Đồ Án môn học xử lý nước thải Đô thị thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho khu dân cư 80 000 người

CHƯƠNG II: TỔNG QUANCHƯƠNG III: CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT CHƯƠNG IV: TÍNH TOÁN CÔNG SUẤT VÀ ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN XỬ LÝ4.1 Tính toán công suất trạm xử lý nước thải 4.1.1 Tính

KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN

1 Lê Nguyễn Phương Đăng 21127084

TP.HCM, tháng 05 năm 2024

CHƯƠNG II: TỔNG QUAN

CHƯƠNG III: CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT

CHƯƠNG IV: TÍNH TOÁN CÔNG SUẤT VÀ ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN XỬ LÝ4.1 Tính toán công suất trạm xử lý nước thải

4.1.1 Tính toán dân số

4.1.2 Tính toán lưu lượng nước thải

4.2 Đề xuất phương án

4.3 Lựa chọn phương án

CHƯƠNG V: TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ (giống hết)

CHƯƠNG VI: DỰ TOÁN KINH PHÍ XÂY DỰNG VÀ VẬN HÀNH HỆ THỐNG

XỬ LÝ NƯỚC THẢI (giống hết)

Đất nước ta ngày càng phát triển vượt bật hơn so với trước đây, nền kinh tế có những bước phát triển mạnh mẽ, kéo theo đó là đời sống sinh hoạt của người dân được nâng cao hơn, có vấn đề về môi trường cũng được người dân quan tâm nhiều hơn bao giờ hết Việc đầu tiên mà người dân để tâm đến môi trường trong đời sống hằng ngày là nguồn nước để sử dụng Vậy thì việc có các nhà máy xử lý nước để cấp cho sinh hoạt mà xử lý nước sau khi sử dụng được quan tâm tất thảy Việc nguồn nước mà gia đình thải bỏ ra ngoài môi trường có gây ra ảnh hưởng nặng nề đến môi trường không, có gây ô nhiễm cho môi trường hay không là đều mà ai ai cũng quan tâm đến Việc xử lý nước thải vừa là hành động bảo vệ môi trường, vừa đáp ứng được cái tiêu chuẩn để xả thải vào môi trường cũng như có khả năng tái sử dụng nước sau xử lý.

Việc thu gom, xử lý nước thải là một việc không thể thiếu để bảo vệ môi trường Với mong muốn môi trường được cãi thiện, các vấn đề quản lý nước thải sinh hoạt

vệ môi trường, quản lý nước thải khu dân cư tốt hơn.

1.2 Tính cấp thiết của đề tài

Thiết kế hệ thống xử lý triệt để các chất ô nhiễm để thải ra môi trường đạt tiêu chuẩn xả thải, không ảnh hưởng đến môi trường sống của người dân cũng như không gây tác động xấu đến sinh vật

1.3 Mục tiêu đồ án

Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho khu dân cư 80.000 người

1.4 Nội dung đồ án

Xây dựng phương án công nghệ xử lý nước thải cho khu dân cư 80.000 người

- Tính toán các công trình đơn vị theo phương án đề xuất

- Dự toán kinh tế hệ thống xử lý nước thải

- Bố trí công trình và vẽ mặt bằng tổng thể trạm xử lý theo phương án đã chọn

- Vẽ sơ đồ mặt cắt công nghệ (theo nước, cao độ, công trình)

- Vẽ chi tiết các công trình đơn vị hoàn chỉnh

Phương pháp so sánh: so sánh ưu, nhược điểm của công nghệ xử lý hiện có và đềxuất công nghệ xử lý nước thải phù hợp

Phương pháp toán: sử dụng công thức toán học để tính toán các công trình đơn vịtrong hệ thống xử lý nước thải, dự toán chi phí xây dựng, vận hành trạm xử lý

1.6 Ý nghĩa thực tiễn và kinh tế xã hội của đồ án

Về kinh tế: tiết kiệm tài chính cho ngân sách xã hội

Về môi trường: góp phần cải thiện môi trường nước đô thị và đời sống của ngườidân (giảm mùi hôi, ít gây ô nhiễm không khí, giảm nạn ô nhiễm nước ngầm, nướcmặt)

Về xã hội: bảo vệ sức khỏe cộng đồng, giảm thiểu các bệnh tật do ô nhiễm nguồnnước gây ra, nhằm tạo môi trường thuận lợi cho phát triển kinh tế - xã hội một cáchbền vững) Góp phần nâng cao đời sống của người dân, xúc tiến phát triển kinh tếcủa vùng

