MỤC LỤC MỞ ĐẦU1 Chương I: TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI SINH HOẠT ĐÔ THỊ5 I.1. Giới thiệu chung:5 I.1.1. Đặc điểm vật lý:5 I.1.2. Đặc điểm hóa học:6 I.1.3. Đặc điểm sinh vật, vi sinh vật:6 I.2. Các thông số đặc trưng của nước thải sinh hoạt:7 I.2.1. Hàm lượng chất rắn:7 I.2.2. Nhu cầu ôxy sinh hóa (BOD) và hóa học (COD):8 I.2.3. Ôxy hòa tan:8 I.2.4. Trị số pH:9 I.2.5. Các hợp chất của Nitơ và Photpho trong nước thải:9 I.2.6. Các hợp chất vô cơ khác trong nước thải:10 I.2.7. Vi sinh vật:10 I.3. Các công đoạn xử lý:11 I.3.1. Tiền xử lý:11 I.3.2. Xử lý sơ bộ:11 I.3.3. Xử lý bậc II:13 I.3.4. Khử trùng:19 Chương II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT. 23 II.1. Quá trình lắng của các hạt rắn trong nước thải:23 II.2. Quá trình xử lý sinh học hiếu khí với công nghệ MBBR:26 II.2.1. Cơ chế:26 II.2.2. Sự phát triển của tế bào và động học của phản ứng lên men:27 II.2.3. Quá trình Nitrat hóa:31 Chương III: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH VÀ THIẾT BỊ34 III.1.Mương dẫn nước thải:34 III.2. Song chắn rác thô:35 III.3. Bể lắng cát và tách dầu mỡ:38 III.4. Song chắn tinh:40 III.5. Bể điều hòa:41 III.6. Bể lắng đợt I:42 III.7. Bể MBBR:45 III.7.1. Thể tích làm việc của bể:46 III.7.2. Lượng bùn sinh ra do khử BOD5:47 III.7.3. Các thông số về đệm plastic:48 III.7.4. Kiểm tra chỉ tiêu làm việc của bể:49 III.7.5. Xác định lượng ôxy cần thiết cho quá trình xử lý:49 III.7.6. Nhu cầu dinh dưỡng của vi sinh vật:52 III.7.7. Bố trí thiết bị phân phối khí:52 III.8. Bể lắng đợt 2:55 III.9. Bể tiếp xúc khử trùng:56 III.10. Bể nén bùn:57 KẾT LUẬN60 Tài liệu tham khảo:61
Trang 1Đồ án mơn học Ứng dụng cơng nghệ MBBR trong xứ lý nước thải sinh hoạt
MỤC LỤC
Chương I: TONG QUAN VE NUGC THAI SINH HOAT DO THI 1.1 Gidi thiéu chung:
1.1.1 Dac diém vat ly:
L1.2 Đặc điểm hĩa họ
L2.2 Nhu cầu ơxy sinh hĩa (BOD) và hĩa hoc (COD):
1.2.3 Oxy hịa tan: L2.4 Trị số pH:
1.2.5 Cac hợp chất của Nitơ và Photpho trong nước thai: 1.2.6 Các hợp chất vơ cơ khác trong nước thải:
I.3 Các cơng đoạn xử lý: 1.3.1 Tiền xử lý: 1.3.2 Xử lý sơ bộ 1.3.3 Xu ly bac II 1.3.4 Khử trùng:
Chương II: CƠ SỞ LÝ THUYÉT
IIL1 Quá trình lắng của các hạt rắn trong nước thải
II.2 Quá trình xử lý sinh học hiếu khí với cơng nghệ MBBR:
IiPns 1 IL2.2 Sự phát triển của tế bào và động học của phản ứng lên men:
II.2.3 Quá trình Nitrat hĨa: +22 2S 3t sreErersrrsrrrseree
Chương III: TÍNH TỐN THIẾT KÉ CÁC CƠNG TRÌNH VÀ THIÉT BỊ
II.1.Mương dẫn nước thải:
IIL2 Song chắn rác thơ: IIL3 Bề lắng cát và tách dầu mỡ: IIL.4 Song chắn tinh
IIL.5 Bể điều hịa: IIL6 Bề lắng dot I:
IIL.7 Bê MBBR:
III.7.1 Thể tích làm việc của b;
IIL7.2 Lượng bùn sinh ra do khử BOD
hoaoo tao G0 bi D0202 0o
IIL7.4 Kiểm tra chỉ tiêu làm việc của bê:
III.7.5 Xác định lượng ơxy cần thiết cho quá trình xử lý
III.7.6 Nhu cầu dinh dưỡng của vi sinh v; IIL7.7 Bồ trí thiết bị phân phối khí: III§ Bề lắng đợt 2: III.9 Bề tiếp xúc khử trùng: III.10 Bề nén bùn: KÉT LUẬN
Trang 2IV 08004 0 33
MỞ ĐÀU
Quá trình cơng nghiệp hĩa, hiện đại hĩa đất nước tạo nên một sức ép lớn đối
với mơi trường Trong sự phát triển kinh tế xã hội, tốc độ đơ thị hĩa ngày càng gia
tăng Mức độ ơ nhiễm nguơn nước mặt và nước ngầm đang ngày càng trầm trọng
Do đĩ việc xây dựng, vận hành các hệ thống xử lý nước thải cho các đơ thị hiện nay
là hết sức cần thiết
Đề bài: Ứng dụng cơng nghệ MBBR (Moving Bed Biofilm Reactor) trong xử lý nước thải sinh hoạt đơ thị
- Lưu lượng q = 2000 m”/ngày đêm
- Yêu cầu xử lý: QCVN 14:2008/BTNMT, cột A
; _ Chuong I:
TONG QUAN VE NUOC THAI SINH HOAT DO THI
L1 Giới thiệu chung:
Con người trong các hoạt động kinh tế xã hội đã sử dụng một lượng nước rất lớn Nước cấp sau khi sử dụng vào mục đích sinh hoạt, sản xuất, nước mưa chảy tràn trên các mái nhà, mặt đường, sân vườn, BỊ nhiễm ban chứa nhiều hợp chất bần gây ơ nhiễm mơi trường
Trang 3Đồ án mơn học Ứng dụng cơng nghệ MBBR trong xứ lý nước thải sinh hoạt
nhiên Do tính chất hoạt động của đơ thị mà chất bản của nước thải thay đổi theo thời gian và khơng gian
L1.1 Đặc điểm vật lý:
Theo trạng thái vật lý, các chất ban trong nước thải được chia thành:
- Các chất khơng hịa tan ở dạng lơ lửng kích thước lớn hơn 10 mm, cĩ thê ở dạng huyền phù, nhũ tương hoặc dạng sợi, giây, vải, cây cỏ
- Các tạp chất ban dang keo với kích thước hạt khoảng 10- 10° mm
- Các chất bản dạng tan cĩ kích thước nhỏ hơn 10” mm, cĩ thể ở dạng phân tử hoặc phân ly thành ion
- Nước thải sinh hoạt thường cĩ mùi hơi thối khĩ chịu do khi vận chuyên
trong cống sau 2 đến 6 giờ xuất hiện khí hydro sunfua
1.1.2 Dac diém hĩa học:
Nước thải chứa các hợp chất hĩa học dạng vơ cơ như sắt, magié, canxi, silic, nhiều chất hữu cơ sinh hoạt như phân, nước tiểu và các chất thải khác như cát, sét, dầu mỡ Nước thải vừa xả ra cĩ tính kiềm, nhưng dần trở nên cĩ tính axit vì thối rữa Các chất hữu cơ cĩ thể xuất xứ từ thực vật hoặc động vật Những chất hữu cơ trong nước thải cĩ thể chia thành các chất chứa nitơ và các chất chứa cacbon Các hợp chất chứa nitơ chủ yếu nhu uré, protéin, amin va axit amin Cac hop chất chứa cacbon như mỡ, xà phịng, hydrocacbon
1.1.3 Dac diém sinh vat, vi sinh vat:
Nước thải sinh hoạt chứa rất nhiều sinh vật chủ yêu là vi sinh với số lượng từ 10° dén 10° té bào trong 1ml Nguồn chủ yếu đưa vi sinh vật vào nước thái là phân, nước tiêu và đất cát
Tế bào vi sinh vật hình thành từ chất hữu cơ, nên tập hợp vi sinh cĩ thể coi là
một phần của tổng hợp chất hữu cơ trong nước thải Phần này sống, hoạt động, tăng trưởng dé phân hủy phần hữu cơ cịn lại của nước thải
Vị sinh trong nước thải thường được phân biệt theo hình dạng Vi sinh xử lý nước thải cĩ thể chia thành 3 nhĩm: Vi khuản, nắm, động vật nguyên sinh (Proto- zoa)
Vi khuẩn đĩng vai trị quan trọng đầu tiên trong việc phân hủy chất hữu cơ, nĩ là cơ thê sống đơn bào, cĩ khả năng phát triển và tăng trưởng trong các bơng cặn
lơ lửng hoặc dính bám vào bề mặt vật cứng Vi khuẩn cĩ khả năng sinh sản rất
nhanh, khi tiếp xúc với chất đinh đưỡng cĩ trong nước thải, chúng hấp thụ nhanh thức ăn qua màng tế bào Đa số vi khuẩn đĩng vai trị quan trọng trong việc phân hủy chất hữu cơ, biến chất hữu cơ thành chất ổn định tạo thành bơng cặn dễ lắng, nhưng thường củng cĩ loại vi khuẩn dang lơng to (filamentous) kết với nhau thành lưới nhẹ nơi lên bề mặt làm ngăn cản quá trình lắng
Vi khuẩn đạng nắm (Fungi bacteria) cĩ kích thước lớn hơn vi khuẩn và khơng cĩ vai trị trong quá trình phân hủy ban đầu của chất hữu cơ trong quá trình
xử lý nước thải Vi khuẩn đạng nâm phát triển thường kết thành lưới nối trên mặt
nước gây cản trở dịng chảy và quá trình thủy động học
Trang 4
Động vật nguyên sinh đặc trưng bằng một vài giai đoạn hoạt động trong quá trình sống của nĩ Thức ăn chính của động vật nguyên sinh là vi khuẩn, cho nên chúng là chất chỉ thị quan trọng thể hiện hiệu quả xử lý của các cơng trình xử lý sinh học nước thải
L2 Các thơng số đặc trưng của nước thải sinh hoạt:
Đặc trưng của nước thải sinh hoạt là thường chứa nhiều tạp chất khác nhau, trong đĩ khoảng 52% là các chất hữu cơ, 48% là các chất vơ cơ và một số lớn vi sinh vật Phần lớn các vi sinh vật trong nước thải ở dạng các virut và vi khuẩn gây
bệnh như tả, ly, thương hàn, Đồng thời trong nước thải cũng chứa các vi khuẩn
khơng cĩ hại cĩ tác dụng phân hủy các chất thải 1.2.1 Hàm lượng chất rắn:
