Dây chuyền công nghệ được lựa chọn dựa vàocác yếu tố chính sau: Lưu lượng nước thải và thành phần tính chất của nước thải; Yêu cầu về mức độ làm sạch; Điều kiện địa hình, địa chất; D
Thông tin dự án
Mức độ xử lý cần thiết
Nước thải sau khi qua hệ thống xử lý yêu cầu đạt chất lượng trong cột B giá trị C trongQCVN 14:2008/BTNMT – Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước thải sinh hoạt.
Những căn cứ thiết kế hệ thống xử lý nước thải
- QCVN 14:2008/BTNMT – Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước thải sinh hoạt;
- TCVN 7957:2008: Thoát nước - Mạng lưới bên ngoài và công trình, tiêu chuẩn thiết kế;
- TCXDVN 33:2006 – Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam về cấp nước;
- QCVN 01-2008/BXD – Quy chuẩn quốc gia về quy hoạch Xây dựng;
- QCVN 07:2010/BXD – Quy chuẩn kỹ thuật về hạ tầng kỹ thuật;
- Các văn bản kỹ thuật liên quan và tài liệu thiết kế tương đương.
Công suất thiết kế của trạm xử lý
Trạm xử lý được tính toán thiết kế với tổng công suất 126 m 3 /ngày.đêm
Giải pháp thiết kế
Yêu cầu chung
Dây chuyền công nghệ áp dụng cho hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt 126 m 3 /ngày đêm là tổ hợp của các khối công trình trong đó nước thải được làm sạch theo từng bước, tức là các thông số ô nhiễm sẽ được loại bỏ theo từng giai đoạn và phụ thuộc vào hiệu quả xử lý của từng bể xử lý Dây chuyền công nghệ được lựa chọn dựa vào các yếu tố chính sau:
Lưu lượng nước thải và thành phần tính chất của nước thải;
Yêu cầu về mức độ làm sạch;
Điều kiện địa hình, địa chất;
Diện tích khu vực xây dựng;
Yêu cầu khi lựa chọn công nghệ
Nước đầu ra đảm bảo đạt loại B QCVN 14:2008/BTNMT – Quy chuẩn kỹ thuật nước thải sinh hoạt;
Công nghệ xử lý phổ biến, có khả năng thích nghi cao và có khả năng cập nhật với các thay thổi về lưu lượng hay biến đổi về công suất xử lý;
Giá thành đầu tư và vận hành hợp lý;
Giải pháp công nghệ lựa chọn các công nghệ xử lý tiên tiến, có thể cải tạo để đáp ứng yêu cầu về hiệu quả xử lý và dự phòng cho việc phát triển, nâng cao công suất trong tương lai.
Giới thiệu chung về quy trình xử lý nước thải
Thông thường, để xây dựng một hệ thống xử lý nước thải tập trung cần áp dụng những phương pháp sau
Trong các phương pháp trên ta chọn xử lý sinh học là phương pháp chính Công trình xử lý sinh học thường được đặt sau các công trình xử lý cơ học, hóa lý.
Phương pháp xử lý cơ học
Mục đích là tách chất rắn, cặn, phân ra khỏi hỗn hợp nước thải bằng cách thu gom,phân riêng Có thể dùng song chắn rác, bể lắng sơ bộ để loại bỏ cặn thô, dễ lắng tạo điều kiện thuận lợi và giảm khối tích của các công trình xử lý tiếp theo Ngoài ra có thể dùng phương pháp ly tâm hoặc lọc Hàm lượng cặn lơ lửng trong nước thải khá lớn và dễ lắng nên có thể lắng sơ bộ trước rồi đưa sang các công trình xử lý phía sau.
Phương pháp xử lý hóa lý
Nước thải sinh hoạt còn chứa nhiều chất vô cơ dạng hạt, dạng phức có kích thước nhỏ, khó lắng, khó có thể tách ra bằng các phương pháp cơ học thông thường vì tốn nhiều thời gian và hiệu quả không cao Ta có thể áp dụng phương pháp keo tụ để loại bỏ chúng Các chất keo tụ thường sử dụng là phèn nhôm, phèn sắt, phèn bùn,… kết hợp với polymer trợ keo tụ để tăng quá trình keo tụ.
Nguyên tắc của phương pháp này là : cho vào trong nước thải các hạt keo mang điện tích trái dấu với các hạt lơ lửng có trong nước thải (các hạt có nguồn gốc silic và chất hữu cơ có trong nước thải mang điện tích âm, còn các hạt nhôm hidroxite và sắt hidroxit được đưa vào mang điện tích dương) Khi thế điện động của nước bị phá vỡ, các hạt mang điện trái dấu này sẽ liên kết lại thành các bông cặn có kích thước lớn hơn và dễ lắng hơn.
Phương pháp xử lý sinh học
Phương pháp này dựa trên sự hoạt động của các vi sinh vật có khả năng phân hủy các chất hữu cơ Các vi sinh vật sử dụng các chất hữu cơ và một số chất khoáng làm nguồn dinh dưỡng và tạo năng lượng Tùy theo nhóm vi khuẩn sử dụng là hiếu khí hay kỵ khí mà người ta thiết kế các công trình khác nhau Và tùy theo khả năng về tài chính, diện tích đất mà người ta có thể dùng hồ sinh học hoặc xây dựng các bể nhân tạo để xử lý.
Công nghệ xử lý nước thải đề xuất
Phương án công nghệ xử lý nước thải đề xuất
Dựa vào yêu cầu khi lựa chọn công nghệ cho hệ thống đề xuất sử dụng dây chuyền xử lý hóa lý kết hợp xử lý sinh học bằng bùn hoạt tính có giá thể vi sinh lơ lửng MBBR nhằm tăng hiệu suất xử lý ô nhiễm mà không cần xây dựng bổ sung diện tích khối bể xây dựng khi có tăng về hàm lượng ô nhiễm đầu vào và công suất trong tương lai.
