tính toán thiết kế trạm xử lý nước thải khu nhà ở chung cư cao tầng công suất 1350m3/ngày đêm

trình bày tính toán thiết kế trạm xử lý nước thải khu nhà ở chung cư cao tầng công suất 1350m3/ngày đêm

MỞ ĐẦU

1 ĐẶT VẤN ĐỀ

Nước hết sức cần thiết cho cuộc sống Tại Việt Nam hiện nay, vấn đề ônhiễm nước ngày càng trở nên trầm trọng, nó ảnh hưởng rất lớn đến sức khỏe chocả cộng đồng Trong những năm gần đây, cùng với sự gia tăng dân số, phát triểncông nghiệp, sử dụng các nguồn năng lượng, tài nguyên khác nhau và sự pháttriển của một lĩnh vực này sẽ tác động đến một lĩnh khác và ít nhiều đều có ảnhhưởng đến nhau Và hậu quả của sự phát triển kinh tế và dân số đáng báo độngnày là các chất thải mà con người tạo ra rất lớn, thường chúng không được xử lýhoặc xử lý chưa đúng mức đã gây ra sự ô nhiễm môi trường sinh thái Trong đó,nước thải bẩn từ quá trình sinh hoạt của con người tại các khu dân cư gây nên ônhiễm môi trường rất nghiêm trọng, nhất là tại các đô thi lớn

Để đáp ứng nhu cầu xã hôi hiện nay thì có rất nhiều khu chung cư, khu nhà ở caotầng được mọc lên trong số đó thì khu nhà ở cao tầng phường 11, quận 6 củaCông ty TNHH TM Him Lam đáp ứng cho 5872 người, hiện nay dự án đã đượcphê duyệt Đồ án quy hoạch xây dựng đô thị tỷ lệ 1/500 của UBND Quận 6 vàhiện đang được tiến hành các bước tiếp theo để đưa dự án vào triển khai thựchiện

Đầu tư xây dựng trạm xử lý nước thải tập trung cho Khu nhà ở chung cưcao tầng phường 11, quận 6 là nhằm thực hiện chủ trương của Nhà nước về bảovệ nguồn nước làm trong sạch môi trường cảnh quan, đồng thời thực hiện quyếtđịnh của Thành phố và Ủy Ban Nhân Dân quận 6 về đầu tư xây dựng dự án khunhà ở chung cư cao tầng phường 11, quận 6 của Công ty TNHH TM HimLam Đóchính là lý do em chọn đề tài :Thuyết kế hệ thống xử lý nước thải tập trung cho

Khu nhà ở chung cư cao tầng phường 11, quận 6, TpHCM, công suất 1350m3

/ngày đêm

2 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN

Thuyết kế hệ thống xử lý nước thải tập trung cho Khu nhà ở chung cư cao tầngphường 11, quận 6, TpHCM,

công suất 1350m3/ngày đêm, nước thải sẽ được xử lý đạt mức I, QCVN 14: 2008trước khi thải ra môi trường

3 NỘI DUNG LUẬN VĂN

 Tìm hiểu đặt tính nước thải sinh hoạt và các công nghệ xử lý nước thải sinhhoạt

 Thu thập số liệu môi trường liên quan đến dự án

 Dựa vào thành phần tính chất nước thải đầu vào , tiêu chuan đầu ra vànhững yêu cầu tại chỗ của khu nhà ở để đưa ra công nghệ xử lý nước thảiphù hợp cho dự án

 Tính toán thiết kế toàn bộ công trình cho dự án

4 PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN

 Khảo sát thu thập số liệu tài liệu có liên quan

 Phương pháp lựa chọn

- Tổng hợp số liệu

- Phân tích khả thi

- Tính toán kinh tế

5 GIỚI HẠN CỦA LUẬN VĂN

 Phạm vi của luận văn chỉ giới hạn trong khuôn khổ xử lý nước thải cho khu nhà ở chung cư cao tầng phường 11, quận 6 của Công ty TNHH TM Him Lam, mà chưa đề cập đến khía cạnh ô nhiễm môi trường khác như: không khí, chất thải rắn, tiếng ồn … và công tác bảo vệ môi trường cho toàn bộ khu chung cư Các thông số đầu vào không được đo đạt cụ thể do dự án chưa hoạt động mà chỉ lấy theo tính chất chung của nước thải sinh hoạt và dựa theo các số liệu khảo sát

ở các khu chung cư, khu nhà ở tương tự

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ DỰ ÁN KHU NHÀ CHUNG CƯ CAO TẦNG1.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ DỰ ÁN

Dự án đầu tư xây dựng Khu nhà ở chung cư cao tầng Phường 11, Quận 6,Tp.Hồ Chí Minh Do Công ty Cổ Phần Him Lam làm chủ đầu tư là một trongnhững Khu dân cư có quy mô lớn và hiện đại được đầu tư xây dựng tại Tp.Hồ ChíMinh Hiện nay dự án đã được phê duyệt Đồ án quy hoạch xây dựng đô thị tỷ lệ1/500 của UBND Quận 6 và hiện đang được tiến hành các bước tiếp theo để đưadự án vào triển khai thực hiện

Thuyết minh thiết kế cơ sở đầu tư xây dựng công trình trạm xử lý nước thải tậptrung là một hạng mục thành phần nằm trong dự án Đầu tư xây dựng hạ tầng kỹthuật Khu nhà ở chung cư cao tầng tại Phường 11, Quận 6 do Công ty TNHH TMHim Lam làm chủ đầu tư

Quy mô của dự án:

Tổng diện tích khu đất : 40.810 m2

Quy mô dân số dự kiến : 5.872 người

Chỉ tiêu hạ tầng kỹ thuật môi trường :

 Cấp nước sinh hoạt : 200 lít/người/ngày.đêm

 Cấp nước công cộng : 40 lít/người/ngày.đêm

 Cấp nước thương mại – dịch vụ : 20 lít/người/ngày.đêm

1.2 - QUY HOẠCH THOÁT NƯỚC BẨN CỦA DỰ ÁN

Theo quy hoạch của Khu nhà ở chung cư cao tầng phường 11, quận 6; hệ thống thoát nước thải của dự án đã được phê duyệt ở cấp cơ sở theo Quyết định số 3547/QĐ-UBND-QLĐT ngày 25/12/2007 của Ủy Ban Nhân Dân Quận 6 về việc Phê duyệt đồ án chi tiết xây

dựng đô thị tỉ lệ 1/500 Khu nhà ở chung cư cao tầng phường 11, quận 6 như sau:

 Chỉ tiêu thoát nước:

 Nước thải sinh hoạt : 200 lít/người/ngày.đêm

 Nước thải phục vụ công cộng : 40 lít/người/ngày.đêm

 Nước thải thương mại – Dịch vụ : 20 lít/người/ngày.đêm

 Giải pháp thoát nước:

Dùng hệ thống thoát nước mưa và nước thải riêng biệt, nước thải được đưavào các hầm tự hoại trước khi đưa về trạm xử lý nước thải tập trung, tạiđây nước thải sẽ được xử lý đạt mức I, QCVN 14: 2008 trước khi thải ramôi trường; cụ thể phương án thoát nước như sau:

 Ngắn hạn : đấu nối trực tiếp vào hệ thống thoát nước mưa.

