Địa hình thấp và bằng phẳng, mang đặc trưng chung của Đồng bằng Sông Cửu Long. Cao độ so với mặt biển là 0,5 - 0,8 mét. Độ dốc nhỏ và nghiêng đều, thấp dần từ Tây sang Đông. 4.1.2.2. Đặc điểm khí hậu Có đặc điểm chung của khí hậu nhiệt đới gió mùa, mỗi năm chia thành hai mùa rõ rệt: - Mùa mưa: Từ tháng 5 đến tháng 11. - Mùa nắng: Từ tháng 12 đến tháng 4. Các đặc trưng về khí hậu như sau: Nhiệt độ Trung bình hằng năm là 26,9oC Độ ẩm Độ ẩm trung bình hàng năm là 82,8% Chế độ gió Có hai hướng gió chủ đạo gió Tây Nam và Đông Bắc. Hướng gió Đông Bắc từ tháng 12– 4. Hướng gió Tây Nam từ tháng 5 đến tháng 11. Tốc độ gió bình quân 1,8 m/giây, max 30 m/giây. Nắng Nắng: Số giờ nắng 7,2 h/ngày, bình quân năm 1.800-2.000 h. Lượng mưa Mùa mưa từ tháng 05 – 11. Lượng mưa trung bình hằng năm là 1620 mm/năm, tập trung chủ yếu vào tháng 6,7,8,9. Lượng mưa lớn nhất là 2718 mm/năm. Lượng mưa nhỏ nhất 1553 mm/năm. Số ngày mưa trung bình cả năm là 150 ngày. 4.1.3. Cơ sở thiết kế Công nghệ xử lý phải thỏa mãn các yếu tố sau: Công suất trạm xử lý. Chất lượng nước sau xử lý. Thành phần, tính chất nước thải sinh hoạt của Công ty. Những quy định xả vào cống chung và vào nguồn nước. Diện tích đất mà Công ty muốn xây dựng trạm xử lý, tùy vào diện tích đất lớn hay nhỏ, từ đó đề xuất và lựa chọn công nghệ phù hợp nhất. Yêu cầu về năng lượng, hóa chất, các thiết bị sẵn có trên thị trường. 4.2. ĐẶC TÍNH CỦA NƯỚC THẢI SINH HOẠT TẠI CÔNG TY Nước thải sinh hoạt 99.9 % 0.1 % Nước Các chất rắn 50-70 % 30-50 % Các chất hữu cơ Các chất vô cơ 65% Protein 25% Cacbonhydrat 10% Các chất béo Cát Muối Kim loại Đặc tính chung của nước thải sinh hoạt là: Bị ô nhiễm bởi cặn bã hữu cơ (SS), chất hữu cơ hoà tan (BOD5/COD), các chất dinh dưỡng (Nitơ, Phospho), các vi trùng gây bệnh (E.coli, Colifom). Hình 4.1. Thành phần các chất trong nước thải sinh hoạt (Nguồn: Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp- Lâm Minh Triết chủ biên Bảng 4.1: Tải lượng và nồng độ chất bẩn trong nước thải sinh hoạt Thông số Tải lượng, g/ người. ngày Nồng độ *, mg/l Tổng chất rắn Các chất rắn dễ bay hơi Cặn lơ lửng Cặn lơ lửng dễ bay hơi BOD5 COD Tổng Nitơ Nitơ Amoni Tổng Photpho Photphat (tính theo photpho) Tổng Coliform 115 – 117 65 – 85 35 – 50 25 – 40 35 – 50 115 – 125 6 – 17 1 – 3 3 – 5 1 – 4 1011 – 4. 1012 ** 680 – 1000 380 – 500 200 – 290 150 – 240 200 – 290 680 – 730 35 – 100 6 – 18 18 – 29 6 – 24 108 – 1010 *** (Nguồn: Xử lý nước thải sinh hoạt quy mô vừa và nhỏ – Trần Đức Hạ – NXB Khoa học và Kĩ thuật.) Ghi chú: * : Nồng độ tính khi tiêu chuẩn nước thải là 170l/người. ngày ** : Số Coliform *** : Số Coliform/100ml 4.2.1. Tác động của nước thải sinh hoạt đến môi trường Các chất hữu cơ hoà tan (BOD/ COD): Diễn ra sự khoáng hoá, ổn định chất hữu cơ dẫn đến thiếu hụt oxy hoà trong nước (DO), gây ảnh hưởng đến thủy sinh. Nếu thiếu hụt DO trầm trọng sẽ hình thành điều kiện yếm khí, gây mùi hôi. Các chất dinh dưỡng (Nitơ, Photpho): Hàm lượng cao sẽ gây ra hiện tượng phú dưỡng hoá, kích thích sự phát triển của tảo, rong rêu, làm bẩn nguồn nước. Chất rắn lơ lửng (SS): Làm đục nước, mất mỹ quan. Vi sinh vật gây bệnh: Lan truyền các bệnh trong môi trường nước như: thương hàn, tả lị…, gây ra những trận dịch, ảnh hưởng đến sức khỏe con người. 4.2.2. Đặc tính của nước thải sinh hoạt tại Công ty Thành Tài Nguồn nước thải của Công ty bao gồm: + Nước thải nhà ăn và bếp ăn. Số lượng công nhân của Công ty: 1100 công nhân. Theo TCXDVN 33:2006 “ Cấp nước – Mạng lưới đường ống và công trình – Tiêu chuẩn thiết kế “ của Bộ Xây Dựng ngày 17 tháng 03 năm 2006, tiêu chuẩn dùng nước sinh hoạt trong cơ sở sản xuất công nghiệp tính cho 1 người trong 1 ca là 45 l/người. ð Lượng nước sinh hoạt của Công ty: 1100 x 45 = 49,500 lít = 49.5 m3 Theo TCXDVN 33:2006 thì lưu lượng 1 giờ nhóm vòi tắm hoa sen trong cơ sở sản xuất công nghiệp cần lấy bằng 300 l/giờ. Thời gian dùng vòi tắm hương sen kéo dài 45 phút sau khi hết ca. Số người sử dụng tính cho 1 nhóm hương sen là 10 người. ð Lượng nước tắm của công nhân: = 24.75 m3 Vậy tổng lưu lượng nước thải của Công ty: 49.5 + 24.75 = 74.25 m3 Vậy lưu lượng thiết kế trạm xử lý với công suất 80 m3/ngày.đêm, với hệ số vượt tải K = 1.1 – 1.2 Bảng 4.2: Tính chất nước thải sinh hoạt Công ty Thành Tài Long An STT CÁC THÔNG SỐ Ô NHIỄM ĐƠN VỊ GIÁ TRỊ 01 02 03 04 05 06 07 08 pH Nhu cầu Oxy hóa học COD Nhu cầu Oxy hóa sinh học BOD5 SS Tổng Nitơ Tổng Photpho Dầu mỡ động ( thực vật) Coliform - mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l MPN/100ml 6.0 – 8.5 350 185 165 38 15 35 - 45 106 - 108 (Nguồn: Báo cáo đánh giá tác động môi trường của Công ty Thành Tài) Nhận xét tính chất nước thải của khu dân cư Phước Lý Tỉnh Long An Tỷ lệ BOD/COD bằng 0,5286 > 0,5 nên công nghệ xử lý phù hợp là công nghệ xử lý sinh học. Do nồng độ chất hữu cơ trong nước thải sinh hoạt tương đối thấp COD là 350 mg/l, nên công nghệ xử lý sinh học được lựa chọn là công nghệ hiếu khí. Ngoài ra, trong nước thải sinh hoạt của công nhân viên trong Công ty còn có hàm lượng vi sinh cao, nó là nguồn lây truyền bệnh khi thải ra môi trường, vì vậy phải có hệ thống khử trùng nước thải trước khi xả ra nguồn tiếp nhận. 4.2.3. Mức độ cần thiết xử lý nước thải Mức độ cần thiết xử lý nước thải theo chất lơ lửng SS : Trong đó: C - Hàm lượng chất lơ lửng trong nước thải, chọn C = 350 mg/l m - Hàm lượng chất lơ lửng của nước thải sau xử lý cho phép xả vào nguồn, C = 50 mg/l Mức độ cần thiết xử lí nước thải theo BOD5: Trong đó: L - Hàm lượng BOD5 trong nước thải. Lt - Hàm lượng BOD5 trong nước thải cho phép xả vào nguồn, Lt = 30 mg/l Kết quả tính toán về mức độ cần thiết xử lý nước thải cho Công ty Thành Tài, ta nhận thấy là cần xử lý sinh học hoàn toàn. 4.2.4. Tiêu chuẩn thải sau xử lý Nước thải sau khi xử lý đạt tiêu chuẩn xả vào nguồn tiếp nhận cột A, QCVN 14:2008/BTNMT, quy chuẩn quy định giá trị giới hạn các thông số và nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải sinh hoạt khi xả vào nguồn tiếp nhận là các nguồn nước mặt hoặc vùng nước biển ven bờ, có mục đích sử dụng xác định và được trình bày trong bảng 4.3. Bảng 4.3. Quy chuẩn QCVN 14:2008/BTNMT cột A STT CHỈ TIÊU ĐƠN VỊ GIỚI HẠN CHO PHÉP CỘT A QCVN 14:2008/BTNMT 01 pH 5 – 9 02 BOD5 mg/l 30 03 Tổng chất rắn lơ lửng (SS) mg/l 50 04 Nitrat (No3-)/Tổng Nitơ mg/l 30 05 Photphat (PO43-) mg/l 6 06 Dầu mỡ động (thực vật) mg/l 10 07 Coliform MPN/100ml 3.000 (NGUỒN: QCVN-BỘ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ VÀ MÔI TRƯỜNG - 2008). 