Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho khu chung cư 30.000 dân, nước thải đầu ra đạt loại A

CHƯƠNG 1 LẬP LUẬN KINH TẾ KĨ THUẬT Sự cần thiết đầu tư: Ở khu vực đô thị, nhất là các đô thị phát triển, đời sống dân cư càng cao thì lượng chất thải càng nhiều. Trong đó nước thải là một nguồn ô nhiễm đáng lo ngại của khu vực đô thị, nhất là các đô thị của Việt Nam. Thành phố Đà Nẵng là một đô thị đang phát triển về nhiều mặt, đời sống dân cư ngày càng cao. Vấn đề nước thải sinh hoạt đang trở thành vấn đề nhức nhối của thành phố, đặc biệt ở các khu chung cư trên địa bàn quận Cẩm Lệ, cụ thể là KDC phía Nam cầu Cẩm Lệ. Do đó, việc xây dựng một hệ thống xử lí nước thải hoạt động hiệu quả ở khu vực này là rất cần thiết để đảm bảo môi trường trong lành cho cư dân thành phố và khách du lịch, nhất là trong giai đoạn thành phố đang thực hiện đề án môi trường và phát triển du lịch. 1.2. Giới thiệu chung về thành phố Đà Nẵng và quận Cẩm Lệ: Đà Nẵng là thành phố lớn của vùng duyên hải miền Trung và đứng thứ tư trong cả nước. Đà Nẵng cách thủ đô Hà Nội 759 km về phía Nam, cách thành phố Hồ Chí Minh 974 km về phía Bắc và nằm trên trục đường quốc lộ 1A. 1.2.1. Đặc điểm về vị trí địa lí: Thành phố Đà Nẵng trải dài từ 15015’ đến 16040’ Bắc và từ 107017’ đến 108020’ Đông, phía Bắc giáp Thừa Thiên Huế, phía Tây và Nam giáp Quảng Nam, phía Đông giáp biển Đông. 1.2.2. Đặc điểm khí hậu: Đà Nẵng nằm trong khu vực nhiệt đới gió mùa điển hình, nhiệt độ cao và ít biến động. Mỗi năm có hai mùa rõ rệt: mùa mưa kéo dài từ tháng 8 đến tháng 12, mùa khô kéo dài từ tháng 1 đến tháng 7. Nhiệt độ trung bình năm khoảng 25,90C, cao nhất vào các tháng 6,7,8 trung bình từ 28300C, thấp nhất vào các tháng 12,1,2 trung bình từ18230C. Lượng mưa trung bình hàng năm là 2.504,57 mmnăm; lượng mưa cao nhất vào các tháng 10, 11, trung bình từ 550 1.000 mmtháng; thấp nhất vào các tháng 1, 2, 3, 4, trung bình từ 2340 mmtháng. Độ ẩm không khí trung bình là 83,4%; cao nhất vào các tháng 10, 11, trung bình từ 85,67 87,67%; thấp nhất vào các tháng 6, 7, trung bình từ 76,67 77,33%. Số giờ nắng bình quân trong năm là 2.156,2 giờ; nhiều nhất là vào tháng 5, 6, trung bình từ 234 đến 277 giờtháng; ít nhất là vào tháng 11, 12, trung bình từ 69 đến 165 giờtháng. Hướng gió chủ yếu vào mùa nóng là Đông Nam và vào mùa lạnh là Đông Bắc, tốc độ gió trung bình là 34 ms. 1.2.3. Đặc điểm về địa hình: Địa hình thành phố Đà Nẵng vừa có đồng bằng vừa có núi, vùng núi cao và dốc tập trung ở phía Tây và Tây Bắc, từ đây có nhiều dãy núi chạy dài ra biển, một số đồi thấp xen kẽ vùng đồng bằng ven biển hẹp. Địa hình đồi núi chiếm diện tích lớn, độ cao khoảng từ 7001.500m, độ dốc lớn (>400), là nơi tập trung nhiều rừng đầu nguồn và có ý nghĩa bảo vệ môi trường sinh thái của thành phố. Hệ thống sông ngòi ngắn và dốc, bắt nguồn từ phía Tây, Tây bắc và tỉnh Quảng Nam. Đồng bằng ven biển là vùng đất thấp chịu ảnh hưởng của biển bị nhiễm mặn, là vùng tập trung nhiều cơ sở nông nghiệp, công nghiệp, dịch vụ, quân sự, đất ở và các khu chức năng của thành phố 1.2.4. Diện tích, dân số và đơn vị hành chính: Diện tích: Thành phố Đà Nẵng có diện tích tự nhiên là 1.255,53 km2; trong đó, các quận nội thành chiếm diện tích 213,05 km2, các huyện ngoại thành chiếm diện tích 1.042,48km2. Dân số và đơn vị hành chính: Bảng 1.1: Dân số các đơn vị hành chính của Đà Nẵng qua các năm 1999, 2003 Năm Đơn vị hành chính 1999 2003 Dân số Mật độ Dân số Mật độ (người) (Ngườikm2) (người) (Ngườikm2) Thành phố Đà Nẵng 684.846 545,15 777.216 599 Quận Hải Châu 189.297 7863,13 208.281 8,65 Quận Thanh Khê 149.637 16084,81 167.830 17,126 Quận Sơn Trà 99.344 1634,89 112.196 1,809 Quận Ngũ Hành Sơn 41.895 1146,61 50.097 1,347 Quận Liên Chiểu 63.464 763,87 71.818 855 Quận Cẩm Lệ 71.429 2,164 Huyện Hòa Vang 141.209 191,47 106.746 211 Huyện Đảo Hoàng Sa   CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN 2.1. Giới thiệu tài nguyên nước: 2.1.1. Tài nguyên nước đối với cuộc sống con người: Sự sống tồn tại được trên trái đất là nhờ nước. Nước tham gia vào thành phần cấu trúc của sinh quyển, giữ vai trò quan trọng trong việc điều hòa khí hậu, đất đai. Nước rất cần thiết cho nhu cầu của con người, đáp ứng các nhu cầu đa dạng trong cuộc sống của con người như dùng trong sinh hoạt, dùng trong nông nghiệp, dùng trong sản xuất công nghiệp… 2.1.2. Nguồn nước và phân bố trong tự nhiên: Nước trên trái đất phát sinh từ ba nguồn: từ bên trong, từ các thiên thạch đưa lại và từ lớp trên của khí quyển trái đất. Trong quá trình phân hóa các lớp đá của lớp vỏ giữa của trái đất, hơi nước được hình thành ở nhiệt độ cao. Chúng thoát ra ngoài không khí và sau đó ngưng tụ lại thành mưa tràn ngập những miền trũng trên mặt đất, tạo nên các đại dương và các ao hồ, sông, suối. 2.1.3. Tài nguyên nước ở Việt Nam: So với nhiều nước, Việt Nam có tài nguyên nước khá dồi dào, lượng nước bình quân đầu người đạt 17.000m3năm. Nếu hệ số đảm bảo nước trung bình trên thế thế giới là 20 thì con số này ở Việt Nam là 68. Sở dĩ như vậy là do Việt Nam có lượng mưa trung bình hàng năm cao, hệ thống sông ngòi, kênh rạch dày đặc. 2.2. Hiện trạng môi trường nước lục địa: Nước lục địa bao gồm nước mặt và nước ngầm. Hiện nay vấn đề ô nhiễm nước ngầm, nước mặt đang ngày càng trở nên nghiêm trọng, đặc biệt là tại các lưu vực sông nhỏ, kênh rạch trong nội thành, nội thị. Các nguồn gây ô nhiễm: + Nước thải sinh hoạt và công nghiệp + Nước thải bệnh viện + Nước thải từ hoạt động nông nghiệp và nước thải từ các nguồn khác tại khu vực nông thôn, các làng nghề truyền thống… Tác hại của việc ô nhiễm nguồn nước: +Tác động trực tiếp đến sức khỏe của con người. +Làm mất cảnh quan, ảnh hưởng đến ngành du lịch. +Là nguyên nhân của tình trạng thiếu nước sạch, ảnh hưởng lâu dài đến thế hệ mai sau. 2.3. Nước thải sinh hoạt 2.3.1.Nguồn gốc Nước thải sinh hoạt (NTSH) phát sinh từ các hoạt động sống hằng ngày của con người như tắm rữa, bài tiết, chế biến thức ăn…ở Việt Nam lượng nước thải trung bình khoảng 120 – 260 lítngườingày đêm. NTSH được thu gom từ các căn hộ, cơ quan, trường học, bệnh viện, khu dân cư, cơ sở kinh doanh, chợ, các công trình công cộng khác và ngay chính trong các cơ sở sản xuất. Khối lượng nước thải của một cộng đồng dân cư phụ thuộc vào: Quy mô dân số Tiêu chuẩn cấp nước. Khả năng và đặc điểm của hệ thống nước thoát. Đặc tính chung của NTSH thường bị ô nhiễm bởi các chất cặn bã hữu cơ, các chất hữu cơ hòa tan (thông qua các chỉ tiêu BOD, COD), các chất dinh dưỡng (nito photpho), các vi trùng gây bệnh (Ecoli, coliform…). Mức độ ô nhiễm của nước thải sinh hoạt phụ thuộc vào: Lưu lượng nước thải Tải trọng chất bẩn tính theo đầu người. Mà tải trọng chất bẩn tính theo đầu người phụ thuộc vào: Mức sống, điều kiện sống và tập quán sống. Điều kiện khí hậu. 2.3.2.Thành phần tính chất nước thải Mức độ cần thiết xử lý nước thải phụ thuộc: Nồng độ bẩn của nước thải Khả năng tự làm sạch của nguồn tiếp nhận Yêu cầu về mặt vệ sinh môi trường Để lựa chọn công nghệ xử lý và tính toán thiết kế các công trình đơn xử lý nước thải trước tiên cần phải biết thành phần tính chất của nước thải. Thành phần tính chất nước thải chia làm 2 nhóm chính: Thành phần vật lý Thành phần hóa học Thành phần vật lý: Biểu thị dạng các chất có trong nước thải ở các kích thước khác nhau được chia thành 3 nhóm. Nhóm 1: Gồm các chất không tan chưa trong nước thải dạng thô (vải, giấy, lá cây, cát, da, lông…) ở dạng lơ lững (δ>101 mm) và ở dạng huyền phù, nhũ tương (δ = 101 – 104mm) Nhóm 2: gồm các chất bẩn dạng keo (δ = 104 – 106mm) Nhóm 3: gồm các chất bẩn ở dạng hòa tan có δ< 106mm, chúng có thể ở dạng ion hay phân tử. Thành phần hóa học: Biểu thị dạng các chất bẩn trong nước thải có tính chất hóa học khác nhau, được chia làm 3 nhóm: Thành phần vô cơ: cát, xỉ, sét, axit vô vơ, các ion muối phân ly…(chiếm khoảng 42% đối với NTSH) Thành phần hóa học: các chất có nguồn gốc từ động vật, thực vật, cặn bã bài tiết…(chiếm khoảng 58%) Các chất chưa nito Các họp chất hidrocacbon: mỡ, xà phòng, cellulose… Các hợp chất có chưa phospho, lưu huỳnh. Thành phần sinh học: Các vi sinh vật gây bệnh cho người, động vật, thực vật chủ yếu là vi khuẩn và virut. Các vi khuẩn Samonella, Shigella… thường sống rất lâu từ 40 ngày đến nhiều tháng trong nước thải, gây bệnh thương hàn…Ngoài ra trong nước thải có thể có nhiều loại virut và các loại giun sán. BOD và chất lơ lững là 2 thông số quan trọng nhất được sử dụng để xác định đặc tính NTSH. Quá trình xử lý lắng động ban đầu có thể giảm được khoảng 50% chất rắn lơ lửng và 50% BOD