 Dài hạn : đấu nối vào hệ thống thoát nước chung trên đường Hậu

Giang

1.3 CƠ SỞ PHÁP LÝ LIÊN QUAN

1.3.1 Cơ sở pháp lý liên quan đến dự án

- Căn cứ Quyết định số 2518/QĐ-UBND ngày 11/6/2007 của UBND Tp.HồChí Minh về việc cho phép Công ty TNHH Thương mại Him Lam chuyển mụcđích sử dụng 40.810m2 đất tại phường 11, quận 6, Tp.HCM để đầu tư xây dựngcụm nhà ở cao tầng

- Căn cứ Quyết định số 3547/QĐ-UBND-QLĐT ngày 25/12/2007 của UBND

Quận Tp.Hồ Chí Minh về việc phê duyệt quy hoạch chi tiết xây dựng tỷ lệ 1/500 cụm nhà ở cao tầng trên diện tích 40.810m2 đất tại phưởng 11, quận 6, Tp.Hồ ChíMinh

- Căn cứ Kết quả thẩm định Thiết cơ sở số 296/BXD-KSTK ngày22/02/2008 của Bộ xây dựng cho cụm nhà ở cao tầng phường 11, quận 6

- Căn cứ quyết số 43/QĐ-SXD-PTN ngày 07/04/2008 của Sở xây dựngTp.Hồ Chí Minh về việc phê duyệt dự án đầu tư xây dựng Khu nhà ở chung cưcao tầng phường 11, quận 6, Tp.Hồ Chí Minh

- Căn cứ vào tiến độ thực hiện dự án Khu nhà ở chung cư cao tầng phường

11, quận 6 do Công ty Cổ phần Him Lam làm chủ đầu tư

1.3.2 HIỆN TRẠNG KHU ĐẤT XÂY DỰNG TRẠM XỬ LÝ NƯỚC THẢI TẬP TRUNG

Khu đất đầu tư, xây dựng trạm xử lý nước thải tập trung cho Khu nhà ở chung cưcao tầng Phường 11, Quận 6; được bố trí nằm chính giữa khu công viên có diệntích 4.052m2 Toàn bộ trạm xử lý nước thải được xây dựng ngầm hoàn toàn vàbên trên được trồng cỏ và cây xanh nhằm đảm bảo mỹ quan cho toàn bộ côngtrình

Các mặt tiếp giáp của khu đất xây dựng trạm xử lý nước thải như sau:

 Phía Bắc : giáp với ranh giới khu đất (Phía đường Hậu Giang)

 Phía Tây : giáp với phía Trường cấp 1

 Phía Nam : giáp với phía đường D1 (Lộ giới 12m)

1.4 Quy mô đầu tư:

Căn cứ vào Quy hoạch chi tiết xây dựng tỷ lệ 1/500 khu nhà ở chung cưcao tầng tại phường 11, quận 6 đã được các cấp có thẩm quyền phê duyệt, về quymô hạ tầng kỹ thuật và cơ sở vật chất với tổng diện tích khu đất dự án là gần40.810m2, dân số dự kiến là 5.872 người Dựa trên chi tiêu cấp nước sinh hoạtđược duyệt là 200lít/người/ngày.đêm

-Hệ số dùng nước không điều hòa K=1,1

- Lưu lượng nước thải tại Khu nhà ở chung cư cao tầng được tính toán nhưsau:

Q = (5.872người x 200lít/người/ngày) x 10-3 = 1.175 m3/ngày.đêm

- Lưu lượng lớn nhất là:

Qmax = 1.175 m3/ngày.đêm x 1,1 = 1.292 m3/ngày.đêm

- Công suất thiết kế trạm xử lý nước thải tập trung là:

Q1 = 1.300 m3/ngày.đêm Ngoài ra, lượng nước thải phát sinh từ các hoạt động phục vụ cho nhu cầu thươngmại – dịch vụ & công cộng (trường học, khu thương mại) ước tính:

Q2 = (735người x 60lít/người/ngày) x 10-3 = 44 m3/ngày.đêm

- Quy mô đầu tư xây dựng trạm xử lý nước thải tập trung là:

QT = Q1 + Q2 = 1.300m3/ngày.đêm + 44 m3/ngày.đêm = 1.344 m3/ngày.đêm

- Vậy lưu lượng của trạm xử lý nước thải tập trung là:

Q T = 1.350 m 3 /ngày.đêm.

CHƯƠNG 2TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI SINH HOẠT VÀ CÁC PHƯƠNG

PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI2.1 TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI SINH HOẠT

2.1.1 Nguồn gốc nước thải sinh hoạt

Nước thái sinh hoạt là nước được thải bỏ sau khi sử dụng cho các mục đíchsinh hoạt của cộng đồng: tắm, giặt giũ,tẩy rửa, vệ sinh cá nhân … Chúng thườngđược thải ra từ các căn hộ, cơ quan, trường học, bệnh viện, chợ và các công trìnhcông cộng khác Lượng nước thải sinh hoạt của một khu dân cư phụ thuộc vàodân số, vào tiêu chuẩn cấp nước và đặc điểm của hệ thống thoát nước Tiêuchuẩn cấp nước sinh hoạt cho một khu dân cư phụ thuộc vào khả năng cung cấpnước của các nhà máy nước hay các trạm cấp nước hiện có Các trung tâm đô thịthường có tiêu chuẩn cấp nước cao hơn so với các vùng ngoại thành và nông thôn,

do đó lượng nước thải sinh hoạt tính trên một đầu người cũng có sự khác biệt giữathành thị và nông thôn Nước thải sinh hoạt ở các trung tâm đô thị thường thoátbằng hệ thống thoát nước dẫn ra các sông rạch, còn các vùng ngoại thành vànôngthôn do không có hệ thống thoát nước nên nước thải thường được tiêu thoát tựnhiên vào các ao hồ hoặc thoát bằng biện pháp tự thấm

