Thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt quận Bình Thạnh thành phố Hồ Chí Minh

g trường hợp này ,yêu cầu mức độ xử lý phụ thuộc vào nguồn tiếp nhận nước thải và quy định của tung fkhu vực khác nhau. Để đạt được mục đích đĩ chúng ta thường dựa vào đặt điểm của từng loại tạp chất để lựa chọn phương án xử lý thích hợp. II.2.3.2.CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LỲ Thơng thường cĩ các phương pháp sau: Phương pháp cơ học: Là gồm những quá trình mà khi nước thải đi qua sẽ thay đổi tính chất hĩa học và sinh học của nước .Xử lý cơ học nhằm nâng cao chất lượng và hiệu quả của các bước tieps theo. Các phương pháp hĩa học và hĩa học Dùng trong hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt gồm cĩ: trung hịa, oxy hĩa khử, tạo kết tủa hoặc phản ứng phân hủy các hợp chất độc hại. Cơ sở của phương pháp này là các phản.ứng hĩa học diễn ra giữa chất ơ nhiễm và hĩa chất thêm vào, do đĩ, ưu điểm của phương pháp là cĩ hiệu quả xử lý cao, thường được sử dụng trong các hệ thống xử lý nước khép kín.Tuy nhiên, phương pháp hĩa học cĩ nhược điểm là chi phí vận hành cao, khơng thích hợp cho các hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt với quy mơ lớn. Bản chất của phương pháp hố lý trong quá trình xử lý nước thải sinh hoạt là áp dụng các quá trình vật lý và hố học để đưa vào nước thải chất phản ứng nào đĩ để gây tác động với các tạp chất bẩn, biến đổi hố học, tạo thành các chất khác dưới dạng cặn hoặc chất hồ tan nhưng khơng độc hại hoặc gây ơ nhiễm mơi trường. Trung hịa Nước thải chứa acid vơ cơ hoặc kiềm cần được trung hịa đưa pH về khoảng 6,5 – 8,5 trước khi thải vào nguồn nhận hoặc sử dụng cho cơng nghệ xử lý tiếp theo. Trung hịa nước thải cĩ thể thực hiện bằng nhiều cách: - Trộn lẫn nước thải acid và nước thải kiềm; – Bổ sung các tác nhân hĩa học; – Lọc nước acid qua vật liệu cĩ tác dụng trung hịa; – Hấp thụ khí acid bằng nước kiềm hoặc hấp thụ ammoniac bằng nước acid. Keo tụ – tạo bơng Trong nguồn nước, một phần các hạt thường tồn tại ở dạng các hạt keo mịn phân tán, kích thước các hạt thường dao động từ 0,1 – 10 micromet. Các hạt này khơng nổi cũng khơng lắng, và do đĩ tương đối khĩ tách loại. Vì kích thước hạt nhỏ, tỷ số diện tích bề mặt và thể tích của chúng rất lớn nên hiện tượng hĩa học bề mặt trở nên rất quan trọng. Theo nguyên tắc, các hạt nhỏ trong nước cĩ khuynh hướng keo tụ do lực hút Vander Waals giữa các hạt. Lực này cĩ thể dẫn đến sự kết dính giữa các hạt ngay khi khoảng cách giữa chúng đủ nhỏ nhờ va chạm. Sự va chạm xảy ra nhờ chuyển động Brown và do tác động của sự xáo trộn. Tuy nhiên trong trường hợp phân tán cao, các hạt duy trì trạng thái phân tán nhờ lực đẩy tĩnh điện vì bề mặt các hạt mang tích điện, cĩ thể là điện tích âm hoặc điện tích dương nhờ sự hấp thụ cĩ chọn lọc các ion trong dung dịch hoặc sự ion hĩa các nhĩm hoạt hĩa. Trạng thái lơ lửng của các hạt keo được bền hĩa nhờ lực đẩy tĩnh điện. Do đĩ, để phá tính bền của hạt keo cần trung hịa điện tích bề mặt của chúng, quá trình này được gọi là quá trình keo tụ. Các hạt keo đã bị trung hịa điện tích cĩ thể liên kết với các hạt keo khác tạo thành bơng cặn cĩ kích thước lớn hơn, nặng hơn và lắng xuống, quá trình này được gọi là quá trình tạo bơng. Phương pháp sinh học: Phương pháp sinh học được ứng dụng để xử lý các chất hữu cơ hịa tan cĩ trong nước thải cũng như một số chất vơ cơ như H2S, Sunfit, ammonia, Nito… dựa trên cơ sở hoạt động của vi sinh vật để phân hủy các chất hữu cơ gây ơ nhiễm. Vi sinh vật sử dụng chất hữu cơ và một số khống  chất để làm thức ăn. Một cách tổng quát, phương pháp xử lý sinh học cĩ thể phân thành 2 loại: - Phương pháp kị khí sử dụng nhĩm vi sinh vật kị khí, hoạt động trong điều kiện khơng cĩ oxy. - Phương pháp hiếu khí sử dụng nhĩm vi sinh vật hiếu khí, hoạt động trong điều kiện cung cấp oxy liên tục. Quá trình phân hủy các chất hữu cơ nhờ vi sinh vật gọi là quá trình oxy hĩa sinh hĩa. Để thực hiện quá trình này, các chất hữu cơ hịa tan, cả chất keo và chất phân tán nhỏ trong nước thải cần di chuyển vào bên trong tế bào vi sinh vật theo 3 giai đoạn chính như sau:   – Chuyển các chất ơ nhiễm từ pha lỏng đến bề mặt tế bào vi sinh vật.   – Khuếch tán từ bề mặt tế bào qua màng bán thấm do sự chênh lệch nồng độ bên trong và bên ngồi tế bào. .  – Chuyển hĩa các chất trong tế bào vi sinh vật, sản sinh năng lượng và tổng hợp tế bào mới. Tốc độ quá trình oxy hĩa sinh hĩa phụ thộc vào nồng độ chất hữu cơ, hàm lượng các tạp chất và mức độ ổn định của lưu lượng nước thải vào hệ thống xử lý. Ở mỗi điều kiện xử lý nhất định, các yếu tố chính ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng sinh hố là chế độ thủy động, hàm lượng oxy trong nước thải, nhiệt độ, PH, dinh dưỡng và các yếu tố vi lượng. Các loại hình cơng nghệ xử lý nước thải bằng cơng nghệ sinh học: Khư NItrat (denitrification) Bùn hoạt tính(aerobic activated sludge) CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG CƠNG NGHỆ SINH HỌC HIẾU KHÍ ( Aerobic) THIẾU KHÍ ( Anoxic) Kị KHÍ ( Anaerobic) Đĩa quay sinh học (potaling biological confator) Màng lọc sinh học ( strickling filters) Ao hồ ổn định nước thải(Waste stabilization ponds and lagoons) Bể kị khí (anaerobic sludge digestor) Bể lọc ki khí (Upflow anaerobic sludge blanket) Phương pháp sinh học kỵ khí Quá trình phân hủy kỵ khí các chất hữu cơ là quá trình sinh hĩa phức tạp tạo ra hàng trăm sản phẩm trung gian và phản ứng trung gian. Tuy nhiên phương trình phản ứng sinh hĩa trong điều kiện kỵ khí cĩ thể biểu diễn đơn giản như sau: Chất hữu cơ   visinhvật CH4 + CO2 + H2 + NH3 + H2S + Tế bào mới Một cách tổng quát quá trình phân hủy kỵ khí xảy ra theo 4 giai đoạn: Giai đoạn 1: thủy phân, cắt mạch các hợp chất cao phân tử; Giai đoạn 2: acid hĩa; Giai đoạn 3: acetate hĩa; Giai doạn 4: methan hĩa. Các chất thải hữu cơ chứa nhiều chất hữu cơ cao phân tử như proteins, chất béo, carbohydrates, celluloses, lignin,…trong giai đoạn thủy phân, sẽ được cắt mạch tạo những phân tử đơn giản hơn, dễ phân hủy hơn. Các phản ứng thủy phân sẽ chuyển hĩa protein thành amino acids, carbohydrate thành đường đơn, và chất béo thành các acid béo. Trong giai đoạn acid hĩa, các chất hữu cơ đơn giản lại được tiếp tục chuyển hĩa thành acetic