THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHO KHU DÂN CƯ 10000 DÂN

TR NG I H C BÁCH KHOA HÀ N I VI N KHOA H C VÀ CÔNG NGH MÔI TR NG ÁN CHUYÊN NGÀNH TÀI: THI T K H TH NG X LÝ N C TH I SINH HO T CHO KHU DÂN C 10000 DÂN Sinh viên th c hi n :Nguy n V n V ng L p : K thu t Mơi tr ng Khóa : 53 Giáo viên hư ng d n : Ths.V Ng c Th y HÀ N I - 11/2012 B GIÁO D C VÀ ÀO T O Tr ng C NG HOÀ XÃ H I CH NGH A VI T NAM i h c Bách khoa Hà N i c l p - T - H nh phúc NHI M V ÁN CHUYÊN NGÀNH H tên: Nguy n V n Vư ng S hi u sinh viên: 20083572 L p: K thu t mơi trư ng Khố: 53 Vi n Khoa h c Công ngh Môi tr ng Ngành: K thu t môi trư ng u thi t k : Thi t k h th ng x lý nư c th i sinh ho t cho khu dân cư 10000 dân Các s li u ban u: - T ch n N i dung ph n thuy t minh tính tốn: - Phân tích l a ch n cơng ngh x lý - Tính tốn thi t b Các b n v th : - B n v sơ công ngh y - B n v b trí cao trình (A3) - B n v chi ti t thi t b chính(A3) Cán b hư ng d n ThS V Ng c Th y Ngày giao nhi m v Ngày hoàn thành án chuyên ngành:13/9/2012 án chuyên ngành: Hà N i, ngày tháng n m CÁN B H!"NG D#N (Ký, ghi rõ h tên) Nguy n V n Vư ng M cl c L$I NÓI %U Ph n 1.Thông s thi t k l a ch n sơ công ngh …………………………… Nư c th i sinh ho t……………………………………………………………….5 a &c trưng nư c th i sinh ho t……………………………………………… b Tác 'ng c a nư c th i t i môi trư ng………………………………………6 c Thông s l a ch n……………………………………………………………7 Phân tích l a ch n công ngh x lý ………………………………………… a X lý nư c th i sinh ho t b(ng công ngh Aeroten……………………… b X lý nư c th i sinh hoat b(ng công ngh AAO………………… ………11 Ph n 2.Thi t k b) AAO……………………………………………………… …14 Thông s i vào b)………………………………………… …………… 14 Tính c*m b) AAO…………………………………………………… … 15 a B) aerobic…………………………………… ……………………… 15 b B) anoxic…………………………… ……………………………… 18 c B) anaerobic……………………… ………………………………… 19 T+ng h p s li u b) ã c tính tốn…………………… …………….21 Tính tốn c,p khí cho b) aerobic …………………………… …………22 Tính tốn khu,y tr'n cho anoxic anaerobic………… ……………… 25 L i c m ơn Tài li u tham kh o Thi t k h th ng x lý nư c th i sinh ho t cho khu dân cư 10000 dân L I NÓI U Nư c ngu n tài nguyên vô quý giá c a ngư i Nư c t nhiên bao g m toàn b' i dương, bi)n v nh sông h , ao su i, nư c ng m, nư c -m ,t khí quy)n Trên trái ,t nư c ng t chi m m't t l r,t nh/ so v i nư c m&n Nư c ng t c n cho m i s s ng phát tri)n, nư c giúp cho t bào sinh v t trao +i ch,t, tham gia vào ph n 0ng hoá sinh t o nên t bào m i Vì v y, có th) nói r(ng âu có nư c ó có s s ng Nư c c dùng cho i s ng, s n xu,t nông nghi p, công nghi p d ch v* Sau s d*ng nư c tr1 thành nư c th i, b ô nhi m v i m0c ' khác Ngày nay, v i s bùng n+ dân s t c ' phát tri)n cao c a công nông nghi p ã ) l i nhi2u h u qu ph0c t p, &c bi t v,n ô nhi m môi trư ng nư c V,n ang c nhi2u s quan tâm c a m i ngư i, m i qu c gia th gi i Vi t Nam hi n ph n l n nư c th i sinh ho t chưa c x lý c th i th(ng sông, h ,ao