CHƯƠNG 1 LẬP LUẬN KINH TẾ KĨ THUẬT

1.1 Sự cần thiết đầu tư:

Ở khu vực đô thị, nhất là các đô thị phát triển, đời sống dân cư càng cao thìlượng chất thải càng nhiều Trong đó nước thải là một nguồn ô nhiễm đáng lo ngạicủa khu vực đô thị, nhất là các đô thị của Việt Nam

Thành phố Đà Nẵng là một đô thị đang phát triển về nhiều mặt, đời sốngdân cư ngày càng cao Vấn đề nước thải sinh hoạt đang trở thành vấn đề nhức nhốicủa thành phố, đặc biệt ở các khu chung cư trên địa bàn quận Cẩm Lệ, cụ thể làKDC phía Nam cầu Cẩm Lệ Do đó, việc xây dựng một hệ thống xử lí nước thảihoạt động hiệu quả ở khu vực này là rất cần thiết để đảm bảo môi trường tronglành cho cư dân thành phố và khách du lịch, nhất là trong giai đoạn thành phốđang thực hiện đề án môi trường và phát triển du lịch

1.2 Giới thiệu chung về thành phố Đà Nẵng và quận Cẩm Lệ:

Đà Nẵng là thành phố lớn của vùng duyên hải miền Trung và đứng thứ tưtrong cả nước Đà Nẵng cách thủ đô Hà Nội 759 km về phía Nam, cách thành phố

Hồ Chí Minh 974 km về phía Bắc và nằm trên trục đường quốc lộ 1A

Lượng mưa trung bình hàng năm là 2.504,57 mm/năm; lượng mưa cao nhấtvào các tháng 10, 11, trung bình từ 550 - 1.000 mm/tháng; thấp nhất vào các tháng

1, 2, 3, 4, trung bình từ 23-40 mm/tháng

Độ ẩm không khí trung bình là 83,4%; cao nhất vào các tháng 10, 11, trungbình từ 85,67 - 87,67%; thấp nhất vào các tháng 6, 7, trung bình từ 76,67 -77,33%

Số giờ nắng bình quân trong năm là 2.156,2 giờ; nhiều nhất là vào tháng 5,

6, trung bình từ 234 đến 277 giờ/tháng; ít nhất là vào tháng 11, 12, trung bình từ

69 đến 165 giờ/tháng

Hướng gió chủ yếu vào mùa nóng là Đông Nam và vào mùa lạnh là ĐôngBắc, tốc độ gió trung bình là 3-4 m/s.

1.2.3 Đặc điểm về địa hình:

Địa hình thành phố Đà Nẵng vừa có đồng bằng vừa có núi, vùng núi cao vàdốc tập trung ở phía Tây và Tây Bắc, từ đây có nhiều dãy núi chạy dài ra biển, một

số đồi thấp xen kẽ vùng đồng bằng ven biển hẹp

Địa hình đồi núi chiếm diện tích lớn, độ cao khoảng từ 700-1.500m, độ dốclớn (>400), là nơi tập trung nhiều rừng đầu nguồn và có ý nghĩa bảo vệ môi trườngsinh thái của thành phố

Hệ thống sông ngòi ngắn và dốc, bắt nguồn từ phía Tây, Tây bắc và tỉnhQuảng Nam

Đồng bằng ven biển là vùng đất thấp chịu ảnh hưởng của biển bị nhiễmmặn, là vùng tập trung nhiều cơ sở nông nghiệp, công nghiệp, dịch vụ, quân sự,đất ở và các khu chức năng của thành phố

1.2.4 Diện tích, dân số và đơn vị hành chính:

-Diện tích: Thành phố Đà Nẵng có diện tích tự nhiên là 1.255,53 km2;

trong đó, các quận nội thành chiếm diện tích 213,05 km2, các huyện ngoại thànhchiếm diện tích 1.042,48km2

SVTH: TRẦN CÔNG NHẤT – 10SH Trang 2

Quận Liên Chiểu 63.464 763,87 71.818 855

Huyện Đảo Hoàng Sa

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN 2.1 Giới thiệu tài nguyên nước:

2.1.1 Tài nguyên nước đối với cuộc sống con người:

Sự sống tồn tại được trên trái đất là nhờ nước Nước tham gia vào thànhphần cấu trúc của sinh quyển, giữ vai trò quan trọng trong việc điều hòa khí hậu,đất đai Nước rất cần thiết cho nhu cầu của con người, đáp ứng các nhu cầu đadạng trong cuộc sống của con người như dùng trong sinh hoạt, dùng trong nôngnghiệp, dùng trong sản xuất công nghiệp…

2.1.2 Nguồn nước và phân bố trong tự nhiên:

Nước trên trái đất phát sinh từ ba nguồn: từ bên trong, từ các thiên thạchđưa lại và từ lớp trên của khí quyển trái đất Trong quá trình phân hóa các lớp đácủa lớp vỏ giữa của trái đất, hơi nước được hình thành ở nhiệt độ cao Chúng thoát

ra ngoài không khí và sau đó ngưng tụ lại thành mưa tràn ngập những miền trũngtrên mặt đất, tạo nên các đại dương và các ao hồ, sông, suối

2.1.3 Tài nguyên nước ở Việt Nam:

So với nhiều nước, Việt Nam có tài nguyên nước khá dồi dào, lượng nướcbình quân đầu người đạt 17.000m3/năm Nếu hệ số đảm bảo nước trung bình trênthế thế giới là 20 thì con số này ở Việt Nam là 68 Sở dĩ như vậy là do Việt Nam

có lượng mưa trung bình hàng năm cao, hệ thống sông ngòi, kênh rạch dày đặc

2.2 Hiện trạng môi trường nước lục địa:

Nước lục địa bao gồm nước mặt và nước ngầm Hiện nay vấn đề ô nhiễmnước ngầm, nước mặt đang ngày càng trở nên nghiêm trọng, đặc biệt là tại các lưuvực sông nhỏ, kênh rạch trong nội thành, nội thị

Các nguồn gây ô nhiễm:

+ Nước thải sinh hoạt và công nghiệp

+ Nước thải bệnh viện

+ Nước thải từ hoạt động nông nghiệp và nước thải từ các nguồn khác tạikhu vực nông thôn, các làng nghề truyền thống…

Tác hại của việc ô nhiễm nguồn nước:

+Tác động trực tiếp đến sức khỏe của con người

Nước thải sinh hoạt (NTSH) phát sinh từ các hoạt động sống hằng ngày củacon người như tắm rữa, bài tiết, chế biến thức ăn…ở Việt Nam lượng nước thảitrung bình khoảng 120 – 260 lít/người/ngày đêm NTSH được thu gom từ các căn

hộ, cơ quan, trường học, bệnh viện, khu dân cư, cơ sở kinh doanh, chợ, các côngtrình công cộng khác và ngay chính trong các cơ sở sản xuất

Khối lượng nước thải của một cộng đồng dân cư phụ thuộc vào:

- Quy mô dân số

- Tiêu chuẩn cấp nước

- Khả năng và đặc điểm của hệ thống nước thoát

Đặc tính chung của NTSH thường bị ô nhiễm bởi các chất cặn bã hữu cơ, các chất hữu cơ hòa tan (thông qua các chỉ tiêu BOD, COD), các chất dinh dưỡng (nito photpho), các vi trùng gây bệnh (Ecoli, coliform…)

Mức độ ô nhiễm của nước thải sinh hoạt phụ thuộc vào:

- Lưu lượng nước thải

- Tải trọng chất bẩn tính theo đầu người

Mà tải trọng chất bẩn tính theo đầu người phụ thuộc vào:

- Mức sống, điều kiện sống và tập quán sống

- Điều kiện khí hậu

2.3.2.Thành phần tính chất nước thải

Mức độ cần thiết xử lý nước thải phụ thuộc:

- Nồng độ bẩn của nước thải

- Khả năng tự làm sạch của nguồn tiếp nhận

- Yêu cầu về mặt vệ sinh môi trường

Để lựa chọn công nghệ xử lý và tính toán thiết kế các công trình đơn xử lý nước thải trước tiên cần phải biết thành phần tính chất của nước thải

Thành phần tính chất nước thải chia làm 2 nhóm chính:

- Thành phần vật lý

- Thành phần hóa học

Thành phần vật lý: Biểu thị dạng các chất có trong nước thải ở các kích

thước khác nhau được chia thành 3 nhóm

Nhóm 1: Gồm các chất không tan chưa trong nước thải dạng thô (vải, giấy,

lá cây, cát, da, lông…) ở dạng lơ lững (-1 mm) và ở dạng huyền phù, nhũ tương ( =

10-1 – 10-4mm)

Nhóm 2: gồm các chất bẩn dạng keo (= 10-4 – 10-6mm)

Nhóm 3: gồm các chất bẩn ở dạng hòa tan có 10-6mm, chúng có thể ở dạng ion hay phân tử

Thành phần hóa học: Biểu thị dạng các chất bẩn trong nước thải có tính

chất hóa học khác nhau, được chia làm 3 nhóm:

Thành phần vô cơ: cát, xỉ, sét, axit vô vơ, các ion muối phân ly…(chiếm khoảng 42% đối với NTSH)

Thành phần hóa học: các chất có nguồn gốc từ động vật, thực vật, cặn bã bài tiết…(chiếm khoảng 58%)

• Các chất chưa nito

• Các họp chất hidrocacbon: mỡ, xà phòng, cellulose…

• Các hợp chất có chưa phospho, lưu huỳnh

Thành phần sinh học: Các vi sinh vật gây bệnh cho người, động vật, thực vật chủyếu là vi khuẩn và virut Các vi khuẩn Samonella, Shigella… thường sống rất lâu

từ 40 ngày đến nhiều tháng trong nước thải, gây bệnh thương hàn…Ngoài ra trongnước thải có thể có nhiều loại virut và các loại giun sán

BOD và chất lơ lững là 2 thông số quan trọng nhất được sử dụng để xác định đặctính NTSH Quá trình xử lý lắng động ban đầu có thể giảm được khoảng 50% chấtrắn lơ lửng và 50% BOD

Bảng2.1: Thể hiện thành phần tương đối của NTSH trước và sau xử lý.

(Nguồn: wastewater engineering treatment, disposal.Metcalf và Eddy, 1991)

Chất hữu cơ trong NTSH đặc trưng có thể phân hủy sinh học có thành phần50% hydrocacbon, 40% protein và 10% chất béo Độ pH dao động trong khoảng 6.5 – 8.0 trong nước thải có khoảng 20 – 40% vật chất hữu cơ không phân hủy sinh học (Theo: Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp, Tính toán và thiết kế công trình – Lâm Minh Triết)

Bảng 2.2 - Giá trị các thông số ô nhiễm làm cơ sở tính toán giá trị tối đacho phép trong nước thải sinh hoạt

SVTH: TRẦN CÔNG NHẤT – 10SH Trang 6

2.4 Các phương pháp xử lí nước thải:

Nước thải chứa nhiều tạp chất khác nhau, mục đích của quá trình xử lí nướcthải là khử các tạp chất đó sao cho sau khi xử lí đạt tiêu chuẩn chất lượng ở mứcchấp nhận được theo các tiêu chuẩn đã đặt ra

Hiện nay có nhiều biện pháp xử lí nước thải khác nhau Thông thường quátrình được bắt đầu bằng phương pháp cơ học, tùy thuộc vào đặc tính, lưu lượngnước thải và mức độ làm sạch mà người ta chọn tiếp phương pháp hóa lí, hóa học,sinh học hay tổng hợp

2.4.1 Xử lí bằng phương pháp cơ học:

Phương pháp này để xử lí sơ bộ, loại bỏ các tạp chất rắn kích cỡ khác nhau

có trong nước thải như: rơm, cỏ, gỗ, bao bì chất dẻo… và các hạt lơ lửng huyềnphù khó lắng Các phương pháp xử lí cơ học thường dùng:

+Phương pháp lọc:

- Lọc qua song chắn, lưới chắn:

Mục đích của quá trình này là loại bỏ những tạp chất, vật thô và các chất lơlửng có kích thước lớn trong nước thải để tránh gây ra sự cố trong quá trình vậnhành xử lý nước thải Song chắn, lưới chắn hoặc lưới lọc có thể đặt cố định hay di

động, cũng có thể là tổ hợp cùng với máy nghiền nhỏ Thông dụng hơn là các songchắn cố định.

- Lọc qua vách ngăn xốp: Cách này được sử dụng để tách các tạp chất phântán có kích thước nhỏ khỏi nước thải mà các bể lắng không thể loại được chúng

+Phương pháp lắng:

- Lắng dưới tác dụng của trọng lực:

Phương pháp này nhằm loại các tạp chất ở dạng huyền phù thô ra khỏinước Để tiến hành quá trình người ta thường dùng các loại bể lắng khác nhau: bểlắng cát, bể lắng cấp 1, bể lắng cấp 2

- Lắng dưới tác dụng của lực ly tâm và lực nén:

Những hạt lơ lửng còn được tách bằng quá trình lắng dưới tác dụng của lực

ly tâm trong các xyclon thuỷ lực hoặc máy ly tâm

Ngoài ra, trong nước thải sản xuất có các tạp chất nổi (dầu mỡ bôi trơn,nhựa nhẹ…) cũng được xử lý bằng phương pháp lắng

2.4.2 Xử lí bằng phương pháp hóa lí và hóa học:

-Phương pháp trung hoà:

Nước thải sản xuất của nhiều lĩnh vực có chứa axit hoặc kiềm Để nước thảiđược xử lý tốt ở giai đoạn xử lý sinh học cần phải tiến hành trung hòa và điểu

chỉnh pH về vùng 6,6 ÷ 7,6 Trung hòa còn có mục đích làm cho một số kim loại

nặng lắng xuống và tách khỏi nước thải

Dùng các dung dịch axit hoặc muối axit, các dung dịch kiềm hoặc oxitkiềm để trung hoà nước thải

-Phương pháp keo tụ:

Để tăng nhanh quá trình lắng các chất lơ lửng phân tán nhỏ, keo, thậm chí

cả nhựa nhũ tương polyme và các tạp chất khác, người ta dùng phương pháp đông

tụ để làm tăng kích cở các hạt nhờ tác dụng tương hổ giữa các hạt phân tán liên kếtvào tập hợp hạt để có thể lắng được Khi lắng chúng sẽ kéo theo một số chấtkhông tan lắng theo nên làm cho nước trong hơn

Các chất đông tụ thường dùng là nhôm sunfat, sắt sunfat, sắt clorua…

-Phương pháp oxy hoá - khử:

Trong phương pháp này các chất độc hại trong nước thải được chuyểnthành các chất ít độc hơn và tách ra khỏi nước bằng lắng hoặc lọc.Để làm sạchnước thải người ta có thể sử dụng các chất oxy hóa như: clo ở dạng khí và lỏngtrong môi trường kiềm, vôi clorua (CaOCl2), hipoclorit, ozon,… và các chất khửnhư: natri sunfua (Na2S), natri sunfit (Na2SO3), sắt sunfit (FeSO4),…

-Phương pháp hấp phụ:

SVTH: TRẦN CÔNG NHẤT – 10SH Trang 8

Dùng để loại bỏ các chất bẩn hoà tan vào nước mà phương pháp xử lý sinhhọc cùng các phương pháp khác không loại bỏ được với hàm lượng rất nhỏ Thôngthường đây là các hợp chất hoà tan có độc tính cao hoặc các chất có mùi, vị vàmàu rất khó chịu.

