Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội 2 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2
KHOA: HÓA HỌC
DOAN THI MINH TRANG
TINH TOAN THIET KE HE THONG XU LÝ NƯỚC THÁI SINH HOẠT KÍ TÚC XA
TRUONG DAI HOC SU PHAM HA NOI 2
KHOA LUAN TOT NGHIEP DAI HOC
Chun ngành: Hóa Cơng nghệ môi trường
Người hướng dẫn khoa học
TS LÊ CAO KHẢI
HA NOT - 2012
Trang 2
MỤC LỤC MỤC LỤC 1 Lý do chọn đề tài 2 Mục đích nghiên cứu 3 Nhiệm vụ nghiên cứu 4 Phạm vi nghiên cứu 5 Phương pháp nghiên cứu
CHƯƠNG 1 TONG QUAN
1.1 Sơ lược về khu kí túc xá trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2 1.2 Tổng quan về nước thải sinh hoạt của Kí túc xá
1.2.1 Phân loại nước thai Ki tic xá
1.2.2 Thành phần của nước thải Kí túc xá trường ĐHSP Hà Nội 2
1.2.3 Tính chất của nước thái sinh hoạt 25s 55c 2tcSctecErrrrtrrrkrrrrrres
1.2.4 Theo dõi lượng nước tiêu thụ của Kí túc xá 1.2.5 Theo dõi lượng nước thải của Ki tic xa
1.3 Một số cơng nghệ điễn hình ứng dụng trong xứ lý nước thải sinh hoạt 1.3.1 Công nghệ Johkasou
1.3.2 Công nghệ 1QUAmax
1.3.3 Công nghệ bùn hoạt tính kết hợp mang vi sinh MBR
1.3.4 Công nghệ USBF
1.4 Tình hình xử lý nước thải sinh hoạt Kí túc xá trường ĐHSP Hà Nội 2
CHƯƠNG 2
CƠ SỞ LÝ THUYÉT LỰA CHỌN THIẾT KÉ HỆ THÓNG XỨ LÝ NƯỚC THÁI: SINH HOẠTT -
2.1 Cơ sở lựa chọn công nghệ 2.1.1 Địa diém thiết kế
2.1.2 Thông số chất lượng nước thải đâu và 2.1.3 Lưu lượng nước thải sinh hoạt tính tốn
2.1.4 Mức độ cần thiết xử lý nước thải 25 2.2 Lựa chọn công nghệ xử lý
2.3 Dây chuyền công nghệ và thuyết minh công ngh
[0:00/9) c1
TÍNH TỐN CÁC HẠNG MỤC CHÍNH TRONG HỆ THÓNG
3.1 Song chắn rác
3.2 Ham gom nước thái
3.3 Bể lắng cát thối khí 3.4 Sân phơi cát 3.5 Bế lắng đứng đợt 1 3.6 Bé Aeroten 3.7 Bể lắng đứng dot 2 3.8 Bé tiếp xúc - Khứ trùng 3.9 Sân phơi bùn tee
KET LUAN
TAI LIEU THAM KHAO
Trang 3Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội 2
1 Lý do chọn đề tài
Nước là một tài nguyên quý của con người Mọi hoạt động sản xuất sinh hoạt đều cần dùng đến nước Nền kinh tế càng phát triển nhu cầu của con người càng tăng cao Chính vì vậy mà hàng ngày một lượng nước lớn được tiêu thụ và đồng thời ngần ấy lượng nước thải được thải ra mơi trường đo đó mơi trường nước đang bị ô nhiễm rất nghiêm trọng đặc biệt là ở các thành phố lớn: Hà Nội, Hồ Chí Minh, Hải Phòng, Đà Nẵng Nước thải sinh hoạt
thường chiếm 80% tổng số nước thải ở các thành phố là nguyên nhân chính
gây lên tình trạng ơ nhiễm nước và vấn đề này có xu hướng ngày càng xấu đi Cùng với quá trình đơ thị hóa tại Việt Nam diễn ra rất nhanh nhưng cơ sở hạ
tang lai phát triển không cân xứng đặc biệt hệ thống xử lý nước thải vô cùng
thơ sơ (hoặc chưa có), các doanh nghiệp thì chỉ có một số ít có hệ thống xử lý nước thải Theo tính tốn hiện nay chỉ có khoảng 2% lượng nước thải sinh hoạt được xử lý đạt tiêu chuẩn trước khi xả vào nguồn tiếp nhận Qua đó cho
thấy, phần lớn nước thải sinh hoạt của hơn 87 triệu dân Việt Nam được thải
thẳng ra môi trường Từ đó mơi trường bị ơ nhiễm nặng nề: hệ sinh thái ở dưới nước đã bị phá hủy nghiêm trọng, các dịng sơng trở thành dịng sông chết, một số hồ khơng cịn một lồi động thực vật phổ biến nào có thê sống sót được đã làm ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe, đời sống của nhân dân, ảnh hưởng đến sản xuất cũng như mất mĩ quan đô thị
Nếu tình trạng trên cịn tiếp diễn thì con người sẽ còn phải gánh chịu những hậu quả khôn lường cho nên ô nhiễm nguồn nước đang là vấn đề nghiêm trọng nhất mà Việt Nam phải đối mặt Chính vì vậy việc xây dựng hệ thống thoát nước cũng như trạm xử lý nước thải cho các khu dân cư là rất cần thiết
Là một sinh viên tơi cảm thấy mình phải làm một việc gì đó góp phần
làm giảm thiểu nỗi lo lắng chung của toàn xã hội ngay tại nơi mình đang học
Trang 4
tập và sinh sống nên tôi đã chọn đề tài: “Tính tốn thiết kế hệ thống xử lý
nước thải sinh hoạt Kí túc xá trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2” với mục
tiêu làm cho trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2 ngày càng xanh, sạch, đẹp
2 Mục đích nghiên cứu
Thiết kế các hạng mục chính trong hệ thống XLNT sinh hoạt của Kí túc
xá trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2
3 Nhiệm vụ nghiên cứu
- Xác định thông số đầu vào của hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt và yêu cầu đầu ra
- Lựa chọn công nghệ xử lý thích hợp với thông số chất lượng nước
thải đầu vào
*Sơ đồ dây chuyền công nghệ
*Thuyết minh công nghệ: Phân tích lựa chọn các hạng mục cơng trình - Tính tốn thiết kế các hạng mục cơng trình
*Tính toán thiết kế các hạng mục chính
*Trinh bày mặt bằng bế trí các hạng mục
4 Phạm vi nghiên cứu
Địa điểm: Khu kí túc xá mới và khu Trung tâm quốc phòng của trường
Đại học Sư phạm Hà Nội 2
5 Phương pháp nghiên cứu
Áp dụng các tiêu chuẩn và quy chuẩn mới nhất của Việt Nam về nước thải sinh hoạt dựa trên các cơng thức tính tốn thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt của các tác giả trong nước và thế giới
Các phương pháp:
+ Phương pháp thu thập tài liệu, số liệu: Thu thập các tài liệu lý thuyết có liên quan, làm cơ sở để đánh giá hiện trạng và tải lượng ô nhiễm do nước thải sinh hoạt kí túc gây ra
Trang 5Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội 2
+ Phương pháp tính tốn: Sử dụng cơng thức tốn hoc dé tinh toán các cơng trình đơn vị của hệ thống XLNT
+ Phương pháp trao đổi ý kiến: Trong quá trình thực hiện đề tài đã
tham khảo ý kiến của giáo viên hướng dẫn về vấn đề có liên quan
Trang 6
CHƯƠNG 1
TONG QUAN
1.1 Sơ lược về khu kí túc xá trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2
Trường ĐHSP Hà Nội 2 đặt tại đường Nguyễn Văn Linh — phường
Xuân Hòa - thị xã Phúc Yên - tỉnh Vĩnh Phúc Trường có II khoa trực thuộc
với quy mô đào tạo 20000 sinh viên Từ khi thành lập đến nay cơ sở vật chất của nhà trường đã không ngừng nâng cao nhằm phục vụ cho công tác giảng dạy và đáp ứng yêu cầu học tập, nghiên cứu của sinh viên trong thời kì mới
