Công nghệ xử lý nước thải CXNT-M3226A-C02-070305.doc

Công nghệ xử lý nước thải

CHƯƠNG 2CÁC CÔNG TRÌNH XỬ LÝ CƠ HỌC2.1 SONG CHẮN RÁC (SCREEN)2.1.1 Mục Đích Loại chất thải có kích thước lớn, tránh tắc nghẽn bơm, đường ống, kênh dẫn  Bảo đảm an toàn và điều kiện làm việc của toàn hệ thống.2.1.2 Phân Loại Song Chắn Rác  Theo kích thước khe hở: lớn, trung bình, nhỏ; Theo hình dạng; Theo phương pháp làm sạch: thủ công, cơ giới; Theo cách cố định hoặc di động bề mặt song chắn rác. 2.1.3 Song Chắn Rác Lớn (Coarse Screen-Bar Screen) Tổn Thất Áp Lực Qua Song Chắn Rác  Tổn thất áp suất qua song chắn rác là hàm số của:- Vận tốc dòng chảy trong kênh dẫn (u);- Vận tốc dòng qua song chắn rác (v).Trong đó:- hL: tổn thất áp suất (m);- 0,7: hệ số thải nghiệm tính đến tổn thất áp suất do quá trình chảy rối và xoáy;- v : vận tốc dòng chảy qua khe hở giữa các thanh chắn;- u : vận tốc của dòng chảy trong kênh dẫn (m/s);- g : gia tốc trọng trường (m/s2).1-1guvhL27,0122−×=θuvhLβ = 2,42 1,83 1,67 1,035 0,92 0,76 1,79 Trong đó: Tổn thất áp suất qua SCR là hàm số của: - Vận tốc dòng chảy trong kênh dẫn (u);- Loại thanh chắn (β);- Độ dốc đặt SCR (θ).Trong đó:- hL: tổn thất áp suất (m);- W : chiều rộng lớn nhất của thành chắn (m);- b : khe hở nhỏ nhất giữa các thanh chắn (m);- u : vận tốc dòng chảy trong kênh dẫn (m/s);- θ : góc nghiêng của thanh chắn so với phương ngang;- g : gia tốc trọng trường (m/s2);- β : hệ số phụ thuộc vào hình dạng của thanh chắn.Lưu ý: CHỈ TÍNH hL ĐỐI VỚI SONG CHẮN RÁC SẠCH !!! KHÔNG THỂ XÁC ĐỊNH hL KHI SONG CHẮN RÁC ĐÃ BỊ TẮC. Trở lực qua song chắn rác đã bị tắc- H0: trở lực đối với SRC sạch;- P0: phần trăm diện tích khe hở ban đầu;- P : phần trăm diện tích khe hở tại thời điểm xác định.1-2u = v.Tổng chiều rộng kheTổng chiều rộng khe + tổng chiều rộng của thanh chắnθβsin2234×××=gubWhLβ = 2,42 1,83 1,67 1,035 0,92 0,76 1,7910 10 10 10 10 10 10 020HPPH×=  SRC thô : dkhe = 60 - 100 mm SCR mịn : dkhe = 10 - 25 mm Tiêu Chuẩn Thiết Kế Song Chắn Rác (SCR)- Vận tốc dòng chảy qua SCR : 0,6 - 1,0 m/s;- Vận tốc tối ưu qua SCR : 0,6 m/s;- Vận tốc cực đại qua SCR : 0,75-1,0 m/s  Tránh đẩy rác qua khe hở của song chắn rác- Vận tốc cực tiểu qua SCR : 0,4 m/s  Tránh phân hủy các chất hữu cơ và lắng cặn.- Tổn thất áp suất qua SCR+ Hệ thống xử lý nước cấp : hL = 0,05 - 0,15 m;+ Hệ thống xử lý nước thải : hL = 0,10 - 0,40 m.