Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải

CƠNG TY T VẤN CẤP THỐT NƯỚC s ố TS TRỊNH XN LAI TÍNH TỐN THIỂT KẾ NHÀ XUẤT BẢN XÂY DỰNG Tai ngay!!! Ban co the xoa dong chu nay!!! CƠNG TY Tư VẤN CẤP THỐT NƯỚC s ố TS TRỊNH XN LAI TÍNH TỐN THIẾT KẾ CẮC CỐNG TRÌNH xử LÝ Nưởc THẢI (Tái bản) TRƯỞNG ĐẠI HỌC «UY N H ề K _ THƯ IỆN _ VVP 44664 NHÀ XUẤT BẢN XÂY DựNG HÀ NỘI - 2 , LỜ I N Ó IĐ Ầ U Trong vòng 10 năm trở lại đây,, trực tiếp thiết kế thẩm định thiết kế nhà máy xử lý nước thải nhà đầu tư ngồi nước, chúng tơi tham quan học tập thu thập tài liệu lý thuyết thực tiễn nước để làm trịn nhiệm vụ Trong cơng việc hàng ngày, nhận tài liệu tham khảo tra cứu tiếng Việt lãnh vực xử lý nước thải cịn q ít, nên mạnh dạn biên soạn “Tính tốn thiết k ế cơng trình xử lý nước th ả i” này, mong góp phần vào tài liệu tham khảo tra cứu kỹ sư chuyên ngành, sinh viên chuyên ngành cấp nước cán bộ, cơng nhân kỹ thuật vận hành nhà iuúx Cuốn sách Kỹ sư Đặng Duy Tĩnh đọc thảo góp nhiều ý kiến, Kỹ sư Hoàng Nam Mỹ, Trần Thị Thùy vẽ chế Q trình biên soạn khơng thể tránh khỏi thiêu sót, mong góp ý bạn đồng nghiệp Ý kiến đóng góp xin gửi địa c h ỉ : Công ty Tư vấn cấ p nước sơ'2 - Phổ Quang, Phường 2, Quận Tân Bình, Thành p h ố Hồ Chí Minh Điện th o i: 08-8 475 164 - 08-8 475 162 TP HỒ CHÍ MINH, 12-1999 Tác giả CHƯƠNG I NGUỒN GỐC VÀ LƯU LƯỢNG NƯỚC THẢI 1.1 NGUỒN GỐC NƯỚC THẢI Nước thải có nguồn gốc nước câp, nước thicn nhicn sau phục vụ đời sông người ăn uổmg, tắm giặt, vệ sinh, giải trí, sản xt hàng hóa, chăn ni v.v nước mưa bị nhiễm bẩn chất hữu vô thải hộ thông thu gom nguồn tiếp nhận Có thể phân loại nước thải cách chung : Nước thải sinh hoạt, nước thải sán xuât, nước mưa nước thâm cháv vào hệ thông coins 1.2 LƯU LƯỢNG NƯỚC THAI Đổ xác định lưu lượng.nước thải khu dân cư, -thị trấn, thị xà, thành phố đà có hữ thơng cơng nước hoạt động tốt dùng phương pháp lưu lượng cửa \a Đo lưu lượng tien hành lien tục 24 ngày, đo ngày lieu biểu tháng, đo tháng điển hình mùa irons năm Nốu khu dân cư hay thị xa chưa cổ hộ thơng cơng hồn chỉnh xây dựng nơi có nhiều cửa xá, việc đo lưu lượng xác định lưu vực cửa xả gặp nhiều khỏ khãn, tính tốn lưu lượng nước thải theo loại sau : 1.2.1 Nưức thải sinh hoạt Nước thải sinh hoạt thường từ 65% đến 80% số lượng nước cấp di qua đồng hồ hộ dân, quan, bộnh viộn, trường học, khu thương mại, khu giải trí v.v ; 65% áp dung cho nơi nóng, khỏ, nước cấp dùng cho việc tưới cỏ khu thương iricỊÌ, quan, trường học, bộnh viện, khu giái trí xa hệ thống cống thoát thành phố, phải xây dựng trạm bơm nước thái hay khu xử lý nước thái ric'ng, tiêu chuẩn thải nước cổ thể tham khảo bảng 1- 1, bảng 1-2, being 1-3 với số liẹu lấy từ Metcalf & Eddy - “Wastewater Engineering v Bảng -1 : Tiêu chuẩn thái nước từ khu dịch vụ thương mại Đơn vị tính Lưu iượng ịỉ/cĩ(fn! 17 tính - tìịịciy) Khoảng dao động Trị sỏ tieu biếu Hành khách 7.5 - 15 11 Gara - ôtô, sửa xe Đầu xe 38 Nhà ga sân bay ro O' Nguồn nước thải Ị Nguồn nước thải Đơn vị tính Lưu lượng ịưđơn vị tính - ngày) Khoảng dao động Trị sô" tiêu biểu Khách hàng ,8 - 19 11 Người phục vụ -6 50 5 - 270 900 -4 38 151 - 212 180 Người phục vụ -4 38 Công nhân -6 49 Máy giặt 703 - 460 080 Tiệm ăn Người ăn ,5 - 15 11 Siêu thị Người làm -5 38 Cơ quan Nhân viên -6 49 Quán bar Kho hàng hóa Nhà vệ sinh Nhân viên phục vụ Khách sạn Hiệu giặt Khách Bảng I - : Tiêu chuẩn thảỉ nước từ công sở Nguồn nước thải Bệnh viện Đơn vị tính Giường bệnh Nhân viên phục vụ Bệnh viện tâm thần Giường bẹnh Nhân viên phục vụ Nhà tù Tù nhân Quản giáo Lưu lượng ịưđơn vị tính - ngày) Khoảng dao động Trị số tiêu biểu 473 - 908 625 -5 38 284 - 530 378 -5 38 284 - 530 435 -5 38 Nhà nghỉ Người nhà điều dưỡng -4 5 322 Trường Đại học Sinh viên - 113 95 Ghi : Theo bảng 1-2 tiêu chuẩn nước thải bệnh viện nên giảm xuốnạ 450 l/đv.ngciy, nhci tù : 