Đề tài Tính toán, thiết kế hệ thống xử lý nước thải tập trung khu công nghiệp Long Hậu – Long An giai đoạn 2, công suất 3000 m3/ngày đêm

MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT - KCN: khu công nghiệp - LHC: Công ty cổ phần Long Hậu - TCVN: tiêu chuẩn Việt Nam - QCVN: quy chuẩn Việt Nam - TCXD: tiêu chuẩn xây dựng - TNHH XD TM: Công ty trách nhiệm hữu hạn xây dựng thương mại. - VSV: vi sinh vật - SS: chất rắn lơ lửng - COD: nhu cầu oxy hóa học - BOD: nhu cầu oxy sinh học - F/M: tỉ lệ BOD5 và bùn hoạt tính – mgBOD5/mg - VFA: các axit béo - BTCT: bê tông cốt thép DANH MỤC CÁC BẢNG - Bảng 1.1: Danh sách các công ty, doanh nghiệp đang xả nước vào hệ thống cống thoát - Bảng 1.2: Tiêu chuẩn xả thải của doanh nghiệp trong KCN - Bảng 1.3: Tiêu chuẩn xả thải của KCN vào nguồn tiếp nhận - Bảng 4.1: Thông số tính toán cho song chắn rác làm sạch bằng thủ công - Bảng 4.2: Thông số thiết kế cho song chắn rác - Bảng 4.3: Thông số thiết kế cho hố thu - Bảng 4.4: Thông số thiết kế cho bể tách dầu - Bảng 4.5: Thông số thiết kế cho bể điều hòa - Bảng 4.6: Thông số thiết kế cho bể nâng pH - Bảng 4.7: Thông số thiết kế cho bể keo tụ - Bảng 4.8: Thông số thiết kế bể phản ứng vách ngăn - Bảng 4.9: Thông số thiết kế cho bể tạo bông - Bảng 4.10: Thông số thiết kế cho bể lắng 1 - Bảng 4.11: Thông số thiết kế cho bể trung hòa - Bảng 4.12: Thông số thiết kế cho bể Aerotank - Bảng 4.13: Thông số thiết kế cho bể Anoxic - Bảng 4.14: Thông số thiết kế cho bể lắng 2 - Bảng 4.15: Thông số thiết kế cho bể khử trùng - Bảng 4.16: Thông số thiết kế cho bể phân hủy bùn DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, CÁC ĐỒ THỊ - Hình 1.1 Sơ đồ tổ chức - Hình 1.2 Sơ đồ KCN - Hình 2.1: Song chắn rác cơ giới - Hình 2.2: Bể lắng cát ngang - Hình 2.3: Bể lắng ngang - Hình 2.4 : Bể lọc - Hình 2.5: Quá trình tạo bông cặn của các hạt keo - Hình 2.6: Bể tuyển nổi kết hợp với cô đặc bùn - Hình 2.7: Hồ tùy nghi - Hình 2.8 : Xử lý nước thải bằng đất - Hình 2.9: Sơ đồ công nghệ đối với bể Aerotank truyền thống - Hình 2.10 : Sơ đồ làm việc của bể Aerotank có ngăn tiếp xúc. - Hình 2.11: Sơ đồ làm việc của bể Aerotank làm thoáng kéo dài. - Hình 2.12 : Sơ đồ làm việc của bể Aerotank khuấy trộn hoàn chỉnh. - Hình 2.13: Oxytank - Hình 2.14 : Bể lọc sinh học nhỏ giọt - Hình 2.15: Quá trình vận hành của bể SBR - Hình 2.16: Bể UASB - Hình 3.1: Sơ đồ công nghệ khu công nghiệp Tân Tạo - Hình 3.2: Sơ đồ công nghệ khu công nghiệp Biên Hòa II - Hình 3.3: Sơ đồ công nghệ khu công nghiệp Linh Trung 1 - Hình 3.4: Sơ đồ công nghệ khu công nghiệp Việt – Sing - Hình 3.5: Sơ đồ công nghệ khu công nghiệp Lê Minh Xuân - Hình 3.6: Sơ đồ công nghệ khu công nghiệp Long Hậu PHẦN MỞ ĐẦU ĐẶT VẤN ĐỀ Công nghiệp hoá, hiện đại hoá là chủ trương của Đảng và Nhà nước. Tuy nhiên, hoạt động công nghiệp đã thải ra một lượnglớn chất thải vượt quá khả năng tự làm sạch của môi trường gây ô nhiễm nghiêm trọng, dẫn đến mất cân bằng sinh thái. Việc các nhà máy nằm rời rạc, chen lẫn với các khu dân cư đã không phù hợp. Điều đó gây ảnh hưởng đến sản xuất, mỹ quan, sức khoẻ cộng đồng, gây ô nhiễm môi trường một cách nghiêm trọng và gây khó khăn trong công tác quản lý. Bên cạnh đó, các khu công nghiệp ra đời nhằm cung cấp cơ sở hạ tầng, dịch vụ cho các nhà máy sản xuất. Khu công nghiệp có chức năng tập trung các nhà máy sản xuất ở một số loại hình nhất định nhằm cách li hoạt động sản xuất với khu dân cư tạo thuận lợi cho việc kiểm soát môi trường cũng như công tác quản lý. Cùng với tốc độ phát triển kinh tế của cả nước, Khu công nghiệp Long Hậu đã và đang lớn mạnh hơn nhằm đáp ứng cho nhu cầu ngày càng nhiều của các đơn vị cần xây dựng trong khu công nghiệp. Chính vì vậy dự án “Khu công nghiệp Long Hậu giai đoạn II” đã ra đời. Do đó, việc xây dựng trạm xử lý nước thải tập trung cho giai đoạn II là việc làm quan trọng, mang tính cấp thiết và không thể thiếu. MỤC TIÊU CỦA LUẬN VĂN Thiết kế trạm xử lý nước thải cho khu công nghiệp Long Hậu giai đoạn II với công suất 3000 m3/ngày đêm với thông số đầu vào theo chỉ tiêu khu công nghiệp (tương đương cột C theo TCVN 5945-2005) đề ra và đầu ra đạt tiêu chuẩn loại A theo QC 24-2009, đảm bảo xả thải an toàn ra rạch Bùng Binh. NỘI DUNG CỦA LUẬN VĂN Tổng quan về khu công nghiệp Long Hậu. Tổng quan các phương pháp xử lý nước thải. Lựa chọn công nghệ (dựa trên việc xem xét và đánh giá công nghệ đã được áp dụng cho một số khu công nghiệp). Tính toán, thiết kế các công trình đơn vị. Khái toán chi phí. PHẠM VI, GIỚI HẠN CỦA LUẬN VĂN Với mục tiêu đã xác định, luận văn này chỉ thực hiện trong giới hạn tìm hiểu đặc tính nước thải của KCN. Từ đó, đưa ra công nghệ phù hợp để xử lý hiệu quả, tính toán và thiết kế trạm xử lý nước thải, không tính toán đến hệ thống mạng lưới thu gom và các trạm bơm trung chuyển. PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN Khảo sát thực địa KCN Long Hậu. Thu thập tài liệu. Tổng hợp, phân tích, đánh giá khả thi. Thiết kế. Tính toán các công trình đơn vị. Ý NGHĨA CỦA LUẬN VĂN Đưa ra phương án khả thi để xây dựng trạm xử lý nước thải, các kết quả tính toán, thiết kế có thể làm cơ sở cho công ty đầu tư hạ tầng KCN tham khảo, xem xét để đầu tư xây dựng công trình, đảm bảo nước sau xử lý xả ra rạch Bùng Binh đạt yêu cầu, góp phần bảo vệ môi trường nói chung, môi trường nước nói riêng cho KCN và khu vực lân cận. CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU VỀ KHU CÔNG NGHIỆP LONG HẬU 1.1. MÔ TẢ KHU CÔNG NGHIỆP LONG HẬU 1.1.1. Chủ đầu tư : Công ty cổ phần Long Hậu (LHC) Văn phòng công ty đặt tại KCN Long Hậu: ấp 3, xã Long Hậu, huyện Cần Giuộc, Long An Tel: (84-8)7818929 Fax: (84-8)7818940 MST: 1100727545 1.1.1.1. Lịch sử hình thành và phát triển Cơ sở pháp lý: Khu công nghiệp Long Hậu là khu công nghiệp được xây dựng theo quyết định số 1107/QĐ-TTg ngày 21/08/2006 của Thủ tướng chính phủ, qui hoạch phát triển các khu công nghiệp ở Việt Nam đến năm 2015 và định hướng đến năm 2020. Khu công nghiệp Long Hậu là KCN hỗn hợp, nhiều ngành nghề và ít gây ô nhiễm. * 2006 Ngày 23/5, được Sở Kế hoạch và Đầu tư Tỉnh Long An cấp giấy Chứng nhận Đăng ký Kinh Doanh với vốn điều lệ 200 tỷ đồng. Ngày 26/8, Lễ đặt viên đá đầu tiên xây dựng KCN Long Hậu đã được tổ chức trọng thể tại vị trí KCN, thuộc Ấp 3, xã Long Hậu, Huyện Cần Giuộc, Tỉnh Long An. * 2007 Ngày 02/01, Lễ khai trương Văn phòng trụ sở ban quản lý KCN Long Hậu. Ngày 04/10, Lể động thổ nhà máy đầu tiên tại KCN Long Hậu. * 2008 Ngày 10/01, Lễ tiếp nhận chứng chỉ ISO 9001:2000. Ngày 10/01, Lễ khởi công xây dựng nhà máy xử lý nước thải. Ngày 22/05, Lễ tiếp nhận Cờ và Cúp Doanh Nghiệp Xuất sắc nhất Tỉnh Long An do UBND Tỉnh Long An trao tặng. * 2009 Ngày 3/2, Lễ khởi công Khu lưu trú KCN Long Hậu. Ngày 04/05, Nhận Quyết Định của UBND Huyện Cần Giuộc về việc phê duyệt quy hoạch Khu dân cư và Tái Định Cư Long Hậu. Ngày 10/06, Nhận Giấy chứng nhận đầu tư KCN Long Hậu mở rộng. Ngày 18/6, Lễ tiếp nhận Chứng nhận và kỷ niệm chương của bộ Giáo dục và đào tạo về những “Đóng góp tích cực cho sự phát triển nguồn nhân lực đồng bằng sông Cửu Long”. Ngày 16/09, tổ chức TUV Rheinland (Đức) công nhận LHC là doanh nghiệp đạt chứng chỉ ISO 14001:2004 về quản lý môi trường. Ngày 25/10, đón nhận cúp vàng “Vì sự nghiệp bảo vệ môi trường Việt Nam” do Bộ Tài nguyên và Môi trường phối hợp cùng Hội bảo vệ thiên nhiên và môi trường Việt Nam cấp. Tháng 12, Long Hậu là công ty đầu tư phát triển hạ tầng KCN duy nhất vinh dự đón nhận Giải vàng chất lượng quốc gia năm 2009. * 2010 Tháng 01, Công ty cổ phần Long Hậu đã vinh dự đón nhận Bằng khen của Thủ tướng Chính phủ Nguyễn Tấn Dũng vì sự nghiệp xây dựng chủ nghĩa xã hội và bảo vệ tổ quốc.  Ngày 23/03, CTCP Long Hậu chính thức niêm yết cổ phiếu lên sàn giao dịch chứng khoán Tp.Hồ Chí Minh (HoSE) với mã cổ phiếu LHG. 1.1.1.2. Sơ đồ tổ chức Hình 1.1 Sơ đồ tổ chức KCN Long Hậu 1.1.2. Mục đích xây dựng KCN Long Hậu Khai thác và phát triển cơ sở hạ tầng trên một vùng đất ngập mặn có năng suất lao động kém để thu hút đầu tư trong và ngoài nước, tạo công ăn việc làm cho nhân dân lao động và thực hiện công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nước. 1.1.3. Quy mô xây dựng KCN Long Hậu Giai đoạn 1: Qui mô xây dựng 141,85 ha, bao gồm: 90,7 ha đất công nghiệp và kho bãi, 3,9 ha đất dành cho khu quản lý điều hành, dịch vụ, 1,75 ha đất công trình kỹ thuật, 17,8 ha đất làm đường giao thông nội khu, 6,79 ha đất giao thông đối ngoại, và phần còn lại là cây xanh. Giai đoạn 2: Qui mô xây dựng 102,48 ha, bao gồm: 61,48 ha đất công nghiệp và kho bãi, 21,03 ha đất dành cho khu quản lý điều hành, dịch vụ, 1,12 ha đất công trình kỹ thuật, 13,78 ha đất làm đường giao thông nội khu và đường giao thông đối ngoại, và phần còn lại là cây xanh. Hình 1.2. Sơ đồ bố trí mặt bằng của KCN Long Hậu 1.1.4. Các ngành nghề sản xuất trong khu công nghiệp Nhóm các ngành nghề dệt, sợi, da giầy, sắt thép Nhóm các ngành công nghiệp hỗ trợ Nhóm các mặt hàng tiêu dung: Sản xuất đồ nhựa gia dụng. Sản xuất hàng công nghệ phẩm, hàng may mặc, da, giả da, sản xuất hàng dệt kim, đan len, sản xuất đồ chơi trẻ em. Sản xuất hàng tiêu dùng từ gỗ, sản xuất hàng giấy, bìa, … Nhóm các ngành cơ khí, kim khí, điện, điện tử, máy móc thiết bị: Sản xuất các dụng cụ, thiết bị, chi tiết thay thế. Sản xuất các thiết bị, máy móc phục vụ sản xuất nông nghiệp, xe gắn máy. Nhóm các mặt hàng lắp ráp cơ khí: Lắp ráp các sản phẩm điện tử. Lắp ráp các loại máy đặc chủng nông nghiệp. Các doanh nghiệp cung cấp dịch vụ như: Ngân hàng, bưu điện, viễn thông , xây dựng và vật liệu xây dựng, cung cấp thực phẩm, xăng dầu, gas, vận chuyển, vệ sinh công cộng, xử lý chất thải. Các kho, bến bãi. Nhóm các dự án về xử lý chất thải: sản xuất phân compost Nhóm các dự án về dệt nhuộn và may mặc: sản xuất may mặc, da, giả da, sản phẩm dệt may Nhóm các dự án sản xuất vật liệu xây dựng: ngoại trừ dự án sản xuất xi măng, dự án nghiền clinker sản xuất xi măng Nhóm các dự án về cơ khí, luyện kim: ngoại trừ dự án luyên kim đen, luyện kim màu, dự án mạ, sơn phủ và đánh bóng kim loại Nhóm các dự án về năng lượng phóng xạ: ngoài trừ dự án xây dựng lò phản ứng hạt nhân, dự án điện nguyên tử, điện nhiệt hạch, dự án nhiệt điện, dự án phong điện, dự án thủy điện, dự án xây dựng tuyến đường dây tải điện cao áp Nhóm dự án chế biến gỗ, sản xuất thủy tinh, gốm sứ: ngoại trừ chế biến gỗ có ngâm tẩm Nhóm dự án chế biến thực phẩm, nước giải khát: ngoại trừ dự án giết mổ gia súc, gia cầm, dự án sản xuất đường, sản xuất nước mắm Nhóm các dự án sản xuất phân bón hóa học, thuốc bảo vệ thực vật: dự án chiết, đóng gói, dự án sản xuất phân hữu cơ, phân vi sinh Nhóm các dự án về hóa chất, dược phẩm, mỹ phẩm: ngoại trừ dự án sản xuất sơn, hóa chất cơ bản, dự án sản xuất thuốc nổ, hỏa cụ, dự án sản xuất thuốc nổ công nghiệp. 