acid, H2 và CO2. Các acid béo dễ bay hơi chủ yếu là acetic acid, propionic acid và lactic acid. Bên cạnh đĩ, CO2 và H2, methanol, các rượu đơn giản khác cũng được hình thành trong quá trình cắt mạch carbohydrate.Vi sinh vật chuyển hĩa methan chỉ cĩ thể phân hủy một số loại cơ chất nhất định như CO2 + H2, formate, acetate, methanol, methylamines, và CO. Tùy theo trạng thái của bùn, cĩ thể chia quá trình xử lý kỵ khí thành: - Quá trình xử lý kỵ khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng lơ lửng như quá trình tiếp xúc kỵ khí (Anaerobic Contact Process), quá trình xử lý bằng lớp bùn kỵ khí với dịng nước đi từ dưới lên (UASB); - Qúa trình xử lý kỵ khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng dính bám như quá trình lọc kỵ khí (Anaerobic Filter Process). Xử lý bằng phương pháp “tiếp xúc kị khí “bị len men cĩ thiết bị trộn nvaf cĩ bể lắng riêng. -Phương pháp này gồm một bể phản ứng và một bể lắng riêng biệt với một thiết bị điều chỉnh bùn tuần hồn .Giữa hai thiết bị khử khí để loại khí tắc trong các cục vĩn tắc khí sẽ ảnh hưởng xấu toqis quá trình lắng . -Bể phản ứng làm bằng bê tong,bằng thép hay chất dẻo chống ăn mịn ,cách nhiệt dể duy trì nhiệt độ mong muốn ở khu vực giữa.Khấy trộn bằng cách bơm 5 6 7 8 2 3 4 1 Hinh 8.2 Bể tiếp xúc kị khí 1.Nước thơ,2.Nước đã xử lý,3.Bùn dư,.4.Tuần hồn bùn, 5.Gas,6.Trộn gas,7.Loại bỏ khí,8lắng Phương pháp này ít chịu ảnh hưởng bởi lưu lượng ,thích hợp với việc xử lý phân chuơng,xử lý chất nước thải đặc như:trong cơng nghiệp đồ hộp ,cất cồn ,cơng nghiệp hĩa chất,cơng nghiệp bột giấy …hiệu quả của phương pháp Này loại bỏ được BOD5 Tới 80_95% và COD từ 65-90%. Xử lý nước thải ở lớp bìn kị khí với dịng hướng lên (UASE)hay cịn goi là lên men lớp bùn-ANAPULSE: Bể phản ứng cĩ thể làm bằng bê tơng,thép khơng rỉ,được cách nhiệt ở bên ngồi ,trong bể phản ứng với nước lên qua màng bùn và tieps tục vào bể lắng đặt cùng với bể phản ứng. Khí meetan được tạo ra ở giữa lớp bùn Hỗn hợp khí lỏng –bùn làm cho bùn tạo thành dạng hạt lơ lửng->bùn tiếp xúc với nhiều hợp chất hữu cơ cĩ trong nước thải và quá trình phân hủy xảy ra tích cực Một số khí và bọt khí bám vào và nổi lên mặt nước .khi qua phải lớp lưới chăn phía trên ,các bọt khí bị vỡ ,hạt bùn tách ra lại rơi xuống .Để cho bùn ở trạng thái lơ lửng,vận tốc dịng hướng lên khoảng 0,6-0,9m/h. Qúa trình Nhu cầu õi hĩa học (mg/l) Thời gian lưu nước tropng bể (h) Tải trọng chất hữu cơ (kg COD/m3.ngày) Hiệu suất khử COD (%) - Qúa trình tiếp xúc kị khí(ANALIFT) 1500 – 5000 2 – 10 0,48 – 2,4 75 – 90 -Quá trình với nền bùn kị khí hướng lên trên (UASB hay ANAPULSE) 5000 – 15000 4 – 12 4,00 – 12,01 75 – 85 -vật liệu cố định 10000 – 20000 24 – 48 1 – 5 75 – 85 -Vật liệu trương nở 5000 – 10000 5 – 10 4,8 – 9,6 80 – 85 Bảng 1.CÁC THƠNG SỐ CỦA QUÁ TRÌNH KỊ KHÍ DÙNG ĐỂ XỬ LÝ NƯỚC THẢI Sơ đồ bể kị khí thường gặp Hồ kị khí: Ở trong hồ kị khí vi sinh vật kị khí phân hủy các chất hữu cơ thành các sản phẩm cuối ở dạng khí .chủ yếu là CO2,CH4,và các sản phẩm trung gian sinh mùi như H2S,axit hữu cơ… Đặt tính của nước thải xử lý bằng phương pháp kị khí là cĩ hàm lượng chất hữu cơ cao,cụ thể là proterin,mỡ khơng chứa các chất cĩ độc tinhsvoiws vi sinh vật ,các chất cĩ nhiệt độ tương đối cao. Bảng 2.Ở NHIỆT ĐỘ >20OC SỐ LIỆU THIẾT KẾ HỒ KỊ KHÍ THỜI GIAN LƯU NƯỚC ( NGÀY) HIỆU SUẤT GIẢM BOD (%) 1 2,5 5 50 60 70 Hồ kị khí đật hiệu suất khử BOD được 75%là tải trọng chất hữu cơ bằng 320g BOD/M3.ngày ,thời gian lưu nước 4 ngày ,t>250c Phương pháp xử lý sinh học hiếu khí Quá trình xử lý sinh học hiếu khí nước thải gồm ba giai đoạn:- Oxy hĩa các chất hữu cơ;- Tổng hợp tế bào mới;- Phân hủy nội bào. Các quá trình xử lý sinh học bằng phương pháp hiếu khí cĩ thể xảy ra ở điều kiện tự nhiên hoặc nhân tạo.Trong các cơng trình xử lý nhân tạo, người ta tạo điều kiện tối ưu cho quá trình oxy hĩa sinh hĩa nên quá trình xử lý cĩ tốc độ và hiệu suất cao hơn rất nhiều. Tùy theo trạng thái tồn tại của vi sinh vật, quá trình xử lý sinh học hiếu khí nhân tạo cĩ thể chia thành: : -  Xử lý sinh học hiếu khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng lơ lửng chủ yếu được sử dụng để khử chất hữu cơ chứa carbon như quá trình bùn hoạt tính, hồ làm thống, bể phản ứng hoạt động gián đoạn, quá trình lên men phân hủy hiếu khí. Trong số các quá trình này, quá trình bùn hoạt tính là quá trình phổ biến nhất. - Xử lý sinh học hiếu khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng dính bám như quá trình bùn hoạt tính dính bám, bể lọc nhỏ giọt, bể lọc cao tải, đĩa sinh học, bể phản ứng nitrate với màng cố định. Và cịn nhiều phương pháp nữa…. II.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI ĐƯỢC SỬ DỤNG II.3.1.PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ CƠ HỌC Song chắn rác hoặc lưới chắn rác Loại bỏ tất cả các tạp vật cĩ thể gây sự cố trong quá trính vận hành hệ thống XLNTnhư tắc ống bơm, đường ống hoặc ống dẫn. Trong xử lý nước thải đơ thị người ta dùng song chắn để lọc nước và dùng máy nghiền nhỏ cácvật bị giữ lại, cịn trong xử lý nước thải cơng nghiệp người ta đặt thêm lưới chắn. Song chắn rác được phân loại theo cách vớt rác: +Song chắn rác vớt rác thủ cơng, dùng cho trạm xử lý cĩ cơng suất nhỏ dưới 0,1 m3/ngày +Song chắn rác vớt rác cơ giới bằng các bằng cào dùng cho trạm cĩ c.suất lớn hơn 0,1 m3/ngày Rác được vớt 2-3lần trong ngày và được nghiền để đưa về bể ủ bùn hoặc xả trực tiếpphía trước thiết bị. Thiết bị nghiền rác: Là thiết bị cĩ nhiệm vụ cắt và nghiền vụn rác thành các hạt, các mảnh nhỏ lơ lửngtrong nước thải để khơng làm tắc ống, khơng gây hại cho bơm. Trong thực tế cho thấy việc sửdụng thiết bị nghiền rác thay cho thiết bị chắn rác đã gây nhiều khĩ khăn cho các cơng đoạnxử lý tiếp theo do lượng cặn tăng lên như làm tắc nghẽn hệ thống phân phối khí và các thiết bịlàm thống trong các bể (đĩa, lỗ phân phối khí và dính bám vào các tuabin…. Do vậy phải cânnhắc trước khi dùng. Bể điều hịa Dùng để duy trì sự ổn định của dịng thải, khắc phục những vấn đề vận hành do sự daođộng của lưu lượng dịng nước thải gây ra và nâng cao hiệu suất của các quá trình ở cuối dâychuyền xử lý. Lợi ích: -Làm tăng hiệu quả của hệ thống sinh học do nĩ hạn chế hiện tượng quá tải của hệthống về lưu lượng cũng