Tổng chất ran là thành phần đặc trưng nhất của nước thái, nĩ bao gồm các chất rắn khơng tan lơ lửng (SS), chất keo và hịa tan Xác định hàm lượng chất rắn bằng cách cho bay hơi một lượng nước thải trên bếp cách thủy và sây khơ ở nhiệt độ 105 °C cho tới khi trọng lượng khơng đổi, sau đĩ đem cân và so sánh với khối lượng nước ban đầu, đơn vị là mg/l
Chất rắn lơ lửng cĩ kich thước hạt 10” mm cĩ thể lắng được và khơng lắng được (dạng keo) Nĩ được xác định bằng cách cho nước thái thắm qua giây lọc tiêu chuẩn với kích thước lỗ khoảng 1,2 um Gạn lấy lượng cặn đọng lại trên giấy thấm đem sây ở nhiệt độ 105°C cho đến khi trọng lượng khơng thay đổi, đơn vị mg/l
1.2.2 Nhu cau oxy sinh hda (BOD) va hĩa học (COD):
Mức độ nhiễm bân nước thải bởi chất hữu cơ cĩ thể xác định theo lượng ơxy
cần thiết để ơ ơxy hĩa chất hữu cơ dưới tác động của vi sinh vật hiểu khí và được gọi
là nhu cầu ơxy cho quá trình sinh hĩa Nhu cầu ơxy sinh hĩa là chỉ tiêu rất quan
trọng và tiện dùng để chỉ mức độ nhiễm bân của của nước thải bởi các chất hữu cơ
Trị sơ BOD đo được cho phép tính tốn lượng ơxy hịa tan cần thiết để cấp cho các phản ứng sinh hĩa của vi khuẩn diễn ra trong quá trình phân hủy hiếu khí các chất
hữu cơ cĩ trong nước thải
Nhu cầu ơxy hĩa học COD: Là lượng ơxy cần thiết để ơxy hĩa hồn tồn chất
hữu cơ và một phân nhỏ các chất vơ cơ dễ bị ơxy hĩa cĩ trong nước thải Chỉ tiêu
nhu cầu ơxy sinh hĩa BOD khơng đủ đề phản ánh khá năng ơxy hĩa các chất hữu cơ khĩ bị ơxy hĩa và các chất vơ cơ cĩ thể bị ơxy hĩa cĩ trong nước thải Việc xác định COD cĩ thể tiến hành bằng cách cho chất ơxy hĩa mạnh vào mẫu thử nước thải trong mơi trường axít Trị số COD luơn lớn hơn trị số BODs và tỷ số COD : BOD
càng nhỏ thì xử lý sinh học càng dễ
1.2.3 Oxy hda tan:
Trang 5Đồ án mơn học Ứng dụng cơng nghệ MBBR trong xứ lý nước thải sinh hoạt
phụ thuộc vào nhiệt độ, nồng độ muối cĩ trong nước Trong quá trình xử lý nước thải, vi sinh vật tiêu thụ ơxy hịa tan đê dong hoa các chât dinh dưỡng và chat nén BOD, N, P can thiét cho viéc duy tri sự sơng, tăng trưởng và sinh sản của chúng
L2.4 Trị số pH:
Trị số pH cho biết nước thải cĩ tính trung hịa, tính axit hay tính kiềm Q trình xử lý nước thải bằng phương pháp sinh họa rất nhạy cảm với sự dao động của trị số pH Quá trình xử lý hiếu khí địi hỏi giá trị pH trong khoảng 6,5 dén 8,5
1.2.5 Cac hop chat ctia Nito va Photpho trong nước thải:
a.Cac hop chất của nitơ trong nước thải: Nước thái sinh hoạt luơn cĩ một số hợp chất chứa nitơ Nitơ là chất dinh dưỡng quan trọng trong quá trình phát triển của vi sinh vat trong các cơng trình xử lý sinh học Các hợp chất chứa nitơ là protein, các sản phẩm phân hủy của nĩ như amino aixit là nguồn thức ăn hữu cơ của vi khuẩn, và các hợp chất hữu cơ chứa nitơ cĩ trong nước thải bắt nguồn từ phân và nước tiểu (urê) của người và động vật Urê bị phân hủy ngay khi cĩ tác dụng của vi khuẩn thành amoni (NH¿`) và NH; là hợp chất vơ cơ chứa nitơ cĩ trong mước thải
Hai dạng hợp chất vơ cơ chứa Nitơ cĩ trong nước thải là nitrit và nitrat Nitrat là sản phẩm ơxy hĩa của amoni (NH¿”) khi tồn tại oxy, thường gọi quá trình này là
quá trình Nitrat hĩa Cịn nitrit (NO;) là sảm phẩm trung gian của quá trình nitrat
hĩa, nitrit là hợp chất khơng bền vững dễ bị ơxy hĩa thành nitrat (NO;) Vì amoni sử dụng ơxy trong quá trình Nitrat hĩa và các vi sinh vật trong nước, rong, tảo dùng nitrat làm thức ăn để phát triển, cho nên nêu hàm lượng nito cĩ trong nước thải xả ra sơng, hồ quá mức cho phép sẽ gây ra hiện tượng phú dưỡng kích thích sự phát triển nhanh của rong, tảo làm bẩn nguồn nước
b.Các hợp chất photpho trong nước thải: Photpho cũng giống như nitơ, là chất dinh dưỡng cho vi khuẩn sơng và phát triển trong các cơng trình xử lý nước thai Photpho là chất dinh dưỡng đầu tiên cần thiết cho sự phát triển của thảo mộc sống đưới nước, nếu nồng độ photpho trong nước thải xả ra sơng, suối quá mức cho phép sẽ gây ra hiện tượng phú dưỡng Photpho thường ở dạng photphat vơ cơ và bắt nguơn từ chất thái là phân, nước tiêu, phân bĩn dùng trong nơng nghiệp và từ các chất tẩy rửa dùng trong sinh hoạt hằng ngày
1.2.6 Cac hop chất vơ cơ khác trong nước thải:
Cĩ rất nhiều hợp chất vơ cơ trong nước thải
Đề đánh giá tinh chất nhiễm bản của nước thải bởi khống vật người ta dùng
các chỉ tiêu về hàm lượng sulfat và clorua Trong nước thải đơ thị hàm lượng sulfat
vào khoảng 100 dén 150 mg/l, cịn hàm lượng clorua từ 150 đến 250 mg/l Hàm
lượng sulfat và clorua thường khơng hoặc ít thay đơi trước và sau xử lý và cũng khơng làm ảnh hưởng tới các quá trình lí hĩa, sinh hĩa nước thải và cặn bã
1.2.7 Vi sinh vật: „ ` „ „
Nước thải sinh hoạt chứa rât nhiêu các vi sinh vật với sơ lượng tir 10° — 10° té bào/Iml Phân lớn vi sinh cĩ trong nước thải khơng phải là vi khuân gây bênh, cĩ
Trang 6
thể cĩ một số ít vi khuân gây bệnh như thương hàn, tả, ly, vi trùng gan
* Các thơng số cụ thể của đồ án: Lưu lượng Q = 1500m/ngày đêm
TT | Thơng số Ký hiệu Đơn vị Giá trị
1 | Tổng chất rắn TS mg/l 700
2 | Ham lugng chat ran lo ling SS mg/l 200
3 | Nhu cau ơxy hĩa học COD mg/l 500
4_ | Nhu câu ơxy sinh hĩa BOD; mg/l 300
5_ | Tơng Ni tơ >N mg/l 40
6_ | Tơng Photpho YP mg/l 8
7 | pH (25°C) 6,8
8 | Dau m6 dong, thuc vat mg/l 100
8 | Coliform MPN/100ml 10
1.3 Cac cong đoạn xử lý:
1.3.1 Tién xt ly:
Giai doan tiền xử lý gồm các cơng trình và thiết bị cĩ nhiệm vụ loại ra khỏi nước thải các vật cĩ thé gây tắt nghẽn đường ống làm hư hại máy bơm và làm giảm hiệu quả xử lý của giai đoạn sau, cụ thể như: Loại bỏ hoặc cắt nhỏ những vật nổi lơ lửng cĩ kích thước lớn cĩ trong nước thải như gỗ, nhựa, giấy, vỏ hoa quả, Loại bỏ cặn nặng như cát sỏi, kim loại, thủy tỉnh, Loại bỏ một phần dầu mỡ Các thiết bị thường dùng là: - Song chắn rac, lưới chắn rác;
- May nghién cat vun rac; - Bé lang cat;
- Bề điều hịa lưu lượng
I.3.2 Xử lý sơ bộ:
Chủ yếu là quá trình lắng để loại bỏ bớt cặn lơ lửng Cĩ nhiều loại bể lắng,
kết quả xử lý của cơng đoạn xử lý sơ bộ là loại bỏ được một phần cặn lơ lửng và các chất nổi như dầu, mỡ, bọt, đồng thời phân hủy yếm khí cặn lắng ở phần đưới của các cơng trình ổn định cặn
a Bê lắng cát: Bề lắng cát đặt sau song chắn và đặt trước bể điều hịa lưu lượng và chất lượng, trước bể lắng đợt một Nhiệm vụ của bê lắng cát là loại bỏ cặn thơ, nặng như cát, sỏi, mảnh vỡ thủy tỉnh, mảnh kim loại, tro tàn, than vụn, vỏ trứng để bảo VỆ các thiết bị cơ khí đễ bị mài mịn Theo đặc tính của dịng chảy cĩ thể phân loại bể lắng cát: Bề lắng cát ngang, bể lắng cát thổi khí, bể lắng cát ly tâm
b Bể điều hịa lưu lượng và chất lượng: Lưu lượng và chất lượng nước thái từ hệ thống cống thu gom chảy về nhà máy xử lý thường xuyên đao động theo các
ngày giờ, cĩ 2 loại bể điều hịa: Bề điều hịa lưu lượng và chất lượng nằm trực tiếp
Trang 7Đồ án mơn học Ứng dụng cơng nghệ MBBR trong xứ lý nước thải sinh hoạt
mưa Ở các mạng thu gom là hệ thống cơng riêng và ở những nơi cĩ chất lượng
nước thải thay đối thường áp dụng bẻ điều hịa cả lưu lượng và chất lượng
Điều chỉnh pH và bơ sung chất dinh đưỡng N,P: Nước thái trước khi đi vào
các cơng trình xử lý sinh học phải cĩ trị số pH nằm trong khoảng 6,5 — 8,5 và tỷ lệ các chất đinh dưỡng C:N:P trong khoảng 100:5:1
c Bề lắng đợt I: Cĩ nhiệm vụ lắng các hạt rắn nhỏ hơn 0,2 mm, bể lắng đợt một cĩ nhiều loại khác nhau Bùn lắng được tách ra khỏi nước ngay sau khi lắng, cĩ
thể bằng phương pháp thủ cơng hay cơ giới