1.2. Vị TRÍ ĐỊA LÝ VÀ ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN 1.2.1. Vị trí địa lý KCN Long Hậu thuộc ấp 3, xã Long Hậu, huyện Cần Giuộc, tỉnh Long An. Phạm vi giới hạn như sau: Phía Bắc giáp sông Kinh Phía Tây giáp rạch Bà Đằng Phía Đông giáp khu dân cư Long Hậu (ranh giới là rạch Bùng Binh) Phía Nam giáp khu dân cư Long Hậu (ranh giới là tuyến đường số 5) Hình 1.3. Vị trí địa lý KCN Long Hậu 1.2.2. Điều kiện tự nhiên 1.2.2.1. Khí hậu Khí hậu Long An thuộc khí hậu nhiệt đới gió mùa, gồm hai mùa: mưa, nắng rõ rệt. Mùa khô kéo dài từ tháng XII đến IV năm sau, mùa mưa kéo dài từ tháng V đến XII. Nhiệt độ trung bình hàng năm 26 – 270C. Độ ẩm không khí trung bình từ 80 – 90%, độ ẩm cao nhất vào mùa mưa là 80 – 91%, và thấp nhất vào mùa khô là 73 – 88%. Lượng mưa trung bình 1700 -2100 mm/năm. Lượng bốc hơi trung bình 1350 mm/năm. So với lượng mưa, lượng bốc hơi chỉ chiếm 65 – 70% lượng mưa hàng năm. Chế độ nắng: số giờ nắng tỉnh Long An quan trắc qua các năm đạt trung bình từ 2247 – 2769 giờ. Số giờ nắng trong ngày trung bình từ 6,2 – 7,6 giờ/ngày, lớn nhất 10 – 11 giờ /ngày. Mùa mưa, hướng gió chủ đạo là hướng Tây Nam, với tần suất xuất hiện 70%. Gió theo hướng từ biển vào mang theo nhiều hơi nước và gây mưa. Mùa khô, hướng gió chủ đạo Đông Nam, với tần suất xuất hiện 60 – 70%. Tốc độ gió trung bình 1,5 – 2,5 m/s, tốc độ gió mạnh nhất có thể đạt 30 – 40 m/s. 1.2.2.2. Địa hình Địa hình tương đối thấp, thường bị ngập khi triều cường. Cao độ trung bình từ 0,2 – 0,6 m. Trong khu vực có một số mương rạch chia cắt địa hình, cao độ đáy mương rạch trung bình 1,5 – 4,0 m. Các mương rạch có chiều rộng trung bình từ 10 – 30m, riêng song Bà Đằng có chiều rộng trung bình từ 50 – 60 m. 1.2.2.3. Địa chất công trình Kết quả khảo sát địa chất tại KCN Long Hậu cho thấy các lớp đất có cấu tạo và đặc điểm sau: Lớp đất 1a, 1b Chiều sâu chân lớp trung bình từ 12 – 17 m. Thành phần chủ yếu: đất sét hữu cơ lẫn cát mịn, màu xám đen đến nâu đen. Trạng thái mềm đến rất mềm. Lớp đất 2 Chiều sâu chân lớp trung bình từ 17.6 – 21.5 m. Thành phần chủ yếu: sét lẫn ít cát mịn, màu xám xanh - vàng nâu. Trạng thái rắn đến rất rắn. Lớp đất 3 Chiều sâu chân lớp trung bình từ 20.2 – 29.8 m. Thành phần chủ yếu: sét pha cát, màu xám vàng nâu – xám xanh. Trạng thái rắn vừa đến rất rắn. Lớp đất 4 Chiều sâu chân lớp trung bình từ 30.6 – 45.7 m. Thành phần chủ yếu: sét lẫn ít cát mịn, màu xám vàng nâu – xám đen. Trạng thái rắn đến rất rắn. Lớp đất 5 (Đây là lớp không phổ biến trong khu vực) Chiều sâu chân lớp trung bình từ 33.4 – 39.7 m. Thành phần chủ yếu: sét pha cát, màu xám đen. Trạng thái rắn đến rất rắn. Lớp đất 6a Chiều sâu chân lớp trung bình từ 34.5 – 42.2 m. Thành phần chủ yếu: cát mịn đến trung lẫn bột, ít hữu cơ, sét, màu xám, xám vàng. Trạng thái chặt vừa đến rất chặt. Lớp đất 6b Chiều sâu chân lớp trung bình từ 38.6 – 40.7 m. Thành phần chủ yếu: cát mịn đến trung lẫn bột, ít hữu cơ, sét, màu xám, xám vàng. Trạng thái rất chặt. Lớp đất 7 Chiều sâu chân lớp trung bình từ 40.0 – 46.5 m. Thành phần chủ yếu: đất sét lẫn ít cát mịn, màu xám đen. Trạng thái rắn đến rất rắn. Lớp đất 8 Chiều sâu chân lớp trung bình từ 50.0 – 50.5 m. Thành phần chủ yếu: cát mịn đến thô lẫn bột, ít sạn sỏi, màu xám, xám trắng. Trạng thái chặt đến rất chặt. 1.2.2.4. Thủy văn Trong thời gian khảo sát, các lỗ khoan đều bị ngập nước. Mực nước ngầm tại khu vực nói chung thay đổi theo mùa và chịu ảnh hưởng trực tiếp của thủy triều. Kết quả phân tích mẫu nước cho thấy nước tại đây thuộc loại Clorua – Natri. Theo TCVN 3994:85, nước có tính ăn mòn yếu đến trung bình đối với bê tông và kim loại. 1.3. HIỆN TRẠNG MÔI TRƯỜNG TẠI KHU VỰC 1.3.1. Hiện trạng môi trường không khí Chất lượng môi trường không khí còn khá trong sạch, đa số giá trị các thông số môi trường không khí xung quanh đều đạt tiêu chuẩn TCVN 5937:1995. 1.3.2 Hiện trạng môi trường nước 1.3.2.1 Nước mặt Chất lượng nguồn nước mặt tại khu vực Long Hậu chịu ảnh hưởng trực tiếp của thủy triều và thay đổi theo mùa: - Vào thời điểm mùa khô (tháng 11/2008): sông Kinh có hàm lượng cặn lơ lửng (SS) vượt 1,7 lần , NO2 có nồng độ xấp xỉ tiêu chuẩn (TCVN5942-2005), và NO3 vượt tiêu chuẩn khoảng 2,5 lần. Rạch Bùng Binh, hàm lượng SS vượt 7 lần, nồng độ NO2 vượt 4,5 lần. Rạch Bà Đằng, nồng độ NO2 vượt 1,4 lần. Các thông số môi trường còn lại, trong các nguồn nước mặt khu vực dự án, đều thấp hơn so với tiêu chuẩn. - Vào thời điểm đầu mùa mưa (6/2009): hầu hết các thông số môi trường trong các nguồn nước mặt đều thấp hơn tiêu chuẩn. Riêng chỉ tiêu COD ở rạch Bùng Binh vượt 3lần, ở rạch Bà Đằng vượt 1,5 lần. Chỉ tiêu NO2 rạch Bùng Binh vượt 1,5 lần 1.3.2.2. Nước ngầm Nguồn nước ngầm được khai thác ở độ sâu 190 – 210 m. Nước ngầm tại khu vực này có chất lượng khá tốt. Một vài chỉ tiêu điển hình như sau: Độ pH 6.25 – 6.41 Sắt 5.23 – 7.26 mg/l Clorua 40.0 – 49.7 mg/l Độ cứng 61.8 – 145.0 mg/l (Nguồn: 1.3.3 Hiên trạng chất thải rắn Tại khu vực Long Hậu có hệ thống thu gom chất thải rắn sinh hoạt, chất thải rắn công nghiệp và chất thải nguy hại Chất thải rắn sinh hoạt và công nghiệp: ký hợp đồng với công ty TNHH XD TM & xử lý môi trường Thảo Trung thu gom, vận chuyển và xử lý đúng qui định. Chất thải rắn nguy hại: ký hợp đồng với công ty TNHH TM – xử lý môi trường Thái Thành thu gom, vận chuyển và xử lý đúng qui định. 1.4. HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI TẠI KCN 1.4.1. Hiện trạng hệ thống xử lý nước thải giai đoạn 1 Công suất : 2000m3/ngđ. Danh sách các công ty, doanh nghiệp trong khu công nghiệp đang xả nước thải vào hệ thống cống thoát nước thải được trình bày trong Bảng 1.1. Bảng 1.1. Danh sách các công ty, doanh nghiệp đang xả nước vào hệ thống cống thoát Kho bãi Công ty TNHH kho lạnh GERMADEPT - LCL Công ty cổ phần dược phẩm Việt Hà Công ty TNHH ANPHA - AG Công ty TNHH Đông Dương Sài Gòn Công ty TNHH DV TM Việt Long Hậu Công ty TNHH LOTTE - SEA LOGISTIC Công ty TNHH SWIRE COLD STORAGE Việt Nam Công ty TNHH TM DV hàng hóa ANC Công ty TNHH vận chuyển kho bãi H2T May mặc Công ty cổ phần đầu tư & thương mại VNT Công ty TNHH DYECHEM ALLIANCE Công ty TNHH QUANON Công ty TNHH WORLD CAT Việt Nam Sản xuất Công ty cổ phần 3D - Long Hậu Công ty cổ phần công nghệ lục tỉnh Công ty cổ phần SX cáp quang và phụ kiện Việt Đức Công ty cổ phần SX kinh doanh Việt Phú Hưng Công ty cổ phần Thái Sơn Công ty cổ phần thiết bị điện VINASINO Công ty TNHH bao bì nhựa Vĩnh Phát Công ty TNHH Hoàng Lan Xanh Công ty TNHH kỹ thuật Tài Nguyên Công ty TNHH SIMONE Việt Nam Công ty TNHH thương mại SHINNANSAI Thực phẩm Công ty cổ phần Cát An Công ty cổ phần SX TM & ĐT Vạn Phúc Công ty cổ phần thực phẩm AGREX Sài Gòn Công ty cổ phần thực phẩm GN Công ty cổ phần vịnh Nha Trang Công ty nông sản thực phẩm XK Sài Gòn Công ty TNHH Hiệp Phú Doanh nghiệp tư nhân Quốc Toản Xây dựng Công ty cổ phần Sài Gòn xây dựng (COSACO) Công ty cổ phần TM XD Thịnh Toàn Công ty TNHH CASTECH Việt Nam Công ty xây dựng GTCC Bách Thảo Khác Công ty cổ phần bê tông Hải Âu Công ty cổ phần Con Heo Vàng Công ty cổ phần thủy tinh Hưng Phú Công ty cổ phần xây dựng Huynh Đệ Công ty TNHH Kim Mỹ Công ty TNHH Minh Minh Nhựt Công ty TNHH MTV Ấn Tượng Công ty TNHH MTV Đông Á Công ty TNHH Mỹ Vân Công ty TNHH TM DV Tùng Dũng Công ty TNHH Trần Nam Công ty TNHH vi điện tử Việt Nam Tiêu chuẩn xả thải : cột A theo QCVN 24:2009/BTNMT. Nguồn tiếp nhận: rạch Bùng Binh, chảy ra sông Kinh. 1.4.2. Lưu lượng nước cần xử lý Theo báo cáo nghiên cứu khả thi của dự án xây dựng nhà máy xử lý nước thải thì Q = 5000m3/ngđ, chia làm 2 giai đoạn: Giai đoạn 1 : 2000m3/ngđ (đã hoạt động) Giai đoạn 2 : 3000m3/ngđ (chưa xây dựng) 1.4.3. Tiêu chuẩn nước thải xả vào hê thống thoát nước thải của KCN Theo quy định của KCN Long Hậu, nước thải từ các nhà máy, xí nghiệp trước khi xả vào hệ thống thoát nước thải của KCN cần đạt dưới các giá trị được qui định ở bảng 1.2. Bảng 1.2. Tiêu chuẩn xả thải của doanh nghiệp trong KCN STT Chỉ tiêu Đơn vị Giá trị 01 Nhiệt độ 0C 45 02 pH 5,0 – 9,0 03 BOD5 (20oC) mg/l 400 04 COD mg/l 600 05 Chất rắn lơ lửng (SS) mg/l 500 06 Độ màu Pt-Co 350 07 Asen (As) mg/l 0,5 08 Cadmi (Cd) mg/l 0,5 09 Chì (Pb) mg/l 1 10 Clo dư (Cl) mg/l - 11 Crom (IV) (Cr4+) mg/l 0,5 12 Crom (III) (Cr3+) mg/l 2 13 Dầu mỡ khoáng mg/l 40 14 Dầu mỡ thực vật mg/l 60 15 Đồng (Cu) mg/l 5 16 Kẽm (Zn) mg/l 5 17 Mangan (Mn) mg/l 5 18 Niken (Ni) mg/l 2 19 Phốtpho hữu cơ mg/l 1 20 Phốt pho tổng số mg/l 8 21 Tetracloetylen mg/l 0,01 22 Thiếc (Sn) mg/l 5 23 Thuỷ ngân (Hg) mg/l 0,01 24 Tổng Nitơ mg/l 60 25 Tricloetylen mg/l 0,3 26 Amoniac (NH3) mg/l 15 27 Florua (F) mg/l 15 28 Phenol mg/l 1 29 Sulfua (S) mg/l 1 30 Xianua (CN) mg/l 0,2 31 Coliform MPN/100ml 50.000 32 Tổng hoạt độ phóng xạ Bp/l 0,1 33 Tổng hoạt độ phóng xạ Bp/l 1 (Nguồn: 1.4.4. Ảnh hưởng của nước thải đến nguồn tiếp nhận Nguồn tiếp nhận nước thải là rạch Bùng Binh chảy ra sông Kinh. Sông này được dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt. Nước thải sinh hoạt và công nghiệp không được xử lý cùng với nước mưa xả vào nguồn nước làm cho nguồn nước bị nhiễm bẩn. Thành phần, tính chất nước thải, nhất là các chất bẩn thuộc nguồn gốc hữu cơ gây ảnh hưởng rất lớn đến sinh thái hồ chứa. Nếu đưa vào nguồn tiếp nhận quá nhiều chất bẩn, thì do quá trình oxy hoá sinh học diễn ra nhanh mà oxy trong nước nguồn bị cạn kiệt dẫn đến chất hữu cơ chứa carbon bị phân huỷ kị khí tạo thành CH4, CO2, các chất chứa lưu huỳnh phân huỷ kị khí tạo thành H2S có mùi hôi thối và rất độc hại đối với vi sinh. Nếu đưa vào hồ quá nhiều chất dinh dưỡng C, P, N sẽ dẫn đến sự phát triển bùng nổ không kiểm soát được của rong tảo, thực vật trôi nổi gây nên hiện tượng phú dưỡng. Chính sự tích đọng bùn lắng và các chất hữu cơ trong hồ là nguyên nhân gây ra quá trình này. Nước thải sinh hoạt và sản xuất chảy vào nguồn tiếp nhận làm gia tăng chất dinh dưỡng, kích thích sự phát triển của tảo và giảm chất lượng của nước. Tảo dư thừa chết kết thành khối trôi nổi trên mặt nước, khi phân huỷ phát sinh mùi và làm giảm nồng độ oxy hoà tan, ảnh hưởng đến các loại động vật sống dưới nước. Các tác nhân gây và truyền bệnh gồm vi khuẩn, virus và phiêu sinh vật khi xả vào nước mặt làm cho nguồn nước không phù hợp cho ăn uống, bơi lội hay nuôi cá. Vi sinh gây bệnh tích tụ nhiều trên mô gây độc cho các loài nhuyễn thể. Nước thải có chứa muối với nồng độ cao gây ảnh hưởng tới người, động thực vật và mùa màng. Lượng muối thải ra có nồng độ quá cao sẽ gây độc cho đất. Các hợp chất kim loại độc và các chất hữu cơ độc nếu được thải ra quá nhiều làm cho dòng sông bị chết trong một thời gian dài. Chúng được tích tụ qua chuỗi thực phẩm, gây nguy hiểm cho con người. Ngay cả với một lượng nhỏ cũng có thể làm ảnh hưởng đến hệ sinh thái tự nhiên và sức khoẻ con người. Nhiệt thải ra làm gia tăng nhiệt độ nguồn nước gây một số ảnh hưởng tiêu cực. Nhiệt độ cao làm một số loài cá phải di trú và làm tăng tốc độ sụt giảm oxy. Dấu hiệu cho thấy nguồn nước mặt bị nhiễm bẩn: Xuất hiện chất nổi trên bề mặt và bùn lắng ở đáy Thay đổi tính chất vật lý (màu sắc và mùi vị,…) Thay đổi thành phần hóa học (phản ứng, số lượng chất hữu cơ, chất khoáng và chất độc hại,…) Lượng oxy hoà tan giảm xuống Thay đổi hình dạng và số lượng vi trùng gây và truyền bệnh … Vì những tác động tiêu cực của nước thải đối với nguồn tiếp nhận và đối với sinh vật, gây ảnh hưởng đến sức khoẻ con người nếu sử dụng nguồn nước này cho sinh hoạt, cần phải có biện pháp xử lý nước thải trước khi xả thải. 1.4.5. Tiêu chuẩn của nguồn tiếp nhận Giá trị tối đa cho phép của các thông số ô nhiễm (trừ một số chỉ tiêu được qui định thì Cmax=C) Cmax = C x Kq x Kf C lấy giá trị ở cột A của bảng tiêu chuẩn trong QCVN 24:2009/BTNMT. Kq = 0.9 Kf = 1 Bảng 1.3. Tiêu chuẩn xả thải của KCN vào nguồn tiếp nhận STT Chỉ tiêu Đơn vị QCVN 24:2009/BTNMT, cột A Tiêu chuẩn xả thải 01 Nhiệt độ 0C 40 40 02 pH - 6-9 6-9 03 Mùi - Không khó chịu Không khó chịu 04 Độ màu (Co-Pt) - 20 20 05 BOD5(200C) mg/l 30 27 06 COD mg/l 50 45 07 Chất rắn lơ lửng mg/l 50 45 08 Asen mg/l 0,05 0,045 09 Thủy ngân mg/l 0,005 0,0045 10 Chì mg/l 0,1 0,09 11 Cadimi mg/l 0,005 0,0045 12 Crom (VI) mg/l 0,05 0,045 13 Crom (III) mg/l 0,2 0,18 14 Đồng mg/l 2 1,8 15 Kẽm mg/l 3 2,7 16 Niken mg/l 0,2 0,18 17 Mangan mg/l 0,5 0,45 18 Sắt mg/l 1 0,9 19 Thiếc mg/l 0,2 0,18 20 Xianua mg/l 0,07 0,063 21 Phenol mg/l 0,1 0,09 22 Dầu mỡ khoáng mg/l 5 4,5 23 Dầu động thực vật mg/l 10 9 24 Clo dư mg/l 1 0,9 25 PCB mg/l 0,003 0,0027 26 Hóa chất bảo vệ thực vật lân hữu cơ mg/l 0,3 0,27 27 Hóa chất bảo vệ thực vật Clo hữu cơ mg/l 0,1 0,09 28 Sunfua mg/l 0,2 0,18 29 Florua mg/l 5 4,5 30 Clorua mg/l 500 450 31 Amoni (tính theo Nitơ) mg/l 5 4,5 32 Tổng Nitơ mg/l 15 13,5 33 Tổng Photpho mg/l 4 3,6 34 Coliform MPN/100ml 3000 3000 35 Tổng hoạt độ phóng xạ Bq/l 0,1 0,1 36 Tổng hoạt độ phóng xạ Bq/l 1 1 CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ XỬ LÝ NƯỚC THẢI 2.1. Phương pháp xử lý cơ học Xử lý cơ học (hay còn gọi là xử lý sơ bộ) nhằm mục đích loại bỏ các tạp chất không tan (rác, cát nhựa, dầu mỡ, cặn lơ lửng, các tạp chất nổi…) ra khỏi nước thải; điều hòa lưu lượng và nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải. Các công trình xử lý cơ học xử lý nước thải thông dụng: 2.1.1. Song chắn rác Song chắn rác thường đặt trước hệ thống xử lý nước thải hoặc có thể đặt tại các miệng xả trong phân xưởng sản xuất nhằm giữ lại các tạp chất có kích thước lớn như: nhánh cây, gỗ, lá, giấy, nilông, vải vụn và các loại rác khác, đồng thời bảo vệ các công trình bơm, tránh ách tắc đường ống, mương dẫn. Hình 2.1: Song chắn rác cơ giới Dựa vào