như hàm lượng các chất hữu cơ, giảm được diện tích xây các bể sinhhọc (do được tính tốn chính xác hơn). Hơn nữa các chất ức chế quá trình xử lý sinh học sẽđược pha lỗng hoặc trung hịa ở mức độ thích hợp cho các hoạt động của vi sinh vật. -Chất lượng nước thải sau xử lý và việc cơ đặc bùn ở đáy bể lắng thứ cấp được cải thiện dolưu lượng nạp chất rắn ổn định. -Diện tích bề mặt cần cho hệ thống lọc nước giảm xuống và hiệu suất lọc được cảithiện, chu kỳ làm sạch bề mặt các thiết bị lọc cũng ổn định hơn. Bể lắng cát Bể lắng cát nhằm loại bỏ cát, sỏi, đá dăm, các loại xỉ khỏi nước thải. Trong nước thải, bản thân cát khơng độc hại nhưng sẽ ảnh hưởng đến khả năng hoạt động của các cơng trình và thiết bị trong hệ thống như ma sát làm mịn các thiết bị cơ khí, lắng cặn trong các kênh hoặc ống dẫn, làm giảm thể tích hữu dụng của các bể xử lý và tăng tần số làm sạch các bể này. Vì vậy trong các trạm xử lý nhất thiết phải cĩ bể lắng cát. Bể lắng cát thường được đặt phía sau song chắn rác và trước bể lắng sơ cấp.Đơi khi người ta đặt bể lắng cát trước song chắn rác, tuy nhiên việc đặt sau song chắn cĩ lợi cho việc quản lý bể lắng cát hơn.Trong bể lắng cát các thành phần cần loại bỏ lắng xuống nhờ trọng lượng bản thân của chúng.Ở đây phải tính tốn thế nào để cho các hạt cát và các hạt vơ cơ cần giữ lại sẽ lắng xuống cịn các chất lơ lửng hữu cơ khác trơi đi. Bể lắng: Lắng là phương pháp đơn giản nhất để tách các chất bẩn khơng hịa tan ra khỏi nước thải. Dựavào chức năng và vị trí cĩ thể chia bể lắng thành các loại: − Bể lắng đợt 1: Được đặt trước cơng trình xử lý sinh học, dùng để tách các chất rắn,chất bẩn lơ lững khơng hịa tan. − Bể lắng đợt 2: Được đặt sau cơng trình xử lý sinh học dùng để lắng các cặn vi sinh,bùn làm trong nước trước khi thải ra nguồn tiếp nhậnCăn cứ vào chiều dịng chảy của nước trong bể, bể lắng cũng được chia thành các loại giốngnhư bể lắng cát ở trên: bể lắng ngang, bể lắng đứng, bể lắng tiếp tuyến (bể lắng radian). II.3.2.Phương pháp xử lý sinh học Bể aerotank Tại bể Aeroten diển ra quá trình sinh học hiếu khí được duy trì nhờ khơng khí cấp từ máy thổi khí. Tại đây, các vi sinh vật ở dạng hiếu khí(bùn hoạt tính) sẽ phân huỷ các chất hữu cơ cịn lại trong nước thải thành các chất vơ cơ ở đơn giản như: CO2, H2O…theo phản ứng sau:. Chất hữu cơ + Vi sinh vật hiếu khí  → H2O+CO2  + Sinh khối mới +… Hiệu suất xử lý của bể làm thống tính theo COD, BOD đạt khoảng 90 - 95%. II.3.3.Phương pháp hố học Khử trùng bằng Clo và các hợp chất của Clo Cl2 là chất oxi hố mạnh ở bất kỳ dạng nào.Khi cho Clo tác dụng với nĩ sẽ tạo thành HOCl cĩ tácdụng diệt trùng mạnh. Khi cho Clo vào trong H2O, chất diệt trùng sẽ khuyếch tán qua lớp vỏ tế bàosinh vậtgây phản ứng với men tế bào làm phá hoại các quá trình trao đổi chất của tế bào vi sinhvật. Khi cho Clo vào trong nước, phản ứng diễn ra như sau: Cl2 + H2O = HCl + HClO Hoặc cĩ thể ở dạng phương trình phân li Cl2 + H2O = H+ + OCl- + Cl-. Khi sử dụng Clorua vơi, phản ứng diễn ra như sau: Ca(OCl)2 + H2O = CaO + 2HOCl 2HOCl = 2H+ + 2OCl- Khả năng diệt trùng của Clo phụ thuộc vào hàm lượng HOCl cĩ trong H2O. Nồng độ HOCl phụ thuộcvào lượng ion H+ trong nước hay phụ thuộc vào pH của nước. Khi: - PH = 6 thì HOCl chiếm 99,5% cịn OCl- chiếm 0.5% - PH = 7 thì HOCl chiếm 79% cịn OCl- chiếm 21% - PH = 8 thì HOCl chiếm 25% cịn OCl- chiếm 75% Tức là PH càng cao hiệu quả khử trùng càng giảm. Tác dụng khử trùng của HOCl cao hơn nhiều OCl-. Khi cho Clo vào trong nước ngồi việc diệt vi sinh vật, nĩ cịn khử các chất hồ tan và NH3. HOCl + NH3 = NH2Cl + H2O HOCl + NH2Cl = NHCl2 + H2O HOCl + NHCl = NCl3 + H2O Do đĩ khả năng diệt trùng kém đi. Bởi vì khả năng diệt trùng của monocloramin hấp hơn dicloramin khoảng 3 – 5 lần, cịn khả năng diệt trùng của dicloramin thấp hơn HOCl khoảng 20 – 25 lần. Khi PH tăng → NCl3 tạo ít. Khả năng diệt trùng của NH2Cl =( 1/3 -1/5) NHCl2 và NH2Cl2 =(1/20 –1/25)Cl2. Sau khi qua xử ly (hệ thống xử lý) thì lượng Clo lượng dư: 0.3-0.5mg/l. Sao cho đến cuối ống cịn0.05mg/l. Lượng Clo dư đưa vào trong nước phải xác định bằng thực nghiệm. Khi thiết kế sơ bộ cĩ thể lấy nhưsau : đối với nước thải sau xử lý cơ học là 10mg/l; nước thải sau xử lý Aeroten khơng hồn tồn hayBiophin cao tải là 5mg/l; nước thải xử lý sinh học hồn tồn là 3mg/l. Khi trong nước cĩ phenol, khử trùng bằng Clo → Clo phenol cĩ mùi rất khĩ chịu.Nên khử bằng NH3trước khi khử trùng. CHƯƠNG III: TÍNH TỐN THIẾT KẾ III.1 CÁC SỐ LIỆU CƠ SỞ Quận Bình Thạnh thuộc TP HCM nằm tren sơng Đồng Nai (nguồn loại A) cĩ các số liệu về nước thải sau đây. + Dân số thành phố N: 20.000 người + Tiêu chuẩn thốt nước q: 200 lít/người.ngày đêm + Tải lượng BOD20 của nước thải sinh hoạt: nBOD = 35g/người/ngày đêm. + Tải lượng chất lơ lửng của nước thải sinh hoạt: nll = 55g/người/ngày đêm. Các loại nước thải tập trung khác từ: Nhà máy cơng nghiệp: + Lưu lượng QCN: 8.000m3/ngày đêm + Hàm lượng chất lơ lửng SS : 400mg/L + Hàm lượng BOD5: 100mg/L Khách sạn : 1000 Khách Trường đại học:1.500 Sinh viên Bảng 1- Lưu lượng nước thải cơng nghiệp xả vào mạng lưới thành phố: Chất lượng nước thải sau khi xử lý cần đạt tiêu chuẩn cột A QCVN 14:2008/BTNMT + Hàm lượng chất lơ lửng: C ≤ 50 mg/lít + Hàm lượng BOD5: L ≤30 mg/lít Và nước thải sau khi xử lý đạt tiêu chuẩn sẽ được xả vào sơng Đồng Nai. III.2 XÁC ĐỊNH LƯU LƯỢNG TÍNH TỐN CỦA CÁC LOẠI NƯỚC THẢI Nước thải sinh hoạt Lưu lương nước thải trung bình ngày đêm của nước thải sinh hoạt được xác định theo cơng thức: Qsh=q x N1000=200 x 200001000=4000 m3/ngđTrong đĩ: q = Tiêu chuẩn thốt nước của nước thải sinh hoạt trong quận Bình Thành, q = 200 lít/người.ngđ; N = Số dân trong quận. Nước thải của khách sạn Nguồn:Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn Lưu lượng nước thải của khách sạn được xác định theo cơng thức sau: Qks=q1 x N11000=180 x 10001000=180 m3/ngđ Trong đĩ: q1 = Tiêu chuẩn thốt nước của khách sạn, q1 = 180 lít/người.ngđ;N1 = số người khách trong khách sạn, N1 = 1000 khách. Nước thải của trường đại học Nguồn:Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn Qtđh=q2 x N21000=95 x 15001000=142,5 m3/ngđ Trong đĩ: q2 = Tiêu chuẩn thốt nước của trường đại học, q2 = 95 lít/người.ngđ; N2 = Số sinh viên trường đại học, N2 = 1500 sinh