Quá trình lắng chịu ảnh hưởng của các yếu tố sau: Lưu lượng nước thải, thời
gian lắng (hay thời gian lưu), khối lượng riêng và tải lượng tính theo chất rắn lơ lửng, tải lượng thủy lực, sự keo tụ các hạt rắn, vận tốc dịng chảy trong bể, sự nén bùn đặc, nhiệt độ của nước thải và kích thước bể lắng
1.3.3 Xử lý bậc II:
Là cơng đoạn phân hủy sinh học hiếu khí các hợp chất hữu cơ Mục đích cơ
bản của quá trình xử lý sinh học là lợi dụng các hoạt động sống và sinh sản của vi sinh vật để ơn định các hợp chất hữu cơ, làm keo tụ các chất keo lơ lửng khơng lắng được trong nước thải sinh hoạt để loại chúng ra khỏi nước Xử lý sinh học gồm các
bước:
- Chuyên hĩa các hợp chất hữu cơ cĩ nguồn gốc cacbon ở dạng keo và dạng
hịa tan thành thể khí và thành vỏ các tế bảo vi sinh
- Tạo ra các bơng cặn sinh học gồm các tế bào vi sinh vật và các chất keo vơ cơ trong nước thải
- Loại các bơng cặn sinh học ra khỏi nước bằng quá trình lắng trọng lực 1.3.3.1 Một số cơng nghệ xử lý sinh học hiếu khí được sử dụng trong xử lý nước thải đơ thị:
a Bễ Aerotank truyền thống: Nước thải vào Bê Aerotank Nước ra Bề lắng đợt
Tuần hồn bùn hoạt tính Bùn
Sơ đồ
Trang 8
Nước thải sau bé lắng đợt 1 được trộn đều với bùn hoạt tính tuần hồn ở ngay
đầu bê Aerotank Đối với nước thải sinh hoạt cĩ mức độ nhiễm bắn trung bình, lưu
lượng tuần hồn thường từ 20 — 30% lưu lượng nước thải đi vào Dung tích bể được
thiết kế với thời gian lưu nước để làm thống trong bể từ 6 đến 8 giờ khi dùng hệ thống sục khí và từ 9 đến 12 giờ khi dùng thiết bị khuấy làm thống bề mặt Các
thơng số của bê:
- Lượng khí cấp vào từ 55 — 65 m”/IkgBOD; cần khử
- Chỉ số thê tích bùn SVI từ 50 — 150 ml/g
- Nong độ bùn hoạt tính trong bể aerotenk: 1500 — 3000 mg/l
- Tuổi của bùn Ở từ 3 — 15 ngày
- Nồng độ BOD đầu vào < 400 mg/I, hiệu quả làm sạch từ 80 — 95 %
b Bể Aerotank hoạt động gián đoạn theo mẻ (SBR - Sequencing Batch Reactor): Là một dạng xử lý sinh học nước thải băng bùn hoạt tính Do hoạt động gián đoạn nên sơ ngăn tơi thiêu của bê là 2
| BéSBR 1 Bé lang dot Khử trùng —»y 1 > | BéSBR2 Ỷ Nguồn tiếp nhận Xả bùn Sơ đồ: Đặc điểm:
- BOD của nước thải sau xử lý thường < 20 mgil
- Hàm lượng can lơ lửng 3 - 25 mg/l va N-NH3 tt 0,3 — 12 mg/l
- Bể SBR làm việc khơng cần bề lắng đợt 2
Bề SBR cĩ ưu điểm là cấu tạo đơn giản, hiệu quả xử lý cao, khử được các chất dinh đưỡng nitơ, đễ vận hành Sự dao động lưu lượng nước thải ít ảnh hưởng
đến hiệu quả xử lý
Nhược điểm chính của bể là cơng suất xử lý nhỏ, để hoạt động cĩ hiệu quả
Trang 9Đồ án mơn học Ứng dụng cơng nghệ MBBR trong xứ lý nước thải sinh hoạt
c Dia loc sinh học:
Dia loc sinh học được dùng để xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học theo nguyên lý dính bám Đĩa lọc là các tâm nhựa, gỗ, hình trịn đường kính 2 đến 4m, dày dưới 10mm ghép với nhau thành khối cách nhau 30 đến 40mm và các khối này được bố trí thành dãy nối tiếp quay đều trong bể chứa nước thải
Tốc độ quay cua dia tir 1 dén 2 vong/phut va dam bao dong chay rồi, khơng
cho bùn cặn lắng lại trong bể nước thải Trong quá trình quay, phần đưới của đĩa ngập trong nước thải Quá trình hấp phụ và dính bám các chất hữu cơ dạng hịa tan, keo và vây bùn lên màng sinh vật hình thành trước đĩ được diễn ra Khi quay lên phía trên, vi khuẩn sẽ lây ơxy để ơxy hĩa chất hữu cơ và giải phĩng CO› Màng sinh vật dày 2 đến 4mm, phụ thuộc vào vận tốc quay của đĩa Bùn cặn màng sinh vật được lắng lại trong bể lắng đợt 2
d.Cơng nghệ MBBR — Moving Bed Biofilm Reactor:
* Giới thiệu: MBBR là quá trình kết hợp giữa hai quá trình màng sinh hoc va
q trình bùn hoạt tính Trong đĩ, vi sinh vật phát triển trên bề mặt các hạt nhựa
polyetylen (đệm) lo lửng trộn lẫn với nước thải trong bể phản ứng Khơng khí cấp vào bê vừa để cung cấp ơxy cho vi sinh vật sử dụng vừa là động lực cho các đệm chuyển động trong bể (các đệm plastic nhẹ, cĩ khối lượng riêng xấp xỉ khối lượng riêng của nước) Nước được xử lý từ bê phản ứng sẽ chảy qua một lưới lọc trước khi vào bể lắng bậc II, mục đích của lưới lọc là giữ lại các đệm plastic trong bể phản ứng Cơng nghệ MBBR cĩ khả năng xử lý hiệu quả rất cao đối với các nước thải cĩ mức độ ơ nhiễm hữu cơ và nitơ cao
* Hoạt động: Trong quá trình xử lý nước thải, quần xã các vi sinh vật phát triển trên bề mặt các đệm plastic Hầu hết các vi sinh vật trên lớp mang 1a vi sinh vat dị dưỡng (chúng sử sụng cacbon hữu cơ để tạo sinh khối) với ưu thê hơn là các vi khuẩn tùy tiện Các vi khuẩn tùy tiện này cĩ thể sử dụng ơxy hịa tan trong nước, hoặc khi lượng Oxy hoa tan khơng du chung sé str dung nitrate, nitrite
Tại bề mặt của lớp màng sinh học đọng lại các chất lỏng phân biệt rõ ràng do sự đi chuyên lẫn lộn trong bề phản ứng Chất dinh dưỡng và ơxy khuếch tán qua lớp chất lỏng đến bề mặt của màng sinh học Trong khi đĩ, các sản phẩm của sự phân hủy sinh học sẽ được khuếch tán nhanh từ màng sinh học ra ngồi mơi trường chất lỏng chuyên động , quá trình như thế cứ tiếp diễn
Khi vi sinh vật phát triển và tăng lên nhiều lần, sinh khối trên các đệm cũng tăng lên, lớp màng sinh vật ngày càng dày Khi đĩ sẽ ảnh hưởng đến khả năng cung cấp ơxy hịa tan cơ chat trong bé phản ứng đến tất cả các vi sinh vật trên màng sinh học Các vi sinh vật ở lớp ngồi cùng của màng sinh học thì cần thiết nhất ơxy hịa tan và cơ chất khuếch tán trong suốt quá trình Khi ơxy hịa tan và cơ chất khuếch
tán qua mỗi lớp màng cĩ sau thì các vi sinh vật ở lớp trước đĩ tiêu thụ càng nhiều
Lượng oxy hịa tan sẽ giảm dần trong quá trình tạo màng sinh học và sẽ tạo ra các sản phẩm của sự phân hủy hiếu khí, thiếu khí và yếm khí ở các lớp của màng sinh
vật
* Cấu tạo của đệm: Đệm cĩ nhiều hình dạng khác nhau, thơng thường các
đệm cĩ hình trụ đứng, đường kính khoảng 10mm, cao 7mm, bên trong và bề mặt
Trang 10
ngồi cĩ nhiều khe để tăng diện tích bề mặt Diện tích bề mặt của các đệm plastic là
rất lớn (120 - 950 m”/m”) Đêm được làm bằng vật liệu Polyethylen để đảmm bảo độ
bên, khơng bị gãy vỡ trong quá trình làm việc
eam
Bé ling dot “ no »| Béling
I Mà đợt II
Pe Fe “ c ,
Lam 1®7 1m
* Ưu điểm của MBBR so với những phuơng pháp xử lý sinh học truyền
thống:
- Sự khuếch tán của chất khí và các chất hịa tan đến vi sinh vật tốt hơn rất
nhiều, tốc độ sử dụng cơ chất tăng
- Kha nang tao sinh khối rất lớn (nồng độ bùn hoạt tính trong bể phán ứng cĩ thé đạt 6000 mg/l)
- Giảm thể tích bê phản ứng sinh học vì bề mặt riêng của các đệm plastic rất lớn, do đĩ cơng nghệ này thích hợp cho các cơng trình xử lý nước thải cĩ quy mơ
nhỏ hoặc đề nâng cấp các cơng trình đã tồn tại mà khơng đủ diện tích mặt bằng - Quá trình khử Nitơ và phốt pho rất tốt
- MBBR cĩ thể sử dụng cho tất cả các loại bể sinh học (aerobic, anoxic, hoặc anaerobic)
- Hiệu quả xử lý cao
- Vận hành đơn giản và chỉ phí thấp
1.3.3.2 Bề lắng dot II:
Bề lắng đợt II cĩ nhiệm vụ tách sinh khối lắng trong nước, giữ lại các màng
vi sinh ở bể MBBR và các thành phần chất khơng hịa tan chưa được giữ lại ở bể lắng đợt I Các màng vi sinh như các bơng cặn tiếp xúc với nhau tạo thành các đám bơng cặn và lắng xuống đáy trong quá trình xử lý Tốc độ lắng của đám bơng cặn phụ thuộc và nồng độ và tính chất của cặn
I.3.4 Khử trùng:
Khử trùng là cơng đoạn tiếp sau xử lý bậc II Các phương pháp khử trùng thường dùng là: Clo, ozon, tia cực tím Mục đích của q trình này là nhăm đảm bảo nước trước khi xả ra nguồn tiếp nhận khơng cịn vi trùng, virut gây bệnh và lây