khoảng cách các thanh, song chắn được chia thành 2 loại: Song chắn thô có khoảng cách giữa các thanh từ 60 ÷100mm. Song chắn mịn có khoảng cách giữa các thanh từ 10 ÷25mm. 2.1.2. Lưới lọc Lưới lọc dùng để khử các chất lơ lửng có kích thước nhỏ, thu hồi các thành phần quý không tan hoặc khi cần phải loại bỏ rác có kích thước nhỏ. Kích thước mắt lưới từ 0,5÷1,0mm. Lưới lọc thường được bao bọc xung quanh khung rỗng hình trụ quay tròn (hay còn gọi là trống quay) hoặc đặt trên các khung hình dĩa. 2.1.3. Bể lắng cát Bể lắng cát đặt sau song chắn, lưới chắn và đặt trước bể điều hòa, trước bể lắng đợt I. Nhiệm vụ của bể lắng cát là loại bỏ cặn thô nặng như cát, sỏi, mảnh vỡ thủy tinh, kim loại, tro tán, thanh vụn, vỏ trứng… để bảo vệ các thiết bị cơ khí dễ bị mài mòn, giảm cặn nặng ở các công đoạn xử lý tiếp theo. Bể lắng cát gồm 3 loại: Bể lắng cát ngang Hình 2.2: Bể lắng cát ngang Bể lắng cát thổi khí Bể lắng cát ly tâm 2.1.4. Bể tách dầu mỡ Các loại công trình này thường được ứng dụng khi xử lý nước thải công nghiệp, nhằm loại bỏ các tạp chất có khối lượng riêng nhỏ hơn nước. Các chất này sẽ bịt kín lỗ hổng giữa các hạt vật liệu lọc trong các bể sinh học…và chúng cũng phá hủy cấu trúc bùn hoạt tính trong bể Aerotank, gây khó khăn trong quá trình lên men cặn. 2.1.5. Bể điều hòa Bể điều hòa được dùng để duy trì dòng thải và nồng độ vào công trình xử lý ổn định, khắc phục những sự cố vận hành do sự dao động về nồng độ và lưu lượng của nước thải gây ra và nâng cao hiệu suất của các quá trình xử lý sinh học. Bể điều hòa có thể được phân loại như sau: Bể điều hòa lưu lượng Bể điều hòa nồng độ Bể điều hòa cả lưu lượng và nồng độ. 2.1.6. Bể lắng Dùng để tách các chất không tan ở dạng lơ lửng trong nước thải theo nguyên tắc trọng lực. Các bể lắng có thể bố trí nối tiếp nhau. Quá trình lắng tốt có thể loại bỏ đến 90 ÷ 95% lượng cặn có trong nước thải. Vì vậy đây là quá trình quan trọng trong xử lý nước thải, thường bố trí xử lý ban đầu hay sau khi xử lý sinh học. Để có thể tăng cường quá trình lắng ta có thể thêm vào chất đông tụ sinh học. Bể lắng được chia làm 3 loại: Bể lắng ngang (có hoặc không có vách nghiêng): Hình 2.3: Bể lắng ngang - Bể lắng đứng: mặt bằng là hình tròn hoặc hình vuông. Trong bể lắng hình tròn nước chuyển động theo phương bán kính (radian). - Bể lắng li tâm: mặt bằng là hình tròn. Nước thải được dẫn vào bể theo chiều từ tâm ra thành bể rồi thu vào máng tập trung rồi dẫn ra ngoài. 2.1.7. Bể lọc Công trình này dùng để tách các phần tử lơ lửng, phân tán có trong nước thải với kích thước tương đối nhỏ sau bể lắng bằng cách cho nước thải đi qua các vật liệu lọc như cát, thạch anh, than cốc, than bùn, than gỗ, sỏi nghiền nhỏ… Bể lọc thường làm việc với hai chế độ lọc và rửa lọc. Quá trình lọc chỉ áp dụng cho các công nghệ xử lý nước thải tái sử dụng và cần thu hồi một số thành phần quí hiếm có trong nước thải. Các loại bể lọc được phân loại như sau: Lọc qua vách lọc Bể lọc với lớp vật liệu lọc dạng hạt Thiết bị lọc chậm Thiết bị lọc nhanh. Hình 2.4 : Bể lọc 2.2. Phương pháp xử lý hoá học 2.2.1. Đông tụ và keo tụ Phương pháp đông tụ-keo tụ là quá trình thô hóa các hạt phân tán và nhũ tương, độ bền tập hợp bị phá hủy, hiện tượng lắng xảy ra. Sử dụng đông tụ hiệu quả khi các hạt keo phân tán có kích thước 1-100µm. Để tạo đông tụ, cần có thêm các chất đông tụ như: -Phèn nhôm Al2(SO4)3.18H2O. Độ hòa tan của phèn nhôm trong nước ở 200C là 362 g/l. pH tối ưu từ 4,5-8. -Phèn sắt FeSO4.7H2O.Độ hòa tan của phèn sắt trong nước ở 200C là 265 g/l. Quá trình đông tụ bằng phèn sắt xảy ra tốt nhất ở pH >9. -Các muối FeCl3.6H2O, Fe2(SO4)3.9H2O, MgCl2.6H2O, MgSO4.7H2O. -Vôi. Khác với đông tụ, keo tụ là quá trình kết hợp các hạt lơ lửng khi cho các hợp chất cao phân tử vào. Chất keo tụ thường sử dụng như: tinh bột, ester, cellulose, … Chất keo tụ có thể sử dụng độc lập hay dùng với chất đông tụ để tăng nhanh quá trình đông tụ và lắng nhanh các bông cặn. Chất đông tụ có khả năng làm mở rộng phạm vi tối ưu của quá trình đông tụ, làm tăng tính bền và độ chặt của bông cặn, từ đó làm giảm được lượng chất đông tụ, tăng hiệu quả xử lý. Hiện tượng đông tụ xảy ra không chỉ do tiếp xúc trực tiếp mà còn do tương tác lẫn nhau giữa các phân tử chất keo tụ bị hấp phụ theo các hạt lơ lửng. Khi hòa tan vào nước thải, chất keo tụ có thể ở trạng thái ion hoặc không ion, từ đó ta có chất keo tụ ion hoặc không ion. Hình 2.5: Quá trình tạo bông cặn của các hạt keo 2.2.2. Trung hòa Nước thải của một số ngành công nghiệp, nhất là công nghiệp hóa chất, do các quá trình công nghệ có thể có chứa các acid hoặc bazơ, có khả năng gây ăn mòn vật liệu, phá vỡ các quá trình sinh hóa của các công trình xử lý sinh học, đồng thời gây các tác hại khác, do đó cần thực hiện quá trình rung hòa nước thải. Các phương pháp trung hòa bao gồm: Trung hòa lẫn nhau giữa nước thải chứa acid và nước thải chứa kiềm. Trung hòa dịch thải có tính acid, dùng các loại chất kiềm như: NaOH, KOH, NaCO3, NH4OH, hoặc lọc qua các vật liệu trung hòa như CaCO3, dolomit,… Đối với dịch thải có tính kiềm thì trung hòa bởi acid hoặc khí acid. Để lựa chọn tác chất thực hiện phản ứng trung hòa, cần dựa vào các yếu tố: Loại acid hay bazơ có trong nước thải và nồng độ của chúng. Độ hòa tan của các muối được hình thành do kết quả phản ứng hóa học. 2.2.3 Oxy hoá khử Đa số các chất vô cơ không thể xử lý bằng phương pháp sinh hóa được, trừ các trường hợp các kim loại nặng như: Cu, Zn, Pb, Co, Fe, Mn, Cr,…bị hấp phụ vào bùn hoạt tính. Nhiều kim loại như : Hg, As,…là những chất độc, có khả năng gây hại đến sinh vật nên được xử lý bằng phương pháp oxy hóa khử. Có thể dùng các tác nhân oxy hóa như Cl2, H2O2, O2 không khí, O3 hoặc pirozulite ( MnO2). Dưới tác dụng oxy hóa, các chất ô nhiểm độc hại sẽ chuyển hóa thành những chất ít độc hại hơn và được loại ra khỏi nước thải. 2.2.4. Điện hóa Cơ sở của sự điện phân gồm hai quá trình: oxy hóa ở anod và khử ở catod. Xử lý bằng phương pháp điện hóa rất thuận lợi đối với những loại nước thải có lưu lượng nhỏ và ô nhiễm chủ yếu do các chất hữu cơ và vô cơ đậm đặc. Ưu điểm : Không cần pha loãng sơ bộ nước thải. Không cần tăng thành phần muối của chúng. Có thể tận dụng lại các sản phẩm quý chứa trong nước thải. Diện tích xử lý nhỏ. Nhược điểm: Tốn kém năng lượng. Phải tẩy sạch bề mặt điện cực khỏi các tạp chất. 2.3. Phương pháp xử lý hóa lý Trong dây chuyên công nghệ xử lý, công đoạn xử lý hóa lý thường được áp dụng sau công đoạn xử lý cơ học. Phương pháp xử lý hóa lý bao gồm các phương pháp hấp phụ, trao đổi ion, trích ly, chưng cất, cô đặc, lọc ngược,…. Phương pháp hóa ly đước sử dụng để loại khỏi dịch thải các hạt lơ lửng phân tán, các chất hữu cơ và vô cơ hòa tan, có một số ưu điểm như: Không cần theo dõi các hoạt động của vi sinh vật. Có thể thu hồi các chất khác nhau. Hiệu quả xử lý cao và ổn định hơn. 2.3.1. Tuyển nổi Là quá trình dính bám phân tử của các hạt chất bẩn đối với bề mặt phân chia của hai pha khí-nước và xảy ra khi có năng lượng tự do trên bề mặt phân chia, đồng thời cũng do các hiện tượng thấm ướt bề mặt xuất hiện theo chu vi thấm ướt ở những nơi tiếp xúc khí-nước- Ưu điểm của phương pháp tuyển nổi là có thể thu cặn với độ ẩm nhỏ, có thể thu tạp chất. Hình 2.6: Bể tuyển nổi kết hợp với cô đặc bùn 2.3.2 Hấp phụ Hấp phụ là thu hút chất bẩn lên bề mặt của chất hấp phụ, phần lớn là chất hấp phụ rắn và có thể thực hiện trong điều kiện tĩnh hoặc động Quá trình hấp phụ là một quá trình thuận nghịch, nghĩa là chất bị hấp phụ có thể bị giải hấp và chuyển ngược lại vào chất thải. Các chất hấp phụ thường được sử dụng là các loại vật liệu xốp tự nhiên hay nhân tạo như tro, mẫu vụn than cốc, than bùn, silicagen, keo nhôm, đất sét hoạt tính,… và các chất hấp phụ này còn có khả năng tái sinh để tiếp tục sử dụng. 2.3.3. Trích ly Phương pháp tách chất bẩn hữu cơ hòa tan chứa trong nước bằng cách trộn lẫn với dung môi nào đó, trong đó, chất hữu cơ hòa tan vào dung môi tốt hơn vào nước. 2.3.4. Trao đổi ion Các chất cấu thành pha rắn, mà trên đó xảy ra sự trao đổi ion, gọi là ionit. Các ionit có thể có nguồn gốc nhân tạo hay tự nhiên, là hữu cơ hay vô cơ và có thể được tái sinh để sử dụng liên tục. Được sử dụng để loại các ion kim loại trong nước thải. 2.4. Phương pháp xử lý sinh học Phương pháp này dựa trên cơ sở sử dụng hoạt động của vi sinh vật để phân hủy các chất hữu cơ gây nhiễm bẩn trong nước thải thành những chất vô cơ, các chất khí đơn giản và nước. Các vi sinh vật sử dụng các chất hữu cơ và một số chất khoáng làm nguồn dinh dưỡng và tạo năng lượng. Trong qúa trình dinh dưỡng, chúng nhận các chất dinh dưỡng để xây dựng tế bào, sinh trưởng và sinh sản nên sinh khối của chúng được tăng lên. Đồng thời làm sạch các chất hữu cơ hòa tan hoặc các hạt keo phân tán nhỏ. Nước thải có thể được xử lý bằng phương pháp sinh học sẽ được đặc trưng bởi chỉ tiêu BOD hoặc COD. Để có thể xử lý bằng phương pháp này, nước thải sản xuất cần không chứa các chất độc và tạp chất, các muối kim loại nặng hoặc nồng độ của chúng không được vượt quá nồng độ cực đại cho phép. Công trình xử lý sinh học thường được đặt sau khi nước thải đã được xử lý sơ bộ qua các quá trình xử lý cơ học, hóa học, hóa lý. 2.4.1. Công trình xử lý trong điều kiện tự nhiên 2.4.1.1. Ao hồ sinh học ( ao hồ ổn định nước thải) Dựa vào khả năng tự làm sạch của nước, chủ yếu là nhờ vào các vsv và các thuỷ sinh khác các chất bẩn bị phân huỷ thành khí và nước. Quá trình làm sạch không thuần nhất là quá trình hiếu khí mà còn cả quá trình kỵ khí và kỵ khí tuỳ tiện. Các quá trình cơ bản xảy ra trong hồ sinh học Quá trình oxy hóa hiếu khí Do vi khuẩn hiếu khí thực hiện, hoạt động ở lớp trên bề mặt hồ do oxi không khí khuyếch tán vào CxHyOz C5H7O2N + CO2 + H2O + Q Calo Trong quá trình này các chất thải CO2, NH4,… hợp chất chứa N2 được làm sạch. Quá trình sinh hóa xảy ra ở dưới đáy hồ Chủ yếu là các vi khuẩn kỵ khí, nó phân hủy yếm khí các hợp chất hữu cơ thành CO2, H2O, một số hợp chất trung gian. Các quá trình trung gian Tùy từng trường hợp mà có thể là yếm khí tùy tiện, hay hiếu khí tùy tiện.bao gồm những vi khuẩn có thể tồn tại ở điều kiện có O2 hoặc không có O2. Các quá trình cơ lý Tác nhân chính là sinh khối của vi sinh vật, trải qua các quá trình: kết lắng (keo tu) tuyển nổi, chuyển pha lắng trọng lực.kết quả nước thải được làm sạch. Các loại hồ sinh học Ao hồ hiếu khí : Là các loại ao nông từ : 0,3 – 0,5m, quá trình oxi hoá các chất hữu cơ chủ yếu nhờ vào các vi sinh vật hiếu khí. Loại này gồm có hồ làm thoáng tự nhiên và hồ làm thoáng nhân tạo. Ao hồ kỵ khí : Là loại ao sâu, vsv hoạt động không cân không khí. Chúng sử dụng oxi của các hợp chất như : nitrat, sunfat,…để oxi hoá các chất bẩn hữu cơ thành các axit hữu cơ, các loại rượu và các khí như : CH4, H2S, CO2,…và H2O. Ao hồ tuỳ nghi : Loại ao hồ này rất phổ biến trong thực tế. Đó là loại kết hợp của 2 quá trình song song : phân huỷ hiếu khí các chất hữu cơ hòa tan và phân huỷ kỵ khí cặn lắng lơ lửng ở đáy. Ao hồ tùy nghi được chia làm 3 vùng:lớp trên là vùng hiếu khí, vùng giữa là vùng kị khí tùy tiện và vùng phía đáy sâu là vùng kị khí. Chiều sâu hồ khoảng 1-1,5m Hình 2.7: Hồ tùy nghi Hồ ổn định bậc III Nước thải sau khi xử lý cơ bản ( bậc II) chưa đạt tiêu chuẩn là nước sạch để xả vào nguồn thì có thể phải qua xử lý bổ sung (bậc III). Một trong các công trình xử lý bậc III là ao hồ ồn định sinh học kết hợp với thả bèo nuôi cá. 2.4.1.2. Phương pháp xử lý qua đất (Cánh đồng tưới và bãi lọc) Việc xử lý nước thải được thực hiện trên những cánh đồng tưới bãi lọc là dựa vào khả năng giữ cặn trong nước ở trên mặt đất, nước thấm qua đất đi qua lọc nhờ có oxi trong các lỗ hỏng và mao quản của lớp đất mặt, các vsv hiếu khí hoạt động phân hủy các chất hữu cơ nhiễm bẩn, càng xuống sâu thì lượng oxi càng giảm dần và quá trình oxi hoá các chất hữu cơ giảm dần, cuối cùng đến độ sâu mà ở đó chỉ diễn ra quá trình khử nitrat. Vì vậy cánh đồng tưới và bãi lọc chỉ xây dựng ở những nơi có mực nước nguồn thấp hơn 1,5m so với mặt đất. Nước thải truớc khi đưa vào cánh đồng tưới và bãi lọc cần được xử lý sơ bộ như qua song chắn rác để loại bỏ rác, các vật thô cứng, qua bể lắng để loại cát, sỏi và và các tạp chất rắn, loại bỏ dầu