Hình 1.1: Tổng quan trường ĐHSP Hà Nội 2 ( Nguồn: Goongle Map Wikimapia) - Nhà trường có:
Trang 7Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội 2 + Tòa nhà 8 tầng - thư viện trường có trang bị khá đầy đủ trang thiết bị,
tài liệu phục vụ cho công tác giảng dạy của giảng viên và nghiên cứu khoa
học cho sinh viên
+ Trung tâm giáo dục quốc phòng, sân rèn luyện thể dục
+ Ngoài ra nhà trường cịn có nhiều khu tập thể giáo viên và kí túc xá sinh viên Các khu kí túc xá sinh viên của trường gồm có 3 khu: khu nhà 12, khu nhà 14, và khu nhà S Trong đó khu nhà 12 và khu nhà 14 đã được xây
dựng từ lâu, khu S mới được xây dựng hiện đại với cơng trình khép kín va
cơng trình nước sạch mới Trong giới hạn của khóa luận tơi tập trung vào
nghiên cứu tính tốn thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt của khu nhà
S Khu kí túc này cịn có tòa nhà đang xây dựng dở nên tơi sẽ tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt chung cho cả khu kí túc đó trong tương
lai
= earth
Hình 1.2: Tồn cảnh khu kí túc xá S trường ĐHSP Hà Nội 2 ( Nguồn: Goongle Map Wikimapia)
- Khu nhà S bao gồm:
+ Khu kí túc xá sinh viên: gồm các tòa nhà S1, S2 Mỗi tòa nhà có 5
tầng (mỗi tầng có 12 phịng) được xây dựng từ năm 2006
Trang 8
+ Khu kí túc quốc phịng trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2: gồm tòa
nhà S3 được xây dựng giống như tòa nhà S1, S2 và 1 tòa nhà S4 có 5 tầng
(mỗi tầng có 38 phịng) sắp được đưa vào sử dụng Mỗi phịng có từ 8 - I0 sinh viên, mỗi phòng đều có nhà vệ sinh riêng
+ Ngoài ra trong khuân viên kí túc xá cịn có 2 căng tin và l nhà ăn tập
thé cho sinh viên quốc phòng
+ Số sinh viên dự tính: 3500 sinh viên
1.2 Tống quan về nước thải sinh hoạt của Kí túc xá
Nước thải kí túc xá chủ yếu là nước sau khi đã được dùng cho các mục
đích: ăn uống, tắm, rửa, giặt giũ, vệ sinh nơi ở của các sinh viên Như vậy
nước thải kí túc xá được hình thành trong quá trình sinh hoạt của các sinh viên Ngoài ra nước thải từ các nhà vệ sinh, nước thải từ các căng tin và nước thải từ nhà ăn quốc phòng hòa cùng với nước mưa theo đường cống bố trí xung quanh các tịa nhà được đồ chung vào hệ thống nước thải của thị trấn rồi
được dẫn trực tiếp ra song Ca Lé
Lượng nước thải phụ thuộc vào số sinh viên, vào tiêu chuẩn cấp nước
và đặc điểm hệ thống thoát nước Mức độ xử lý nước thải phụ thuộc vào nồng
độ bắn của chất thải, khả năng pha loãng giữa nước thải với nước nguồn và các yêu cầu về mặt vệ sinh và khả năng tự làm sạch của nguồn nước
1.2.1 Phân loại nước thải Kí túc xá - Nước thải Kí túc xá bao gồm 2 loại:
+ Nước đen: là nước thải nhiễm bắn do chất bài tiết của sinh viên từ các nhà vệ sinh, chứa phần lớn các chất gây ô nhiễm Trong nước thải này chứa nhiều vi khuẩn gây bệnh và dễ gây mùi hôi thối Hàm lượng các chất hữu cơ (BOD) và các chất đinh dưỡng N, P cao Loại nước thải này thường gây nguy
hại đến sức khỏe và dễ làm nhiễm bân nguồn nước mặt
+ Nước xám: là nước thải nhiễm bắn phát sinh từ quá trình: tắm, rửa,
Trang 9Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội 2 chất hữu cơ lại thấp và khó bị phân hủy sinh học Trong loại nước thải này
chứa nhiều tạp chất vô cơ
Tóm lại, nước thải sinh hoạt nói chung và nước thải kí túc xá nói riêng
chứa rất nhiều chất hữu cơ dễ bị phân hủy sinh học Ngồi ra cịn có các thành
phần vơ cơ, vi sinh vật vi trùng gây bệnh rất nguy hiểm Thành phần ơ nhiễm
chính đặc trưng cho nước thải sinh hoạt đó là: BODs, COD, Nitơ, Phốt pho
Ở nước ta tiêu chuân TCXD 51 — 84 quy định về lượng chất bân tính cho một người dân xả vào hệ thống thoát nước trong một ngày theo bảng sau đây:
Bảng 1.1: Lượng chất bẩn của một người trong một ngày xả vào hệ thỗng thoát nước (theo quy định của TCXD 5Ì - 84)
Các chất Giá trị (g/ng.đ) Chat lo lung (SS) 50 - 55 BOD; 25 - 30
Chat hoat động bê mặt 2,0 — 2,5
Phot phat (POs) 8
Nito amoni (N - NH¿”) 7
Clorua (CI) 10
1.2.2 Thành phần của nước thải Kí túc xá trường ĐHSP Hà Nội 2 Thành phần của nước thải sinh hoạt Kí túc gồm:
1.2.2.1 Thành phần hóa học
+ Chất hữu cơ chứa trong nước thải KTX chiếm 50 — 60% tổng các chất gồm các chất hữu cơ thực vật: Cặn bã thực vật, giấy, rau, quả và các chất hữu cơ động vật như chất thải bài tiết của con người Các chất hữu cơ trong nước thải theo đặc tính hóa học gồm chủ yếu là: protein (40 - 50%); hyđrat cacbon (25 - 50%) gồm tinh bột, đường, xenlulo; các chất béo, dầu mỡ (10%) Nồng độ chất hữu cơ trong nước thải dao động trong khoảng 150 - 450% mg/l theo trọng lượng khô Chất hữu cơ khó phân hủy sinh học chiếm tỉ
lệ 20 - 40% nước thải sinh hoạt của KTX Nồng độ các chất hữu cơ thường
Trang 10
được đo bằng chỉ tiêu BOD và COD Bên cạnh các chất trên nước thải Kí túc
xá còn chứa các liên kết hữu cơ tong hợp: các chất hoạt động bề mặt điển hình là chất tây rửa tổng hợp (Alkyl bezen sunfonat - ABS) rất khó xử lý bằng phương pháp sinh học
+ Các chất vô cơ trong nước thải chiếm 40 — 42% gồm chủ yếu: cát, đất sét, các axit và bazơ vô cơ, dầu khống Nước thải cịn chứa các hợp chất hóa học dạng vô cơ như sắt, magie, canxi, silic, photpho, nitơ Nước thải
vừa xả ra thường có tính kiềm, nhưng dần dan tro nên có tính axit vì thối rữa 1.2.2.2 Thành phần vi sinh vật
Trong nước thải cịn có mặt nhiều dạng vi sinh vật Ví dụ: trứng giun
sán, vi rút, vi khuẩn, rong , tảo Trong SỐ các dạng vi sinh vật đó có thể có cả vi trùng gây bệnh: ly, thương hàn có khả năng gây thành dịch bệnh Về thành phần hóa học thì các loại vi sinh vật thuộc nhóm các chất hữu cơ
Bảng 1.2 Loại và số lượng các vi sinh vật trong nước thải sinh hoạt
Sinh vật Số lượng cá thế/m] Tổng coliform 10° - 10° Fecal coliform 10! - 10 Fecal streptococci 10” - 10 Enterococci 10° - 10°
Shigella Hién dién
Salmonella 10° - 10°
Pseudomonas aeroginosa 10! - 10ˆ
Clostrium perfringens 10! - 10° Mycobacterium tuberculosis Hién dién
Cyst nguyên sinh động vật 10! - 10° Cyst cua Cryptosporium 107 - 10!
