Đề xuất sơ đồ công nghệ và tính toán các công trình chính trong một hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt

Đề xuất sơ đồ công nghệ và tính toán các công trình chính trong một hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt Đề xuất sơ đồ công nghệ và tính toán các công trình chính trong một hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt Đề xuất sơ đồ công nghệ và tính toán các công trình chính trong một hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt Đề xuất sơ đồ công nghệ và tính toán các công trình chính trong một hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt Đề xuất sơ đồ công nghệ và tính toán các công trình chính trong một hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt Đề xuất sơ đồ công nghệ và tính toán các công trình chính trong một hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt Đề xuất sơ đồ công nghệ và tính toán các công trình chính trong một hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt Đề xuất sơ đồ công nghệ và tính toán các công trình chính trong một hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt Đề xuất sơ đồ công nghệ và tính toán các công trình chính trong một hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt Đề xuất sơ đồ công nghệ và tính toán các công trình chính trong một hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt Đề xuất sơ đồ công nghệ và tính toán các công trình chính trong một hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt Đề xuất sơ đồ công nghệ và tính toán các công trình chính trong một hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt Đề xuất sơ đồ công nghệ và tính toán các công trình chính trong một hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt Đề xuất sơ đồ công nghệ và tính toán các công trình chính trong một hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt Đề xuất sơ đồ công nghệ và tính toán các công trình chính trong một hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt Đề xuất sơ đồ công nghệ và tính toán các công trình chính trong một hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt

ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG

Họ và tên sinh viên :

1 Đề xuất sơ đồ công nghệ và tính toán các công trình chính trong một hệ thống

xử lý nước thải sinh hoạt theo các số liệu dưới đây:

- Nguồn thải loại : Nuoc thải sản xuất nước ngọt

- Công suất thải nước : 1500 m3/ngày đêm

- Chỉ tiêu chất lượng nước thải :

STT Chỉ tiêu Đơn vị đo Giá trị

2 Thể hiện các nội dung nói trên vào :

- Thuyết minh công nghệ ( đề xuất hai phương án công nghệ,lựa chọn 1phương án)

- Bản vẽ sơ đồ công nghệ theo cao trình,lớp nước

-Vẽ chi tiết 3 công trình chính

- Bản vẽ tổng mặt bằng khu xử lý

CHƯƠNG I :TỔNG QUAN VỀ NGUỒN THẢI VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ.

1,

Trong sản xuất công nghiệp, nước thải được tạo ra trong quá trình khai thác và chế biến các nguyên liệu hữu cơ, vô cơ Trong các quá trình công nghệ, các nguồn nước thải như:

- Nước tạo thành từ các phản ứng hóa học

- Nước ở dạng ẩm tự do và liên kết trong nguyên liệu và chất ban đầu, được tách ra trong quá trình chế biến

- Nước rửa nguyên liệu , sản phẩm, thiết bị

- Nước chiết, nước hấp thụ

- Nước làm nguội

2, Thành phần, phân loại, tác hại.

- Nước thải bị ô nhiễm bởi các chất khác nhau Theo WHO, các chất ô nhiễm hóa học nước được phân loại như sau:

- Chất hữu cơ không bền sinh học

- Các muối vô cơ ít độc

- Các hợp chất gen sinh học

- Các chất độc đặc biệt bao gồm các kim loại nặng, các hợp chất tổng hợp hữu

cơ không phân hủy sinh học

- Nước thải trong nhiều ngành sản xuất, ngoài các chất hữu cơ và vô cơ hòa tan còn chưa tạp chất keo cũng như tạp chất phân tán lơ lửng thô và mịn mà khối lượng riêng của chúng có thể lớn hơn hay nhỏ hơn khối lượng riêng củanước

- Tác hại đến môi trường của nước thải do các thành phần ô nhiễm tồn tại trong nước thải gây ra