mở nhằm tránh bịt kín các lổ hổng và mao quản làm giảm sự thoáng khí ảnh hưởng đến khả năg oxi hoá các chất bẩn của hệ VSV. Hình 2.8. Xử lý nước thải bằng đất 2.4.2. Công trình xử lý sinh học hiếu khí (nhân tạo) Xử lý sinh học trong điều kiện hiếu khí có thể kể đến hai quá trình cơ bản : Quá trình xử lý sinh trưởng lơ lửng. Quá trình xử lý sinh trưởng bám dính. Các công trình tương thích của quá trình xử lý sinh học hiếu 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 hiếu khí gồm 3 giai đoạn biểu thị bằng phản ứng sau : Oxi hoá các chất hữu cơ : CXHYOX + O2 = CO2 + H2O Tổng hợp xây dựng tế bào : CXHYOX + O2 = tế bào vsv + CO2 + H2O + C5H7O2N Tự oxi hoá chất liệu tế bào ( tự phân huỷ ) : CXHYOX + O2 = CO2 + H2O + NH3 2.4.2.1. Bể phản ứng sinh học hiếu khí – Aerotank Trong bể Aerotank xảy ra 2 quá trình cơ bản: Quá trình tăng sinh khối của VSV Quá trình hoạt động của enzim hay quá trình phân giải vật chất hữu cơ trong nước thải Nguồn VSV có trong nước thải: Nguồn giống VSV vật được nuôi cấy riêng (bùn hoạt tính) trong các cơ sở tạo giống và đưa vào để tăng thêm khả năng chuyển hoá vật chất hữu cơ trong nước thải. Khi vào bể Aerotank, VSV trải qua một số giai đoạn phát triển với tốc độ khác nhau. Ở trạng thái tĩnh, môi trường nước thải chứa những chất hữu cơ tương đối đồng nhất, dễ phân huỷ như nhau, VSV sẽ phát triển theo một qui luật riêng biệt. Lúc đầu, chúng trải qua giai đoạn thích nghi, sau đó là giai đoạn tăng sinh rất nhanh, sau một thời gian nhất định chúng sẽ tạo được trạng thái cân bằng (ổn định) và kết thúc bằng giai đoạn suy vong, lượng sinh khối tạo ra nhiều hay ít, thời gian của quá trình tăng sinh dài hay ngắn còn tuỳ thuộc vào các quá trình bên ngoài tác động vào vsv. Đối với những VSV vật được nuôi cấy trong môi trường nhân tạo thì giai đoạn thích nghi thường ngắn hơn so với những VSV có trong môi trường nước thải. Bởi vì trong môi trường nhân tạo bao gồm những thành phần dinh dưỡng có kiểm soát và dễ tiêu hủy, còn trong môi trường nước thải các chất dinh dưỡng thường lẫn với các chất độc hại, muốn phát triển được thì vsv không chỉ phải trải qua giai đoạn quá trình thích nghi với chất dinh dưỡng mới phức tạp mà còn phải thích nghi mới với các chất độc hại. VSV phát triển trong bể Aerotank thường rất chậm và sinh khối tạo ra thường không bằng sinh khối tạo ra trong môi trường nhân tạo. Nguyên nhân chủ yếu là do các vsv có xu thế sử dụng các thành phần dinh dưỡng dễ phân huỷ trước, sau đó mới phân huỷ các thành phần khó phân huỷ. Trong trạng thái chảy đầu vào liên tục và nước qua xử lý ra liên tục, sự tăng sinh sẽ không tuân theo qui luật trên. Quá trình tăng chỉ giống giai đoạn thích nghi và giai đoạn tăng sinh ban đầu khi hệ thống xử lý bắt đầu làm việc. Sau khi đã đạt được giá trị ổn định của quá trình cân bằng thì đồ thị tăng sinh của quá trình lúc đó sẽ là hình sin. Mức độ lên xuống của đường cong biểu thị mức độ ổn định của chất dinh dưỡng có trong nước thải. Quá trình oxi hoá các chất bẩn hữu cơ xảy ra trong Aerotank Qua 3 giai đoạn: Giai đoạn 1: tốc độ oxi hoá bằng tốc độ tiêu thụ oxi. Ơ giai đoạn này bùn hoạt tính hình thành và phát triển. Hàm lượng oxi cần cho vsv sinh trưởng, đặc biệt ở giai đoạn đầu tiên thức ăn dinh dưỡng trong nước thải rất phong phú, lượng sinh khối trong thời gian này rất ít. Sau khi vsv thích nghi với môi trường,chúng sinh trưởng mạnh theo cấp số nhân. Vì vậy lượng tiêu thụ oxi tăng cao dân. Giai đoạn 2: vsv phát triển ổn định và tốc độ tiêu thụ oxi cũng ít thay đổi. Chính giai đoạn này các chất bẩn hữu cơ bị phân huỷ nhiều nhất. Hoạt lực enzyme của bùn hoạt tính trong giai đoạn này cũng đạt tới mức cực đại và kéo dài trong thời gian tiếp theo. Điểm cực đại của enzyme oxi hoá của bùn hoạt tính thường đạt ở thời điểm sau khi lượng bùn hoạt tính tới mức ổn định. Giai đoạn 3: sau một thời gian khá dài tốc độ oxi hoá cầm chừng (hầu như không thay đổi) và có chiều hướng giảm, lại thấy tốc độ tiêu thụ oxi tăng lên. Đây là giai đoạn nitrat hoá các muối amoni. Sau cùng, nhu cầu oxi hoá lại giảm và cần phải kết thúc quá trình làm việc của bể Aerotank. Sau khi oxi hoá 80% - 90% BOD trong nước thải nếu không khuấy trộn và thổi khí thì bùn hoạt tính sẽ lắng xuống đáy. Cần phải lấy bùn cặn ra khỏi nước, nếu không kịp thời tách nươc sẽ bị ô nhiễm thứ cấp; nghĩa là sinh khối của vsv trong bùn sẽ tự phân hủy. Ngoài ra còn có các hợp chất chứa chất béo, hydratcacbon, các chất khoáng,…khi tự phân hủy sẽ làm ô nhiễm nguồn nước. Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng tự làm sạch của Aerotank: Lượng oxi hoà tan trong nước: Để đảm bảo cho Aerotank có khả năng oxi hoá chất bẩn hữu cơ với hiệu suất cao cần phải đủ lượng oxi đáp ứng yêu cầu hiếu khí của vsv trong bùn hoạt tính, chủ yếu là oxi hòa tan trong môi trường lỏng. Lượng oxi được coi là đủ khi nước thải ra khỏi bể lắng đợt 2 là 2mg/l. Thành phần dinh dưỡng đối với VSV: Thành phần dinh dưỡng chủ yếu trong nước thải là nguồn cacbon (được gọi là cơ chất hay chất nền được thể hiện bằng BOD). Ngoài ra cần lưu ý với nguồn nitơ (thường ở dạng NH4+) và nguồn photpho (ở dạng muối photphat) và một số các thành phần khoáng khác như: magiê, kali, canxi,…thiếu dinh dưỡng sẽ làm ảnh hưởng đến mức độ sinh trưởng, phát triển tăng sinh khối của vsv, thể hiện bằng bùn hoạt tính giảm, ức chế các quá trình oxi hoá chất hữu cơ gây nhiễm bẩn. Nồng độ cho phép của chất hữu cơ có trong nước thải: Để đảm bảo cho Aerotank làm việc có hiệu quả. Các chất độc tính có trong nước thải sẽ ức chế hoạt động sống của VSV. pH của nước thải Có ảnh hưởng nhiều đến quá trình hoá sinh của vsv, pH thích hợp cho quá trình xử lý nước thải Aerotank là 6,5 – 8,5. Nhiệt độ Anh hưởng rất lớn đến hoạt động sống của vsv. Hầu hết các vsv trong nước là ưa ấm, chúng có nhiệt độ sinh trưởng tối đa là 400C và tối thiểu là 500C. Vì vậy, nhiệt độ xử lý nước thải chỉ trong khoảng 60 – 370C, 150C – 350C. Nồng độ chất lơ lửng (SS) ở dạng huyền phù. Sau khi xử lý sơ bộ, tuỳ thuộc nồng độ chất lơ lững có trong nước thải mà xác định công trình xử lý cơ bản thích hợp như lọc sinh học (SS không quá 100mg/l) hoặc Aerotank (SS không quá 150mg/l). Bùn hoạt tính: Bùn hoạt tính là tập hợp các vsv khác nhau (chủ yếu là vi khuẩn) kết lại thành dạng hạt bông với trung tâm là các hạt chất rắn lơ lững ở trong nước. Trong bùn hoạt tính có rất nhiều vi khuẩn dao động khoảng 108 - 1012 trên 1mg chất khô. Ngoài ra còn có các loài động vật nguyên sinh, chúng tham gia phân huỷ chất hữu cơ ở điều kiện hiếu khí, chúng ăn các vi khuẩn già hay đã chết, làm xốp khối bùn, giúp loại bỏ vi khuẩn gây bệnh, kích thích vsv tiết enzym ngoại bào để phân huỷ chất hữu cơ nhiễm bẩn và các chất keo dính trong khối nhầy của bùn hoạt tính hấp phụ các chất lơ lửng, vi khuẩn, các chất màu,..trong nước thải. Do vậy, bùn sẽ lớn dần và từ từ lắng xuống đáy, kết quả làm giảm lượng ô nhiễm, nước được làm sạch. Các vi khuẩn là các vsv dùng các chất hữu cơ (BOD) và chất dinh dưỡng (N,P) làm thức ăn để tạo tế bào mới đồng thời chuyển hoá chúng thành các chất trơ không tan. Trong bể Aerotank thường lượng bùn hoạt tính tăng dần lên, sau đó được tách ra ở bể lắng 2; một phần được tuần hoàn lại vào bể Aerotank để tham gia xử lý nước thải theo chu trình mới. Tuỳ thuộc vào điều kiện bên trong cũng như bên ngoài của chất thải, các nhóm vsv tồn tại trong bùn sẽ khác nhau. Thành phần nước thải thay đổi sẽ làm thay đổi chủng loại, thành phần, tăng giảm số lượng từng loài trong quần thể vsv của bùn hoạt tính. Hệ thống xử lý mới đưa vào hoạt động chưa có bùn hoạt tính, người ta phải tạo ra bùn hoạt tính. Để tạo bùn hoạt tính phải chú ý đến một số yếu tố ảnh hưởng đến sự sinh trưởng và phát triển của vsv có trong bùn hoạt tính: Nhiệt độ nước thải nếu cao thì phải điểu chỉnh về 25 – 300C. Điều chỉnh pH của nước thải về 6,5 – 7,5. Nếu có các yếu tố có tính độc kìm hãm sự sinh trưởng của vsv hoặc diệt được vsv thì cần có biện pháp loại bỏ riêng. Đảm bảo tỷ lệ BOD : N : P = 100 : 5: 1 Một số loại bể aerotank thường dùng trong xử lý nước thải: Bể Aerotank truyền thống : Hình 2.9: Sơ đồ công nghệ đối với bể Aerotank truyền thống Bể Aerotank tải trọng cao Hoạt động của bể aerotank tải trọng cao tương tự như bể có dòng chảy nút, chịu được tải trọng chất bẩn cao và cho hiệu suất làm sạch cũng cao, sử dụng ít năng lượng, lượng bùn sinh ra thấp. Nước thải đi vào có độ nhiễm bẩn cao, thường là BOD>500mg/l. tải trọng bùn hoạt tính là 400 – 1000mg BOD/g bùn (không tro) trong một ngày đêm. Bể Aerotank có hệ thống cấp khí giảm dần theo chiều dòng chảy (bể có dòng chảy nút) 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. Ưu điểm : Giảm được lượng không khí cấp vào tức giảm công suất của máy thổi khí. Không có hiện tượng làm thoáng quá mức làm ngăn cản sự sinh trưởng của vi khuẩn khử các hợp chất chứa Nitơ. Có thể áp dụng ở tải trọng cao (F/M cao), chất lượng nước ra tốt hơn. Bể Aerotank có ngăn tiếp xúc với bùn hoạt tính đã ổn định (Contact Stabilitation) Bể có 2 ngăn: ngăn tiếp xúc và ngăn tái sinh Hình 2.10: Sơ đồ làm việc của bể Aerotank có ngăn tiếp xúc. 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, có thể ứng dụng cho nước thải có hàm lượng keo cao. Bể thông khí kéo dài Khi nước thải có tỉ số F/M (tỉ lệ giữa BOD5 và bùn hoạt tính-mgBOD5/mg bùn hoạt tính) thấp, tải trọng thấp, thời gian thông khí thường là 20-30h Hình 2.11: Sơ đồ làm việc của bể Aerotank làm thoáng kéo dài. Bể Aerotank khuấy trộn hoàn chỉnh Hình 2.12 : Sơ đồ làm việc của bể Aerotank khuấy trộn hoàn chỉnh. Ưu điểm: 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. Oxytank Dựa trên nguyên lý làm việc của aerotank khuấy đảo hoàn chỉnh người ta thay không khí nén bằng cách sục khí oxy tinh khiết Hình 2.13: Oxytank Ưu điểm: Hiệu suất cao nên tăng được tải trọng BOD Giảm thời gian sục khí Lắng bùn dễ dàng Giảm bùn đáng kể trong quátrình xử lý 2.4.2.2. Mương oxy hóa (oxidation ditch): Là dạng cải tiến của Aerotank khuấy trộn hoàn chỉnh làm việc trong điềm kiện hiếu khí kéo dài với bùn hoạt tính (sinh trưởng lơ lững của vsv trong nước thải) chuyển động tuần hoàn trong mương. Mương oxi hoá có dạng hình chữ nhật, hình tròn hay hình elip. Đáy và bờ có thể làm bằng bê tông cốt thép hoặc đào đất có gia cố. Chiều sâu công tác từ 0.7 – 1m. 2.4.2.3. Lọc sinh học – Biofilter Là công trình được thiết kế nhằm mục đích phân hủy các vật chất hữu cơ có trong nước thải nhờ quá trình ôxy hóa diễn ra trên bề mặt vật liệu tiếp xúc. Trong bể chứa đầy vật liệu tiếp xúc, là giá thể cho vi sinh vật sống bám. Có 2 dạng: Bể lọc sinh học nhỏ giọt: là bể lọc sinh học có vật liệu lọc không ngập trong nước. Giá trị BOD của nước thải sau khi làm sạch đạt tới 10 ÷ 15mg/l với lưu lượng nước thải không quá 1000 m3/ngđ. Bể lọc sinh học cao tải: lớp vật liệu lọc được đặt ngập trong nước. Tải trọng nước tới10 ÷ 30m3/m2ngđ tức là gấp 10 ÷ 30 lần ở bể lọc nhỏ giọt. Tháp lọc sinh học cũng có thể được xem như là một bể lọc sinh học nhưng có chiều cao khá lớn. Hình 2.14 : Bể lọc sinh học nhỏ giọt 2.4.2.4. Đĩa quay sinh học RBC ( Rotating biological contactors) Đĩa quay sinh học gồm hàng loạt các đĩa tròn, phẳng được làm bằng PVC (polyvinylclorit) hoặc PS (polystyren) được lắp trên một trục. Các đĩa này được đặt ngập vào nước một phần (khoảng 30 – 40% theo đường kính) và quay chậm khi làm việc. Khi quay màng sinh học tiếp xúc với chất hữu cơ trong nước thải và sau đó tiếp xúc với oxi sau khi ra khỏi nước thải, đĩa quay được nhờ moteur hay sức gió. Nhờ quay liên tục mà chất hữu cơ vừa tiếp xúc với không khí vừa tiếp xúc với chất hữu cơ trong nước thải vì vậy chất hữu cơ được phân hủy nhanh. VSV trên màng bám trên đĩa quay gồm các vi khuẩn kỵ khí tuỳ tiện như: Pseudomonas, Alcaligenes, Flavobacterium, Micrococus, các VSV hiếu như: Desulfovibrio, và một số vi khuẩn sulfua. 2.4.2.5. Bể sinh học theo mẻ SBR ( Sequence Batch Reactor) SBR 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. 