Trang 11Đồ án mơn học Ứng dụng cơng nghệ MBBR trong xứ lý nước thải sinh hoạt
Đề xuất sơ đồ cơng nghệ:
Nước thải sinh hoạt
Song chắn thơ ỶỲ Thùng gom rác
Thùng dầu, mỡ Sân phơi Bề lắng cát và tách đầu mỡ | Ly cát Song chắn tỉnh > Bề điều hịa Bề lắng đợt I Máy ép - bùn Câp khí Lạ| MBBR ^ Bề nén Bề lắng đợt II Ỳ bùn
Khử trùng E——— Nguồn tiếp nhận
Thuyết minh sơ đồ cơng nghệ:
Trang 12
Nước thải sinh hoạt của đơ thị theo mương dẫn sau khi qua song chắn rác sẽ
được tách các tạp chất cĩ kích thước lớn trơi nổi lơ lửng trong nước như gỗ, nhựa,
giây, vỏ hoa quả Trong thành phần cặn lắng nước thải thường cĩ độ cát với độ lớn thủy lực # > 18mm/s Đây là các phần tử vơ cơ cĩ kích thước và ty trọng lớn Mặc dù khơng độc hại, nhưng chúng cản trở hoạt động của của các cơng trình xử lý nước thải như làm giảm dung tích cơng tác của cơng trình, gây khĩ khăn cho việc xả bùn cặn, phá hủy quá trình cơng nghệ của trạm xử lý nước thải Để đảm bảo cho các cơng trình xử lý sinh học nước thải hoạt động ồn định cần phải cĩ cơng trình và
thiết bị lắng cát phía trước, tại đây các loại cặn thơ như cát, sỏi, mảnh vỡ thủy tỉnh,
sẽ được tách ra khỏi dịng thải Phân nổi lên trên là bọt dầu, mỡ cũng sẽ được thiết bị gạt bọt tách ra khỏi dịng nước
Do nước thải sinh hoạt chủ yếu được sinh ra trong những thời gian sinh hoạt cao điểm của con người, vì vậy mà lưu lượng và thành phần của nước thải sinh hoạt sẽ khơng giống nhau ở mọi thời điểm, do đĩ dịng thải sau khi qua song chắn và bể lắng cát sẽ được én định tại bể điều hịa
Tại bể MBBR, chất hữu cơ trong nước thải bị ơxy hĩa bởi các vi sinh vật cĩ trong nước thải và các vi sinh vật bám dính trên đệm sinh học lơ lửng trong nước thải Ban đầu, loại đệm này nhẹ hơn nước nên chúng sẽ lơ lửng trên mặt nước nhưng khi cĩ mang bam vi sinh vat xuất hiện trên bé mặt, khối lượng riêng của đệm sẽ tăng lên và trở nên nặng hơn nước và sẽ chìm xuống dưới Tuy nhiên, nhờ cĩ chuyển động thủy
lực của nước trong bê được cấp bởi hệ thống sục khí, các đệm này sẽ chuyên động
liên tục trong nước thải Các chất hữu cơ cũng bám vào các khe nhỏ của đệm Các vi sinh vật bám dính trên các đệm sẽ sử đụng chất hữu cơ để tạo thành sinh khối vi sinh vật, trong quá trình này các chất hữu cơ trong nước thải sẽ được xử lý Trước khi qua bể lắng bậc 2, hỗn hợp trong bề MBBR được chảy qua một tắm lưới chắn trong bé dé ngăn các hạt nhựa lại Dịng nước được tách sinh khối và lắng bùn tại bể lắng đợt 2 Nước trong sẽ chảy sang bể khử trùng được hồ trộn chung với dung dịch
chlorine nhằm diệt các vi khuẩn Nước thải sau xử lý đạt QCVN 14:2008/BTNMT
Trang 13Đồ án mơn học Ứng dụng cơng nghệ MBBR trong xứ lý nước thải sinh hoạt
Chương H: - CƠ SỞ LÝ THUYẾT II.1 Quá trình lắng của các hat rắn trong nước thai:
Trong xử lý nước thải, quá trình lắng được sử dụng để loại các tạp chất ở dạng huyền phù thơ ra khỏi nước sự lắng của các hạt xảy ra dưới tác dụng của trọng lực Nước thải nĩi chung thường là hệ đị thể đa phân tán hợp thể khơng bền Trong q trình lắng, kích thước, mật độ, hình dạng của các hạt và cả tính chất vật lý của
hệ bị thay đổi
Nước thải cĩ khối lượng riêng và độ nhớt cao Độ nhớt và khối lượng riêng của nước thải chỉ chứa các hạt rắn được tính theo cơng thức:
Hy = Hol + 2,5Cy) (2.1)
Ø„=Ø+Ø,~—£) (2.2)
Trong đĩ: - „,⁄⁄¿: Độ nhớt động lực học của nước thải và nước sạch, Pa.s;
- CG: Nong độ thể tích của các hạt lơ lửng, kg/m’;
- Py» p : Khối lượng riêng của nước thải và nước sach, kg/m’;
- ø : Phần thể tích của pha lỏng, z= = (2.3)
+
L R
- V,,V,_: Thé tich của pha lỏng và pha rắn trong nước thải, m”
Tùy thuộc vào nồng độ và khả năng tác động tương hỗ lẫn nhau giữa các hạt rắn, cĩ thể xảy ra 3 loại lắng chính (hay cịn gọi là vùng lắng) sau: lắng riêng rẽ từng hạt, lắng keo tụ và lắng vùng bao gồm lắng tập thê và lắng chen
* Cơ sở của quá trình lắng riêng rẽ từng hạt là các định luật Newton và Stockes với giá thiết hạt lắng cĩ dạng hình cầu:
Khi lắng, hạt rắn chịu tác dụng của các lực:
Lực trọng truong: F, = p, *V*g (2.4)
Lực Archimedes: F, = p, *v*g (2.5)
w
Lực ma sát: È; = Cy #5 * py * (2.6)
Trong do:
/Ø,:Ø,: Khối lượng riêng của hạt rắn và chất lỏng;
: ¡ amd’
V: Thé tich cua hat ran, V = ¬s đ: Đường kính hạt rắn;
8: Gia tốc trọng trường, øg =9,81m/s”;
Trang 14
W : Vận tốc tương đối của hạt ran so với chat long;
C, : Hệ sơ ma sát;
2
3$: Diện tích tiệt diện ngang của hạt rắn, $ = me
Theo định luật II Newton, ta cĩ: m a =F,-F,-F, (2.7) Sau một thời gian ngắn ban đầu, gia tốc chuyển động sẽ bằng on =0) va van téc lang sẽ khơng đổi, thay giá trị các lực vào (2.7) và giải phương trình trên, ta cĩ vận tốc lắng
cog R 4 — 2
Van toc lang cho cac hat hinh cau: W, = l + Pi Py 2 (2.8)
3G, Pp
Hệ số C„ phụ thuộc vào chế độ thủy động của dịng chất lỏng bao quang hạt
cĩ CẢ GÁ d*W,* p,
mà đặc trưng bởi chuân sé Reynold (Re = ——-—— )
1
Vận tốc lắng của các hạt hình cầu ở vùng định luật Stockes trong xử lý nước thải được tinh theo cơng thức: Ÿ/ == en ged
* Khi nồng độ các hạt rắn trong dung dich tương đối thấp, chúng sẽ lắng khơng giống nhau và sẽ kết hợp lại với nhau trong quá trình lắng gọi là lắng keo tụ
* Khi nồng độ chất rắn lơ lửng trong hệ thống cao hơn 500 mg/1 thường xảy
ra lắng vùng bao gồm lắng tập thể và lắng nén Loại lắng này xảy ra cùng với loại
lắng riêng rẽ từng hạt và lắng keo tụ, cĩ đặc điểm là các hạt rất gần nahu Khi hạt lắng xuống chiếm chỗ của chất lỏng và dịng chất lỏng bị thay thế đi lên sẽ cản trở làm giảm vận tốc lắng của hạt khác Do mật độ hạt răn cao nên lắng vùng thường dẫn đến lắng cá khối với bề mặt phân cách rõ rệt giữa các khối chất rắn — lỏng và nước trong
II.2 Quá trình xử lý sinh học hiếu khí với cơng nghệ MBBR: II.2.1 Cơ chế:
Khi đưa nước thải vào trong hệ thống xử lý nước thải bằng phương pháp sinh
học, các chất bẩn hữu cơ ở trạng thái hịa tan, keo và khơng hịa tan phân tán nhỏ sẽ được hấp phụ lên bề mặt tế bào vi khuẩn Sau đĩ chúng được chuyên hĩa và phân hủy nhờ vi khuẩn Quá trình này gồm 3 giai đoạn:
- Khuếch tán, chuyển dịch và hấp phụ chất bân từ mơi trường nước lên bề mặt tế bào vi khuẩn;
Trang 15Đồ án mơn học Ứng dụng cơng nghệ MBBR trong xứ lý nước thải sinh hoạt
- Chuyên hĩa các chất hữu cơ thành năng lượng, tổng hợp sinh khối từ chất
hữu cơ và các nguyên tơ dinh dưỡng khác bên trong tế bào vi khuân
* Sự chuyên hĩa các chât hữu cơ và các chất đinh đưỡng nhờ vi khuẩn hiếu khí được biểu diễn theo các phương trình sau:
- Quá trình ơxy hĩa các chất hữu cơ: Các vi sinh vật trong nước thải ơxy hĩa các chất ơ nhiễm cĩ thể oxy hĩa đề tạo ra năng lượng:
VSV
C,HO, ——— CO, + H,0 + AE
CHON, ———> CO; + HạO + AE
- Qua trình tổng hợp để xây dựng tế bào:
C,H/O; + NH; +O; + AE ——> C;H;NO; + CO; + HO
C.H,O,N,+NH; +O;+AE — —Ỳ C;H/NO;+CO;+H,O
- Quá trình ơxy hĩa nội bào:
WsV
C;HNO,+O; —— CO; + HạO +NH; + AE
Trong quá trình ơxy hĩa sinh hĩa hiếu khí, các hợp chất hữu cơ chứa nitơ, lưu huỳnh, phốt pho cũng được chuyên hĩa thành nitrat (NO ”), sunphat (SO¿7), phốt
phat (PO,”), CO; và HO
Khi mơi trường cạn nguồn cacbon hữu cơ, các loại vi khuân Nitrit hĩa (Nitro-
somonas) và Nitrat hĩa (Nitrobacter) thực hiện quá trình Nitrat hĩa theo 2 giai đoạn:
HỶ' +76O; + 5CO; ——>C;H;NO; + 54NO; + 52H;O + 109H”
400NO, + 1950, + NH; + 2H,0 + 5CO,—>Cs;H7NO, + 400NO;
IL.2.2 Su phat trién ctia té bao va động học của phản ứng lên men:
Dựa trên đặc tính sinh lý và tốc độ sinh sản của vi sinh vật, quá trình phát triển của chúng được chia thành nhiều giai đoạn:
- Giai đoạn tiềm phát: vi sinh vật chưa thích nghi với mơi trường hoặc đang biến đổi dé thích nghi Đến cuối giai đoạn này tế bao vi sinh vật mới bắt đầu sinh trưởng, các tế bào mới tăng về kích thước nhưng chưa tăng về số lượng
- Giai đoạn lũy tiến: Vi sinh vật phát triển với tốc độ riên khơng đổi, sau một thời gian nhất định, tổng số lượng tế bào cũng như trọng lượng tế bào tăng lên gấp
đơi
- Giai đoạn tốc độ chậm: Tốc độ phát triển giảm dần tới mức cân bằng ở cuối pha, ở các vi sinh vật cho sản phẩm trao đổi chất thì giai đoạn này chính là giai đoạn hình thành sản phẩm như enzym, alcol, axit hữu cơ, vitamin
- Giai đoạn cân bằng: Số lượng tế bào sống được giữ ở mức khơng đối Tinh
chat sinh ly của tế bào vi sinh vật bắt đầu thay đơi, cu thé là cường độ trao đơi chat
giảm đi rõ rệt
- Giai đoạn suy tàn: Tốc độ sinh sản giảm đi rõ rệt và dần dần ngừng hắn, dẫn đến số lượng tế bào sống giảm đi rất nhanh và bắt đầu cĩ hiện tượng tự hủy
Trang 16
Nguyên nhân suy tàn chủ yếu là do nguồn thức ăn trong mơi trường đã cạn, sự tích lay sản phẩm trao đổi chất cĩ tác động ức chế và đơi khi tiêu diệt cả vi sinh vật
Trong giai đoạn lũy tiến, sinh khối tăng theo biểu thức:
& _ ax (2.9)
Trong do:
dX he Tơc độ tăng trưởng của sinh khơi, mg /17 ; wk an ux 2 os ke
x : Nơng độ sinh khối, ømg /!; „: Tốc độ tăng trưởng riêng, 1/z; z: Thời gian
Phương trình Monod dựa trên giả thuyết: Tốc độ sử dụng dinh dưỡng và tốc độ sinh trưởng bị giới hạn bởi tốc độ các phản ứng enzym, bao gồm cả sự thiếu các chất cần thiết, phương trình cĩ dạng: w= mx 4K (2.10)
Trong đĩ: - „
S: Nong d6 co chat, mg/I;
K,: Hằng số bán bảo hịa, khi nồng độ cơ chất ø = == (mg/l);
Lm, Tốc độ tăng trưởng riêng lớn nhất
Khi dư thừa dinh đưỡng, nghĩa là S >>K, thì hằng số tốc độ sinh trưởng là
cực đại, ;= /2„ và hệ thống chủ yếu bị giới hạn bởi sinh khối Phương trình tốc độ
tăng trưởng của sinh khối cĩ dạng: r= = * Max *X (2.11)
Khi S << K,, hé théng bj gidi han dinh dưỡng, z =cons/ và tốc độ sinh
trưởng là bậc 0 với sinh khối, nghĩa là tốc độ sinh trưởng độc lập với sinh khối hiện
cĩ
Khi S= K, , hằng sơ tốc độ sinh trưởng bằng Thí ÄX _ Đua xã aX
dt Kx+S
Nếu như tất cả dinh dưỡng được chuyên hĩa thành sinh khối thì tốc độ sử dụng dinh dưỡng sẽ băng tơc độ sản sinh sinh khơi Nhưng vì sự dị hĩa chuyên hĩa một phân dinh đưởng thành các sản phâm phụ nào đĩ nên tốc độ sử dụng dinh dưỡng sẽ lớn hơn tơc độ tạo sinh khơi:
dS
r, = (2.13)
Hay: y= = Hn * SX (2.14)
Y Y(K, +S)
Y: Hệ số đồng hĩa
Trang 17Đồ án mơn học Ứng dụng cơng nghệ MBBR trong xứ lý nước thải sinh hoạt
rn, = Š: Tốc độ sử dụng cơ chất, mg /1.z
Cơ sở của cơng nghệ MBBR là các đệm plastic được giữ lơ lửng và chuyển động liên tục trong quá trình phản ứng trong bé Trong quá trình xử lý, các đệm này được chuyền động do chuyên động của dịng nước và q trình cấp khí Cac vi sinh vật cĩ khả năng phân giải chat hữu cơ trong nước thải bám dính và phát triển trên bề mặt các đệm Các vi sinh vật hiếu khí sẽ chuyên hĩa các chất hữu cơ trong nước thải
dé dé phát triển thành sinh khối vi sinh vật Quần xã vi sinh vật sẽ phát triển và dày
lên rất nhanh cùng với sự suy giảm các chất ơ nhiễm ttrong nước thải Khi đạt đến
một độ dày nhất định, khối lượng vi sinh vật sẽ tăng lên, khả năng bám dính của vi
sinh vật ở lớp bên trong sẽ giảm đi cho đến khi chúng khơng bám được lên bề mặt đệm nữa mà bong ra rơi vào trong nước thải Một lượng nhỏ vi sinh vật cịn sĩt lại bám trên các đệm sẽ tiếp tục sử dụng chất hữu cơ cĩ trong nước thải để hình thành nên một quần xã sinh vật mới bám dính trên đệm
Từ phương trình (2.14): r„ =! =— Ma *S*¥ Y ¥(K,+S)
Đặt K= Cows : Tốc độ sử dụng cơ chất bởi một đơn vị sinh khối
Nên (2.14) được viết: r, =“***5 S+K,
Suy ra: Nồng độ sinh khối tỷ lệ với tốc độ sử dụng cơ chất
Từ phương trình cân bằng sinh khối cho bể phản ứng, cơng thức tính sinh
khối: x = 84 Ø9 (+K,*Ø) = S)
K„: Hệ số phân hủy nội bào
* Các yêu tơ ảnh hưởng đến quá trình:
- pH của quá trình: Khoảng pH thích hợp từ 6,5 đến 8,5
- Nhiệt độ: Nhiệt độ thích hợp từ 20 — 27 °C
- Thời gian lưu trong bể
- Chế độ sục khí: Đảm bảo Ơxy ở nồng độ bảo hịa và duy trì bùn hoạt tính ở trạng thái lơ lửng
- Tỉ lệ C:N:P = 100:5:1 Nếu chất dinh dưỡng trong nước thải khơng đủ thì sẽ làm giảm mức độ sinh trưởng và phát triển của vi sinh vật, lúc đĩ lượng bùn hoạt tính sẽ giảm
- Kim loại nặng: Các kim loại nặng cĩ khả năng làm enzim mắt hoạt tính xúc tác, một số kim loại nặng là chất kìm hãm cạnh tranh, đễ phản ứng với tâm hoạt độn của enzim, làm cơ chất khơng tiến đến enzim được Một số kim loại nặng là chất độc đối với vi sinh vật như Hg, Pb Hàm lượng các chất khống khi cao hơn nồng độ cho phép cực đại cũng cĩ thê ảnh hưởng xấu đến tốc độ làm sạch nước thải
Trang 18
IL2.3 Quá trình Nitrat hĩa:
Quá trình nitrat hĩa cĩ thể xảy ra nếu như ngay từ đầu nitơ tồn tại đưới dạng
nitơ amoniac Tốc độ biến đổi từ amoniac thành nitrat đối với bùn hoạt tính như sau: Cứ 3mg N-NH¿Ÿ trong thời gian 1 giờ thì nitrat hĩa được 1g chất hữu cơ
Độ tăng trưởng của vi sinh vật di dưỡng cĩ ý nghĩa tới việc ơxy hĩa các chất ơ nhiễm cacbon, nĩ cao hơn so với độ tăng trưởng của các vi khuẩn nitrat hĩa tụ dưỡng Do vậy, độ tuổi của bùn trong hệ thống cĩ tác dụng nhất định đối với quá trình nitrat hĩa
Nitrat hĩa nước thải trước khi xả vào nguồn tiếp nhận cho phép giảm đáng kế yêu cầu ơxy trong nước nguồn Quá trình gồm các bước:
- NH4+ bị ơxy hĩa thành NO2do tác động của vi khuẩn Nitrit theo phản ứng:
NH4* + 1,50 —? NO2 + 2H* + H,O
- Ơxy hĩa NO2- thành NO3- do tác động của vi khuẩn nitrat hĩa:
NO; + 0,5O; —> NO;
Téng hop qué trinh chuyén héa NH4+ thanh NO3-:
NH4' +2O; —> NO;+2H;' + HạO
Cĩ khoảng 20 — 40 % NH4” bị đồng hĩa thành vỏ tế bào, cho nên cĩ thể tổng
hợp quá trình Nitrat hĩa bằng phản ứng sau:
NHạ+ + 1,731O; + 1,962HCO;'` ——>0,038C¿H;NO; + 0,96NO;' + 1,077HO + 1,769H;CO;
Nơng độ NH¿' và NO; ảnh hưởng tới tốc độ tăng trưởng riêng cực đại của vi khuẩn nitrit hĩa và vi khuẩn nitrat hĩa Tốc độ tăng trưởng riêng của vi khuẩn nitrat hĩa lớn hơn rất nhiều so với vi khuẩn nitrit hĩa Tốc độ tăng trưởng riêng của vi
A K
khuân trong gq quá trình là: H= My, K, +N = My
Trong đĩ: „: Tốc độ tăng trưởng riêng của vi sinh vật (ngày ”) My Tốc độ tăng trưởng riêng cực đại (ngày ') NĐ: Hàm lượng Nitơ trong nước thải (g/m)
Trang 19Đồ án mơn học Ứng dụng cơng nghệ MBBR trong xứ lý nước thải sinh hoạt
Chương II:
TÍNH TỐN THIẾT KẾ CÁC CƠNG TRÌNH VÀ THIẾT BỊ
Lưu lượng nước thải theo đề bài là 2000 m”/ngày, chọn hệ số đư là 1,2 Nên cơng suất thiết kế tối đa của hệ thống là @ = 2000 * 1,2 = 2400 m”/ngày đêm Lưu
lương tối thiểu là: 1600 m”/ngày IIIL1.Mương dẫn nước thải:
Mương dẫn nước thải thường làm bằng bê tơng cốt thép, cĩ tiết diện hình chữ
nhất hở để dễ theo dõi, quan sát, làm vệ sinh Mương dẫn phải đảm bảo sao cho duy trì tốc độ tự làm sạch và hạn chế quá trình lắng cặn trong mương
Chọn bề rộng của mương dẫn: B = 0,15 (m) = 150 (mm)
Vận tốc dịng nước là v„ =0,7 m/s
Độ dốc tối thiểu của mương sao cho tránh lắng cặn trong mương được tính
theo cơng thức thực nghiệm: ¡_„ = 5
với đ: đường kính ơng, (mm), d = B = 150 (mm)
Do đĩ: ing = = = 0,67%
Từ cơng thức: O= @*V„, (3.1)
- Q: Lưu lượng nước thải tối đa, m'/s;
-: Vận tốc dong chay trong muong, m/s;
-@: Tiết điện ướt, m”;
Q 2400
ose = = 0,04(m?