- Góc nghiêng và tổn thất áp suất cực đạiThông số Phương pháp làm sạchThủ công Cơ giớiGóc nghiêng θ45-60075-850Tổn thất áp suất cực đại 80 80Hình 2.1 Song chắn rác thô.2.1.4 Song Chắn Rác Trung Bình Và Nhỏ SONG CHẮN RÁC CỐ ĐỊNH Tổn Thất Áp Lực Qua Song Chắn RácTrong đó:- hL: tổn thất áp suất (m);- C : hệ số lưu lượng qua SCR (= 0,6 đối với song sạch)- g : gia tốc trọng trường (m/s2);- Q : lưu lượng nước thải qua SCR (m3/s);1-3221××=AQgChL - A : dtích khe hở hiệu quả của phần SCR chìm trong nước. Thiết kế tương tự như SCR lớn; Gồm những tấm thép đục lỗ kích thước khe = 1 - 25 mm2; Thích hợp khi:+ Xử lý nước cấp, cần tách lượng rác nhỏ;+ Thường đặt sau SCR lớn.SONG CHẮN RÁC DI ĐỘNG Dạng Băng Chuyền (Belt or band screen)- Lưới bằng kim loại đặt ở nguồn cấp nước;- Gồm những tấm thép đục lỗ nối thành băng chuyền;- Nước đi qua, rác bị giữ lại. Song Chắn Rác Dạng Đĩa Và Dạng Trống (Disk Screen, Drum Screen)Dạng đĩa- Tương tự SCR băng chuyền;- Đường kính đĩa = 2 - 5 m;- Quay đĩa kim loại ngập một phần ngập trong nước;- CTR mắc vào SCR, đưa lên trên và đẩy ra ngoài;Dạng trống- Dạng thùng rỗng, một đầu kín;- Nước chảy vào qua đầu còn lại;- Làm sạch bằng tia nước.Hình 2.2 Song chắn mịn – dạng trống (fine-drum screen). Lưới chắn rác- Hệ thống cấp nước, đặt sau công trình thu;- Trong XLNT, thay bể lắng 1, tiết kiệm chi phí XD;- Tương tự SCR dạng trống, kích thước lỗ = 15-64 µm;- Đường kính SCR = 0,8 - 3 m;1-4 - Vận tốc quay = 0,05 m/s;- Làm sạch bằng áp suất tia nước;- Ứng dụng xử lý tảo; giảm SS trong các công trình xử lý liên tục;- Như một công trình xử lý độc lập đối với nước không có độ màu và độ đục do các hạt keo gây ra.2.2 MÁY NGHIỀN RÁC 2.2.1 Mục ĐíchMáy nghiền rác được sử dụng nhằm mục đích:- Nghiền chất thải rắn có kích thước lớn không cần loại khỏi dòng nước thải;- Tạo kích thước đồng đều.2.2.2 Vị Trí Đặt Máy Nghiền RácTrong hệ thống xử lý nuớc thải, máy nghiền rác có thể đặt ở những vị trí sau:- Song song với song chắn rác;- Song chắn rác  máy nghiền rác (nhằm loại những thành phần có nổi, có kích thước lớn cần tách khỏi dòng nước thải);- Chỉ sử dụng máy nghiền rác (không có song chắn rác) và luôn luôn đặt ở mương dẫn nước vào.Hình 2.3 Vị trí đặt máy nghiền rác. 2.2.3 Ư u Và Nhược ĐiểmƯu ĐiểmSử dụng máy nghiền rác trong hệ thống xử lý nước thải giúp giảm số lần làm sạch song chắn rác. Máy nghiền rác chỉ thích hợp cho các trạm xử lý công suất nhỏ.Nhược Điểm- Phải bảo dưỡng dụng cụ cắt thường xuyên;- SS tăng  ảnh hưởng công đoạn xử lý tiếp theo;- Gây tắc nghẽn hệ thống phân phối khí và thiết bị làm thoáng.1-5SCRMáy nghiền rácSCRMáy nghiền rác 2.3 BỂ LẮNG CÁT (GRIT CHAMBER)2.3.1 Nguồn Cát- Rửa đường phố;- Nước thải sinh hoạt.2.3.2 Mục ĐíchBể lắng cát được sử dụng nhằm mục đích:- Tránh mài mòn và phá hỏng những bộ phận chuyển động cơ học;- Giảm sự hình thành các chất lắng trong đường ống, kênh dẫn;- Giảm số lần làm sạch thiết bị phân hủy.2.3.3 Cơ Sở Lý Thuyết- Dựa vào q trình lắng tự do của các hạt;- Áp dụng định luật Stokes (với dòng chảy tầng).