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 SBR hoạt động theo 5 pha: - Pha làm đầy (fill): thời gian bơm nước vào kéo dài từ 1-3 giờ. Dòng nước thải được đưa vào bể trong suốt thời gian diễn ra pha làm đầy. Trong bể phản ứng hoạt động theo mẻ nối tiếp nhau, tuỳ theo mục tiêu xử lý, hàm lượng BOD đầu vào, quá trình làm đầy có thể thay đổi linh hoạt: làm đầy – tĩnh, làm đầy – hòa trộn, làm đầy – sục khí. - Pha phản ứng, thổi khí (React): 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, thường khoảng 2 giờ. Trong pha phản ứng, quá trình nitrat hóa có thể thực hiện, chuyển Nitơ từ dạng N-NH3 sang N-NO2 và nhanh chóng chuyển sang dạng N-NO3. - Pha lắng (settle): 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. - Pha rút nước (draw): khoảng 0,5 giờ. - Pha chờ : 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. Xả bùn dư là một giai đoạn quan trọng không thuộc 5 giai đoạn cơ bản trên, nhưng nó cũng ảnh hưởng lớn đến năng suất của hệ. Lượng và tần suất xả bùn được xác định bởi năng sất yêu cầu, cũng giống như hệ hoạt động liên tục thông thường. Trong hệ hoạt động gián đoạn, việc xả bùn thường được thực hiện ở giai đoạn lắng hoặc giai đoạn tháo nước trong. Đặc điểm duy nhất là ở bể SBR không cần tuần hoàn bùn hoạt hoá. Hai quá trình làm thoáng và lắng đều diễn ra ở ngay trong một bể, cho nên không có sự mất mát bùn hoạt tính ở giai đoạn phản ứng và không phải tuần hoàn bùn hoạt tính từ bể lắng để giữ nồng độ Hình 2.15: Quá trình vận hành của bể SBR 2.4.3. Công trình xử lý sinh học kỵ khí (nhân tạo) Phân hủy kỵ khí (Anaerobic Descomposotion) là quá trình phân hủy các chất hữu cơ thành chất khí (CH4 và CO2) trong điều kiện không có ôxy. Việc chuyển hoá các axit hữu cơ thành khí mêtan sản sinh ra ít năng lượng. Hiệu quả xử lý phụ thuộc vào nhiệt độ nước thải, pH, nồng độ MLSS. Nhiệt độ thích hợp cho phản ứng sinh khí là từ 32 ¸ 35 oC. Ưu điểm nổi bật của quá trình xử lý kỵ khí là lượng bùn sản sinh ra rất thấp, vì thế chi phí cho việc xử lý bùn thấp hơn nhiều so với các quá trình xử lý hiếu khí. Trong quá trình lên men kỵ khí, thường có 4 nhóm vi sinh vật phân hủy vật chất hữu cơ nối tiếp nhau: Các vi sinh vật thủy phân (Hydrolytic) phân hủy các chất hữu cơ dạng polyme như các polysaccharide và protein thành các monomer. Kết quả của sự “bẻ gãy” mạch cacbon này chưa làm giảm COD. Các monomer được chuyển hóa thành các axit béo (VFA) với một lượng nhỏ H2. Các axit chủ yếu là Acetic, propionic và butyric với những lượng nhỏ của axit Valeric. Ơ giai đoạn axit hóa này, COD có giảm đi đôi chút (không quá 10%). Tất cả các axit có mạch carbon dài hơn axit acetic được chuyển hóa tiếp thành acetac và H2 bởi các vi sinh vật Acetogenic Các acetic được các vi khuẩn sinh metan sử dụng: những vi khuẩn này sống kỵ khí nghiêm ngặt như: methanobacterium, methanobacillus, methanococcus, methanosarsina. Ở giai đoạn metan hóa này, COD giảm tương đối nhiều (không quá 60%). 2.4.3.1. Phương pháp kị khí với sinh trưởng lơ lửng Phương pháp tiếp xúc kỵ khí Bể lên men có thiết bị trộn và bể lắng riêng Quá trình này cung cấp phân ly và hoàn lưu các vi sinh vật giống, do đó cho phép vận hành quá trình ở thời gian lưu từ 6 ¸ 12 giờ. Cần thiết bị khử khí (Degasifier) giảm thiểu tải trọng chất rắn ở bước phân ly. Để xử lý ở mức độ cao, thời gian lưu chất rắn được xác định là 10 ngày ở nhiệt độ 32oC, nếu nhiệt độ giảm đi 11oC, thời gian lưu đòi hỏi phải tăng gấp đôi. Bể UASB ( upflow anaerobic Sludge Blanket) Nước thải được đưa trực tiếp vào phía dưới đáy bể và được phân phối đồng đều, sau đó chảy ngược lên xuyên qua lớp bùn sinh học dạng hạt nhỏ (bông bùn) và các chất hưũ cơ bị phân hủy. Các bọt khí mêtan và NH3, H2S nổi lên trên và được thu bằng các chụp thu khí để dẫn ra khỏi bể. Nước thải tiếp theo đó chuyển đến vùng lắng của bể phân tách 2 pha lỏng và rắn. Sau đó ra khỏi bể, bùn hoạt tính thì hoàn lưu lại vùng lớp bông bùn. Sự tạo thành bùn hạt và duy trì được nó rất quan trọng khi vận hành UASB. Thường cho thêm vào bể 150 mg/l Ca2+ để đẩy mạnh sự tạo thành hạt bùn và 5 ¸ 10 mg/l Fe2+ để giảm bớt sự tạo thành các sợi bùn nhỏ. Để duy trì lớp bông bùn ở trạng thái lơ lửng, tốc độ dòng chảy thường lấy khoảng 0,6 ¸ 0,9 m/h. Hình 2.16: Bể UASB 2.4.3.2. Phương pháp kị khí với sinh trưởng gắn kết Lọc kị khí với sinh trưởng gắn kết trên giá mang hữu cơ (ANAFIZ) Lọc kỵ khí gắn với sự tăng trưởng các vi sinh vật kỵ khí trên các giá thể. Bể lọc có thể được vận hành ở chế độ dòng chảy ngược (bể UAF) hoặc xuôi (bể DAF). Giá thể lọc trong quá trình lưu giữ bùn hoạt tính trên nó cũng có khả năng phân ly các chất rắn và khí sản sinh ra trong quá trình tiêu hóa. Lọc kị khí với lớp vật liệu giả lỏng trương nở (ANAFLUX) Vi sinh vật được cố định trên lớp vật liệu hạt được giãn nở bởi dòng nước dâng lên sao cho sự tiếp xúc của màng sinh học với các chất hữu cơ ttrong một đơn vị thể tích là lớn nhất. Ưu điểm: Ít bị tắc nghẽn trong quá trình làm việc với vật liệu lọc. Khởi động nhanh chóng Không tẩy trôi các quần thể sin học bám dính trên vật liệu Có khả năng thay đổi lưu lượng trong giới hạn tốc độ chất lỏng. 2.5. So sánh các phương pháp xử lý nước thải 2.5.1. Phương pháp cơ học Nguyên tắc: Nước thải công nghiệp cũng như nước thải sinh hoạt thường chứa các chất tan và các chất không tan ở dạng hạt lơ lửng. Các tạp chất lơ lửng có thể ở dưới dạng rắn hoặc lỏng, chúng tạo với nước thành hệ huyền phù. Để tách các hạt lơ lửng ra khỏi nước thải, thường người ta sử dụng các quá trình thuỷ cơ (gián đoạn hoặc liên tục ): lọc qua song chắn hoặc lưới, lắng dưới tác dụng của lực trọng trường hoặc lực ly tâm và lọc. Việc lưa chọn phương pháp xử lý tuỳ thuộc vào kích thước hạt, tính chất hoá lý, nồng độ hạt lơ lửng, lưu lượng nươc thải và mức độ làm sạch cần thiết. Mục đích công nghệ: Để loại trừ các chất ô nhiễm ở dạng không tan, ở dạng huyền phù và một phần ở dạng keo. Hiệu quả xử lý: Thông thường người ta khử được hầu hết các chất có kích thước lớn, khử được trên 60% chất ô nhiễm không tan và khoảng 20% giá trị BOD, các chất hữu cơ không tan có giá trị sinh học. Và khi kết hợp với các phương pháp khác thì khử được 75% chất ô nhiễm không tan và 40-50% hàm lượng BOD. Hoặc có thể khử được trên 99% vi sinh vật (bể lọc chậm). Vị trí trong dây chuyền công nghệ nước thải: Thường có vai trò chủ yếu trong giai đoạn xử lý sơ bộ. Thường ở đầu dây chuyền công nghệ. 2.5.2. Phương pháp hóa học và hóa lý Nguyên tắc: Dựa vào sự biến thiên về hóa học, lý học. Ap dụng để đưa chất ô nhiễm về dạng kết tủa hay từ dạng hòa tan này sang dạng hòa tan khác để tạo thành sản phẩm thứ cấp không độc hại. Mục đích công nghệ: Khử được các chất ô nhiễm chủ yếu là các chất không tan ở trạng thái keo và các chất hòa tan. Hiệu quả xử lý: Hầu như khử được gần hết các tạp chất keo có trong nước thải. Khi khử các chất ô nhiễm ở trạng thái hòa tan thì hiệu quả của nó rất cao, với các chất thứ cấp có thể độc hại và không độc hại phải dựa vào mục đích công nghệ và đối tượng xử lý. Vị trí trong dây chuyền công nghệ nước thải: Đa phần thường ở sau các quá trình cơ học, cơ bản và trước quá trình sinh học. Quá trình xử lý nước thải bằng các phương pháp hóa học, hóa lý là quá trình đặc trưng cho giai đoạn xử lý trước xử lý cấp II (sau giai đoạn xử lý sơ bộ). Còn tùy trường hợp mà phương pháp hóa học có thể được sử dụng để làm tăng hiệu quả của các quá trình khác. 2.5.3. Phương pháp sinh học Nguyên tắc: Quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học là quá trình phân huỷ các chất hữu cơ gây ô nhiễm thành các chất vô cơ và các chất khí đơn giản nhờ vào các sinh vật thuỷ sinh mà chủ yếu là hệ vi sinh vật có trong nướcthải. Các vi sinh vật (vsv) này sử dụng các hợp chất hữu cơ hydratcacbon: glucide, cacbuahydro khác; sử dụng các hợp chất chúa nitơ : protide, protein và một số chất khoáng làm chất dinh dưỡng để sinh rưởng phát triển, tăng số lượng tế bào đồng thời làm sạch chất hữu cơ hoà tan hoặc các hạt keo phân tán nhỏ. Mục đích công nghệ: Được ứng dụng để khử các chất ô nhiễm hữu cơ hòa tan có giá trị sinh học (chính là khử BOD). Không xử lý sinh học đối với tạp chất vô cơ và kim loại (trừ một số trường hợp đặc biệt). Hiệu quả xử lý: Tùy theo mức độ xử lý mà nó có thể xử lý được 90-95% giá trị BOD khi xử lý triệt để. Hoặc trên 40-80% giá trị BOD khi xử lý không triệt để. Không áp dụng xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học cho những ngành liên quan đến hóa chất. Vị trí trong dây chuyền công nghệ: Đa phần thường nằm sau các quá trình xứ lý hóa lý. Quá trình xử lý nước thải bằng các phương pháp sinh học là quá trình đặc trưng cho xử lý cấp II. CHƯƠNG 3 LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ 3.1. Một số công nghệ xử lý nước thải tại các khu công nghiệp 3.1.1. Khu công nghiệp Tân Tạo Thông số cơ bản Lưu lượng nước thải thiết kế: Tổng lưu lượng nước thải: 6000m3/ngđ Lưu lượng trung bình giờ (24h) : 250 m3/h Lưu lượng tối đa: 400 m3/2h Trạm XLNT đượcthiết kế theo các tiêu chuẩn cụ thể như sau: pH 6-9 SS 200mg/l BOD5 400mg/l COD 600mg/l Kim loại nặng Xử lý đạt tiêu chuẩn loại B TCVN 5945-1995 Nước thải từ các nhà máy (đã xử lý sơ bộ) Bể thu gom Bể điều hòa Hệ điều chỉnh pH, NaOH, H2SO4 Bể bùn hoạt tính Bể tách bùn Máng đo lưu lượng Nguồn tiếp nhận Dinh dưỡng N/P Không khí Bể gom bùn Bùn hồi lưu Máy ép bùn Bánh bùn Thu gom xử lý Hình 3.1: Sơ đồ công nghệ khu công nghiệp Tân Tạo Ưu điểm: Sử dụng công nghệ bể bùn hoạt tính hiếu khí. Công nghệ đơn giản, dễ vận hành. Nhược điểm: Không đề phòng được sự cố kim loại nặng, dễ gây chết bùn. 3.1.2. Khu công nghiệp Biên Hòa II pH9, KLN Hố thu gom Lưới chắn tinh Bể điều hòa UNITANK Hồ sinh học Bể đệm Bể keo tụ/tạo bông Bể lắng Nước sau xử lý Hệ thống xử lý bùn Hình 3.2: Sơ đồ công nghệ khu công nghiệp Biên Hòa II Ưu điểm Thiết bị hiện đại, dễ vận hành Khử được chất ding dưỡng Nitơ và Photpho sinh hoá do có thể điều chỉnh được quá trình hiếu khí, thiếu khí và kị khí trong bể bằng việc thay đổi chế độ cung cấp oxy. Hiệu quả xử lý cao Không cần bể lắng II và không phải hoàn lưu bùn Nhược điểm Công suất xử lý nhỏ Đòi hỏi nắm rõ kỹ thuật vận hành đối với người vận hành 3.1.3. Khu công nghiệp Linh Trung 1 Lưu lượng nước thải thiết kế : 5000m3/h Tính chất nước thải: BOD5 : 500 mg/l Nhiệt độ 450C COD : 800 mg/l pH = 5 ¸ 9 SS : 300 mg/l Bể thu gom Đồng hồ đo lưu lượng Lưới chắn tinh Bể điều hòa Bể SBR Bể chứa sau xử lý sinh học Bộ lọc tinh Bể đệm Bể tiếp xúc Clorine Đầu ra Bể lọc than hoạt tính Máy ép bùn Bể nén bùn Polymer Bánh bùn Hình 3.3: Sơ đồ công nghệ khu công nghiệp Linh Trung 1 Ưu điểm: Sử dụng công nghệ bùn hoạt tính theo phương pháp SBR. Phương pháp này có khả năng xử lý nước thải có BOD cao, khử Nitơ, tiết kiệm diên tích, không cần nhiều nhân viên. Nhược điểm: Đòi hỏi người vận hành phải có trình độ cao, vận hành phức tạp, chi phí xây dựng tốn kém 3.1.4. Khu công nghiệp Việt-Sing Hố thu gom Bể phân phối Trống lọc Bể điều hòa Hố bơm Tháp lọc sinh học Bể tuần hoàn Bể aerotank Bể lắng Bể lắng Bể tiêu bùn Máy ép bùn Nước thải sau xử lý Hình 3.4: Sơ đồ công nghệ khu công nghiệp Việt – Sing Sử dụng công nghệ vi sinh bám dính ( lọc sinh học) kết hợp với bùn hoạt tính aerotank truyền thống. Ưu điểm: Hiệu quả xử lý rất cao. Nhược điểm: Sử dụng trong trường hợp lưu lượng nước thải không lớn. 3.1.5. Khu công nghiệp Lê Minh Xuân NaOCl PAC Polymer NaOH/HCl Polymer HỐ THU GOM BỂ TÁCH VÁNG NỔI BỂ CÂN BẰNG BỂ NÂNG pH BỂ KEO TỤ BỂ TẠO BÔNG BỂ LẮNG 1 BỂ TRUNG HÒA BỂ AEROTANK BỂ LẮNG 2 BỂ KHỬ TRÙNG KÊNH BỂ PHÂN HỦY BÙN MÁY ÉP BÙN NaOH Hình 3.5: Sơ đồ công nghệ khu công nghiệp Lê Minh Xuân Ưu điểm: công nghệ đơn giản, dễ vận hành. Nhược điểm: không khử được Nitric, nitrat thành nitơ tự do 3.2. Lựa chọn quy trình công nghệ xử lý nước thải Việc đề xuất công nghệ xử lý phụ thuộc vào các yếu tố: Lưu lượng, thành phần, tính chất nước thải Tiêu chuẩn thải ra nguồn Diện tích xây dựng cho phép và khả năng đầu tư Điều kiện tự nhiên, xã hội tại khu vực đặt công trình xử lý Tính khả thi của công trình khi xây dựng cũng như khi hoạt động. 3.2.1. Yêu cầu mức độ xử lý Nước mưa và nước thải quy ước sạch được thu gom riêng và thải trực tiếp ra nguồn tiếp nhận. Nước thải từ các nhà máy sau khi đã qua xử lý đạt tiêu chuẩn thải theo quy định của Khu công nghiệp Long Hậu (xem bảng 1.2) sẽ được xả vào hệ thống cống chung. Trạm xử lý nước thải tập trung sẽ tiếp tục xử lý nước thải đạt quy chuẩn QCVN 24-2009/BTNMT cột A (xem bảng 1.3) trước khi thải ra rạch Bùng