100 Ưđv.ngày lù phù hợp với điều kiện nước ta Bảng I - : Tiêu chuẩn thải nước từ khu giải trí Nguồn nước thải Đơn vị tính Lưu lượng (ưđ(fn vị tính - ngày) Khoảng dao động Trị sô' tiêu biểu Khu nghỉ mát có khách sạn mini Người -2 r 227 Khu nghỉ mát lều, trại, ôtô di động Người - 189 151 Quán cà phê giải khát Khách ,8 -1 7,5 Nhân viên phục vụ -4 38 Cắm trại Người 75 - 150 113 Nhà ăn Xuất ăn -3 26,5 Nhân viên - 189 151 Người tắm 19 - 45 38 Nhân viên -4 38 Nhà hát Ghế ngồi ,5 - 15 11 Khu triển lãm, giải trí Người tham quan -3 19 Bể bơi 1.2.2 Nưđc thải công nghiệp Lưu lượng nước thải công nghiệp dao động phụ thuộc vào quy mơ, tính chất sản phẩm, quy trình cơng nghệ nhà máy Khi khơng có sơ" liệu cụ thể nhà máy tính lượng nước thải chung theo diện tích khu công nghiệp (sô" liệu lây từ cuôn Metcalf & Eddy - “Wastewater Engineering”) - Khu công nghiệp gồm nhà máy sản x"t sản phẩm khơ, ngậm nước, lượng nước thải dao động từ - 14 m3/ha.ngày - Khu cơng nghiệp có nhà máy sản x"l sản phẩm có ngậm nước loại ưung bình, lượng nước thải dao động từ 14 - 28 m3/ha.ngày Lượng nước thải khu cơng nghiệp tính theo lượng nước cap qua trình sản xuâ"t thải 90 - 95% 1.2.3 Nưđc ngầm thâm nhập vào mạng lướỉ cơng dẫn nơi mạng lưới ống nước đặt thâ"p mực nước ngầm mạch nông, ln có lượng nước ngầm thâm nhập vào hệ thông công qua thành hô" ga, qua chỗ nôi ông qua thành ông có chat lượng xấu qua chỗ gãy vỡ chưa kịp sửa chữa Ớ nơi mạng ơng nước đặt cao mực nước ngầm, lượng nước thâm nhập vào công xảy lúc mưa thời gian ngắn sau mưa, nước mửa thấm xuống đất chưa kịp tiêu thoát hêt, mực nước ngâm tạm thơi dang cao Lượng nước thâm nhập dao động từ 0,2 m3/ha.ngày vùng khơng có nước ngầm thường xun đến 28 m3/ha ngày vùng có nước ngầm thường xuyên Lượng nước thâm nhập nêu trcn ứng với điều kiện xây dựng quản lý vận hành tốt mạng lưới cơng 1.2.4 Nước mưa a Ở nơi có hai mạng lưới cống nước riêng biệt : Mạng lưới cống thoát nước thải tách rieng với mạng lưới cống thoát nước mưa, lượng nước thải nhà máy xử lý «Ồm : Nước sinh hoạt, nước công nghiệp nước ngầm thâm nhập, nêu sau trận mưa lớn khơng có tượng ngập úng cục Cịn nơi có tượng ngập úng cục bộ, nước mưa tràn qua nắp dậy hố ga chảy vào hệ thống thcnU nước thải, lượng nước thâm nhập thấm từ nước ngầm nước mưa có thơ lên tới 470 mVha.ngày b Ở nơi mạng lưới thoát nước mạng cống chung vừa thoát nước mưa vừa thoát nước bẩn hầu hết mạng lưới thoát nước thị trân, thị xã, thành phố nước ta, lưu lượng nước thải chảy nhà máy xử lý gồm nước thải sinh hoạt, nước thải CÔne nghiệp, nước ngầm thâm nhập phần lượng nước mưa Đc phải đưa phần nước mưa qi = nqsh < qmưa nhà máy xư ly, phan lại nước mưa q2 = qmưa - qi xả trực tiếp nguồn tiếp nhận, mạng cơng cửa xả nước mưa phải câu tạo giếng tách nước có đập tràn, chiều cao chiêu dài đập tràn ỏ giống tách nước đặt trước cửa xả nước mưa tính tốn cho : - Khi lưu lượng vào gicng tách nước : qmưa + qsh < (n + 1) qsh sc khơng có nước tràn qua đập tràn toàn hộ lưựng nước (n + 1) q,h dẫn vồ bể điều hòa nhà máy xử lý - Khi lưu lượng nước chảy vào giống tách nước : qmưa + qsh > (n + Tỉsh : lưựne nước q2 = íqmư., + qsh ) - (n + 1) qsh tràn qua đập tràn vào nguồn tiơp nhận cịn lượng nước (n + 1) qsh chảy vổ bể điều hòa lưu lương chât lượng nhà Hoặc : trcn dườnu cỏne dẫn nước thải nhà máy sau giơng lách nước đật van đóng mở tự động theo lệnh đồne hồ đo nước đặt trước eiốne tách nước, lưu lựợng nước chảy qua đồng hồ q > (n + l )qsh sau thời gian định dc đảm bảo cho nước bân pha lỗng hồn tồn nước mưa, thiet bị báo lưu lượng đồng liồ lệnh đóng hoàn toàn van đường dẫn nước thải vẻ nhà máy, lúc đỏ tồn lượng nước đơn giêng tách nước tràn qua đnp tràn nguồn tiếp nhận Sau mưa, lượng nước gicng tách nước giảm dần qIIllu + qsh < (n + 1)qs|T, van lự động mở trở lại nước lại đưực dẫn nhà máy xử lý Trong công thức trôn : n hộ sỏ pha lỗng tính theo cơng thức : Trong : Qmưii • Lưu lượng nước mưa cần để pha loãng nước sinh hoạt q.sh : Lưu lượng nước thải sinh hoạt So : Nồng độ BOD COD nước sinh hoạt Smưu •Nồng độ BOD COD ưongnựớc mưa (thường BOD5 từ 7- 10 mg/1) Sgh : Nồng độ BOD COD nước cho phép xả 'ào nguồn tiếp nhận (do Sở Khoa học Cơng nghệ Mơi trường quy đính) 1.3 ĐỘ DAO ĐỘNG CỦA LƯU LƯỢNG NƯỚC THẢI Lưu lượng nước thải không.