+ Định luật Stoke (đv cáchạt hình cầu)- Vs : vận tốc lắng (m/s);- g : gia tốc trọng trường (m/s2);- ρs: khối lượng riêng của chất rắn (kg/m3);- ρL: khối lượng riêng của chất lỏng (kg/m3);- µ : độ nhớt của chất lỏng (kg/s.m).- Hạt có d = 0,2 mm, ρs = 2,65 kg/L, ρL = 1 kg/L,  Vs = 0,021 m/s1-6( )µρρ.18 2dgVLsS−=vnvsvh= 0,3 m/svs = 0,021 m/sChiều dài hiệu quảĐường chuyển động của hạt cátĐường chuyển động của hạt keo hữu cơDiệän tích tiết diện ngang = W x HLWHQQvhvsDiện tích đáy = W x L - Diện tích tiết diện ngang của bể lắng cát: - Chiều dài cần thiết của bể lắng cát:W x hmax x Vh = W x L x vs+ hmax: Chiều cao cực đại của bể lắng cát;+ vs: Vận tốc lắng của hạt cát d = 0,2 mm, vs = 0,021 m/s;+ L: Chiều dài của bể lắng cát;+ vh: Vận tốc theo phương ngang (vận tốc tới), vh = 0,3 m/s.L ≈ 14 hmax- Hệ số an toàn f = 1,2 - 1,5  L ≥ 18 hmax- Tốc độ lắng của hạt cát trong nước thải = độ lớn thủy lực của hạt = tải trọn bề mặt của bể lắng cát = U0Bảng 2.1 U0 theo đường kính hạt trong nước thải sinh hoạt ở 150Cd (mm) U0 (mm/s) d (mm) U0 (mm/s)0,10 5,12 0,30 28,300,12 7,37 0,35 34,500,15 11,50 0,40 40,700,20 18,70 0,50 51,600,25 24,20Nguồn: Lai (1999).2.3.4 Đặc Tính Và Số Lượng Cát Trong Nước ThảiĐặc Tính- Tương đối dễ làm ráo nước;- Sau khi làm khô, độ ẩm = 13-65%; VSS = 1 - 56%1-7Diện tích tiết diện ngang = W x HLWHQQvhvsDiện tích đáy = W x LQmax (m3/s)Vh (m/s)Lưu lượng cực đại Vận tốc ngang theo thiết kế = 0,3 m/sW x H ==hsvLvh=max - Cát trơ (sạch) có ρ = 2,65 - 2,7 kg/L;- Khi có chất hữu cơ dính bám ρ = 1,3 kg/L;- Khi đổ thành đống ρ = 1.600 kg/m3;- Kích thước hạt cát d = 0,2 - 2 mm;- Cát chưa rửa có thể chứa ≥ 50% cặn hữu cơ.Lượng cát phát sinh từ bể lắng cát có thể ước tính bằng 0,037-0,22 m3 cát/1000 m3 nước thải.Hình 2.4 Bể lắng cát.2.3.5 Thiết Kế Bể Lắng CátBỂ LẮNG CÁT NGANGTrong bể lắng cát ngang, nước chuyển động theo phương ngang (dọc theo chiếu dài bể và mặt bằng bể có dạng hình chữ nhật.