2.1.2 Thành phần và đặc tính nước thải sinh hoạt

Thành phần của nước thải sinh hoạt gồm 2 loại:

 Nước thải nhiễm bẩn do chất bài tiết của con người từ các phòng vệ sinh

 Nước thải nhiễm bẩn do các chất thải sinh hoạt: cặn bã từ nhà bếp,các chất

 Nước thải sinh hoạt chứa nhiều chất hữu cơ dễ bị phân huỷ sinh học,ngoài ra còn có cả các thành phần vô cơ, vi sinh vật và vi trùng gây bệnh rấtnguy hiểm Chất hữu cơ chứa trong nước thải bao gồm các hợp chất nhưprotein(40-50%);hydrat cacbon(40-50%)

 Nồng độ chất hữu cơ trong nước thải sinh hoạt dao động trong khoảng150-450mg/l theo trọng lượng khô Có khoảng 20-40% chất hữu cơ khó bị phânhuỷ sinh học Ơû những khu dân cư đông đúc, điều kiện vệ sinh thấp kém, nướcthải sinh hoạt không được xử lý thích đáng là một trong những nguồn gây ônhiễm môi trường nghiêm trọng

2.1.3 Tác hại đến môi trường

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

 COD, BOD: sự khoáng hoá, ổn định chất hữu cơ tiêu thụ một lượng lớn vàgây thiếu hụt oxy của nguồn tiếp nhận dẫn đến ảnh hưởng đến hệ sinh thái môitrường nước Nếu ô nhiễm quá mức, điều kiện yếm khí có thể hình thành Trongquá trình phân huỷ yếm khí sinh ra các sản phẩm như H2S, NH3, CH4, làm chonước có mùi hôi thúi và làm giảm pH của môi trường

 SS: lắng đọng ở nguồn tếp nhận, gây điều kiện yếm khí

 Nhiệt độ: nhiệt độ của nước thải sinh hoạt thường không ảnh hưởng đếnđời sống của thuỷ sinh vật nước

 Vi trùng gây bệnh: gây ra các bệnh lan truyền bằng đường nước như tiêuchảy, ngộ độc thức ăn, vàng da,…

 Ammonia, P: đây là những nguyên tố dinh dưỡng đa lượng Nếu nồng độtrong nước quá cao dẫn đến hiện tượng phú dưỡng hoá ( sự phát triển bùng phátcủa 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 doquá trình hô hấp của tảo thải ra ).

 Màu: mất mỹ quan

 Dầu mỡ: gây mùi, ngăn cản khuếch tán oxy trên bề mặt

2.1.4 Bảo vệ nguồn nước mặt khỏi sự ô nhiễm do nước thải

Nguồn nước mặt là sông hồ, kênh rạch, suối, biển … nơi tiếp nhận nướcthải từ khu dân cư, đô thị, khu công nghiệp hay các xí nghiệp công nghiệp Mộtsố nguồn nước trong số đó là nguồn nước ngọt quí giá, sống còn của đất nước,nếu để bị ô nhiễm do nước thải thì chúng ta phải trả giá rất đắt và hậu quả khônglường hết Vì vậy, nguồn nước phải được bảo vệ khỏi sự ô nhiễm do nước thải

Ô nhiễm nguồn nước mặt chủ yếu là do tất cả các dạng nước thải chưa xửlý xả vào nguồn nước làm thay đổi các tính chất hoá lý và sinh học của nguồnnước Sự có mặt của các chất độc hại xả vào nguồn nước sẽ làm phá vỡ cân bằngsinh học tự nhiên của nguồn nước và kìm hãm quá trình tự làm sạch của nguồnnước Khả năng tự làm sạch của nguồn nước phụ thuộc vào các điều kiện xáotrộn và pha loãng của nước thải với nguồn Sự có mặt của các vi sinh vật, trongđó có các vi khuẩn gây bệnh, đe doạ tính an toàn vệ sinh nguồn nước

Biện pháp được coi là hiệu quả nhất để bảo vệ nguồn nước là:

 Hạn chế số lượng nước thải xả vào nguồn nước

 Giảm thiểu nồng độ ô nhiễm trong nước thải theo qui địng bằng cách ápdụng công nghệ xử lý phù hợp đủ tiêu chuẩn xả ra nguồn nước Ngoài ra, việcnghiên cứu áp dụng công nghệ sử dụng lại nước thải trong chu trình kín có ý ngiãđặc biệt quan trọng

2.1.5 GIẢI THÍCH MỘT SỐ THUẬT NGỮ SỬ DỤNG TRONG CÔNG

- pH: Là chỉ số có biên độ dao động khá cao trong quá trình thải mỗi ngày của

tòa nhà Dao động của pH có ảnh hưởng lớn đến hoạt động của vi sinh vật Chỉ số

pH của nước

thải hoặc quá kiềm hoặc quá axít khi cho vào bể sinh học hiếu khí sẽ gây chết tạichỗ cho vi sinh vật, dẫn đến việc giảm sút hiệu quả xử lý

- COD (Chemical Oxygen Demand – Nhu cầu oxy hoá học): Là chỉ số quan trọng

trong quá trình theo dõi và vận hành hệ thống xử lý Để cho hệ thống vận hànhtốt chỉ số COD

của nước thải đầu vào phải ổn định Để theo dõi quá trình và thiết lập chế độ vậnhành đúng, tối ưu cho hệ thống, cần thiết phải theo dõi sự biến đổi COD trong bểsinh học hiếu khí trong thời gian chạy khởi động và trong suốt thời gian vận hànhhệ thống xử lý Theo dõi chỉ số COD cho phép đánh giá hiệu quả hoạt động củahệ thống để kịp thời điều chỉnh

- Chỉ số BOD 5 (Biologycal Oxygen Demand after 5 days) – Nhu cầu oxy sinh học sau 5 ngày): Cũng như COD, BOD5 là chỉ số quan trọng và việc giảm chỉ sốBOD5 xuống dưới mức 30 mg/l là mục tiêu của quá trình xử lý Việc theo dõi cặpchỉ số COD/BOD5 là cần thiết để đánh giá hiệu quả xử lý và hoạt động của visinh vật và theo dõi sự biến thiên nồng độ đầu vào của nước thải