viên. Nước thải cơng nghiệp Lưu lương nước thải trung bình ngày đêm của nước thải cơng là: Qcn = 8000 m3/ngđ và lưu lượng trung bình giờ: Qcn.h= 800024=333,33m3/h Xác định các lưu lượng đặc trưng Lưu lượng nước thải trung bình tổng cộng ngày đêm Qtc = Qsh + Qks + Qtđh + Qcn = 4000 + 180 + 142,5 + 8000 = 12322,5 m3/ngđ Lưu lượng trung bình giờ của nước thảitổng cộng: Qtb.htc = 12322,524=513,4375 m3/h Lưu lượng trung bình giây của nước thải tổng cộng: Qtb.stc= 513,43753,6=142,62l/s III.3 XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG BẨN CỦA NƯỚC THẢI THEO CHẤT LƠ LỬNG VÀ THEO HÀM LƯỢNG BOD5 III.3.1 HÀM LƯỢNG CHẤT LƠ LỬNG Hàm lượng chất lơ lửng của nước thải sinh hoạt: Csh= n x 1000q= 55 x 1000200= 275 mg/l Trong đĩ: n = hàm lượng chất lơ lửng tính cho một người trong ngày đêm lấy theo điều 6.1.6 (TCXD-51-84) ; q = Tiêu chuẩn thốt nước của nước thải sinh hoạt trong quận Bình Thành, q = 200 lít/người.ngđ; Hàm lượng chất lơ lửng của nước thải ở khách sạn Cks= n x 1000q1= 55 X 1000180= 305,56 mg/l Hàm lượng chất lơ lửng trong nước thải sinh hoạt ở trường đại học Ctđh= n x 1000q2= 55 x 100095= 578,95 mg/l Hàm lượng chất lơ lửng trong nước thải cơng nghiệp Ccn = 400 mg/l Hàm lượng chất lơ lửng trong hỗn hợp nước thải dẫn đến trạm xử lý tập trung là: Chh= 275 x 4000 + 305,56 x 180 +578,95 x 142,5+400 x 800012322,5= 360,11 mg/l III.3.2 HÀM LƯỢNG BOD5 Hàm lượng BOD5 của nước thải sinh hoạt là: Lsh = nBODx 1000q= 35 x 1000200=175 mg/l Trong đĩ: nBOD= lượngnBOD của nước thải sinh hoạt tính cho 1 người trong ngày đêm. Lấy theo điều 6.1.6-TCXD-51-84, nBOD= 30 ÷ 35 g/ng.ngđ. chọnnBOD = 35 g/ng.ngđ. Hàm lượng BOD5 của nước thải ở khách sạn là: Lks = nBODx 1000q1= 35 x 1000180=194,44 mg/l Hàm lượng BOD5 của nước thải ở trường đại học là: Ltđh = nBODx 1000q2= 35 x 100095=368,42 mg/l Hàm lượng BOD5 của nước thải cơng nghiệp là: Lcn = 100 mg/l Hàm lượng BOD5 của hỗn hợp nước thải là: Lhh = 175 x 4000 +194,44 x 180 + 368,42 x 142,5 + 100 x 800012322,5 = 128,83 mg/l III.3.3XÁC ĐỊNH DÂN SỐ TÍNH TỐN Dân số tính tốn theo chất lơ lửng được xác định theo cơng thức Ntt = N + Ntđ = N + ccnxQcnn = 22500 + 400 x 80055= 80682 người Trong đĩ: N = Tổng dân số của quận. N = 20000 + 1000 + 1500 = 22500 người; Ntđ = dân số tương đương theo chất lơ lửng; n = lượng chất lơ lửng tính tương đương cho 1 người, n = 55 g/ng.ngđ. Dân số tính tốn theo BOD5 NBOD5 = N + LcnxQcnnBOD = 22500 + 100 x 800035 = 45357 người Trong đĩ: nBOD = Lượng BOD5 tính tương đương cho 1 người, nBOD = 35 g/ng.ngđ III.4TÍNH TỐN CƠNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI III.4.1 Lựa chọn sơ đồ cơng nghệ của trạm xử lý Việc lựa chọn sơ đồ của trạm xử lý dựa vào các yếu tố cơ bản sau: Cơng suất của trạm xử lý Thành phần và đặc tính của nước thải Mức độ cần thiết để xử lý nước thải Tiêu chuẩn xả nước thải và các nguồn tiếp nhận tương ứng Phương pháp sử dụng cặn Điều kiện mặt bằng và các đặc điểm địa chất thuỷ văn khu vực xây dựng trạm xử lý nước thải Các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật khác Ngồi ra cần chú ý rằng, các cơng trình đơn vị xử lý nước thải được bố trí sao cho nước thải cĩ thể tự chảy từ cơng trình này đến cơng trình tiếp theo để giảm chi phí sử dụng bơm chuyển tiếp . III.4.2 PHƯƠNG ÁN .Sơ đồ cơng nghệ: Nước thải Nghiền rát song chắn rác Các khơ sân phơi cát bể lắng cát Bể điều hịa Cặn sơ cấp bể lắng 1 Khí nén bể aeroten sân phơi bùn bể mêtan bể nén bùn bể lắngđợt 2 Chơn lấp Bể khử trùng nước đã xử lý sơng cột A QCVN 14:2008/BTNMT Hình 2.75 sơ đồ xữ lý nước thải Thuyết minh sơ đồ cơng nghệ phương án Nước thải từ các nguồn theo mạng lưới thốt nước riêng , nước thải qua song chắn rác, sau đĩ chảy vào bể lắng cát , ở đây nước thải sẽ được loại bỏ các tạp chất hữu cơ cĩ kích thước lớn như bao nilon, lá cây, …nhằm tránh gây hư hỏng bơm và tắc nghẽn các cơng trình phía sau.Rác được nghiền nhỏ ở máy nghiền rác và chuyển đến bể lắng ngang để xử lý tiếp. Sau đĩ nước thải được dẫn vào bể điều hịa để ổn định lưu lượng và nồng độ, tránh hiện tượng quá tải vào các giờ cao điểm, do đĩ giúp hệ thống xử lý làm việc ổn định và giảm kích thước các cơng trình đơn vị tiếp sau. Trong bể điều hịa cĩ bố trí hệ thống thổi khí nhằm xáo trộn hồn tồn nước thải khơng cho cặn lắng trong bể đồng thời cung cấp O2 để giảm một phần BOD. Sau đĩ nước thải chảy vào bể lắng 1 nhằm lắng cặn lơ lửng và một phần BOD. Tiếp theo nước thải sẽ được đưa vào bể Aerotank thực hiện quá trình phân hủy hiếu khí các chất hữu cơ cĩ khả năng phân hủy sinh học ở dạng hịa tan và dạng lơ lửng. Trong bể Aerotank được cấp khí và khuấy trộn nhằm tăng hàm lượng oxy hịa tan và quá trình oxy hĩa các chất hữu cơ trong nước thải. Sau đĩ nước thải chảy vào bể lắng 2 để lắng cặn sinh học và bùn hoạt tính. Từ bể lắng 2 nước chảy sang bể khử trùng để loại các vi sinh vật gây bệnh bằng dung dịch Chlorin 5% trước khi thải vào nguồn tiếp nhận. Ngoài mục đích khử trùng, chlorine còn có thể sử dụng để giảm mùi.Hàm lượng chlorine cần thiết để khử trùng cho nước sau lắng từ 3-15mg/l .Hàm lượng Chlorine cung cấp vào nước thải ởn định qua bơm định lượng hóa chất. Bùn hoạt tính từ bể lắng 2 một phần tuần hồn lại vào bể Aerotank, phần cịn lại được dẫn vào bể nén bùn.Tại bể nén bùn, bùn được tách nước để làm giảm độ ẩm của bùn, phần nước tách từ bùn sẽ được tuần hồn vào bể điều hịa để tiếp tục xử lý. Phần bùn từ bể nén bùn sẽ được dùng làm phân bĩn hoặc san lấp. Ưu điểm của phương án Hiệu quả xử lý cao vì kết hợp xử lý yếm khí và hiếu khí; Ít tiêu hao năng lượng trong quá trình hoạt động; Giá thành vận hành thấp; Hệ thống kỵ khí sản sinh ít bùn thừa; Thu khí CH4 phục vụ nhu cầu năng lượng. Khuyết điểm của phương án Khĩ kiểm sốt trạng thái và kích thước hạt bùn. III.4.3 Tính tốn các cơng trình đơn vị Xác định lưu lượng tính tốn: Qtc= 12322,5m3/ngđ Qtb.htc = 513,44 m3/h Qtb.stc= 0,14 m3/s III.4.3.1 Song chắn rác Nhiệm vụ : Giữ lại các tạp chất cĩ kích thước lớn, nhờ đĩ tránh gây tắc nghẽn và bào mịn bơm, đường ống hoặc kênh dẫn. Đây là cơng trình đầu tiên của trạm xử lý nước thải. Chọn các thơng số kỹ thuật của mương đặt song chắn rác: Độ dốc I = 0,008 Chọn tốc độ của nước thải trước song chắn rác V = 0,6 m/s Độ dày h = 0,5m Chiều cao lớp nước ở song chắn