Khi trạm xử lý hoàn thành và đi vào hoạt động sẽ là nơi để các doanh nghiệp, sinhviên tham quan, học tập

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN 2.1 Tổng quan về nước thải sinh hoạt:

2.1.1 Định nghĩa:

Theo Quy chuẩn về nước thải sinh hoạt (QCVN 14:2008/BTNMT) định nghĩa: Nước thải sinh hoạt là nước thải ra từ các hoạt động sinh hoạt của con người như

ăn uống, tắm giặt, vệ sinh cá nhân

Như vậy ta có thể thấy, nước thải sinh hoạt là nước thải bỏ sau khi sử dụng cho mục đích sinh hoạt đời sống thường ngày, các nguồn xả thải như các hộ gia đình,

cơ quan, trường học, bệnh viện, … Dựa vào dân số phân bố ở từng khu vực, ta cóthể biết lượng nước thải ra hàng ngày cao hay thấp Đồng thời cũng dự vào tiêu chuẩn cấp nước và đặc điểm của hệ thống thoát nước Đối với các khu trung tâm

đô thị thì có tiêu chuẩn cấp nước cao hơn so với các khu vực nông thôn hay ngoại thành

CHƯƠNG IV:TÍNH TOÁN CÔNG SUẤT VÀ ĐỀ XUẤT, LỰA CHỌN SƠ

ĐỒ CÔNG NGHỆ 4.1 Tính toán công suất của trạm xử lý nước thải

4.1.1 Tính toán dân số

− Dân số hiện tại: N0 = 80000 người

− Niên hạn thiết kế: t = 20 năm

− Tỉ lệ gia tăng dân số: r = 0.89% /năm

− Vậy dân số sau 20 năm được tính theo công thức:

4.1.2 Tính toán lưu lượng nước thải

Lưu lượng trung bình ngày đêm được tính theo công thức:

Q ngd tb =q × N

1000=180 × 95510

1000 =¿17191,8 (m3/ngđ)Trong đó:

q: Tiêu chuẩn nước thải trung bình, qtb = 180 L/ng.ngđ

qmax: Tiêu chuẩn thoát nước ngày dùng nước lớn nhất, qmax = 220

Bảng 3: Thống kê lưu lượng tính toán

Thông số Kí hiệu Đơn vị tính toán Giá trị

Lưu lượng trung bình ngày đêm Q ngđ m3/ngđ 17191,8Lưu lượng trung bình giờ Q tb h sh m3/h 716,33Lưu lượng trung bình giây Q tb s sh m3/s 0,199

Lưu lượng lớn nhất ngày đêm Q ngđ max sh m3/ngđ 21012,2Lưu lượng lớn nhất giờ Q h max sh m3/h 1128,2Lưu lượng lớn nhất giây Q s max sh m3/s 0,2

Bảng 4: Thông số thiết kế (từ giáo viên đưa ra)

STT Chỉ tiêu Đầu vào TCVN 6772:2000

Căn cứ vào thông số chất lượng nước thải đầu vào và yêu cầu chất lượng nước sau

xử lý (QCVN 14:2008/BTNMT, cột A) ta tính toán được mức độ cần thiết xử lý

Ctc = 95 mg/l: hàm lượng chất lơ lửng trong nước thải

m = 50 mg/l: hàm lượng chất lơ lửng sau xử lý cho phép xả vào nguồn

 Mức độ cần thiết xử lý theo BOD5:

D=C tc −m

C tc × 100 %=160−30

160 × 100 % =81 ,25 %

Trong đó:

Ctc = 160 mg/l: hàm lượng BOD5 trong nước thải

m = 30 mg/l: hàm lượng BOD5 sau xử lý cho phép xả vào nguồn

 Mức độ cần thiết xử lý theo COD:

Ctc = 200 mg/l: hàm lượng COD trong nước thải

m = 50 mg/l: hàm lượng COD sau xử lý cho phép xả vào nguồn

 Mức độ cần thiết xử lý theo nitơ:

D=C tc −m

C tc × 100 %=10−5

10 × 100 %=50 %

Trong đó:

Ctc = 35 mg/l: hàm lượng nitơ trong nước thải

m = 5 mg/l: hàm lượng nitơ sau xử lý cho phép xả vào nguồn

 Mức độ cần thiết xử lý theo dầu mỡ TV:

Ctc = 18 mg/l: hàm lượng dầu mỡ TV trong nước thải

m = 10 mg/l: Hàm lượng dầu mỡ TV sau xử lý cho phép xả vào nguồn

pH thì nằm trong khoảng quy định cho phép

4.2 Đề xuất phương án

4.2.1 Phương án 1

4.2.1.1 Sơ đồ công nghệ (SAI)

4.2.1.2 Hiệu suất xử lý của từng công trình đơn vị trong phương án 1

Bảng 5: Hiệu suất xử lý nước thải phương án 1

Hố thu + SCR Thông số Đầu vào Hiệu suất Đầu ra

Bảng 6: Thông số nước đầu ra sau xử lý so với Mức I TCVN 6772:2000

4.2.1.3 Thuyết minh sơ đồ công nghệ

Xử lý sơ bộ: Nước thải từ hệ thống thoát nước thành phố được thu gom về nhà máy.Sau đó nước được dẫn qua hệ thống song chắn rác giữ lại những loại rác thải dạngrắn, thô, rác thải có kích thước bé còn sót lại làm ảnh hưởng đến các công trình phíasau xuất hiện trong quá trình sản xuất, sinh hoạt hoặc các loại túi nylon, giấy, cỏcây, bao bì, hộp đựng,… rơi vào dòng chảy nước thải nhằm tránh sự tắc nghẽnđường ống dẫn nước, làm hư hỏng máy bơm, gây khó khăn acho các quá trình xử lý

kế tiếp Rác được thu gom và đem đi xử lý

Nước thải từ các căn hộ gia đình theo ống dẫn đi qua song chắn rác, rác có kíchthước lớn được đưa vào thùng chứa rác để bên vận chuyển đem đi xử lý

Sau đó vào hố thu gom nước thải qua bể tách dầu kết hợp bể lắng cát, tại đây lượngdầu mỡ sẽ giảm đi nhờ hệ thống thu váng nổi, váng dầu mỡ sẽ được thu gom vàothùng chứa dùng xe chở đem đi xử lý, còn lớp cát dưới đáy sẽ đươc thu gom và vậnchuyển đem đi chôn lấp

Nước thải sau tách rác và cặn sẽ được dẫn đến bể điều hòa để điều hòa lưu lượng vànồng độ các chất giúp cho dòng nước đi vào các công trình đơn vị phía sau làm việc

ổn định, khắc phục sự cố vận hành do dao động về nồng độ và lưu lượng Đồng thời

hệ thống phân phối khí sẽ hòa trộn đồng đều nước thải trên toàn diện thể tích bểngăn ngừa hiện tượng lắng cặn ở bể sinh ra mùi khó chịu

Từ bể điều hòa sang bể MBBR (Anoxic) trong điều kiện thiếu Oxy, bể có nhiệm vụkhử N và P Bể MBBR sử dụng các thể vi sinh di động MBBR trong bể sục khínhằm tăng lượng vi sinh vật có sẵn để xử lý nước thải Các vi sinh vật sẽ thực hiệnviệc phân hủy hết những chất hữu cơ có trong nước thải Tiếp đó, hệ thống thổi khí

sẽ giúp khuấy trộn những giá thể trong bể nhằm đảm bảo việc các giá thể vi sinhđược xáo trộn liên tục trong suốt quá trình xử lý nước thải

Vi sinh vật phát triển sẽ bám vào mặt của giá thể nhằm hỗ trợ quá trình phân giảichất hữu cơ có trong nước thải và giúp cho nước thải đạt chuẩn Các vi sinh vật ởđây có thể là vi sinh hiếu khí, vi sinh yếm khí

Bể Aerotank là công trình xử lý sinh học quan trọng nhất của hệ thống, tại đây nhờhoạt động của các VSV, hàm lượng BOD5, COD, SS, N, P sẽ được xử lý đáng kể.Oxy (không khí) được cấp vào bể Aerotank bằng các máy thổi khí và hệ thống phânphối khí có hiệu quả cao với kích thước bọt khí nhỏ hơn 10 µm Lượng khí cungcấp vào bể với mục đích: cung cấp oxy cho VSV hiếu khí chuyển hóa chất hữu cơhòa tan thành nước và cacbonic, nitơ hữu cơ và amonia thành nitrat NO3; xáo trộnđều nước thải và bùn hoạt tính tạo điều kiện để VSV tiếp xúc tốt với các cơ chất cần

xử lý; giải phóng các khí ức chế quá trình sống của VSV, các khí này sinh ra trongquá trình VSV phân giải các chất ô nhiễm; tác động tích cực đến quá trình sinh sảncủa VSV