4.2.5. YÊU CẦU THIẾT KẾ Công suất trạm xử lý 80m3/ngày.đêm. Chất lượng nước sau xử lý ổn định, đạt tiêu chuẩn nguồn xả QCVN 14:2008/BTNMT (Cột A), để xả ra sông Vàm Cỏ Đông. Công nghệ xử lý được đề xuất hiện đại, ít tốn mặt bằng Vốn đầu tư không quá lớn nhưng đạt hiệu quả cao. Chi phí vận hành thấp. Hệ thống hoạt động ổn định, vận hành và bảo trì bảo dưỡng dễ dàng. Bố trí thiết kế kiến trúc đảm bảo mỹ quan, hài hòa với cảnh quan chung. 4.3. ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ 4.3.1. Phương án 1 Sơ đồ quy trình xử lý nước thải Lưới chắn rác Bể điều hòa Bể lắng cát AEROTEN Bể lắng bùn sinh học Bùn dư Bể chứa bùn Bể nén bùn Bùn tuần hoàn Bể tiếp xúc khử trùng Nguồn tiếp nhận Máy ép dây đai Bùn khô Nước tuần hoàn Sân phơi cát Song chắn rác Thùng đựng rác Nước thải Hố thu gom Hình 4.2. Sơ đồ công nghệ phương án 1 4.3.2. Phương án 2 Sơ đồ quy trình xử lý nước thải NƯỚC THẢI NHÀ ĂN TRƯỚC XỬ LÝ BỂ TỰ HOẠI BỂ THU GOM TÁCH DẦU MỠ BỂ ĐIỀU HÒA THIẾT BỊ LẮNG I THIẾT BỊ LỌC SINH HỌC BIOFOR – HIẾU KHÍ THIẾT BỊ LẮNG II KHỬ TRÙNG ONLINE NƯỚC THẢI WC TRƯỚC XỬ LÝ NGUỒN TIẾP NHẬN QCVN14:2008/BTNMT, CỘT A Hình 4.3 – Sơ đồ công nghệ phương án 2 Máy thổi khí H/c keo tụ Máy thổi khí H/c khử trùng BỂ CHỨA BÙN XE CHỞ ĐI THẢI BỎ Ghi chú Đường nước tự chảy Đường nước dùng bơm Đường bùn tự chảy Đường cấp khí Đường hóa chất Hệ thống thu gom SONG CHẮN RÁC 4.3.3. SO SÁNH CÁC PHƯƠNG ÁN XỬ LÝ NƯỚC THẢI Bảng 4.4: So sánh phương án xử lý cơ học Phương án 1 (Bể lắng cát thổi khí) Phương án 2 (Thiết bị lắng I ) Dùng để lắng cát. Nước thải chuyển động xoắn ốc nhờ sục khí. Hiệu quả xử lý cao. Cặn lắng trong bể lắng cát thổi khí chứa 90 – 95% cặn vô cơ. Cấu tạo phức tạp. Dùng để lắng các bông cặn sinh ra từ quá trình keo tụ, tạo bông và tách các bông cặn này ra khỏi nước thải. Nước thải chuyển động từ dưới lên. Hiệu quả xử lý rất cao ( nước thải ra khỏi thiết bị lắng có nồng độ COD, BOD giảm 70 – 85%, hiệu quả lắng đạt 85 – 95%). Cặn lắng sạch nhờ kết hợp keo tụ, tạo bông. Cấu tạo đơn giản. Bảng 4.5: So sánh phương án xử lý sinh học Phương án 1 (Bể Aeroten) Phương án 2 (Thiết bị lọc sinh học Biofor – hiếu khí) Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học hoàn toàn. Thích hợp với tất cả các công suất Sử dụng bùn hoạt tính. Thích hợp để xử lý nước thải sinh hoạt Quá trình sinh học xảy ra ở Aeroten là quá trình vi sinh vật lơ lửng. Có sự tuần hoàn bùn hoạt tính. Công nghệ thuộc loại đơn giản nhất, dễ vận hành và dễ bảo dưỡng. Cần có thời gian nuôi cấy vi sinh vật Cấu tạo đơn giản, nhưng cần nhiều diện tích. Không cần cán bộ vận hành có chuyên môn cao. Hiệu quả xử lý NOSht, COD, SS, Photpho.. cao hơn bể lọc sinh học cao tải Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học hoàn toàn. Thích hợp với công suất vừa và nhỏ. Sử dụng các vật liệu lọc (các tấm, ống vật liệu nhựa). Quá trình sinh học xảy ra ở bể lọc sinh học là quá trình sinh học dính bám ( sinh học hiếu khí giá thể nhúng chìm). Không có sự tuần hoàn màng vi sinh vật. Rất dễ vận hành và kiểm soát, can bằng quá trình vận hành do chế độ thủy lực ổn định. Do bề mặt riêng vật liệu đệm rất lớn nên sinh khối vi sinh rất lớn, khả năng chịu sốc của vi sinh ( với bất cứ thay đổi bất thường nào của nước thải đầu vào) cao hơn nhiều so với các công nghệ sinh học truyền thống như Aerotank. Không dùng vi sinh vật nên không cần thời gian nuôi cấy. Cấu tạo tuy phức tạp nhưng tốn ít diện tích, giảm chi phí đầu tư xây dựng. Không cần cán bộ vận hành có chuyên môn cao. Hiệu quả xử lý cao ( lượng bùn vi sinh sinh ra giảm gần 50% so với công nghệ sinh học truyền thống Aerotank). Bảng 4.6 : So sánh các phương án khử trùng Phương án 1 (Khử trùng bằng Clo hoạt tính) Phương án 2 (Khử trùng Online) Khử trùng nước thải bằng Clo hoạt tính. Cấu tạo bể khử trùng phức tạp . Chiếm nhiều diện ích hơn. Chi phí vận hành cao. Khả năng khử trùng rất cao. Do dùng hóa chất nên công tác vận hành cần đề phòng hơn. Khử trùng nước thải bằng Chlorine. Hóa chất được châm vào ngay trên đường ống nên đơn giản và không chiếm diện tích. Chi phí vận hành thấp. Khả năng khử trùng rất cao do Chlorine có tính oxy hóa mạnh. Kết luận: Qua sự phân tích và so sánh các ưu, nhược điểm của 2 phương án về mặt kinh tế và kỹ thuật cho thấy cả 2 phương án đều đảm bảo về mặt kĩ thuật, hiệu quả xử lý và mức độ cần thiết xử lý xử lý nước thải. Nhưng phương án 2 có chi phí vận hành thấp hơn và đơn giản, dễ quản lý hơn và hiệu quả xử lý cao hơn phương án 1 và do vậy chọn phương án 2 để đầu tư xây dựng. 4.3.4. THUYẾT MINH CÔNG NGHỆ LỰA CHỌN Nước thải phát sinh từ khu vực nhà ăn và từ quá trình sinh hoạt hằng ngày của Công ty được thu gom dẫn về bể tiếp nhận kết hợp tách dầu mỡ, sau đó được dẫn qua song chắn rác nhằm loại bỏ các vật thể có kích thước lớn ra khỏi nguồn nước thải. Sau cùng nước thải tập trung về bể điều hòa. Nước thải được bơm lên thiết bị lắng I và các hạng mục khác của trạm xử lý trước khi được xả thải ra môi trường bên ngoài. Nước thải từ nhà vệ sinh sẽ được thu gom tập trung lại và xử lý cục bộ bằng hệ thống bể tự hoại 3 ngăn. Bể tự hoại là công trình đồng thời làm 2 chức năng: lắng và xử lý cặn lắng. Các ngăn của bể tự hoại chia làm 2 phần: phần nước thải lắng ( phía trên) và phần lên men cặn lắng ( phía dưới). Thời gian lưu nước trong bể từ 1 – 3 ngày. Hiệu quả lắng cặn trong bể tự hoại có thể đạt từ 40 – 60%, phụ thuộc vào nhiệt độ, chế độ quản lý và vận hành. Qua thời gian từ 3 – 6 tháng, cặn lắng lên men yếm khí. Quá trình lên men chủ yếu diễn ra trong giai đoạn đầu là lên men axit. Các chất khí tạo nên trong quá trình phân giải (CH4, CO2, H2S,…) nổi lên kéo theo các hạt cặn khác có thể làm cho nước thải nhiễm bẩn trở lại và tạo nên một lớp váng nổi trên mặt nước. Cặn trong bể tự hoại được lấy theo định kỳ 3 – 6 tháng. a. Thiết bị tách rác Nhiệm vụ: Để loại bỏ tất cả các loại