MBBR là Công nghệ cải tiến của quá trình xử lý bằng bùn vi sinh truyền thống bằng phương pháp bổ sung thêm giá thể di động vào bể được sục khí nhằm tăng diện tích xử lý ô nhiễm trong bể hiếu khí Trong bể xảy ra đồng thời hai quá trình xử lý thiếu khí (Qúa trình annamox) và hiếu khí tại bề mặt giá thể Công nghệ sử dụng có những ưu điểm sau:
- Làm việc được với những dòng nước thải có lưu lượng, thành phần và tính chất có sự dao động lớn;
- Quá trình xử lý cơ học cho phép tách các thành phần tạp chất có kích thước lớn, sau đó nước thải được xử lý trong bể phản ứng hóa lý, làm giảm dáng kể tải trọng chất bẩn đưa sang khâu xử lý sinh học để xử lý phần ô nhiễm hữu cơ
- Đảm bảo xử lý nước thải đạt B QCVN 14:2008/BTNMT, quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải sinh hoạt;
- Quy trình vận hành đơn giản, dễ dàng trong đào tạo và chuyển giao công nghệ, sự cố hệ thống;
- Yêu cầu về trình độ nhân công thấp;
- Chi phí xây dựng, chi phí vận hành và bảo dưỡng không cao;
- Thích nghi được với khả năng thay đổi về lưu lượng hay tăng nồng độ ô nhiễm khi vào hệ thống Sử dụng công nghẹ MBBR có thể chịu tải ô nhiễm gấp 1.5 lần so với thiết kế ban đầu mà không cần phải mở rộng về diện tích xây dựng hệ thống.
Chức năng các khối bể
Bể phốt
Bể phốt được chia là 3 ngăn: bao gồm 1 ngăn chứa là 2 ngăn lắng Chất thải là cặn bẩn dưới tác dụng của trọng lượng bản thân các cặn bẩn sẽ lắng xuống đáy bể Cặn dưới đáy bể sẽ diễn ra quá trình phân hủy chất hữu cơ nhờ hoạt động của các vi sinh vật yếm khí Sau khi các hạt cặn lắng xuống đáy bể và các chất hữu cơ phân hủy yếm khí,cặn sẽ lên men, mất mùi hôi và giảm sinh khối Tốc độ lên men của cặn phụ thuộc vào nhiệt độ, pH của nước và lượng vi sinh vật có trong cặn Thông thường thì nhiệt dộ càng cao thì tốc độ lên men càng nhanh và ngược lại Nước thải sau khi lên men sẽ được chảy sang 2 ngăn lắng và sang công trình xử lý tiếp theo.
Bể tách dầu mỡ
Mỡ trong dòng thải thường là các loại như: dầu ăn, vụn mỡ trong thức ăn, nước rửa dụng cụ nhà bếp, …
Bể tách dầu mỡ có chức năng loại bỏ mỡ thừa, rác thải thức ăn từ nguồn thải nhà bếp để giảm tình trạng gây ra tắc nghẽn đường ống, ô nhiễm môi trường Với nguyên lý hoạt động dựa vào sự chênh lệch trọng lượng giữa dầu mỡ và bố trí nhiều ngăn dưới dạng tuyển nổi nhằm loại bỏ mỡ trong dòng thải Lượng mỡ trong dòng thải sẽ được giữ lại toàn bộ tại bể tách mỡ Lượng mỡ tồn đọng trong bể sẽ được vớt bỏ (định kỳ 5 -7 ngày).
Bể trung hòa pH
Nguồn thải vào bể là nguồn thải giặt là có chứa thành phần của bột giặt như chất hoạt động bề mặt, chất tảy trắng, các chất tăng bọt và pH của nguồn thải này thường lớn hơn pH trung tính, dao động từ -8,5 Do đó, nguồn thải cần được trung hòa pH nước thải trước khi đưa vào hệ thống xử lý chung.
Bể điều hòa
Bể điều hòa có chức năng điều hòa lưu lượng nước thải và các chất cần xử lý để bảo đảm hiệu quả cho các quy trình xử lý sinh học về sau, nó chứa nước thải và các chất cần xử lý ở các giờ cao điểm, phân phối lại trong các giờ không hoặc ít sử dụng để cung cấp ở một lưu lượng nhất định 24/24 giờ cho các hệ thống sinh học phía sau.
Nhiệm vụ của bể điều hòa: điều hòa lưu lượng và nồng độ chất ô nhiễm trong nước thải, làm giảm kích thước và tạo chế độ làm việc liên tục ổn định cho các công trình xử lý tiếp theo, tránh hiện tượng quá tải, nhằm hạn chế việc gây sốc tải trọng cho vi sinh vật cũng như giữ cho hiệu quả xử lý nước thải được ổn định, các bể sinh học phía sau hoạt động hiệu quả Đồng thời tại bể cũng diễn ra quá trình phân hủy một phần chất hữu cơ trong nước thải (khoảng 10% BOD) Nước thải sau đó sẽ được bơm điều hòa bơm với một lưu lượng dòng chảy ổn định vào bể xử lý hóa lý.