rác lấy h1 = H = 0,5m Số khe hở của song chắn rác được tính theo cơng thức: n== = 31 khe Trong đĩ: H : chiều cao lớp nước ở mương dẫn n:số khe hở song chắn rác : tốc độ nước chảy qua song chắn rác = 0,6 m/s K: hệ số tính đến mức độ thu hẹp dịng chảy do hệ thống cào rác, K = 1,05. b: khoảng cách khe hở của song chắn rác, b=16 – 25 mm. Chọn b = 16 mm. Q :lưu lượng nước thải, Q = 0,0058 m3/s Số thanh chắn: m = n- 1 = 31 – 1 = 30 thanh Chiều rộng của song chắn rác được tính theo cơng thức: Bs = s(n+1) + bn = 0,008(31+1) + 0,01631= 0,752 m Trong đĩ: s là bề dày của thanh chắn rác, s = 0,008 mm. Kiểm tra vận tốc dịng chảy ở phần mở rộng của mương trước song chắn rác để khắc phục khả năng lắng đọng cặn khi vận tốc nhỏ hơn 0,4 m/s Vkt = = = 0,37m/s Tổn thất áp lực ở song chắn rác: hs = Trong đĩ: : vận tốc nước thải trước song chắn; K: hệ số tính đến sự tăng tổn thấtdo vướng mắc rác ở song chắn, K=2-3,chọn K=2; : hệ số sức cản cục bộ của song chắn được xác định theo cơng thức: = = 0,679 : hệ số phụ thuộc vào tiết diện ngang của thanh song chắn, chọn hình dạng tiết diện thanh song chắn là hình chữ nhật, khi đĩ =2,42; : gĩc nghiêng của song chắn so với hướng dịng chảy, =450. Suy ra: hs = = 0,679 = 0,044 m= 4,4cm Chiều dài phần mở rộng trước thanh chắn rác L1: L1= = = 0,07 m Trong đĩ: Bs : chiều rộng song chắn rác, Bs=0,752m B : chiều rộng mương dẫn, B = 0,7m : gĩc nghiêng chỗ mở rộng, thường lấy =200 Chiều dài phần mở rộng sau thanh chắn rác L2: L2 = =0,035 m Chiều dài xây dựng của phần mương để lắp đặt song chắn rác: L = L1 + L2 + Ls = 0,07 +0,035 + 1,5 = 1.605 m Trong đĩ: Ls: chiều dài phần mương đặt song chắn rác, Ls=1,5m. Chiều sâu xây dựng của phần mương đặt song chắn rác: H = h1 + hs + hbv= 0,5 + 0,044 + 0,5 = 1,044m Trong đĩ: h1: độ đầy ở mương dẫn, h1=0,5m; hs: tổn thất áp lực ở song chắn rác, hs=0,044m; hbv:chiều cao bảo vệ. Chọn hbv=0,5m Khối lượng rác được giữ lại trước song chắn rác được xác định: Trong đĩ: a: lượng rác tính cho đầu người trong năm, lấy a = 8 L/ng.năm (Điều 4.1.11-TCXD-51-84). 1.77 m3/ng.đ Trọng lượng rác ngày đêm là: P=Wc x G =1,77 x 750 = 1327,5 kg/ngđ Trong đĩ: G: tỷ trọng rác, G = 750 kg/m3 Trọng lượng rác trong từng giờ trong ngày đêm Ph= P24 x Kh = 1327,524 x 2 = 110,625 kg/h Trong đĩ: Kh = Hệ số điều hồ giờ của rác, lấy Kh= 2 Rác được nghiền nhỏ ( gồm 2 máy trong đĩ 1 máy cơng tác và 1 máy dự phịng, cơng suất mỗi máy: 0,2 tấn /h) và sau đĩ được dẫn đến bể lắng cát để xử lý tiếp. Hàm lượng chất lơ lửng (TSS) và BOD5 của nước thải sau khi đi qua song chắn rác giảm 4%, cịn lại: Tuy nhiên lượng rác lại được tuần hồn trở lại từ máy nghiền rác nên coi như lượng chất lơ lửng và BOD khơng thay đổi ở cơng trình tiếp theo. Chh = 360,11 mg/l Lhh = 128,83mg/l III.4.3.2Bể lắng cát Nhiệm vụ:Loại bỏ các tạp chất vơ cơ khơng hịa tan như cát, sỏi,xỉ và các các vật liệu rắn khác cĩ vận tốc lắng hay trọng lượng riêng lớn. Chọn thời gian lưu nước trong bể lắng cát ngang t = 60s. Lưu lượng nước tính tốn: Q = 0,14 m3/s Thể tích tổng cộng của bể lắng cát: Wb = Q x t = 0,14 x 60 = 8,4 m3 Chiều dài bể lắng cát ngang được xác định theo cơng thức: L === 6,82 m Trong đĩ: K : hệ số phụ thuộc vào loại bể lắng cát và độ thơ thủy lực của hạt cát U0.Với đường kính hạt cát giữ lại trong bể d=0,2mmàU0=18,7mm/s và K=1,7; Htt: độ sâu tính tốn của bể lắng cát, Htt=0,25-1m (Điều 6.3.4.a-TCXD-51-84). Chọn Htt=0,25m; : tốc độ của nước thải trong bể lắng cát ngang, =0.25-0,4. Chọn =0,3m/s (Bảng TK-2 –xử lý nước thải đơ thị và cơng nghiệp, tính tốn thiết kế cơng trình-Lâm Minh Triết,Nguyễn Thanh Hùng, Nguyễn Phước Dân). U0: độ thơ thủy lực của hạt cát, U0=18,7-24,2mm/s ứng với đường kính của hạt cát d=0,20-0,25mm. Chọn U0=18,7mm/s. Diện tích tiết diện ướt của bể lắng cát ngang được tính theo cơng thức: F = Trong đĩ: : tốc độ của nước thải trong bể lắng cát ngang. Chọn =0,15m/s . Chiều rộng bể lắng cát ngang được xác định theo cơng thức: B= = 3,72m Trong đĩ: Htt: độ sâu tính tốn của bể lắng cát, Htt=0,25-1m (Điều 6.3.4.a-TCXD-51-84), chọn Htt=0,25m. Thể tích phần chứa cặn của bể lắng cát ngang được tính theo cơng thức: W= = 3,23 m3 Trong đĩ: P: lượng cát lắng được trong bể cát, P = 0,02l/ng.ngđ (Điều 6.3.5-TCXD-51-84); N: dân số tính tốn, N = 80682 người; t:chu kỳ xả cát, t = 2 ngày đêm. Chọn bể lắng cát ngang gồm 2 đơn nguyên làm việc luân phiên nhau. Chiều cao lớp cát trong bể lắng cát ngang trong 2 ngày đêm : hc= Với n = 1: Số bể lắng cát làm việc. Chiều cao xây dựng của bể lắng cát ngang : Hxd = Httmax + hc + hbv = 1 + 0,13 + 0,5 = 1,63 m Chọn chiều cao bảo vệ :hbv=0,5m Hàm lượng chất lơ lửng (TSS) và BOD5 của nước thải sau khi đi qua bể lắng cát giảm 5%, cịn lại: Chh = Chh (100-5)% = 360,11 95% = 342,1 mg/l Lhh = Lhh (100-5)% = 128,83 95% = 122,4mg/l III.4.3.3 Bể điều hịa Nhiệm vụ: Bể điều hịa cĩ nhiệm vụ điều hịa nước thải về lưu lượng và nồng độ, giúp làm giảm kích thước và tạo chế độ làm việc ổn định cho các cơng trình phía sau , tránh hiện tượng quá tải. Nội dung tính tốn : Kích thước bể Hệ thống xáo trộn tránh lắng cặn Thời gian lưu nước trong bể điều hịa t = 4÷12 h.Chọn t = 4h . Xác định kích thước bể: Thể tích bể điều hịa : W = Qh t = 513,444= 2053,76 m3 Chọn chiều cao làm việc h = 4m, chiều cao bảo vệ hbv = 0,5m Chiều cao xây dựng : Diện tích mặt bằng bể : Tính tốn hệ thống cấp khí cho bể điều hịa : Lượng khơng khí cần thiết : Lkhí= Qha= 513,443,74 = 1920,27 m3 Trong đĩ : a : lượng khơng khí cấp cho bể điều hịa, a = 3,74m3 khí/m3 nước thải (Theo W.Wesley Echenfelder, Industrial Water Pollution Control,1989). Chọn hệ thống cấp khí bằng thép cĩ đục lỗ, gồm 4 ống đặt dọc theo chiều dài bể . Lưư lượng khí trong mỗi ống : qống==m3/h Trong đĩ :  : vận tốc khí trong ống, =10-15m/s. chọn =10m/s. Đường kính ống dẫn khí: dống=0,08 m = 80 mm Chọn ống = 80 mm, đường kính các lỗ 2-5mm. Chọn dlỗ=4mm=0,004m.Vận tốc khí qua lỗ vlỗ=5-20m/s, chọn vlỗ=15m/s. Lưu lượng khí qua một lỗ: qlỗ= vlỗ Số lỗ trên một ống: N= lỗ Chọn N= 280 lỗ III.4.3.4Bể lắng hai vỏ Nhiệm vụ: Lắng các tạp chất lơ lửng; Chế biến cặn lắng bằng quá trình lên men kỵ khí. Nội dung tính tốn bể lắng 2 vỏ gồm 2 phần cơ bản: Tính tốn máng lắng; Tính tốn ngăn lên men cặn lắng. Tính tốn máng lắng: Thể tích tổng cộng của bể lắng: W = 513,44m3/h x 1,5h = 770,16 m3 Trong đĩ: t: thời gian lắng ở bể lắng 2 vỏ, t=1,5h.(Theo 6.5.3-TCXD-51-84). Thể tích hữu ích của máng lắng được tính theo cơng thức sau đây: Wm = Qs t 3600 = 0,141,5 3600= 756 m3 Diện tích tiết diện ướt của một máng lắng được xác định theo cơng thức : Nếu gĩc nghiêng ở đáy máng lắng được thiết kế với một gĩc 500 thì cơng thức trên cĩ thể viết thành : +0,3b2 Trong đĩ : b : chiều ngang máng lắng, lấy khơng quá 3m, chọn b=2m ; h1 : chiều cao lớp nước phần hình chữ nhật của máng lắng lấy khơng quá 1m, chọn h1=0,5m ; Vậy : + 0,322 = 2,2m Chiều cao lớp nước phần hình tam giác của máng lắng được tính như sau: h2= Chiều dài của máng lắng được xác định theo cơng thức: L = Trong đĩ: n: số lượng bể lắng 2 vỏ, n=1; n1: số lượng máng lắng trong một bể, n1=2. Chọn bể lắng 2 vỏ cĩ dạng hình trịn trong mặt bằng, vì vậy chiều dài của máng lắng bằng đườg kính trong bể: L = D = 171,8 m Tốc độ lắng của hạt lơ lửng qua máng lắng được xác định theo cơng thức: u = Trong đĩ: t: thời gian lắng, t=1,5h ; H : chiều sâu trung bình của máng lắng, được xác định như sau : H = h1+0,5h2=0,5+0,51,2=1,1m Vậy : u = = 0.55 m/h = 0,2 mm/s Hiệu quả lắng chất lơ lửng của bể là 40-50% : Chh = Chh (100-50)% = 342,1 50% = 156mg/l Hàm lượng BOD5 của nước thải giảm 15-20%, cịn lại: Lhh = Lhh (100-20)% = 122,4 80% = 97,92 mg/l Với Chh=124 mg/l < 150 mg/l thỏa Điều 6.5.3-TCXD-51-84 rằng nước thải dẫn đến cơng trình xử lý sinh học cĩ hàm lượng chất lơ lửng khơng vượt quá 150 mg/l . Theo tiêu chuẩn thiết kế (Điều 6.6.2=TCXD-51-84) thì mặt thống tự do của bể lắng 2 vỏ để cặn khơng nổi lên khơng nhỏ hơn 20% diện tích mặt bằng của bể (nhưng khơng lớn hơn 50%). Thực hiện điều này cĩ nghĩa là nhằm tránh sự tích đọng màng bùn quá nhanh và cũng để tạo một thể tích dung dịch đệm nước bùn đủ cho quá trình hoạt động bình thường của bể. Diện tích mặt thống được tính như sau: F = 100%= 45 % Như vậy thỏa mãn yêu cầu ở trên. Tính tốn ngăn bùn Ngăn bùn của bể lắng 2 vỏ được tính tốn phụ thuộc vào thời gian lên men cặn hữu cơ và phụ thuộc vào nhiệt độ trung bình của nước thải về mùa lạnh (hoặc nhiệt độ trung bình năm của khơng khí). Thể tích ngăn bùn của bể lắng 2 vỏ được tính theo cơng thức: W = = 1048,9 m3 Trong đĩ: Wb: thể tích ngăn tự hoại trong bể lắng 2 vỏ, lấy theo Điều 6.6.3-TCXD-51-84. ứng với nhiệt độ nước thải về mùa lạnh 250C. Wb=10l/người; N: dân số tính tốn, N= 80682 người; K: hệ số tăng thể tích ngăn bùn, lấy bằng 30% khi dẫn bùn từ bể lắng sau bể lọc sinh học nhỏ giọt hoặc bể Aerotank làm sạch khơng hồn tồn vào, K=1,3; Lượng bùn sinh ra mỗi ngày Mbun=(SSvào-SSra)500m3/ngày.đ=(328,42-124)*500*10-3 = 102,21 kg/m3 Thể tích bùn sinh ra mỗi ngày Vbun = Mbun/C = 1,3 m3/ngày Trong đĩ C là hàm lượng chất rắn trong bùn lấy = 80kg/m3 Chiều cao phần hình nĩn ( với đáy nghiên 300) được tính theo cơng thức: hn= 0,29D-0,12= 0,29171,8-0,12= 49,7m Thể tích phần hình nĩn của bể lắng 2 vỏ được tính theo cơng thức: Wn== 14720m3 Trong đĩ: F1: diện tích mặt cắt ngang hình trụ của bể lắng được xác định bởi: F1== 23169 m2 F2: diện tích đáy nhở hình nĩn cụt được xác định bởi: F2==0,23m2 ở đây d là đường kính đáy nhỏ hình nĩn cụt dược xác định như sau: d=D-2x=D-2hncotg300=171,8-21,9=0,54m Chiều cao xây dựng của bể lắng 2 vỏ bằng: Hxd=h1+h2+h3+h4+htr+hn=0,5+1,2+0,5+0,4+2+49,7=54,3 m Trong đĩ: h3: chiều cao lớp trung hịa, tính từ mực bùn cao nhất đến khe hở của máng lắng, h3=0,4-0,5m. Chọn h3=0,5m; h4: khoảng cách từ mực nước đến thành bể, chọn h4=0,4m; htr: chiều cao phần hình trụ của bể lắng 2 vỏ, lấy 2-3m. Chọn htr=2m; hn: chiều cao phần hình nĩn, hn=49,7m. III.4.3.5Bể Aerotank Nhiệm vụ:Thực hiện quá trình phân hủy các chất hữu cơ cĩ trong nước thải ở điều kiện hiếu khí. Tính rốn bể Aerotank phụ thuộc vào các yếu tố sau đây: Thành phần và tính chất của nước thải Nhu cầu oxy cần cho quá trình oxy hố sinh học Mức độ xử lý nước thải Hiệu quả sử dụng khơng khí ( điều 6.15.2- Tiêu chuẩn xây dựng TCXD-51-84) Nội dung tính tốn Aerotankgồm các phần sau: Xác định lượng khơng khí cần thiết cung cấp cho bể Aerotank Chọn kiểu bể và xác định kích thước bể Chọn kiểu và tính tốn thiết bị khuếch tán khí. Xác định lượng khơng khí cần thiết cung cấp cho bể Aerotank Nội dung tính tốn: Lưu lượng khơng khí đi qua 1m3 nước thỉa cần xử lý khi xử lý sinh học hiếu khí ở bể Aerotank được tính tốn theo cơng thức. D = 2 LhhKX H= 2 X 89,314 X 4= 3,2 m3/m3 nước thải Trong đĩ: La = LBOD dẫn vào vào bể Lhh= 89,3 mg/l; K= hệ số xử dụng khơng khí, chọn k = 14; H= chièu sâu cơng tác của bể Aerotank , H = 4m. Thời gian cần thiết thổi khơng khí vào trong bể Aerotankđược tính theo cơng thức: t = 2 LhhKX I= 2X89,314X 4,2= 3h Trong đĩ: I= cường độ thổi khơng khí. I phị thuộc vào hàm lượng Lhh của nước thải dẫn vào bể arotank và sau khi xử lý. Chọn I= 4,2m3/m3.h Lượng khơng khí thổi vào bể Aerotank trong 1 đơn vị thời gian (giờ): V = D x Q = 3,2 x 513,44 = 1643 m3/h Trong đĩ: Q = lưu lượng nước thải, m3/h. Xác định kích thước bể aerotank Diện tích Aerotank được tính theo cơng thức F = VI = 16434,2= 391,2 m2 Thể Aerotank được tính theo cơng thức W = F x H = 391,2 x 4 = 1564,8 m3 Chiều dài các hành lang của bể Aerotank sẽ là: L = Fb = 391,28 = 48,9 m Trong đĩ: b = chiều ngang mỗi hành lang của Aerotank , lấy b = 2H = 8 m Chọn Aerotank gồm 2 đơn nguyên, 2 hành lang cho một đơn nguyên, chiều dài mỗi hành lang sẽ là: I = Ln X N = 48,92 X 2 = 12,2 m Trong đĩ: n = Số hành lang trong 1 đơn nguyên, n= 2 ; N = số đơn nguyên, N = 2 Tính tốn thiết bị khuếch tán khơng khí Chọn loại thiết bị khuếch tán khí với tấm xốp cĩ kích thước mỗi tấm 300x300 mm. như vậy số lượng tấm xốp khuếch tán khơng khí cần thiết được tính theo cơng thức Nx = V X 1000D' X 60 = 1643 X 1000110 X 60 = 249 tấm Trong đĩ: Nx = số lượng tấm xốp; D’ = Lưu lượng riêng của khơng khí, chọn D’=100 l/phút. Các tấm xốp được bố trí thành một hàng tưg một phía của hành lang. các tấm xốp với kích thước 300x300x40mm được đặt trên rãnh dưới đáy của Aerotank. Trong các Aerotank cĩ thiết kế ống xả cạn bể và cĩ bộ phân xả nước thải khỏi thiết bị khuếch tán khơng khí. Tính tốn lượng bùn hoạt tính tuần hồn Từ thực nghiệm và kinh nghiệm từ các trạm xử lý nước thải cho thấy lượng bùn hoạt tính