Trimg ky sinh tring 107 - 10'
Trang 11Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội 2
(Nguồn: Feachem et al 1983, trích bởi Chongrak 1989 )
Khi xét đến các quá trình xử lý nước thải, bên cạnh các thành phần vô
cơ, hữu cơ, vi sinh vật như đã nói trên thì q trình xử lý cịn phụ thuộc rất
nhiều trạng thái hóa lí của các chất đó và trạng thái này được xác định bằng
độ phân tán của các hạt Theo đó, các chất chứa trong nước thải được chia thành 4 nhóm phụ thuộc vào kích thước hạt của chúng
Nhóm I: Gồm các tạp chất phân tán thô, không tan ở dạng lơ lửng, nhũ
tương, bọt Kích thước hạt của nhóm I nằm trong khoảng 102 — 10! mm
Chúng cũng có thể là chất vô cơ, hữu cơ, vi sinh vật và hợp cùng với nước
thai thành hệ dị thể không bên và trong điều kiện xác định, chúng có thể lắng
xuống dưới dạng cặn lắng hoặc nổi lên trên mặt nước hoặc ton tại ở trạng thái
lơ lửng trong khoảng thời gian nào đó Do đó, các chất chứa trong nhóm này có thé dé dang tach ra khỏi nước thải bằng phương pháp trọng lực
Nhóm 2: Gồm các chất phân tán dạng keo với kích thước hạt của nhóm
này nằm trong khoảng 10 — 10 mm Chúng gồm 2 loại keo: keo ưa nước và
keo kỊị nước
* Keo ưa nước được đặc trưng bằng khả năng liên kết giữa các hạt phân tán với nước Chúng thường là những chất hữu cơ có trọng lượng phân tử lớn: hydratcacbon (xenlulo, tinh bột), protit (anbumin, hemoglobin) * Keo kị nước (đất sét, hydroxyt sắt, nhôm, silic) khơng có khả năng liên
kết như keo ưa nước
*⁄ Thành phần các chất keo có trong nước thải chiếm 35 - 40% lượng các
chất lơ lửng Do kích thước nhỏ bé nên khả năng tự lắng của các hạt keo là khó khăn Vì vậy, để các hạt keo có thé lắng được, cần phá vỡ độ bền của chúng bằng phương pháp keo tụ hóa học hoặc sinh học
Nhóm 3: Gồm các chất hịa tan có kích thước hạt phân tử nhỏ hơn 10-7 mm Chúng tạo thành hệ một pha còn gọi là dung dịch thật Các chất trong
nhóm 3 rất khác nhau về thành phần Một số chỉ tiêu đặc trưng cho tính chất
nước thải: độ màu, mùi, BOD, COD được xác định thông qua sự có mặt
Trang 12
các chất thuộc nhóm này và đề xử lý chúng thường sử dụng biện pháp hóa lí
và sinh học
Nhóm 4: Gồm các chất trong nước thải có kích thước hạt nhỏ hơn hoặc bằng 10-8 mm (phân tán ion) Các chất này chủ yếu là axit, bazơ và các muối của chúng Một trong số đó như các muối amoni, phosphat được hình thành trong quá trình xử lý sinh học
Bảng 1.3: Thành phần và tính chất nước thải sinh hoạt chưa qua xử lý
x TCVN
Thanh phan gay Gia tri
STT - Đơn vị 6672:2000 ô nhiễm trung bình (mire1) 1 pH 6,8 - 7,8 5-9 Các chất lo lửng 2 mg/l 100 - 220 50 (SS) 3 BOD; mg/l 110 - 250 30 4 N-NO; mg/l 20 - 40 30 5 P- PO,* mg/l 4-8 6 6 Téng Coliform MNP/100ml 10° - 108 1000
(Nguồn: Giáo trình cơng nghệ xử lý nước thải, Trần Văn Nhân và Ngô Thị
Nga, NXB khoa học kỹ thuật, 1999)
Nước thải kí túc xá được lắng sơ bộ qua bề phốt ở các tòa nhà, COD
Trang 13Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội 2
Bảng 1.4: Thành phần và tính chất nước thải sinh hoạt đã qua xử
lý ở bễ phốt ` TCVN
Thành phân gây Giá trị
STT - Don vi 6672:2000 (mire
6 nhiém trung binh DĐ
1 pH 6-8 5-9 2 SS mg/l 50 — 100 50 3 BOD; mg/l 120 - 140 30 4 N-NO; mg/l 20 - 40 30 5 P- PO, mg/l 4-8 6 6 | Téng Coliform | MNP/100ml 10°- 10° 1000
(Nguon: Thodt nude — Tập 2: Xử lý nước thải — Hoàng Huệ, NXB KHKT) 1.2.3 Tính chất của nước thải sinh hoạt
Tính chất nước thải giữ vai trò quan trọng trong thiết kế, vận hành hệ thống xử lý và quản lý chất lượng môi trường, sự dao động về lưu lượng và tính chất nước thải quyết định tải trọng thiết kế cho các công trình đơn vị
Túc hại của nước thải Kí túc xá đến môi trường
Môi trường chịu ảnh hưởng hết sức nặng nè từ các thành phần ô nhiễm
tồn tại trong nước thải sinh hoạt Nguồn nước đã bị biến đổi về các tính chất vật lý, hóa học, sinh học Sự có mặt của các chất gay 6 nhiém da phá vỡ cân bằng sinh học tự nhiên của nguồn nước và kìm hãm quá trình tự làm sạch của
nguồn nước Cụ thể như sau:
- COD, BOD: sự khống hóa, ổn định chất hữu cơ tiêu thụ một lượng lớn và gây thiếu hụt oxy của nguồn tiếp nhận dẫn đến ảnh hưởng đến hệ sinh
thái môi trường nước Nếu ô nhiễm quá mức, điều kiện yếm khí có thể hình
thành Trong quá trình phân hủy yếm khí sinh ra các sản phâm như H2S, NH3 , CH4 làm cho nước có mùi hơi thối và làm giảm pH của môi trường
- SS: lắng đọng ở nguồn tiếp nhận, gây điều kiện yếm khí
Trang 14
- Vi trùng gây bệnh: gây ra các bệnh lan truyền bằng đường nước như tiêu chảy, ngộ độc thức ăn, vàng da
- Nitơ, Phospho: đây là những nguyên tổ dinh dưỡng đa lượng Nếu
nồng độ trong nước quá cao dẫn đến hiện tượng phú dưỡng (sự phát triển
bùng phát của các loại tảo, làm cho nồng độ oxy trong nước rất thấp vào ban đêm gây ngạt thở và diệt vong các sinh vật, trong khi đó vào ban ngày nồng độ oxy rất cao do q trình hơ hấp của tảo thải ra)
- Màu: mắt mỹ quan
- Dầu mỡ: gây mùi, ngăn cản khuếch tán oxy trên bề mặt
Để bảo vệ nguồn nước mặt biện pháp được coi là hiệu quả nhất đó là:
* Hạn chế lượng nước thải xả vào nguồn nước
* Giảm thiểu nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải bằng cách áp dụng các công nghệ xử lý phù hợp, đảm bảo nguồn nước thải sau khi xử lý đạt tiêu chuẩn loại A trước khi xả vào nguồn tiếp nhận
1.2.4 Theo dõi lượng nước tiêu thụ của Kí túc xá
+ Lưu lượng nước tiêu thụ: Cuộc sống ngày càng phát triển, nhu cầu nước sinh hoạt cho mỗi người vào khoảng 180 lít một ngày đêm Như vậy lưu lượng nước tiêu thụ của cả kí túc xá là hơn 600 mẺ một ngày đêm
Nguồn nước cấp cho KTX chủ yếu là nước giếng khoan và có bố sung thêm nguồn nước máy của thị trấn
1.2.5 Theo dõi lượng nước thải của Kí túc xá
- Lượng nước thải phụ thuộc vào lượng nước cấp và thường lượng nước thải sinh hoạt lấy bằng 80 % lượng nước cấp
- Theo dõi lưu lượng nước thải trong ngày: Lượng nước thải trong ngày tập trung chủ yếu vào các giờ cao điểm vào 10h — 13h và 17h — 20h (phụ thuộc vào thời gian bơm nước cấp) còn các khoảng thời gian còn lại lượng nước thái thường ít hơn Ngồi ra, số sinh viên nội tỉnh và số sinh viên ngoại