Bể thiếu khí
Tại Bể selector Anoxic, NO 3- trong nước thải sinh ra từ quá trình oxy hóa amoni ở trong bể hiếu khí, được bơm tuần hoàn về bể anoxic, cùng với bùn hoạt tính, và nước thải nạp vào, với điều kiện thiếu oxy (anoxic), quá trình khử NO 3- thành N2 tự do được thực hiện và N2 tự do sẽ thoát ra ngoài không khí Hàm lượng Nitơ tổng trong nước thải giảm xuống mức cho phép Quá trình chuyển hóa Nitơ hữu cơ trong nước thải dưới dạng amoni thành nitơ tự do được diễn ra theo 2 bước liên quan đến 2 loại vi sinh vật tự dưỡng Nitrosomonas và Nitrobacteria :
Quá trình Nitrification: NH 4+ + 1.5 O 2 => NO 2- + 2H + + H 2 O Quá trình Denitrification: NH 4+ => NO 2- => NO 3- => N 2
Tại bể Bể Anoxic có hệ thống khuấy trộn với tốc độ cho phép đủ nhằm duy trì sự sống và xáo trộn bùn để tạo ra điều kiện thiếu khí cho sự hoạt động của chủng vi khuẩn khử nitrat sẽ tách oxy từ nitrat cho quá trình oxy hóa các chất hữu cơ.
Bể có chức năng nuôi cấy vi sinh thiếu khí và đưa sang bể hiếu khí.
Bể hiếu khí có giá thể vi sinh lơ lửng - MBBR
Tại bể hiếu khí các phản ứng sinh học hiếu khí xảy bằng cách bổ sung nguồn khí bằng phương pháp thổi khí, sử dụng các đĩa khí nhằm phân phối đều lượng không khí đảm bảo cho hàm lượng DO hòa tan trong nước giao động từ 2 – 5 mgO2/l
Quá trình xử lý sinh học hiếu khí trong nước thải giàu hữu cơ gồm 3 giai đoạn:
Oxy hoá các chất hữu cơ: CxHyOz + O2 => CO2 + H2O + DH Tổng hợp tế bào mới: CxHyOz + NH3 + O2 => CO2 + H2O + DH Phân huỷ nội bào: C5H7NO2 + 5O2 => 5CO2 + 5 H2O + NH3 ± DH
Trong bể hiếu khí dính bám MBBR, hệ thống cấp khí được cung cấp để tạo điều kiện cho vi sinh vật hiếu khí sinh trưởng và phát triển Đồng thời quá trình cấp khí phải đảm bảo được các vật liệu luôn ở trạng thái lơ lửng và chuyển động xáo trộn liên tục trong suốt quá trình phản ứng Vi sinh vật có khả năng phân giải các hợp chất hữu cơ sẽ dính bám và phát triển trên bề mặt các vật liệu Các vi sinh vật hiếu khí sẽ chuyển hóa các chất hữu cơ trong nước thải để phát triển thành sinh khối Quần thể vi sinh sẽ phát triển và dày lên rất nhanh chóng cùng với sự suy giảm các chất hữu cơ trong nước thải Khi đạt đến một độ dày nhất định, khối lượng vi sinh vật sẽ tăng lên, lớp vi sinh vật phía trong do không tiếp xúc được nguồn thức ăn nên chúng sẽ bị chết, khả năng bám vào vật liệu không còn Khi chúng không bám được lên bề mặt vật liệu sẽ bị bong ra rơi vào trong nước thải Một lượng nhỏ vi sinh vật còn bám trên các vật liệu sẽ tiếp tục sử dụng các hợp chất hữu cơ có trong nước thải để hình thành một quần xã sinh vật mới.
Ngoài nhiệm vụ xử lý các hợp chất hữu cơ trong nước thải, thì trong bể sinh học hiếu khí dính bám lơ lững còn xảy ra quá trình Nitritrat hóa và Denitrate, giúp loại bỏ các hợp chất nito, photpho trong nước thải Mặt khác quá trình nito một phần còn được thực hiện tại bể lắng sinh học Vì vậy hiệu quả xử lý hợp chất nito, photpho trong nước thải sinh hoạt của công trình này rất tốt.
Bể lắng sinh học
Nước thải sau khi qua quá trình xử lý sinh học tạo ra bùn hoạt tính lơ lửng trong nước cần được loại bỏ bằng cách nước đưa sang bể lắng bùn thứ cấp, bùn lắng trong bể một phần được tuần hoàn lại bể selector thiếu khí, nhằm cung cấp chất dinh dưỡng và thức ăn để bổ xung cho quá trình xử lý sinh học, phần còn lại là bùn thải được bơm ra bể chứa bùn Nước sau lắng được đưa sang bể khử trùng nhằm loại bỏ vi khuẩn trong nước,
Bể khử trùng
Nước sau khi qua bể lắng được đưa sang bể khử trùng, sử dụng clo hoạt tính châm vào nước thải sau xử lý duy trì nồng độ trong nước từ 3-5mg/l Clo hoạt tính để loại bỏ vi khuẩn và vi trùng có trong nước thải, nước được bơm ra đạt tiêu chuẩn theo yêu cầu.
Bể chứa bùn thải
Bể có chức năng chứa một phần bùn dư thải ra từ quá trình vận hành của hệ thống Bể chứa bùn có thể tích phụ thuộc vào chi phí đầu tư, diện tích đất sử dụng, có thể càng lớn càng tốt.
Thuyết minh công nghệ 13 CHƯƠNG 2 THUYẾT MINH THIẾT KẾ HỆ THỐNG XLNT CÔNG SUẤT
Nguồn thải khách sạn SOJO Lào Cai được chia ra làm 4 nguồn thải chính bao gồm:
- Nước thải từ xí tiểu được thu gom và đưa xuống bể phốt 3 ngăn nhằm giảm thể tích cặn và các thành phần ô nhiễm trong nguồn nước thải.
- Nước thải nhà bếp: Nước thải được thu gom về hệ thống bể tách mỡ ba ngăn nhằm loại bỏ dầu mỡ thừa để tránh tắc nghẽn đường ống, thiết bị và làm ảnh hưởng đến quá trình vận hành vi sinh.
- Nước thải giặt là: Nước thải giặt là được thu gom về bể trung hòa pH nhằm điều chỉnh pH trong nước, tránh ảnh hưởng đến hoạt động hệ thống phía sau, giảm tình trạng nổi bọt cho hệ thống
- Nước thải thoát sàn: Thu gom đưa về bể điều hòa.