Binh chảy vào sông Kinh. 3.2.2. Phân tích để lựa chọn công nghệ Nước thải vào có tỷ số BOD5/COD = 0.67, thích hợp để xử lý bằng sinh học. Bên cạnh đó, còn có nhu cầu khử N nên công trình sinh học phải có chức năng khử N. Nồng độ chất ô nhiễm hữu cơ không quá cao, phù hợp để xử lý bằng phương pháp vi sinh hiếu khí. Nhưng do điều kiện mặt bằng bị hạn chế nên không phù hợp để xử lý bằng phương pháp vi sinh trong điều kiện tự nhiên. Ơ đây chọn thiết kế bể anoxic kết hợp bể aerotank. Nhiệm vụ chính của bể anoxic là tạo điều kiện thiếu khí để vi sinh vật phân giải N phát triển mạnh, khử các hợp chất N thành N tự do, còn bể aerotank là nơi phân hủy hơp chất hữu cơ (đây là khâu xử lý chính của cả hệ thống). Nước thải vào có nồng độ chất lơ lửng khá cao. Cần phối hợp các biện pháp cơ học để loại bỏ SS nhưng khi nồng độ chất lơ lửng quá cao, gây trở ngại cho xử lý bằng phương pháp sinh học thì cần phải được xử lý bằng phương pháp hóa lý (keo tụ – tạo bông). Nồng độ pH không ổn định (5 – 9), cần có bể nâng pH lên giá trị tối ưu (7.5-8.5), tuy nhiên lượng hóa chất châm vào cần được kiểm soát chặt chẽ nhờ vào đầu dò pH lắp tại bể. Vì có sự tham gia của các ngành công nghiệp điện, điện tử, thiết bị thông tin; công nghiệp sản xuất hóa chất, hương liệu nên khả năng nước thải vào có chứa hàm lượng lớn kim loại nặng là cao. Cần phải có hệ thống xử lý bằng phương pháp hoá lý để loại bỏ chúng trong trường hợp cần thiết nhằm bảo vệ công trình sinh học phía sau và đạt tiêu chuẩn đầu ra. Công trình xử lý hoá lý (keo tụ – tạo bông) còn có khả năng xử lý các chất độc hại khác (chất tẩy rữa từ công nghiệp cơ khí, điện; phẩm nhuộm, chất hoạt động bề mặt từ công nghiệp dệt may;…). Mặc dù nước thải vào hệ thống xử lý tập trung phải đạt tiêu chuẩn theo quy định của Khu công nghiệp nhưng để phòng ngừa những trường hợp bất thường, công trình xử lý hoá lý với phương pháp keo tụ là không nên thiếu. Các ngành chế biến thực phẩm; các kho đông lạnh thủy sản; các nhà ăn có khả năng thải ra nhiều dầu mỡ nên cần xây dựng bể tách dầu. Bể tách dầu ở đây theo nguyên tắc trọng lực (dầu nhẹ hơn nước nổi trên bề mặt), có kèm thiết bị vớt dầu. Bùn sinh ra trong quá trình xử lý gồm cặn tươi hoặc hỗn hợp phèn và cặn tươi từ quá trình loại bỏ SS và bùn hoạt tính nên cần có công trình ổn định bùn. Do hạn chế về mặt bằng cũng như yêu cầu vệ sinh trong khu nên biện pháp tách nước bùn bằng sân phơi bùn là không phù hợp, chọn biện pháp tách nước bùn bằng máy ép bùn băng tải. Lưu lượng nước thải phụ thuộc vào mức độ lắp đầy các nhà máy nên công trình cần được thiết kế theo hướng tính lưu lượng dựa vào tỷ số dùng nước trên đơn vị diện tích vùng. 3.2.3. Sơ đồ quy trình công nghệ NaOCl PAC Polymer NaOH/HCl Polymer HỐ THU GOM BỂ TÁCH DẦU BỂ ĐIỀU HÒA BỂ NÂNG pH BỂ KEO TỤ BỂ TẠO BÔNG BỂ LẮNG 1 BỂ TRUNG HÒA BỂ AEROTANK BỂ LẮNG 2 BỂ KHỬ TRÙNG KÊNH BỂ PHÂN HỦY BÙN MÁY ÉP BÙN NaOH SONG CHẮN RÁC LƯỢC RÁC TINH NƯỚC THẢI BỂ ANOXIC KHÍ KHÍ NƯỚC BÙN GHI CHÚ : Hình 3.6: Sơ đồ công nghệ khu công nghiệp Long Hậu 3.2.4. Thuyết minh công nghệ Nước thải từ các nhà máy theo hệ thống cống dẫn nước thải về hố thu tập trung, trước khi vào hố thu nước thải chảy qua song chắn rác để loại bỏ rác có kích thước lớn. Sau đó, nước thải được bơm qua song chắn tinh để loại bỏ vật rắn có kích thước nhỏ hơn. Nước sau khi qua song chắn sẽ chảy xuống bể tách dầu. Tại bể xảy ra quá trình tách dầu bằng phương pháp trọng lực, dầu được giữ lại trên bề mặt bể, nước chảy tràn qua bể điều hòa. Tại đây, nước sẽ được ổn định về lưu lượng và chất lượng nhờ quá trình thổi khí. Sau đó, nước thải được bơm sang bể nâng pH, bể keo tụ-tạo bông và lắng. Sau quá trình keo tu-tạo bông, nước thải chảy tràn qua bể trung hòa, nhằm đảm bảo pH cho quá trình sinh học tiếp theo. Nước từ bể trung hòa chảy tràn qua bể anoxic. Tại đây, nước thải được hòa trộn với vi sinh vật (lượng nước và bùn tuần hoàn), trong môi trường thiếu khí vi sinh vật sẽ loại bỏ các hợp chất nitơ, nước chảy qua bể aerotank. Tại đây, hỗn hợp nước và bùn được cung cấp oxy, vi sinh vật hiếu khí sẽ sử dụng chất hữu cơ cho quá trình tăng trưởng. Nước từ bể aerotank chảy qua bể lắng 2, sau đó qua khử trùng ở bể tiếp xúc khử trùng bằng NaOCl rồi sau đó thải ra nguồn tiếp nhận là rạch Bùng Binh chảy ra sông Kinh. Bùn từ bể lắng 1 và bể lắng 2 được đưa vào bể phân huỷ bùn hiếu khí để phân huỷ các chất hữu cơ còn lại (giảm thể tích bùn) rồi qua thiết bị lọc ép băng tải để loại bỏ nước (giảm độ ẩm bùn) và thải bỏ. Nước từ bể phân huỷ bùn và máy ép bùn trở lại bể điều hoà để được tái xử lý. CHƯƠNG 4 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI KHU CÔNG NGHIỆP LONG HẬU GIAI ĐOẠN 2 Tính toán lưu lượng nước thải: Lưu lượng thiết kế Qtkế = 3000 m3/ngđ Lưu lượng ngày lớn nhất Qngàymax = Kng x Qtkế = 1,3 x 3000 = 3900 m3/ngđ Theo TCXD 51-84, ứng với Qmax = 3000 m3/ngđ ta có Kng = 1,3 Lưu lượng giờ lớn nhất Qhmax = x 2,1= 341,25 m3/h Hệ số không điều hòa giờ của hệ thống 2000 m3/ngđ (giai đoạn 1) là 2,1 4.1. Song chắn rác Bảng 4.1: Thông số tính toán cho song chắn rác làm sạch bằng thủ công Thông số tính toán Song chắn làm sạch bằng thủ công Kích thước song chắn Bề rộng (mm) Bề sâu (mm) Khe hở giữa các thanh (mm) Độ dốc theo phương đứng Tốc độ dòng chảy trong mương (m/s) Tổn thất áp lực cho phép (mmH2O) 5,08 ¸ 15,24 25,4 ¸ 38,1 25,4 ¸ 50,8 30 ¸ 45° 0,3 ¸ 0,6 152,4 (Theo sách tính toán của Lâm Minh Triết trang 119) Chọn bề rộng song chắn B = 2 m Chọn kích thước song chắn như sau: Bề rộng song chắn : b = 0,01 m Bề sâu song chắn: d = 0,03 m Khoảng cách giữa các song chắn : w = 0,025 m Bề rộng của song chắn được tính theo công thức: Bs = bn + w (n+1) Þ n = = 56,43 Chọn n = 57 khe Số khe hở của song chắn: n = Þ h1 = Trong đó: K :hệ số tính đến mức độ cản trở của dòng chảy do hệ thống cào rác K=1,05 h1 = độ đầy của nước trong kênh tương ứng với Qhmax n: số khe của song chắn, n= 57 w: khoảng cách giữa 2 song chắn, w=0,025 m vSC : vận tốc nước qua song chắn, vSC = 0,6 m/s Þ h1 = = 0,116 m Tổn thất áp lực của song chắn rác: hS = Trong đó: vSC: vận tốc qua song chắn ứng với Qmax, vSC = 0,6 m/s g : gia tốc trọng trừơng, g = 9,81 m/s2 v : vận tốc trước song chắn, m/s Độ đầy trong kênh h1 = Þ v = = 0,409 m/s Þ hS = = 0,014 m < 150 mm Þ thoả mãn Chiều cao xây dựng mương của song chắn rác H = h1 + hS + ht Trong đó: h1 : độ đầy của nước thải ứng với Qhmax, h1 = 0,116 m hS : tổn thất áp lực qua song chắn, hS = 0,014 m ht : chiều cao phía trên mặt nước của song chắn, ht = 0,37 m H = 0,116 + 0,014 + 0,37 = 0,5 m Như vậy chiều cao của song chắn: HSC = = 0,58 m Vậy ta có thông số thiết kế song chắn là: Bảng 4.2: Thông số thiết kế cho song chắn rác Thông số thiết kế Đơn vị Kích thước Chiều rộng song chắn Chiều cao song chắn Số thanh của song chắn Khe hở giữa hai thanh Bề rộng của thanh Bề dày thanh Góc nghiêng đặt song chắn so với phương thẳng đứng m m thanh m m m độ 2 0,58 57 0,025 0,01 0,03 60 Hàm lượng chất lơ lững sau khi qua song chắn giảm 4%, còn lại: Ctc = Ctc ( 100 -4)% = 500 ( 100 – 4)% = 480 mg/l 4.2. Hố thu gom Thể tích hữu ích của hố thu gom: Vb = Qhmax .t Với : t là thời gian lưu nước trong hố thu, t = 10¸30phút Chọn t = 30 phút Þ Vb = 341,25 m3/h x 30 ph h/ph = 170,625 m3 Kích thước hố thu Chọn chiều sâu hữu ích h = 6 m Chiều cao bảo vệ hbv = 0,5 m Þ BxL = = = 28,438 m2 Chọn B = 5 m , L = 6 m Vậy thể tích hố thu là: V = 5 x 6 x 6,5= 195 m3 Chọn bơm: chọn 4 bơm nhúng chìm ShinMaywa model CN 100, trong đó có 3 bơm hoạt động và 1 bơm để luân phiên. Lưu lượng mỗi bơm Q=108 m3/h, cột áp H=12 mH, công suất bơm 7,5 kW Vậy ta có thông số thiết kế hố thu gom như sau: Bảng 4.3: Thông số thiết kế cho hố thu Thông số thiết kế Giá trị Thời gian lưu nước Chiều dài Chiều rộng Chiều sâu Máy bơm Nhà sản xuất Kiểu Model Lưu lượng Cột áp Công suất Số lượng 30 phút 6 m 5 m 6,5 m ShinMaywa - Nhật Bơm nhúng chìm CN 100 108 m3/h 12 m 7,5 kW 4 bơm (3 công tác + 1 luân phiên) 4.3. Lược rác tinh Chọn lược rác tinh theo catalogue của hãng Cosme – Ý Kiểu: Rotary fine screen Model: R 70 Kích thước khe: 2,5 mm Vật liệu: SUS 304 Công suất motor:0,37 kW Số lượng: 01 Các kích thước của máy lược rác tinh A B C D E F G H J 1807 1855 1861 1911 300 885 262 1800 477 K L M N P Q R S KL* 460 1180 720 600 60 19 470 786 300 Đơn vị: mm *Khối lượng: kg Hiệu quả xử lý cặn lơ lửng E = 15% Hàm lượng cặn lơ lửng sau khi qua song chắn rác C = (1 - 0,15)x 480 mgSS/l =408 mgSS/l Hiệu quả xử lý BOD5 là 5%, hàm lượng BOD5 còn lại BOD5 = 400 (1- 5%) = 380 mg/l Hiệu quả xử lý COD là 5%, hàm lượng COD còn lại là: COD = 600 (1- 5%) = 570 mg/l 4.4. Bể tách dầu Chọn thời gian lưu nước là 40 phút (30-60 phút) Chọn loại bể tách dầu mỡ bằng trọng lực không có bộ phận lắng Thể tích hữu ích của bể điều hòa được tính như sau: Vđh = QhTB. t = 125 x 40/60 = 83,33m3 Chọn chiều cao hữu ích của bể h = 5m Chiều cao bảo vệ của bể là hbv = 0,5 m Þ Chiều cao xây dựng của bể là: H = h + hbv = 5 + 0,5 = 5,5 m F = B x L = = 16,67 m3 Chọn B = 3,5 m , L = 5 m Thể tích xây dựng bể điều hòa: B xLxH = 3,5 x 5 x 5,5 = 96,25 m3 Vị trí vách ngăn cách vi trí nước chảy ra là 0,5 m và cách đáy bể 0,5 m Vậy ta có thông số thiết kế bể tách dầu như sau: Bảng 4.4: Thông số thiết kế cho bể tách dầu Thông số thiết kế Giá trị Thời gian lưu nước Chiều dài Chiều rộng Chiều cao Vách ngăn 40 phút 5 m 3,5 m 5,5 m 3,5 m x 5 m 4.5. Bể điều hòa Thời gian lưu nước của bể điều hòa chọn là t = 6h (4 - 8 h) Thể tích hữu ích của bể điều hòa được tính như sau: Vđh = Qhmax. t = 341,25 x 6 = 2047,5m3 Chọn chiều cao hữu ích của bể điều hoà h = 5m Chiều cao bảo vệ của bể điều hoà là hbv = 0,5 m Þ Chiều cao xây dựng của bể điều hòa là: H = h + hbv = 5 + 0,5 = 5,5 m F = B x L = = 409,5 m3 Chọn thiết kế bể tách dầu nằm trong bể điều hòa (có thể coi bể tách dầu là một ngăn của bể điều hòa). Do đó F = 409,5 + (5 x 3,5) = 427 Chọn B = 18 m , L = 24,5 m Thể tích xây dựng bể điều hòa: B xLxH = 18 x 24,5 x 5,5 = 2425,5 m3 Tính toán hệ thống cấp khí cho bể điều hòa: Lượng không khí cần thiết: Qkhí = qkk x W Với : qkk : lượng khí cần thiết để xáo trộn, qkk = 0,01 – 0,015 m3/m3.phút, chọn qkk = 0,015 (Nguồn tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải – Trịnh Xuân Lai) W : thể tích hữu dụng của bể điều hòa, W = 18 x 24,5 x 5 = 2205 Qkhí = 0,015 x 2205 = 33,075 m3/phút Chọn hệ thống cấp khí gồm 1 ống chính nằm trên thành bể, 17 ống nhánh đặt dọc theo chiều dài bể (24,5 m dài+ 5,5 m cao), các ống cách nhau 1 m. Đường kính ống chính dẫn khí D = Với : Q = Qkhí/60 = 33,075/60 = 0,551 (m3/s) V : tốc độ chuyển động của không khí trong mạng lưới ống phân phối, V = 10 – 15 m/s, chọn V = 10 m/s (Nguồn tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải – Trịnh Xuân Lai) Þ D = = 0,265 (m) Chọn D = 250mm Đường kính ống nhánh dẫn khí Dn = = = 0,064 (m) Chọn Dn = 60mm Chọn dạng đĩa xốp, đường kính 170mm, diện tích bề mặt F = 0,02 m2, cường độ thổi khí 3,3 l/s đĩa Số đĩa phân phối trong bể là: N = = 166,97 đĩa Chọn N = 170 đĩa, chia làm 17 hàng, mỗi hàng 10 đĩa và mỗi tâm đĩa cách nhau 2,23 m Máy thổi khí Áp lực cần thiết cho hệ thống thổi khí : Hd = (hd + hc) + hf + H Với : - hd, hc : tổn thất áp lực do ma sát dọc theo chiều dài trên đường ống dẫn và tổn thất cục bộ tại các điểm uốn, khúc quanh, (m). Tổng tổn thất do hd và hc không quá 0,4m. - hf : tổn thất qua các lỗ phân phối, không vượt quá 0,5m - H : chiều sâu hữu ích của bể. H = 5 m. Þ Hd = 0,4 + 0,5 + 5 = 5,9 m Áp lực không khí là: p = = 1,57 (atm) Công suất của máy thổi khí là: Với : n : Hiệu suất máy thổi khí, chọn n = 0,8 Þ=32,462 (KW) Sử dụng 3 máy thổi khí công suất 19 kW , 2 máy hoạt động liên tục, 1 máy dự phòng Máy bơm nước Hệ thống phía sau chạy theo Qtk=3000 m3/ngđ (125 m3/h), chọn bơm chìm có đường nước tuần hoàn tại bể Có đồng hồ lưu lượng và van điều chỉnh lưu lượng Vậy ta có thông số thiết kế bể điều hòa (bao gồm cả bể tách dầu bên trong kích thước ở bảng 4.4) là: Bảng 4.5: Thông số thiết kế cho bể điều hòa Thông số thiết kế Giá trị Thời gian lưu nước Chiều dài Chiều rộng Chiều cao Đường kính ống chính Đường kính ống nhánh (17 ống nhánh) Số đĩa phân phối khí Máy thổi khí Kiểu Model Công suất Nhà sản xuất Số lượng Máy bơm chìm Kiểu Model Lưu lượng Công suất Nhà sản