• COD, BOD Sự khoánghóa, ổn định chất hữu cơ tiêu thụ một lượng lớn

và gây ra thiếu hụt oxy của nguồn tiếp nhận dẫn đến ảnh hưởng đến hệ sinhthái môi trường nước Trong phân hủy yếm khí sinh ra các sản phẩm như H2S, NH3, CH4…làm cho nước có mùi hôi thối và làm giảm pH của môi trường

• SS: Lắng đọng ở đầu cống xả có thể gây cản trở dòng chảy, thay đổi kích thước và chế độ thủy lực sông hồ,hiên tượng cặn lắng hữu cơ kèm theo quátrình hô hấp vi sinh trong lớp bùn gây thiếu oxi tạo nên các chất độc hại gây mùi và màu đen.

• Nhiệt độ: Nhiệt độ của nước thải sinh hoạt thường không ảnh hưởng đến đời sống thủy sinh vật nước

• Vi trùng gây bệnh: Gây ra các bệnh lan truyên bằng đường nước như tiêu chảy, ngộ độc thức ăn, vàng da…

• Các hợp chất hữu cơ: Quá trình oxi hóa các hợp chất hữu cơ trong nước thường tạo nên sự thiếu hụt oxi làm mất cân bằng sinh thái trong nguồn nước tạo ra điều kiện kị khí, gây ra ô nhiễm bởi các sản phẩm mùi độc hại làm giảm pH của môi trường nước

• Màu, mùi: Gây mất mỹ quan, mùi hôi thối khó chịu

• Tổng Nitocao: là những nguyên tố dinh dưỡng đa lượng, nếu nồng độ quácao gây nên hiện tượng phú dưỡng hóa gây ô nhiễm môi trường nước

3, Tổng quan các phương pháp xử lý nước thải công nghiệp.

Các phương pháp xử lý nước thải được phân loại như sau :ng pháp x lý nử lý nước thải được phân loại như sau : ước thải được phân loại như sau :c th i đải được phân loại như sau : ược phân loại như sau :c phân lo i nh sau :ại như sau : ư

- Theo đặc tính của quy trình xử lý, được chia ra :

 Xử lý nước thải bằng phương pháp cơ học,

 Xử lý nước thải bằng phương pháp hóa lý,

 Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học

- Theo công đoạn xử lý được chia ra :

Xử lý cơ học là nhằm loại bỏ các tạp chất không hoà tan chứa trongnước thải và được thực hiện ở các công trình xử lý: song chắn rác, bể lắngcát, bể lắng, bể lọc các loại.

Song chắn rác, lưới chắn rác làm nhiệm vụ giữ lại các chất bẩn kíchthước lớn có nguồn gốc hữu cơ

Bể lắng cát được thiết kế trong công nghệ xử lý nước thải nhằm loại

bỏ các tạp chất vô cơ, chủ yếu là cát chứa trong nước thải

Bể lắng làm nhiệm vụ giữ lại các tạp chất lắng và các tạp chất nổichứa trong nước thải Khi cần xử lý ở mức độ cao(xử lý bổ sung) có thể sửdụng các bể lọc, lọc cát,

3.2 Xử lý sinh học

Cơ sở của phương pháp xử lý sinh học nước thải là dựa vào khả năngoxy hoá các liên kết hữu cơ dạng hoà tan và không hoà tan của vi sinhvật – chúng sử dụng các liên kết đó như là nguồn thức ăn của chúng.Các công trình xử lý sinh học trong điều kiện tự nhiên gồm có:

3 4 Xử lý cặn thải

Nhiệm vụ của xử lý cặn ( cặn được tạo nên trong quá trình xử lý nước thải) là:

 Làm giảm thể tích và độ ẩm của cặn

 Ổn định cặn

 Khử trùng và sử dụng lại cặn cho các mục đích khác nhau

Rác( gồm các tạp chất không hoà tan kích thước lớn: cặn bã thực vật, giấy, giẻlau, ) được giữ lại ở song chắn rác có thể được chở đến bãi rác( nếu lượng ráckhông lớn) hay nghiền rác và sau đó dẫn đến bể mêtan để tiếp tục xử lý

