Xử lý nước thải sinh hoạt khu chung cư công suất 400 m3ngày đêm

Xử lý nước thải sinh hoạt khu chung cư công suất 400 m3ngày đêm Xử lý nước thải sinh hoạt khu chung cư công suất 400 m3ngày đêm Xử lý nước thải sinh hoạt khu chung cư công suất 400 m3ngày đêm Xử lý nước thải sinh hoạt khu chung cư công suất 400 m3ngày đêm Xử lý nước thải sinh hoạt khu chung cư công suất 400 m3ngày đêm THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC CẤP SINH HOẠT CHO CỤM DÂN CƯ 10,000 NGƯỜI, CÔNG SUẤT 2100m3NGÀY ĐÊM NGUỒN NƯỚC SÔNG ĐỒNG NAI XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT KHU CHUNG CƯ CÔNG SUẤT 400 m3NGÀY ĐÊM XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT KHU CHUNG CƯ CÔNG SUẤT 400 m3NGÀY ĐÊM

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN

BỘ MÔN KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG

ĐỒ ÁN MÔN HỌC

XỬ LÝ NƯỚC CẤP VÀ NƯỚC THẢI

ĐỀ TÀI

XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT KHU CHUNG

Giảng viên bộ môn: PGS.TS Đặng Vũ Bích Hạnh

Giảng viên hướng dẫn: TS Nguyễn Thái Anh

Sinh viên thực hiện:

Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 03 năm 2023

LỜI CẢM ƠN

Trong quá trình thực hiện đồ án môn học, chúng em đã gặp không ít khó khăn về mặt kiến thức, cũng như mức độ thuần thục để tính toán và thiết kế cho một dự án thực

tế

Tuy khó khăn là thế nhưng chúng em đã nhận được rất nhiều sự quan tâm và giúp

đỡ từ Thầy, Cô Đặc biệt chúng em xin được gửi lời biết ơn sâu sắc đến thầy TS Nguyễn Thái Anh, người đã hết lòng hướng dẫn và giúp đỡ cho chúng em hoàn thành đồ án môn học này

Xin chân thành cảm ơn các Thầy, Cô của Khoa Môi trường và Tài nguyên, Trường Đại học Bách Khoa Thành phố Hồ Chí Minh đã truyền đạt kiến thức, kinh nghiệm và góp ý để chúng em tự hoàn thiện bản thân mình, không chỉ về mặt chuyên môn, mà còn

về cách tư duy, học hỏi và ứng dụng thực tế Đồng thời, em cũng xin cảm ơn gia đình, bạn bè, những người đã hỗ trợ, động viên em trong quá trình hoàn thành đồ án môn học này

Cuối cùng, em xin kính chúc quý Thầy Cô, các bạn luôn khỏe mạnh, đạt nhiều thành công trong học tập và công việc

Dù đã cố gắng và nỗ lực nhưng đồ án này vẫn còn nhiều hạn chế và thiếu sót, kính mong quý Thầy Cô góp ý thêm cho em

Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 08 tháng 03 năm 2023

Trương Khải Nguyên

MỤC LỤC

DANH MỤC BẢNG ii

DANH MỤC HÌNH ẢNH iii

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU 1

1.1 Đặt vấn đề 1

1.2 Mục tiêu 1

1.3 Phạm vi 1

CHƯƠNG II: TỔNG QUAN 2

2.1 Đặc tính nước thải sinh hoạt 2

2.2 Sơ đồ công nghệ 1 (Sử dụng 2 bể chính là anoxic và MBR) 5

2.3 Sơ đồ công nghệ 2 (Sử dụng 2 bể chính là Anoxic và Aerotank) 8

2.4 Tổng quan về công nghệ MBR 10

2.5 So sánh, lựa chọn giữa hai công nghệ MBR và Aerotank 12

CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ 14

3.1 Thành phần và tính chất nước thải đầu vào và đầu ra 14

DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.1 Nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải sinh hoạt tiêu biểu 3

Bảng 2.2: Phân loại màng theo đặc tính 9

Bảng 2.3: Phân loại màng theo kích thước lỗ 9

Bảng 2.4: So sánh 2 Bể MBR và Aerotank 10

Bảng 3.1 Thành phần nước thải đầu vào và quy chuẩn đầu ra 12

Bảng 3.2 Thông số đầu vào nước thải và tiêu chuẩn Việt Nam 13

Bảng 3.3 Thông số màng Kubota FS 510 26

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 2.1 Sơ đồ công nghệ 1 5 Hình 2.2 Sơ đồ công nghệ 2 8