Trang 15Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội 2
sinh viên về quê nên lượng nước thải của KTX vào những ngày cuối tuần thường ít hơn so với thường ngày
- Các đặc điểm cần chú ý:
+ Nước thải sinh hoạt có lưu lượng thải không đồng đều theo các giờ khác nhau
+ Một phần nước mưa cũng thoát chung vào mương thoát nước thải vì các hố ga thường khơng đậy kín
1.3 Một số cơng nghệ điển hình ứng dụng trong xử lý nước thải sinh hoạt 1.3.1 Công nghệ Johkasou
Johkasou là một trong những công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt không qua bể phốt ở quy mô nhỏ được áp dụng thành công ở Nhật Bản vào những năm 1982 Công nghệ này hiện đã được áp dụng thành công ở một số
điểm nước ta Ví dụ như: Hà Nội, Hải Dương
Hình 1.3 Mơ hình một module Johkasou điển hình 1.3.2 Cơng nghệ AQUAmax
AQUAmax là thiết bị xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học cho : - Hộ gia đình (từ 4 người)
- Khách sạn, nhà hàng, tòa nhà thương mại
- Khu nghỉ mát, hải đảo
- Khu dân cư
Đoàn Thị Minh Trang K34B - Khoa Hóa Học
Trang 16-15 Làng, thị trấn nhỏ (đến 2000 dân)
Xử lý nước thải làm việc trên sơ sở sử dụng ““bùn hoạt tính” sử dụng
các nhóm vi sinh vật hiếu khí
Một vòng xử lý : 5 giai đoan 1 Lọc sơ cấp + tích hợp
- Loại bỏ rác thô ra khỏi dòng chảy bằng lưới lọc - Tích hợp nước thải trong bể trộn
2 Trộn lẫn
- Nước thải được trộn lẫn với bùn hoạt tính
3 Oxy hóa sinh học hiếu khí
- Trong bể sinh hóa, bộ sục khí cung cấp khí O; cho hoạt động sống của các vi sinh vật
- Quá trình xử lý nước thải chính xảy ra tại đây Các vi sinh vật sẽ hấp thụ các chất bản có trong nước thái (Chất hữu cơ hòa tan, protein, chất keo )
để đáp ứng nhu cầu năng lượng sống của tế bào, cho quá trình xây dựng tế
bào vi sinh vật mới
4 Làm lắng
- Quá trình để lắng làm trong nước này thường kéo dài khoảng 2 tiếng 5 Xả đáy
- Nước trong được bơm thải ra ngoài
- Can lang (cấp 2) sau khi xử lý được bơm qua bề chứa khác
AQUAmax đạt được các chỉ số nước thải sau : - BOD; = 15 mg/l
- COD =75 mg/l - Nito = 25 mg/l
M6t module ciia AQUAmax bao gom : (1) Bộ sục khí
Trang 17Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội 2
(4) Phao nhận biết mực nước trong bê / chuyên hệ thống sang chế độ
tiết kiệm điện khi cần thiết
(5) Các thiết bị khác bao gồm : dây điện; khung máy; ống khí cho máy sục khí; bảng điều khiển
Bề chứa nước thải cho AQUAmax
- Vật liệu: bê tông, plastic, PE
- Ít nhất 3 bể / hệ: bể chứa nước thải + trộn, bễ phản ứng oxy sinh hóa,
bề chứa cặn bùn
- Thể tích bể tron >50% thé tích nước thải hàng ngày - Bễ có dạng đa vách ngăn hoặc nhiều bề nối tiếp - Hinh dang bé: tron, chữ nhật
- AQUAmax được lắp trên vách ngăn trong bề hoặc treo 1.3.3 Công nghệ bùn hoạt tính kết hợp màng vi sinh MBR
Quy trình xử lý bể sinh học bằng màng MBR có thể loại bỏ chất ô
nhiễm và vi sinh vật rất triệt để nên hiện nay được là công nghệ triển vọng
nhất để xử lý nước thải
MBR 1a ki thuật mới xử lý nước thải kết hợp quá trình dùng màng với hệ thống bề sinh học thể động bằng quy trình vận hành SBR sục khí 3 ngăn và công nghệ dòng chảy gián đoạn MBR là sự cải tiến của quy trình xử lý bằng bùn hoạt tính, trong đó việc tách cặn được thực hiện không cần đến bể lắng
bậc 2
Nhờ sử dụng màng, các thể cặn được giữ lại trong bể lọc, giúp cho nước sau xử lý có thê đưa sang cơng đoạn tiếp theo hoặc xả bỏ / tái sử dụng được ngay
(Bể điều hoa /Bé thiéu khi /Bé suc khi /Bé loc tách bằng
màng /Bễ nước đầu ra])
Vai trò của bé lọc tách bằng màng
+ Cấp đầy dưỡng chất bằng hấp thu lượng amoni và P còn lại
+ Khử hết sinh vật còn lại
Trang 18
+ Vận hành gián đoạn (7- 12 phút chạy, 3 phút ngưng) + Làm sạch màng chỉ bằng thơi khí ngược
* - Vận hành liên tục trên 6 tháng, lưu tốc 0,3 m/m”.ngày
Ưu điểm của kỹ thuật dùng màng lọc tách
+ Không cần bê lắng và giảm kích thước bể nén bùn
+ Không cần diệt trùng nhờ đã khử triệt để coliform
+ Công trình được tỉnh giản nhờ sử dụng chỉ một bể phán ứng để khử P,N mà không cần bề lắng
+ Trong điều kiện thay đổi đột ngột, hệ thống được điều chỉnh cho ổn
định bằng kĩ thuật không sục khí - sục khí - khơng sục khí
+ Khắc phục được các yếu điểm (nén bùn và tạo bọt) trong phương pháp bùn hoạt tính
Dễ kiểm sốt và bảo trì hệ thống tự động
Sơ đồ dây chuyền công nghệ:
Các modules màng lọc | Thiết bị làm Đâu ra đã —- [TTT ===] sạch qua xử
tiên xử lý Xử lý nước thải
Bùn hoạt | Bùn hoạt tính tuần hồn
dư
Hình1.4 Sơ đồ dây chuyền công nghệ bùn hoạt tính kết hợp mang vi sinh
MBR
Những ưu điểm đã được khẳng định của công nghệ MBR
(1) Sự ôn định của chất lượng nước sau xử lý
Trang 19Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội 2
+ Nhờ vào hiệu suất khử chất lơ lửng và vi sinh cấp độ cao, nước sau khi xử lý có thể được tái sử dụng ngay cho các tòa nhà hay nhà máy nước tuần hồn
«Có thể được thiết kế để ứng dụng cho nhiều lĩnh vực với những đặc
thù riêng và đòi hỏi chất lượng nước sau xử lý luôn ôn định
(2) Những ưu điểm tuyệt vời của màng
«Tính ưu việt của màng đã được kiểm chứng qua nhiều cơng trình ứng dụng khác nhau với phạm vi ứng dụng rộng
+ Thiết kế dạng mođun rất hiệu quả và hệ thống giảm được sự tắc nghẽn
» Màng được chế tạo bằng phương pháp kéo đặc biệt nên rất chắc, sẽ không bị đứt đo tác động bởi dịng khí xáo trộn mạnh trong bề sục khí
+ Thân màng được phủ một lớp polyme thấm nước thuộc nhóm hydroxyl Vi vay màng không bị hư khi dùng Clo để tây rửa màng vào cuối hạn dùng
(3) Một giải pháp kỹ thuật nhiều lợi ích kinh tế
« Giảm giá thành sử dụng nhờ không cần bể lắng, bể lọc và khử trùng
» Tiêu thụ điện năng của công nghệ MBR rat ít so với các công nghệ khác và đã được cấp bằng chứng nhận ““công nghệ Môi trường mới ”
* Phí thai bùn giám nhờ tuần hoàn hết 1⁄4 và lượng bùn dư tạo ra rất nhỏ (4) Bảo trì thuận tiện