xuất Số lượng 5 giờ 24,5 m 18 m 5,5 m 250 mm 60 mm 170 đĩa Root RSR 125 LK 19 KW Tsurumi – Nhật 3 máy (2 hoạt động + 1 dự phòng) Bơm nhúng chìm CN 100 2,2 (m3/phút) 5,5 KW ShinMaywa – Nhật 2 máy chạy luân phiên Hiệu quả xử lý BOD5 là 5%, hàm lượng BOD5 còn lại BOD5 = 380 (1- 5%) = 361 mg/l Hiệu quả xử lý COD là 5%, hàm lượng COD còn lại là: COD = 570 ( 1- 5%) = 541,5 mg/l Hiệu quả xử lý N là 10%, hàm lượng N còn lại là: N = 60 ( 1- 10%) = 54 mg/l 4.6. Bể nâng pH Lưu lượng nước thải QhTB = 125 m3/h Thời gian lưu nước cho toàn bộ bể nâng pH là 12 phút. Tính toán bể khuấy trộn bằng cánh khuấy Thể tích hữu ích bể : V = QhTB.t = 125m3/h x = 25 m3 Chọn bể vuông với kích thước BxLxH = 2,3 x 2,3 x 5 = 26,45 m3 Chọn chiều cao bảo vệ hbv = 0,5 Chiều cao xây dựng bể là: H = 5 + 0,5 = 5,5 m Tính toán thiết bị khuấy trộn Dùng cánh khuấy phẳng hai cánh. Chiều dài cánh L = 0,4 x 2,3 = 0,92 m Năng lượng truyền vào nước: P = G2Vm Trong đó: G: giadient vận tốc, G = 160 s-1 V: thể tích bể, V = 26,45 m3 m : độ nhớt động lực học của nước, ứng với t=25°C, m = 0,9.10-3 Ns/m2 Þ P = 1602 x 26,45 x 0,9.10-3 = 609,76 J/s = 0,61 kW Hiệu suất động cơ h = 0,8 Þ Công suất động cơ là: 0,61/ 0,8 = 0,763 kW Chọn động cơ có công suất 1,1 kW Vậy ta có thông số thiết kế bể nâng pH như sau: Bảng 4.6: Thông số thiết kế cho bể nâng pH Thông số thiết kế Giá trị Thời gian lưu nước Chiều dài Chiều rộng Chiều cao Thiết bị khuấy trộn Kiểu Vận tốc Công suất Nhà sản xuất motor 12 phút 2,3 m 2,3 m 5,5 m Mặt bích trục đứng, cánh khuấy 80-100 vòng /phút 1,1 KW Sumitomo – Nhật Hoá chất dùng cho quá trình nâng pH Ta sử dụng NaOH làm chất nâng pH vì một số ưu điểm sau: Tác dụng tốt ở nhiệt độ thường pH khi châm NaOH sẽ tăng nhanh Liều lượng chất nâng pH thì được tính toán theo thực tế nước thải Chọn loại bồn có thể tích V = 3 m3, chịu được hóa chất để chứa NaOH Bơm định lượng hóa chất Chọn bơm định lượng A-125N-30/B-19 với các thông số: Qmax = 62 L/h, Hmax = 14 kg/cm2, Công suất P = 180 W 4.7. Bể keo tụ Thông số thiết kế bể trộn nhanh trong xử lý nước thải - Thời gian lưu nước t = 5 – 20 phút Gradient vận tốc G không lớn hơn 800 s-1 Chọn t = 10 phút G = 520 s-1 Thể tích bể trộn : V = QhTB x t = 125 x 10/60 = 20,8 m3 Bể trộn hình vuông với tỉ lệ H:B = 1,5:1 Chọn chiều cao bể trộn là H = 4 m ( và 0,5 m chiều cao bảo vệ) F = B x L = = 5,2 m2 Þ B = L = 2,3 m Tính lại thể tích bể: V = B x L x H = 2,3 x 2,3 x 4,5 = 24 m3 Thể tích hữu ích: V = B x L x H = 2,3 x 2,3 x 4 = 21,16 m3 Tính công suất cánh khuấy Dùng cánh khuấy phẳng hai cánh. Chiều dài cánh L = 0,4 x 2,3 = 0,92 m Năng lượng truyền vào nước: P = G2Vm Trong đó: G: giadient vận tốc, G = 520 s-1 V: thể tích bể, V = 21,16 m3 m : độ nhớt động lực học của nước, ứng với t=25°C, m = 0,9.10-3 Ns/m2 Þ P = 5202 x 21,16 x 0,9.10-3 = 5149,9 J/s = 5,2 kW Hiệu suất động cơ h = 0,8 Þ Công suất động cơ là: 5,2 / 0,8 = 6,5 kW Vậy ta có thông số thiết kế bể keo tụ là: Bảng 4.7: Thông số thiết kế cho bể keo tụ Thông số thiết kế Giá trị Thời gian lưu nước Chiều dài Chiều rộng Chiều cao Thiết bị khuấy trộn Kiểu Vận tốc Công suất Nhà sản xuất motor 10 phút 2,3 m 2,3 m 4,5 m Mặt bích trục đứng, cánh khuấy 100-150 vòng /phút 1,5 KW Sumitomo – Nhật Hoá chất dùng cho quá trình keo tụ Ta sử dụng PAC làm chất keo tụ vì một số ưu điểm sau: Tác dụng tốt ở nhiệt độ thường Kích thước bông keo có khoảng giới hạn rộng của thành phần muối Liều lượng chất keo tụ thì được tính toán theo thực tế nước thải Chọn loại bồn có thể tích V = 5 m3, chịu được hóa chất để chứa PAC Bơm định lượng hóa chất Chọn bơm định lượng A-125N-30/B-19 với các thông số: Qmax = 62 L/h, Hmax = 14 kg/cm2, Công suất P = 180 W 4.8. Bể tạo bông Ta thiết kế bể tạo bông vách ngăn. Thời gian lưu nước trong bể phản ứng t = 20 phút Thể tích hữu ích của bể là: Vpư = QhTB .t = 125x = 41,67 m3 Chiều sâu lớp nước trong bể chọn là H = 0,6 m Diện tích mặt thoáng của bể phản ứng là: Fpư = = 69,45 m2 Bảng 4.8: Thông số thiết kế bể phản ứng vách ngăn STT Thông số Đơn vị Giá trị 1 2 3 4 Thời gian lưu nước Nước đục Nước có màu hoặc độ đục thấp Tốc độ dòng nước trong bể Khoảng cách các vách đều nhau Khoảng cách các vách khác nhau · Đầu bể · Cuối bể Số vách ngăn Tỉ số dài:rộng (L/B) Phút Phút m/s m/s m/s vách 20 30 – 40 0,2 – 0,3 0,3 0,1 8 – 10 ³ 10:1 Để đảm bạo bông cặn tạo thành ở cuối bể ta xây dựng bể có vận tốc giảm dẩn từ 0,3 m/s ở đầu bể và 0,1 m/s ở cuối bể Chiều rộng bể ở ngăn đầu tiên ứng với H = 0,6 m v = 0,3 m/s QhTB = 125 m3/h Þ b = =0,193 m Tương tự ta tính với 8 ngăn lưu nước được kết quả như sau: Lưu lượng,m3/h Chiều cao mực nước, m Chiều rộng ngăn , m Vận tốc nước trong ngăn, m/s QhTB =125 H = 0,6 0,2 0,3 QhTB =125 H = 0,6 0,25 0,23 QhTB =125 H = 0,6 0,3 0,19 QhTB =125 H = 0,6 0,35 0,17 QhTB =125 H = 0,6 0,4 0,15 QhTB =125 H = 0,6 0,45 0,13 QhTB =125 H = 0,6 0,5 0,12 QhTB =125 H = 0,6 0,55 0,1 B =Sb = 0,2 + 0,25 + 0,3 + 0,35 + 0,4 + 0,45 + 0,5 + 0,55 =3 m Chiều dài bể: L = = 23,15 m Kiểm tra tỉ số L:B = 23,15 : 0,55 > 10:1 Þ Kích thước đạt yêu cầu Chiều dài mỗi vách ngăn là l = = 2,89 » 2,9 m Tổn thấp áp lực cần thiết qua tổng các vách ngăn: H = Trong đó : G : cường độ khuấy trộn cần chọn (s-1), G = 50 s-1 n : độ nhớt động học (m2/s), n = 0,91.10-6 m2/s V : thể tích bể ( m3), V = 41,67m3 g : gia tốc trọng trường ( g = 9,81 m/s2) QsTB : lưu lượng ( QsTB = 0,0347 m3/s) H = = 0,278 m Tổn thất áp lực cục bộ tại các chỗ ngoặt được tính theo công thức: Hcb = 0,15v2 Với v: vận tốc nước qua chổ ngoặt = vận tốc trong ngăn Hcb = 0,15x (0,32 +0,232 + 0,192 +0,172 + 0,152 +0,132 +0,122 +0,12) = 0,041 m Tổng tổn tất trong bể phản ứng vách ngăn là H = 0,278 + 0,041 = 0,319 m Þ Chiều cao của tạo bông H = 0,6 + 0,319 = 1 m Vậy ta có thông số thiết kế bể tạo bông như sau: Bảng 4.9: Thông số thiết kế cho bể tạo bông Thông số thiết kế Giá trị Thời gian lưu nước Chiều dài Chiều rộng Chiều cao Số ngăn Chiều rộng ngăn 20 phút 23,15 m 3 m 1 m 8 0,2 ; 0,25 ; 0,3 ; 0,35 ; 0,4 ; 0,45 ; 0,5 ; 0,55 Hoá chất dùng cho quá trình tạo bông Ta sử dụng anion polymer làm chất trợ keo tụ Liều lượng chất keo tụ thì được tính toán theo thực tế nước thải Chọn loại bồn có thể tích V = 3 m3, chịu được hóa chất để chứa anion polymer Bơm định lượng hóa chất Chọn bơm định lượng A-125N-30/B-19 với các thông số: Qmax = 62 L/h, Hmax = 14 kg/cm2, Công suất P = 180 W 4.9. Bể lắng I Chọn tải trọng bề mặt: LA = 35 m3/m2.ngày Diện tích bề mặt bể lắng Đường kính bể lắng Chọn D = 11m Đường kính ống trung tâm: d = 20%D = 2,2m Chọn chiều sâu hữu ích của bể lắng h = 3,5 m Chiều cao lớp bùn lắng hb = 0,7 m, chiều cao lớp trung hòa hth = 0,2 m, chiều cao an toàn hs = 0,3 m Chiều cao tổng cộng của bể lắng HTC = 3,5 + 0,7 + 0,3 + 0,2 =4,7 m Độ dốc đáy 4 ¸ 10 %, chọn độ dốc 10% Chiều cao ống trung tâm htt = 60% h =60%x 3,5 = 2,1 m Thể tích phần lắng Thời gian lưu nước Để thu nước bể 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 Dm = (70 – 80%)D Dm = 11 x 80% = 9 m Tải trọng thu nước trên 1 m dài máng thu Lm = = 106,2 m3/m.ngày Bể lắng I có bố trí hệ thống thanh gạt ván nổi và thiết bị thu ván nổi -Đường kính tấm chặn ván nổi Dv = Dm - 0,3= 9 – 0,3 = 8,7 m -Thanh gạt váng nổi chiều dài lt = 0,5Dv = 4.35m Chọn motor hộp số cho thanh gạt ván nổi và thanh gạt bùn có v = 0,1 vòng/phút Lượng bùn sinh ra = 734,4 kg/ngày (Giả sử hiệu quả xử lý cặn lơ lửng đạt h = 60% ở tải trọng 35 m3/m2.ngày) Giả sử bùn tươi có hàm lượng cặn 5% (độ ẩm 95%), tỉ số VSS:TSS = 0,75 và khối lượng riêng bùn tươi 1053 kg/m3. Lưu lượng bùn tươi cần phải xử lý là: Qtươim3/ngày Lượng bùn tươi có khả năng phân hủy sinh học Mtươi kg/ngày Máy bơm bùn tươi từ bể lắng I sang bể phân hủy bùn Qtươi= 13,95/24 = 0,58125 m3/h Chọn 2 bơm trục ngang hiệu Ebara (chạy luân phiên theo PLC), model: DWO150 có công suất 24m3/h ứng với cột áp 6,9 m Vậy 2h bơm hoạt động 5 phút để bơm bùn về bể phân hủy bùn (thời gian có thể thay đổi khi chạy thực tế) Vậy ta có thông số thiết kế bể lắng 1 như sau: Bảng 4.10: Thông số thiết kế cho bể lắng 1 Thông số thiết kế Giá trị Thời gian lưu nước Đường kính bể Chiều cao bể Đường kính ống trung tâm Chiều cao ống trung tâm Đường kính máng thu Đường kính tấm chặn ván nổi Thiết bị gạt bùn Kiểu Vận tốc Nhà sản xuất motor Bơm bùn Nhà sản xuất Kiểu Model Lưu lượng Cột áp Công suất Số lượng 2,55 giờ 11 m 4,7 m 2,2 m 2,1 m 9 m 8,7 m Motor hộp số 0,08-0,12 vòng /phút Sumitomo – Nhật Ebara –Ý Bơm trục ngang DWO150 24m3/h 6,9 m 1,1 kW 2 (chạy luân phiên theo PLC) Hiệu quả xử lý BOD đạt 20%, COD đạt 25%,Ntổng đạt 20%, Ptổng đạt 25% sau bể lắng I (Metcalf & Eddy – Wastewater Engineering Treatment,2003) BOD5 sau lắng I = 380 x 80% = 304 mg/l COD sau lắng I = 570 x 75% = 427,5 mg/l SS sau lắng I = 408 x 40% = 163,2 mg/l Ntổng sau lắng I = 54 x 80% = 43,2 mg/l Ptổng sau lắng I =8 x 75% = 6 mg/l 4.10. Bể trung hòa Lưu lượng nước thải QhTB = 125 m3/h Thời gian lưu nước cho toàn bộ bể trung hòa là 12 phút. Tính toán bể khuấy trộn bằng cánh khuấy Thể tích hữu ích bể: V = QhTB.t = 125m3/h x = 25 m3 Chọn bể vuông với kích thước BxLxH = 2,3 x 2,3 x 5 = 26,45 m3 Chọn chiều cao bảo vệ hbv = 0,5 Chiều cao xây dựng bể là: H = 5 + 0,5 = 5,5 m Tính toán thiết bị khuấy trộn Dùng cánh khuấy phẳng hai cánh. Chiều dài cánh L = 0,4 x 2,3 = 0,92 m Năng lượng truyền vào nước: P = G2Vm Trong đó: G: giadient vận tốc, G = 160 s-1 V: thể tích bể, V = 26,45 m3 m : độ nhớt động lực học của nước, ứng với t=25°C, m = 0,9.10-3 Ns/m2 Þ P = 1602 x 26,45 x 0,9.10-3 = 609,76 J/s = 0,61 kW Hiệu suất động cơ h = 0,8 Þ Công suất động cơ là: 0,61/ 0,8 = 0,763 kW Chọn động cơ có công suất 1,1 kW Vậy ta có thông số thiết kế bể trung hòa như sau: Bảng 4.11: Thông số thiết kế cho bể trung hòa Thông số thiết kế Giá trị Thời gian lưu nước Chiều dài Chiều rộng Chiều cao Thiết bị khuấy trộn Kiểu Vận tốc Công suất Nhà sản xuất motor 12 phút 2,3 m 2,3 m 5,5 m Mặt bích trục đứng, cánh khuấy 80-100 vòng /phút 1,1 KW Sumitomo – Nhật Hoá chất dùng cho quá trình trung hòa Ta sử dụng H2SO4 làm chất hạ pH về pH trung tính Liều lượng chất hạ pH thì được tính toán theo thực tế nước thải Chọn loại bồn có thể tích V = 3 m3, chịu được hóa chất để chứa H2SO4 Bơm định lượng hóa chất Chọn bơm định lượng A-125N-30/B-19 với các thông số: Qmax = 62 L/h, Hmax = 14 kg/cm2, Công suất P = 180 W 4.11. Bể Aerotank Trong cách tính này, chọn aerotank kiểu xáo trộn hoàn toàn ( complete mix) để tính toán thiết kế. Tỉ lệ BOD5/COD>0.5 nghĩa là nước thải có khả năng phân huỷ sinh học. BOD5 cần đạt sau xử lý là: 27 mg/l SS cần đạt sau xử lý là: 45 mg/l Nhiệt độ của nước thải: t= 24oC Giả sử rằng chất lơ lửng trong nước thải đầu ra là chất rắn sinh học (bùn hoạt tính), trong đó có 80% là chất dễ bay hơi và 60% là chất có thể phân huỷ sinh học. Tính nồng độ BOD5 hoà tan trong nước ở đầu ra theo quan hệ sau: BOD5 (ra) = BOD5 hoà tan trong nứơc đầu ra + BOD5 của chất lơ lửng trong đầu ra. BOD5 của chất lơ lửng trong nứơc thải đầu ra tính như sau: Phần có khả năng phân huỷ sinh học của chất rắn sinh học ở đầu ra là: 0,6 x 27 (mg/L) = 16,2 mg/L; BOD hoàn toàn của chất rắn có khả năng phân huỷ sinh học ở đầu ra là: 0,8 x 16,2 mg/L x 1,42 mg O2 tiêu thụ/mg tế bào bị oxy hoá = 18,403 mg/L; BOD5 của chất rắn lơ lửng ở đầu ra = 18,403 mg/L x 0,71 = 13,066 mg/L. BOD5 hoà tan trong nứơc ở đầu ra xác định như sau: 27 mg/L = BODht5 + 13,066 mg/L Þ BODht5 = 27 – 13,066 = 13,934 mg/L Xác định hiệu quả xử lý E: Hiệu quả xử lý được xác định bởi phương trình: Hiệu quả xử lý tính theo BOD5 hoà tan: Hiệu quả xử lý tính theo BOD5 tổng cộng: Hiệu quả xử lý trong aerotank khuấy trộn hoàn toàn bằng thiết bị sục khí đạt 91,12% thoả E = 80-95% (Metcalf & Eddy – Wastewater Engineering Treatment,2003). Xác định thể tích bể Aerotank: Thể tích aerotank được tính theo công thức sau: Với: qc = Thời gian lưu bùn, qc = 5-15 ngày. Chọn qc = 10 ngày; Q = Lưu lượng trung bình ngày, Q = 3000 m3/ngđ; Y = Hệ số sản lượng bùn, đây là một thông số động học được xác định bằng thực nghiệm. Thường Y = 0,4 ¸ 0,8 mg VSS/mgBOD5; chọn Y = 0,6 mg VSS/mgBOD5 La = BOD5 của nước thải dẫn vào bể aerotank, La = 304 mg/L; Lt = BOD5 hoà tan của nước thải ra khỏi aerotank, Lt = 13,934 mg/L; X = Nồng độ chất lơ lửng dễ bay hơi trong hỗn hợp