rác thô có trong nước thải có thể gay tắt nghẽn đường ống làm hư hại máy bơm và làm giảm hiệu quả xử lý của giai đoạn sau, cần phải bố trí thiết bị tách rác thô loại bỏ rác thô trong nước thải. b. Bể tách dầu mỡ Do nước thải sinh hoạt và bếp ăn có chứa một hàm lượng dầu mỡ khá cao, nếu không có biện pháp xử lý thích hợp nó sẽ ức chế hoạt động của các VSV trong nước. Do đó, nhiệm vụ của bể tách mỡ là tách và giữ dầu mỡ lại trong bể trước khi dẫn vào hệ thống xử lý, tránh nghẹt bơm, đường ống và làm giảm quá trình xử lý sinh học phía sau. Dầu mỡ tách ra định kỳ hút bỏ theo quy định. c. Bể điều hòa Bể điều hòa là nơi tập trung các nguồn nước thải thành một nguồn duy nhất và đồng thời để chứa nước thải cho hệ thống hoạt động liên tục. Mục đích: do tính chất của nước thải dao động theo thời gian trong ngày ( phụ thuộc nhiều vào các yếu tố như: nguồn thải và thời gian thải nước). Vì vậy, bể điều hòa là công trình đơn vị không thể thiếu trong bất cứ một trạm xử lý nước thải nào, đặc biệt là đối với nước thải sinh hoạt. Bể điều hòa có nhiệm vụ điều hòa lưu lượng và nồng độ nước thải, tạo chế độ làm việc ổn định và liên tục cho các công trình xử lý, tránh hiện tượng hệ thống xử lý bị quá tải. Nước thải ở bể điều hòa được bơm lên thiết bị lắng I. d. Thiết bị lắng I Nhiệm vụ: lắng các bông cặn sinh ra từ quá trình keo tụ, tạo bông và tách các bông cặn này ra khỏi nước thải. Nước thải được dẫn vào ống phân phối nhằm phân phối đều trên toàn bộ mặt diện tích ngang ở đáy bể. Ống phân phối được thiết kế sao cho nước khi ra khỏi ống và đi lên với vận tốc chậm nhất (trong trạng thái tĩnh), khi đó các bông cặn hình thành có tỉ trọng đủ lớn thắng được vận tốc của dòng nước thải đi lên sẽ lắng xuống đáy bể lắng. Nước thải ra khỏi thiết bị lắng có nồng độ COD, BOD giảm 70 – 85% ( hiệu quả lắng đạt 85 – 95%). Cặn lắng ở đáy bể lắng được đưa về bể chứa bùn. Một số bông cặn và bọt khí nước không lắng xuống đáy thiết bị mà sẽ nổi lên trên mặt nước. Nhờ có hệ thống đập thu nước và chắn bọt mà các bông cặn và bọt khí không theo nước ra ngoài được. Các bông cặn và bọt khí được giữ ở mặt nước và được xả ra ngoài qua hệ thống phễu thu bọt. e. Thiết bị lọc sinh học Biofor hiếu khí Là công trình thiết kế cho xử lý nước thải bậc 2. Nó cũng có khả năng xử lý được cả Nitơ và Phospho. Đây là thiết bị lọc hiếu khí có dòng nước thải chảy cùng chiều với khí ( khí O2 sục vào) từ dưới lên. Các vi sinh hiện diện trong nước thải tồn tại ở dạng lơ lửng do tác động của bọt khí và dạng dính bám. Từ đó chúng sẽ tiếp nhận oxy và chuyển hóa chất hữu cơ hòa tan thành thức ăn. Quá trình này diễn ra nhanh nhất ở giai đoạn đầu và giảm dần về phía cuối bể. Vi sinh hiếu khí phát triển sinh khối trên vật liệu Plasdeck có bề mặt riêng lớn (nhờ O2 sục vào) sẽ tiêu thụ các chất hữu cơ để sinh khối làm giảm tải lượng ô nhiễm trong nước thải xuống mức thấp nhất. Sau khi qua thiết bị này, COD , BOD giảm 80 – 90%. Sau đó, nước thải tiếp tục tự chảy qua bể lắng II. ƯU ĐIỂM CỦA CÔNG NGHỆ XỬ LÝ LỌC SINH HỌC (BIOFOR) HIẾU KHÍ Hệ thống lọc sinh học (BIOFOR) được thiết kế trên cơ sở dữ liệu công nghệ hiện đại nhất đang được áp dụng trên thế giới. Quy trình lọc sinh học Biofor hiếu khí đạt hiệu quả xử lý cao do rất dễ vận hành và kiểm soát cân bằng quá trình vận hành do chế độ thủy lực ổn định. Do bề mặt riêng vật liệu đệm rất lớn nên sinh khối vi sinh rất lớn, khả năng chịu sốc của vi sinh (với bất cứ thay đổi bất thường nào của nước thải đầu vào) cao hơn nhiều so với các công nghệ sinh học truyền thống như phương pháp hiếu khí bùn truyền thống Aerotank, xử lý theo mẻ SBR, hoặc dạng công nghệ tích hợp giữa 2 phương pháp đó ( có thể gọi tạm là AST). Với những công nghệ sinh học cũ này, khi bị sốc, vi sinh dễ bị chết và quá trình khôi phục lại vi sinh tốn rất nhiều thời gian và chi phí, đòi hỏi nhân viên vận hành phải có tay nghề cao và rất kinh nghiệm. Lượng bùn vi sinh sinh ra trong quy trình lọc sinh học Biofor giảm hẳn (gần 50%) so với các công nghệ sinh học truyền thống như Aerotank, SBR, hoặc AST. Do vậy, giảm được chi phí về quản lý và xử lý bùn. Do công nghệ lọc sinh học theo chiều cao, vật liệu đệm có bề mặt riêng lớn, nồng độ vi sinh cao và ổn định nên cho phép giảm thời gian lưu nước và giảm chi phí đầu tư xây dựng. Các công nghệ sinh học truyền thống như Aerotank, SBR, hoặc AST cần nhiều diện tích do theo lý thuyết phải thiết kế các bể sinh học nặng nề, cồng kềnh,... f. Thiết bị lắng II Nhiệm vụ: lắng các bông cặn, cặn lơ lửng sinh ra từ quá trình xử lý sinh học. Hoạt động cũng giống như thiết bị lắng I, thiết bị lắng II góp phần xử lý triệt để lượng SS còn lại và giảm nồng độ COD, BOD đến mức thấp nhất. Sau đó, phần nước trong sẽ được tiếp tục chảy qua hệ thống khử trùng online. g. Khử trùng Online Nước thải sau khi xử lý bằng phương pháp sinh học còn chứa khoảng 105 – 106 vi khuẩn trong 100ml, hầu hết các loại vi khuẩn này tồn tại trong nước thải không phải là vi trùng gay bệnh, nhưng cũng không loại trừ một số loài vi khuẩn có khả năng gây bệnh. Khi cho Chlorine vào nước, dưới tác dụng của Chlorine có tính oxi hóa mạnh sẽ khuếch tán xuyên qua vỏ tế bào vi sinh vật và gay phản ứng với men bên trong của tế bào vi sinh vật làm phá hoại quá trình trao đổi chất diễn ra đến vi sinh vật bị tiêu diệt. Nước thải sau khi qua xử lý đạt quy chuẩn nguồn xả: QCVN 14:2008/BTNMT (Cột A). h. Bể chứa bùn Giữ và tách bùn lắng. Bùn sẽ được định kỳ chở đi đổ bỏ hoặc chôn lấp. Phần nước sau khi tách cặn sẽ được đưa trở lại bể điều hòa để tiếp tục xử lý. CHƯƠNG 5. TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ 5.1 SONG CHẮN RÁC 5.1.1. Nhiệm vụ Nhiệm vụ của SCR là tách các loại rác và tạp chất thô có kích thước lớn trong nước thải trước khi đưa nước thải vào các công trình xử lý phía sau. Việc sử dụng song chắn rác trong các công trình xử lý nước thải tránh được các hiện tượng tắc nghẽn đường ống, mương dẫn và gây hỏng hóc bơm. 5.1.2. Tính toán Tính toán: Lưu lượng nước thải theo giờ lớn nhất: Với kh là hệ số vượt tải theo giờ lớn nhất (k = 1,5÷3,5). Chọn k = 3,5. Song chắn rác được đặt nghiêng một góc 60o so với mặt đất. Số khe hở của song chắn rác: Trong đó: Qmax : lưu lượng lớn nhất của dòng thải (m3/s). Qmax = 11,655 (m3/h) = 3,24.10-3 (m/s). b : bề rộng khe hở giữa các song chắn rác (mm), từ 15 ÷ 25 mm. Chọn b = 16 mm ko : hệ số tính đến độ thu hẹp của dòng chảy khi sử dụng công cụ cào rác cơ giới, ko = 1,05. h : chiều sâu mực nước qua song chắn (m) thường lấy bằng chiều sâu mực nước trong mương dẫn. Chọn h = 0,1m. vmax : vận tốc nước qua khe song chắn rác, từ 0,6 ÷ 1,0(m/s). Chọn vmax = 0,6(m/s). ð Chọn số khe là 4 à số song chắn là 5. Chiều rộng song chắn rác: Bs = s.