+ Kiểm sốt quy trình chỉ cần đồng hồ áp lực hoặc lưu lượng
« Cấu tạo gồm những hộp lọc đơn ghép lại nên thay thế rất dé Qua trình làm sạch, sửa chữa, bảo trì và kiểm tra rất thuận tiện
Quy trình có thể được kết nối giữa cơng trình với văn phòng sử dụng,
vì thế có thể điều khiển kiểm soát vận hành từ xa, thậm chí thơng qua mạng
internet
1.3.4 Céng nghé USBF
Trang 20
Cơng nghệ lọc dịng ngược bùn sinh học USBF được thiết kế dựa trên
động học xử lý BOD, nitrat hóa và khử niterat hoa cua Lawrence, Inc lần đầu
tiên được giới thiệu ở Mỹ những năm 1900 Tuy nhiên công nghệ này chưa
được sử dụng rộng rãi tại Việt Nam, mặc dù công nghệ bùn hoạt tính đã được
sử dụng như một công nghệ kinh điển trong công tác xử lý nước thải phổ biến ở nước ta
Công nghệ USBF để xử lý nước thải đô thị, là công nghệ cải tiến của
quá trình bùn hoạt tính trong đó kết hợp 3 quá trinh Anoxic, Aeration va lọc sinh học đòng ngược trong một đơn vị xử lý nước thải Đây chính là điểm khác với hệ thống xử lý bùn hoạt tính kinh điển, thường tách rời 3 quá trình
trên nên tốc độ và hiệu quả xử lý thấp Với sự kết hợp này sẽ đơn giản hóa hệ
thống xử lý, tiết kiệm vật liệu và năng lượng chỉ phí cho quá trình xây đựng
và vận hành hệ thống Đồng thời hệ thống có thể xử lý nước thải có tải lượng
hữu cơ, N và P cao
Quy trình USBF được thiết kế để :
« Khử chất hữu cơ dạng cacbonat (BOD)
s Khử BOD, nitrat hóa và khử nitrat
» Khử BOD, nitrat hóa / khử nitrat và khử phốt pho
Để nitrat hóa, khử nitrat và khử phốt pho, vùng Axonic có thể đảm
Trang 21Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội 2
Sơ đồ công nghệ = xỂ NƯỚC VÀO NANG THU NUGC
Hinh 1.5 So dé céng nghé USBF
1.4 Tình hình xử lý nước thải sinh hoạt Kí túc xá trường ĐHSP Hà Nội 2
Hiện tại trường ĐHSP Hà Nội 2 mới chỉ có hệ thống cấp nước và hệ
thống thoát nước mà chưa có hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt Nước thải KTX trước tiên được xử lý sơ bộ ở bể phốt ở các tòa nhà để lắng sơ bộ Sau đó được dẫn vào hệ thống hệ thống thu gom rồi được đồ vào hệ thống thoát nước thải chung của thi tran, tiếp theo được thải trực tiếp vào nguồn tiếp nhận gây ra những tác hại vô cùng to lớn cho môi trường do các thành phần ơ nhiễm có trong nước thải
Vào những ngày mưa, rác thải và đất cát ở trên sân kí túc cùng với nước mưa chảy xuống đường cống thoát nước làm tắc nghẽn ở các cống thốt nước, gây ra tình trạng ứ đọng nước thải, phát sinh mùi hôi ảnh hưởng đến mơi trường khơng khí xung quanh và làm mất mỹ quan khu vực
Để giải quyết vấn đề khó khăn này thì chúng ta cần phải có sự đầu tư
đồng bộ và thống nhất để xây dựng hệ thống xử lý nước thải đảm bảo vệ sinh
môi trường và thực sự bền vững
Trang 22
CHƯƠNG 2
CƠ SỞ LÝ THUYÉT LỰA CHỌN THIẾT KẺ HỆ THÓNG XỨ LÝ
NƯỚC THÁI SINH HOẠT
2.1 Cơ sở lựa chọn công nghệ
2.1.1 Địa điểm thiết kế
Hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt với công suất thiết kế 600 m/ng.đ của Kí túc xá trường ĐHSP Hà Nội 2 được xây dựng ngay trong khuân viên Kí túc xá của trường
2.1.2 Thông số chất lượng nước thải đầu vào
a Lấy mẫu
- Dụng cụ và thiết bị lấy mẫu
Gồm có : xơ, ca lấy mẫu, máy đo pH và DO
- Vị trí lấy mẫu
Dé dam bao tinh dai diện của mẫu và việc lấy mẫu diễn ra thuận lợi ,
tôi đã tiến hành lấy mẫu tại cống thải của dãy nhà SI, vào 2 thời điểm: lúc 12h và lúc 18h trong cùng một ngày Vì lượng nước thải ở KTX không đồng
đều trong ngày, chỉ có khoáng 2 thời điểm từ 11h đến 14h và từ 17h đến 20h
sinh viên tập trung tắm giặt đông, lưu lượng nước thải đồ ra cống đáng kể, có thé tiến hành lấy mẫu dễ dàng Sau khi lấy xong 2 mẫu trên, ta tiến hành trộn chúng thành một mẫu tổ hợp và được gửi phân tích các thơng số COD, BOD¿, SS, tổng N, tổng P Thông số pH và DO được xác định tại hiện trường bằng máy đo pH và DO
b Phân tích
Trang 23Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội 2
Bảng 2.1: Kết quả phân tích nước đầu vào và yêu cầu chất lượng
nước sau xử lý Giá trị
TT Thông số Đen vị Gia tr} | QCWN 14: Ghi chú tính đo/tham | 2008/BTN khảo MT Cột B i pH 6,9 5-9 (*) 2 SS mg/l 278 100 (*) 3 BOD; mg/l 287, 1 30 ( ** ) 4 COD mg/l 308 - Ce) 5 DO me/l 0,55 - (*) 6 Amoni—NH," _ | mg/l 11,072 10 (*)
Nitơ hữu cơ mg/l 26,75 - (*)
7 NO3-—N mg/l 0,2 30 (*)
NO,—N mg/l 0,05 - (*)
8 Tổng N mg/l 72 - (*)
9 Tổng P mg/l 27,55 - (*)
Chú ý:
(** ) Được xác định bởi các kỹ thuật viên tại phịng phân tích mơi trường — Viện công nghệ môi trường — Viện Khoa học công nghệ Việt Nam
cứu trước đó)
Đánh giá các thơng số đầu vào
(- ) Quy chuẩn không quy định
( * ) Cac số liệu giả định để tính tốn (tham khảo các cơng trình nghiên
Theo kết quả phân tích trên cho thấy tỷ lệ BODz/COD = 0,93 Thanh
phần đáng quan tâm cịn có N và P là các yếu tố góp phần gây ra hiện tượng phú đưỡng nơi nguồn tiếp nhận nếu không được làm giảm trước khi thải Kết
Trang 24
quả phân tích nguồn nước thải từ khu kí túc xá S1 cho thấy tổng N = 72mgil, tong P= 27,55mg/l
Phosphorus trong nước thải sinh hoạt tồn tại ở các dang:
orthophosphorus ( PO,*, HPO,”, H;PO, ); polyphosphates va photpho hitu co — organic phosphates Theo sé liéu tr USEBA — 1976 thi tải lượng phospho trung bình 1,6kg/người.năm với nồng độ tính theo P khoảng 10mg/I Trong đó, từ 30 - 50% từ các nhà vệ sinh, còn lại 50 - 70% từ hợp chất tây rửa
Nitơ được tìm thấy trong nước thải sinh hoạt dưới các đạng nitơ hữu cơ
(14 — 26%), ammoniac, nitrat (NO; )
Do đặc trưng từ nguồn thải nên nước thải sinh hoạt không chứa các thành phần độc hại, kim loại nặng hay các hợp chất hữu cơ khó phân hủy
Như vậy, vấn đề đặt ra là loại bỏ các thành phần ô nhiễm dạng hợp chất
hữu cơ dễ phân hủy sinh học để nước sau xử lý đạt tiêu chuẩn thải QCVN/2008/14 - Cột B
2.1.3 Lưu lượng nước thải sinh hoạt tính tốn
*+ Tiêu chuẩn thoát nước trung bình lấy bằng 80% tiêu chuẩn nước cấp
qo=0,8 Xq.=0,8 X180 = 144 (1ng.ngđ)
* Lưu lượng nước thải sinh hoạt của sinh viên
Nxq,_ 3500x144 ;
= N% 4, _ 3500% 14 sod ming d