- Chỉ số Phốt pho tổng số, Nitơ tổng số: Photpho và Nitơ trong nước thải là 2

nguyên tố tham gia vào quá trình phát triển của vi sinh vật Phân tích định lượng

2 nguyên tố P, N trong nước thải để từ đó có sở điều chỉnh tỷ lệ các hàm lượng

BOD 5 : N : P cho phù hợp là công việc rất quan trọng trong quá trình vận hành

hệ thống xử lý Khi tỷ lệ BOD 5 : N : P được điều chỉ hợp lý, hệ thống sẽ vận

hành đạt yêu cầu và tránh được những sự cố do vi sinh vật gây ra Thông thường

tỷ lệ BOD 5 : N : P bằng 20 : 5 :1 được chấp nhận cho sự cân bằng dinh dưỡng của hệ thống xử lý Tuy nhiên với đặc điểm của từng loại nước thải, tỷ lệ BOD 5 : N :

P có khác nhau Vì vậy việc bổ sung dinh dưỡng sẽ được xác định cụ thể qua kết

quả khảo sát thực tế khi vận hành

- Chỉ số bùn: Hàm lượng và chất lượng bùn hoạt tính (vi sinh vật kết mảng) trong

hệ là rất quan trọng Chính những vi sinh vật này đóng vai trò quyết định trongquá trình xử lý Vi sinh vật trong hệ sinh học hiếu khí thường rất nhạy cảm vớinhững biến đổi về môi trường sống (nguồn thức ăn, dinh dưỡng, độ pH của nướcthải, các nguyên tố vi lượng, nồng độ

oxy hoà tan) Do đó việc phân tích nhanh chất lượng bùn được thực hiện theo cácchỉ số:

- Độ lắng

- Tỷ lệ bùn lắng

- Tỷ lệ bùn nổi

- Màu sắc, mùi của bùn

- Nhận dạng bùn qua kính hiển vi

- Độ tro của bùn (*)

- Các thành phần hóa học của bùn (*)

- Trong đó: Các chỉ tiêu (*) chỉ phân tích khi cần thiết cho phép đánh giá

chất lượng của bùn và có biệän pháp điều chỉnh các thôâng số vận hành để

đạt được chất lượng bùn cao nhất

- Chỉ số DO (Dissolve Oxygen - Oxy hoà tan): Lượng oxi hoà tan được

duy trì trong hệ thống sinh học hiếu khí thường dao động trong khoảng từ 1-2mg/l,để bảo đảm hoạt động bình thường cho vi sinh vật Tính toán lượng oxy cung cấpcho hệ thống căn cứ vào hàm lượng BOD trong nước thải và hiệu suất chuyển

được thực hiện tự động (on line) và liên tục trong quá trình vận hành hệ thốngnhờ đầu dò DO.

- Chỉ số SS (Suspended Solids - Chất rắn lơ lửng): Trong hệ thống xử lý nước

thải, chỉ số SS dùng để kiểm tra chất lượng nước thải sau xử lý Trên cơ sở đóđiều chỉnh lượng bùn hoạt tính (do lượng SS gây ra) thất thoát sau bể lắng vàcũng là kiểm soát hoạt động của bể này

- Các nguyên tố vi lượng: Để duy trì sự sống và phát triển vi sinh vật cần nhiều

nguyên tố vi lượng và trung lượng khác nhau để xây dựng tế bào và thúc đẩy quátrình trao đổi chất

+ Các nguyên tố trung lượng bao gồm:

2.2 TỔNG QUAN CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT

Các phương pháp xử lý nước thải sinh hoạt đơn giản hơn các phương phápxử lý nước thải công nghiệp Trong phạm vi phần trình bày này chúng tôi sẽ đưa

ra các biện pháp tổng quát có thể áp dụng được (hoặc có liên quan) đến côngnghệ xử lý nước thải sinh hoạt Các biện pháp được trình bày bao gồm:

- Điều hòa lưu lượng và ổn định nồng độ nước thải;

- Xử lý nước thải bằng phương pháp cơ học;

- Xử lý nước thải bằng phương pháp hóa học;

- Xử lý nước thải bằng phương pháp hóa lý;

- Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học

2.2.1 Điều hòa lưu lượng & ổn định nồng độ nước thải

Tùy thuộc vào tập quán sinh hoạt và mức độ tiện nghi, mà lưu lượng vàthành phần tính chất nước thải của các toà nhà (chung cư/trung tâm thương mại …)sẽ khác nhau, nhìn chung thường dao động không đều trong một ngày đêm Sựdao động lưu lượng và nồng độ độ nước thải sẽ trở ngại rất lớn đối với chế độcông tác của mạng lưới và hoạt động của trạm xử lý.

Khi lưu lượng và nồng độ thay đổi chế độ làm việc của hệ thống xử lýnước thải (mạng lưới thoát nước và trạm xử lý nước thải) mất ổn định Khi nồngđộ hoặc lưu lượng đột ngột tăng lên, các công trình xử lý hóa lý, hóa học sẽ làmviệc kém đi hoặc muốn hoạt động tốt phải thay đổi lượng hóa chất thường xuyên.Khi các công trình xử lý hóa lý hoạt động kém hiệu quả thì nồng độ chất bẩn đivào các công trình xử lý sinh học đột ngột tăng lên sẽ gây sốc tải trọng đối với visinh vật, gây chết VSV, làm cho công trình mất tác dụng

Tóm lại, để hệ thống xử lý nước thải hoạt động với hiệu quả cao thì cầnphải điều hòa lưu lượng và ổn định nồng độ nước thải Việc điều hòa lưu lượngvà ổn định nồng độ

nước thải còn có ý nghĩa quan trọng đặc biệt đối với quá trình xử lý hóa lý vàsinh học, nhằm làm giảm kích thước công trình xử lý, đơn giản hóa công nghệ xửlý và tăng hiệu quả xử lý nước thải

2.2.2 XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP CƠ HỌC

2.2.2.1 Song Chắn Rác

Nước thải dẫn vào hệ thống xử lý trước hết phải qua song chắn rác Tạiđây, các thành phần có kích thước lớn (rác) như giẻ, rác, vỏ đồ hộp, lá cây, baonilon, … được giữ lại Nhờ đó tránh làm tắc bơm, đường ống hoặc kênh dẫn Đâylà bước quan trọng nhằm đảm bảo an toàn và điều kiện làm việc thuận lợi cho cảhệ thống xử lý nước thải

CÁC LOẠI SONG CHẮN RÁC

Các loại song chắn rác.