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU

H2S và NH3,CH4 gây hôi thúi làm giảm pH, Nitơ và Phốt pho cao gây hiện tượng phú dưỡng hóa ở các nguồn nước tiếp nhận tạo nên sự thay đổi cực đoan về nồng độ oxi gây chết các sinh vật Ngoài ra nước thải sinh hoạt không được xử lý khi thải ra môi trường còn tạo điều kiện cho các loại dịch bệnh như bệnh về đường ruột, bệnh viêm da, viêm

hô hấp, bệnh tả kiết lị, ngộ độc, ung thư, Ảnh hưởng rất lớn đến đời sống con người

và hệ sinh thái xung quanh Từ đó việc xử lý nước thải sinh hoạt cho các khu chung cư

đã trở thành một điều bắt buộc để tránh các tác động xấu trên Với sự hạn chế về diện tích cũng như chất lượng nước đầu ra khắc khe, thiêt kế hệ thống xử lí nước thải cho chung cư là vô cùng cần thiết để hướng tới một nền kinh tế-xã hội phát triển bền vững

1.2 Mục tiêu

lý nước thải đạt được mục tiêu: Nước thải sau xử lý đạt cột A QCVN 14:2008/BTNMT Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải sinh hoạt trước khi thải ra nguồn tiếp nhận

1.3 Phạm vi

Tổng quan, tính toán, thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt chung cư sử dụng công nghệ AO-MBR (Công nghệ được đề xuất)

CHƯƠNG II: TỔNG QUAN

2.1 Đặc tính nước thải sinh hoạt

❖ Nguồn gốc phát sinh

Nước thải sinh hoạt là loại nước được thải ra trong các quá trình sinh hoạt của con người Nhìn chung nước thải sinh hoạt có nguồn gốc rất đa dạng Bao gồm các loại nước thải có thể kể đến như sau: Nước đen (do con người bải tiết ra), nước xám (từ các quá trình như tắm, giặt giũ, tẩy rửa, vệ sinh cá nhân…) Lượng nước thải sinh hoạt của một khu dân cư phụ thuộc vào dân số, tiêu chuẩn cấp nước và đặc điểm của hệ thống thoát nước Các trung tâm đô thị thường có tiêu chuẩn cấp nước cao hơn so với các vùng ngoại thành và nông thôn, do đó lượng nước thải tính trên đầu người cũng có sự khác biệt giữa thành thị và nông thôn Nước thải sinh hoạt ở các trung tâm đô thị thường được thoát bằng hệ thống thoát nước dẫn ra các sông rạch, còn ở các vùng ngoại thành và nông thôn

do không có hệ thống thoát nước nên nước thải thường được tiêu thoát tự nhiên vào các

ao hồ hoặc bằng phương pháp tư thấm

❖ Đặc điểm nước thải sinh hoạt

Nước thải sinh hoạt thường chiếm khoảng 80% lượng nước được cấp cho sinh hoạt Nước thải sinh hoạt chứa nhiều chất hữu cơ dễ bị phân hủy sinh học ngoài ra còn

có cả các thành phần vô cơ, vi sinh vật và vi trùng gây bệnh rất nguy hiểm Ngoài ra nước thải sinh hoạt thường chứa các thành phần dinh dưỡng rất cao Nhiều trường hợp vượt quá nhu cầu phát triển của vi sinh vật trong các quá trình xử ly sinh học

Bảng 2.1 Nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải sinh hoạt tiêu biểu

Nguồn: Hoàng Huệ - Xử lí nước thải

❖ Thành phần nước thải sinh hoạt gồm 2 loại

Nước thải nhiễm bẩn do chất bài tiết con người từ các phòng vệ sinh

Nước thải nhiễm bẩn do các chất thải sinh hoạt: cặn bã, dầu mỡ từ các nhà bếp của các nhà hàng, khách sạn, các chất tẩy rửa, chất hoạt động bề mặt từ các phòng tắm, nước rửa vệ sinh sàn nhà…

❖ Tác động của nước thải sinh hoạt tới môi trường

Nước thải sinh hoạt gây ra sự ô nhiễm môi trường do các thành phần ô nhiễm:

+ COD, BOD : Sự khoáng hoá, ổn định chất hữu cơ tiêu thụ một lượng lớn

và gây thiếu hụt oxy của nguồn tiếp nhận dẫn đến ảnh hưởng của hệ sinh thái môi trường nước Nếu ô nhiễm quá mức điều kiện yếm khí có thể hình thành Trong quá trình phân huỷ yếm khí sinh ra các sản phẩm như H2S, NH3, CH4,… làm cho nước có mùi hôi thối

và làm giảm pH của môi trường nước nơi tiếp nhận

+ SS: Lắng đọng ở nguồn tiếp nhận gây điều kiện yếm khí

+ Nhiệt độ: Nhiệt độ nước thải sinh hoạt thường không gây ảnh hưởng đến

đời sống của thuỷ sinh vật

tiêu chảy, ngộ độc thức ăn, vàng da,…

+ N, P: Đây là những nguyên tố dinh dưỡng đa lượng Nếu nồng độ trong

nước quá cao dẫn tới hiện tượng phú dưỡng hoá, đó là sự phát triển bùng phát của các + Loại tảo: Làm cho nồng độ oxy trong nước rất thấp vào ban đêm gây ngạt

thở và gây chết các thuỷ sinh vật, trong khi đó ban ngày nồng độ oxy rất cao do quá trình hô hấp của tảo thải ra

+ Dầu mỡ : Gây mùi, ngăn cản khuếch tán oxy trên bề mặt

2.2 Sơ đồ công nghệ 1 (Sử dụng 2 bể chính là anoxic và MBR)

Bể nén bùn

Nước sau xử lý đạt cột A QCVN 14:2008/BTNMT

Máy thổi khí

Nước rửa màng Hóa chất khử trùng (clorine)

Đường nước Đường khí Đường bùn Đường hóa chất Song chắn rác

Với đặc tính nhiều dầu mỡ của nước thải nhà bếp và nồng độ ô nhiễm cao từ nước thải từ nhà vệ sinh nên bể tách dầu mỡ và bể tự hoại là cần thiết trong sơ đồ xử lý nước thải sinh hoạt có sử dụng công nghệ màng Bể gom và bể điều hòa đóng vai trò không

để thất thoát nước thải ra ngoài môi trường và ổn định nồng độ cũng như là lưu lượng của nước thải đầu vào Và với việc diện tích xây dựng hệ thống xử lý nước thải hạn chế của chung cư nên cụm bể Anoxic và MBR được sử dụng để vừa có thể loại bỏ chất ô nhiễm và tiết kiệm diện tích xây dựng Cụ thể qui trình xử lý nước thải sinh hoạt khu dân cư như sau:

Nước thải sinh ra từ các hoạt động trong khu chung cư, gồm nhiều nguồn khác nhau: nước thải từ nhà bếp, nước thải từ toilet, và nước thải sinh hoạt khác Chúng sẽ theo hệ thống thoát nước dẫn về cống chung để dẫn đến trạm xử lý nước thải trong khu vực

Nước thải đầu vào được dẫn đi qua song chắn rác tinh trước khi vào bể gom và tách cặn Công đoạn thu gom nước thải đóng vai trò hết sức quan trọng trong hệ thống

xử lý nước thải sinh hoạt bằng công nghệ MBR Một hệ thống thu gom không đồng bộ

sẽ dẫn tới việc thu gom không hiệu quả, làm nước thải thất thoát nhiều Rác sẽ được vớt định kỳ và đem về khu tập trung chất thải rắn của khu vực Nước thải sau đó được bơm qua bể điều hòa

Vì nồng độ chất thải và lưu lượng nước thải ở các giờ trong ngày là không như nhau nên chúng cần được ổn định để đảm bảo hoạt động bình thường của các công trình phía sau Bể điều hòa có nhiệm vụ ổn định nồng độ chất thải (BOD, COD, N, P…) và lưu lượng nước thải cho các công trình phía sau Tránh hiện tượng hệ thống xử lý bị quá tải

Nước thải trong bể điều hòa được sục khí liên tục từ máy thổi khí Hệ thống đĩa phân phối khí nhằm tránh hiện tượng yếm khí dưới đáy bể Nước thải sau bể điều hòa được bơm vào bể Anoxic