ngu n ti p nh n Vì v y, d n n tình tr ng sơng ó b nhi m b c mùi khó ch u, làm m,t c nh quan nh hư1ng nghiêm tr ng t i s0c kho4 c a ngư i V i s ô nhi m nư c th i c a nư c ta hi n Qua nh5ng môn em ã h c,và s hư ng d n nhi t tình c a V6 Ng c Th y ã cho em nh5ng nh5ng ki n th0c kinh nhi m giúp em có th) hồn thành án :” Thi t k h th ng x! lý n "c th#i sinh ho t cho khu dân c 10000 dân ” v i công ngh m i ,hi u qu x lý cao làm gi m m't ph n nư c th i nói chung nư c th i sinh ho t nói riêng Nguy n V n Vư ng Ph$n Thông s thi t k l a ch n sơ &' công ngh N "c th#i sinh ho t a (c tr ng n "c th#i sinh ho t: Nư c th i sinh ho t c sinh t7 khu dân cư, khu v c ho t 'ng thương m i, công s1, trư ng h c nơi tương t khác Lư ng phát sinh nư c th i sinh ho t r,t l n, tùy thu'c vào m0c thu nh p, thói quen c a dân cư i2u ki n khí h u i v i Vi t Nam tiêu chu-n c,p nư c cho ô th l n m0c 150 – 200 l/ngư i.ngày, vùng nơng thơn m0c 100 l/ngư i.ngày Có th) c tính 60 – 90% lư ng nư c c,p cho sinh ho t tr1 thành nư c th i sinh ho t tùy theo vùng th i ti t &c trưng ô nhi m c a nư c th i sinh ho t ch y u ch,t h5u cơ, ch,t dinh dư8ng ch,t r9n lơ l ng Nư c th i sinh ho t n u không c x lý trư c th i ngu n ti p nh n s gây nh5ng nh hư1ng nghiêm tr ng t i môi trư ng s0c kh/e Nư c th i sinh ho t ch0a ch,t dinh dư8ng (N, P) có th) gây hi n tư ng phú dư8ng th y v c nư c ng t Các ngu n ti p nh n (sông, h ) b ô nhi m t0c suy gi m c v2 ch,t lư ng i v i tài nguyên nư c v n ã r,t h n ch Ô nhi m ngu n nư c c cho nguyên nhân gây b nh tiêu ch y, l:, t , thương hàn, viêm gan A, giun, sán Thành ph n nư c th i sinh ho t tương i +n nh ph* thu'c vào tiêu chu-n c,p nư c, &c i)m h th ng thoát nư c, i2u ki n trang thi t b v sinh,… N ng ch,t ô nhi m nư c th i sinh ho t c nêu b ng sau Thi t k h th ng x lý nư c th i sinh ho t cho khu dân cư 10000 dân B#ng 1.1 Thành ph n nư c th i sinh ho t khu dân cư Ch) tiêu Trong kho#ng Trung bình 350 – 1200 720 T+ng ch,t r9n (TS), mg/l - Ch,t r9n hoà tan (TDS), mg/l 250 – 850 500 - Ch,t r9n lơ l5ng (SS), mg/l 100 - 350 220 110 – 400 220 20 – 85 40 BOD5, mg/l T+ng Nitơ, mg/l - Nitơ h5u – 35 15 - Nitơ Amoni 12 – 50 25 - Nitơ Nitrit – 0,1 0,05 - Nitơ Nitrat 0,1 – 0,4 0,2 30 – 100 50 50 - 200 100 50 - 150 100 Clorua, mg/l ' ki2m, mgCaCO3/l T+ng ch,t béo, mg/l T+ng Ph t pho, mg/l Ngu n : [1] b Tác & ng c a n "c th#i t"i môi tr ng Nư c th i sinh ho t gây s ô mhi m môi trư ng thành ph n ô nhi m: COD, BOD : S khoáng hoá, +n nh ch,t h5u tiêu th* m't lư ng l n gây thi u h*t oxy c a ngu n ti p nh n d n n nh hư1ng c a h sinh thái môi trư ng nư c N u ô nhi m m0c i2u ki n y m khí có th) hình thành Trong q trình phân hu y m khí sinh s n ph-m H2S, NH3, CH4,… làm cho nư c có mùi th i làm gi m pH c a môi trư ng nư c nơi ti p nh n SS : L9ng ng ngu n ti p nh n gây i2u ki n y m khí Nhi t ' : Nhi t ' nư c th i sinh ho t thư ng không gây