Song chắn rác được làm bằng kim loại, đặt ở cửa vào kênh dẫn, nghiêng một góc45-600 nếu làm sạch thủ công hoặc nghiêng một góc 75-850 nếu làm sạch bằngmáy Tiết diện của song chắn có thể tròn, vuông hoặc hỗn hợp Song chắn tiếtdiện tròn có trở lực nhỏ nhất nhưng nhanh bị tắc bởi các vật giữ lại Do đó thôngdụng hơn cả là thanh có tiết diện hỗn hợp, cạnh vuông góc phía sau và cạnh trònphía trước hướng đối diện với dòng chảy Vận tốc nước chảy qua song chắn giớihạn trong khoảng từ 0,6 – 1m/s Vận tốc cực đại dao động trong khoảng 0,75 m/s– 1 m/s nhằm tránh đẩy rác qua khe của song Vận tốc cực tiểu là 0,4 m/s nhằmtránh phân hủy các chất thải rắn

Vận tốc dòng chảy trong bể lắng ngang không được vượt quá 0,3m/s Vận tốc nàycho phép các hạt cát, hạt sỏi và các hạt vô cơ khác lắng xuống đáy, còn hầu hếtcác hạt hữu cơ khác không lắng và được xử lý ở những công trình tiếp theo.

2.2.2.3 Lắng

Bể lắng có nhiệm vụ lắng các hạt cặn lơ lửng có sẵn trong nước thải (bể lắng đợt1) hoặc cặn được tạo ra từ quá trình keo tụ tạo bông hay quá trình xử lý sinh học(bể lắng đợt 2) Theo chiều dòng chảy, bể lắng được phân thành: bể lắng ngangvà bể lắng đứng

Trong bể lắng ngang, dòng nước thải chảy theo phương ngang qua bể với vận tốckhông

lớn hơn 0,01 m/s và thời gian lưu nước từ 1,5-2,5 giờ Các bể lắng ngang thườngđược sử dụng khi lưu lượng nước thải lớn hơn 15.000m3/ngày Đối với bể lắngđứng, nước thải chuyển động theo phương thẳng đứng từ dưới lên đến vách trànvới vận tốc 0,5-0,6m/s và thời gian lưu nước trong bể dao động trong khoảng 4 –120phút Hiệu suất lắng của bể lắng đứng thường thấp hơn bể lắng ngang từ 10đến 20%

2.2.2 4 Tuyển nổi

Kg/ngày không khí cung cấp Kg/ngày lượng chất rắn trong nước thải

A

1,3 sa(fP – 1) A

=

Phương pháp tuyển nổi thường được sử dụng để tách các tạp chất (ở dạng hạt rắnhoặc lỏng) phân tán không tan, tự lắng kém khỏi pha lỏng Trong một số trườnghợp, quá trình này còn được dùng để tách các chất hòa tan như các chất hoạtđộng bề mặt Trong xử lý nước thải, quá trình tuyển nổi thường được sử dụng đểkhử các chất lơ lửng, làm đặc bùn sinh học Ưu điểm cơ bản của phương pháp nàylà có thể khử hoàn toàn các hạt nhỏ, nhẹ, lắng chậm trong thời gian ngắn

Quá trình tuyển nổi được thực hiện bằng cách sục các bọt khí nhỏ vào pha lỏng.Các bọt khí này sẽ kết dính với các hạt cặn Khi khối lượng riêng của tập hợp bọtkhí và cặn nhỏ hơn khối lượng riêng của nước, cặn sẽ theo bọt khí nổi lên bề mặt.Hiệu suất quá trình tuyển nổi phụ thuộc vào số lượng, kích thước bọt khí, hàmlượng chất rắn Kích thước tối ưu của bọt khí nằm trong khoảng 15 đến 30 m(bình thường từ 50-120 m) Khi hàm lượng hạt rắn cao, xác suất va chạm và kếtdính giữa các hạt sẽ tăng lên, do đó lượng khí tiêu tốn sẽ giảm Trong quá trìnhtuyển nổi, việc ổn định kích thước bọt khí có ý nghĩa quan trong Để đạt mục đíchnày đôi khi người ta bổ sung thêm vào nước các chất tạo bọt có tác dụng làmgiảm năng lượng bề mặt phân pha như cresol, natri alkylsilicat, phenol, … Điềukiện tốt nhất để tách các hạt trong quá trình tuyển nổi là khi tỷ số giữa lượngpháp khi và pha rắn đạt 0,01 – 0,1 Tỷ số này được xác định như sau:

Tỷ lệ này thay đổi tùy theo loại chất lơ lửng có trong nước thải và thường đượcxác định

bằng thực nghiệm

1,3 sa(fP – 1)R SaQ

A

Khí nén

Bồn khuếch tán

Bơm tuần hoàn

Van điều áp Máng thu cặn Thiết bị gạt cặn

Nước thải

Thiết bị vớt bọt Motor truyền động

Máng thu bọt nổi

Nước sau xử lý

sa Độ hòa tan của không khí (mL/L)

f Phần khí hòa tan ở áp suất P, thường f = 0,5

P Áp suất (atm)

Sa Nồng độ chất rắn (mg/L)

1,3 Khối lượng riêng của không khí (1,3 mg/mL)

Trong trường hợp có tuần hoàn dòng bão hòa khí:

Trong đó

R Lưu lượng dòng tuần hoàn (m3/ngày)

Q Lưu lượng nước thải (m3/ngày)

Tùy theo phương thức cấp không khí vào nước, quá trình tuyển nổi được thực hiện

theo các phương thức sau:

- Tuyển nổi bằng khí hòa tan (Dissolved Air Flotation) Sục không khí vào nước

ở áp suất cao (2-4 atm), sau đó giảm áp giải phóng khí Không khí thoát ra sẽ

tạo thành bọt khí có kích thước 20-100 m (Hình 2.2)

Hình 2.2 Sơ đồ hệ thống tuyển nổi dạng ADF

- Tuyển nổi bằng khí phân tán (Dispersed Air Floation) Trong trường hợp này,

thổi trực tiếp khí nén vào bể tuyển nổi để tạo thành bọt khí có kích thước từ0,1 – 1 mm, gây xáo trộn hỗn hợp khí – nước chứa cặn Cặn tiếp xúc với bọtkhí, dính kết và nổi lên bề mặt

- Tuyển nổi chân không (Vacuum Flotation) Trong trường hợp này, bão hòa

không khí ở áp suất khí quyển, sau đó, thoát khí ra khỏi nước ở áp suất chânkhông Hệ thống này thường ít sử dụng trong thực tế vì khó vận hành và chiphí cao