đều theo từn£ ngày thường dao động so với lưu lượng trung bình : lừ 20 - 400% khu dân cư < 000 người từ 50 - 300% khu dân cư < 10 000 người từ 80 - 200% khu dân cư < 100 000 người thành phố lớn, có lượng nước tốì thiểu íiict có lưu lưrma tỏ"i đa so voi lưu lượng trung binh ngày thường từ 1,25 đến 1,5 lần Lượng nước thải không mùa năm, tháng mùa ngày tháng Bảng I - : Giđi thỉệu hệ sơ" khơng điều hịa phụ thuộc vào lưu lượng nưđc thải theo tiêu chuẩn ngành mạng lưới bên cơng trình 20-TCN-51-84 Lưu Iượnsi nước thải trung hình (1/s) 15 30 50 100 200 300 500 800 250 Hộ số khơng điều hịa K 3,5 1,8 1,6 1,4 1,35 1,25 1,2 1,15 Khi lưu lượng trung bình nằm trị sơ" cho bảng, xác định hệ sơ điều hịa K theo nội suy 1.4 CHỌN LƯU LƯỢNG THIẾT k ế Khi thiết kê" nhà máy xử lý nước thải phải tuân theo quy hoạch phát triển khu dân cư tãng dân sô", xây dựng điểm công nghiệp mới, mở rộng mặt đô thị, tăng lượng nước câ"p tăng mức sô"ng v.v khoảng thời gian xác định dự án L Lưu lượng ngày trung bình : Dùng để tính tốn lượng điện tiêu thụ, lượng hóa châ"t tiêu thụ, lượng bùn cặn cần xử lý vận chuyển nguồn tiê"p nhận, lượng nước xả nguồn tiếp nhận Lưu lượng lớn (max), (min) ngày dùng để tính tốn mạng lưới nước, chọn bố trí thiết bị máy bơm trạm bơm nước thải, song chắn rác, bể lắng cát bể điều hòa lưu lượng Khi nhà máy xử lý nước thải có lưu lượng ứng với hệ số khơng điều hịa K < 1,5 khơng xây bể điều hịa lưu lượng mà lấy lưu lượng trung bình cao điểm : 6, 7, 11, 12, 18, 19 để tính tốn tải trọng thủy lực cho cơng trình xử lý sinh học, bể lắng, lây lưu lượng ưung bình để tính tốn cơng trình xử lý bùn Ở nhà máy xử lý nước thải từ hệ thống cống chung có giếng tách nước, phải thiết k ế hồ chứa nước mưa dư với thể tích : w = nqsh X I t : Thời gian mưa dài về.m ùa mưa lượng nước phải bơm vào nhà máy xử lý với lưu lượng : W Qhổsung T T : Thời gian bơm không dài thời gian mưa lưu lượng bổ sung (qbs) có trị số vừa đủ để không làm tăng lải trọng thủy lực cơng trình xử lý lên 1,5 lần so với tải trọng làm việc bình thường Khi nhà máy xử lý nước thải có lưu lượng ứng với hệ số khơng điều hịa K > nên làm bể điều hòa lưu lượng châ't lượng Tính tốn cơng trình thống xử lý sau bể điều hòa với lưu lượng châ't lượng trune bình 24 làm việc ngày 10 CHƯƠNG II CHẤT LƯỢNG NƯỚC THẢI Nước thải sinh hoạt có đặc tính tiêu chất lượng chung phán đốn đánh giá chọn cơng trình xử lý phổ biến, cịn nước thải cơng nghiệp có đặc tính chất lượng khác tùy thuộc vào loại nhà máy, mức độ trang bị cơng nghệ nên khó có tiêu chung để đánh giá chất lượng nước thải chung cho loại cơng nghiệp, loại cơng nghiệp có nước thải khác với nước thải sinh hoạt cần khảo sát, phân tích, đánh giá chất lượng riêng để tìm quy trình xử lý thích hợp Trong tài liệu này, chúng tơi giới thiệu phương pháp tính tốn thiết kế cơng trình xử lý nước thải phương pháp sinh học, áp dụng cho nước thải sinh hoạt nguồn nước thải khác có đặc tính tương tự nước thải sinh hoạt Nước thải sinh hoạt chưa bị phân hủy có màu nâu, chứa nhiều cặn lơ lửng chưa bơc mùi khó chịu Trong nước thải sinh hoạt có chất rắn lơ lửng phân người động vật, xác sô" động vật chết, mảnh vụn thức ẩn, dầu, mở, bănơ sạc vô sinh, !iồ, nhựa vụn, vỏ ưái cây, phê thải khác sau phục vụ cho ăn uống sinh hoại người thải môi trường nước Dưới điều kiện môi ưường định, vi khuẩn tự nhiên có nước đâ"t tân công vào châ"t thải gây phản ứng sinh hóa làm