Các chất hấp phụ thường dùng: than hoạt tính, đất sét hoạt tính, silicagen,keo nhôm… Trong đó than hoạt tính được dùng phổ biến nhất

-Phương pháp tuyển nổi:

Phương pháp này dựa trên nguyên tắc: các phần tử phân tán trong nước cókhả năng tự lắng kém nhưng có khả năng kết dính vào các bọt khí nổi lên trên bềmặt nước, sau đó người ta tách bọt khí cùng các phần tử dính ra khỏi nước Thựcchất đây là quá trình tách bọt hay làm đặc bọt

Khi tuyển nổi người ta thường thổi không khí thành bọt khí nhỏ li ti, phântán và bảo hòa trong nước

-Phương pháp trao đổi ion:

Phương pháp này loại ra khỏi nước nhiều ion kim loại như: Zn, Cu, Hg, Cr,Ni… cũng như các hợp chất chứa asen, xianua, photpho và cả chất phóng xạ.Ngoài ra còn dùng phương pháp này để làm mềm nước, loại ion Ca+2 và Mg+2 rakhỏi nước cứng

Các chất trao đổi ion có thể là các chất vô cơ hoặc hữu cơ có nguồn gốc tựnhiên hoặc tổng hợp như: zeolit, silicagen, đất sét, nhựa anionit và cationit…

2.4.3 Xử lí bằng phương pháp sinh học:

Cơ sở của phương pháp là dựa trên hoạt động sống của vi sinh vật, chủ yếu

là vi khuẩn dị dưỡng hoại sinh có trong nước thải Quá trình hoạt động của chúngcho kết quả là các chất hữu cơ gây nhiễm bẩn được khoáng hóa và trở thànhnhững chất vô cơ, những chất đơn giản hơn, các chất khí và nước

Vi sinh vật trong nước thải sử dụng các hợp chất hữu cơ và một số chấtkhoáng làm nguồn dinh dưỡng và tạo ra năng lượng

Những công trình xử lý sinh học chia thành hai nhóm:

- Các công trình xử lý sinh học trong điều kiện tự nhiên: cánh đồng tưới,bãi lọc, hồ sinh học, Quá trình xử lý này diễn ra chậm, chủ yếu dựa vào nguồnoxy và vi sinh vật có trong nước và đất

- Các công trình xử lý sinh học trong điều kiện nhân tạo: bể lọc sinh học(Biophin), bể làm thoáng sinh học (aeroten)… Quá trình xử lý này diễn ra nhanhhơn và cường độ mạnh hơn

Căn cứ vào tính chất hoạt động của vi sinh vật có thể chia phương phápsinh học ra thành 3 nhóm chính như sau:

- Các phương pháp hiếu khí:

Các quá trình hiếu khí có thể xảy ra ở điều kiện tự nhiên hoặc trong cácđiều kiện nhân tạo Quá trình xử lý bằng hiếu khí nhân tạo, người ta đã tạo ra cácđiều kiện tối ưu cho quá trình oxy hoá nên quá trình xử lý có tốc độ và hiệu suấtcao hơn rất nhiều.

- Các phương pháp thiếu khí:

Các phương pháp xử lý thiếu khí thường được áp dụng để loại các chất dinhdưỡng như nitơ, photpho, các yếu tố gây hiện tượng bùng nổ tảo trên bề mặt nướcthải

- Các phương pháp kị khí (lên men):

Thường được sử dụng để chuyển hoá các chất hữu cơ trong phần cặn củanước thải bằng vi sinh vật hô hấp tùy tiện hoặc vi sinh vật kị khí, trong đó ưu thế

là vi sinh vật kị khí

Một số công trình xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học:

- Công trình xử lý sinh học trong điều kiện tự nhiên:

Ở đáy hồ sẽ diễn ra quá trình phân giải yếm khí các hợp chất hữu cơ tạo thành cácchất đơn giản như: NH3, H2S, CH4… Trên vùng yếm khí, vùng yếm khí tùy tiện vàhiếu khí với khu hệ vi sinh rất phong phú gồm các giống Pseudomonas, Bacillus,Flavobacterium,… vi sinh vật phân giải chất hữu cơ thành nhiều chất trung giankhác nhau, sản phẩm tạo thành sau khi phân huỷ lại được rong tảo sử dụng

Căn cứ vào đặc tính tồn tại, tuần hoàn của các vi sinh vật và cơ chế xử lý

mà ta phân biệt ba loại hồ sau: hồ hiếu khí, hồ tùy nghi, hồ kỵ khí

+ Cánh đồng tưới và bãi lọc:

Việc xử lý sinh học được thực hiện trên những cánh đồng tưới và bãi lọc làdựa vào khả năng giữ các cặn nước ở trên mặt đất, nước thấm qua đất như đi quamàng lọc Nhờ có oxy trong các lỗ hổng và mao quản của lớp đất mặt, các vi sinhvật hoạt động hiếu khí phân hủy các chất hữu cơ nhiễm bẩn Càng sâu xuốnglượng oxy càng ít và quá trình oxy hóa các chất hữu cơ nhiễm bẩn giảm dần.Cánh đồng tưới và bãi lọc có hai chức năng: xử lý nước thải và bón tưới câytrồng

- Công trình xử lý sinh học trong điều kiện hiếu khí nhân tạo:

+ Bể phản ứng sinh học hiếu khí sinh học aeroten:

SVTH: TRẦN CÔNG NHẤT – 10SH Trang 10

Quá trình hoạt động sống của quần thể vi sinh vật trong aeroten thực chất làquá trình nuôi vi sinh vật trong các bình phản ứng hay bình lên men thu sinh khối.Sinh khối vi sinh vật trong xử lý nước thải là quần thể vi sinh vật, chủ yếu là vikhuẩn có sẵn trong nước thải.

Bể aeroten thường có dạng hình khối chữ nhật hoặc hình tròn Thường hiệnnay nguời ta dùng aeroten hình khối chữ nhật Nước thải chảy qua suốt chiều dàicủa bể và được sục khí khuấy đảo nhằm tăng cường lượng oxy hòa tan và tăngcường quá trình oxy hóa các chất bẩn hữu cơ có trong nước

Nước thải sau khi được xử lý sơ bộ còn chứa phần lớn các chất hữu cơ ởdạng hòa tan cùng các chất lơ lửng đi vào aeroten Các chất lơ lửng này là một sốchất rắn và có thể là các chất hữu cơ hòa tan Các chất này là nơi vi khuẩn bámvào để cư trú, sinh sản và phát triển, hình thành các hạt cặn bông Các hạt này todần và lơ lững trong nước Các hạt bông này chính là bùn hoạt tính

Trong nước thải có những hợp chất hữu cơ hòa tan, loại hợp chất dễ bị phânhủy nhất Còn loại hợp chất khó bị phân hủy, các hợp chất chưa hòa tan, khó hòatan ở dạng keo có cấu trúc phức tạp, cần được vi khuẩn tiết ra enzym ngoại bàophân hủy thành những chất đơn giản, rồi sẽ thẩm thấu qua màng tế bào và bị oxyhóa tiếp thành sản phẩm cung cấp vật liệu cho tế bào hoặc sản phẩm cuối cùng là

CO2 và H2O

Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng làm sạch nước của bể aeroten:

• Lượng oxy hòa tan trong nước

• Thành phần dinh dưỡng đối với vi sinh vật

• Nồng độ cho phép của chất bẩn hữu cơ có trong nước thải để đảm bảo cho

bể aeroten làm việc có hiệu quả

• Các chất có độc tính trong nước thải ức chế vi sinh vật

• pH của nước thải

• Nhiệt độ

• Nồng độ các chất lơ lửng

Các loại bể aeroten: bể aeroten truyền thống, bể aeroten nhiều bậc, bểaeroten có khuấy đảo hoàn chỉnh, bể aeroten thông khí kéo dài…

+ Mương oxy hoá:

Đây là một dạng cải tiến của aeroten khuấy trộn hoàn chỉnh làm việc trongđiều kiện hiếu khí kéo dài với bùn hoạt tính chuyển động tuần hoàn trong mương.Nước thải có độ nhiễm bẩn cao BOD20 = 1000 ÷ 5000 mg/l có thể đưa vào xử lý ởmương oxy hoá Đối với nước thải sinh hoạt thì không cần qua lắng 1 mà có thểcho luôn vào mương

+ Bể lọc sinh học:

Nguyên tắc: dựa vào hoạt động của vi sinh vật ở màng sinh học để oxy hóacác chất bẩn hữu cơ trong nước thải.