Tại bể Anoxic có lắp đặt máy khuấy chìm với mục đích làm xáo trộn nước thải để tạo môi trường thiếu khí cho hệ và nhờ có đường hồi lưu nước từ bể sinh học MBR tạo

môi trường thiếu khí cho hệ vi sinh vật thiếu khí phát triển giúp quá trình khử nitrat (bằng cách biến đổi Nitơ từ dạng NO3- thành dạng khí N2) và khử photpho diễn ra triệt

để Nước thải sẽ tiếp tục được dẫn qua bể sinh học MBR

Bể sinh học MBR có nhiệm vụ xử lý hàm lượng chất hữu cơ hòa tan trong nước thải đồng thời tách bùn, vi khuẩn và các chất hòa tan bằng màng Với hệ thống thổi khí vừa cung cấp khí cho vi sinh vật hoạt động, vừa làm nhiệm vụ đẩy các cặn bám khỏi màng hạn chế bị nghẹt

Vi sinh vật, chất ô nhiễm, bùn hoàn toàn bị giữ lại tại bề mặt màng và đồng thời chỉ có nước sạch mới qua được màng Bùn nằm lại trong bể và định kỳ bơm về bể chứa bùn Nước thải sau xử lý sẽ đạt QCVN 14/2008 BTNMT Cột A Bùn được chuyển sang

bể nén bùn để giảm thể tích bùn, rồi được đưa vào máy ép bùn và được công ty chuyên trách thu gom đem đi xử lý theo đúng quy định

2.3 Sơ đồ công nghệ 2 (Sử dụng 2 bể chính là Anoxic và Aerotank)

Hình 2.2 Sơ đồ công nghệ 2

Thuyết minh sơ đồ công nghệ:

Nước thải sinh ra từ các hoạt động trong khu cao ốc văn phòng, gồm nhiều nguồn

khác nhau: nước thải từ nhà bếp, hầm tự hoại, sẽ theo hệ thống thoát nước dẫn về cống

chung để dẫn đến trạm xử lý nước thải trong khu vực

Nước thải đầu vào

Đường nước Đường khí Đường bùn Đường hóa chất

Vì nồng độ chất thải và lưu lượng nước thải ở các giờ trong ngày là không như nhau nên chúng cần được ổn định để đảm bảo hoạt động bình thường của các công trình phía sau Bể điều hòa có nhiệm vụ ổn định nồng độ chất thải (BOD, COD, N, P…) và lưu lượng nước thải cho các công trình phía sau Bể điều hòa có nhiệm vụ ổn định nồng

độ chất thải (BOD, COD, N, P…) và lưu lượng nước thải cho các công trình phía sau Tránh hiện tượng hệ thống xử lý bị quá tải Nước thải trong bể điều hòa được sục khí liên tục từ máy thổi khí Hệ thống đĩa phân phối khí nhằm tránh hiện tượng yếm khí dưới đáy bể Nước thải sau bể điều hòa được bơm vào bể Anoxic

Tại bể Anoxic có lắp đặt máy khuấy chìm với mục đích làm xáo trộn nước thải để tạo môi trường thiếu khí cho hệ và nhờ có đường hồi lưu nước từ bể Aerotank tạo môi trường thiếu khí cho hệ vi sinh vật thiếu khí phát triển giúp quá trình khử nitrat và khử photpho diễn ra triệt để Nước thải sẽ tiếp tục được dẫn qua bể sinh học Aerotank Tại đây bố trí hệ thống thổi khí cung cấp oxy cho vi sinh vật hiếu khí Vi sinh vật hiếu khí

sử dụng oxy và các thành phần dinh dưỡng trong dòng nước thải để phát triển sinh khối Tiếp theo hỗn hợp nước thải và bùn sinh ra được dẫn qua ngăn lắng để tách bùn sinh học

Tại bể lắng do tiết diện lắng lớn mà chiều cao lắng thấp do đó phần vát đáy thu bùn không đạt được góc phù hợp do đó bố trí thêm hệ thống gạt bùn và thu bùn đáy, để đảm bảo tuần hoàn và thu được toàn bộ lượng bùn sinh ra

Tại bể khử trùng, nước thải được tiếp xúc với dung dịch Clo được châm ở đầu bể

Bể cấu tạo hình ziczac (ngăn bởi các bức tường) nhằm làm tăng chiều dài đường đi giúp hóa chất tiếp xúc với nước thải lâu