Nước thải sau khi xử lý sinh học có mang theo bùn hoạt tính cần phải loại bỏ nênđược chảy qua bể lắng lamella, nhiệm vụ của bể lắng là giữ các màng VSV lại bểdưới dạng cặn lắng Tại đây, nguồn nước từ bể phản ứng vào bể lắng sẽ di chuyểntheo chiều từ dưới lên theo các tấm lắng lamen (hoặc ống lắng) được thiết

kế nghiêng 60°, trong quá trình di chuyển các cặn lắng (kết tủa hay bông lắng) sẽ vachạm vào nhau và bám vào bề mặt tấm lắng lamen Khi các bông lắng kết dính với

nhau trên bề mặt tấm lắng lamen đủ nặng và thắng được lực đẩy của dòng nướcđang di chuyển lên thì bông kết tủa sẽ trượt xuống theo chiều ngược lại và rơixuống đáy bể lắng (hay hố thu cặn), từ đó theo chu kỳ xả đi phần bùn lắng được ởđáy bể sẽ bơm tuần hoàn lại bể Anoxic nhằm đảm bảo hàm lượng bùn trong bể luôn

ổn định (cung cấp thêm vi sinh, chất dinh dưỡng), phần bùn dư sẽ được bơm về bểnén bùn nhằm giảm thể tích bùn và độ ẩm Tiếp theo, bùn được vận chuyển sangmáy ép bùn để làm giảm tối đa lượng nước trong bùn, sau đó sẽ được vận chuyểnđến nơi xử lý

Khử trùng: Nước trong sau khi lắng dâng lên trên đi qua ống thu nước chảy sang bểkhử trùng Trong bể khử trùng hoá chất khử trùng là Chlorine sẽ được bơm vào liêntục bằng bơm định lượng Sau thời gian tiếp xúc cần thiết, hầu hết các vi khuẩn gâybệnh trong nước sẽ bị tiêu diệt hoàn toàn, đảm bảo an toàn cho nước thải về mặt visinh trước khi xả vào nguồn tiếp nhận

Bể lọc: Sau khi được khử trùng nước thải sẽ được lọc thông qua bồn lọc, nước đi từdưới lên thông qua lớp vật liệu lọc bao gồm sỏi, cát, than,…các chất cặn không lắngđược ở những công trình phía trên sẽ được giữ lại tại đây, sau khi lọc xong nước sẽđược đưa về bể chứa để tái sử dụng cho các mục đích khác trong trường, nước đạtgiá trị Mức I TCVN 6772:2000 sẽ được xả vào nguồn tiếp nhận

4.2.1.4 Ưu, nhược điểm của phương án 1

Ưu

Khả năng tiết kiệm năng lượng

Kích thước nhỏ, thuận tiện trong vận hành và nâng cấp dễ dàng

Khả năng tải trọng cao và biến động ô nhiễm lớn: màng sinh học có khả năng pháttriển theo tải trọng tăng dần của chất hữu cơ làm cho bể MBBR có thể vận hành vớitải trọng cao, biến động lớn Hiệu suất xử lý BOD lên tới 90%, loại bỏ được nitơtrong nước thải

Tiết kiệm được diện tích: giảm được 30 – 40% thể tích bể so với công nghệ bùnhoạt tính lơ lửng Có thể kết hợp cùng nhiều công nghệ xử lý khác cho hiệu quả tốiưu

Hệ vi sinh bền, mật độ vi sinh cao và hệ thống dễ kiểm soát

Nhược

Cần có những công trình lắng, lọc phía sau MBBR

Chất lượng của giá thể MBBR ảnh hưởng đến chất lượng bám sinh của vi sinh vật.Sau một khoảng thời gian sử dụng, giá thể vi sinh MBBR rất dễ vỡ

4.2.2 Phương án 2

4.2.2.1 Sơ đồ công nghệ (SAI)

4.2.2.2 Hiệu suất xử lý của từng công trình đơn vị trong phương án 2

Bảng 6: Hiệu suất xử lý nước thải phương án 2

Hố thu + SCR Thông số Đầu vào Hiệu suất Đầu ra

Bảng: Thông số nước đầu ra sau xử lý so với Cột A QCVN 14:2008/BTNMT

4.2.2.3 Thuyết minh sơ đồ công nghệ

Từ nước thải đầu vào đến bể điều hòa giống phương án 1

Công nghệ AAO là quá trình xử lý sinh học liên tục, kết hợp 3 hệ vi sinh: kỵ khí,thiếu khí, hiếu khí để xử lý nước thải