Cát từ các bể lắng được dẫn đến sân phơi cát để làm ráo nước và chở đi sử dụngvào mục đích khác

Cặn tươi từ bể lắng cát đợt một được dẫn đến bể mêtan để xử lý

Một phần bùn hoạt tính (vi sinh vật lơ lửng) từ bể lắng đợt 2 được dẫn trở lạiaeroten để tiếp tục tham gia quá trình xử lý (gọi là bùn hoạt tính tuần hoàn) , phầncòn lại ( gọi là bùn hoạt tính dư) được dẫn đến bể nén bùn để làm giảm độ ẩm và thểtích, sau đó được dẫn vào bể mêtan để tiếp tục xử lý

Đối với các trạm xử lý nước thải xử dụng bể biophin với sinh vật dính bám, thì

bùn lắng được gọi là màng vi sinh và được dẫn đến bể mêtan

Cặn ra khỏi bể mêtan có độ ẩm 96-97% Để giảm thể tích cặn và làm ráo nước cóthể ứng dụng các công trình xử lý trong điều kiện tự nhiên như: sân phơi bùn, hồchứa bùn, hoặc trong điều kiện nhân tạo: thết bị lọc chân không, thết bị lọc ép, thiết

bị li tâmcặn,… Độ ẩm của cặn sau xử lý đạt 55-75%

Để tiếp tục xử lý cặn có thể thực hiện sấy bằng nhiệt với nhiều dạng thiết bị khácnhau: thiết bị sấy dạng ống, dạng khí nén, dạng băng tải,…Sau khi sấy độ ẩm còn 25-30% và cặn ở dạng hạt dễ dàng vận chuyển

Đối với các trạm xử lý công suất nhỏ, việc xử lý cặn có thể tiến hành đơn giảnhơn: nén và sau đó làm ráo nước ở sân phơi cặn trên nền cát.

Bảng1.: Gia trị các thông số ô nhiễm

TT Chỉ tiêu Gía trị Đơn

vị

QCVN40:2011/

BTNMT(Cột B)

Yêu cầu xửlý

So sánh với QCVN 40:2011/BTNMT cột B cần phải xử lý BOD5, COD,SS

Thành phần nước thải đầu vào có tỷ lệ BOD COD = 10001350 = 0,74 > 0,5 ( phải xử lí

Trong đó:

BOD5 v: Hàm lượng BOD5 trong nước thải đầu vào, (mg/l)

BOD5tc: Hàm lượng BOD5 trong nước thải xử lý cho phép xả thải nguồn nước,

(mg/l)theo tiêu chuẩn

 Mức độ xử lý đối với hàm lượng COD

COD = COD v−COD tc

COD v × 100 = 1350−1501350 × 100 = 88,88%

Trong đó:

CODV: Hàm lượng COD trong nước thải đầu vào, (mg/l)

CODtc: Hàm lượng COD trong nước thải xử lý cho phép xả thải nguồn nước, (mg/

l) theo tiêu chuẩn

 Mức độ xử lý đối với hàm lượng SS

SS = SS v−SS tc

SS v × 100 = 750−100750 × 100 =86,67%

Trong đó:

SSv: Hàm lượng chất lơ lửng trong nước thải chưa xử lý, (mg/l)

SStc: Hàm lượng chất lơ lửng trong nước thải xử lý cho phép xả thải nguồn nước,

(mg/l) theo tiêu chuẩn

CHƯƠNG II: PHÂN TÍCH, LỰA CHỌN, ĐỀ

XUẤT CÔNG NGHỆXỬ LÝ PHÙ HỢP

Sơ đồ công nghệ xử lí nước thải:Phương án 1

Thuyết minh:Nước thải cần xử lí đi qua song chắn rác,tại đây 2/3 rác được giữ

lại, rác được đưa đến thùng rác và xử lí.Nước thải tiếp tục được đưa đến bể điều hòa khuấy trong cơ khí do hàm lượng BOD5 lớn.Sau đó nước thải tiếp tục được đưa đến bể keo tụ tạo bông kết hợp với bể phán ứng sử dụng phèn nhôm để xử lí