biến đổi tính châ"t nước thải Nước thải chuyển màu từ màu nâu sang màu đen bốc mùi khó chịu Nước thải hỗn hợp nhiều hợp chất hóa học phức tạp, nên việc phân tích đánh giá hợp chât riêng rẽ rât khó khãn khơng thể thực hồn chỉnh được, mà xác định xác mội cách chung nhâ"t hàm lượng clmt hữu hàm lượng chất vơ có nước thải Để phục vụ cho quy trình xử lý làm nước thải phương pháp sinh học, cần phân tích chi tiêu châ"t lượng : Tổng hàm lượng cặn, hàm lượng cặn lơ lửng (SS) cặn hữu cặn vô cơ, nhu cầu oxy sinh hóa (BOD), nhu cầu oxy hóa học (COD), hàm lượng nitơ, hàm lượng photpho, pH nhiệt độ nước II t h n h p h ầ n Và T ín h c h ấ t c ủ a c ặ n c ó t r o n g n c t h ả i Hiên có nhiều phương pháp phân loại xác định thành phần tính chât cặn nước thải* Trong tài liệu giới thiệu phương pháp phân loại để xác định thành phần cặn nước thải mức độ mà theo chung cần thiết cho việc thiết kế cơng trình làm xử lý bùn cặn 11 - Giảm lượng nước bẩn thâm vào nước ngầm bãi thải - gây mùi khó chịu độc tính Có nhiều loại thiết bị làm khơ cặn, tài liệu giới thiệu số loại thông dụng phù hợp với điều kiện nước ta Sân phơi bùn m - Điều kiện áp dụng : Nơi có đất rộng, cách xa khu dân cư, mực nước ngầm thấp mặt đất > m, có sẵn lao động thủ cơng để xúc bùn khô từ sân phơi bùn lên xe tải - Cấu tạo xem hình (14 - 4a) (14 - 4b), sân phơi bùn chia thành ô, kỉch thước ô phụ thuộc vào cách bố trí đường xe vận chuyển bùn khỏi sân phơi độ xa xúc bùn từ ô phơi lên xe (nếu xúc xẻng) thuận tiện nhất, sô" ô làm việc đồng thời phụ thuộc vào lưu lượng bùn xả hàng ngày, độ dày bùn cần làm khô, thời gian chu kỳ phơi (sẽ nói phần sau) Đáy thành ô phơi bùn thường làm bê tông cốt thép hay xây gạch đảm bảo cách ly hoàn tồn dung dịch bùn vđi mơi trường đất chung quanh - Trên đáy ô phơi đổ lớp sỏi cỡ hạt : - 10 mm dày 200 mm, lớp sỏi đặt hệ thống ống khoan lỗ D8 - D10 mm hình xương cá để rút nước hố thu, đáy ô phơi bùn phải cao mực nước ngầm để dễ thu nước Hình 14-4a Sân phơi bùn, lấy bùn thủ công, 8x20m - Trên lớp sỏi lớp cát lọc cỡ hạt 0,5 - mm, dày 150 - 200 nun Làm khô bùn ưên sân phơi xảy theo giai đoạn, giai đoạn 1, lọc qua lớp cát, sỏi, giai đoạn làm khô bốc nước tự nhiên bề mặt rộng Cặn xử lý ổn định có chu kỳ phơi khô ngắn cặn chưa xử lý ổn định 227 } ■ể 3— Hình 14-4b Mặt cật cấu tạo ngăn phơi bùn sỏi 2; Cát ống khoan lỗ thu nước Cặn - Sân phơi bùn có mái che hay khơng có mái che, khơng có mái che, mùa mưa sân phơi không làm việc - Chỉ tiêu thiết k ế : Đ ể đạt nồng độ cặn 25% (độ ẩm 75%) + Chiều dày bùn cm, thời gian phơi tuần (21 ngày) + Chiều dày bùn 10 cm, thời gian phơi tuần (28 ngày) + Chiều dày bùn 12 cm, thời gian phơi tuần (42 ngày) V í dụ : Tính sân phơi bùn nồng độ bùn vào 5%, bùn khô 25% Trọng lượng bùn đưa phơi hàng ngày 600 kg tỷ trọng dung dịch s = 1,02 tỷ trọngbùn khô : 1,07 Sân phơi có mái che, làm việc 365 ngày ưong nãm Xác định diện tích sân phơi G iả i: ì T h ể tíc h d u n g d ịc h b ù n 5% đ a o sân p h i m ỗ i n g y : G 0,600 , V, = — = - ’ = 11,76 m3 s p ,0 x ,0 C họn c h iề u d y bù n 25% cm sau 21 n g y t r ĩ sân p h i đ ợ c lư ợ n g cặ n : G= V s p V = m2 X 0,08 = 0,08 m3 s = 1,07; p = 0,25 G = 0,08 X 1,07 X 0,25 = 0,0214 = 21,4 kg/21 ngày L ợ n g bù n cầ n p h (fi tro n g 21 n g y : G = 21 X 600 = 12.600 kg D iệ n tíc h sân p h i : G 12600 F= —= = 588 m2 g 21,4 228 diện tích phơi, diện tích đường bao quanh, hô thu nước, trạm bơm đưa nước đầu khu xử lý lấy 50% diện tích ô phơi Tổng diện tích sân phơi : F = 1,5 x 588 = 883,2 m2 - Có thể bơ' trí 21 Diện tích : f= 588 21 = 28 m có kích thước x (m) Tích dung dịch bùn xúc bùn khơ theo chu kỳ 21 ngày lần C h iề u cao th n h sân p h i: H = h| + h2 + hỉ + 114 h,: Chiều cao lớp sỏi = 20 cm h2: Chiều cao lớp cát = 20 cm h3: Chiều cao dung dịch bùn 11,76 h3 = - r = 28 = 0,42 m = 42 cm H = 0,2 + 0,2 + 0,42 + 0,3 = 1,12 m Máy lọc cặn chân không Máy lọc chân không thiết bị làm khơ bùn giảm độ ẩm bùn từ 99% xuống 70 - 85% tùy thuộc vào tính chất cặn tồ'c độ quay máy (thời gian làm khô) Loại thiết bị áp dụng nhiều khứ, mười năm gần có nhiều loại thiết bị có hiệu suất cao hơn, chi phí đầu tư chi phí quản lý rẻ nhiều lần, lại có q trình vận hành đơn giản hơn, nên thiết bị lọc chân không khơng cịn sử dụng Hình - giới thiệu sơ đồ làm việc tổ hợp thiết bị hệ làm khô cặn lọc chân không Thiết bị lọc cặn chân không gồm trông lọc hình trụ đặt nằm ngang, vành ngồi bọc vải lọc sợi nilông, sợi thép không rỉ, mắt lưới 80 - 100 pm Trông lọc đặt ngập , thùng chứa cặn — đến - đường kính Khi lọc, trông quay quanh trục nằm ngang, bên trống lọc máy bơm chân khơng rút khơng khí nước để tạo độ chân không từ 300 - 650 mm Hg 'Bên ngồi trơng áp lực khí trời, bên chân khơng, nên nước qua vải lọc vào phía cịn cặn bị giữ lại trôn mặt trông, cặn làm khô đến độ âm 70 - 80% - Chỉ tiêu thiết kế : Năng suât làm khô cặn đến 75% 17,0 kg cặn/m2 bề mặt trống 229 o E Hình 14-5 Sơ đồ lắp đặt máy lọc cặn chân không Máy lọc ép băng tải Máy làm khô cân lọc ép băng tải dùng phổ biên quản lý đơn giản, tôn điện, hiệu suât làm khô cặn châp nhận Hình - giới thiệu sơ câu tạo loại máy lọc ép cặn băng tải - Nguyên tắc làm việc : Hệ thông lọc ép cặn băng tải gồm máy bơm bùn từ bể đặc đến thùng hịa trộn hóa châ't keo tụ (nếu cần) định lượng cặn (1), thùng đặt đầu vào băng tải, hệ thông băng tải trục ép, thùng đựng xe vận chuyển cặn khô, bơm nước để rửa băng tải, thùng thu nước lọc bơm nước lọc đâu khu xử lý Đâu tiên cặn từ thùng định lượng phân phôi (1) vào đoạn đầu băng tải (2) đoạn nước lọc qua băng tải theo nguyên tắc lọc ưọng lực, qua cần gạt (3) để san cặn toàn chiều rộng băng, qua trục ép (4) (5) có lực ép tăng dần Hiệu suất làm khô cặn phụ thuộc vào nhiều thơng, số : đặc tính cặn, cặn có trộn với hóa châ't keo tụ hay khơng, độ rỗng băng lọc, tốc độ di chuyển lực nén băng tải Nồng độ cặn sau làm khô máy lọc ép băng tải đạt từ 15 - 25% - Chỉ tiêu thiêt kế : Máy ép bùn băng tải có thị trường có chiều rộng băng từ 0,5 - 3,5 m, phổ biên loại máy có chiều rộng bãng 1,0 m, 1,2 m, 1,5 m 2,0 m 230 Dung dịch cặn Hình 14-6 Sơ đồ nguyên lý làm việc máy làm khô cặn máy lọc ép băng tải Tải trọng cặn m rộng băng tải dao động từ - k “ / m c h i ề u r ộ n g băng.h, tùy thuộc vào loại cặn loại máy Lượng nước lọc qua băng từ 1,6 đến 6,3 1/m rộng.giây Máy lọc ép băng tải nên đặt nơi rộng, thống gió đề phịng nồng độ H2S q mức cho phép V í dụ : Tính máy ép cặn băng tải để làm khô cặn xử lý ổn định đặc đến (ví dụ Chương 13) trọng lượng cặn 513 kg/ngày 5% Thể tích cặn : 10,2 m3/ngày Máy ép làm việc ngày, tuần làm ngày G iả i : L ợ n g cặ n đư a o m y tu ầ n : G| = x 513 = 591 kg Q=7 = 71,4 m3 X 10,2 L ợ n g cặ n đ a o m y I g iờ : G= 3591 5x8 = 897,75 kg/h 71,4 q = x = 1,785 m3/h C h iề u rộ n g b ă n g tả i nế u ch ọ n n ă n g s u ấ t 0 kg /m rộ n g g iờ : b= 897,75 = 1,49 m 600 chọn máy có chiều rộng băng 1,5 m; suất 600 kg cặn/m.h 231 ề Máy ép cặn ly tâm Làm khô cặn theo nguyên tắc lắng ép cặn lực ly tâm Hình - giới thiệu sơ đồ cấu tạo nguyên tắc làm việc máy Dung dịch cặn bơm vào máy theo ống cô" định đặt dọc tâm máy, nằm lõi trục bánh vít chuyển động chậm ngược chiều với thùng quay để dồn cặn khô đên cửa xả cặn Cặn khỏi đầu ông đặt cuô"i thùng quay, cặn chịu tác động lực ly tâm dính vào mặt thùng, nước trào tháo qua lỗ đặt cuốĩ thùng quay; - Các thông số thiết kế : Lưu lượng câp vào q, đặc tính nồng độ cặn p, nhiệt độ t°, vận tốc quay thùng ly tâm vận tốc quay ngược chiều trục vít dồn cặn co Hình 14-7 Máy li tâm làm khơ cặn có trục vít ép cặn thùng chứa cặn quay ngược chiều Máy ép ly tâm dùng phổ biên nhà máy xử lý nước thải : Vơn đầu tư ít, chi phí quản lý thâp, có tơn điện loại máy khác, hệ thơng kín khơng có mùi, chiêm diện tích, thường xuyên theo dõi Nhược, điểm : Tôn điện loại máy ép băng tải, lượng cặn nước lọc cao băng tải - Ong dẫn rút bùn từ cơng trình phải có đường kính > 200 mm, tính tốn ơng dân bùn máy bơm bùn xem tài liệu tính tốn thủy lực dịng bùn cặn • 232 CHƯƠNG XV TIỆT TRÙNG XV GIỚI THIỆU Nước thải sau xử lý phương pháp sinh học chứa khoảng 105 - lò6 vi khuẩn ml Hầu hết loại vi khuẩn có nước thải khơng phải vi trùng gây bệnh, không loại trừ khả tồn vài loại vi khuẩn gây bệnh Nếu xả nước thải nguồn cấp nước, hồ bơi, hồ ni cá khả lan ưuyền bệnh lớn, phải có biện pháp tiệt trùng nước thải trước xả nguồn tiếp nhận Các biện pháp tiệt ưùng nước thải phổ biến : Dùng Clo qua thiết bị định lượng Clo Dùng Hypoclorit - canxi dạng bột - Ca(C10)2 - hòa tan thùng dung dịch - 5% định lượng vào bể tiếp xúc Dùng Hypo clorit - natri, nước zavel NaClO Dùng Ozon, Ozon sản xuất từ khơng khí máy tạo Ozon đặt nhà máy xử lý nước thải Ozon sản xuất ra, dẫn vào bể hòa tan tiếp xức Dùng tia cực tím (UV) đèn thủy ngân áp lực thâp sản Đèn phát tia cực tím đặt ngập mương có nước thải chảy qua Từ trước đến nay, tiệt trùng nước thải hay dùng Clo hợp chất Clo Clo hóa chât ngành cơng nghiệp dùng nhiều, có sẩn thị trường, giá thành chấp nhận được, hiệu tiệt trùng cao Nhưng năm gần nhà khoa học đưa khuyến cáo hạn chế dùng Clo để tiệt trùng nước thải : Lượng Clo dư 0,5 mg/1 nước thải để đảm bảo an toàn ổn định cho trình tiệt trùng gây hại đến cá sinh vật nước có ích khác Clo kết hợp với hydrocacbon thành hợp cha't có hại cho mơi trường sống Ở nước tiên tiến thay dần Clo Ozon làm chất tiệt trùng nước thải, nghiên cứu áp dụng sát trùng thiết bị phát tia cực tím Động học trình tiệt trùng Clo, thiết bị định lượng, quy trình vận hành nêu tài liệu cấp nước : Xử lý nước câp cho dân dụng công nghiệp - Nhà xuât Khoa học Kỹ thuật 1998 233 - Tính tốn thịết kế cơng trình hệ thơng cấp nước - Nhà xuât Khoa học Kỹ thuật 1999 Trong tài liệu giới thiệu khái quát phương pháp tiệt trùng Ơzơn tia cực tím XV.2 TIỆT TRÙNG BANG OZON Ozon có cơng thức hóa học ở'điều kiện bình thường, Ozon chất không bền vững bị phân hủy nhanh thành khí Oxy dạng bền vững Bởi Ozon chât không bền vững lưu giữ lâu bình chứa nên phải dùng máy sản xuất Ozon nơi sử dụng Ozon sản xuất cách cho Oxy khơng khí qua thiết bị phóng tia lửa điện, tượng ta thấy thiên nhiên sau tia chớp dông bão, khơng khí trở nên mát tác dụng làm khơng khí Ozon Để câp đủ lượng Ozon tiệt trùng cho nhà máy xử lý nước thải, dùng máy phát tia lửa điện gồm điện cực kim loại đặt cách khoảng cho khơng khí chạy qua cấp dịng điện xoay chiều vào điện cực để tạo tia hồ quang, đồng thời với việc thổi luồng khơng khí qua khe hở điện cực để chuyển phần Oxy thành Ozon Nguồn khơng khí vừa nguồn câp Oxy vừa chất điện môi để san điện tích phóng tồn bề mặt điện cực, ngăn cản tượng phóng điện tải cục Sản phẩm phụ trình sản xuât Ozon nhiệt lượng Luồng khơng khí qua khe hở điện cực không đủ để làm lạnh (hạ nhiệt) điện cực, nhiệt độ cao, Ozon sản xuất rât dễ bị phân hủy thành Oxy cần phải lắp thiết bị làm lạnh điện cực máy sản xuất Ozon Có loại thiêt bị làm lạnh điện cực : L Làm lạnh không khí Làm lạnh nước Dưới tác dụng tia lửa điện, phần Nitơ phản ứng với nước thành Axít Nitric có tác dụng ăn mịn kim loại máy phát, để loại trừ tượng này, khơng khí trước cho vào máy tạo Ozon phải làm để khử hoàn toàn độ ẩm Nồng độ Ozon hỗn hợp khí khỏi máy phát từ - % tính theo trọng lượng đưa thẳng vào bể hòa tan tiếp xúc với nước thải để tiệt trùng Hiệu tiệt trùng phụ thuộc vào chât lượng nừớc thải, cường độ khuây trộn thời gian tiêp xúc Dựa vào thời gian tiếp xúc cần thiết từ đến phút, thường thiết kế loại bể hòa tan khuấy trộn Ozon vào nước thải : Đi qua lớp lọc Dùng Ezector Dùng cánh khuây để hịa tan khí 234 ưu nhược điểm Ozon ; + Ư