©'E “o0 =— Tọo0 (m'/ng.d)
Trong do:
N: Số sinh viên kí túc xá, N= 3500 sinh viên
q,: Tiêu chuẩn nước thải trung bình kí túc xá (I/ng.ngđ)
* Lưu lượng nước thái từ hoạt động của căn tin và nhà ăn quốc phòng: Q; = 20 m/ng.đ
* Lưu lượng nước thải tông cộng của khu Kí túc xá:
Q™ = (Q¡ + Q¿)X1,1 = (20 + 504) X 1,15 = 602,6 (m/ng.đ)
Trang 25Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội 2
Do vậy ta lựa chọn lưu lượng thiết kế cho hệ thống xử lý nước thải sinh
hoạt là Qrx = 600 mẺ
Suy và ca py 600 3
* Lưu lượng tính tốn trung bình giờ: @7 = A 25 (mìh)
* Lưu lượng tính tốn trung bình giây: gj = =- 6,94 (1⁄s)
Tra bảng 3- 1 TCXDVN- 51: 2008 ta có : Hệ số khơng điều hịa K„„„=
1,6 va Kinin = 0,59 Như vậy:
* Luu lượng tính tốn giờ max:
Q" max = Kmax X Q" » = 1,6 X 25 = 40 (m*/h) * Lưu lượng tính tốn giây max: q° max= 11,11 (/s)
* Lưu lượng tính toán giờ mn:
Q? inin= Kmin XQ" y = 0,59 X25= 14,75 (m*/h)
* Luu luong tinh toan giay min: q° nin = 4,097 (I/s)
2.1.4 Mức độ cần thiết xử lý nước thải
Mức độ cần thiết xử lý nước thải theo chất lơ lửng SS:
D= <— = _ x 100% = 89, 2%
Trong do
C: là hàm lượng chất lơ lửng trong nước thai dau vào, C = 278mgil
m: là hàm lượng cho phép của chất lơ lửng trong nước thải đầu ra, chọn m = 20mgil
Mức độ cân thiết xử lý nước thải theo BOD;
Loh, 287,1—15
D= x100% =
tc 2
x 100% = 94,77% Trong do:
+ L,: Tải lượng BOD: của nước thải sinh hoạt sau khi xử lý cho phép xả
vào nguồn nước, chọn L, = I5mg/I
+ L„: Hàm lượng BOD: của nước thải đầu vào, chọn Lụ = 287,1mg/l
Trang 26
2.2 Lựa chọn công nghệ xử lý
Nước thải trước khi thải vào nguồn cần thiết phải được xử lý để không
làm ô nhiễm môi trường Tùy theo loại nguồn nước mà chất thải sẽ xả vào, chúng ta sẽ tham khảo bảng “Giới hạn nồng độ tối đa các chất ô nhiễm trong nước thải” để biết mức độ cần thiết phải làm sạch nước thải Tùy theo điều
kiện tài chính, diện tích, nhân lực để lựa chọn các hệ thống xử lý phù hợp
Khi thiết kế hệ thống xử lý cần chú trọng đến các điểm sau: Nhu cẩu của chủ nhân hệ thống xử lý
Kinh nghiệm
Yêu cẩu của các cơ quan quản lý mơi trường Tương thích với những thiết bị hay hệ thơng sẵn có Tài chính Các vật tư, thiết bị Nhân sự Se ND YM KR WN Tỉnh mêm dẻo
Dây chuyền công nghệ xử lý là tổ hợp cơng trình, trong đó nước thải
được xử lý từng bước theo thứ tự từ tách cặn lớn đến các cặn nhỏ, những chất
khơng hịa tan đến những chất keo và hòa tan Khử trùng là khâu cuối cùng
Yêu câu: Phải đạt hiệu suất loại bỏ tối thiểu 90% cặn thải
Do khơng thể có một sơ đồ mẫu nào có thể áp dụng hiệu quả cho mọi trường hợp nên việc lựa chọn sơ đồ dây chuyền công nghệ là một bài toán
kinh tế phức tạp
Ta thấy rằng: Các công nghệ đã nêu bên trên đều có hiệu quả xử lý cao, nước sau khi được xử lý đều đạt tiêu chuẩn loại A nhưng lại tiêu tốn năng lượng, chi phí cho máy móc thiết bị lớn, tuổi thọ của cơng trình ngắn và vận
Trang 27Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội 2
+ Đặc tính nước thải: Nước thải cần xử lý là nước thải sinh hoạt đã qua xử lý sơ bộ với các thành phần nước thải như trên hồn tồn có thể áp dụng phương pháp sinh học Đặc biệt là phương pháp xử lý hiếu khí
+ Mức độ làm sạch: Yêu cầu nước sau khi xử lý đạt tiêu chuẩn thải vào
sông (nguồn loại 2) Do vậy, dây chuyền công nghệ cần thiết chia làm 4 khối :
Khối xử lý cơ học; Khối xử ký sinh học; Khối khử trùng; Khối xử lý cặn
+ Công suất trạm: Q = 600 mÌ/ng.đ Do vậy, các cơng trình đơn vị trong đây chuyền được kiến nghị sử dụng như sau :
* Phương pháp xử lý cơ học: 1 Song chắn rác; 2 Bể lắng cát (bể ngang hoặc bê chảy vòng); 3 Bê lắng (Đứng, Ngang, hoặc Rađian); 4 Sân phơi bùn hoặc bể loc ly tâm; 5 Bề tiếp xúc
* Phương pháp xử lý sinh học: I Bể Biophin cao tải hoặc bể Aeroten ; 2 Bề lắng dot 2
+ Yếu tổ kinh tế, kỹ thuật, giá thành xây dựng và quản lý vận hành Cơng trình xử lý bao gồm các hạng mục xây dựng và thiết bị như sau :
-_ Bể gom, máy bơm nước thải
Bề tuyến nổi, máy nén khí, bơm cao áp, motor truyền động
Bề điều hòa, máy bơm
Bề phân hủy ky khí, bơm nước thải Bê bùn hoạt tính, máy thi khí
Bề lắng, motor giảm tốc
Bề chứa bùn, bơm bùn tuần hoàn
Bề khử trùng, bơm định lượng, hóa chất, phần trăm chất rắn lơ lửng (96- 97% đối với COD, BOD va hon 99% vi sinh vật có hại)
2.3 Dây chuyền công nghệ và thuyết minh công nghệ Ta lựa chọn dây chuyền công nghệ như sau: a Khối xử lý cơ học
Trang 28
Làm trong nước thải bằng phương pháp cơ học để loại bỏ cặn và các chất rắn lớn Đây là mức độ bắt buộc đối với tất cả các dây chuyền công nghệ xử lý nước thải Hàm lượng cặn lơ lửng trong nước thải sau khi xử lý ở giai đoạn này phải bé hơn 150mg/1 nếu nước thải được xử lý sinh học tiếp tục hoặc bé hơn quy định nếu xả nước thải trực tiếp vào nguồn nước mặt Nước thải lần lượt qua các cơng trình sau:
* Song chắn rác: Nước thải trước khi đến hầm thu gom được dẫn qua song chắn rác Ta chọn song chắn rác cơ giới với một song chắn rác công tác và một song chắn rác dự phòng Nhiệm vụ của song chắn rác là giữ lại các tạp
chất thơ kích thước lớn như: giấy, rác, túi nilon, giẻ rách có trong nước thải
nhằm đảm báo cho máy bơm, các công trình và thiết bị xử lý nước hoạt động
ồn định
* Ham thu gom
* Bế lắng cát: Bề lắng cát có nhiệm vụ tạo thời gian lưu và thu giữ những hạt lớn có chứa trong nước thải mà thành phần chính là cát Mặc dù không độc hại nhưng chúng cản trở hoạt động của các cơng trình xử lý nước thải như tích tụ trong bé lắng, bể Aeroten làm giảm dung tích cơng tác của cơng trình, gây khó khăn cho xả bùn cặn, phá hủy quá trình công nghệ của trạm xử lý nước thải Trong trạm xử lý nước thải, việc cát lắng lại các bể lắng gây khó khăn cho cơng tác lấy cặn Ngoài ra, trong cặn có cát có thê làm cho các ống dẫn bùn của các bế lắng không hoạt động được, máy bơm chóng
hỏng Bế lắng cát thơi khí là phù hợp hơn cả do thích hợp xử lý với công
suất thiết kế, thi công đơn gián Trong khi đó, bể lắng nước chảy vịng có cấu tạo phức tạp hơn