(n – 1) + (b.n) = 0,008 x (4 – 1) + (0,016 x 4)= 0,088(m) Chọn Bs = 0,1 m. s: bề dày của thanh song chắn, s = 0,008. Kiểm tra lại tốc độ dòng chảy ở phần mở rộng trước song chắn ứng với lưu lượng nước thải Qmax= 3,24.10-3(m3/s). Tổn thất áp lực qua song chắn rác: Trong đó: vmax : vận tốc nước qua song chắn ứng với Qmax. g : gia tốc trọng trường (m/s2). k : hệ số tính đến sự tăng tổn thất áp lực do rác bám lại ở song chắn, k = 2 ÷ 3, chọn k = 2. x : hệ số tổn thất cục bộ tại song chắn rác phụ thuộc vào tiết diện thanh song chắn được tính bởi: b : hệ số phụ thuộc hình dạng của thanh đan. Đối với thanh tiết diện hình chữ nhật, b = 2,42.(Bảng 3-7, trang 115 Tính toán thiết kế xử lý nước thải đô thị và công nghiêp do Lâm Minh Triết chủ biên). a : góc nghiêng song chắn rác, a = 60o Hình 5.1. Tiết diện ngang các loại thanh của song chắn rác ð = 0,03(m) = 3(cm) Chiều dài đoạn kênh mở rộng trước song chắn: Trong đó: : góc mở rộng của buồng đặt song chắn rác. Chọn =20o. Bk : chiều rộng của mương dẫn nước thải vào. Chọn Bk = 0,06 m. Chiều dài phần mở rộng sau song chắn rác: Chiều dài xây dựng mương đặt song chắn rác: L = L1 + L2 + L3 = 0,055+ 0,0275 + 1,2 = 1,2825 (m) L3 : Chiều dài phần mương đặt song chắn rác, Ls = 1,2 m. Chiều sâu xây dựng của phần mương đặt song chắn: H = hmax + hs + 0,5 = 0,1 + 0,03 + 0,5 = 0,63 m Trong đó: hmax: Độ đấy ứng với chế độ Qmax, hmax = 0,1m. 0,5: Khoảng cách giữa cốt sàn nhà đặt song chắn rác và mực nước cao nhất. hs: Tổn thất áp lực ở song chắn rác, hs = 0,03m. Hình 5.2 : Sơ đồ lắp đặt song chắn rác. Hàm lượng SS và BOD5, COD sau khi qua song chắn rác giảm 4%, còn lại: Hàm lượng BOD5 : 185 x (1 - 0,04) = 177,6 (mg/l) Hàm lượng COD : 350 x (1 - 0,04) = 336 (mg/l) Hàm lượng SS : 165 x (1 - 0,04) = 158,4 (mg/l) Bảng5.1. Các thông số xây dựng mương đặt song chắn rác Thông số Đơn vị Kích thước Bề rộng khe m 16 Số khe hở khe 4 Chiều rộng mương dẫn nước vào m 0,06 Chiều rộng song chắn m 0,1 Chiều dài đoạn kênh trước SCR m 0,055 Chiều dài phần mương mở rộng sau SCR m 0,0275 Chiều dài xây dựng phần mương để đặt SCR m 1,2825 Chiều sâu xây dựng của phần mương đặt SCR m 0,63 5.2. BỂ TỰ HOẠI 5.2.1. Nhiệm vụ Bể tự hoại có nhiệm vụ thu gom và tập trung nước thải từ nhà vệ sinh lại, sau đó được xử lý cục bộ bằng hệ thống bể tự hoại 3 ngăn. Bể tự hoại là công trình đồng thời làm 2 chức năng: lắng và xử lý cặn lắng. 5.2.2. Tính toán Tính toán: Thể tích tính toán chung của bể tự hoại lấy không nhỏ hơn lưu lượng nước thải trung bình trong 1 ÷ 2 ngày đêm (Điều 7.3.2 – TCXD-51-84), chọn 1 ngày đêm để tính toán, khi đó: W = 80m3/ngày x 1 ngày = 80(m3) Thể tích ngăn thứ nhất bằng ½ thể tích tổng cộng: W1 = 0,5 x 80 = 40(m3) Thể tích ngăn thứ hai bằng thể tích ngăn thứ ba và bằng ¼ thể tích tổng cộng: W2 = W3 = 0,25 x 80 = 20(m3) Chiều sâu công tác ở các ngăn của bể tự hoại lấy bằng 2,5m. Khi đó, diện tích các ngăn của bể tự hoại là: Chọn kích thước H x B x L (chiều sâu, chiều rộng, chiều dài) của các ngăn như sau: Ngăn thứ I : H1 x B1 x L1 = 2,5m x 3,6m x 4,5m Ngăn thứ II và thứ III : H2,3 x B2,3 x L2,3 = 2,5m x 3,6m x 2,3m Chiều cao thiết kế H = 2,5 + 0,3 = 2,8(m) (0,3 = chiều cao bảo vệ). Thời gian lưu nước trong bể tự hoại là 36 giờ. Hàm lượng chất bẩn sau khi qua bể tự hoại giảm và sơ bộ có thể tính như sau: Hàm lượng chất lơ lửng giảm 45%, tức là còn lại trong nước thải: 158,4 x (100 – 45%) = 87,12(mg/L) Hàm lượng BOD5 giảm 20 - 40%, tức là còn lại trong nước thải: 177,6 x (100 – 45%) = 97,68(mg/L) Bảng 5.2. Các thông số thiết kế bể tự hoại Chiều sâu x Chiều rộng x Chiều dài H x B x L Đơn vị Kích thước Ngăn thứ I m 2,5 x 3,6 x 4,5 Ngăn thứ II m 2,5 x 3,6 x 2,3 Ngăn thứ III m 2,5 x 3,6 x 2,3 Thể tích thực m3 80 5.3. BỂ VỚT DẦU MỠ 5.3.1. Nhiệm vụ Do nước thải sinh hoạt và bếp ăn có chứa một hàm lượng dầu mỡ khá cao, nếu không có biện pháp xử lý thích hợp nó sẽ ức chế hoạt động của các vi sinh vật trong nước. Do đó, nhiệm vụ của bể tách mỡ là tách và giữ dầu mỡ lại trong bể trước khi dẫn vào hệ thống xử lý, tránh nghẹt bơm, đường ống và làm giảm quá trình xử lý sinh học phía sau. Dầu mỡ tách ra định kỳ hút theo quy định. 5.3.2. Tính toán Tính toán: Chọn thời gian lưu nước trong bể tách dầu là 2h (1,5 ÷ 3h). Tải trọng bề mặt 40(m3/m2.ng.đ). Chọn kiểu thiết kế dài : rộng là 1:3 Thể tích của bể: Diện tích bề mặt: Chiều rộng bề mặt: ð B = 0,75(m). Lấy B = 1(m). Chiều dài: L = 3B = 3,5(m). Diện tích: F = 3,5(m2). Chiều cao bể: Chọn h = 2,2m. Thể tích bể: Thời gian lưu nước trong bể: Vận tốc nước chảy trong bể: Bảng 5.3. Các thông số thiết kế bể vớt dầu mỡ Thông số Đơn vị Kích thước Chiều dài bể m 3,5 Chiều rộng bể m 1 Chiều cao bể m 2,2 Thể tích bể m3 6,6 5.4. BỂ THU GOM 5.4.1. Nhiệm vụ Bể thu gom để tập trung toàn bộ lượng nước thải và để đảm bảo lưu lượng tối thiểu cho bơm hoạt động an toàn. Trong bể thu gom, sử dụng hai bơm chìm hoạt động luân phiên để bơm nước thải đến bể đến bể điều hòa. 5.4.2. Tính toán Tính toán: Chọn thời gian lưu nước: t = 20 phút (t = 10 – 60 phút). Thế tích cần thiết của bể thu gom được tính như sau: W = Qmax.h . t = Chọn chiều cao hữu ích của bể H = 2 m Chiều cao xây dựng của bể thu gom: Hxd = H + hbv Với H: Chiều cao hữu ích của bể, H = 2 m hbv: Chiều cao bảo vệ, hbv = 0,5 m Hxd = 2 + 0,5 = 2,5 m Diện tích mặt bằng: Kích thước bể thu gom: L x B x Hxd = 1,5m x 1,2m x 2,5m Thể tích xây dựng bể: Wt = 1,5 x 1,2 x 2,5 = 4,5(m3) 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. Tiết diện ướt của ống: Đường kính ống dẫn nước thải ra: . Chọn D = 27(mm) Tính bơm Công suất của bơm Trong đó: h: Hiệu suất chung của bơm từ 0,72 – 0,93, chọn h= 0,8. : Khối lượng riêng