- Chiều cao phần công tác H của bể chọn theo tỷ lệ H/L, kiểm tra theo V và thời gian lưu nước (HRT_;- HRT = 1 - 2 phút = 60 - 120 s;- Để chất hữu cơ không lắng được, vận tốc dòng chảy phải bằng hằng số. Điều này có thể khống chế được bằng cách xây cửa tràn;1-8BLL12bbθ∆P∆HL12bHh2Mương thu hẹp để giữ vt nước = const trong bể - Chiều rộng cửa tràn thu hẹp từ B xuống b;- Đáy cửa tràn chênh với đáy bể lắng cát một khoảng tính bằng ∆P nhằm tạo độ chênh áp, nhờ đó nước ra khỏi bể lắng có vận tốc không đổi. Trong đó:+ Qmax, Qmin: lưu lượng tối đa và tối thiểu qua BLC khi tốc độ nước chảy qua bể là v không đổi;+ K = Qmin/Qmax;+ m: hệ số lưu lượng của cửa tràn phụ thuộc vào góc tới (Bảng 2.2). Bảng 2.2 Giá trị m đối với cửa tràn theo góc tới θb/BCotgθ = 0 Cotgθ = 0,5 Cotgθ = 1 Cotgθ = 2 Cotgθ = 30,1 0,320 0,343 0,350 0,353 0,3500,2 0,324 0,346 0,352 0,355 0,3520,4 0,330 0,350 0,356 0,358 0,3560,6 0,340 0,356 0,361 0,363 0,3610,8 0,355 0,365 0,369 0,370 0,3690,9 0,367 0,373 0,375 0,376 0,3751,0 0,385 0,385 0,385 0,385 0,385- Vận tốc lắng của cát thay đổi theo kích thước hạt cát và nhiệt độ (Bảng 2.3).Bảng 2.3 Vtốc lắng của cát trong nước ở t0C khác nhaud (mm)Vận tốc lắng (mm/s) d (mm)Vận tốc lắng (mm/s)50C 100C 150C 200C 50C 100C 150C 200C3,50 240,5 245,5 250,5 255,5 0,275 21,55 23,78 26,0 28,823,00 225,5 227,5 232,5 237,5 0,25 18,45 20,5 22,5 24,62,50 204,2 209,2 214,2 219,2 0,20 12,85 14,5 16,15 17,82,00 182,5 187,5 192,5 197,5 0,15 7,87 9,15 10,42 11,691,75 168,2 173,2 178,2 183,2 0,14 6,92 8,12 9,32 10,521,50 151,5 156,5 161,5 166,5 0,13 6,00 7,15 8,30 9,451,25 133,0 138,0 143,0 148,0 0,125 5,52 6,64 7,77 8,901,00 112,0 116,85 121,7 126,55 0,12 5,1 6,175 7,25 8,3250,90 103,2 107,9 112,6 117,2 0,11 4,55 5,40 6,25 7,100,85 98,4 102,95 107,5 112,05 0,10 3,85 4,6 5,35 6,100,80 93,65 98,08 102,92 106,92 0,095 3,44 4,14 4,84 5,540,77 91,3 95,65 100,0 104,35 0,0925 3,34 3,97 4,60 5,230,75 88,1 92,3 96,5 100,7 0,090 3,15 3,75 4,35 4,950,70 81,6 85,7 89,8 93,9 0,085 2,82 3,36 3,90 4,440,65 74,8 78,75 82,7 86,65 0,080 2,525 3,005 3,485 3,9650,60 67,8 71,55 75,3 79,05 0,075 2,245 2,665 3,085 3,5050,50 53,35 56,68 60,0 63,32 0,070 1,940 2,32 2,70 3,081-92332max112−−××××××=KKQvBgmvBb3231min3232max111 KKvBQKKKvBQP−−××=−−××=∆− Bảng 2.3 Vtốc lắng của cát trong nước ở t0C khác nhaud (mm)Vận tốc lắng (mm/s) d (mm)Vận tốc lắng (mm/s)50C 100C 150C 200C 50C 100C 150C 200C0,400 39,7 42,6 45,5 48,4 0,0685 1,847 2,217 2,587 2,9570,375 36,2 39,0 41,8 44,6 0,0690 1,682 2,007 2,332 2,6570,350 32,4 35,05 37,7 40,35 0,0615 1,51 1,805 2,10 2,3950,325 28,7 31,2 33,7 36,2 0,0600 1,455 1,73 2,005 2,2800,300 25,1 27,45 29,7 32,15 0,0570 1,325 1,57 1,815 2,060- Chiều cao lớp cát trong bể lắng cát:+ hc: chiều cao lớp cát trong bể;+ L : chiều dài bể lắng cát;+ n : số ngăn công tác;+ B : chiều rộng của một ngăn công tác.