nh hư1ng n i s ng c a thu sinh v t Vi khu-n gây b nh: Gây b nh lan truy2n b(ng ng nư c tiêu ch y, ng' 'c th0c n, vàng da,… N, P : ây nh5ng nguyên t dinh dư8ng a lư ng N u n ng ' nư c cao d n t i hi n tư ng phú dư8ng hố, ó s phát tri)n bùng phát c a Nguy n V n Vư ng lo i t o, làm cho n ng ' oxy nư c r,t th,p vào ban êm gây ng t th1 gây ch t thu sinh v t, ó ban ngày n ng ' oxy r,t cao q trình hơ h,p c a t o th i Màu : Màu *c ho&c en, gây m,t m quan D u m8 : Gây mùi, ng n c n khu ch tán oxy b2 m&t c Thông s l a ch n : N u gi s tiêu chu-n c,p nư c khu ô th l n Vi t Nam 200l/ngư i.ngày êm 80% ó th i ngồi mơi trư ng H s khơng i2u hịa 1,5h [7] Thì lưu lư ng nư c th i tính cho 10000 ngư i ngày là: Qtb=200.10000.80%=1600000 l/ ng êm= 1600m3/ ng êm(Q1) Hay Qtb_h=66,67 m3/ h (Q2) Lưu lư ng l n nh,t : Qmax_h=66,67.1,5=100m3/h (Q3) &c trưng ô nhi m c a nư c th i sinh ho t ch y u ch,t h5u cơ, ch,t dinh dư8ng ch,t r9n lơ l ng WHO (1993)[5] ưa t i tr ng ch,t ô nhi m tính cho m't ngư i dân ) xác nh n ng ' ch,t ô nhi m u vào cho h th ng x lý nư c th i sinh ho t B ng 3a B#ng 3a T i tr ng ch t ô nhi m nư c th i sinh ho t ô th Ch,t ô nhi m BOD5 COD TOC TS SS D u m8 ' ki2m (CaCO3) Chlorides TN (N) Org – N Ammonia TP (P) Org – P Inorg – P T+ng Coliform T i lư ng (g/ ngư i.ngày) 45 – 54 (1,6 – 1,9)BOD5 (0,6 – 1,0)BOD5 170 – 220 70 – 145 10 – 30 20 – 30 4–8 – 12 0,4TN 0,6TN (0,0 – 0,05)TN 0,6 – 4,5 0,3TP 0,7TP 106 – 109 MNP/100ml Ngu'n: [5] i v i ô th Vi t Nam t i tr ng ch,t nhi m tính cho m't ngư i dân có th) tham kh o theo B ng 3b Thi t k h th ng x lý nư c th i sinh ho t cho khu dân cư 10000 dân B#ng 3b T i tr ng ch t ô nhi m tính cho m t ngư i dân Vi t Nam Ch,t ô nhi m SS BOD5 − − Ch,t ho t 'ng b2 m&t D u m8 Cl- T i tr ng (g/ngư i.ngày) 60 – 65 30 – 35 1,44 3,3 – 2,5 10 Ngu'n:[7] Các b ng s li u dùng ) tính cho ngư i ngày,nhưng khơng có tính kh thi ) tính t i tr ng nhi m cho m't khu dân cư Qua tìm hi)u v2 nư c th i sinh ho t hi n nay, S li u &c trưng ô nhi m nư c th i c a khu th l n,và dịng theo c't A QCVN 14:2008/BTNMT ta c b ng thông sô u vào u sau: B#ng 3c Các thông s u vào u H ng m*c Ch,t lư ng nư c dòng vào ( yêu c u thi t k ) Nhi t ' 20 – 30oC Ch,t lư ng nư c dòng theo QCVN 14 :2008 c't A [6] 20 – 30oC pH 6.5 - 8.0 5–9 BOD5 400 mg/l 50 mg/l NH4_N 50 mg/l mg/l Ch,t r9n lơ l ng (T- SS) 275 mg/l 50 mg/l TKN 60 mg/l - PO4_P 12 mg/l mg/l 30 mg/l mg/l D u + M8 T+ng Coliform 10 - 10 MPN/ 100ml 3.000 MPN/100 ml Theo QCVN 14:2008/BTNMT c't A c't quy nh giá tr C c a thông s ô nhi m làm s1 tính tốn giá tr t i a cho phép nư c th i sinh ho t th i vào ngu n nư c c dùng cho m*c ích c,p nư c sinh ho t (có ch,t lư ng nư c tương ương c't A1 A2 c a Quy chu-n k thu t qu c gia v2 ch,t lư ng nư c m&t) [7] Nguy n V n Vư ng Phân tích l a ch n công ngh x! lý Vi c áp d*ng phương pháp x lý nư c th i ph* thu'c vào tính ch,t nư c th