u đ iể m : Khơng có mùi Làm giảm nhu cầu Oxy nước, giảm nồng độ chất hữu cơ, giảm nồng độ chất hoạt tính bề mặt ' Khử màu, phenol, Xianua Tăng nồng độ oxy hịa tan Khơng có sản phẩm phụ gây độc hại Tăng vận tốc lắng hạt lơ lửng + N h ợ c đ iể m : Von đầu tư ban đầu cao Tiêu tốn lượng điện Khả tiệt trùng Ozon : Độ hòa tan vào nước Ozon gap 13 lần độ hòa tan Oxy Khi vừa cho Ozon vào nước, tác dụng tiệt ưùng xảy ít, Ozon hịa tan đủ liều lượng, ứng với hàm lượng đủ để oxy hóa chất hữu vi khuẩn có ưong nước, lúc tác dụng tiệt trùng Ozon mạnh nhanh gấp 3.100 lần so với Clo, thời gian tiệt trùng xảy khoảng từ đến giây Liều lượng Ozon cần để tiệt trùng nước thải sau lắng bể lắng đợt thường dao động từ - 15 mg/1, tùy thuộc vào chất lượng nước xử lý Ozon có tác dụng tiêu diệt virút mạnh thời gian tiếp xúc đủ dài khoảng phút Khả sử dụng Ozon quy trình xử lý nước thải : Ozon có khả khử chất rắn nước thải tác dụng oxy hóa tuyển nổi, bọt cặn lên cho Ozon hòa tan vào nước thải, bọt trình lên hấp thụ số lớn cặn cứng, hợp chất Nitơ phot pH nước thải tăng lên chút C thoát Khử màu độ đục tác dụng oxv hóa Ozon với hợp chât tạo màu Chuyển hóa N H / thành N 3\ Nồng độ Ozon khơng khí cao mg/1 gây độc hại cho người quản lý vận hành, cần phải có biện pháp phát phòng ngừa gian đặt máy 235 ê XV.3 TIỆT TRÙNG BANG TIA c ự c TÍM Tia cực tím (ƯV) tia xạ điện từ có bước sóng khoảng - 400 nm (nanometer) Độ dài sóng tia cực tím nằm ngồi vùng phát hiện, nhận biết mắt thường Dùng tia cực tím để tiệt trùng khơng làm thay đổi tính chất hóa học lý học nước Tia cực tím tác dụng làm thay đổi DNA tế bào vi khuẩn, tia cực tím có độ dài bước sóng 254 nm, có khả diệt khuẩn cao Trong nhà máy xử lý nước thải, dùng đèn thủy ngân áp lực thấp để phát tia cực tím, loại đèn phát tia cực tím có bước sóng 253,7 nm, bóng đèn đặt hộp thủy tinh khơng hấp thụ tia cực tím, ngãn cách đèn nước thải Đèn lắp thành hộp đựng có vách ngăn phân phôi để nước chảy qua hộp, trộn sô" lượng vi khuẩn qua đèn thời gian tiếp xúc hộp cao Lớp nước qua đèn có độ dày khoảng mm, lượng tiêu thụ từ 000 - 13 000 microwat /s Các loại đèn thủy ngân áp lực tâp sản x"t tia cực tím phát công suâ"t 30 000 microwat /s, độ bền 000 đến 000 Nhược điểm tỉa cực tím : Chi phí vận hành cao Độ vẩn đục nước chat nhờn bám vào đèn ngăn cản tia cực tím tác dụng vào vi khuẩn, hiệu tiệt trùng thấp Các thực nghiệm gần cho kết qua : Nước thải có hàm lượng cặn lơ lửng s s < 50 mg/1, sau qua hộp đèn cực tím với tiêu chuẩn nãng lượng nêu cho kết : Trong nước 200 Coliform/100 ml Kêt khích lệ việc nghiên cứu để áp dụng đèn cực tím nhiều 236 TÀI LIỆU THAM KHẢO Trần Hiếu Nhuệ - Lâm Minh T riết: xứ lý nước thải, Giáo trình Trường Đại học Xây dựng - 1978 Trần Hiếu Nhuệ : Thoát nước xử lý nước thải công nghiệp, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội - 1998 Trịnh Xuân L a i: Xử lý nước thải bệnh viện - Đề tài nghiên cứu cấp Bộ Tính tốn thiết kế trạm xử lý nước thải Bệnh viện Đa khoa Nha Trang, Phan Rang, Long Xuyên, Rạch Giá, cầ n Thơ Lâm Minh Triết cộng sự: Tập báo cáo kết nghiên cứu xác định quy ứình cơng nghệ xử lý nước thải loại hình cơng nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh - sở Khoa học Cơng nghệ Mơi trường Thành phố Hồ Chí Minh, năm 1997 - 1998 Metcalf & Eddy: Wastewater Engineering Treatment Disposal Reuse third Edition 1991 HcoBJieB C.B., Kape/IMH fl A., CTpoiin3aaT 1975 Manual of Wastewater Operation - Prepared by the Taxaswater Utilities Association Manual Committee - J p Teller - P.E Chairman X io c o b A.M.: KanajiM3amta, MocKBa flcoBJieB: BlIOXMMM'ieCKMe aổpaổOTKM CTOMHbix BOa - ripoueccbi H annapaTbi MocKBa CTp0HH3flaT 1982 Environmental Engineering - Me Graw - Hill International Edition - Gerard Kiely - 1996 237 MỤC LỤC L i n ó i đầu CHƯƠNG I : NGUỒN G ố c VÀ LƯU LƯỢNG NƯỚC THẢI 1.1 Nguồn