04 nguồn thải trên được thu gom về ngăn 1 của bể điều hòa, Ngăn 1 của bể điều hòa có chức năng lược rác Tại đây, đặt song chắn rác và giọ lọc rác 3mm, để loại bỏ triệt để rác của các nguồn thải trước khi bơm sang hệ thống xử lý Ngăn 1 của bể điều hòa được thông đáy với ngăn 2 của bể
Ngăn 2 Bể điều hòa có chức năng điều hòa lưu lượng nước thải và các chất cần xử lý để bảo đảm hiệu quả cho các quy trình xử lý sinh học về sau, tại bể điều hòa bố trí các đĩa phân phối khí thô cấp khí cho toàn bộ thể tích nước trong bể để không diễn ra hiện tượng lắng cặn giúp đảm bảo không diễn ra quá trình phân hủy kị khí dưới đáy bể tránh phát sinh mùi hôi Nước từ bể điều hòa được bơm sang bể xử lý thiếu khí anoxic
Tại bể sinh học thiếu khí sử dụng bể anoxic diễn ra quá trình khử nitrate Để đảm bảo được quá trình xử lý diễn ra ổn định cần cung cấp bổ sung thêm hàm lượng sinh khối từ bể lắng (sử dụng bơm tuần hoàn bùn với lưu lượng bơm là nQ) để tăng sinh khối, đảm bảo được môi trường thiếu khí trong bể ( DO 10 m 3 : Thiết kế bể tự hoại có 3 ngăn (Ngăn 1: 1/2V, Ngăn 2: 1/4V, Ngăn 3:
1/4V)Vậy lựa chọn bể điều hòa có 03 ngăn.
Bể điều hòa
Bể điều hòa có chức năng điều hòa lưu lượng nước thải vào hệ xử lý sinh học phía sau, tránh hiện tượng sốc lại tượng cho hệ xử lý sinh học.
Dưới đây là tính toán thể tích bể điều hòa.
Bảng 2-3: Tính toán thể tích bể điều hòa
STT Thông số thiết kế Công thức tính toán Ký hiệu Giá trị Đơn vị
2.2.4.1 Tính toán thể tích bể điều hòa
1 lưu lượng cấp nước giờ lớn nhất Q h-max 18,6 m 3 /h
2 Lưu lượng cấp nước giờ trung bình trong ngày Q h-tb 5,25 m 3 /h
3 Thời gian lưu nước tại bể tính theo Q h-max t1 4,5 h
4 Thể tích hữu ích bể điều hòa tính theo lưu lượng cấp nước giờ lớn nhất V1 83,92 m 3
2.2.4.2 Tính toán cấp khí bể điều hòa
1 Lưu lượng khí thô cấp cho bể điều hòa hoạt động q 0,015 m 3 /m 3 phút
2 Lưu lượng khí cần cấp cho bể điều hòa hoạt động Q air 1,26 m 3 /phút
3 Lưu lượng khí ra từ một đĩa khí thô q d 0,083 m 3 /phút
4 Số đĩa khí cần sử dụng cho bể điều hòa n 15 đĩa
- Lưu lượng khí thô cấp cho bể điều hòa hoạt động được tính theo Trịnh XuânLai (2009) là 0,01 đến 0,015 m3/1m 3 phút
Bể hiếu khí có giá thể vi sinh lơ lửng
Bể hiếu khí có chức năng xử lý các chất hữu cơ bằng phương pháp sục khí, sử dụng bùn hoạt tính để xử lý hàm lượng COD, BOD, N trong bể.
Thông số thiết kế bể
2.2.5.1 Thông số nước thải đầu vào cho quá trình xử lý sinh học
Thông số ô nhiễm Giá trị đầu vào Yêu cầu đầu ra Đơn vị
2.2.5.2 Bảng hằng số động học thiết kế cho quá trình xử lý
Bảng 2.2-4: Hằng số động học của bùn hoạt tính cho các vi khuẩn dị dưỡng ở 20 độ C
Hằng số động học đơn vị Khoảng giá trị Giá trị thiết kế điển hình μm g VSS/g VSS.d 3 - 13,2 6
Y g VSS/g bCOD 0,3 - 0,5 0,4 kd g VSS/g VSS.d 0,06 - 0,2 0,12 fd - 0,08 - 0,2 0,15 θ Khi các giá trị trên ảnh hưởng bởi nhiệt độ μm - 1,03 - 1,08 1,07 kd - 1,03 - 1,08 1,04
Bảng 2.2-5: Hằng số động học cho quá trình nitrate hóa bùn hoạt tính tại 20 độ C
Hằng số động học đơn vị Khoảng giá trị
Giá trị thiết kế điển hình μmn g VSS/g VSS.d 0,2 - 0,9 0,75
Yn g VSS/g NH4-N 0,1 - 0,15 0,12 kdn/en g VSS/g VSS.d 0,05 - 0,15 0,08
K0 g/m 2 0,4 - 0,6 0,5 θ Khi các giá trị trên ảnh hưởng bởi nhiệt độ μn - 1,06 - 1,123 1,07 kn - 1,03 - 1,123 1,053
Sử dụng hằng số động học thiết kế cho hệ xử lý tại 20 độ C (nhiệt độ thiết kế theo nhiệt độ của vùng nhiệt đới);
Thời gian lưu bùn trong hệ thống ở nhiệt độ 20 độ C là 5 – 10 ngày, chọn SRT5 ngày
Hàm lượng nồng độ bùn hoạt tính duy trì trong bể X = 4500 g/m3 (giá trị có thể duy trì từ 2000-6000g/m 3 khi vận hành cho hệ thống MBBR).