2.2.2.5 Lọc

Lọc được ứng dụng để tách các tạp chất có kích thước nhỏ khi không thể

loại được bằng phương pháp lắng Quá trình lọc ít khi dùng trong xử lý nướcthải,

thường chỉ sử dụng trong trường hợp nước sau khi xử lý đòi hỏi có chất lượng cao

Để lọc nước thải, người ta có thể sử dụng nhiều loại bể lọc khác nhau Thiết bịlọc có thể được phân loại theo nhiều cách khác nhau: theo đặc tính như lọc giánđoạn và lọc liên tục; theo dạng của quá trình như làm đặc và lọc trong; theo ápsuất trong quá trình lọc như lọc chân không (áp suất 0,085MPa), lọc áp lực (0,3 -1,5 MPa) hay lọc dưới áp suất thủy tĩnh của cột chất lỏng …

Trong các hệ thống xử lý nước thải công suất lớn không cần sử dụng các thiết bịlọc áp suất cao mà dùng các bể lọc với vật liệu lọc dạng hạt Vật liệu lọc có thểsử dụng là cát thạch anh, than cốc, hoặc sỏi nghiền, thậm chí cả than nâu hoặcthan gỗ Việc lựa chọn vật liệu lọc tùy thuộc vào loại nước thải và điều kiện địaphương Quá trình lọc xảy ra theo những cơ chế sau:

- Lắng trọng lực;

- Giữ hạt rắn theo quán tính;

- Hấp phụ hóa học;

- Hấp phụ vật lý;

- Quá trình dính bám;

- Quá trình lắng tạo bông

Thiết bị lọc với lớp hạt có thể được phân loại thành thiết bị lọc chậm, thiết bị lọcnhanh, thiết bị lọc hở và thiết bị lọc kín Chiều cao lớp vật liệu lọc trong thiết bịlọc hở dao động trong khoảng 1-2m và trong thiết bị lọc kín từ 0,5 – 1 m

2.2.3 XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP HÓA HỌC

2.2.3.1 Trung Hòa

Nước thải chứa các acid vô cơ hoặc kiềm cần được trung hòa đưa pH vềkhoảng 6,5 đến 8,5 trước khi thải vào nguồn nhận hoặc sử dụng cho công nghệ xửlý tiếp theo Trung

hòa nước thải có thể thực hiện bằng nhiều cách nhau:

- Trộn lẫn nước thải acid với nước thải kiềm;

- Bổ sung các tác nhân hóa học;

- Lọc nước acid qua vật liệu có tác dụng trung hòa;

- Hấp thụ khí acid bằng nước kiềm hoặc hấp thụ ammoniac bằng nước acid.Để trung hòa nước thải chứa acid có thể sử dụng các tác nhân hóa học nhưNaOH, KOH, Na2CO3, nước ammoniac NH4OH, CaCO3, MgCO3, đôlômít(CaCO2.MgCO3) và xi măng Song tác nhân rẻ nhất là vôi sữa 5-10% Ca(OH)2,tiếp đó là sôđa và NaOH ở dạng phế thải

Trong trường hợp trung hòa nước thải acid bằng cách lọc qua vật liệu có tácdụng trung hòa, vật liệu lọc sử dụng có thể là manhêtit (MgCO3), đôlômít, đá vôi,đá phấn, đá hoa và các chất thải rắn như xỉ và xỉ tro Khi lọc nước thải chứa HClvà HNO3 qua lớp đá vôi, thường chọn tốc độ lọc từ 0,5 – 1 m/h Trong trường hợplọc nước thải chứa tới 0,5% H2SO4 qua lớp đôlômít, tốc độ lọc lấy từ 0,6-0,9 m/h.Khi nồng độ H2SO4 lên đến 2% thì tốc độ lọc lấy bằng 0,35 m/h.

Để trung hòa nước thải kiềm có thể có thể sử dụng khí acid (chứa CO2, SO2,

NO2, N2O3,…) Việc sử dụng khí acid không những cho phép trung hòa nước thảimà đồng thời tăng hiệu quả làm sạch chính khí thải khỏi các cấu tử độc hại

Việc lựa chọn phương pháp trung hòa là tùy thuộc vào thể tích và nồng độ củanước thải

chế độ thải nước và chi phí hóa chất sử dụng

2.2.3.2 Oxy Hóa Khử

Để làm sạch nước thải, có thể sử dụng các tác nhân oxy hóa như clo ởdạng khí và hóa lỏng, dioxyt clo, clorat canxi, hypoclorit canxi và natri,permanganat kali, bicromat kali, peroxy hydro (H2O2), oxy của không khí, ozone,pyroluzit (MnO2) Quá trình oxy hóa sẽ chuyển các chất độc hại trong nước thảithành các chất ít độc hại hơn và tách khỏi nước Quá trình này tiêu tốn nhiều hóachất nên thường chỉ sử dụng khi không thể xử lý bằng những phương pháp khác.Tuy nhiên, trong những năm gần đây do phát triển khoa học kỹ thuật một sốdoanh nghiệp Việt Nam đã chế tạo thành công máy phát Ozon với giá thànhthấp, dễ vận hành chi phí điện năng thấp, hậu mãi tốt

2.2.4 XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP HÓA LÝ

2.2.4.1 Keo Tụ - Tạo Bông

Trong nguồn nước, một phần các hạt thường tồn tại ở dạng các hạt keo mịn

hạt này không nổi cũng không lắng, và do đó tương đối khó tách loại Vì kíchthước hạt nhỏ, tỷ số diện tích bề mặt và thể tích của chúng rất lớn nên hiện tượnghóa học bề mặt trở nên rất quan trọng Theo nguyên tắc, các hạt nhỏ trong nướccó khuynh hướng keo tụ do lực hút VanderWaals giữa các hạt Lực này có thểdẫn đến sự dính kết giữa các hạt ngay khi khoảng cách giữa chúng đủ nhỏ nhờ vachạm Sự va chạm xảy ra do chuyển động Brown và do tác động của sự xáo trộn.Tuy nhiên, trong trường hợp phân tán keo, các hạt duy trì trạng thái phân tán nhờlực đẩy tĩnh điện vì bề mặt các hạt mang tích điện, có thể là điện tích âm hoặcđiện tích dương nhờ sự hấp thụ có chọn lọc các ion trong dung dịch hoặc sự ionhóa các nhóm hoạt hóa Trạng thái lơ lửng của các hạt keo được bền hóa nhờ lựcđẩy tĩnh điện