- Chiều cao xây dựng của bể lắng cát:HXD = hmax + hc + 0,4- Kiểm tra lại sao cho vmin ≥ 0,15 m/s.- Diện tích hữu ích của sân phơi cát:+ F : diện tích hữu dụng của sân phơi cát (m2);+ P : lượng cát giữ lại ở bể lắng P = 0,02 l/ng.ngđ;+ N : dân số tính toán;+ h : chiều cao lớp bùn cát = 4-5 m/năm.BỂ LẮNG CÁT THỔI KHÍỨng Dụng- Trạm xử lý nước thải sinh hoạt công suất lớn;- Khí sẵn có, rẻ tiền;- Quá trình sục khí làm tăng hiệu quả xử lý.Ưu Điểm- Hiệu quả không phụ thuộc vào lưu lượng;- Quá trình sục khí cung cấp năng lượng tách chất hữu cơ khỏi cát;- Hiệu quả tách cát cao;- Tránh quá trình phân hủy chất hữu cơ khi vận tốc dòng chảy nhỏ.1-10nBLWhcc××=hNPF×××=1000365 [...]... nước; - Ứng dụng xử lý tảo; giảm SS trong các cơng trình xử lý liên tục; - Như một cơng trình xử lý độc lập đối với nước khơng có độ màu và độ đục do các hạt keo gây ra. 2.2 MÁY NGHIỀN RÁC 2.2.1 Mục Đích Máy nghiền rác được sử dụng nhằm mục đích: - Nghiền chất thải rắn có kích thước lớn khơng cần loại khỏi dịng nước thải; - Tạo kích thước đồng đều. 2.2.2 Vị Trí Đặt Máy Nghiền Rác Trong hệ thống xử. .. trong hệ thống xử lý nước thải giúp giảm số lần làm sạch song chắn rác. Máy nghiền rác chỉ thích hợp cho các trạm xử lý công suất nhỏ. Nhược Điểm - Phải bảo dưỡng dụng cụ cắt thường xuyên; - SS tăng  ảnh hưởng công đoạn xử lý tiếp theo; - Gây tắc nghẽn hệ thống phân phối khí và thiết bị làm thoáng. 1-5 SCR Máy nghiền rác SCR Máy nghiền rác Xác định V bùn sinh ra từ bể lắng đợt 1 khi xử lý 1 Mgal NT... Lọc Nhanh - Thường dùng trong hệ thống xử lý nước thải: + Nước thải  song chắn rác  bể phản ứng  bể tạo bông  bể lắng 2  bể lọc nhanh + Nước thải  song chắn rác  bể keo tụ tạo bông  bể lọc nhanh - Vận tốc lọc từ 5 – 15 m/h; - Chu kỳ rửa lọc rất nhanh: 1 lần/12 giờ hoặc 1 lần/24 giờ; - Rửa lọc bằng phương pháp rửa ngược, lượng nước dùng bằng 3-6% nước xử lý. Bảng 2.9 Số liệu điển hình trong thiết... Dụng - Trạm xử lý nước thải sinh hoạt cơng suất lớn; - Khí sẵn có, rẻ tiền; - Q trình sục khí làm tăng hiệu quả xử lý. Ưu Điểm - Hiệu quả không phụ thuộc vào lưu lượng; - Q trình sục khí cung cấp năng lượng tách chất hữu cơ khỏi cát; - Hiệu quả tách cát cao; - Tránh quá trình phân hủy chất hữu cơ khi vận tốc dịng chảy nhỏ. 1-10 nBL W h c c ×× = h NP F × ×× = 1000 365 CHƯƠNG 2 CÁC CƠNG TRÌNH XỬ LÝ CƠ HỌC 2.1...