* Bé lắng đợt 1: Trong nước thải khoảng 20% chat ban & dang khơng hịa tan, trong đó một phần là cát, xỉ được giữ ở bể lắng cát Lượng chất ban khơng hịa tan cịn lại chủ yếu là chất hữu cơ sẽ được giữ lại trong bề lắng đợt
Trang 29Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội 2
như dầu mỡ, chất hoạt động bề mặt ra khỏi nước trước khi đưa sang cơng
trình xử lý sinh học Trong khi đó, nếu lựa chọn bễ lắng Rađian sẽ khó khăn hơn trong quá trình thi cơng
Bề lắng đứng: Có mặt bằng hình trịn hoặc hình vng Trong bể lắng hình trịn nước chun động theo phương bán kính (radian)
b Khối xử lý sinh học
Khối xử lý sinh học có thể ứng dụng làm sạch hoàn toàn các loại nước thải chứa chất hữu cơ hòa tan hoặc bị phân tán nhỏ Phương pháp này được áp dụng cho nước thải sau khi đi qua bể lắng đứng Người ta sử dụng khả năng sống và hoạt động của vi sinh vật để phân hủy các chất bẩn hữu cơ có trong nước thải Các vi sinh vật sử dụng các hợp chất hữu cơ ở dạng keo, huyền phù, dung dịch là nguồn dinh dưỡng và tạo năng lượng Trong quá trình dinh
dưỡng, vi sinh vật oxi hoá hoặc khử các hợp chất hữu cơ này, kết quả làm sạch nước thải khỏi các hợp chất hữu cơ Nước thải sau khi đi qua bề lắng cát
đứng thì được dẫn lần lượt qua các cơng trình:
* Bế Aeroten hoặc bế Biophin: Tuy nhiên, bể Aroten vận hành đơn
giản, phù hợp với điều kiện Việt Nam, không cần sử dụng bơm để dẫn nước
vào như bể Biophin Ngoài ra, hệ thống phân phối nước vào bể Biophin lại cần phải kiểm tra liên tục để tránh tắc nghẽn trong hệ thống phản lực Chính vì vậy ta lựa chọn phương án có sử đụng bề Aeroten dé thiết kế hệ thống xử
lý nước thải KTX với công suất 600m”/ng.đ
Tại bể Aeroten chứa hỗn hợp bùn hoạt tính và nước thải, khí được cấp
liên tục vào bề đề trộn đều và giữ cho bùn ở trạng thái lơ lửng trong nước thải và cấp đủ oxi cho vi sinh vật oxy hoá các chất hữu cơ có trong nước thải Khi ở trong bể các chất lơ lửng đóng vai trò là các hạt nhân để cho các vi khuẩn cư trú và sinh sản và phát triển dần lên thành các bông cặn gọi là bùn hoạt tính Ví khuẩn và các vi sinh vật sống dùng chất nền (BOD) và chất dinh
dưỡng (N, P) làm thức ăn để chuyên hóa chúng thành các chất trơ khơng hịa tan và các tế bào mới
Trang 30
Quá trình sinh học có thể diễn ra tóm tắt như sau:
Chất hữu cơ + Vi sinh vật + oxy => N;¿ + H;O + Năng lượng + Tế bào mới
Hay có thể viết:
Chất thải + Bùn hoạt tính + Khơng khí > Sản phẩm cuối + Bùn hoạt tính
dư
Bê Aroten hoạt động cần có hệ thống cung cấp khí đầy đủ và liên tục
* Bể lắng đợt 2: Lựa chọn bể lắng đứng Bề lắng đợt 2 dùng để lắng lượng SS còn lại sau khi đi qua bể Aeroten
c Khối khử trùng
Bề khử trùng có tác dụng khử các vi khuẩn gây bệnh mà chúng ta chưa thể xử lý được trong các cơng trình xử lý cơ học, sinh học trước khi thải ra sông Đề khử trùng nước thải người ta tiến hành khử trùng nước thải bằng các
phương pháp: ozon hóa, clo hóa, sử dụng tia cực tím, ion bạc Với trạm xử
lý công suất không lớn (Q < 1500m/ng.đ) ta có thế dùng Clorua vôi để khử
trùng
d Khối xử lý cặn
+ Sân phơi cát: có nhiệm vụ làm ráo nước trong hỗn hợp nước cát Thường sân phơi cát được xây dựng gần bề lắng cát, chung quanh được đắp tường cao Nước thu từ sân phơi cát được dẫn trở về trước bề lắng cát
+ Sân phơi bùn: có nhiệm vụ làm giảm thể tích và độ ẩm của các cặn
Trang 31Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội 2
Ta có quy trình cơng nghệ như sau
Nước thải vào
| Song chan réc | | Thùng rác
Hồ gom nước thải
J v
Bé lang cat Jp! Sân phơi cát
Cặn tươi J
Pin tuan hoan a > Bé Aeroten k— Cấp khí
fn Bê lăng đợt 2
Bùn dư ý Bétéoxue fo Hóa chất khử
Sân phơi bùn P tring
Ỷ
Chôn lấp Sông Cà Lồ
Hình 2.1 Sơ đồ trạm xử lý nước thải sinh hoạt
Trang 32Thuyết mình:
Nước thải theo hệ thống thu gom nước thải của các tòa nhà được dẫn
vào mương dẫn nước thải có chứa song chắn rác Tại đây, những rác có kích
thước lớn sẽ được giữ lại ở song chắn rác thô và được thu gom thủ công vào thùng rác đặt gần song chắn rác Nước thải sau khi đi qua song chắn rác sẽ được tập trung tại hầm tiếp nhận nước thải, tại đây nước thải được bơm đến bể lắng cát ngang Một lượng cát sẽ được lắng ở bể lắng cát ngang, nhằm bảo vệ thiết bị của các cơng trình ở phía sau và tránh tắc nghẽn hệ thống Cát được thu gom dưới đáy bề thông qua ống tháo cặn và được phơi tại sân phơi cát
Từ bể lắng cát, nước thái sẽ được đưa vào bể lắng đợt I, việc loại bỏ
một phần các chất lơ lửng diễn ra tại đây Sau khi đi qua bể lắng đợt 1, nước thải tự chảy qua bé Aeroten dé xử lý chủ yếu nồng độ bân của nước thải Tại bể Aeroten hơn 90% nồng độ bản của nước thải được xử lý tại đây Bên trong bé Aeroten có lắp đặt một hệ thống phân phối khí để đảm bảo cung cấp lượng khơng khí cần thiết cho q trình sinh hóa của các vi sinh vật hiếu khí
Sau đó, nước thải tự chảy qua bể lắng li tâm đợt 2 để lắng một lượng SS còn lại sau khi đi qua bé Aeroten Số lượng bùn hoạt tính sinh ra trong thời gian lưu lại trong bể Aeroten của lượng nước thải đi vào không đủ để làm giám nhanh các chất hữu cơ, do đó phải sử dụng lại bùn hoạt tính đã lắng xuống đáy bê lắng đợt 2 bằng cách tuần hoàn bùn ngược trở lại bể Aeroten dé duy trì nồng độ đủ của vi khuẩn trong bể Hàm lượng bùn cặn lắng còn lại sẽ
được tháo bỏ bằng bơm bùn rồi cùng với cặn tươi từ bể lắng đợt I được dẫn
tới sân phơi bùn
Sau khi nước thải đã qua bể Aeroten thì hàm lượng cặn và BOD đã đảm bảo yêu cầu xử lý song vẫn còn chứa một lượng nhất định các vi khuan gây hại nên ta phải khử trùng trước khi xả ra nguồn Nước thải sẽ tự động
Trang 33Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội 2
CHƯƠNG 3
TÍNH TỐN CÁC HẠNG MỤC CHÍNH TRONG HỆ THĨNG
3.1 Song chắn rác
Nhiệm vụ: giữ lại các tạp chất có kích thước lớn Đây là cơng trình đầu tiên
trong thành phần của trạm xủ lý nước thải Việc tính toán song chắn rác bao gồm việc tính tốn hệ thống mương dẫn nước thái từ hệ thống cống thoát nước đến song chắn rác và việc tính tốn các thơng số đến song chắn rác