Đầu tiên qua bể Anaerobic là quá trình xử lý sinh học kỵ khí, trong bể này xảy raquá trình phân hủy các chất hữu cơ hòa tan và các chất dạng keo trong nước thải với

sự tham gia của hệ vi sinh vật kỵ khí Trong quá trình sinh trưởng và phát triển, visinh vật kỵ khí sẽ hấp thụ các chất hữu cơ hòa tan có trong nước thải, phân hủy vàchuyển hóa chúng thành các hợp chất ở dạng khí Bọt khí sinh ra bám vào các hạtbùn cặn Các hạt bùn cặn này nổi lên trên làm xáo trộn, gây ra dòng tuần hoàn cục

Cuối cùng là bể Oxic là quá trình sinh học hiếu khí oxy cấp vào bể bằng máy thổikhí đặt cạn hoặc máy sục khí đặt chìm Quá trình phân hủy hiếu khí dựa vào hoạtđộng sống của vi sinh vật hiếu khí, chúng sẽ sử dụng oxy hòa tan có trong nước đểphân giải chất hữu cơ (chất ô nhiễm cần xử lý)

Sau khi nước qua công nghệ AAO thì sẽ được dẫn đến bể khử trùng để khử các vikhuẩn còn sót lại của các công trình đơn vị bên trên, sau khử trùng, nước đạt chuẩnMức I TCVN 6772:2000

4.2.2.4 ưu nhược điểm

Ưu:

Mức đầu tư thấp bởi vì chi phí chủ yếu bao gồm chi phí xây dựng, một số thiết bịchính như máy sục khí, máy bơm, máy khuấy Không có công nghệ tiên tiến nàođược áp dụng

Chất lượng nước đầu ra có thể đạt loại A hoặc B, phụ thuộc vào kích thước của cácbể

Nhược:

Chất lượng đầu ra phụ thuộc vào khả năng lắng của bùn hoạt tính và kích thước bể.Nếu muốn chất lượng nước đầu ra tốt hơn và ít biến động, đòi hỏi diện tích, khônggian lớn để xây dựng hệ thống

Chất lượng nước đầu ra có thể không ổn định, bởi vì độ lắng của bùn phụ thuộc vàonhiều yếu tố như nhiệt độ, nồng độ MLSS, tải trọng chất hữu cơ và tải thủy lực củanước thải đầu vào …

CHƯƠNG V: TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ

5.1 Tính toán các công trình đơn vị

Lưu lượng nước thải theo giấy lớn nhất: Kgiờ Qtbs = 1,575 0,2 = 0,315

5.1.1 Hố thu gom và song chắn rác

Qsmax: lưu lượng nước thải theo giây lớn nhất (m3/s)

v: vận tốc chuyển động của nước thải trước song chắn rác, phạm vi 0.7-1.0 m/s Chọn v = 1 (m/s)

Qsmax: Lưu lượng lớn nhất của nước thải (m3/s)

vs: Tốc độ nước qua song chắn, Vs từ 0,5 – 1 (m/s), chọn Vs = 1 (m/s)

K: Hệ số tính đến hiện tượng thu hẹp dòng chảy, chọn K = 1,05

H1: Độ sâu nước ở chân song chắn rác, lấy bằng mực nước ở trong mương dẫn H1=0.2m

B: Khoảng cách giữa các khe hở của song chắn rác b từ 16 - 25 mm, ta chọn

S: bề dày của thanh chắn rác, d từ 8 – 10 mm, chọn S = 8 mm = 0,008 mn: là số khẽ hở của song chắn rác, n = 20 khe

b : khoảng cách giữa các thanh, b từ 16 – 25 mm, chọn b =16 mm = 0,016 mKiểm tra sự lắng cặn ở phần mở rộng trước song chắn rác, vận tốc nước thải trước song chắn rác không được nhỏ hơn 0.4 m/s (Theo giáo trình xử lý nước thải – PGS.TS Hoàng Huệ)

Vkt = Qsmax Bs x h 1 = 0.472 x 0.630.315 = 1 m/s

1 m/s > 0.4 m/s => Thỏa mãn điều kiện lắng cặn

- Chiều dài mở rộng trước song chắn rác:

l1 = Bs 2 tgφ −Bk = 1,73*(Bs – Bk) = 1,73*(0,472 – 0,15) = 0.56 m = 560 mmTrong đó: Bs: chiều rộng thiết kế song chắn rác

Bk: chiều rộng mương dẫn nước tới và ra khỏi song chắn, chọn B = 0.15m

φ: góc nghiêng chỗ mở rộng, thường lấy φ = 20o

- Chiều rộng đoạn thu hẹp sau song chắn rác:

l2 = 0,5*l1 = 0,5*0,56 = 0,28 m = 280 mm