Màng sinh học là tập thể các vi sinh vật hiếu khí, kị khí, tuỳ tiện Các vikhuẩn hiếu khí được tập trung ở phần lớp ngoài của màng sinh học Ở đây chúngphát triển và gắn với giá mang là các vật liệu lọc

Các loại bể lọc sinh học đang được dùng hiện nay: lọc sinh học có vật liệutiếp xúc không ngập nước, lọc sinh học có vật liệu tiếp xúc đặt ngập trong nước,lọc sinh học có vật liệu tiếp xúc là các hạt cố định, đĩa quay sinh học RBC

- Xử lý nước thải bằng phương pháp kị khí sinh học:

Là quá trình phân huỷ sinh học yếm khí các hợp chất hữu cơ chứa trongnước thải để tạo thành khí CH4 và các sản phẩm vô cơ kể cả CO2, NH3…

+ Ưu điểm của phương pháp này:

• Nhu cầu về năng lượng không nhiều

• Ngoài vai trò xử lý nước thải và bảo vệ môi trường, quá trình còn tạo ranguồn năng lượng mới là khí sinh học, trong đó CH4 chiếm tỷ lệ 70 ÷ 75%

• Bùn hoạt tính dùng trong quy trình này có lượng dư thấp, có tính ổn địnhkhá cao, để duy trì hoạt động của bùn không đòi hỏi cung cấp nhiều chất dinhdưỡng, bùn có thể tồn trữ trong thời gian dài

+ Hạn chế:

• Quá trình nhạy cảm với các chất độc hại, với sự thay đổi bất thường về tảitrọng của công trình, vì vậy khi sử dụng cần có sự theo dõi sát sao các yếu tố của môitrường

• Xử lý nước thải chưa triệt để, nên bước cuối cùng là phải xử lý hiếu khí.+ Các điều kiện ảnh hưởng đến quá trình phân huỷ kị khí:

• Nhiệt độ: t0

opt = 35 ÷ 550C

• Nguyên liệu: là các loại nước thải có độ ô nhiễm cao (BOD từ 4000 ÷

5000 mg/l), các loại cặn phân rác thải

• pH môi trường: pHopt = 6,4 ÷ 7,5 Thực tế có những biện pháp kỹ thuậtcho lên men ở độ pH = 7,5 ÷ 7,8 vẫn hiệu quả

• Các ion kim loại có ảnh hưởng rất lớn đến hệ vi sinh vật sinh mêtan.+ Các dạng công trình xử lý kị khí:

• Bể tự hoại: Là công trình xử lý nước thải loại nhỏ Công trình này thựchiện 2 chức năng: lắng và chuyển hóa cặn lắng của nước thải bằng quá trình phângiải kị khí

• Bể mêtan cổ điển: được ứng dụng để xử lý cặn lắng (từ bể lắng) và bùnhoạt tính dư của trạm xử lý nước thải

SVTH: TRẦN CÔNG NHẤT – 10SH Trang 12

• Bể lọc kị khí AF: quá trình xử lý nước thải qua vật liệu lọc để vi sinh vật

kị khí bám vào và thực hiện quá trình chuyển hóa sinh hóa các hợp chất hữu cơchứa trong nước thải, đồng thời tránh được rữa trôi của màng vi sinh vật

• Bể lọc UASB với dòng chảy ngược qua bông bùn hoạt tính: ở đây các visinh vật kị khí liên kết và tập hợp lại thành đám lớn dạng hạt và có vai trò chủ yếu

để chuyển hóa các hợp chất hữu cơ

2.5 Chọn phương pháp xử lí:

Nghiên cứu lựa chọn các công nghệ xử lí nước thải đô thị thích hợp trướchết nhằm đảm bảo sự phát triển bền vững, đồng thời phù hợp với điều kiện kinh tế

xã hội của từng vùng Cùng với sự nghiệp công nghiệp hóa, hiện đại hóa, quá trình

đô thị hóa ở nước ta diễn ra với tốc độ nhanh Để đáp ứng yêu cầu phát triển vàbảo vệ môi trường, nâng cao chất lượng cuộc sống, trong những năm gần đây việcđầu tư cho thoát nước và vệ sinh đô thị đã được quan tâm Trong vấn đề này,muốn đầu tư có hiệu quả thì phải lựa chọn được công nghệ xử lí nước thải thíchhợp

Nguyên tắc lựa chọn: để lựa chọn công nghệ xử lí nước thải thích hợp ởnước ta hiện nay, cần dựa trên bốn nguyên tắc cơ bản:

+ Phù hợp với điều kiện tự nhiên của từng khu vực, từng đô thị

+ Phù hợp với thành phần, tính chất của nước thải

+ Phù hợp với điều kiện kinh tế-xã hội của từng vùng

+ Kết hợp trước mắt và lâu dài

Trên cơ sở thành phần và đặc tính của nước thải trong quá trình sản xuấtcông nghiệp và sinh hoạt, việc lựa chọn các quá trình xử lý sinh học được xem làthích hợp nhất nhằm làm giảm hàm lượng chất hữu cơ trong nước thải

Trong quy trình công nghệ này, nước thải được xử lý qua các phương pháp:

cơ học, sinh học và cuối cùng là khử trùng nước thải trước khi xả ra ngoài

Ở phương pháp cơ học, nước thải được dẫn qua các công trình đơn vị: songchắn rác, bể lắng cát ngang, bể lắng ly tâm I, bể lắng ly tâm II để loại bỏ các tạp chấtbẩn

Với phương pháp sinh học, sử dụng bể thông khí sinh học Aeroten

Việc khử trùng nước thải trước khi xả ra ngoài là giai đoạn không thể thiếu

để loại bỏ các VSV còn lại trong nước thải và cũng là công đoạn cuối cùng củaquá trình xử lý

Bảng 2.3 Giá trị giới hạn các thông số ô nhiễm trong nước thải đô thị

Giá trị giới hạnLoại A Loại B

Nước thải

Song chắn rác Ngăn tiếp nhận và trạm bơm nước thải

Sân phơi bùn Trạm khí nén

Ra sông

Nước

CHƯƠNG 3 CHỌN VÀ THUYẾT MINH CÔNG NGHỆ XỬ LÍ 3.1 Chọn quy trình công nghệ:

SVTH: TRẦN CÔNG NHẤT – 10SH Trang 15

3.2 Thuyết minh dây chuyền công nghệ:

Nước thải từ mạng thu gom nước được đưa về trạm xử lí trung tâm bằngđường ống tự chảy về hệ thống xử lí Tại đây nước thải được xử lí lần lượt qua cáccông trình đơn vị:

3.2.1 Ngăn tiếp nhận nước thải:

Nước thải của Khu chung cư được bơm từ ngăn thu nước thải trong trạmbơm nước thải vào ngăn tiếp nhận nước thải trong trạm xử lý, theo đường ống có

áp trước khi đi vào các công trình xử lý tiếp theo

Ngăn tiếp nhận nước thải sẽ được bố trí ở vị trí cao nhất để có thể từ đónước thải theo các mương dẫn tự chảy vào các công trình xử lý

3.2.2 Song chắn rác:

Song chắn rác được sử dụng để giữ lại các chất rắn thô có kích thước lớn cótrong nước thải mà chủ yếu là rác nhằm tránh hiện tượng tắt nghẽn đường ống,mương dẫn hay hư hỏng bơm Khi lượng rác giữ lại đã nhiều thì dùng cào để càorác lên rồi tập trung lại đưa đến bãi rác và hợp đồng với công nhân vệ sinh đểchuyển rác đến nơi xử lý

Song chắn rác gồm các thanh đan sắp xếp cạnh nhau trên mương dẫn nước.Thanh đan có thể tiết diện tròn hay hình chữ nhật, thường là hình chữ nhật Songchắn rác thường dễ dàng trượt lên xuống dọc theo 2 khe ở thành mương dẫn và đặtnghiêng so với mặt phẳng ngang một góc 45o hay 60o để tăng hiệu quả, tiện lợi khilàm vệ sinh

3.2.3 Bể lắng cát ngang:

Bể lắng cát dùng để loại bỏ các tạp chất vô cơ không hoà tan như: cát, sỏi,sạn… và các vật liệu rắn khác có vận tốc lắng lớn hơn các chất hữu cơ có thể phânhuỷ trong nước thải Việc tách các tạp chất này ra khỏi nước thải nhằm bảo vệ cácthiết bị máy móc khỏi bị mài mòn, giảm sự lắng đọng các vật liệu nặng trong ống,bảo vệ bơm…

Dưới tác động của lực trọng trường, các phần tử rắn có tỉ trọng lớn hơn tỉtrọng của nước sẽ lắng xuống đáy bể trong quá trình chuyển động Trong thànhphần cặn lắng chủ yếu là cát, cát sau khi tách được sẽ được chuyển đến sân phơicát Vận tốc dòng chảy trong bể thay đổi từ 0,15-0,3 m/s theo lưu lượng nước thải

3.2.4 Bể làm thoáng sơ bộ:

Bể lắng đợt 1 chỉ giữ lại 40-60% các chất không hòa tan trong nước thải

Để hàm lượng cặn lơ lửng sau lắng đợt 1 giảm xuống dưới 150 mg/l và thu hồi cácion kim loại nặng, các chất bẩn khác có ảnh hưởng không tốt đến quá trình xử línước thải tiếp theo, người ta có thể dùng phương pháp làm thoáng sơ bộ

SVTH: TRẦN CÔNG NHẤT – 10SH Trang 16

Quá trình làm thoáng sơ bộ thực hiện trên máng dẫn nước thải, được thựchiện trước khi lắng đợt 1 Ngoài việc cấp khí nén với lưu lượng 0,5 m3/m3 nướcthải còn cho thêm bùn từ bể lắng đợt 2,bùn đưa về đây là bùn hoạt tính dư Thờigian thổi khí kéo dài 20 phút, hiệu suất lắng có thể tăng lên 10-15%, BOD trongnước thải sẽ giảm 10-15%.