của nước 1000 kg/m3 Qmax : lưu lượng nước thải lớn nhất trong ngày, Qmax= 3,3(m3/h)= 0,00093 (m3/s) Trở lực : P = H = h1 + h2 h1 : chiều cao cột nước trong bể, h1 = 2 m h2 : tổn thất cục bộ qua các chỗ nối, đột mở, đột thu, tổn thất qua lớp bùn, lấy trong khoảng từ 2÷3 mH2O. Þ Trở lực H = 2 + 3 = 5 (mH2O) Chọn H = 7 mH2O Công suất của bơm: (kW) Công suất thực của bơm lấy bằng 110% công suất tính toán: Ntt = 1,1 x 0,08 = 0,088 (kW) Chọn 2 máy bơm chìm (trong đó có 1 máy dự phòng), công suất mỗi bơm là 1HP để bơm nước thải từ bể thu gom sang bể điều hòa. Bảng 5.4.Các thông số thiết kế bể thu gom Thông số Giá trị Thời gian lưu nước, t (phút) 20 Đường kính ống dẫn nước thải ra (mm) 27 Kích thước bể thu gom Chiều dài, L (m) 1,5 Chiều rộng, B (m) 1,2 Chiều cao, Hxd m) 2,5 Thể tích bể thu gom, Wt(m3) 4,5 V.5. BỂ ĐIỀU HÒA V.5.1. Nhiệm vụ Điều hòa lưu lượng và nồng độ nước thải, 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, tạo chế độ làm việc ổn định và liên tục cho các công trình xử lý, tránh hiện tượng hệ thống xử lý bị quá tải. V.5.2. Tính toán Tính toán: Thể tích bể điều hoà Trong đó: t: Thời gian lưu nước thải trong bể điều hòa, chọn t = 4(h) Kích thước bể điều hòa: Chọn bể hình chữ nhật. Chiều dài bể chọn L = 4 (m) Chiều rộng bể chọn B = 3,5 (m) Chiều cao bể điều hoà H = 3,2 (m) Chọn chiều cao bảo vệ của bể hbv = 0,3 (m) ð Chiều cao tổng cộng của bể ( chiều cao xây dựng) là: 3,2 + 0,3 =3,5 (m) ð Thể tích thực của bể điều hoà : L ´ B ´ H = 4 ´ 3,5 ´ 3,5 = 49 (m3) Lưu lượng khí cần cung cấp cho bể điều hòa: Đối với bể điều hoà, nếu dùng hệ thống sục khí thì lượng khí cần từ 0,01 ÷ 0,015 m3khí/m3 dung tích bể trong một phút (0,6 ÷ 0,9 m3khí/m3bể.giờ). Chọn R = 0,9 m3/m3 bể.giờ. ð Lưu lượng khí cần cung cấp trong bể: (m3 khí/phút) Trong đó: R: tốc độ khí nén. Vdh(tt): thể tích thực của bể điều hòa. Chọn khuếch tán khí là đĩa diffuser có màng EPMD có lưu lượng 70l/phút. Vậy số đĩa diffuser bố trí trong bể là: (đĩa) ð Chọn n = 11 đĩa. Đường ống dẫn khí cho bể điều hòa Chọn hệ thống cấp khí là ống nhựa PVC gồm 1 ống chính và 3 ống nhánh, với chiều dài là 4m, đặt cách nhau 0,8m. Với lưu lượng khí cần cung cấp cho bể điều hòa là: qkhí = 0,735(m3 khí/phút) = 0,01225(m3/s) = 12,25(l/s) Vận tốc dòng khí trong ống chọn bằng 15m/s (Tiêu chuẩn là:10 -15 m/s) Đường kính ống dẫn khí chính: Sử dụng ống nhựa PVC f 30 Đường kính ống phân phối: Với n = 3 : số ống nhánh phân phối trong bể. Sử dụng ống nhựa PVC 20 Máy nén khí Công suất máy nén khí tính theo quá trình nén đoạn nhiệt: (kW) Trong đó: W : khối lượng không khí mà hệ thống cung cấp trong 1 giây (kg/s) Lưu lượng không khí qkhí = 0,735(m3 khí/phút) = 0,01225(m3/s) Tỉ trọng không khí: 0,0118 kN/m3 = 11,8 N/m3 R : hằng số khí lý tưởng, R = 8,314 KJ/KmoloK T1 : nhiệt độ tuyệt đối của không khí đầu vào, T1 = 273 + 25 = 298oK p1 : áp suất tuyệt đối của không khí đầu vào, p1 = 1 atm p2 : áp suất tuyệt đối của không khí đầu ra: p2 = pm + 1 = = (atm) Với: pm : áp lực của máy nén khí tính theo atmotphe, (atm) Hd : áp lực cần thiết cho hệ thống khí nén: Hd = (hd + hc) + hf + H = 0,4 + 0,5 + 3,2 = 4,1 (m) hd, hc : tổn thất áp lực do ma sát dọc theo chiều dài trên đường ống dẫn và tổn thất cục bộ tại các điểm uốn, khúc quanh, (m). Tổng tổn thất do hd và hc không quá 0,4m. hf : tổn thất qua các đĩa phân phối, không vượt quá 0,5m H : độ ngập sâu của đĩa phân phối. Giá trị này xem như là chiều cao ngập nước trong bể, H = 3,2m. n = = 0,283 (K = 1,395 đối với không khí) 29,7 : hệ số chuyển đổi. e : hiệu suất của máy khí nén, chọn e = 0,8 Vậy công suất của máy nén khí là: Công suất bơm: Nb = 1,2 x N = 0,672 (kW) Trong đó: 1,2: Hệ số an toàn ð Chọn 2 bơm thổi khí công suất 1 kW (1 máy hoạt động , 1 máy dự phòng). Bơm Công suất của bơm Trong đó: Q: lưu lượng nước thải trung bình trong ngày, Q = 80(m3/ngđ) = 0,00093(m3/s). Trở lực : H = 4 + 3 = 7 (mH2O) Chọn H = 8 mH2O Công suất của bơm: Công suất thực của bơm lấy bằng 110% công suất tính toán: Ntt = 1,1 x 0,09 = 0,099 (kW) Chọn hai bơm hoạt động luân phiên, công suất mỗi bơm là 1,5HP để bơm nước qua Thiết bị lắng I. Tính toán đường ống dẫn nước thải Ống dẫn nước thải từ bể thu gom lên bể điều hòa Vận tốc nước chảy trong ống v = 1 ¸ 2 m/s. Chọn v = 1,5 m/s. Lưu lượng nước thải Qmaxh =11,6(m3/h) = 0,0032(m3/s) Suy ra: Sử dụng ống nhựa PVC 60 Bảng 5.5 . Thông số thiết kế bể điều hoà Thông số Đơn vị Kích thước Chiều dài m 4 Chiều rộng m 3,5 Chiều cao m 3,2 Chiều cao bảo vệ m 0,3 Thể tích xây dựng bể m3 49 Diện tích xây dựng m2 14 Nước thải sau khi đi qua bể điều hòa thì hiệu suất khử BOD, COD và chất rắn lơ lửng là 20 %.Vậy : Hàm lượng BOD5 : 97,68 x 0,8 = 78,144 (mg/l) Hàm lượng COD : 336 x 0,8 = 268,8 (mg/l) Hàm lượng SS : 87,12 x 0,8 = 69,696 (mg/l) 5.6. THIẾT BỊ LẮNG I 5.6.1. Nhiệm vụ Lắng các bông cặn sinh ra từ quá trình keo tụ, tạo bông và tách các bông cặn này ra khỏi nước thải. 5.6.2. Tính toán Tính toán: Chọn thiết bị lắng I là bể lắng đứng. Dung tích bể: Trong đó: t – thời gian lắng, chọn t = 1,8(h). Chiều cao phần hình trụ của bể (hay chiều cao tính toán của vùng lắng trong bể lắng): Trong đó: vd – tốc độ chuyển động của nước thải trong bể lắng đứng, v = 0,5 ÷ 0,8(mm/s) (Điều 6.5.4 – TCXD-51-84). Chọn v = 0,5(mm/s). Tiết diện ngang của bể: Tiết diện ống trung tâm: Trong đó: vc – tốc độ chuyển động của nước trong ống trung tâm, lấy không lớn hơn 30mm/s (0,03m/s) (Điều 6.5.9.TCXD-51-84). Tiết diện tổng cộng của bể: F = Fngang + Fống = 1,85 + 0,031 = 1,881(m2) Đường kính của bể: Dbể = Đường kính ống trung tâm: Dống = Chiều cao ống trung tâm: Đường kính miệng loe của ống trung tâm lấy bằng chiều cao của phần ống loe và bằng 1,35 đường kính ống trung tâm: dloe = hloe = 1,35 Dống = 1,35 0,2 = 0,27(m) Đường kính tấm chắn dòng lấy bằng 1,3 lần đường kính miệng loe và bằng: dchắn dòng = 1,3 dloe = 1,3 0,27 = 0,351(m) Chiều cao phần hình nón của bể lắng đứng: Trong đó: h2 – Chiều cao lớp trung hòa, m; h3 – Chiều cao giả định của lớp cặn lắng trong bể, m; D – Đường kính trong của bể lắng, D = 1,55(m); dn – Đường kính đáy nhỏ của hình nón cụt, lấy dn = 0,15m; - Góc nghiêng của đáy bể lắng so với phương ngang, lấy không nhỏ hơn 