i, hàng lo t y u t khác : kinh phí , di n phí , di n tích dành cho h th ng x lý, &c i)m a hình , h th ng nư c , m*c ích s d*ng c a ngu n nư c ti p nh n , … H th ng x lý nư c th i thư ng bao g m t+ng h p phương pháp h c , hóa h c sinh h c &c trưng c a nư c th i sinh ho t BOD5/ COD > 0,5 D a phương pháp sinh h c kh ch,t dinh dư8ng , v i m't s k t h p c a b) như: b) k khí , b) hi m khí , b) hi u khí i v i nư c th i sinh ho t v2 v n b n ) kh Nitơ ( T- N ) Ph t ( T- P ) , Cacbon h5u Hydro ( BOD ), SS Nên ) x lý t hi u qu t t dùng bi n pháp x lý sinh h c ) x lý nư c th i sinh ho t k t h p v i phương pháp khác a X! lý n "c th#i sinh ho t b*ng công ngh Aeroten ây cơng ngh mang tính ch,t truy2n th ng,x lý nư c th i b(ng phương pháp sinh h c hi u khí,trong ó ngư i ta cung c,p oxi khu,y tr'n nư c th i v i bùn ho t tính Ti p nh n: h m ti p nh n; i2u hòa: b) i2u hòa lưu lư ng; X lý h c: song ch9n rác thô th cơng,song ch9n rác tinh,b) l9ng cát th+i khí B) l9ng t m't; X lý sinh h c: b) aeroten, b) l9ng t 2; Thi t k h th ng x lý nư c th i sinh ho t cho khu dân cư 10000 dân X lý c&n:sân phơi cát,b) nén bùn,máy ép bùn b ng t i; Kh trùng: b(ng dung d ch NaOCl 10% Thuy t minh công ngh : Nư c th i sinh ho t c thu gom b(ng h thơng nư c th i sinh ho t c a khu dân cư d n v2 tr m x lý,vào b) ti p nh n có song ch9n rác thơ(khe h1 30mm) cào rác th cơng h th ng s*c khí nh(m tránh kh n ng l9ng c&n c a nư c th i sau nư c th i b) ti p nh n t n m0c nh,t nh s dư c bơm n song ch9n rác tinh (khe h1 30mm) cào rác gi i trư c n b) l9ng cát th+i khí T i b) l9ng cát th+i khí,các ch,t r9n vơ cơ,có tr ng lư ng l n s4 b tách kh/i nư c c x vào sân phơi cát sau m't kho ng nh,t nh i2u ki n v n hành h th ng th c t quy t nh.sau ó nư c th i c d n n b) i2u hòa lưu lư ng v i h th ng s*c khí ) ch ng kh n ng l9ng c&n t i b), ng th i tu n hoàn bùn ho t tính dư ) th c hi n ơng t* sinh h c ) t ng hi u qu x lý c a b) l9ng b c hai Nư c th i c bơm t7 b) i2u hòa n b) l9ng t m't Sau l9ng nư c t ch y n b) aeroten T i b) aeroten nư c th i c x lý b(ng trình sinh h c lơ l5ng hi u khí Q trình hi u khí c trì b(ng h th ng phân ph i khí c b trí máy th+i khí Nư c sau kh/i b) aeroten c n n b) l9ng t hai B) l9ng t hai có nhi m v* tác bùn ho t tính nư c sau x lý sinh h c,sau ó ti p t*c nư c c kh trùng b(ng NaOCl 10% Dung d ch NaOCl cho vào ng ng d n nư c t7 b) l9ng t hai t i b) ch0a, nư c ti p t*c trình ti p xúc t i b) ch0a nư c sau x lý, nư c t ch; tiêu c't A QCVN 14-2008 Nư c s4 c x th i vào ngu n ti p nh n c s ng ý c a quan qu n lý môi trư ng nư c có th) dùng v i m*c ích nơng nghi p… Bùn ho t tính t7 b) l9ng t hai c tu n hoàn tr1 l i b) aeroten ph n khơng tu n hồn cho sân phơi bùn,ho&c th c hi n q trình ơng t* sinh h c C&n tươi t7 b) l9ng t c d n n b) nén bùn b(ng tr ng l c ) nén làm gi m lư ng nư c chưa bùn,chưa bùn trư c d n vào máy ép bùn Bùn sau ép có ' -m kho