3.1.1 Mương dẫn nước thải đến song chắn rác
*+ Chiều cao lớp nước trong mương trước song chắn rác
h = Dvrax
my, x Bx 3600
Trong do:
+ Ø1: Lưu lượng giờ lớn nhất (mÌ⁄h) Q!, = 40 (m*/h)
+ vm: Van tốc nước chảy trong máng, chon v„ = 0,6 (m/S)
+ B: Chiều rộng của mương, B = 0,3 (m)
h,, = ——‘9 = 0,062 (m) 0,6x 0,3x 3600
* Chiều cao xây dựng mương: H = hmạx + hụy
Trong đó:
h„„„: Chiều cao lớp nước lớn nhất trong mương, h„;„ = 0,062m hyy: Chiéu cao bao vệ mương, hụy = 0,2
* Chiều cao xây dựng muong: H = 0,062 + 0,2 = 0,262 (m)
Muong dẫn có tiết diện hình chữ nhật, các thơng số tính tốn thủy lực của
mương được chọn trong bảng sau:
Trang 34
Báng 3.1 Các thông số kỹ thuật cúa mương dẫn
Thông số kỹ thuật
Lưu lượng tính tốn (l/s)
Qmax= 11,11 qu= 6,94 min= 4,097
D6 déc i 0,0008 0,0008 0,0008 Chiéu ngang B (m) 0,2 0,2 0,2 Van téc (m/s) 0,6 0,5 0,4 Độ dày h (m) 0,053 0,0463 0,0256 3.1.2 Song chắn rác
Chiều sâu lớp nước ở song chắn rác lấy bằng độ dày tính tốn của mương dẫn
ứng với lưu lượng tối đa Q„ạ„
k 2 Soo q
Số khe hở của song chắn rác: n=—“”®-—xk,„
" 6 bxhxy
Trong đó:
+ h: D6 sau của nước ở chân song chắn rác, h = h„„„ = 0,62 (m) + max : Lưu lượng lớn nhất của nước thải, max = 11,11 (m*/s)
+ v:Téc d6 nuéc chay qua song chan rac tit v = 0,7 + 1 m/s, chon v =
0,7 (m/s)
+ b: Khoang cách giữa các khe hở b = 16 + 25 mm, chon b = 16 mm =
0,016 (m)
Trang 35Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội 2
1111x107
= 1 0s=17
”ˆ 0.016x0,7x0,062 (khe hở)
SƠ ĐỒ ĐẶT SONG CHĂN RÁC
1 - SONG CHẮN RÁC 2 - SÀN CÔNG TÁC MẶT BẰNG A gi put] LP | | v2 Hình 3.1 Sơ đồ bố trí song chắn rác a Chiều rộng của song chắn rác
B,=sx(n-lI)+(bxn)
Với s : Là đường kính mỗi thanh song chắn , chọn s = 0,008 (m)
Ta c6: B, = 0,008 x (17 — 1) + (0,016x 17) = 0,4 (m)
Kiểm tra vận tốc dòng chảy qua song chắn rác với lưu lượng nhỏ nhất nhằm tránh lắng cặn tại đây Vận tốc này không nhỏ hơn 0,3 m/s
q 4,097x10
V.= min = = 0, 4
nn Boch 0,4x0,0256 7 (H)
> Thoa man yéu cau tránh lắng cặn
Bmin 2 Chiéu sau lớp nước ứng với qu¡n; hm¡ịn = 0,0256 m
Đoàn Thị Minh Trang K34B - Khoa Hóa Học
Trang 36-35-b Tổn thất áp qua song chắn rác 2
y
h= Ss ExTE xk x Ty
Trong do:
+ Vinax: Van tốc của nước thải trước song chắn rác ứng với Q„ạx,
Vinax = 0,6 (m/s)
+ g: Gia téc trong trường, g = 9,8 m/s’
+ kị: Hệ số tính đến hệ số tôn thất áp lực do rác vướng vào Song
chan, k = 2 - 3, chọn kị =3
+ ¿: Hệ số sức cản cục bộ của Song chắn rác phụ thuộc vào tiết diện thanh đan
Với:
sy? 0,008.4
=B| 2] sina =1,83x(2—~)3 x sin60" = 0,63
: (2) Cong” <S
+: Hệ số phụ thuộc vào hình đạng tiết điện của song chắn rác,
chon B = 1,83
+ §:Chiéu dài thanh chắn, S = 0,008m
+ B: Khoảng cách giữa các song chắn, b = 0,016 m
+_ơ: Góc nghiêng của song chắn rác so với mặt phẳng nằm ngang,
a = 60°
0,6" 2x9,8 >
h, = 0,63x x3=0,035(m) = 35 (cm)
Trang 37Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội 2
Trong đó :
+ Ly Chiéu dai phan muong dat song chắn rác, L=1,5 (m)
+ L¡: Chiều dài phần mở rộng trước song chắn rác + Lạ: Chiều dài đoạn thu hẹp sau song chắn rác *Chiều dài phần mở rộng trước song chắn rác:
L, — Bs— Bm _ 0,4 - 0,3
2igp 2tg20°
=0,14 (m)
Trong đó :
+ B.:Chiều rộng của song chắn rác, B,= 0,4 (m)
+ By: Chiéu rộng mương dẫn , B„= 0,3 (m)
+ ø : Góc nghiêng chỗ mở rộng , chọn ø = 20”
Chọn L¡ = 0,15 (m)
* Chiều đài phần mở rộng sau song chắn rác:
h
bes = =0,075(m)
> Chiéu dai ca muong để lắp đặt song chắn rác: L=0,15 + 1,5 +0,075 = 1,725 (m) d Chiều sâu xây dựng của mương đặt song chắn rác
H =hạ„„ + h + 0,5 = 0,053 + 0,046 + 0,5 =0,6 (m) Trong đó:
+ hạ: Độ dày ứng với chế độ Quạx, h„ạ„ = 0,053 (m) + hy, : Tốn thất áp lực ở song chắn rác, h= 0,046 (m)
+ 0,5: Khoảng cách giữa cột san nhà đặt song chắn và mực nước cao
nhất
Trang 38Chiều dài của mỗi thanh là:
H 0,6
L= =———=(0,7 ° ginz — sin60Ð (m)
Với song chắn rác đặt nghiêng so với mặt phẳng nằm ngang một góc ơ = 60” Bảng 3.2: Tóm tắt các thông số thiết kế mương và song chắn rác
STT Tên thông số Đơn vị Số lượng
1 Chiéu dai muong (L) m 1,8
2 Chiều rộng mương (B,) m 0,4
3 Chiều sâu mương (H) m 0,6
4 Số thanh song chắn Thanh 16
5 Số khe (n) khe 17
6 Kính thước khe (b) mm 16
7 Bé rộng thanh (s) mm 8
8 Chiéu dai thanh (L,) mm 70
e Luong rac ldy ra trong một ngày đêm từ song chắn rác:
axN_ _ §x3500
= ON B55) _ 6) On? / nga
® ~365x1000 365x 1000 0m (ngày)
Trong đó:
a : Lượng rác tính cho đầu người trong 1 nim Theo bang 17 — 20TCNS1 —
84 với b = 0,016 m có a= 8 (I/người/năm)
Trang 39Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội 2
P=Wạ X G=0,08 X 750 = 60 (kg/ngđ)
Trong đó:
G: khối lượng riêng của rác, theo điều 4.1.11- TCXD- 51- 84, G = 750
(kg/m*)
* Trong lượng rác từng giờ trong ngày đêm:
P 60
P.=- xK,=Sx2=5 h 2” h 2” (kg/h)
Với Kạ : Hệ số không điều hoà giờ của rác, Kạ = 2
*Hàm lượng chất lơ lửng SS (C‹ ) và BODs (L„) của nước thải sau khi
qua song chắn rác:
C¿ giảm 4% sau khi qua song chắn rác:
C= Cốt „ (100-4) = 2h 96 = 266, 88(mg / 1)
100 100
L¿ giảm 4% sau khi qua song chắn rác:
p= Est (190—4) = 287!
100 100 x 96 = 275, 6(mg /1)
Rac tại song chắn rác được thu gom vào thùng đựng rác và được chôn lấp
tại bãi rác của thị trấn
3.2 Hầm gom nước thải
Kích thước ngăn tiếp nhận nước thải được lựa chọn trên cơ sở nghiên
cứu thực nghiệm thiết kế và vận hành các trạm xử lý nước thải Các kích
thước này sẽ phụ thuộc vào lưu lượng tính tốn Q của trạm xử lý
Thể tích của ngăn tiếp nhận nước thải là:
V = Quax xí
Trong đó:
Trang 40
+ Quạv: Lưu lượng nước thải lớn nhất giờ, Q„„„ = 40 (m”/h)
+ 1: Là thời gian lưu nước trong bể thường từ, t = 10 +30 (phút) Chon t = 10 (phut)
_ 40x10
Vay: V =6,67Œn°)
Dựa vào thê tích bể ta chọn bể có kích thước là:
Chon H = 2 (m)
Diện tích của bể là: F = a = = T- 3,3350n”)
Chon F =3,3
Vay: B X L=1,5 X2,2 = 3,3 (m’)
MAT CAT II- II
Hình 3.2 Sơ đồ hầm thu gom nước thải