500 (Điều 6.5.9 – TCXD-51-84). Chọn = 600. Khoảng cách giữa mép ngoài cùng của miệng loe đến mép ngoài cùng của bề mặt tấm chắn theo mặt phẳng qua trục được tính như sau: . Chọn 0,05m. Trong đó: vk – tốc độ dòng nước chảy qua khe hở giữa miệng loe ống trung tâm và bề mặt tấm chắn, vk 20mm/s. Chọn vk = 20(mm/s) = 0,02(m/s). Chiều cao tổng cộng của bể lắng đứng sẽ là: H = Htrụ + hn + h0 = 3,24 + 1,21 + 0,3 = 4,75(m) Trong đó: h0 – Khoảng cách từ mực nước đến thành bể, h0 = 0,3(m). Vậy chiều cao ống trung tâm là: 2,85m. Thiết bị lắng I là bể lắng kết hợp keo tụ các bông cặn lơ lửng, hệ thống khuấy trộn là hệ thống cánh khuấy được lắp đặt phía trong ống trung tâm. Loại cách khuấy: Chọn loại cánh khuấy 2 bản, đối xứng qua trục, khuấy quanh trục thẳng đứng. Tổng diện tích cánh khuấy lấy bằng 15% tiết diện của ống trung tâm (Theo Quy phạm là 15 ÷ 20%). Năng lượng: Với: Trong đó: : Độ nhớt của nước thải: = 0,0092(N/cm2). N: Năng lượng cho khối nước thải. V: Thể tích nước thải. V = Trong đó: : Lưu lượng tính toán lớn nhất, = 9,3.10-4(m3/s). t : Thời gian lưu nước, t = 10(phút). ð V = G: Gradien – sự biến đổi vận tốc của nước trong 1 đơn vị thời gian, G không lớn hơn 800(s-1). Chọn G = 800(s-1). ð Diện tích cánh khuấy: Diện tích một bản cánh khuấy: Ta có: Chọn : Vậy: Chiều dài bản cánh khuấy: L = 0,11(m). Chiều rộng bản cánh khuấy: B = 0,022(m). Bán kính vòng khuấy: R Chọn 2R = 50 ÷ 60% đường kính của ống trung tâm. Chọn R = 0,05(m). Để thu nước đã lắng, dùng hệ thống máng vòng chảy tràn xung quanh thành bể. Thiết kế máng thu nước đặt theo chu vi vành trong của bể, đường kính ngoài của máng chính là đường kính trong của bể. Đường kính máng thu: Dmáng = 80% đường kính bể Dmáng = Chiều dài máng thu nước: Tải trọng thu nước trên 1m dài của máng: (m3/mdài.ngày) Hiệu quả lắng cặn lơ lửng và khử BOD5 của thiết bị lắng I: Trong đó: R: Hiệu quả khử BOD5 hoặc SS biểu thị bằng (%). t: Thời gian lưu nước, t = 2h. a,b: Hằng số thực nghiệm chọn theo bảng. Bảng 5.6. Giá trị của hằng số thực nghiệm a, b ở t0 ≥ 200C Chỉ tiêu a đơn vị (h) b Khử BOD5 0,018 0,020 Khử cặn lơ lửng SS 0,0075 0,014 Như vậy: ð Hàm lượng BOD5 còn lại: 78,144 (100 – 34,48%) = 51,2(mg/l) Hàm lượng SS còn lại: 69,696 (100 – 56,33%) = 30,44(mg/l) Sau lắng, hiệu quả lắng đạt 56,33%. Lượng bùn sinh ra mỗi ngày: (kg/ngđ) Giả sử bùn tươi có độ ẩm 95% Khối lượng riêng của bùn bằng 1053kg/m3 Tỷ số MLVSS : MLSS = 0,75 ð Lượng bùn cần xử lý: (m3/ngđ) Lượng bùn có khả năng phân hủy sinh học: Mtươi = (kg/ngày) Chọn vận tốc bùn chảy trong ống là 0,5m/s. Chọn thời gian rút bùn là 20 phút, sau 1 ngày rút bùn 1 lần. Chọn ống nhựa PVC, đường kính d = 60mm Sau Thiết bị lắng I, nước sẽ chảy tràn qua Thiết bị lọc sinh học Biofor, với vận tốc là : vct = 0,6(m/s). Đường kính ống chảy tràn: Chọn đường kính ống chảy tràn là D = 50mm. Bảng 5.7. Các thông số thiết kế thiết bị lắng I Thông số Số liệu dùng thiết kế Đơn vị Chiều cao tổng cộng của bể 4,75 m Đường kính bể 1,55 m Chiều cao ống trung tâm 2,85 m Đường kính ống trung tâm 0,2 m Thời gian lưu nước 2 h Đường kính miệng ống loe 0,3 m Đường kính tấm chắn dòng 0,4 m Khoảng cách từ miệng loe đến bề mặt tấm chắn 0,05 m Chiều cao phần hình nón của bể 1,21 m Góc nghiêng của đáy bể lắng 60 độ Chiều dài 1 bản cánh khuấy 0,11 m Chiều rộng 1 bản cánh khuấy 0,022 m Bán kính vòng khuấy 0,05 m 5.7. THIẾT BỊ LỌC SINH HỌC BIOFOR 5.7.1. Nhiệm vụ Xử lý nước thải bằng phương pháp lọc sinh học có lớp vật liệu ngập trong nước. Quá trình này diễn ra nhanh nhất ở giai đoạn đầu và giảm dần về phía cuối bể. Vi sinh hiếu khí phát triển sinh khối trên vệt liệu Plasdeck có bề mặt riêng lớn (nhờ O2 sục vào) sẽ tiêu thụ các chất hữu cơ để sinh khối làm giảm tải lượng ô nhiễm trong nước thải xuống mức thấp nhất. Sau khi qua thiết bị này, COD , BOD giảm 80 – 90%. Sau đó, nước thải tiếp tục tự chảy qua bể lắng II. 5.7.2. Tính toán Tính toán: Hiệu quả lọc: Trong đó: S0: Nồng độ BOD5 đầu vào thiết bị lọc sinh học, S0 = 93,09(mg/l). S: Nồng độ BOD5 đầu ra thiết bị lọc sinh học. F: Chuẩn số; F = T(0C): Nhiệt độ nước thải, T = 250C. Hvl: Chiều cao lớp vật liệu lọc, Hvl = 1,5 ÷ 2m. Chọn Hvl = 2(m). B: Lưu lượng đơn vị của không khí, B = 8 ÷ 12 (m3 không khí /m3 nước thải). Chọn B = 10 (m3 không khí /m3 nước thải). q: Tải trọng thủy lực (20 ÷ 80m3/m2.ng). Chọn q = 50(m3/m2.ng). : Phụ thuộc vào qđơn vị của không khí và chuẩn số F. Chọn =1,51 và = 0. B F 8 ≤ 0,662 ≤ 0,662 1,51 0,47 0 0,69 10 ≤ 0,85 ≤ 0,85 1,2 0,4 0,13 0,83 12 ≤ 1,06 ≤ 1,06 1,1 0,2 0,19 1,15 ð Thể tích bể lọc sinh học: Trong đó: S0: Nồng độ BOD5 đầu vào thiết bị lọc sinh học, S0 = 93,09(mg/l). S: Nồng độ BOD5 đầu ra thiết bị lọc sinh học, S = 9,32(mg/l). : Lưu lượng trung bình ngày đêm, = 80(m3/ngày.đêm). NO: Năng lượng oxy hóa của bể lọc, NO = 550(gO2/m3.ngàyđêm) (Theo Xử lý nước thải Đô thị và Công nghiệp – Lâm Minh Triết). ð Diện tích hữu ích của bể lọc sinh học: Trong đó: n – so ngăn của bể lọc sinh học, chọn n = 1. ð Thiết bị lọc sinh học có hình trụ tròn, đường kính D = 2m. Thiết bị được làm bằng thép CT3. Chọn vật liệu lọc là tấm nhựa Plasdeck. Chiều cao phần đáy: h1 = 0,5m. Chiều cao phần hình trụ dành cho vật liệu giãn nở khi rửa: h2 = 1m. Chiều cao lớp vật liệu lọc là: Hvl = 2m. Chiều cao phần chứa nước rửa: h3 = 1m. Chiều cao dự trữ: h4 = 0,3m. ð Tổng chiều cao của thiết bị lọc sinh học: H = 0,5 + 1 + 2 + 1 + 0,3 = 4,8(m) Lượng khí cần thiết: Lưu lượng không khí cần cung cấp cho bể: Trong đó: B – Lưu lượng đơn vị của không khí, B = 8 ÷ 12 (m3 không khí /m3 nước thải). Chọn B = 10 (m3 không khí /m3 nước thải). : Lưu lượng giờ lớn nhất, = 3,33(m3/h). ð Chọn hệ thống cung cấp khí bằng ống nhựa PVC, phân phối khí bằng đĩa sục khí, được phân bố dọc theo đường kính của bể cách nhau 0,5. Như vậy có tất cả 3 ống. Lưu lượng khí trong mỗi ống: qống = Trong đó: Vận tốc khí trong ống 10 ÷ 15m/s. Chọn vống = 10m/s. Đường kính ống chính: Dống = Chọn ống chính có 34. Đường kính ống nhánh: dống nhánh = Chọn ống nhánh có 20. Chọn thiết bị phân phối khí là đĩa xốp SSI – USA có màng phân phối EPDM, đường kính Ư = 9 inch = 250 mm, lưu lượng 2,5 – 5,0 m3/h (41,6 – 83,2L/phút). Chọn đĩa có lưu lượng 80L/phút. Chọn dạng đĩa xốp có: - Đường kính d = 250mm. - Diện tích bề mặt f = 0,049m2. - Cường độ khí 200l/phút.