g ố c nước thải .5 1.2 Lưu lượng nước thải .5 1.3 Độ dao động lưu lượng.nước thải 1.4 Chọn lưu lượng thiết k ế : CHẤT LƯỢNG NƯỚC THẢI .i 11 II Thành phần tính chất cặn có nước thải 11 11.2 Nhu cầu ơxy sinh hóa BOD nhu cầu • ơxy hóa học (COD) .14 11.3 Ôxy hòa tan 14 11.4 Thành phần thức ăn (chất nền) nước thải 14 11.5 Trị số pH ~ 15 11.6 Các hợp chất nitơ photpho nước thải 15 11.7 Các hỢp chất vô nưđc thải 16 11.8 Thành phần vi sinh nước th ải: 17 CHƯƠNG I I : CÁC PHƯƠNG PHÁP x LÝ VÀ XẢ NƯỚC THẢI VÀO NGUỒN TIẾP NH ẬN 21 III Xả nước thải vào nguồn tiếp nhận 21 111.2 Mức độ xử lý nước thải theo luật môi trường 22 111.3 Các phương phấp xử lý nước thải 26 CHƯƠNG I I I : CÁC CƠNG TRÌNH TIEN x l ý v x LÝ s b ộ 31 IV Tiền xử l ý 31 IV Xử lý sơ (Bể lắng cát - Bể lắng đợt - Bể điều hòa) .32 CHƯƠNG IV CHƯƠNG V : XỬ LÝ SINH HỌC ĐỂ k h c c h ộ p c h ấ t HỮU Cơ CHỨA CACBON, NITƠ, PHOTPHO .53 v l Giới thiệu phương pháp xử lý sinh học .53 V Lập cơng thức tính tốn bể Aerotank, phản ứng hiếu khí ; 64 V.3 Giá trị hệ số động học trình 71 V Khử chất dinh dưỡng Nitơ Photpho phương phầp sinh học .75 C H Ư Ơ N G V I : CÁC QUY TRÌNH x LÝ NƯỚC THẢI BẰNG b ể PHẢN ỨNG H ẾU KHÍ (AEROTANK) VỚI BÙN HOẠT TÍNH Lơ LỬNG 89 VI Mô tả quy trình 89 VI.2 Cơng thức tính tốn tiêu thiết kế 90 238 VI-3 Xác định hệ số sử dụng thể tích loại bể Aerotank theo quy trình vận hành đặc tính thiết bị làm thống .! 95 VI.4 Phân loại bể Aerotank theo sơ đồ vậii hành 101 VI.5 Lượng Oxy cần thiết ! Ị 105 VI.6 Tính lượng khơng khí cần thiết 106 : TÍNH TỐN, LựA c h ọ n c c t h ế t b ị l m t h o n g .109 VII Thí nghiệm đo cơng suất thiết bị 109 VII.2 Thiết bị làm thống khí nén 110 VII.3 Thiết bị khí làm thống bề mặt 119 CHƯƠNG VU C H Ư Ơ N G V I I I : BỂ AEROTANK LÀM VIỆC THEO MẺ KẾ T Ế P VÀ MƯƠNG OXY HÓA 133 VIII B ể Aerotank làm việc theo mẻ k ế tiếp : 133 VIII.2 Mương oxy hóa : BỂ LANG đ ộ t n ỉ 47 IX Cơng thức tính tốn : IX.2 Cấu tạo tiêu thiết kế 151 IX.3 Tính tốn bể lắng đợt II C H Ư Ơ N G IX : CHƯƠNG X : HỒ HlẾU KHÍ CĨ T H Ế T b ị l m t h o n g 163 x l Khả khử BOD hồ : X Chất lượng nước sau xử lý X.3 Lượng Oxy cần thiết X.4 Ảnh hưởng nhiệt độ : X.5 cường độ khuấy ưộn : X Lắng cặn hồ lắng (bể lắng đợt 2) : .165 C H Ư Ơ N G X I : XỬ LÝ NƯỚC THAI BANG VI SINH DÍNH BÁM TRONG MƠI TRƯỜNG HIẾU KHÍ 172 XI Cơ sở lý thuyết phương pháp : 172 XI.2 Bể lọc sinh học có vật liệu tiếp xúc không ngập nước 173 XI Bể lọc sinh học có lớp vật liệu ngập nước 187 CHƯƠNG X II:x LÝ NƯỚC THẢI BANG VI SINH YEM k h í t r o n g MÔI TRƯỜNG CẶN L LỬNG VÀ MÔI TRƯỜNG VI SINH DÍNH B Á M 192 XII Quá trình sinh học phân loại cơng trình 192 XII.2 Bể xử lý yếm khí có lớp cặn lơ lửng (ƯASB) 193 XII.3 B ể lọc yếm khí : 239 : XỬ LÝ VÀ THẢI BÙN CẶN RA N G U ồN T Ế P NH Ậ N 199 XIII Xuất xứ, số lượng đặc tính loại bùn cặn nhà máy xử lý nước thải : 199 XIII.2 Nồng độ thể tích hỗn hựp cặn lắng : 203 XIII Các dây chuyền công nghệ xử lýbùn c ặ n 207 C H Ư Ơ N G X III Vtố u t -■ : CƠNG TRÌNH VÀ THIET.BỊ x l ý c ặ n .212 XIV Hồ chứa ổn định cặn yếm khí nén cặn, làm khô cặn 212 XIV.2 Cô đặc c ặ n 215 XIV Ổn định cặn : 220 C H Ư Ơ N G X IV TBỆT t r ù n g : .233 XV Giới th iệu .233 XV.2 Tiệt trùng Ozon : : 234 XV.3 Tiệt trùng tia cực tím : 236 CHƯƠNG XV : TÀI LIỆU THAM KHẢO' 240 237 TÍNH TỐN THIÉT KÉ CÁC CƠNG TRÌNH x LÝ NƯỚC THẢI (T i b ả n ) Chiu trách nhiệm xuất hán: Giám đơc NGƠ ĐỨC VINH Biên tập: Ché bản: Sưa hàn in: Trình bày bìa: Biên tập /ái bàn: NGUYỄN THANH NGUN HỒNG NAM MỸ, TRÀN THỊ THÙY, LÊ HƯƠNG NGUYÊN THANH NGUYÊN NGUYỄN HỮU TÙNG LẺ HỔNG THÁI In 0 c u ố n , khố 19 x c m X n g in N h xuất X â y d ự n g , số 10 H oa Lu Hà N ộ i S ố x c nhận D K X B : I - 2 / C X B I P H / - I / X D n g y 2 / / 2 Mã số IS B N : - - - - Q u y ế t định xuất bán số: - 2 / Q Đ - X B X D n g y / / 2 In x o m i n ộp lưu ch ic u tháng / 2