sơ bộ về độ đục,và hàm lượng cặn lơ lửng.Rồi nước thải tiếp tục được đưa đến bể lắng 2 lớp vỏ để xử lí sơ bộ COD,BOD5 và SS.Bùn thải được đưa sang bể chứa bùn ,đến bể ép bùn và máy nén bùn Nước thải tiếp tục qua bể SBR ,bể SBR có nhiệm vụ như 3 bể( lắng 1 , aeroten và lắng 2)tại đây hàm lượng COD,BOD5,SS được xử lí và giảm một cách nhanh chóng.Nước tiếp tục qua bể tiếp xúc(bể tiếp xúc có nhiệm vụ khử trùng) sử dụng clo để xử lý, thải ra nguồn tiếp nhận

Ưu điểm:

Tiết kiệm diện tích xây dựng

Nhược điểm;

Chất lượng nước xử lí không triệt để

Vận hành phức tạp

Cần người có chuyên môn cao

Nước sau xử lí không thải trực tiếp ra môi trường

Sơ đồ công nghệ phương án 2

Nguồn tiếp nhận:QCVN:40-2011/BTNMT( Cột B)

Thuyết minh: Nước thải được thu gom qua song chắn rác,để loại bỏ các tạp chất

thô có kích thước lớn như rác, giấy nilon…có trong nước thải nhằm đảm bảo chomáy bơm, các công trình và thiết bị xử lý hoạt động ổn định Sau đó, rác thảiđược đưa đến thùng rác và mang đi chôn lấp

Nước thải được đưa đến bể lắng cát ngang để lắng các tạp chất vô cơ đảm bảocho quá trình xử lý sau, cát từ bể lắng được dẫn đến sân phơi cát để làm ráo nước

và đem đi san lấp hoặc dải đường Sau đó đưa qua bể điều hoà, bể này giữ chứcnăng điều hoà nước thải về lưu lượng và nồng độ Nước thải tiếp tục được đi vàocác công trình xử lý sinh học

Do lượng BOD5,COD trong nước thải cao nên áp dụng quy trình xử lý 2 bậc Bậc

1 xử lý yếm khí, bậc 2 xử lý hiếu khí để tăng hiệu quả xử lý

Tại bể kị khí UASB nhờ hoạt động phân hủy của các vi sinh vật kị khí biến đổicác chất hữu cơ đơn giản thành các chất vô cơ đơn giản và các khí sinh học.Chính các chất hữu cơ có trong nước thải là nguồn thức ăn và năng lượng cho visinh vật hoạt động Hiệu quả hoạt động của bể phụ thuộc vào nhiều yếu tố như

pH, nhiệt độ, độ kiềm, hàm lượng kim loại nặng,

Sau khi đi qua bể kị khí UASB nước thải tiếp tục được dẫn đến bể bể keo tụtạo bông để xử lí sơ bộ SS Sau đó nước thải được dẫn sang bể lắng 2 vỏ ,xử líSS,COD,BOD5 Rồi dẫn sang bể Aeroten nhằm xử lý triệt để COD và BOD.Tại

bể Aeroten, các chất hữu cơ còn lại sẽ được phân hủy bởi các vi sinh vật hiếu khí,

xử lý tiếp phần BOD5, COD còn lại vừa làm giảm mùi hôi có trong nước thải Ởđây khí được cung cấp nhờ các đĩa phân phối khí giúp cho quá trình hòa tan oxyđược hiệu quả Các vi khuẩn và vi sinh vật sống dùng chất nền (BOD) và chấtdinh dưỡng (N,P) làm thức ăn để chuyển hóa chúng thành các chất trơ không hòatan và thành tế bào mới