đĩa = 3,33l/s. Số lượng đĩa phân phối trong thiết bị lọc sinh học: Chọn số lượng đĩa là n = 12 đĩa. Bố trí hệ thống sục khí : Số lượng đĩa phân phối khí trong thiết bị lọc sinh học là 12 đĩa chia làm 3 hàng, mỗi hàng 4 đĩa được phân bố đều cách đáy thiết bị 0,2m. Công suất thổi khí: Trong đó: Lk – Lưu lượng khí cần cung cấp, Lk = 9,25.10-3(m-3/s). n –Hiệu suất máy bơm. Chọn n =75%. p - Áp lực của không khí nén Trong đó: Hd = hd + hc + hf + H hd – Tổn thất do ma sát. hc – Tổn thất cục bộ ống, hd + hc ≤ 0,4. Chọn hd + hc = 0,4. hf – Tổn thất qua thiết bị phân phối khí, hf ≤ 0,5. Chọn hf = 0,5. H – Chiều cao hữu ích của bể, H = 4,5m. ð Hd = 0,4 + 0,5 + 4,5 = 5,4(m) Vậy công suất thổi khí là: Công suất thực của máy thổi khí: Ntt = 1,2 W = 1,2 0,54 = 0,648(kW/h) Vậy chọn 2 máy thổi khí có công suất 3.0Hp, hai máy chạy luân phiên nhau để cung cấp khí cho 2 bể là bể điều hòa và thiết bị lọc sinh học. Sau Thiết bị lọc sinh học, nước sẽ chảy tràn qua Thiết bị lắng II, với vận tốc là : vct = 0,6(m/s). Đường kính ống chảy tràn: Chọn đường kính ống chảy tràn là D = 50mm. Tính toán lượng bùn sinh ra mỗi ngày Giả sử hệ số sản lượng quan sát được Yobs = 0,25gVSS/gBOD. Hàm lượng chất rắn bay hơi của màng vi sinh vật là VS = 0,7. Hàm lượng SS đầu ra là : Se = 9mg/l. Ta có công thức tính lượng bùn sinh ra mỗi ngày: Tổng lượng bùn sinh ra mỗi ngày theo SS: Lượng bùn sinh học cần xử lý mỗi ngày = Tổng lượng bùn – Lượng bùn trôi ra theo SS = 3,29 - 80910-3 = 2,57(kgSS). Giả sử bùn tươi có độ ẩm 95% Khối lượng riêng của bùn bằng 1053kg/m3 Vậy lượng bùn cần xử lý: Bảng 5.8. Các thông số thiết kế thiết bị lọc sinh học Biofor Thông số Số liệu dùng thiết kế Đơn vị Tổng chiều cao của thiết bị 4,8 m Đường kính bể 2 m Chiều cao lớp vật liệu lọc 2 m Chiều cao dự trữ 0,3 m Chiều cao phần đáy 0,5 m 5.8. THIẾT BỊ LẮNG II 5.8.1. Nhiệm vụ Lắng các bông cặn, cặn lơ lửng sinh ra từ quá trình xử lý sinh học. Hoạt động cũng giống như thiết bị lắng I, thiết bị lắng II góp phần xử lý triệt để lượng SS còn lại và giảm nồng độ COD, BOD đến mức thấp nhất. 5.8.2. Tính toán Tính toán: Diện tích tiết diện ướt ống trung tâm của bể: Trong đó: Qtt – Lưu lượng tính toán, Qmax.s = 0,00093(m3/s). Khi có tuần hoàn: Qtt = Qmax.s(n + 1) = 0,00093 x 1,5 = 1,395.10-3 (m3/s). vtt – tốc độ dòng chảy trong ống trung tâm, vtt = 30mm/s = 0,03m/s. (Điều 6.5.9a – Bể lắng đứng – TCXD-51-84). Diện tích tiết diện ướt của phần lắng của bể: Trong đó: v2 – Tốc độ chảy trong bể lắng đứng (sau bể lọc sinh học), v2 = 0,5 mm/s (Điều 6.5.6 – TCXD-51-84). Diện tích tổng cộng của bể lắng đứng đợt II: Đường kính của thiết bị lắng II: Đường kính của ống trung tâm: Chiều sâu lớp nước trong thiết bị lắng đứng II: Trong đó: t – Thời gian lắng của thiết bị lắng II sau thiết bị lọc sinh học, t = 1,5h (Điều 6.5.6 – TCXD-51-84). Chiều cao phần hình nón của thiết bị: Trong đó: h2 – Chiều cao lớp trung hòa, m; h3 – Chiều cao giả định của lớp cặn lắng trong bể, m; D – Đường kính trong của bể lắng, D = 1,9(m); dn – Đường kính đáy nhỏ của hình nón cụt, lấy dn = 0,15m; - Góc nghiêng của đáy bể lắng so với phương ngang, lấy không nhỏ hơn 500 (Điều 6.5.9 – TCXD-51-84). Chọn = 500. Chiều cao của ống trung tâm: Đường kính miệng loe của ống trung tâm lấy bằng chiều cao của phần ống loe và bằng 1,35 đường kính ống trung tâm: dloe = hloe = 1,35 Dống = 1,35 0,25 = 0,3375(m) 0,34(m) Đường kính tấm chắn dòng lấy bằng 1,3 lần đường kính miệng loe và bằng: dchắn dòng = 1,3 dloe = 1,3 0,34 = 0,442(m) Góc nghiêng giữa bề mặt tấm chắn so với mặt phẳng ngang lấy bằng 170. Khoảng cách giữa mép ngoài của miệng loe đến lớp ngoài cùng của bề mặt tấm chắn theo phương thẳng qua trục: Trong đó: vk – tốc độ dòng nước chảy qua khe hở giữa miệng loe ống trung tâm và bề mặt tấm chắn, vk 20mm/s. Chọn vk = 20(mm/s) = 0,02(m/s). Chiều cao tổng cộng của bể lắng đứng sẽ là: H = h1 + hn + h0 = 2,7 + 1,04 + 0,5 = 4,24(m) Trong đó: h0 – Khoảng cách từ mực nước đến thành bể, h0 = 0,5(m). Vậy chiều cao ống trung tâm: 2,55m. Để thu nước đã lắng, dùng hệ thống máng vòng chảy tràn xung quanh thành bể. Thiết kế máng thu nước đặt theo chu vi vành trong của bể, đường kính ngoài của máng chính là đường kính trong của bể. Đường kính máng thu: Dmáng = 80% đường kính bể Dmáng = Chiều dài máng thu nước: Tải trọng thu nước trên 1m dài của máng: (m3/mdài.ngày) Thời gian lưu nước trong bể lắng Thể tích phần lắng: Thời gian lắng: 0,6: hệ số tuần hoàn ( = 0,6 ÷ 0,8) Thể tích phần chứa bùn: Thời gian lưu bùn: Trong đó: Qx: Lưu lượng bùn thải: Qx = 5,6(m3/ng.đ) = 0,23(m3/h) Qth: Lưu lượng bùn tuần hoàn: Qth = 0,6 3,33 = 1,998(m3/h). Nồng độ bùn trong bể: Ctb = = = 7500(mg/l) = 7,5(kg/m3) Ct : nồng độ bùn trong dòng tuần hoàn, Ct = 7000 ÷ 15000 mg/l CL : nồng độ cặn tại mặt lắng L (bề mặt phân chia) CL = .Ct = 0,5 x 10000 = 5000(mg/l) Lượng bùn chứa trong bể lắng G = Vb.Ctb = 2,95 7,5 = 22,125(kg) Giả sử bùn tươi có độ ẩm 95% Khối lượng riêng của bùn bằng 1053kg/m3 Vậy lượng bùn cần xử lý: Bơm xả bùn : Chọn bơm bùn có công suất 0,8HP để bơm bùn về bể chứa bùn. Bảng 5.9. Thông số thiết kế bể lắng II Thông số Đơn vị Kích thước Đường kính m 1,9 Chiều cao cột nước m 2,7 Chiều cao tổng m 4,24 Chiều cao phần hình nón m 1,04 Chiều cao ống trung tâm m 2,55 Đường kính ống trung tâm m 0,25 5.9. BỂ CHỨA BÙN 5.9.1. Nhiệm vụ Giữ và tách bùn lắng. Bùn sẽ được định kỳ chở đi đổ bỏ hoặc chôn lấp. Phần nước sau khi tách cặn sẽ được đưa trở lại bể điều hòa để tiếp tục xử lý. 5.9.2. Tính toán Tính toán: Hàm lượng cặn lơ lửng SS = 165(mg/l) = 0,165(kg/m3) BOD5 = 185(mg/l) = 0,185(kg/m3) Qua bể lắng đợt I lắng được 56,33% cặn lơ lửng. Lượng cặn lắng ở thiết bị lắng I: (T/ngày) Tỷ trọng cặn tươi theo bảng 13-1(Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải – Trịnh Xuân Lai): S = 1,02 (T/m3) Nồng độ cặn ở thiết bị lắng đợt I (Bảng 13-5, Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải – Trịnh Xuân Lai): P = 5% = 0,05. Thể tích cặn tươi: V = Cặn lắng sau thiết bị lắng II: G2 = Tổng cặn – G1 G2 = Q(0,8SS + 0,3BOD5) – G1 G2 = Tỷ trọng cặn tươi theo