3.2.5 Bể lắng li tâm đợt 1:

Nước thải sau khi qua bể làm thoáng sơ bộ được dẫn đến bể lắng li tâm đợt

1 Tại đây nước thải được phân phối đều theo miệng phân phối đặt ở trung tâm.Bùn cặn được đưa tập trung về hố thu nằm giữa bể bằng hệ thống gạt cặn quay vớivận tốc 2-3 vòng/phút Độ dốc của đáy bể thường là 0,1-0,3% Bùn xả được xả rakhỏi bể bằng thiết bị xả thủy tĩnh hoặc bằng bơm hút bùn

3.2.6 Bể Aeroten sục khí liên tục:

Bể Aeroten là công trình bê tông cốt thép, dạng hình chữ nhật Tại bểAeroten, nước thải chảy dọc theo chiều dài bể và được sục khí từ dưới đáy bể lênnhằm tăng cường quá trình oxy hóa, tăng khả năng khuấy trộn môi trường và tăngquá trình oxy hóa chất bẩn hữu cơ có trong nước thải bởi vi sinh vật

Số lượng bùn hoạt tính sinh ra trong thời gian lưu nước trong bể Aerotenkhông đủ để làm giảm nhanh hàm lượng các chất bẩn hữu cơ, do đó phải hoàn lưubùn đã lắng ở bể lắng 2 vào đầu bể nhằm duy trì nồng độ đủ của vi sinh vật

Trong quá trình nước thải vào bể, các bông bùn hoạt tính được hình thành,các loại vi khuẩn hiếu khí đến cư trú, phát triển dần, cùng với các động vật nguyênsinh, nấm, xạ khuẩn…tạo nên các bông bùn có khả năng hấp thụ các chất hữu cơhòa tan, keo và không hòa tan phân tán nhỏ Vi khuẩn và vi sinh vật sống dùngchất nền và chất dinh dưỡng (N,P) làm thức ăn để chuyển hóa thành các chất trơkhông hòa tan và thành tế bào mới

Nước thải sau khi qua bể Aeroten được đưa đến bể lắng li tâm đợt 2 để xử

lí bùn hoạt tính còn dư

3.2.7 Bể lắng li tâm đợt 2:

Bể lắng li tâm đợt 2 có cấu tạo và nguyên tắc hoạt động tương tự bể lắng litâm đợt 1 Bể lắng li tâm đợt 2 tiếp nhận nước sau khi đã qua bể Aeroten và cónhiệm vụ chắn giữ các bông bùn hoạt tính và các thành phần chất không hòa tan.Bùn cặn sau khi ra khỏi bể lắng 2 thì một phần được tuần hoàn lại bể Aeroten,phần bùn dư sẽ được đưa đến bể nén bùn, còn nước thải sẽ tiếp tục đi đến mángtrộn Sau khi qua bể lắng li tâm đợt 2 thì hàm lượng chất lơ lửng chỉ còn mộtlượng rất nhỏ

3.2.8 Máng trộn:

Nước thải sau khi qua bể lắng li tâm 2 thì được đưa đến máng trộn Tạimáng trộn, dung dịch clo hoạt tính được đưa vào máng trộn để trộn đều với nướcthải trong thời gian từ 1-2 phút.

Khi khử trùng, ngoài việc tiêu diệt các loại vi khuẩn gây bệnh, các quá trìnhdiễn ra còn tạo điều kiện để oxy hóa các chất hữu cơ và đẩy nhanh các quá trìnhlàm sạch khác

Hỗn hợp sau khi trộn được chuyển qua bể tiếp xúc li tâm để thực hiện cácquá trình và phản ứng diệt khuẩn

Ở đây dùng máng trộn vách ngăn có lỗ

3.2.9 Bể tiếp xúc li tâm:

Bể tiếp xúc tạo điều kiện tiếp xúc tốt hóa chất khử trùng với nước thải đểdiễn ra quá trình khử trùng Đồng thời khi nước lưu lại trong bể, các chất oxy hóa

sẽ oxy hóa tiếp tục các chất hữu cơ mà các quá trình trước đó chưa xử lí được

Thời gian lưu thường 15-30 phút

Bùn cặn lắng lại trong bể có độ ẩm 96% và được xả ra ngoài bằng bơm hút.Còn nước thải được đưa ra sông hoặc dẫn đi tưới ruộng

3.2.10 Bể nén bùn li tâm:

Bùn từ bể lắng 2 một phần tuần hoàn lại bể Aeroten, phần còn lại được đưasang bể nén bùn Bể nén bùn có nhiệm vụ làm giảm độ ẩm của bùn hoạt tính dư

Dung dịch cặn loãng đi vào buồng phân phối đặt ở tâm bể, cặn lắng xuống

và được lấy ra ở đáy bể chuyển đến bể mêtan để xử lí

3.2.11 Bể mêtan:

Bể mêtan có nhiệm vụ phân hủy cặn lắng thực hiện trong 2 điều kiện kị khí

và hiếu khí Bể mêtan có mặt bằng hình tròn hay chữ nhật, đáy hình nón hoặcchóp đa giác và có nắp đậy kín, ở trên cùng của nắp đậy làm chóp mũ để thu hơikhí

Sản phẩm của quá trình lên men chủ yếu là CH4, ngoài ra còn có CO2,

NH3,H2…

Quá trình lên men trong bể mêtan phân hủy được 60-80% chất hữu cơ.Bùn cặn sau khi lên men có màu đen, các hợp chất hữu cơ dễ gây thối rửa

đã bị phân hủy, các vi khuẩn gây bệnh hầu như không còn

Tiến hành lên men nóng, toàn bộ trứng giun sán bị tiêu diệt, cặn chín đều

3.2.12 Sân phơi bùn (hoặc máy ép bùn):

Cặn sau khi lên men ở bể lắng mêtan và bùn cặn từ bể tiếp xúc li tâm đượcchuyển ra sân phơi bùn để làm ráo nước trong cặn nhằm đạt đến độ ẩm cần thiếtthuận lợi cho việc vận chuyển và xử lí tiếp theo Sân phơi bùn làm giảm độ ẩmbùn cặn từ 97-98% xuống 80%, thể tích bùn giảm 2,5-3 lần

SVTH: TRẦN CÔNG NHẤT – 10SH Trang 18

Trong mùa mưa, sử dụng máy ép bùn để thay thế sân phơi bùn.

Bùn sau khi làm khô được vận chuyển đi làm phân bón

Nước bùn được dẫn theo hệ thống thoát nước đưa về trạm bơm xử lí lại.Nồng độ chất bẩn trong nước bùn:

Cặn lơ lửng : 1000-2000 mg/l

BOD : 1000-1500 mg/l

CHƯƠNG 4 TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ XỬ LÍ NƯỚC THẢI

-Tiêu chuẩn thoát nước q:

+ Tiêu chuẩn thoát nước nhỏ nhất: qmin =120 l/người/ngđ

+Tiêu chuẩn thoát nước trung bình: qtb = 190 l/người/ngđ

+Tiêu chuẩn thoát nước trong ngày dùng nước lớn nhất: qmax= 260l/người/ngđ

-Yêu cầu cơ bản về chất lượng nước thải sau khi xử lí đạt loại A như sau:

Bảng 4.1: Chất lượng nước thải sau khi xử lý đạt loại A

Chỉ số Đơn vị Nước thải đầu vào Tiêu chuẩn loại A

4.1 Xác định lưu lượng tính toán của nước thải:

Lưu lượng nhỏ nhất ngày đêm: [ 3, trang 99]

= 3.600 m3/ngđTrong đó qmin= Tiêu chuẩn thoát nước nhỏ nhất; qmin = 120l/người/ngđ

Lưu lượng nhỏ nhất giờ: [ 3, trang 99]

Qsh

24

Qs h d ng min

=

24

3.600

150 m3/hLưu lượng nhỏ nhất giây: : [ 3, trang 99]

Qsh

6,3

Qs h h

6,3

150 41,67 l/sLưu lượng trung bình ngày đêm: [ 3, trang 99]

5700 m3/ngđ

SVTH: TRẦN CÔNG NHẤT – 10SH Trang 20

Trong đó qtb= Tiêu chuẩn thoát nước trung bình; qtb = 190l/người/ngđ

N = Dân số của đô thị, N = 30.000 ngườiLưu lượng trung bình giờ:

Qsh

24

Qs h d ng tb

=

24

5700

237,50 m3/hLưu lượng trung bình giây: [ 3, trang 99]

Qsh

6,3

Qs h h

6,3

237,5

65,97 l/sLưu lượng lớn nhất ngày đêm: [ 3, trang 99]