Hiệu quả xử lý của bể đạt tử 75% -90% Nước thải sau khi đi qua bể aeroten, các chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học hoàn toàn.Sau khi xử lý ở bể Aeroten nước thải

từ bể lắng tiếp tục chảy qua bể khử trùng nhằm tiêu diệt vi trùng và mầm bệnh có

trong nước thải.Nước thải sau xử lí đạt quy QCVN40/2011/BTNM (cột B) sẽ thải

nước thải

Quy trình xử lý nước thải chỉ phù hợp cho lưu lượng nước thải thấp

Xử lý nước thải với lưu lượngnước thải lớn

Nước sau xử lí Thải ra cổng thoát nước Thải trực tiếp ra môi trường

Nhận xét: Sau khi so sánh 2 công nghệ xử lý thấy rằng: Phương án 2 có nhiều

ưu điểm phù hợp với yêu cầu thiết kế cho trạm xử lý nước thải về quy mô, kinh

tế, quản lý và vận hành Chính vì vậy chọn phương án 2 để tính toán thiết kế côngtrình xử lý nước thải công nghiệp công suất 1.500m3/ ngày đêm

C: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ

THEO PHƯƠNG ÁN 2

I Tính toán mương dẫn nước thải

Nước thải được thu theo mương dẫn chảy qua song chắn rác

Tính toán

Các thông số tính toán mương dẫn nước thải

+lưu lượng nước vào mương Qmax=0,036 (m3/s)

+vận tốc trung bình qua khe hở của song chắn,theo TCVN 7957:2008 điều 7.2.10 thì

V=0,8-1,0 (m/s) do đó chọn vận tốc nước chảy trong mương

V=0,9(m/s)

+chọn mương có tiết diện hình chử nhật Ta có Q= WxV

Suy ra ,diện tích mặt cắt ướt của mương dẫn W = Q V =0,0360,9 = 0,04(m2)Chọn mương có tiết diện hình chử nhật Có B=2h sẽ cho tiết diện tốt về mặt thủy lực

Trong đó:

B: chiều rộng của mương dẫn nước(m)

h: chiều cao mực nước trong mương(m)

Hơn nữa có W=Bxh = 2hxh = 2h2

- Chiều cao xây dựng của mương : H = h + h’

Với h’ là chiều cao bảo vệ của mương h’ : (0,1-0,2)m

Bảng 3: Thông số thiết kế mương dẫn nước thải

7 Độ dốc , i min % 4

1) Tính toán song chắn rác

Loại bỏ các tạp chất có kích thước lớn như bao ni lông, ống hút,

… nằm lẫn trong nước thải Nhờ đó tránh làm tắc nghẽn và bào mòn bơm, đường ống hoặc kênh dẫn

 Tính toán

Các thông số tính toán song chắn rác

Q = 1500 (m3/ngày đêm)BOD5 = 1000 (mg/l)COD = 1350 (mg/l)

Trong đó:

- Ko = 1.05: hệ số tính đến mức độ cản trở dòng chảy do hệ thống cản rác,

Q max s : lưu lượng lớn nhất giây, Q max s = 0,036 m3/s

- b = 16÷20mm : khoảng cách giữa các khe hở của song chắn rác, chọn b =

16 mm = 0,016 m [7.2.9 TCVN 7957]

- V = 0,8÷1 m/s: vận tốc nước chảy qua song chắn rác [7.2.10 TCVN 7957]

Chọn V = 0,9 m/s (song chắn rác làm sạch bằng cơ giới)

- h: chiều sâu lớp nước qua song chắn, h1 = h = 0,14 (m)

n = 0,9× 0,016 ×0,140,036 × 1,05 = 18 khe

Chọn số khe là 18, thì số song chắn là 17

Chiều rộng của song chắn rác

Bs = S × (n – 1) + b × n [3.2 trang 68 sách xử lí nước thải đô thị]

n: số khe hở của song chắn rác

b: khoảng cách giữa các khe hở, b = 16 mm = 0,016 m

 Kiểm tra vận tốc dòng chảy ở phần mở rộng của mương trước song chắn rác ứng với Q min s để khắc phục khả năng lắng đọng cặn khi vận tốc nhỏ hơn 0,4 m/s