Do đó, để phá tính bền của hạt keo cần trung hòa điện tích bề mặt củachúng, quá

trình này được gọi là quá trình keo tụ Các hạt keo đã bị trung hòa điện tích

có thể liên kết với những hạt keo khác tạo thành bông cặn có kích thước lớn hơn,

nặng hơn và lắng xuống, quá trình này được gọi là quá trình tạo bông

Trong các loại phèn nhôm, Al2(SO4)3 được dùng rộng rãi nhât do có tính hòa tantốt trong nước, chi phi thấp và hoạt động có hiệu quả trong khoảng pH = 5,0 –7,5 Quá trình điện ly và thủy phân Al2(SO4)3 xảy ra như sau:

Al(OH)2+ + H2O = Al(OH)3(s) + H+

Al(OH)3 + H2O = Al(OH)4- + H+

Ngoài ra, Al2(SO4)3 có thể tác dụng với Ca(HCO3)2 trong nước theo phương trìnhphản ứng sau:

Al2(SO4)3 + 3Ca(HCO3)2 = Al(OH)3  + 3CaSO4 + 6CO2

Trong phần lớn các trường hợp, người ta sử dụng hỗn hợp NaAlO2 và Al2(SO4)3

theo tỷ lệ (10:1) – (20:1) Phản ứng xảy ra như sau:

6NaAlO2 + Al2(SO4)3 + 12H2O = 8Al(OH)3  + 2Na2SO4

Việc sử dụng hỗn hợp muối trên cho phép mở rộng khoảng pH tối ưu của môitrường cũng như tăng hiệu quả quá trình keo tụ tạo bông

 Muối Sắt

Các muối sắt được sử dụng làm chất keo tụ có nhiều ưu điểm hơn so với các muốinhôm do:

- Tác dụng tốt hơn ở nhiệt độ thấp

- Có khoảng giá trị pH tối ưu của môi trường rộng hơn

- Độ bền lớn

- Có thể khử mùi H2S

Tuy nhiên, các muối sắt cũng có nhược điểm là tạo thành phức hòa tan có màu dophản ứng của ion sắt với các hợp chất hữu cơ Quá trình keo tụ sử dụng muối sắtxảy ra do các phản ứng sau:

FeCl3 + 3H2O  Fe(OH)3 + HCl

Fe2(SO4)3 + 6H2O  Fe(OH)3 + 3H2SO4

Trong điều kiện kiềm hóa

2FeCl3 + 3Ca(OH)2  Fe(OH)3 + 3CaCl2

Enzyme

Enzyme

 Chất Trợ Keo Tụ

Để tăng hiệu quả quá trình keo tụ tạo bông, người ta thường sử dụng các chấttrợ keo tụ (flucculant) Việc sử dụng chất trợ keo tụ cho phép giảm liều lượngchất keo tụ, giảm thời gian quá trình keo tụ và tăng tốc độ lắng của các bông keo.Các chất trợ keo tụ nguồn gốc thiên nhiên thường dùng là tinh bột, dextrin(C6H10O5)n, các ete, cellulose, dioxit silic hoạt tính (xSiO2.yH2O)

Các chất trợ keo tụ tổng hợp thường dùng là polyacrylamit (CH2CHCONH2)n Tùythuộc vào các nhóm ion khi phân ly mà các chất trợ đông tụ có điện tích âm hoặcdương như polyacrylic acid (CH2CHCOO)n hoặc polydiallyldimetyl-amon

Liều lượng chất keo tụ tối ưu sử dụng trong thực tế được xác định bằng thínghiệm Jartest

2.2.5 XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP SINH HỌC

2.2.5.1 Phương Pháp Xử Lý Sinh Học Hiếu Khí

Quá trình xử lý sinh học hiếu khí nước thải gồm ba giai đoạn sau:

- Oxy hóa các chất hữu cơ:

CxHyOz + O2 CO2 + H2O + H

- Tổng hợp tế bào mới:

CxHyOz + NH3 + O2 Tế bào vi khuẩn + CO2 + H2O + C5H7NO2

điều kiện tối ưu cho quá trình oxy hóa sinh hóa nên quá trình xử lý có tốc độ vàhiệu suất cao hơn rất nhiều Tùy theo trạng thái tồn tại của vi sinh vật, quá trìnhxử lý sinh học hiếu khí nhân tạo có thể chia thành:

- Xử lý sinh học hiếu khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng lơ lửng chủ yếu đượcsử dụng để khử chất hữu cơ chứa carbon như quá trình bùn hoạt tính, hồ làmthoáng, bể phản ứng hoạt động gián đoạn, quá trình lên men phân hủy hiếu khí.Trong số những quá trình này, quá trình bùn hoạt tính là quá trình phổ biến nhất

- Xử lý sinh học hiếu khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng dính bám như quá trìnhbùn hoạt tính dính bám, bể lọc nhỏ giọt, bể lọc cao tải, đĩa sinh học, bể phản ứngnitrate hóa với màng cố định

2.2.5.1.1 Bể Bùn Hoạt Tính Với Vi Sinh Vật Sinh Trưởng Lơ Lửng

Trong bể bùn hoạt tính hiếu khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng lơ lửng, quátrình phân hủy xảy ra khi nước thải tiếp xúc với bùn trong điều kiện sục khí liêntục Việc sục khí nhằm đảm bảo các yêu cầu cung cấp đủ lượng oxy một cáchliên tục và duy trì bùn hoạt tính ở trạng thái lơ lửng Nồng độ oxy hòa tan trongnước ra khỏi bể lắng đợt 2 không được nhỏ hơn 2 mg/L Tốc độ sử dụng oxy hòatan trong bể bùn hoạt tính phụ thuộc vào:

- Tỷ số giữa lượng thức ăn (chất hữu cơ có trong nước thải) và lượng vi sinh vật:tỷ lệ F/M;

- Nhiệt độ;

- Tốc độ sinh trưởng và hoạt độ sinh lý của vi sinh vật;

- Nồng độ sản phẩm độc tích tụ trong quá trình trao đổi chất;

- Lượng các chất cấu tạo tế bào

Nước thải Bể lắng 1

Bể thổi khí

Bể lắng 2Nước sau xử lý

Bùn thảiTuần hoàn bùn

Bùn

Để thiết kế và vận hành hệ thống bùn hoạt tính hiếu khí một cách hiệu quảcần phải hiểu rõ vai trò quan trọng của quần thể vi sinh vật Các vi sinh vật nàysẽ phân hủy các chất hữu cơ có trong nước thải và thu năng lượng để chuyển hóathành tế bào mới, chỉ một phần chất hữu cơ bị oxy hóa hoàn toàn thành CO2, H2O,

NO3-, SO42-,… Một cách tổng quát, vi sinh vật tồn tại trong hệ thống bùn hoạt tính

bao gồm Pseudomonas, Zoogloea, Achromobacter, Flacobacterium, Nocardia,

Bdellovibrio, Mycobacterium, và hai loại vi khuẩn nitrate hóa Nitrosomonas và Nitrobacter Thêm vào đó, nhiều loại vi khuẩn dạng sợi như Sphaerotilus, Beggiatoa, Thiothrix, Lecicothrix, và Geotrichum cũng tồn tại

Yêu cầu chung khi vận hành hệ thống bùn hoạt tính hiếu khí là nước thải đưavào hệ thống cần có hàm lượng SS không vượt quá 150 mg/L, hàm lượng sảnphẩm dầu mỏ không quá 25 mg/L, pH = 6,5 – 8,5, nhiệt độ 60C < t0C < 370C Mộtsố sơ đồ hệ thống bùn hoạt tính sinh trưởng lơ lửng được trình bày trong hình 2.3

a Quá trình bùn hoạt tính hiếu khí cổ điển với dòng chảy nút.