7800 m3/ngđTrong đó qmax= Tiêu chuẩn thoát nước ngày dùng nước lớn nhất

Lưu lượng lớn nhất giờ: [ 3, trang 99]

Qsh

24

Qs h ngđ

24

7800

325 m3/hLưu lượng lớn nhất giây: [ 3, trang 99]

Qsh

6,3

Qs h h

6,3

32590,28 l/s

4.2.Tính toán cho các công trình đơn vị:

4.2.1.Tính toán ngăn tiếp nhận nước thải: [3, trang

-Đường kính ống áp lực từ trạm bơm đến mỗi ngăn tiếp nhận: 2 ống với

đường kính mỗi ống d = 200mm

-Kích thước ngăn tiếp nhận:

+Chiều cao từ đáy ngăn tiếp nhận đến mực nước cao nhất: H1=1000 mm

+Chiều rộng : Btn = 1000 mm

+Chiều dài : Atn = 1500 mm

+Tổng chiều cao ngăn tiếp nhận: H = 1300 mm

+Chiều rộng mương dẫn : bmd = 354 mm

+Chiều cao từ đáy ngăn tiếp nhận đến mương dẫn: h =400mm

+Chiều cao từ đáy mương dẫn đến mực nước cao nhất: h1 = 500 mm

5

5 4

1 1

4 - Ống dẫn nước thải đến công trình xử lý tiếp theo

5 - Cầu thang

Hình 4.1 Ngăn tiếp

Hình 4.1 Ngăn tiếp nhận và bơm nước thải 4.2.2.Song chắn rác:

Song chắn rác giữ các tạp chất có kích thước lớn Ta chọn 2 song chắn rác Nội dung tính toán gồm:

a) Tính toán mương dẫn nước thải đến song chắn rác:

Mương dẫn nước thải từ ngăn tiếp nhận đến song chắn rác có tiết diện hình chữnhật

Bảng 4.2: Thông số mương dẫn nước thải đến song chắn rác

Chiều sâu của lớp nước ở song chắn rác lấy bằng độ dày tính toán của mương dẫn

Số khe hở của song chắn rác được tính theo công thức:

,0

0,04514

Chọn n = 34 khe

Trong đó: n = Số khe hở

Qmax = Lưu lượng lớn nhất của nước thải, Qmax = 0,04514 m3/s

v = Tốc độ nước chảy qua song chắn, v = 0,31 m/s

l = Khoảng cách giữa các khe hở, l = 16mm = 0,016m

K = Hệ số tính đến mức độ cản trở của dòng chảy do hệ thống càorác, K = 1,05.

Có 2 song chắn rác công tác nên số khe hở của mỗi song sẽ là:

n1=34:2= 17 kheChiều rộng của song chắn rác được tính theo công thức:

Bs=s(n1-1)+(1 n1)=0,008(17-1)+(0,01617) = 0,4 m [3, trang 114]

Lấy Bs = 0,4m

Trong đó: s = Bề dày của thanh song chắn, thường lấy s = 0,008m

Kiểm tra vận tốc dòng chảy ở phần mở rộng của mương trước song chắn ứng với

Qmin để khắc phục khả năng lắng đọng cặn khi vận tốc nhỏ hơn 0,4m/s:

Q

s

=

×0,534,0

K1= 0,6282 9,81

)31,0

× 3 = 0,0092 m = 0,92 cmTrong đó: vmax = Vận tốc của nước thải trước song chắn rác ứng với chế độ Qmax

β = Hệ số phụ thuộc vào tiết diện ngang của thanh song chắn

α = Góc nghiêng của song chắn so với hướng dòng chảy, α = 600

Chiều dài phần mở rộng trước thanh chắn rác L1: [3, trang 114]

×

−

= 0,06 mTrong đó: Bs= Chiều rộng của song chắn rác, Bs = 0,4 m

SVTH: TRẦN CÔNG NHẤT – 10SH Trang 24

Bm= Chiều rộng của mương dẫn, Bm = 0,354m

φ = Góc nghiêng chỗ mở rộng, thường lấy φ = 200.Chiều dài phần mở rộng sau song chắn rác: [3, trang 116]

= 0,03mChiều dài xây dựng của phần mương:

Lm= L1+L2+Ls= 0,06 +0,03+1,5= 1,56 m

Trong đó: Ls = Chiều dài phần mương đặt song chắn rác, Ls = 1,5m

Chiều sâu xây dựng của phần mương đặt song chắn:

Hm= hmax+hs+0,5=0,28+0,0092+0,5 = 0,8 m

Trong đó: hmax= Độ dày ứng với chế độ Qmax , hmax = 0,28m

0,5 = Khoảng cách giữa cốt sàn nhà đặt song chắn rác và mực nước cao nhất

hs = Tổn thất áp lực ở song chắn rác, hs = 0,0092mKhối lượng rác lấy ra trong ngày đêm từ song chắn rác: [3, trang 117]

×

×

= 0,66 m3/ngđTrong đó: a = Lượng rác tính cho đầu người trong năm Với chiều rộng khe hở

các thanh 16-20 mm, a lấy bằng 8 l/ng.năm

Nll = Dân số tính toán theo chất lơ lửng, Nll = 30000 ngườiTrọng lượng rác ngày đêm được tính theo công thức: [3, trang 117]

P=W1G= 0,66750 = 495 kg/ngđ = 0,495 T/ngđ

Trong đó: G = Khối lượng riêng của rác, G = 750 kg/m3

Trọng lượng rác trong từng giờ trong ngày đêm: [3, trang 117]

Ph= K h

P ×

24 = 24 2

495 ,

= 0,04 T/hTrong đó: Kh = Hệ số không điều hòa giờ của rác, Kh = 2

Rác đươc nghiền nhỏ trong máy nghiền rác (gồm 2 máy, trong đó 1 côngtác và 1 dự phòng) và sau đó dẫn đến bể mêtan để xử lí cùng với bùn tươi và bùnhoạt tính dư.

Lượng nước cần cung cấp cho máy nghiền rác: [3, trang 117]

Qn=40P=400,495= 19,8 m3/ngđ

Tổng số song chắn rác là 2, hoạt động song song

Trong gian nhà đặt các song chắn rác, máy nghiền rác có bố trí thêm cácthiết bị nâng phục vụ cho tháo lắp và thay thế các thiết bị

L: chiều dài phần mở rộng của song chắn rác h: độ dày ứng với chế độ Qmax

Hàm lượng chất lơ lửng (Ccr) và NOS(Lcr) sau khi qua song chắn rác giảm4%, còn lại:

SVTH: TRẦN CÔNG NHẤT – 10SH Trang 26

Kết quả tính toán thủy lực mương dẫn nước thải đến bể lắng cát:

Bảng 4.4: Thông số tính toán thủy lực mương dẫn nước thải đến bể lắng cát

Thông số thủy lực Lưu lượng tính toán (L/s)

Lưu lượng giờ lớn nhất m3/h 325

Kích thước mương đặt song chắn:

- Chiều rộng

- Chiều sâu

- Chiều dài

mmm

0,40,81,56Kích thước thanh chắn:

- Chiều rộng

- Bề dày

mmmm

168

Số khe hở của song chắn rác khe 34

Vận tốc dòng chảy qua song chắn m/s 0,31

Hàm lượng chất lơ lửng (Ccr ) mg/l 278,4

Nhu cầu oxy sinh hóa (Lcr ) mg/l 177.6

U

H v

×

28,03,03,1

1000× × ×

= 4,51 mTrong đó vmax = Tốc độ chuyển động của nước thải ở bể lắng cát ngang ứngvới lưu lượng lớn nhất, vmax = 0,3 m

Hmax = Độ sâu lớp nước trong bể lắng cát ngang, có thể lấy bằng độđầy h trong mương dẫn ứng với Qmax ; hmax = 0,28m

U0 = Kích thước thủy lực của hạt cát [ Bảng 3-8, 3, trang 120]

K = Hệ số thực nghiệm tính đến ảnh hưởng của đặc tính nóng chảycủa nước đến tốc độ lắng của hạt cát trong bể lắng cát, K = 1,3 ứngvới U0 = 24,2 mm/s

Diện tích mặt thoáng của nước thải trong bể lắng cát ngang: [3, trang 121]

= 0,83 mChọn bể lắng cát gồm 2 đơn nguyên, 1 đơn nguyên công tác và 1 đơn nguyên dựphòng

= 0,83mThể tích phần chứa cặn của bể lắng cát: [3, trang 122]

WC= 1000

t P

N ll× ×

1 02 , 0

= 0,6 m3

Trong đó Nll = Dân số tính toán theo chất lơ lửng, Nll = 30000người

SVTH: TRẦN CÔNG NHẤT – 10SH Trang 28

P = Lượng cát giữ lại trong bể lắng cát cho một người trong ngàyđêm

t = Chu kì xả cát, chọn t = 1 ngày đêmChiều cao lớp cát trong 1 bể lắng cát ngang trong 1 ngày đêm: [3, trang 122]

hC=L b n

W

C C

C

×

× =4,51 0,83 1

6,0

×

Chiều cao xây dựng của bể lắng cát ngang: [3, trang 122]