- Rửa khí - nước nối tiếp nhau + Tránh thất thốt vật liệu lọc (cát mịn, than hoạt tính, anthracite); + Sục khí để tách cặn bẩn bám trên bề mặt vật liệu lọc; + Rửa bằng nước. - Quá trình rửa ngược tiêu thụ 5 - 10% nước đã xử lý; - Kết hợp rửa khí - nước giảm được 20 - 30% lượng nước. Hình 2.13 Hệ thống rửa bằng khơng khí. Hình 2.14 Rửa bề mặt. 2.7.7... m/s  Tránh đẩy rác qua khe hở của song chắn rác - Vận tốc cực tiểu qua SCR : 0,4 m/s  Tránh phân hủy các chất hữu cơ và lắng cặn. - Tổn thất áp suất qua SCR + Hệ thống xử lý nước cấp : h L = 0,05 - 0,15 m; + Hệ thống xử lý nước thải : h L = 0,10 - 0,40 m. - Góc nghiêng và tổn thất áp suất cực đại Thông số Phương pháp làm sạch Thủ cơng Cơ giới Góc nghiêng θ 45-60 0 75-85 0 Tổn thất áp suất cực đại... tan; 1-24 Chất lượng nước sau XL Giới hạn chất lượng nước sau XL Tổn thất áp suất qua bể lọc Tổn thất áp suất cuối cùng có thể chấp nhận Chất lượng nước sau XL và tổn thất áp suất Thời gian hoặc thể tích lọc nước - V H : vận tốc giới hạn trong vùng lắng (m/s); - k: hằng số phụ thuộc vào tính chất cặn + k = 0,04 đối với cát rời; + k = 0,06 đối với cặn dính kết; + k = 0,05 đối với nước thải sinh hoạt. -... vật liệu lọc. 1-26 VLL Khơng khí Bọt khí VLL Cát Nước sau lọc Cát Nước sau lọc Than Cát granat Nước sau lọc Than Cát Hình 2.9 Bể lắng đứng. Hình 2.10 Quỹ đạo lắng của hạt lắng độc lập trong bể lắng ngang. - v 0 : vận tốc lắng tới hạn = V của hạt lắng theo độ sâu h 0 và HRT = t 0 - Thời gian lưu nước t 0 + V: thể tích bể (m 3 ); + Q: lưu lượng nước thải vào bể (m 3 /h); + l : chiều dài bể (m); +... 1%. - Vùng thu nước sau lắng (Outlet Zone) + Cần máng tràn/kênh dẫn để tránh xáo trộn cặn đã lắng. Hình 2.6 Các vùng trong bể lắng ngang. Hình 2.7 Các vùng trong bể lắng đứng. Hình 2.8 Bể lắng ngang. 1-14 Vùng phân phối nước vào Vùng lắng Vùng thu nước ra Vùng chứa bùn Vùng chứa bùn Độ dốc 1% Vùng phân phối nước vào Vùng lắng Vùng thu nước ra Máng tràn Vách ngăn châm lỗ Q Vùng nước vào Vùng... gian lưu nước (h) a,b : hằng số thực nghiệm. Bảng 2.6 Giá trị hằng số thực nghiệm a, b ở t 0 ≥ 20 0 C Chỉ tiêu a (h) b Khử BOD 5 0,018 0,020 Khử SS 0,0075 0,014 Bảng 2.7 Tỷ trọng và nồng độ cặn lắng trong bể lắng đợt 1 Loại cặn lắng Tỷ trọng Nồng độ tính theo trọng lượng (%) Khoảng Đặc trưng 1. Nước thải vào thẳng bể - Từ HT cống riêng 1,03 4 - 12 5,0 - Từ HT cống chung 1,05 4 - 12 6,5 2. Nước thải . bằng áp suất tia nước; - Ứng dụng xử lý tảo; giảm SS trong các công trình xử lý liên tục;- Như một công trình xử lý độc lập đối với nước không có độ màu. lắng cặn.- Tổn thất áp suất qua SCR+ Hệ thống xử lý nước cấp : hL = 0,05 - 0,15 m;+ Hệ thống xử lý nước thải : hL = 0,10 - 0,40 m.- Góc nghiêng và tổn