Hệ số an toàn max min 4
SRT d TKN TN FSSRT TKN NH N , chọn FS=2,5
2.2.5.3 Thông số cần thiết cần cho thiết kế hệ sinh học
Bảng 2.2-6: Tính toán thông số cơ bản
STT Thông số thiết kế Công thức tính toán Ký hiệu Giá trị Đơn vị
1 Hàm lượng COD có thể phân hủy sinh học bCOD 400 g/m 3
2 Hàm lượng COD không phân hủy sinh học nbCOD 50 g/m 3
3 sCODe để dự đoán hàm COD không phân hủy chất hữu cơ sCODe 20 g/m 3
4 Xác định hàm lượng chất rắn lơ lửng bay hơi không phân hủy sinh học nbVSS nbVSS 18 g/m 3
5 Xác định hàm lượng tổng trơ chất rắn lơ lửng iTSS iTSS 90 g/m 3
2.2.5.4 Tính toán thể tích bể sục khí cho quá trình xử lý oxi hóa và quá trình nitrate hóa
Bảng 2.2-7: Bảng tính toán động học
1.6 bCOD BOD nbCOD COD bCOD e 1.6 sCOD sCOD sBOD
STT Thông số thiết kế Công thức tính toán động học Ký hiệu Giá trị Đơn vị
6 Xác đính tỷ lệ tăng trưởng cực đại xác định của vi khuẩn nitrate tại nhiệt độ T à m,n,20 0,75 g/g.ngày
7 Xác định Hằng số bán vận tốc cho quá trình nitrate hóa tại nhiệt độ T Kn 0,74 g/m 3
8 Xác định Hệ số phân hủy nội bào cho sinh vật trong quá trình nitrate hóa Kdn 0,08 g/g.ngày
9 Hệ số ức chế cản trở Oxy K0 0,5 g/m 3
10 Hàm lượng nito đầu ra cần xử lý N 10 g/m 3
11 Xác định tốc độ phát triển cực đại của Vi khuẩn Nitrosomonas àn 0,48 g/g.ngày
12 Thời gian lưu bùn lý thuyết SRT 2,1 ngày
13 Thời gian lưu bùn thiết kế SRT d 5,2 ngày
14 Nồng độ các chất nền hòa tan tăng trưởng hạn chế S 1,52 g bCOD/m 3
15 Hàm lượng Nox Thiết kế, giả sử x=% NOx 49,5 g/m 3
16 Bùn được sinh ra trong quá trình xử lý BOD và diễn ra quá trình nitrate hóa P x,bio,N 21,24 kgVSS/ngày
17 Hàm lượng Nito bị hấp thụ bởi quá trình xử lý bùn, chiếm 6% lượng chất rắn Pn 10,12 g/m 3
18 Xác định lại hàm lượng nito bị oxy hóa thành nitrate Hàm lượng nito bị oxi hóa thành nitrate có thể được tính toán dựa trên quá trình cân bằng nito trong quá trình xử lý.
19 Xác định khối lượng VSS sinh ra trong bể sục khí P X,VSS,n 23,5 kg/ngày
20 Xác định khối lượng bùn TSS sinh ra trong bể sục khí P X,TSS.n 41,3 kg/ngày
21 Khối lượng MLVSS trong bể MMLVSS 123 kg
22 Khối Lượng MLSS trong bể MMLSS 216 kg
23 Thể tích bể sục khí loại bỏ BOD và N Vbod,N 47,9 m 3
24 Xác định thời gian lưu nước thủy lực của bể sục khí loại bỏ BOD và
25 Xác định tỷ số VSS để xác định được hàm lượng MLVSS duy trì trong bể
26 Hàm lượng MLVSS duy trì trong bể xử lý MLVSS 2564 g/m 3
27 Xác định Tỷ lệ giữa thức ăn (BOD5) và nồng độ bùn hoạt tính trong bể hiếu khí trong ngày
28 Tải lượng BOD xử lý trong bể BOD loading 0,66 kg/m 3 ngày
29 Xác định khối lượng bCOD được loại bỏ bCODremoved 56,5 kg/ngày
30 Hệ số sản lượng bùn quan sát dựa trên hàm lượng TSS Y obs,TSS 1,2 g
31 Hệ số sản lượng bùn dựa trên hàm lượng VSS Y obs,VSS 0,666 g VSS/ gBOD
32 Tính toán lượng oxi cần thiết để sử dụng cho quá trình loại bỏ
BOD và nitrate hóa R0 2,4 kg/h
33 Xác định Tỷ lệ chuyển hóa oxi tiêu chuẩn trong nước sạch tại 20 độ C SORT 5,50 kg/h
34 Lưu lượng khí cấp vào bể sục khí xử lý BOD và Nito Q AIR 3,39 m 3 /phút
35 Lưu lượng khí ra từ một đĩa khí tinh qd 0,083 m 3 /phút
36 Số đĩa khí cần sử dụng cho bể n 41 đĩa
37 Xác định tỷ lệ tái tuần hoàn bùn cần thiết dựa vào phương trình cân bằng vật chất và định luật bảo toàn khối lượng, với
Tính toán thể tích giá thể điền vào bể sục khí
Giá thể vi sinh MBBR hay còn gọi là (giá thể di động MBBR, giá thể hình trụ, hạt lọc kaldnes hay giá thể hình bánh xe) đang được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống xử lý nước thải.
Chúng thường được sử dụng trong quá trình xử lý sinh học Hệ thống vi sinh rất quan trọng trong quá trình xử lý nước thải đặc biệt đối với những loại nước thải có hàm lượng BOD và Nito cao Vì vậy, việc sử dụng vật liệu hỗ trợ đệm vi sinh là một giải pháp nhằm tối ưu hiệu quả xử lý sinh học, đáp ứng được yêu cầu về nồng độ ô nhiễm tăng cao và cải thiện chất lượng nước đầu ra đồng thời chủng vi sinh vật thích nghi với nước thải ngày càng trở lên phong phú hơn Một trong những yếu tố quan trọng khi lựa chọn sử dụng giá thể vi sinh là diện tích bề mặt tiếp xúc của loại đệm vi sinh đó càng lớn thì hiệu quả xử lý càng cao.