HC= Hmax+ hC + 0,4 = 0,28 + 0,16 + 0,4 = 0,84 m

Trong đó: 0,4 = Khoảng cách từ mực nước đến thành bể, m

Cát ở bể lắng cát được gom về hố tập trung ở đầu bể, sau đó hỗn hợp nước sẽ được đưa đến sân phơi cát

cát-Hình 4.3 Bể lắng cát ngang

Hàm lượng chất lơ lửng (Ccr’) và NOS20(Lcr’) của nước thải sau khi qua bể lắng

C’cr=Ccr (100-5)%= 278,4 95% = 264,5 mg/l

L’cr=Lcr (100-5)%= 177,6 95% = 168,7 mg/l

4.2.3.3.Tính toán sân phơi cát:

Diện tích hữu ích của sân phơi cát: [3, trang 127]

365

365 02 , 0 30000

4,510,830,84Chiều cao lớp cát trong 1 bể trong 1 ngày đêm m 0,16

Hàm lượng chất lơ lững (C’sh ) mg/l 264,5

Nhu cầu oxy sinh hóa BOD5 (L’sh ) mg/l 168,7

Trong đó: Qmax h = Lưu lượng lớn nhất giờ

t = Thời gian lắng được xác định bằng thực nghiệm về động họclắng Trường hợp không tiến hành thực nghiệm được, có thể lấy thờigian lắng bằng 1,5h

Chọn 2 bể công tác làm việc song song, thể tích mỗi bể là: [3, trang 128]

= 243,75 m3

Diện tích mỗi bể trong mặt bằng: [3, trang 129]

= 81,25 m2

Trong đó, HL1 = chiều sâu vùng lắng của bể lắng li tâm, có thể lấy từ 1,5 đến 5,0m

Tỉ lệ giữa đường kính D và chiều sâu vùng lắng (D:HL1) lất trong khoảng từ 6 – 12(TCXD 51-84) , chọn HL1 = 3m

DL1= π 1

4F l

25,81

4×

= 10,17 mChọn đường kính bể D = 10m

Tốc độ lắng của hạt cặn lơ lửng trong bể lắng: [3, trang 129]

H L

× 6

Hiệu suất lắng: Với Ccr’= 264,5 mg/l và U = 0,56mm/s, hiệu suất lắng E1 =43% (Nội suy từ bảng 3-10, 3, trang 128)

Hàm lượng chất lơ lửng trôi theo nước ra khỏi bể lắng 1 được tính theo công thức:

)100( E1

) 43 100 ( 5 ,

264 × −

= 150,8mg/lTheo TCXD-51-84: Nồng độ chất lơ lửng trong nước thải ở bể lắng 1 đưavào aeroten làm sạch sinh học hoàn toàn hoặc vào các bể lọc sinh học không được

Trong trường hợp này, nồng độ chất lơ lửng C = 150,8mg/l>150 mg/l nên cần thựchiện giai đoạn làm thoáng sơ bộ để đạt được yêu cầu trên

4.2.5.Tính bể làm thoáng sơ bộ:

SVTH: TRẦN CÔNG NHẤT – 10SH Trang 32

Trong đó: Qmax h = Lưu lượng lớn nhất giờ; Qmax h = 325 m3/h

t = Thời gian làm thoáng, thông thường t = 10-20 phút,chọn t = 15phút

Lượng không khí cần cung cấp cho bể làm thoáng được tính theo lưu lượng riêng

V=Qmax h D = 325 0,5 = 162,5 m3

Trong đó: D = Lưu lượng của không khí trên 1 m3 nước thải, D = 0,5 m3/m3

Diện tích bể làm thoáng sơ bộ trên mặt bằng: [3, trang 131]

Ft= I

V

= 5

5 , 162

= 32,5 m2

Trong đó: I = Cường độ thổi khí trên 1m2 bề mặt bể làm thoáng trong khoảng

thời gian 1h, I = 4-7m3/m2.h Lấy I = 5 m3/m2.h

Hàm lượng chất lơ lửng sau khi thực hiện làm thoáng sơ bộ và lắng với hiệu suất

Cl= 100

)100(

) 65 100 ( 150,8 × −

= 52,78 mg/lTrong đó: C= Hàm lượng chất lơ lửng trong nước thải dẫn đến bể làmthoáng,

C

= 150,8 mg/lNhư vậy hàm lượng chất lơ lửng trôi theo nước ra khỏi bể lắng đến công trình xử

lí sinh học là: 52,78 mg/l < 150 mg/l, đạt yêu cầu

Hàm lượng NOS20 giảm với hiệu suất E1 = 35%, vậy sau khi làm thoáng sơ bộ và

L1= 100

)100(

) 35 100 ( 168,7 × −

= 109,7 mg/lTrong đó: L' cr= Hàm lượng NOS20 trong hỗn hợp nước thải dẫn đến bể làm

thoáng, L' cr= 168,7 mg/l

Thể tích ngăn chứa cặn tươi của bể lắng li tâm đợt 1: [3, trang 133]

t E Q

Ccr

=(100 95) 1000 1000 2

8651900264,5

Trong đó: Ccr= Hàm lượng chất lơ lửng trong hỗn hợp nước thải sau bể lắng cát

Q = Lưu lượng trung bình giờ trong 8 giờ làm việc của 1 ca( lấy trungbình cộng lưu lượng trong 8 giờ đó) từ 8h đến 16h; Q = 1900 m3/h

E = Hiệu suất lắng, E = 65%

T = Thời gian tích luỹ cặn

P = độ ẩm của cặn tươi: P = 95% nếu xả cặn bằng tự chảy

P = 93% nếu xả cặn bằng máy bơm

n = Số bể lắng công tác, n = 2

SVTH: TRẦN CÔNG NHẤT – 10SH Trang 34

Hình 4.5 Bể làm thoáng sơ bộ

Chú thích:

1 Mương dẫn nước thải vào 2 Mương phân phối bùn

3 Ống cung cấp bùn hoạt tính tuần hoàn 4 Mương phân phối nước

7 Ống dẫn không khí 8 Ống có lỗ phân phối không khí

9 Bệ đỡ ống bằng gạch thẻ

Bảng 4.6.Các thông số thiết kế bể làm thoáng sơ bộ

Bảng 4.7.Các thông số thiết kế bể lắng li tâm đợt 1

8,122,5

4.2.6.Tính toán Aeroten:

Nước thải sau khi xử lí ở bể lắng đợt 1 được dẫn đến bể Aeroten

Aeroten thiết kế không có ngăn tái sinh bùn vì giá trị NOS20=109,7 mg/l dẫn vàoaeroten < 150mg/l và trong thành phần nước thải không có các chất độc hại vượtquá tiêu chuẩn quy định

Nội dung tính toán Aeroten gồm:

4.2.6.1 Xác định lưu lượng không khí cung cấp cho aeroten:

Lưu lượng không khí qua một m3 nước thải cần xử lí: [3, trang 139]

D=K×H A

×La2

= 14 3

109,7 2

×

×

= 5,22 m3/m3 nước thảiTrong đó La = NOS20 của nước thải dẫn vào aeroten, La=Ll= 109,7 mg/l

K = Hệ số sử dụng không khí: K = 6-7 g/m4 khi sử dụng thiết bịkhuếch tán không khí là đường ống châm lỗ; K = 14-18 g/m4 khi sửdụng tấm plastic xốp; Chọn K = 14g/m4

HA = Chiều sâu công tác của aeroten, HA = 3 m

Thời gian cần thiết thổi không khí vào aeroten: [3, trang 139]

×

×

= 3,73 hTrong đó: I = Cường độ thổi không khí, I phụ thuộc vào hàm lượng NOS20 của

nước thải dẫn vào aeroten và NOS20 sau xử lí

Chọn I = 4,2 m3/m2.hLượng không khí thổi vào aeroten trong 1 đơn vị thời gian (giờ): [3, trang 139]

Trong đó: HA = Chiều cao của Aeroten, HA = 3 m

Chọn Aeroten gồm 2 đơn nguyên, 2 hành lang cho mỗi đơn nguyên

4.2.6.3.Tính toán thiết bị khuếch tán không khí:

Chọn loại thiết bị khuếch tán không khí với tấm xốp có kích thước mỗi tấm

Như vậy số lượng tấm xốp khuếch tán không khí cần thiết là: [3, trang 140]

NX= 60

1000V

×

×

= 216 tấmTrong đó: NX = Số lượng tấm xốp

D’ = Lưu lượng riêng của không khí Khi chọn tấm xốp: D’= 80-120l/phút Chọn D’ = 110 l/phút

Số lượng tấm xốp n trong một hành lang: [3, trang 142]

4.2.6.4.Tính toán lượng bùn hoạt tính tuần hoàn:

Từ kinh nghiệm quản lí ở các trạm xử lí nước thải cho thấy lượng bùn hoạt tínhtuần hoàn chiếm 40-70% tổng lượng bùn hoạt tính sinh ra [3,trang 143]

P= th hh

ll

C C

= 163,97 m3/h

SVTH: TRẦN CÔNG NHẤT – 10SH Trang 38