bảng 13-1(Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải – Trịnh Xuân Lai): S = 1, 025 (T/m3) Nồng độ cặn ở thiết bị lắng đợt I (Bảng 13-5, Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải – Trịnh Xuân Lai): P = 2% = 0,02. Thể tích cặn đưa về bể chứa: V = (m3/ngày) Xác định kích thước Tổng thể tích bùn được chuyển qua bể chứa trong một ngày: Qbùn = QlắngI + QSH + Qlắng II = 0,15 + 0,05 + 0,37 = 0,57(m3/ngđ) Chọn thời gian lưu bùn là t = 3 ngày, thể tích của bể là: Bùn lắng trong bể tách bùn sẽ được hút bỏ bằng phương pháp thủ công, và sẽ được định kỳ đi đổ bỏ hoặc chôn lấp. Bể chứa bùn được thiết kế dính liền với bể điều hòa. Vậy chọn kích thước của bể là: Dài × rộng × cao = 3 ×1 ×2,5 (m) Bảng 5.10. Thông số thiết kế bể chứa bùn Thông số Đơn vị Kích thước Chiều dài m 3 Chiều rộng m 1 Chiều cao m 2,5 CHƯƠNG 6. TÍNH TOÁN KINH TẾ 6.1. CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ 6.1.1. BỂ TỰ HOẠI Chức năng Lắng nước thải và phân hủy cặn lắng Ngăn thứ I 2.5m x 3.6m x 4.5m Ngăn thứ II 2.5m x 3.6m x 2.3m Ngăn thứ III 2.5m x 3.6m x 2.3m Vật liệu BTCT M250, Tường gạch đinh Số lượng 01 bể 6.1.2. BỂ VỚT DẦU MỠ Chức năng Tách dầu mỡ và các chất nổi khác Dài 3.0m Rộng 1.0m Cao 2.2m Vật liệu BTCT M250, Tường gạch đinh Số lượng 01 bể 6.1.3. BỂ ĐIỀU HÒA Chức năng Điều hòa lưu lượng và nồng độ nước thải Dài 4.0m Rộng 3.5m Cao 3.5m Vật liệu BTCT M250 Số lượng 01 bể 6.1.4. THIẾT BỊ LẮNG I Chức năng Keo tụ, lắng các bông cặn lơ lửng Đường kính 1.55m Chiều cao 3.9m, chân cao 1.4m Số lượng 01 thiết bị Vật liệu Thép CT3, thân 3ly, đáy 4ly 6.1.5. THIẾT BỊ LỌC SINH HỌC HIẾU KHÍ (BIOFOR) Chức năng Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học Đường kính 2.0m Chiều cao 4.8m Số lượng 01 thiết bị Vật liệu Thép CT3, thân 4ly, đáy 4ly 6.1.6. THIẾT BỊ LẮNG II Chức năng Lắng các bông cặn sau quá trình sinh học Đường kính 1.9m Chiều cao 3.2m, chân cao 1.1m Số lượng 01 bể Vật liệu Thép CT3, thân 3ly, đáy 4ly 6.1.7. BỂ CHỨA BÙN Chức năng Chứa bùn từ bể lắng Dài 3.0m Rộng 1m Cao 2.5m Vật liệu BTCT M250 Số lượng 01 Bể 6.1.8. NHÀ ĐIỀU HÀNH Chức năng Chứa bùn từ bể lắng Dài 3.2m Rộng 2.7m Cao 3.2m Vật liệu Tường gạch, mái tôn Số lượng 01 nhà 6.2. THIẾT BỊ CÔNG NGHỆ 6.2.1. Bơm nước thải dạng bơm chìm cho bể điều hòa Số lượng 02 cái Kiểu Bơm thả chìm Công suất 3 - 5 m3/h Cột áp 6 – 8 m Điện áp 3 pha, 380V Xuất xứ Taiwan hoặc tương đương Tình trạng Mới 100% 6.2.2. Bơm định lượng hóa chất keo tụ, tạo bông, khử trùng Số lượng 03 cái Chức năng Định lượng hóa chất Công suất 1 – 8 lít/h Cột áp 5 bar Điện áp 1 pha, 220 V - 50 Hz Xuất xứ Seko – Italia hoặc tương đương Tình trạng Mới 100% 6.2.3. Máy thổi khí Số lượng 02 cái Chức năng Cấp khí cho bể lọc sinh học và bể điều hòa Công suất động cơ 3.0 Hp Điện áp 3pha, 380V - 50Hz Xuất xứ Taiwan hoặc tương đương Tình trạng Mới 100% 6.2.4. Đĩa phân phối khí Số lượng 23 cái Chức năng Phân phối khí Đường kính đĩa 250 mm Vật liệu Cao su tổng hợp EPMD Xuất xứ Thailan hoặc tương đương Tình trạng Mới 100% 6.2.5. Hệ thống đường ống công nghệ Số lượng 01 hệ thống Chức năng Dẫn nước, bùn, khí và hóa chất Vật liệu PVC, STK… Tình trạng Mới 100% 6.2.6. Hệ thống điện, tủ điện điều khiển Số lượng 01 hệ thống Chức năng Điều khiển hệ thống hoạt động hoàn toàn tự động Vật liệu Linh kiện LG, cáp CADIVI Tình trạng Mới 100% 6.3. KINH PHÍ THỰC HIỆN 6.3.1. Chi phí xây dựng PHẦN A: KINH PHÍ ĐẦU TƯ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT + BẾP ĂNCÔNG SUẤT: 80M³/NGÀY.ĐÊM STT CÁC HẠNG MỤC ĐV SL THÔNG SỐ KỸ THUẬT ĐƠN GIÁ THÀNH TIỀN A/. CHI PHÍ CÁC HẠNG MỤC XÂY DỰNG 89,000,000 01 - Bể tách dầu mỡ - Năp đan bảo vệ Bể 1 - L x W x H = 3.0m x 1.0m x 2.2m- Vật liệu: BTCT M250 + tường gạch đinh 10,000,000 10,000,000 02 - Bể điều hòa - Năp đan bảo vệ Bể 1 - L x W x H = 4.0m x 3.5m x 3.5m- Vật liệu: BTCT M250 35,000,000 35,000,000 03 - Bể chứa bùn - Năp đan bảo vệ Bể 1 - L x W x H = 3.0m x 1.0m x 2.5m- Vật liệu: BTCT M250 20,000,000 20,000,000 04 - Nhà điều hành Nhà 1 - L x W x H = 3.2m x 2.7m x 3.2m - Vật liệu: tường gạch, mái tôn 12,000,000 12,000,000 05 - Cán nền móng đặt thiết bị Tbộ 1 - L x W x H = 7.0m x 2.4m x 0.2m - Vật liệu: BTCT 10,000,000 10,000,000 06 - Cán nền móng khu vực xử lý Tbộ 1 - Khu vực 1m xung quanh hệ thống xử lý 2,000,000 2,000,000 B/. CHI PHÍ CÁC THIẾT BỊ CÔNG NGHỆ 299,000,000 07 - Thiết bị tách rác Tbị 1 - Kích thước khe lọc: 3-5mm, - Vật liệu: thép không gỉ, 500,000 500,000 08 - Thiết bị lắng 1 - Trong sơn 2 lớp Epoxy chống rỉ + ngoài sơn trang trí Tbị 1 - D x H = 1.55m x 3.9m, chân cao 1.4m- Vật liệu: Thép CT3- Thân 3ly, đáy 4ly 38,000,000 38,000,000 09 - Thiết bị lọc sinh học Biofor hiếu khí - Trong sơn 3 lớp Epoxy chống rỉ + ngoài sơn trang trí Tbị 1 - D x H = 2.0m x 4.8m - Vật liệu: Thép CT3- Thân 4ly, đáy 4ly 60,000,000 60,000,000 10 - Thiết bị lắng 2 - Trong sơn 2 lớp Epoxy chống rỉ + ngoài sơn trang trí Tbị 1 - D x H = 1.9m x 3.2m, chân cao 1.1m- Vật liệu: Thép CT3- Thân 3ly, đáy 4ly 38,000,000 38,000,000 11 - Thiết bị Khử trùng Online Tbị 1 - D x H = 0.14m x 4.5m- Vật liệu: PVC + chân đỡ thép V3 1,000,000 1,000,000 12 - Thiết bị pha hóa chất - khuấy trộn bằng khí nén Tbị 3 - Bồn nhựa: V = 300L - Vật liệu: nhựa- Xuất xứ: Việt Nam 500,000 1,500,000 13 - Bơm định lượng hóa chất Cái 3 - Lưu lượng: 1-14l/h, H=5-1bar, 1pha, 220V- Xuất xứ: Italia hoặc tương đương- Tình trạng: mới 100% 5,000,000 15,000,000 14 - Bơm nước thải, cho bể điều hòa- Hoat động luân phiên Cái 2 - Công suất: 3-5m³/h, N = 1.0HP, H=6-8m, 3pha, 380v- Xuất xứ: Taiwan hoặc tương đương- Tình trạng: mới 100% 5,500,000 11,000,000 15 - Máy thổi khí; - Hoạt động luân phiên - Cho bể lọc sinh học & bể điều hòa Bộ 2 - Công suất: 1.2m³/phút, H=5m, N = 3.0HP, 3 pha, 380V - Xuất xứ: Taiwan hoặc tương đương- Tình trạng: mới 100% 32,000,000 64,000,000 16 - Đĩa phân phối khí Cái 20 - D = 250mm, Vật liệu: PE, Xuất xứ: Thái Lan 500,000 10,000,000 17 - Hệ thống đường ống công nghệ Bộ 1 - Đường ống STK, PVC+ phụ kiện van, co, te - Xuất xứ: Bình Minh; Van Đài Loan… 35,000,000 35,000,000 18 - Hệ thống điện, tủ điện điều khiển Bộ 1 - Mitsubishi, cáp Taya 25,000,000 25,000,000 C/. CHI PHÍ MÁY MÓC & VẬT LIỆU XỬ LÝ