Suy ra: 24 * 3600 *0,7 (m)
Mat khac, @= h+B › h: Chiều cao mực nước trong mương, m;
m
œ_ 0,01
h=—=—— =0,21(m
Suy ra, B 015 (m)
Chọn chiều cao mương dẫn tính từ mực nước trở lên ø'=0,2(m) Vậy kích thước của mương dẫn là: - Chiều rộng: 8 =0,15 (m)
- Chiéu cao H =h+h'=0,47 (m) IIL2 Song chắn rác thơ:
Vì nước thải sinh hoạt chứa các tạp chất thơ chủ yếu là giấy, rác, túi nilon, vỏ
cây Do đĩ cĩ thể lựa chọn song chắn rác tiết điện hình chữ nhật cĩ lượn trịn hai đầu để giảm tốn thất áp lực và vớt rác đễ dàng Song chắn được làm bằng thép
khơng gỉ Khoảng cách giữa 2 thanh của song chắn là 30 mm Gĩc nghiêng của song
Trang 20
chắn so với mặt phẳng ngang là 60° Hệ số hình dạng thanh là B = 1,67 Chon van
toc dong nước chảy qua khe giữu các thanh là 0,8 m/s
Số lượng khe hở của song, chắn, n được xác định:
n=—2 _#k —y*khxb ° (.2)
Trong đĩ:
- Ĩ: Lưu lượng nước thải tối đa, m*/s;
- w: Vận tốc nước chảy qua song chắn (Chọn v,= 0,8 m/s); -h: DO sau lớp nước trước song chắn, (= 0,27 m); „
-k,: Hé so tinh dén su thu hep dong chay qua song chan, (k,= 1,05); -b; Khoảng cách giữa các thanh, b= 0,03 m;
Thay các số liệu vào (3.1) ta cĩ: ø “A 1 ~4,5
24 * 3600 «0,8 * 0,27 * 0,03
Chọn n= § (khe)
Chiều rộng tồn bộ thiết bị chắn rác: 8 =đ(ø—l)+b*n (3.3) Với đ: bề dày của thanh song chắn rác, chọn đ=0,01 m;
Suy ra: B, = 0,01(5-1)+0,03*6 =0,22 (m)
Ta c6: B, = 0,22(m) > B = 0,15(m)
Do đĩ, ta cần mở rong muong dan tai vi tri dat song chắn Chọn gĩc mở rộng cua muong la y = 20°
thức:
Chiều dài đoạn mở rộng được tính theo cơng thức:
1 = =1,374(0,22—0,15) =0,09 (m) (3.4)
Wg
ø
Chiều dài đoạn thu hẹp sau song chắn:
1L, =0,5L, “0,05 (m) (3.5)
Chọn chiều dài đoạn mương mở rộng: L, =1,5(m) Vậy, tồn bộ chiều dài đoạn mương đặt song chắn:
L=1,+L, +L, =1,64(m) (3.6)
Tổn that áp lực của dịng thải sau khi đi qua song chắn được tính theo cơng
vP
h,= — (3.7)
&=BCY sina (3.8)
Trongđĩ: - h,: Tén thất áp suất, m;
- v: Vận tốc dịng chảy trước song chắn, v = 0,7 m/s;
- P: Hé s6 tinh dén tang tro luc do song chan bị bịt kín bởi vật thải, (P
~ 3);
Trang 21Đồ án mơn học Ứng dụng cơng nghệ MBBR trong xứ lý nước thải sinh hoạt
- g: Gia tốc trọng trường, ø = 9,81 m/s’; - s: Chiều dày thanh chắn, chọn s = 0,01 m; - b: Khoảng cách giữu các thanh, b = 0,03 m;
-z: Gĩc nghiêng của thanh so với mặt phẳng ngang, z = 60°; -: Yếu tơ hình dạng của thanh chắn, Ø = 1,67
Thay số liệu vào cơng thức (3.7), xác định được trở lực cục bộ của song chắn la: €= 0,33, và từ cơng thức (3.8), tốn thất áp lực của dịng thải sau khi qua song chắn là: h, = 0,33 : 5 = * ~0,02 (m)
>
Chiều cao xây dựng mương đặt song chắn: H'=H + h„ =0,47+0,02=0,490n) IIL3 Bé lang cát và tách dầu mỡ:
Bề lắng cát được tính tốn với tốc độ dịng chảy đủ lớn (0,3 m/s) để các phần tử hữu cơ nhỏ khơng lắng lại và đủ nhỏ (0,15 m/s) để cát và các tạp chat rắn vơ cơ
khơng bị cuốn theo địng chảy ra khỏi bê Bể thường được tính tốn để giữ lại các
hạt cát cĩ độ lớn thủy lực 18 — 24 mm/s (đường kính hạt 0,2 — 0,25mm) Phía trên cĩ bố trí cần gạt bọt và dầu mỡ
Chọn bề lắng cát ngang - TCXDVN 51:2006
Chiều dài phần lắng: L=K nh, @.9)
Trong đĩ: ; ,
- v,: Tơc độ chuyên động ngang của nước trong bê lăng cát khi lưu lượng nước thải tối đa (@), Chọn v, = 0,25 (m/s);
-H,,: Chiéu sâu phần lắng (m), chọn H,= 0,25 (m)-TCVN 51:2006;
-U,: Độ lớn thủy lực của hạt rắn, Ú, =18,7 mm/s (d = 0,2 m/s);
-K: Hệ số thực nghiệm cĩ tính đến hệ số thủy lực và tốc độ lắng của hạt cát trong bê, với U, =18§,7 mm/s thi K=1,7 - TCXDVN 51:2006
1000 0,25 0,25 Do đĩ: L=1,7 ————— = 5,7(m) 18,7 Chiều rộng của bề: B = 9 -_—_ 00 „ 0,44(m) vy*H, 24*3600*0,25*0,25 Thé tich ngan chira cat: W, = axTxN
1000
Với: -T: Thời gian giữa 2 lần vớt cát, chọn l ngày;
- N: Số người sử đụng hệ thống, tiêu chuẩn 100 I/người.ngày;
3
N =2400*10" _ 54000 (ngwdi) 100
- a: Luong cát giữ lại trong bể lắng tính trên đầu người/ngày (theo
TCXDVN 51:2006, a = 0,02 l/người.ngày)
Trang 22
Suy ra: W, = 0,02 *1* 24000 _ 0,48 (m) 1000
W 0,48
Be LẺ 0,44 *5, 7
Để ổn định tốc độ dịng chảy trong bể lắng cát ngang, ở phía cuối bể xây dựng đập tràn kiểu máng đo lưu lượng theo tỉ lệ với chiều sâu dịng chảy H, trong bể lắng cát
Vậy: Bề lắng cát được xây dựng với:
- Chiều dài bề lắng cát: L = 5,7 (m); - Chiều rộng bề lắng cát: B = 0,44 (m);
- Chiều cao bề lắng cát: H = Hạ + ø + Hụy = 0,25 + 0,19 + 0,3 = 0,74(m)
(H¿v: Khoảng cách từ mực nước đến thành bể)
Chiều cao lớp cát lắng trong bé: h,= ,19 (m)
IIL4 Song chắn tinh:
Sau khi qua bể lắng cát, nước thải theo mương dẫn đến song chắn tỉnh Khoảng cách giữa 2 thanh song chắn là: s =0,01 (m), vận tốc địng nước chảy qua khe giữu các thanh là 0,9 m/s
Số lượng khe hở của song chắn, n được xác định theo (3.2)
=——— 2400 „10s~ 12 (khe) 0,9+0,27*0,01*24*3600
Chiều rộng của thiết bị chắn rác tỉnh được xác định theo cơng thức (3.3) B, =0,01(12—1)+0,01*15 = 0,26 (m);
Do do, can mo rong muong dan tai vi tri dat song chan Chọn gĩc mở rộng của mương dẫn là ø= 20°
Chiều đài đoạn mở rộng được tính theo (3.4), L, =0,15 (m)
Chiều dài đoạn thu hẹp sau song chan tinh theo (3.5), L, =0,08 (m) Chọn chiều dài đoạn mương mở rộng: L, =1,5(m)
Vay, toan bd chiéu dai doan muong dat song chan tinh:
L=L,+L,+L, =1,73(m)
Tén that dp lực của dịng thải sau khi đi qua song chắn được tính theo cơng
thức (3.7) và (3.8):
Từ (3.8), trở lực cục bộ của song chin Ạ
é= BC 3 sina =1,670 Mỹ sin60° =1,45 Từ (3.7), tốn thất áp Me của dịng that sau khi qua song chan:
2 2
h, = ev i145 0,2 x3
2g 2*9,81
Chiều cao xây dựng mương đặt song chắn tỉnh:
H'=H +h, =0,47+0,18 = 0,65(m)
Trang 23Đồ án mơn học Ứng dụng cơng nghệ MBBR trong xứ lý nước thải sinh hoạt
ILS Bé diéu hoa:
Lưu lượng và nồng độ các chất ơ nhiễm trong nước thải ở các đơ thị luơn thay đổi theo thời gian Sự dao động về lưu lượng nước thải, thành phần và nồng đơ chất bẩn sẽ ảnh hưởng khơng tốt đến hiệu quả làm sạch nước thải Đối với cơng trình xử lý sinh học, cần phải đảm bảo sự ỗn định về chế độ thủy lực cũng như chế độ dinh dưỡng ở trong đĩ
Gia thiết hàm lượng chất rắn lơ lửng, chỉ số BOD, COD và vi khuẩn trong
nước thải sau khi qua các cơng đoạn trước đĩ coi như khơng đổi
Dung tích bể điều hịa được xác định: V = Q*T (m”)
Trong đĩ: - Q: Lưu lượng lớn nhất của nước thải (m”/h)
- T:Thời gian điều hịa cần thiết, (h), chọn T =0,5 (h);
vy = 2299 ,0 2s =25 (m)` 24
Chiều cao xây dựng bé: Hyg = Han + Hoy
- Bể điều hịa thường được thiết kế với chiều sâu là 1,5 — 2 (m);
Chon Han = 1,5 (m)
- yy: Chiều cao từ mực nước đến thành bể, chon Hyy = 0,5 (m);
Do đĩ: Chiều cao xây dung bé 1a: Hya= 1,5 + $ 5 =2 (m)
Diện tích mặt thống bé diéu hoa: Fon = -3 =—=16,7 (mỶ )
dh 2
Xây dựng bể điều hịa với: - Chiều rộng bé: 3 (m);
- Chiêu dài bê: 6 (m)
111.6 Bé lắng dot I:
TCXDVN 51:2006, chon bé lang dimg Van téc dong chảy trong vùng cơng tác khơng lớn hơn 0,7 mm/s Thời gian lắng 1,5 h.Hiệu suất lắng của bể 45 - 48%
Chọn chiều Cao cơng tác của bể lắng: H = 3 (m)
Thê tích tơng cộng cua bé lang dot I: V = Q*t (3.10) Với: - Q: Luu lugng lon nhat cua nuéc thai (m°/h);
- t: Thoi gian lang, t = 1,5 (h)
Suy ra: V = + #1,5= 150 (m’)
Chọn 2 bề lang dimg (TCXDVN 51: ve thể tích mỗi bể là 100 (m”)
Diện tích mỗi bể lắng: F = == = e- =25(m*
Đường kính của mỗi bề lang: D = Ea 25 = 5,6m
Đường kính ống phân phối trung tâm: d = 025D = =1,4m Với: - H: Chiều cao cơng tác của bề, H = 3(m);
-H;: Chiéu cao bao vé; H, = 0,3(m);
- Hy: Chiều cao lớp bùn lắng, Hụ = 0,4(m);
- Hạụ: Chiều cao lớp trung hịa, Hụ = 0,2(m);
- Nên chiều cao xây đựng của bề lắng đứng: H„¿ = H +H¡ + Hy + Hụ= 3,9 (m)