Cấu trúc hình học và bề mặt đặc biệt của đệm vi sinh MBBR tạo ra một diện tích bề mặt tiếp xúc lớn như một ngôi nhà an toàn và thoải mái cho vi sinh vật bám vào Đệm vi sinh MBBR giúp thúc đẩy quá trình tăng trưởng của vi sinh vật, cải thiện hoạt động sinh lý của tế bào làm tăng sinh khối tạo thành một lớp màng sinh học có tổ chức.
Cấu trúc răng cưa di động trong nước giúp dòng chảy dễ dàng lưu thông làm tăng khả năng vi sinh vật tiếp xúc với oxy và các chất bẩn trong nước Vì vậy sử dụng giá thể MBBR để tăng hiệu quả làm sạch nước thải Ngoài ra sử dụng giá thể hình trụ còn tạo môi trường cho nhiều loại vi khuẩn phát triển trong đó có vi khuẩn nitrat hóa không ngừng tăng lên giúp xử lý một lượng lớn chất hữu co và ni tơ trong nước thải
Dưới đây là tính toán thể tích giá thể vi sinh cần sử dụng cho hệ thống Thông số kỹ thuật giá thể vi sinh di động MBBR
- Diện tích bề mặt S: 5500m 2 /m 3 - Khối lượng riêng δ: 150kg/m
Bảng 2.2-8: Tính toán thể tích giá thể cần sử dụng
STT Thông số thiết kế Công thức tính toán Ký hiệu Giá trị Đơn vị
1 Hàm lượng BOD cần xử lý (giả sử nồng độ ô nhiễm tăng 30% so với tính toán ban đầu 30%BOD v 75 mg/l
2 Hàm lượng NH4+ cần xử lý (giả sử nồng độ ô nhiễm tăng 30% so với tính toán ban đầu
3 Tải lượng BOD hàng ngày cần xử lý BOD loading 9,5 kg/m 3 ngày
4 Tải lượng NH4+ hàng ngày cần xử lý NH4 loading 0,9 kg/m 3 ngày
5 Chọn diện tích bề mặt của giá thể trên 1 đơn vị thể tích có giá trị từ 150 đến lớn hơn 500m 2 /m 3
6 Trọng lượng riêng của giá thể δ 170,0 kg/m 3
7 Tải BOD trên m2 bề mặt giá thể
Hiệu quả xử lý BOD >99% với tải BOD trên bề mặt giá thể là 0,05 kg/m2.ngày
Hiệu quả xử lý BOD > 90% với tải BOD trên bề mặt giá thể là 0,06-0,12 kg/m2.ngày
Hiệu qủa xử lý BOD 70% < BOD < 90% với tải BOD trên bề mặt giá thể là 0,012-0,03 kg/m2.ngày
8 Tải NH4-N trên m2 bề mặt giá thể
Hiệu quả xử lý NH4-N (70%-90%) với tải NH4-N trên bề mặt giá thể là 0.0004 ~ 0.0006
Hiệu quả xử lý NH4-N ( >90% ) với tải NH4-N trên bề mặt giá thể là 0.0007 ~ 0.0016
Hiệu quả xử lý NH4-N ( >99%) với tải NH4-N trên bề mặt giá thể là 0.02~0.06 kg/m2.ngày
9 Diện tích bề mặt của giá thể cần thiết để xử lý BOD A 1 787,5 m 2
10 Diện tích bề mặt của giá thể cần thiết để xử lý NH4-N A 2 1296,0 m 2
11 Tổng diện tích bề mặt giá thể cần sử dụng A 2083,5 m 2
12 Tổng thể tích giá thể cần sử dụng cho hệ thống , hệ số an toàn k=1,5 V MBBR 0,6 m 3
13 Tổng khối lượng giá thể điền vào bể M MBBR 96,6 kgMBBR
Bể xử lý thiếu khí - Anoxic
Bảng 2.2-9: Bảng thông số ô nhiễm đầu vào
STT Thông số ô nhiễm Giá trị đầu vào Đơn vị
Lưu ý: khi không xác định được hàm lượng rbCOD thì có thể tính toán tương đối sao cho rbCOD =(15-25%)bCOD
Bảng 2.2-10: Thông số thiết kế
STT Thông số Giá trị Đơn vị
1 Lưu lượng dòng vào 126 m 3 /ngày
2 Nhiệt độ thiết kế 20 độ C
8 Thể tích bể hiếu khí 48 m 3
9 Tỉ lệ tuần hoàn bùn 1,3 g/m 3
10 Nồng độ nitrate trong bùn tuần hoàn, Ne 16,6 g/m 3
2.2.7.1 Thể tích bể thiếu khí
STT Thông số thiết kế Công thức tính toán Ký hiệu Giá trị Đơn vị
1 Xác định Nồng độ bùn hoạt tính sinh học Xb 1468,3 g/m 3
2 Xác định tỉ số IR - tỷ số tuần hoàn bùn trong bể IR 0,71
Lưu lượng nước vào trong bể thiếu khí (anoxic) bao gồm nước đầu vào và dòng tuần hoàn
Hàm lượng NOx cần bổ sung cho quá trình xử lý trong bể thiếu khí NOx,feed 4,17 kg/d
5 Lựa chọn thời gian lưu nước cần thiết t 6,00 h
6 Thể tích bể Anoxic cần thiết V ANOX 31,5 m 3
Kiểm tra lại tỷ lệ thể tích bể anoxic và bể sục khí Vanx/Vtotal 40% %
Xác định tỷ lệ tải lượng BOD so với thể tích thiếu khí và nồng độ sinh khối dị dưỡng hoạt động
8 sử dụng biểu đồ tại nhiệt độ thiết kế là 20 độ C và tỷ số F/Mb
Tính toán được phía trên xác định được tỷ lệ khử nito
Tra biểu đồ thực nghiệm SDNR 0,21 gNO 3 -N/ g.ngày ( 0 ) b 1 d
9 Xác định hàm lượng NO3-
N có thể giảm được NOr 16,3 kg/d
10 xác định tỷ lệ loại bỏ nitrate thông qua công suất xử lý tại bể