tuần hồn chiếm 40÷70% tổng lượng bùn hoạt tính sinh ra hoặc cĩ thể tính theo cơng thức: P = Chh- CllCth- Cll x 100% = 2400-1245800-2400 x 100 = 66,94 % Trong đĩ: Chh = Nồng độ bùn hoạt tính trong hốn hợp nước-bùn chảy từ Aerotank đến bể lắng đợt II, lấy Chh = 2400 mg/l; Cll = nồng độ chất lơ lửng trong nước thải chảy vào Aerotank, Cll =124 mg/l; Cth = Nồng đọ bùn hoạt tính tuần hồn, chọn Cth=5800 mg/l. Nĩi một cách khác với P = 66,94%, lưu lượng trung bình của hỗn hợp bùn hoạt tính tuần hồn sẽ là: Qth = P X Qtb.h100 = 66,94 X 513,44100 = 343,7 m3/h hay 95,5 L/s. Lượng chất lơ lửng ở bể Aerotanktăng lên 30% : Chh = Chh (100 + 30)% = 156 130% = 202,8 mg/L Hàm lượng BOD5 của nước thải giảm 50%, cịn lại: Lhh = Lhh (100-50)% =97,9250% =48,96mg/L III.4.3.6Bể lắng 2 Nhiệm vụ:Bể lắng đợt hai cĩ nhiệm vụ chắn giữ các bơng bùn hoạt tính đã qua xử lý ở bể Aerotank và các thành phần tính chất khơng hồ tan. Hỗn hợp nước –bùn hoạt tính từ bể Aerotank được đưa liên tục sang bể lắng đứng để loại bỏ bùn hoạt tính trước khi dẫn đến cơng trình xử lý tiếp theo. Nước thải đươc dẫn vào ống trung tâm. Ống trung tâm ở thiết bị lắng đứng được thiết kế sao cho nước khi ra khỏi ống trung tâm cĩ vận tốc nước đi lên trong thiết bị chậm nhất (trạng thái tĩnh),khi đĩ các bơng cặn hình thành cĩ tỉ trọng đủ lớn để thắng được vận tốc của dịng nước thải đi lên sẽ lắng xuống đáy của thiết bị lắng. Số liều để tính rồn bể lắng đợt II lấy theo điều 6.5.6 và 6.5.7-Tiêu chuẩn xây dựng TCXD-51-84; Thời gian lắng tương ướng với Qtb.htc = 513,44 m3/h và cách xử lý sinh học hồn tồn: t = 2h; Thể tích của bể lắng đợt II được tính như sau: W = Qtb.htc x t = 513,44 x 2 = 1026,88 m3 Chọn 3 bể lắng làm việc song song, khi đĩ thể tích mỗi bể sẽ là: W1 = W3 = 1026,883 = 342.3 m3 Diện tích của mỗi bể trong mặt bằng: F1 = W1H1 = 342,35= 68.46 m2 Trong đĩ: H1 = Chiều sâu vùng lắng của bể ly tâm cĩ thể lất từ 1,5 đến 5 m tỉ lệ giữa đường kính D và chiều sâu vùng lắng (D:H) lấy trong khoảng từ 6 đến 12 (TCXD-51-84), chọn H1 = 5m. Đường kính của bể lắng đợt II được tính theo cơng thức: D = 4F1π = 4 X 68.463,14 = 9.33 m Chọn đường kính D = 12 m Chiều sâu vùng lắng của bể lắng đợt II được thính thao cơng thức: H1 = W1F1 = 342,368.46 = 5 m Chiều cao xây dựng là: Hxd = H1 + Hth + Hb + Hbv = 5 +0,3 + 0,5 + 0,33 = 6,13 m Trong đĩ: Hth = chiều cao lớp trung hồ, Hth = 0,3 ; Hb = chiều cao lớp bùn trong bể lắng, Hb = 0,5m ; Hbv = Chiều cao lớp bảo vệ, Hbv = 0,33m. Thể tích ngăn chứa bùn cảu bể lắng đợt II được tính theo cơng thức: Wb = Cb-CtrXQtb.hX 100 Xt100-PX 1000 X1000 Xn = 160-12X 513,44 X100 X 2100-99,4 X 1000 1000 X 3 = 84,43 m3 Trong đĩ: Cd = hàm lượng bùn hoạt tính trong nước ra khỏi bể aerotank. g/m3 cĩ thể lấy như sau: với xử lý sinh học hồn tồn, ứng với BOD5 sau xử lý là: 15, 20, 25 mg/L thì Cb tương ứng là 160,200,220 mg/m3, Vậy: Cb = 160g/m3; Ctr = Hàm lượng chất lơ lửng trơi theo nước ra khỏi bể lắng dợt II. Ctr = 12 mg/L; Qtb.h = Lưu lượng trung bình giờ cảu nước thải, Qtb.h = 513,44 m3/h. Việc xả bùn hoạt tính khỏi bể lắng đợt II được thưch hiện bằng phương pháp thuỷ tĩnh 0,9 ÷ 1,2 m và đường kính ống dẫn bùn Φ = 200 mm (Điều 6.5.8-Tiêu chuẩn xây dựng TCXD-51-84). Lượng chất lơ lửng ở bể lắng đợt IIgiảm 80% : Chh = Chh (100 - 80)% = 202,820% = 40,56mg/L Hàm lượng BOD5 của nước thải giảm 50%, cịn lại: Lhh = Lhh (100-50)% = 48,9650% = 24,48 mg/L III.4.3.7 Bể khử trùng Nhiệm vụ: Sau các giai đoạn xử lý: cơ học, sinh học… song song với việc làm giảm nồng độ các chất ơ nhiễm đạt tiêu chuẩn quy định thì số lượng vi trùng cũng giảm đáng kể 90 – 95% . Tuy nhiên lượng vi trùng vẫn cịn khá cao vì vậy cần thực hiện giai đoạn khử trùng nước thải. Khử trùng nước thải cĩ thể sử dụng các biện pháp như clo hố, ơzon khử trùng bằng tia hồng ngoại, UV…ở đây chọn phương pháp khử trùng bằng clo vì phương pháp này tương đối đơn giản, rẻ tiền và hiệu quả khá cao.. Khử trùng bằng dung dịch Clorin 5%. Bể tiếp xúc được thiết kế với dịng chảy ziczắc qua từng ngăn để tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình tiếp xúc giữa clo và nước thải. Tính tốn bể tiếp xúc với thời gian lưu nước trong bể 15 phút. Nguồn: “Xử lý nước thải đơ thị và cơng nghiệp” – Lâm Minh Triết-Nguyễn Thanh Hùng - Nguyễn Phước Dân”. + Lượng clo hoạt tính cần thiết để khử trùng nước thải được tính theo cơng thức: Ya =a X Q1000 = 3 X 513,441000 = 1,54 kg/h Với a: liều lượng hoạt tính lấy theo Điều 6.20.3 – TCXD – 51 – 84: Đối với nước thải sau xử lý sinh học hồn tồn : a = 3g/m3; Q = Lưu lượng nước thải trung bình giờ. Chọn thời gian tiếp xúc : t = 30 phút + Thể tích bể : W = Q x t = 513,44 x 0,5 = 256,72 m3 Chọn bể tiếp xúc cĩ 5 ngăn và thể tích mỗi ngăn được tính theo cơng thức: W1 = W5 = 2565= 51,2 m3 Diện tích mỗi ngăn trong mặt bằng được tính theo cơng thức: F1 = W1H1 = 51,24.5 = 11 m2 Trong đĩ: H1 = chiều cao cơng tác của bể tiếp xúc, H1 = 2,5-5,5 m, chọn H1=4,5m. Đường kính cảu bể tiếp xúc sẽ là: D = 4F1π = 4 X11 3,14 = 3,74 m III.4.3.8Bể nén bùn Nhiệm vụ:Tách bớt nước do một phần bùn hoạt tính từ bể lắng 2 đưa vào, làm giảm sơ bộ độ ẩm của bùn, tạo điều kiện thuận lợi cho các quá trình xử lý bùn ở phần tiếp theo. Chọn loại bể nén bùn đứng bằng trọng lực, bùn từ bể lắng đợt II, từ bể lắng I được đưa đến bể nén bùn nhằm làm giảm độ ẩm xuống cịn khoảng 94 – 96%. + Thể tích bùn hoạt tính sinh ra trong ngăn lắng : Wb = b X Q X 100100-PX 1000 X 1000 = 250 X 513,44 X 100100-99,4X 1000 X1000 = 21,4 m3/h Trong đĩ: b : Lượng bùn hoạt tính dư, lấy theo Nguồn: “Xử lý nước thải đơ thị và cơng nghiệp” – Lâm Minh Triết-Nguyễn Thanh Hùng - Nguyễn Phước Dân” BOD5 = 30 mg/l cĩ b = 250 g/m3 P : độ ẩm của bùn hoạt tính dư, P = 99,4% + Lượng bùn dư đưa đến bể nén bùn: qbd = 0,5 x Wb= 0,5 x 21,4 = 10,7 m3/h + Diện tích hữu ích bề mặt yêu cầu : F1 = qbdV1 = 10,7 X 10000,1 X 3600 = 29,72 m2 Trong đĩ: qbd: lưu lượng bùn hoạt tính dư dẫn vào bể nén bùn,qbd = 0,44 m3/h vl : tốc độ chảy của chất lỏng ở vùng lắng trong bể nén bùn kiểu lắng đứng, lấy theo điều 6.10.3 – TCXD-51-84: vl = 0,1 mm/s + Diện tích ống trung tâm của bể nén bùn đứng: F1 = qbdV2= 10,7 X 100030 X 3600 = 0,09 m2 Trong đĩ: v2 = tốc độ chuyển động của bùn trong ống trung tâm, v2 = 28-30 mm/s, chọn v2 = 30mm/s + Diện tích tổng cộng của bể nén bùn đứng: F = F1 + F2 = 29,72 + 0,09 = 29,81 m2 + Đường kính của bể nén bùn: D = 4 X Fπ = 4 X 29,813,14= 6,16 m + Đường kính ống trung tâm: =0,33m + Đường kính phần loe của ống trung tâm: d1 = 1,35 x d = 1,35 x 0,33 = 0,445 m + Đường kính tấm chắn: dch = 1,3 x d1 = 1,3 x 0,445 = 0,57 m + Chiều cao phần lắng của bể nén bùn đứng: h1 = vl x t x 3600 = 0,0001 x 10 x 3600 = 3,6 m Trong đĩ: t : thời gian lắng bùn lấy theo Bảng 3.13(“Xử lý nước thải đơ thị và cơng nghiệp” – Lâm Minh Triết-Nguyễn Thanh Hùng - Nguyễn Phước Dân”). t = 10h Chiều cao phần nĩn với gĩc nghiêng 450 , đường kính bể là 38 m và đường kính đáy là 0.4 m ( 0,2 0,4 m). thì: H2 = D-d2cotg∝ = 38-0,42cotg450 = 18,8 m Chiều cao lớp bùn đã nén là: Hb = h2 – h3 – hth Trong đĩ: h3 : khoảng cách từ đáy ống loe đến tấm chắn 0,25 – 0,3 m. Chọn h3 = 0,3 m. hTH: chiều cao lớp nước trung hịa:0,3m. Vậy: Hb = 18,8 – 0,3 – 0,3 = 18,2 m. Chiều cao bể nén bùn : Hxd = h1 + hb + h3 = 3,6 + 18,8 + 0.3 = 22,7 m. + Kích thước của bể nén bùn (đường kính và chiều cao): D x H = 38 x 22,7 m. Nước tách ra trong quá trình nén bùn sẽ được dẫn trở lại bể điều hồ để tiếp tục xử lý. III.4.3.9 Tính tốn cơng trình xả thải sau xử lý vào sơng Nước thải sau khi qua bể khử trùng được dẫn ra sơng theo hướng mương hở với 1 đoạn dài 20 m mương này kết thúc ở hố ga bờ sơng và từ đĩ xả trực tiếp vào lịng sơng. Nhiệm vụ chính của cơng trình xả thải ra sơng là làm sao để khả năng xáo trộn pha lỗng giữa nước thải với nước sơng là tốt nhất. Phụ thuộc vào hình dạng và cấu tạo của đoạn sơng – nơi xả nước thải mà lựa chọn cơng trình xả thải; Xả giữa lịng sơng hay xả ngay cạnh bờ sơng. Trong phương án đang xét, chọn cơng trình xả nước thải giữa lịng sơng để tính tốn thiết kế. Đoạn ống Qmax 3 (m /s) L (m) D (mm) V (m/s) I (mm/m) Tổn thất H = I x L (m) Tổn thất cục bộ Tổn thất tổng cộng (m) ∑ζ A–B 1,155 16 1000 2,88 8,0 1,28 - - 1,28 B-C 1,155 20 1000 2,88 8,0 1,60 19,5 8,24 9,84 Hệ số sức kháng cục bộ của họng xả cĩ thể lấy như sau: · Hệ số sức kháng lối vào họng xả: xV =0,5; · Hệ số sức kháng chỗ ra của họng xả : xR = 2, 0 ; · Hệ số sức kháng chỗ phân dịng : xP = 0, 75 ; · hệ số sức kháng của một họng xả: x = 3, 25 ; Chọn 4 họng xả: Hệ số sức kháng cục bộ của 4 họng xả là : x = 4 x 3, 25 = 13 Khoảng cách giữa các tâm của họng xả lấy bằng 2,5m. B C BểKhửTrùng ĐáySơng (nguồn: sách xử lý nước thải đơ thị và cơng nghiệp tính tốn thiết kế cơng trình-Viện mơi trường và tài nguyên) IV. CHƯƠNG 4: TÍNH TỐN KINH TẾ IV.1 Phần xây dựng cơ bản STT Hạng mụcQuy cách Số lượng Đơn giáVN Đồng Đơn vị Thành tiền (đồng) 1 Song chắn rác 2 1.500.000 cái 3.000.000 2 Bể lắng cát(V=8.4m3) 1 1.800.000 Bể 15.120.000 3 Bể điều hịa(V=2053,76m3) 1 1.800.000 Bể 3.696.768.000 4 Bể lắng hai vỏ (V=770,16m3) 1 1.800.000 Bể 1.386.288.000 5 Bể Aerotank(V=1564,8m3) 1 1.800.000 Bể 2.816.640.000 6 Bể lắng 2 (V=1026,88m3) 1 1.800.000 Bể 1.848.384.000 7 Bể nén bùn(V= 1029,83 m3) 1 1.800.000 Bể 1.129.830.000 8 Bể khử trùng(V=256,72m3) 1 1.800.000 Bể 462.096.000 Tổng (S1) 9.528.127.000 IV.2 Phần máy mĩc – thiết bị STT Tên thiết bị Số lượng Đơn vị Thành tiền (đồng) 1 Hệ thống thanh gạt bùn ở bể lắng II và bể nén bùn 2 Bộ 10.000.000 2 Máng răng cưa thu nước 4 Cái 6.000.000 3 Máy thổi khí 1 Cái 75.000.000 4 Đĩa thổi khí Airplex 40 cái 19.200.000 5 Bơm hút bùn 3 Bộ 29.100.000 6 Bơm định lượng khử trùng 1 Bộ 11.500.000 7 Tủ điện điều khiển tự động bằng lập trình PLC 1 Bộ 65.000.000 8 Hệ thống đường ống ,van, co 1 Bộ 15.000.000 9 Chi phí khác gồm: Chi phí vận chuyển Chi phí phân tích mẫu Chi phí lắp đặt Chi phí vận hành Chi phí bàn gian cơng nghệ và cấp giấy phép 135.000.000 Tổng (S2) 380.300.000 Chi phí điện năng: Chi phí điện năng tính cho 01 ngày. Đơn giá điện: 3,000đồng/KW STT Thiết bị Số lượng hoạt động Cơng suất Số giờ hoạt động Tổng điện năng (KWh/ngày) 1 Máy nén khí 1 7KW 24 168 2 Bơm nước 2 1,8KW 24 84,4 3 Bơm bùn 3 1KW 1 3 4 Bơm định lượng khử trùng 1 0,5KW 24 12 Tổng(S3) 267,4 Vậy tổng chi phí điện năng một ngày là: 267,4 x 3,000 = 802.200 (đồng/ngày). Chi phí hĩa chất: Hố chất Khối lượng kg/ngày Đơn giá Thành tiền(VNĐ) Chlorine 36,96 50.000 1.848.000 Chi phí nhân cơng: Lương cơng nhân: 2 người x 4.000.000(đồng/tháng) = 8.000.000 (đồng/tháng). Lương cán bộ: 1 người = 6.000.000 (đồng/tháng). Tổng lương nhân cơng là: 8.000.000 +5.000.000 = 14.000.000 (đồng/tháng). Tổng chi phí quản lý và vận hành trong 1 năm: Sa= 802,200 x 30 x 12 tháng + 22.000.000 x 12 tháng = 552,792.000 (đồng/năm). Tổng chi phí đầu tư: Sb= 9.528.127.000+ 380.300.000= 9.908.427.000 (đồng/năm). Chi phí xây dựng được khấu hao trong 10 năm.Vậy chi phí khấu hao trong 1 năm là: 9.908.427.000/10 = 990.842.000(đồng/năm) Giá thành 1m3 nước thải là:(990.842,000+552,792,000)/(500 x 300) = 10.300( đồng). V. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Xã hội càng phát trển con người ngày càng tìm và phát sinh ra nhiều chất ,nhiều sản phẩm mới. nền kinh tế của nước ta phát triển khá cao, nhịp độ phát triển này cịn cĩ thế tiếp tục trong một thời gian tương đối dài nữa, mức độ đơ thì hố tăng lên và Quận Bình Thạnh TP Hồ Chí Minh là một ví dụ điển hình.Đã thải ra mơi trường một lượng chất,nước thải tăng dần.trong khi đĩ cơng tác vệ sinh mơi trường ở nước ta kém,chưa chú trọng đúng mức,cộng thêm ý thức của người dân về vệ sinh mơi trường nước dường như bằng khơng. Tất cả những yếu tố này chắc chắn sẽ kéo theo sự gia tăng về nhu cầu sử dụng nước và tất nhiên lượng lượng nước thải, thải ra cũng tăng lên. Xuấtphát từ những điều trên nhà nước cần tuyên truyền rộng cho người dân tự giác bảo vệ mơi trường ,đồng thới xây dụng nhiều nhà máy,trạm xử lý nước thải cho các khu dân cư và cụm cơng nghiệp. Nhà nước cần triển khai thu gơm và phân loại nước thải,lúc đĩ việc xử lý sẽ dễ dàng hơn. TÀI LIỆU THAM KHẢO Cơng nghệ sinh học mơi trướng-Cơng nghệ xử lý nước thải,Nhà suất bản ĐH quốc gia TP HCM Xử lý nước thải cơng nghiệp và đơ thị Tính tốn thiết kế cơng trình, nhà xuất bản ĐH Quuốc Gia TP.HCM Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn Giáo trình cơng nghệ xử lý nước thải,nhà xuất bản khoa học và kĩ thuật Một số đồ án, luận văn khác Các website tham khảo: Google, Yeumoitruong.com, Tailieu.vn,….