V kt = Q min

s

h min × B s

Trong đó:

Q min s : lưu lượng giây nhỏ nhất chảy vào mỗi song chắn rác, Q min s = 8,42.10 −3(m3/s)

- hmin: chiều sâu nhỏ nhất của lớp nước qua song chắn rác,

hmin = hmax x kmin /kmax =0,14 x0,485/2,08 = 0,033 (m)

- Bs: chiều rộng của song chắn rác, Bs = 0,65m

Vkt = 8,42 10−3

0,033× 0,5 = 0,51 m/s >0,4 m/s (Thoả mãn yêu cầu)

 Tổn thất áp lực qua song chắn rác

hs = ξ × V max2

2× g × p (3.3 trang 68 xử lí nước thải đô thị)

ξ = β × (b s)43 × sin α (3.4 trang 69 xử lí nước thải đô thị)

- s là chiều dày thanh chắn, lấy s = 0,008m

- b: Khoảng cách giữa các thanh, b = 0,016 m

- β: Yếu tố hình dạng của thanh chắn, chọn hình dạng tiết diện của song chắnrác kiểu hình chữ β = 2,42(trang 69 sách xử lí nước thải đô thị)

- α: Góc nghiêng đặt song chắn rác so với phương ngang, chọn α = 60o [trang66]

- Bm: chiều rộng của mương dẫn, Bm = B = 0,28 m

- φ: góc nghiêng chỗ mở rộng, φ = 20o (trang 67 xử lí nước thải đô thị)

 Chiều dài phần mở rộng sau song chắn rác

Ls: chiều dài phần mương đặt song chắn rác, Ls = 1,5 m

 Chiều sâu xây dựng của phần mương đặt song chắn rác

HXD = hmax + hs +hf = 0,14 + 0,06 + 0,5 = 0,7(m)

Trong đó:

- hmax = 0,14: độ đầy ứng với chế độ Qmax

- hs: tổn thất áp lực qua song chắn rác, hs = 0,06 m

- hf: chiều cao phía trên mặt nước của song chắn rác, lấy hf = 0,5

Bảng 4: Thông số thiết kế song chắn rác

Hiệu quả khử SS qua SCR là 15% ; BOD 5 , COD qua SCR là 5%

Hàm lượng SS , COD ,BOD5 sau SCR đạt:

SS = 750 * 85% = 637,5 (mg/l)

BOD5 = 1000 * 95% = 950(mg/l)

COD = 1350 * 95% =1282,5(mg/l)

2) Tính toán bể lắng cát (bể lắng cát ngang)

 Nhiệm vụ : Bể lắng cát ngang được thiết kể để loại bỏ các tạp chất vô cơ

không hòa tan như cát sỏi ,xỉ và các vật liêu rắn khác có vận tốc lắng (hay trọng lượng riêng) lớn hơn các chất hữu cơ có thế phân huỷtrong nước thải

H chiều sâu tính toán của bể lắng cát chọn H=1.5(m)

tiêu chuẩn 0,5-2 bảng 28 TCVN 7957 :2008 trang 39

Trong đó :Qtb là lưu lượng nước thải trung bình: Qtb=1500 (m3/ngày đêm)

qo :là lưu lượng cát trong 1000 m3 nước thải :qo =0,15 (m3cát)

(trang 70 sách xử lí nước thải đô thị _ Lâm Minh Triết)

Chiều cao lớp cát trong bể lắng cát ngang trong 1 ngày đêm là:

hc = W c ×t L× B × n = 5× 0,385 ×2 0,225 ×1 = 0,058 (m)

Trong đó:

- Wc lượng cát sinh ra trung bình một ngày đêm, Wc = 0,225 m3/ ngày đêm

- L chiều dài bể lắng cát ngang

Bảng 5: Thông số bể lắng cát ngang