bùn hoạt tính. Đối với nước thải công nghiệp có thể lấy X = 3000 mg/L; Kd = Hệ số phân huỷ nội bào, đây cũng là một thông số động học được xác định bằng thực nghiệm. Khi thiếu số liệu thực nghiệm có thể lấy Kd = 0,06 ngày-1 đối với nước thải sinh hoạt. Tính toán lượng bùn dư thải bỏ mỗi ngày: Hệ số sản lượng quan sát tính theo công thức: Lương sinh khối gia tăng mỗi ngày tính theo MLVSS: Lượng tăng sinh khối tổng cộng tính theo MLSS: Lượng bùn thải bỏ mỗi ngày = Lượng tăng sinh khối tổng cộng tính theo MLSS – Hàm lượng chất lơ lửng còn lại trong dòng ra = 407,905 – (3000 x 45 x 10-3 ) = 272,905 kg/ ngày. Xác định lưu lượng bùn thải: Giả sử bùn dư được xả bỏ (dẫn đến bể phn hủy bùn) từ đường ống dẫn bùn tuần hoàn, Qra = Q và hàm lượng chất rắn lơ lửng dễ bay hơi (VSS) trong bùn ở đầu ra chiếm 80% hàm lượng chất rắn lơ lửng (SS). Khi đó lưu lượng bùn dư thải bỏ được tính toán xuất phát từ công thức: Với: Xra= Nồng độ VSS trong SS ra khỏi bể lắng, Xra = 0,8 x 45 mg/L = 36 mg/L; Qb= Lưu lượng bùn thải, m3; Qra= Lưu lượng nước thải ra khỏi bể lắng đợt II, Qra = Q = 3000 m3/ngđ. Từ đó, tính được: Xác định tỷ số tuần hoàn bằng cách viết phương trình cân bằng vật chất đối với bể aerotank: Q Aerôten Lắng II Xo Qth Xth Q + Qth X Xth Qb Qra Xra Cân bằng vật chất cho bể aerotank: QXo + QthXth = (Q + Qth) X Với: Qth = Lưu lượng bùn hoạt tính tuần hoàn; Xo = Nồng độ VSS trong nước thải dẫn vào aerotank, mg/L; Xth = Nồng độ VSS trong bùn tuần hoàn, Xth = 8000 mg/L. Giá trị Xo thường rất nhỏ so với X và Xth, do đó trong phương trình cân bằng vật chất ở trên có thể bỏ qua đại lượng QXo. Khi đó phương trình cân bằng vật chất sẽ có dạng: QthXth = (Q + Qth)X Chia 2 vế của phương trình này cho Q và đặt tỉ số Qth/Q = a (a được gọi là tỉ số tuần hoàn), ta được: aXth = X + aX Hay Xác định thời gian lưu nứơc của bể aerotank: Kiểm tra tỉ số F/M và tải trọng hữu cơ: Tỉ số F/M xác định theo công thức sau đây: Tải trọng thể tích bằng: Cả hai giá trị này đều nằm trong giới hạn cho phép đối với aerotank xáo trộn hoàn toàn như đã đề cập ở phía trước: F/M = 0,2 ¸ 0,6 kg/kg.ngày và tải trọng thể tích trong khoảng 0,8 ¸ 1,92 kg BOD5/m3.ngày. Xác định kích thước của bể Aerotank : Chọn chiều cao hữu ích của bể : 5 m Chiều cao an tồn : 0,5 m Diện tích của aerotank trên mặt bằng: Chọn chiều dài: 20m, chiều rộng: 11m (20x11=220>217,55, thỏa) Kích thước bể : 20m x 11m x 5,5m Xác định lượng oxy cấp cho bể aerotank theo BOD20: Khối lượng BOD20 cần xử lý mỗi ngày là: BOD20 = BOD5 / 0,68 = 304 / 0,68 = 447,059 Tính lượng oxy yêu cầu theo công thức: M = G – (1,42 x Px ) = 1279,703 – (1,42 x 326,324) = 816,323 kg/ ngày Hiệu suất chuyển hoá oxygen của thiết bị khuếch tán khí là E = 8% Hệ số an toàn tính cho công suất thiết kế thực tế của máy thổi khí f = 1,5 Giả sử rằng không khí có 23,2% trọng lượng O2 và khối lượng riêng không khí là 1,2 kg/m3. Lượng không khí lý thuyết cho quá trình là: MKK = = 2932,195 m3/ngày Kiểm tra lưu lượng không khí cần thiết cho xáo trộn hoàn toàn: q = 23,4 L/m3.phút Tỉ số này nằm trong khoảng cho phép: q = (20 ¸ 40)L/m3.phút Như vậy lượng khí cấp cho quá trình bùn hoạt tính cũng đủ cho quá trình xáo trộn hoàn toàn. Lưu lượng khí cần thiết của máy nén khí cần thiết: Qkk = f x = 54978,656 m3/ngày = 0,636 m3/s Tính toán đường ống dẫn khí: Ta chọn ống thép tráng kẽm làm ống dẫn khí trong bể Aerotank. Gắn 1 đường ống chính dẫn trên thành bể theo chiều rộng bể(11m), 10 ống dẫn khí nhánh cấp cho bể với chiều dài 25,5 m ( 5,5 m cao và 20 m dài), đặt cách nhau 1 m Chọn vận tốc qua ống là 10 m/s (Tính toán thiết kế công trình xử lý nước thải – Trịnh Xuân Lai) Đường kính ống dẫn khí chính là: D = = 0,285 m Chọn ống dẫn f250 Đường kính ống dẫn nhánh là: Dn = = 0,090 m Chọn ống dẫn f90 Chọn dạng đĩa xốp, đường kính 170mm, diện tích bề mặt F = 0,02 m2, cường độ thổi khí 3,3 l/s đĩa Số đĩa phân phối trong bể là: N = = 192,73 đĩa Chọn N = 200 đĩa, chia làm 10 hàng, mỗi hàng 20 đĩa và mỗi tâm đĩa cách nhau 0,95 m Máy thổi khí Áp lực cần thiết cho hệ thống thổi khí : Hd = (hd + hc) + hf + H Với : - hd, hc: tổn thất áp lực do ma sát dọc theo chiều dài trên đường ống dẫn và tổn thất cục bộ tại các điểm uốn, khúc quanh, (m). Tổng tổn thất do hd và hc không quá 0,4m. - hf: tổn thất qua các lỗ phân phối, không vượt quá 0,5m - H: chiều sâu hữu ích của bể. H = 5 m. Þ Hd = 0,4 + 0,5 + 5 = 5,9 m Ap lực không khí là: p = = 1,57 (atm) Công suất của máy thổi khí là: Với : n : Hiệu suất máy thổi khí, chọn n = 0,8 Þ=37,47 (KW) Sử dụng 3 máy thổi khí công suất 19 kW, 2 máy hoạt động liên tục, 1 máy dự phòng Lưu lượng nước tuần hoàn về bể anoxic: Nước thải sau khi xử lý trong bể Aerotank giảm 25% Nitơ. Vậy lượng nitơ sau Aerotank bằng: 43,2 75% = 32,4(mg/l) Tỷ số hồi lưu nước về Anoxic: Trong đó: R: tỷ số tuần hoàn nước; : tổng Nitơ Amoni đầu vào bể Anoxic; : tổng Nitơ Amoni đầu ra; 0,46 (số liệu tính từ bể anoxic) : Nitơ Nitrat đầu ra (tiêu chuẩn N tổng của nước sau xử lý). Vậy lưu lượng nước tuần hoàn: Qth = 125 1,4 = 175 m3/h Chọn 2 bơm có Q = 180(m3/h), cột áp H = 8(m). Trong đó, 2 bơm chạy luân phiên. Vậy ta có thông số thiết kế bể Aerotank như sau: Bảng 4.12: Thông số thiết kế cho bể Aerotank Thông số thiết kế Giá trị Thời gian lưu nước Chiều dài Chiều rộng Chiều cao Đường kính ống chính Số ống nhánh Đường kính ống nhánh Số đĩa phân phối khí Máy thổi khí Kiểu Model Công suất Nhà sản xuất Số lượng Máy bơm nước về Anoxic Kiểu Model Lưu lượng Công suất Nhà sản xuất Số lượng 8,7 giờ 20 m 11 m 5,5 m 250 mm 10 ống 90 mm 200 đĩa Root RSR 125 LK 19 KW Tsurumi – Nhật 3 máy (2 hoạt động + 1 dự phòng) Bơm nhúng chìm CNH 100 3 (m3/phút) 11 KW ShinMaywa – Nhật 2 máy chạy luân phiên 4.12. Bể Anoxic Tốc độ phát triển của vi khuẩn Nitrat Với: : Tốc độ tăng trưởng dưới các điều kiện nhiệt độ, DO, pH. : Tốc độ tăng trưởng riêng cực đại, = 0,5 ngày-1 (Bảng 11-16, Metcalf & Eddy – Wastewater Engineering Treatment, Diposol and Reuse, MC Craw – Hill, Third edition,2003) T: nhiệt độ thấp nhất, T = 170C. DO : oxy hòa tan, chọn DO = 2,5 mg/l. : hằng số bán tốc độ, = 1,3 pH: pH hoạt động, pH = 7,2 Tốc độ sử dụng chất nền tối đa Với Y = 0,2, (Bảng 11-16, Metcalf & Eddy – Wastewater Engineering Treatment, Diposol and Reuse, MC Craw – Hill, Third edition,2003) Thời gian lưu tế bào tối thiểu Với kd = 0,05, (Bảng 11-16 , Metcalf & Eddy – Wastewater Engineering Treatment, Diposol and Reuse, MC Craw – Hill, Third edition,2003) thiết kế Với: SF: hệ số an toàn, SF = 2,5, (Bảng 5-6C, Metcalf & Eddy – Wastewater Engineering Treatment, Diposal and Reuse, Mc Graw – Hill, Third edition,2003) Hệ số sử dụng chất nền cho oxy hóa Amoni Xác định Amoni đầu ra (Metcalf & Eddy – Wastewater Engineering Treatment, Diposal and Reuse, Mc Graw – Hill, Third edition,2003) Vì quá trình nitrat cần một thời gian lưu để phát triển tại bể Aerotank, lượng cơ chất giữ lại có thời gian để khử nitrat, có thể được tính bằng: Với: : Thời gian cơ chất giữ lại để khử nitrat trong bể Aerotank có kết hợp bể Anoxic : Thời gian cơ chất giữ lại để khử nitrat trong bể Aerotank cổ điển, = 7,15 V: tỷ lệ thể tích bể Aerotank so với tổng thể tích bể Anoxic và bể Aerotank (tỷ lệ này được chọn để tính toán V=0,835) Þ Nồng độ khối lượng trong bể: Tổng thời gian lưu của bể Anoxic và Aerotank được tính toán bằng công thức biến đổi: Với : : tổng thời gian của bể Anoxic va Aerotank : năng suất dị dưỡng, = 0,6 (Bảng 11-20 , Metcalf & Eddy – Wastewater Engineering Treatment, Diposal and Reuse, Mc Graw – Hill, Third edition,2003) : lượng BOD được loại bỏ trong bể Anoxic và Aerotank () : hệ số tự phân rã, =0,06 (Bảng 11-20 , Metcalf & Eddy – Wastewater Engineering Treatment, Diposal and Reuse, Mc Graw – Hill, Third edition,2003) : MLVSS, = 3000 mg/l : khả năng phân hủy của MLVSS dưới tác dụng của không khí Bởi vì sự phân hủy phụ thuộc vào thời gian lưu, sự tự phân rã nên có thể tính bằng: Với : phân hủy của VSS trong khoảng 0,75 đến 0,8 (chọn 0,8) Þ Vậy Thời gian lưu bể Anoxic: Thời gian cần để khử nitrat trong bể Anoxic: Với : : lượng nitrat được khử : tỷ lệ khử N, =0,1 (Bảng 11-19 , Metcalf & Eddy – Wastewater Engineering Treatment, Diposal and Reuse, Mc Graw – Hill, Third edition,2003) Þ Ta có Þ Tỷ lệ VAerotank chọn là đúng Vậy thời gian lưu của bể Anoxic là 0,0616 ngày 1,5 giờ Thể tích bể Anoxic Chọn kích thước bể: 11 x 9 x 5,5 = 544,5 m3 Vậy ta có thông số thiết kế bể Anoxic như sau: Bảng 4.13: Thông số thiết kế cho bể Anoxic Thông số thiết kế Giá trị Thời gian lưu nước Chiều dài Chiều rộng Chiều cao Thiết bị khuấy trộn Kiểu Model Vận tốc Nhà sản xuất motor Số lượng 5,6 giờ 11 m 9 m 5,5 m Xáo trộn chìm SM40A-411 1000 vòng/phút ShinMaywa - Nhật 4 4.13. Bể lắng II Thiết kế bể lắng ly tâm Diện tích mặt thoáng của bể lắng đợt II trên mặt bằng: F1 = Trong đó: Q : lưu lượng nước thải, Q = 3000 m3/ngày L1: tải trọng bề mặt, chọn L1=25m3/m2ngày (16,3 ¸32,6) Þ F1 = = 125 m2 Đường kính bể lắng ly tâm D = = 12,6 m Chọn D = 13 m Chọn chiều cao công tác của bể lắng đợt II là: H = 3,8 m Chiều cao lớp bùn lắng hb = 1,2 m Chiều cao bảo vệ hbv = 0,5 m Vậy chiều cao tổng cộng của bể lắng đợt II là: Htc = H + hb + hbv = 3,8 + 1,2 + 0,5 = 5,5 m Thể tích của bể lắng ly tâm: V = F x H = 125 x 5,5 = 687,5 m3 Tính toán cho ống trung tâm: Đường kính ống trung tâm: d = 20%D = 0,2 x 13 = 2,6 m Chiều cao ống trung tâm: h = 60%H = 0,6 x 3,8 = 2,28 m Kiểm tra thời gian lưu nước ở bể lắng: Thể tích phần lắng: VL = p/4 (D2 – d2) x H = p/4(132 – 2,62)x 3,8 = 483,962 m3 Thời gian lưu nước: t = trong đó: Qth : lưu lượng tuần hoàn tuần hoàn về Aerotank, Qth = 0,6 x 125 m3/h = 75m3/h Q: lưu lượng nước thải trung bình giờ t = = 2,42 h Thể tích phần chứa bùn: Vb = F x hb = 125 x 1,2 = 150 m3 Thời gian lưu giữ bùn trong bể: tb = trong đó: Qth : lưu lượng bùn tuần hoàn, Qth = 75 m3/h Qb : lưu lượng bùn dư, Qb = 72,775 m3/ngày = 3,03 m3/h tb = = 1,92 h Để thu nước bể 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 Dm = (70 – 80%)D Dm = 13 x 80% = 10,4 m Tải trọng thu nước trên 1m dài của máng: LS = = 117,59 m3/m.ngày Giá trị này nằm trong khoảng cho phép LS < 500 m3/m.ngày Chọn motor hộp số cho thanh gạt bùn có v = 0,1 vòng/phút Chọn 2 bơm trục ngang hiệu Ebara (chạy luân phiên theo PLC), model: DWO400 có lưu lượng 83 m3/h ứng với cột áp 6 m để bơm bùn tuần hoàn về bể Aerotank Chọn 2 bơm trục ngang hiệu Ebara (chạy luân phiên theo PLC), model: DWO150 có lưu lượng 24m3/h ứng với cột áp 6,9 m để bơm bùn dư về bể phân hủy bùn. Vậy 1 h bơm hoạt động 8 phút để bơm bùn về bể phân hủy bùn Vậy ta có thông số thiết kế bể lắng 2 như sau: Bảng 4.14: Thông số thiết kế cho bể lắng 2 Thông số thiết kế Giá trị Thời gian lưu nước Đường kính bể Chiều cao bể Đường kính ống trung tâm Chiều cao ống trung tâm Đường kính máng thu Thiết bị gạt bùn Kiểu Vận tốc Nhà sản xuất motor Bơm bùn dư Nhà sản xuất Kiểu Model Lưu lượng Cột áp Công suất Số lượng Bơm bùn tuần hoàn Nhà sản xuất Kiểu Model Lưu lượng Cột áp Công suất Số lượng 2,42 giờ 13 m 5,5 m 2,6 m 2,28 m 10,4 m Motor hộp số 0,08-0,12 vòng /phút Sumitomo – Nhật Ebara –Ý Bơm trục ngang DWO150 24m3/h 6,9 m 1,1 kW 2 (chạy luân phiên theo PLC) Ebara –Ý Bơm trục ngang DWO400 83m3/h 6 m 3 kW 2 (chạy luân phiên theo PLC) Hiệu quả xử lý của cụm bể Anoxic-Aerotank-Lắng2 là: BOD đạt 91,12%, COD đạt 90%,Ntổng đạt 75%, Ptổng đạt 50%, SS đạt 80 BOD5 sau lắng II = 304 x (1-91,12%) = 27 mg/l COD sau lắng II = 427,5 x (1-90%) = 42,75 mg/l SS sau lắng II = 163,2 x (1-80%) = 32,64 mg/l Ntổng sau lắng II = 54 x (1-75%) = 13,5 mg/l Ptổng sau lắng II =6 x (1-50%) = 3 mg/l 4.14. Bể khử trùng Thời gian lưu nước trong bể khử trùng t = 30 phút Thể tích hữu ích của bể là : Vtx = Q x t = 125 x = 62,5 m3 Chiều sâu lớp nước trong bể chọn là H = 1,2 m Chiều sâu bảo vệ là h = 0,3 m Diện tích mặt thoáng của bể phản ứng là: Ftx = = 52 m2 Để đảm bảo cặn không lắng xuống đáy bể ta phải thiết kế bể có nước chảy với vận tốc 2- 4,5 m/phút Chọn chiều rộng bể B = 0,8 m H = 1,2 m Q = 125 m3/h Þ v = = 2,17 m/phút Þ thỏa mãn Chiều dài bể tiếp xúc: L = = = 65 m Kiểm tra tỉ số L:B = 65 : 0,8 > 10: 1 Þ thoả mãn Chia thành 10 ngăn Chiều dài mỗi ngăn là : l = = 6,5 m Vậy ta có thông số thiết kế bể khử trùng như sau: Bảng 4.15: Thông s