Trang 24
Tốc độ lắng của của hạt cặn lơ lửng (độ lớn thủy luc, mm/s): — 1000*Kx*# G10) o= _— (* “iy ar*t h Trong do:
- a: Hé sé cé tinh đến ảnh hưởng của nhiệt độ của nước đối với độ nhớt, lây =1, nhiệt độ 20 °C(TCXDVN 51:2006);
~œ: Thành phần thắng đứng của tốc độ của nước thải trong bể, (mm/s) lấy o= 0 (TCXDVN 51:2006);
- t(s) thoi gian lắng của nước thải trong bình thí nghiệm với chiều sâu lớp nước h = 550 mm, chọn t= 826 (s) (theo TCXDVN 51:2006);
- n: Hệ số kết tụ, phụ thuộc vào tính chất lơ lửng của các loại hạt chủ yếu, n =
0,25 (TCXDVN 51:2006);
- H: Chiều sâu tính tốn của vùng lắng, H = 3 (m);
- Trị số (5
cĩ thể lấy bằng 1,21, (Bảng 7-13, TCXDVN 51:2006)
1000 * 0,35 *3
A } , khi tinh tốn các bể lắng đợt I đối với nước thải sinh hoạt
Từ (3.11), Uo 1 6z1,2i025 7 0=1,20mm/3)
Hiệu quả lắng cặn lơ lửng và khử BOD; của bể lắng:
f
Iss nov.) = hg A) (3.12)
Trong đĩ: -t: Thời gian lưu,t= 1,5 (h)
- a, b: Hệ số thực nghiém:- Khir BODS: a = 0,018; b=0,02
- KhửSS: a=0,0075; b =0,014
~?zò,›71„ : Hiệu quả lắng cặn lơ lửng SS và khử BOD;
L5
Từ (3.12), ta cĩ: (3.12) Iss — 0 00754+0,014+2 s®#————-=52.63% °
= 15 3, 95%
Toon ~ 0.018 +0,02*1,5
Vay: Luong SS va BOD: cịn lại trong nước thải sau khi qua bể lắng
dot I: - SS = 200 - 200*52,63% = 94,7 mg/l - BODs = 300 - 300*31,25% = 206,3 mg/l
Lượng bùn thu được tại mơi bê lăng được tính theo cơng thức:
w, = 255, «ng (ke/ngay) (3.13)
Trong đĩ: - SS„: Hàm lượng SS trong nước thải vào bể lắng dot I;
- 7„ : Hiệu quả xử lý SS
_ 2400
W, +200*52,63%+10” = 126,3 (kg/ngày)
Trang 25Đồ án mơn học Ứng dụng cơng nghệ MBBR trong xứ lý nước thải sinh hoạt
IIL7 Bề MBBR:
Các thơng số đầu vào: - Q = 2400 mỶ/ngày
TT | Thơng số Ký hiệu Đơn vị Giá trị
1 | Tổng chất rắn TS mg/l 594,7
2 | Ham lugng chat ran lo ling SS mg/l 94,7
3 | Nhu cau ơxy hĩa học COD mg/l
4_ | Nhu câu ơxy sinh hĩa BOD; mg/l 206,3
5_ | Tơng Ni tơ TKN mg/l 40
6 | Tong Photpho TP mg/l 8
7_ | Dâu mỡ động, thực vật mg/l 100
8 | pH 25°C) 6,8
9 | Coliform MPN/100ml 10 Nước thải ra khoi bé dat QCVN 14:2008/BTNMT
TT | Thong so ky hiéu Don vi Gia tri 1 | Tổng chat ran TS mg/l 500
2 | Ham lượng chât răn lơ lửng SS mg/l 50
3 | Nhu câu ơxy hĩa hoc COD mgil
4_ | Nhu câu ơxy sinh hĩa BOD; mg/l 30
5 | Tong Nito TKN mgí 35 6 | Téng Photpho TP mg/l 6 7| Dâu mỡ động, thực vật mg/l 10 8 | pH (25°C) 5-9 9 | Coliform MPN/100ml 3000
Dé dam bao kết quá xử lý đạt tiêu chuân, ta tính thơng số đâu ra với BOD; =
20 mg/l
Hiệu quả xử lý: E = BOD,, — BOD,, _ 206,3- 20 _ g qo, (3.14)
BOD,, 206,3
IIL.7.1 Thé tich lam viéc cia bé:
Thể tích bể cần thiết: y = LIN mm, (m) 3 @-15) 3.15 Trong đĩ:
- LTN: Tổng thẻ tích của tổng nitơ cần nitrat hĩa LIN =a*TKN*Q
Chọn z=0,8
Q: Lưu lượng nước thải vào hệ thống xử lý sinh hoc (m*/h)
TKN: tổng Nitơ trong nước thải vào hệ thơng xử lý sinh học(g/m”)
- rạn: Tốc độ nitrat khơng đơi của lớp tiếp xúc (chọn rạn = 62,5 mgílít lớp tiếp xúc.giờ)
- Mp: Thể tích lớp vật liệu tiếp xúc trong bê hiếu khí (chon Mp = 0,16 hay 16%) Do đĩ: Thể tích bể xử lý sinh học cần thiết là:
Trang 26
V= 0,8*40*100 = 320 (m)
62,5*0,16
Chọn chiều cao cơng tác của bễ: H = 4 m
Diện tích mặt thống của bê: F = = = = = 80(m’)
Thiết kế xây dựng bể với: - Chiều dai bể: L = 10 (m);
- Chiêu rộng bê: B = 8 (m);
- Chiêu cao xây dung : Hyg = 4,5(m)
os » : Ve 320
Thời gian luu cua nuéc thai: @ = g 0 2400 — = ——— =0,13(ngay) (ngay) =3,12(h (h)
HI.7.2 Lượng bun sinh ra do kh BODs:
- Tốc độ tăng trưởng của bùn: Y¿=——Ï— I+K,*Øg (3.16)
Trong đĩ: - Y: Hệ số sinh trưởng cực đại, Y = 0,6 (mg bùn hoạt tính/mg BOD; tiéu thu); "
- Kạ: Hề số phân hủy nội bào, Kạ = 0,06 ngày”;
- 8: Thời gian lưu của bùn, Ø = 20 ngày
Do đĩ: Yv=—Đ6 — =0, 1+0,06+20
Lượng bùn sinh ra do khử BOD::
P, =Y¥, *Q(S,-S)*10° (kg/ngay) (3.17)
P, = 0,3*2400(206,3 - 20)*10”= 134,14 (kg/ngày)
Theo tiêu chuân ngành, lượng bùn sinh ra hàng ngày (theo bùn khơ) được tính theo cơng thức: Guuạ = 0,8[SS] + 0,3[BOD:] (3.18)
[SS]: Lượng cặn lơ lửng trong nước thải vào bề (kg/ngày)
[SS] = 2400*94,7*10” =227,28 (kg/ngày)
[BOD:]: Lượng BOD; cĩ trong nước thải vào bề (kg/ngày)
[BOD:] = 2400 * 206,3*10° =495,12 (kg/ngay)
Nên: Goin = 0,8*227,28 + 0,3*495,12 = 330,36 (kg/ngay)
IIL7.3 Các thơng số về đệm plastic:
Vật liệu Polyethylen
Khơi lượng riêng 0,95 g/cm”
Hình dạng Hình trụ cĩ nhiêu khe
Đường kính d= 10 - 5mm
Chiêu cao h=10-15mm
Dién tich bé mat 300 m’/m°
III7.4 Kiểm tra chỉ tiêu làm việc của bề:
- Tý số F/M: F/M = So
Trang 27Đồ án mơn học Ứng dụng cơng nghệ MBBR trong xứ lý nước thải sinh hoạt
Trong đĩ: So: Hàm lượng BOD5 vào bẻ, (mg/l)
0 ;Thời gian lưu của nước thải trong bế, (ngày) X: Nơng độ bùn hoạt tính, (mg/1)
206,3
Do đĩ F/M= —————=(0,29 (mgBODz/mg bùn.ngà 0,14+5000 (mgBOD/mg bùn ngày)
- Tốc độ sử dụng chất nền của Ig bùn hoạt tính trong ngày: ø= a
+
Với Sạ, S: Hàm lượng BOD; vào va ra (mg/l)
= 206,320 014x500 77 _9 966 (g BODs/g bin.ngay) XE sẽ ngay
- Tải trọng thể tích: ”= a8 = — 10" = 1,48 (kgBODz/m`.ngày)
IIIL.7.5 Xác định lượng ơxy cần thiết cho quá trình xử lý:
Lượng ơxy cần thiết cho quá trình xử lý nước thải bằng sinh học gồm lượng oxy can dé lam sach BODs, oxy hĩa amoni NH," thành NO, khử NQz,
* OS, -S) 4,570(N, — N)
Lượng ơxy cần thiết: OC, = 1000* f —-1,42P, + 1000 (kgĨ, / ngày)
Trong đĩ:
- OCạ: Lượng ơxy cần thiết ở điều kiện tiêu chuân của phản ứng ở 20°C; - Q: Lưu lượng nước thải cần xử lý (m”/ngày);
- Sạ: Nồng độ BOD; đầu vào (g/m );
-S: Nong độ BOD; dau ra (g/m’);
- f: Hé sé chuyén déi tir BOD; sang COD hay BOD,»; f = 0,68 - Px: Luong bùn sinh ra do khu BODs;
- 1,42: Hé số chuyên đổi rừ tế bào sang COD;
- Nọ: Tổng hàm lượng Nitơ đầu vào (g/m));
- N: Tổng hàm lượng Nitơ đầu ra (g/m*);
- 4,57: Hệ số sử dụng Oxy khi Oxy hoa NH," thanh NO,
Suy ra:
2400(206,3— 20 _
C, = 2400(206,3= 1000 * 0, 68 20) _ 1,42*134,14+ +51x240040-35)_ 521,9(kgĨ, í ngày) 1000
* Luong Oxy cân thiệt trong điêu kiện thực tê:
C 1 1
OC, 1 = OC, | ——*2— |* —— seal 02479) „ 4Ĩ, ( ngày) — (kgO, / nga
Trong đĩ:
Ø: Hệ số điều chỉnh lực căng bề mặt theo hàm lượng muối, Ø=l;
C¿¡: Nồng độ ơxy bão hịa trong nước sạch ứng với nhiệt độ (TC, lấy T°C =
25°C) và độ cao so với mực nước biến tại nhà máy xử lý, lây gần đúng Cạ„ = 8 mg/l Cao: Nồng độ ơxy bão hịa trong nước sạch ở 20C, C;zo = 9,2 mg/l;
Ca: Nong d6 oxy can duy tri trong céng trinh (mg/l), chon Cy = 3 mg/l;
Trang 28
a: Hé sỐ điều chỉnh lượng ơxy ngắm vào nước thải do ảnh hưởng của hàm lượng cặn, chât hoạt động bê mặt, loại thiệt bị làm thống, hình dáng và kích thước bê, chọn z= 0,8
9,2 1 1
OC, =521,9 ‘ (25) 1,024 0,8 —2*— )+ _ + *_ = 1066,1 (kg Oo/nga (kg Ox/ngay)
* Lượng khơng khí cần thiết: — Ø,= Sư +/ (m'/ngay)
O.: Luong oxy cần thiết thực tế;
OU: Cơng suất hịa tan ơxy vào nước thải của thiết bị phân phối khí tinh theo gam ơxy cho Im” khơng khí ở độ sâu ngập nước h; OU = Ou*h
Ou: Cơng, suất hịa tan ơxy vào nước thải của thiết bị phân phối khí tính theo gam ơxy cho ImỶ khơng khí ở độ sâu ngập nước h = Im, chon thiết bị phân phối cĩ
kích thước bọt khí trung bình, Ou = 5,5 g Oz/m m
Độ sâu ngập nước của bề, h = 4 (m); f: Hệ số an tồn, chon f= 1,5
Q, = 5510214 bộ =72,7.10° (m°/ngay) = 0,84 (m/5) 1066, 1 3 3p 3
11.7.6 Nhu cau dinh duéng cua vi sinh vat:
Nhu cau Ni to: ix = 0,04 — 0,05 g N/g BOD;
Nhu cau phét pho: ip =0,01 —0,02 g P/g BOD;
Như vậy, hàm lượng Nitơ và phốt pho trong nước thải ở dịng ra là:
TKNya = TKNyao — in*BODS yao = 40 — 0,045*206,3 = 30,7 g N/m’ TPra = TPyao — ip* BOD yao = 8 — 0,015*206,3 = 4,9 g P/m’
II.7.7 Bồ trí thiết bị phân phối khí:
Hệ thống phân phối khí được tính tốn với thiết bị tạo bọt khí cĩ kích thước
trung bình Hệ thống gồm máy thối khí và mạng các ống phân phối khí sử dụng đĩa
phun khí
* Tính tốn máy thơi khí:
- Ap luc cần thiết của máy thơi khí: Hạ = hị + hạ + H
Trong đĩ: = hy: Tổn thất trong hệ thơng vận chuyên, h, = 0,4(m); hạ: Tổn that qua đĩa phun, hạ = 0,5 (m);
H: Độ sâu ngập nước của miệng vịi phun, H = 3,8 (m)
Hạ =0,4+0,5 + 3,8 = 4,7 (m)
- Áp lực máy thối khí tinh theo atmotphe:
P„ =H„ *0,097 =0,46 (atm)
- Lưu lượng khí yêu cầu:Q,= 0,84 (m⁄5)
0,283
- Cơng suất máy thối khí: W = G*R*T, || Po -1
29,7*n*e!\ p,
Trongdo: „
Trang 29Đồ án mơn học Ứng dụng cơng nghệ MBBR trong xứ lý nước thải sinh hoạt
- G: Trọng lượng của dịng khơng khí, Ø = Ĩ, * p,,, = 0,84 *1,2 =1,008(kg /s)
- R: Hằng số khí, R = 8,314 kJ/Kmol.°K;
- T¡: Nhiệt độ tuyết đơi của khơng khí, TI = 273 + 25 = 298 °K; - pit Ap suat tuyệt đối của khơng khí đầu vào, p; = latm;
- pr: Ap suất tuyệt đối của khơng khí đầu ra; =Pm+ I1 =0,46 + I = 1,46 (atm);
n= xi =0,283 ( K = 1,395 đối với khơng khí)
- 29,7: Hệ số chuyên đổi
- e: Hiệu suât của máy, chọn e = 0,7
0,238
Suy ra: J =.;00828,314+208 (9) “1 = 40 (kW)
29,7 * 0,283 *0,7 1
* Ong dan khi: „
Chon van toc khí đi trong ơng chính: vị = 25 (m/s) `
Với chiêu rộng bê là B = 8 (m), ta đặt 3 ơng chính với chiêu dài L = 9 (m)
9L _ 9.84 — 0 0112 (m2)
3*⁄y
Đường kính 6 ống chính: D,= 4h „ |4*00H2 ———— =0,12 (m) = 120(mm)
Các ống phân phối khí dai l8 m, khoảng cách giữu các ống phân phối |, =
Tiết diện ống chính là: F =
1m
re z * a z
Số ống phân phối la: n, = = = = ~27 (ống)
Chọn vận tốc khí đi trong ống phân phối là: vạ = 20 (m/s), Tiết điện của mỗi
£ ^ kegs 0,84 37 2
ống phân phối là: F, = 2: = 284 _ 16.103 am
ep p m,*w, 27*20 (m)
-3
Đường kính ống phân phối là: D, =,| #2 =,|‡*6*!8ˆ ~ 0,045(m) =45(mm)
TU 7
Trên các ống phân phối khí ta bố trí các đĩa thối khí, số đĩa thơi khí được tính theo cơng thức: N= £ (đĩa)
d
Trong đĩ: Qk = 0,84 (m3/s) = 50400 lit/phut
1,: Cuong do thoi khi, 7,= 200 lit/phut.dia = 12(m°/h)
Vay: Sé dia khi la: N= a =252 (dia)
k ar xk A ke 252
Số đĩa khí trên mơi ơng phân phơi: ø, = a7 * 10 (dia)
Khoảng cách giữa các đĩa: / =-L = nà =0,2 (m) = 200 (mm)
H 5 —
Trang 30
IIL§ Bề lắng đợt 2:
Thể tích của bể lắng đợt 2: W = Q*¿ (m)
Trong đĩ: Q: Lưu lượng nước thải vào, (m”⁄h) t: Thời gian lắng, chọn t = 1,5 (h)
Suy ra: We = *1,5=150(m’)
Chon 2 bề lắng đợt 2 làm việc song song, khi đĩ thể tích mỗi bẻ là 75 (m’) _
Chọn đường kính của bê lăng đợt 2 là: D = 6(m), do đĩ diện tích của mỗi bê z*D°` z*36
được tính theo cơng thức: F = n= = 28,3(m’)
ha ý 3 bÄ1# N M._ 75
Chiêu sâu vùng lang cua bé lang dot 2 la: H, = 2837 2,7(m)
1 >
Chiéu cao xây dung sé 1a: Hyg = Hy + Hy + Hụ + Hyy
Trong đĩ: - Hạ: Chiều cao lớp bùn trong bề lắng, Hy = 0,4(m); - Hụ: Chiều cao lớp trung hịa, Hụ, = 0,2(m);
- Hyy: Chiều cao bảo vệ, Hụy = 0,3 (m)
Vậy chiều cao xây dựng bể là: Hyg = 2,7 + 0,4 + 0,2 + 0,3 = 3,6 (m) Đường kính ống phân phối trung tam: d = 0,25D = 1,5 (m)
Thể tích ngăn chứa bùn của bề lang dot 2 được tính theo cơng thức:
—— (Œ=C)*Ư*100*z ”(100— P)*1000*1000 *ø
Trong đĩ: _ - Cụ: Hàm lượng bùn hoạt tính trong nước ra khỏi bể xử lý sinh học (g/m'`), Với BOD5 sau xử lý là 20(g/m? ) thi C, tuong ứng là 200(g/m° );
- C: Hàm lượng chất lơ lửng theo nước ra khỏi bê lắng; - t; Thời gian tích lũy bùn hoạt tính trong bé, t= 1,5h;
-P: Độ âm của bùn hoạt tính, P = 99.4%;
- n: Số bể lắng cơng tác, n = 2 bé
- Q: Lưu lượng của nước thải (m/h), Q = 100 (m’/h)
(200 — 20) #100 100 *1,Š =2,25(m`)
Do đĩ: ——————
(100— 99,4) *1000 *1000 «2
&
IIIL9 Bê tiếp xúc khử trùng:
Thể tích hữu ích của bề tiếp xúc được xác định theo cơng thức: W = Q*t
Với: -Q: Lưu lượng nước vào bể, Q = 100 mỶ⁄h - Thời gian tiếp xúc trong bẻ, t = 30 (phút) Do đĩ: W =100% 7° =50(m')
Chọn chiều cao cơng tac bể tiếp xúc là H =2 (m)
Diện tích mặt thống của bề tiếp xúc: # = = = = =25(m’)
Chon: - Chiều dài bề tiếp xúc: L = 6 (m);
Trang 31Đồ án mơn học Ứng dụng cơng nghệ MBBR trong xứ lý nước thải sinh hoạt
- Chiều cao bảo vệ, Hy, = 0,5(m) Liều lượng clo ding la C=5g/ø„
Lượng clo tiêu thụ trong mét ngay : M = Ox C = 2400x 6 = 14400(g / ngay)
111.10 Bé nén ban:
* Lượng bùn khơ từ bể lắng I tới bê nén bùn: Gì = 126,3 kg/ngày
-Thể tích cặn tươi: J,=-C— - (mẺngày) ø*p Trong đĩ: ø: tỷ trọng của hỗn hợp cặn lắng Chọn ọ= 1,02 T/m? p: nồng độ % của cặn khơ p=5%=0,05 _ 126,3*107 ~ 1,02*0,05
* Lượng bùn khơ từ bề lắng đợt 2 tới bể nén bùn:
G› =Gpun—Q.SS„ (kg/ngày)
Trong đĩ: Q: lưu lượng nước thải (m”/ngày) Gpin= 330,36 kg/ngay
SS,a: hàm lượng SS trong nước thái sau bể lắng (kg/ngày)
Nên: JV, =2,5 (m ngày)
Theo tiêu chuẩn quy định cho phép xả ra nguồn tiếp nhận: SS„=50 mg/I=50*10 (kg/m?)
Do dé: G2 = 330,36 — 2400*50*10° = 210,36 kg/ngày
G, (m’/ngay)
- Thé tich can tuoi: V, =
Trong do: ø: tỷ trọng của hỗn hợp cặn lắng, =1,005 T/m”
p: Nồng độ % của cặn khơ trong hỗn hợp, p=1,3%=0,013 210,36 #10”
~1,005*0,013
- Tổng lượng cặn tới bê nén bùn:
P = 126,3 + 330,36 = 456,66 kg/ngay
- Tổng lưu lượng thể tích tới bể mỗi ngày:
Q;= 2,5 + 16,1 = 18,6 m'/ngày - Tỷ trọng thể tích hỗn hợp nước bùn:
— V.p,+V,p,
_— V.+V,
Trong đĩ: p, pạ: tý trọng thể tích hỗn hợp nước, bùn từ bề lắng dot I, bé lắng đợt II
tới bể nén bùn, kg/mỶ, p¡=1020 kg/m” ; pz=1005 kg/m” l6I (m’)
2
(kg/m))
Trang 32
- 2,5 *1020 +16,1*1005 =1007 (kgm)
2,5+16,1
- Nong độ cặn trong hỗn hợp nước, bùn:
C= Fe_ 4199 = 15666 0,.P 18,6*1007 _ 4199 = 2,44%
- Thể tích bể nén bùn: Ƒ = a (m)
Với t là thời gian nén bùn, chọn t= 24(h)
_ 18,624 24
Nén: V = 18,6 (m’)
- Chọn chiều cao cơng tác bề H = 2m
7 A188 293 (mn) H 2
a mm (m2)
3600 *J⁄„
- Diện tích mặt thống bể: F, =
- Tiết diện ống trung tâm:
Trong đĩ: Vụ: tốc độ dịng chảy nước bùn ở ống trung tâm, Chọn Vụ = 0,lm/s = 186 _ 0,05 (m’) 3600*0,1
- Tổng dién tich bé: F = Fy + fi = 9,3 + 0,05 = 9,35 (m?)
- Duong kinh bé: D = [A** = |4*935 = 3,5 (m)
a 3,14
- Đường kính ống trung tâm: Dự„= +rứ „ TT =0,25 (m)
aT ›
- Chiều cao xây dựng: H=h + hụ + hụ ¿ hụ + hị
h: chiều cao phần lắng (m)
Suy ra:
hạ: chiều cao phần trung hồ,chọn hụ=0,4m
hụ:khoảng cách ống trung tâm với tắm chắn hướng địng,chọn h„=0,35m
he chiều cao thành bể trên mực nước bùn, m Lấy h=0,3m hy: chiều cao phần bùn, hụ=0,3m
Do đĩ: H=2 + 0,3 + 0,4 + 0,35 + 0,3 =3,35 (m)
KÉTLUẬN -
Trang 33Đồ án mơn học Ứng dụng cơng nghệ MBBR trong xứ lý nước thải sinh hoạt
trình mới đang vã sẽ được xây dựng, mức đơ thị hĩa tăng nhanh Từ những yếu tố này sẽ kéo theo sự gia tăng về nhu cầu sử dụng nước và theo đĩ thì lượng nước thải sinh ra cũng ngày càng tăng Việc xây dựng các trạm xử lý nước thải từ các khu dân cư, các khu cơng nghiệp đạt tiêu chuẩn khơng gây ảnh hưởng đến mơi trường trước khi xả ra nguồn thai là một vấn đề hết sức cần thiết trong giai đoạn hiện nay Điều này gĩp phần giúp chúng ta cĩ
một mơi trường trong sạch, nhằm nâng cao chất lượng cuộc sống của con người
Tài liệu tham khảo:
1 2
PGS.TS Đặng Xuân Hiển Viện Khoa học & Cơng nghệ Mơi trường ĐHBK Hà nội Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải
TS.Trịnh Xuân Lai Tính tốn thiết kế các cơng trình xử lý nước thải NXB Xây dựng 1999
Trần Văn Nhân, Ngơ Thị Nga Giáo trình cơng nghệ xử lý nước thải NXB Khoa học & Kỹ thuật.2005
Lâm Minh Triết, Nguyễn Thanh Hùng, Nguyễn Phước Dân Xử lý nước thải
đơ thị & Cơng nghiệp, Tính tốn thiết kế cơng trình NXB Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh.2004
PGS.TS Hồng Văn Huệ Cơng nghệ mơi trường, tập I Xử lý nước NXB Xây dựng.2004
TCVN 51:2006/BXD, QCVN 14:2008/BTNMT