So sánh giá trị được tính toán với giá trị SDNR quan sát được thông thường dựa trên MLSS
Xác định khối lượng oxy được cung cấp bởi quá trình khử nitrat R1 0,5 kg/h
2.2.7.2 Xác định năng lượng khuấy trộn cho bể anoxic
14 Năng lượng cung cấp để khuấy trộn 1m 3 nước thải w 0,01 kW/m 3
15 Năng lượng khuấy trộn bể anoxic W 0,4 kW
- So sánh Hàm lượng NOx cần bổ xung và tỷ lệ giảm NOx trong quá trình xử lý khi thời gian lưu nước tại bể thiếu khí (anoxic), tối thiểu yêu cầu F ≥ 1
- Giá trị thực nghiệm với giá trị SDNR nằm trong khoảng 0,04-0,42gNO3-N/g.ngày W V anoxic w r anoxic biomass
Bể lắng bùn sinh học
Bể lắng sinh học làm nhiệm vụ giữ lại các tạp chất lắng (TSS) và các tạp chất nổi chứa trong nước thải Quá trình lắng chịu ảnh hưởng của các yếu tố sau: lưu lượng nước thải, thời gian lắng, khối lượng riêng và tải lượng tính theo chất rắn lơ lửng, vận tốc dòng chảy trong bể, nhiệt độ nước thải và kích thước bể lắng.
Bảng 2.2-11: Tính toán kích thước của bể lắng
STT Thông số thiết kế Công thức tính toán Ký hiệu Giá trị Đơn vị
1 Hệ số tuần hoàn bùn IR 1,29
2 Nồng độ MLSS vào bể MLSS 4500
3 Lưu lượng nước thải vào bể lắng bùn Qtb 162 m 3 /ngày
4 Tải trọng lắng bùn L 13,5 m 3 /m 2 ngày
5 Diện tích bề mặt bể lắng theo tải trọng lắng bùn S 12,0 m 2
7 Kiểm tra tải chất rắn trên diện tích xử lý của bể dựa trên hệ số tuần hoàn bùn tính toán.
9 Chiều cao lớp chứa cặn H2 0,6 m
10 Chiều cao lớp nước sạch H3 1,0 m
12 Chiều cao hữu ích bể H 3,2 m
13 Thể tích hữu ích của bể V 37,8 m 3
14 Thời gian lưu nước tính theo Qtb Tmin tmin 5,6 h
- Thông số thiết kế thực nghiệm cho bùn hoạt tính tại bể lắng thứ cấp, tải lượng bề mặt thiết kế từ 8-25m3/m 2 ngày.
- Tải chất rắn nằm trong khoảng thiết kế từ 4-8 kgMLSS/m 2
Bể khử trùng
Bể khử trùng là một trong những giai đoạn quan trọng của quá trình xử lý nước thải Mục đích của giai đoạn này chính là tập trung nước thải sau xử lý lắng cặn, lọc, cân bằng pH lại để diệt các mầm vi khuẩn gây bệnh trước khi xả ra môi trường tiếp nhận Thông thường, thời gian để dư lượng hợp chất chlorine hữu dụng sau ít nhất 15 phút tiếp xúc giữa nước thải và chlorine nếu đạt nồng độ 0,5 mg/L thì liều lượng chlorine sử dụng là đủ và người ta gọi đó là lượng chlorine cần thiết. Để hoàn thành công đoạn xử lý nước thải bằng chlorine nước thải và dung dịch chlorine (phân phối qua ống châm lổ, hoặc thiết bị khuấy trộn tĩnh) được cho vào bể trộn với thời gian lưu của nước thải và dung dịch chlorine trong bể trộn không ngắn hơn 30 giây Sau đó nước thải đã trộn lẫn với dung dịch chlorine được cho chảy qua bể tiếp xúc được chia thành những kênh dài và hẹp theo đường gấp khúc.
Thời gian tiếp xúc giữa chlorine và nước thải từ 15 - 45 phút, ít nhất phải giữ được 15 phút ở tải đỉnh Dưới đây là bảng tính toán bể khử trùng
2.2.9.1 Tính toán thể tích bể khử trùng
Bảng 2.2-12: tính toán thể tích bể khử trùng
STT Thông số thiết kế Công thức tính toán Ký hiệu Giá trị Đơn vị
1 Lưu lượng cấp nước giờ trung bình ngày Qh-tb 5,3 m 3 /h
3 Thể tích hữu ích bể trung hòa nước thải giặt là V1 10,5 m 3
2.2.9.2 Tính toán hàm lượng hóa chất sử dụng
Bảng 2.2-13: Tính toán lượng clorin cấp khử trùng
STT Thông số thiết kế Giá trị Đơn vị Ghi chú
1 Tổng lượng clo dư duy trì trong nước 3 mg/L
2 Tổng clo trong nước thải đầu vào 0 mg/L
3 Tổng lượng clo trong dung dịch natri hypochlorit 10% 95 mg/g
Phần trăm trọng lượng natri hypoclorit = phần trăm trọng lượng clo có sẵn chia 1,05
4 Liều lượng Natri Hypochlorite hàng ngày (10%) 3969 g/ngày
6 Liều lượng Natri Hypochlorite hàng ngày (10%) 3,97 L/ngày
9 Khả năng lưu trữ 119,07 L Khối lượng hóa chất được tính cho 30 ngày sử dụng
Bể chứa bùn thải
Bể chứa bùn là để chứa và xử lý lượng bùn dư trong xử lý nước thải, chứa bùn để bơm lên các máy ép bùn bố trí trong hệ thống (đối với những trạm xử lý công suất lớn) Thể tích của bể phụ thuộc vào chi phí đầu tư, có thể càng lớn càng tốt và phụ thuộc vào diện tích tổng thể cho trạm xử lý.