Nước thải sau xử lý sẽ đạt QCVN 14/2008 BTNMT Cột A Bùn được chứa trong

bể chứa bùn, sau một thời gian, phần bùn sẽ lắng xuống và được công ty chuyên trách thu gom đem đi xử lý theo đúng quy định

và có tiềm năng nitrat hóa/ khử nitrat tốt hơn, dễ vận hành Nhược điểm của công nghệ MBR là nghẽn màng ảnh hưởng đến lưu lượng đầu ra và tuổi thọ của màng

Nguyên lý hoạt động của màng:

Lọc màng diễn ra theo cơ chế chọn lọc, có nghĩa là chỉ cho những chất có kích thước nhỏ hơn lỗ màng đi qua, còn những chất có kích thước lơn hơn lỗ màng sẽ bị giữ lại Quá trình vận chuyển chất qua màng có thể được thực hiện dưới tác động của quá trình đối lưu; quá trình khuếch tán phân tử hoặc do trường điện từ, nhiệt độ, áp suất, nồng độ Tuy nhiên động lực chính của quá trình là sự chênh lệch áp suất giữa hai bên màng Quá trình lọc màng có thể tách dòng thành hai dòng riêng biệt: dòng thấm là phần chất lỏng đi qua màng và dòng đậm đặc là dòng chứa những phân tử bị giữ lại ở màng Phân loại:

Dựa vào đặc tính của màng ta có các loại:

Bảng 2.2: Phân loại màng theo đặc tính.

Dựa vào kích thước lỗ có thể chia màng lọc áp lực thành các loại:

Bảng 2.3: Phân loại màng theo kích thước lỗ

Nguồn: Ezugbe & Rathilal, 2020

Tùy theo vị trí đặt màng ta có thể chia thành 2 loại đó chính là màng nhúng chìm

bể lắng 2 của bùn hoạt tính thông thường (CAS) Tuy nhiên, phần bùn được giữ lại và

tuần hoàn lại về bể xử lý, còn phần nước được bơm qua bộ lọc để đi ra ngoài Công nghệ này thường được sử dụng khi hệ thống có nồng độ bùn cao Trong hệ thống màng nhúng chìm MBR, module màng lọc được nhúng trực tiếp vào bể phản ứng, sử dụng bơm hút

để hoạt động, có hệ thống sục khí dưới module màng, nhằm kiểm soát sự bám cặn của màng và cung cấp khí cho hệ thống

2.5 So sánh, lựa chọn giữa hai công nghệ MBR và Aerotank

Diện tích bể nhỏ, có thể thi công ở nơi

có diện tích nhỏ Thích hợp cho chung

➔ Qua bảng so sánh trên, phương án 1 sẽ có lợi hơn về mặt diện tích và chí phí xây dựng, điều kiện rất phù hợp với diện tích có hạn ở chung cư Cùng với đó khả năng xử lý tốt các chất ô nhiễm trong nước đảm bảo đầu ra đạt cột A QCVN 14:2008/BTNMT, đồng thời có những ưu điểm phù hợp với dự án chung cư này

CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ

3.1 Thành phần và tính chất nước thải đầu vào và đầu ra

Bảng 3.1 Thành phần nước thải đầu vào và quy chuẩn đầu ra

đầu vào

QCVN 14:2008, cột A

Nhận xét: Nước thải có thành phần ô nhiêm chủ yếu là BOD, COD, Nito, Photpho

Tỉ số BOD/COD = 0,66 cho thấy trong thành phần nước thải gồm nhiều chất hữu cơ dễ phân hủy, có thể xử lí bằng phương pháp sinh học Ngoài ra có thành phần nito và photpho cao trong dòng thải nên cần phải xử lí để tránh hiện tượng phú nhưỡng hóa khi

thải vào nguồn tiếp nhận, do đó cùng với phương pháp hiếu khí để xử lí BOD, COD cần

có công trình thiếu khí để xử lí nito

Lưu lượng đầu vào hệ thống

Lưu lượng trung bình Qtb = 400 m3/ngày

❖ Xác định các thông số đặc trưng cần cho thiết kế:

sBOD = 150 g/m3

bCOD = 1.6 × BOD5 = 1.6 × 300 = 480 g/m3

❖ Tính toán lượng bùn sinh ra và sản lượng bùn dư

SRT thiết kế = 30 ngày (lựa chọn theo sổ tay thiết kế thầy Bùi Xuân Thành)