ng 70%, R i v n chuy)n n nơi x lý ch,t th i r9n u nh c &i+m B) Aerotank c6ng m't nh5ng phương pháp x lý sinh h c hi u khí !u i)m c a b) r,t d xây d ng v n hành Tuy nhiên ph i s d*ng bơm ) tu n hoàn bùn +n nh l i n ng ' bùn ho t tính b) nên v n hành t n n ng lư ng B) Aerotank có nhi2u lo i b) Aerotank truy2n th ng, b) Aerotank nhi2u b c, Tuy nhiên b) Aerotank truy2n th ng s d*ng ơn gi n nh,t Y u t quan tr ng b c nh,t c a b) Aerotank hàm lư ng DO c,p vào Do v y c6ng c n ph i t n thêm n ng lư ng cho máy th+i khí Ti p n t l BOD:COD > 0,5, BOD:N:P = 100:5:1, c6ng không th) không nh9c n nhi t ', pH, hàm Thi t k h th ng x lý nư c th i sinh ho t cho khu dân cư 10000 dân Ph$n Thi t k b+ AAO cho h th ng x! lý n "c th#i sinh ho t khu dân c 10000 dân Thông s &i vào b+ N u gi s thành ph n nư c th i trư c vào b) AAO ch; thay i qua b) l9ng sơ c,p,thông s thay +i BOD5 SS V i hi u su,t cho b1i τ η = ,% 0,018 + 0,020τ η = τ ,% 0,0075 + 0,014τ Hi u su,t x lý BOD5 SS c a b) l9ng sơ c,p lưu lư ng trung bình: = η 1,8 = 33,33 % 0,018 + 0,020.1,8 η = 1,8 = 55,05 % 0,0075 + 0,014.1,8 BOD5 SS c a nư c th i sinh ho t sau kh/i b) l9ng sơ c,p lưu lư ng trung bình: BOD5 = 400(1 – 0,3333) = 266,68 mg/l SS = 275(1 – 0,5505) = 123,61 mg/l Như k t qu tính tốn cho th,y SS c a nư c th i sau b) l9ng sơ c,p < 150 mg/l coi thích h p ưa vào x lý sinh h c b) AAO T+ng k t l i thơng s c n tính toán ưa vào b) AAO: BOD5=266,68 mg/l SS =123,61 mg/l TKN =60 mg/l NH4_N = 50 mg/l PO4_P = 12 mg/l Qtb= 1600m3/ ng êm=Q1 Qtb_h=66,67 m3/ h =Q2 Lưu lư ng l n nh,t : Qmax_h=66,67.1,5=100m3/h =Q3 Nguy n V n Vư ng Tính c m b+ AAO Trình t thi t k : thi t k b) aerobic xác dịng tu n hồn vào hai b) l i nh lư ng NO3 t o thành,tính Thi t k b) anoxic anaerobic a B+ aerobic Các h(ng s 'ng h c c a q trình nitrate hóa 20oC (B ng 23 – 14)[1]: ! "#$ = % &'')% &'' ( +) - *! % +, /! % &'')% &'' ( %)- *0 Ta l,y nhi t ' thi t k b(ng 25oC, h(ng s nitrate hóa 25oC: ! "#$ *! /! 'ng h c c a trình % &'')% &'' ( % +, +) - % &'')% &'' ( Ngu'n :[1] ! c tính 45 theo phương trình 22 – ) khơng gi i h n q trình nitrate hóa DO ph i ≥ mg/l T c ' q trình nitrate hóa t ng DO t ng kho ng – mg/l Tuy nhiên i v i trình AAO c n h n ch DO n'i tu n hoàn v2 b) anoxic Do ó ch n DO = mg/l T c ' sinh trư1ng riêng c a q trình nitrate hóa: ! = ! "#$ 7+, − +89 ;< :6 : − /! 7+, − +89 + * ! ;< + * Thi t k h th ng x lý nư c th i sinh ho t cho khu dân cư 10000 dân ây 7+, − +89 = mg /l :6 : − 0,097 = 1,052 + 0,958 + 0,50 ! ! = 0,61d @ Th i gian lưu bùn c a b) aerobic: SRT"C! = ! = 0,61 SRT"C! = 1,64 d Ta ch n h s an toàn SF = 2,5 Th i gian lưu bùn c a b) aerobic: SRT = SF 7SRT"C! = 2,5.1,64 = 4,1 d Lư ng sinh kh i ho t tính c t o thành b) aerobic tính theo phương trình (8 – 15) [1] g m sinh trư1ng c a sinh kh i d dư8ng (A), suy gi m n'i sinh t bào (B) sinh trư1ng c a sinh kh i nitrate hóa (C): QY7C