Bảng 2.2-14: Tính toán thể tích bể chứa bùn
STT Thông số thiết kế Công thức tính toán Ký hiệu Giá trị Đơn vị
1 Tổng lượng bùn sinh ra từ quá trình xử lý sinh học P X,TSS.N 41,27 kgTSS/ngày
2 Nồng độ MLSS đầu vào MLSS 4500 g/m 3
3 Tỷ lệ thải bùn 1% Qbun 9,2 m 3 /ngày
4 Tỷ lệ bùn nén 2% Qnen 2,06 m 3 /ngày
5 Thời gian lưu trữ bùn T 6,3 ngày
6 Thể tích bể chứa bùn cần thiết V 13,0 m 3
10 Hiệu suất thải bùn so với lưu lượng đầu vào E% 8% %
Bể tách bùn – nước từ bể chứa bùn
Bể tách bùn – nước cho bể chứa bùn như một bể trung gian phân tách bùn và nước từ bể chứa bùn để đưa dòng nước sang bể gom để xử lý.
Qh bun (4h) được tính bằng lưu lượng tại bể chứa bùn thải 09
Bảng 2.2-15: Tính toán thể tích bể tách bùn - nước
STT Thông số thiết kế Công thức tính toán Ký hiệu Giá trị Đơn vị
1 Lưu lượng bùn thải vào bể Qbun 2,3 m 3 /h
3 Thời gian lưu nước tại bể tính theo Q bun t1 1 h
4 Thể tích hữu ích bể chứa nước thải tách bùn bể lắng V1 3 m 3
CHƯƠNG 3 KÍCH THƯỚC KHỐI BỂ XÂY DỰNG VÀ LỰA CHỌN
3.1 Tính toán kích thước khối bể xây dựng
Tính toán kích thước xây dựng bể dựa vào thể tích hữu ích tính toán và diện tích tổng thể trạm xử lý Bố trí mặt bằng trạm xử lý được trình bày trong bản vẽ thi công
Bảng 3.1-16: Kích thước xây dựng trạm xử lý
Ký hiệu Tên bể Dài Rộng Diện tích Chiều cao Thể tích làm việc
Trừ thể tích đài móng 0,7 0,90 4,20 5,10 0,7 3,7
Trừ thể tích đài móng 0,8 0,90 4,20 5,10 0,7
Trừ thể tích sàn đáy 2,61 1,15 3,0 0,20 5,10 0,6
Trừ thể tích đài móng -
B Ngăn 2 (ngăn bơm tuần hoàn) 1,186 1 1,2 4,35 0,75 5,10 5,2 6,0
Trừ thể tích đài móng 9,2 0,90 8,3
Thể tích vùng chứa cặn
Thể tích bê tông vát đáy bể
T-08 Bể tách bùn tuần hoàn
T-09 Bể khử trùng + bơm thoát 3,12 4,00 1,10 5,10 11,7 15,9
Trừ thể tích đài móng-
Sục khí thông đáy ngăn 2
Không sục khí, lắng tách bùn nước
Trừ thể tích đài móng 2,0 0,90 5,10 1,8
3.2 Thiết bị chính cho trạm xử lý
Bảng 3.2-17: Thiết bị chính cho trạm xử lý
STT Ký hiệu Tên thiết bị Yêu cầu kỹ thuật Số lượng
1 P01A/B Bơm bể điều hòa - Lưu lượng Q = 5-10m 3 /h
- Cột áp H = 6m - Chủng loại: Bơm chìm nước thải
2 P02A/B Bơm tuần hoàn nước thải (dòng nitrate)
- Chủng loại: Bơm chìm nước thải
3 P03A/B Bơm tuần hoàn bùn bể lắng
- Chủng loại: Bơm chìm nước thải
4 P04A/B Bơm bể khử trùng - xả thải
- Lưu lượng Q = 12-15m 3 /h - Cột áp H = 12-15m - Chủng loại: Bơm chìm nước thải 2
5 SM01A/B Mấy khuấy chìm bể thiếu khí - Tốc độ vòng > 1410 vòng/phút
SM01C Mấy khuấy chìm bể thiếu khí - Tốc độ vòng > 1410 vòng/phút
6 AB01/02 Máy thổi khí - Lưu lượng Q = 6m3/min
7 FM 1/2/3 Đồng hồ đo lưu lượng - DN50 3
8 pH-01 Bộ đo kiểm soát pH - Thang đo: 0-14, 4-20mA 01
9 DO-01 Bộ đo kiểm soát oxy hòa tan - Thang đo: 0-50mg/l, 4-20mA 01
10 LS1/2 Phao báo mức - Phao nổi 6
11 LS3/4/5 Phao báo mức - Phao nổi 3
12 PW01 Tủ điện điều khiển - Theo hồ sơ thiết kế 1
13 SC1/2 Tách rác bể điều hòa - Theo hồ sơ thiết kế
14 SC3/4 Lưới chắn giá thể MBBR - Theo hồ sơ thiết kế
15 CK1 Tấm răng cửa bể lắng
- Chiều dài L000mm - Chiều cao H%0mm - Bề dày W=2mm - Vật liệu chế tạo: SUS304