(Conventional plug-flow activated process)

b Quá trình bùn hoạt tính hiếu khí khuấy trộn hoàn toàn.

(Complete-mix activated sludge process)

Bể lắng 2 Bể lắng 2

Máy thổi khí

Hình 2 3 Sơ đồ hệ thống bùn hoạt tính hiếu khí.

2.2.5.1.2 Bể Hoạt Động Gián Đoạn (Sequencing Batch Reactor – SBR)

Bể hoạt động gián đoạn là hệ thống xử lý nước thải với bùn hoạt tính theokiểu làm đầy và xả cạn Quá trình xảy ra trong bể SBR tương tự như trong bể bùnhoạt tính hoạt động liên tục chỉ có điều tất cả xảy ra trong cùng một bể và đượcthực hiện lần lượt theo các bước: (1) -Làm đầy; (2)-Phản ứng; (3)-Lắng; (4)-Xảcạn; (5)-Ngưng Sơ đồ hệ thống SBR được trình bày trong hình 2 4

Hình2.4 Sơ đồ hoạt động củ hệ thống SBR.

2.2.5.1.3 Bể Bùn Hoạt Tính Với Vi Sinh Vật Sinh Trưởng Dạng Dính

Bám (Attached Growth Activated Sludge Reactor)

Nguyên lý hoạt động của bể này tương tự như trường hợp vi sinh vật sinh trưởngdạng lơ lửng, chỉ khác là vi sinh vật phát triển dính bám trên vật liệu tiếp xúc đặt

Thiết bị AASR

Nước thải

Vật liệu dính bám Giá đỡ lớp vật liệu dính bám Ngăn thu nước

Máy thổi khí dạng turbine Ống thông khí

Nước sau xử lý

trong bể Sơ đồ cấu tạo bể bùn hoạt tính với vi sinh vật sinh trưởng dạng dínhbám được trình bày trong hình 2.5

Hình 2.5 Bể bùn hoạt tính với vi sinh vật sinh trưởng dạng dính bám.

2.2.5.1.4 Bể Lọc Sinh Học Nhỏ Giọt (Trickling Filter)

Bể lọc sinh học là một thiết bị phản ứng sinh học trong đó các vi sinh vậtsinh trưởng

cố định trên lớp vật liệu lọc Bể lọc hiện đại bao gồm một lớp vật liệu dễthấm nước với vi sinh vật dính kết trên đó Nước thải đi qua lớp vật liệu này sẽthấm hoặc nhỏ giọt trên đó Vật liệu lọc thường là đá dăm hoặc các khối vật liệudẻo có hình thù khác nhau Nếu vật liệu lọc là đá hoặc sỏi thì kích thước hạt daođộng trong khoảng 25-100 mm, chiều sâu lớp vật liệu dao động trong khoảng 0,9-2,5 m, trung bình là 1,8 m Bể lọc với vật liệu là đá dăm thường có dạng tròn.Nước thải được phân phối tên lớp vật liệu lọc nhờ bộ phận phân phối Bể lọc vớivật liệu lọc là chất dẻo có thể có dạng tròn, vuông, hoặc nhiều dạng khác vớichiều cao biến đổi từ 4-12 m Ba loại vật liệu bằng chất dẻo thường dùng là (1)

vật liệu với dòng chảy thẳng đứng, (2) vật liệu với dòng chảy ngang, (3) vật liệu

đa dạng

Chất hữu cơ sẽ bị phân hủy bởi quần thể vi sinh vật dính kết trên lớp vậtliệu lọc Các chất hữu cơ có trong nước thải sẽ bị hấp phụ vào màng vi sinh vậtdày 0,1 – 0,2 mm và bị phân hủy bởi vi sinh vật hiếu khí Khi vi sinh vật sinhtrưởng và phát triển, bề dày lớp màng tăng lên, do đó, oxy đã bị tiêu thụ trước khikhuếch tán hết chiều dày lớp màng sinh vật Như vậy, môi trường kỵ khí đượchình thành ngay sát bề mặt vật liệu lọc

Khi chiều dày lớp màng tăng lên, quá trình đồng hóa chất hữu cơ xảy ratrước khi chúng tiếp xúc với với vi sinh vật gần bề mặt vật liệu lọc Kết quả là visinh vật ở đây bị phân hủy nội bào, không còn khả năng đính bám lên bề mặt vậtliệu lọc, và bị rửa trôi

2.2.5.2 PHƯƠNG PHÁP KỴ KHÍ

Quá trình phân hủy các chất hữu cơ là quá trình sinh hóa tạo ra hàng trăm sảnphẩm trung gian Tuy nhiên phương phản ứng sinh hóa trong điều kiện kỵ khí cóthể biểu diễn

đơn giản như sau

Chất hữu cơ CH4 + CO2 + H2 + NH3 + H2S +Tế bào mới

Một cách tổng quát, quá trình phân hủy kỵ khí xảy ra theo 4 giai đoạn (Hình 2.6)

- Giai đoạn 1: Thủy phân, cắt mạch các hợp chất cao phân tử;

- Giai đoạn 2: Acid hóa;

- Giai đoạn 3: Acetate hóa;

- Giai đoạn 4: Methane hóa

Phức chất hữu cơ Acid hữu cơ

Quá trình thủy phân

Quá trình acetate hóa và khử hydro Quá trình methane hóa

Các chất thải hữu cơ chứa các nhiều chất hữu cơ cao phân tử như proteins,chất béo, carbohydrates, celluloses, lignin,… trong giai đoạn thủy phân, sẽ đượccắt mạch tạo thành những phân tử đơn giản hơn, dễ phân hủy hơn Các phản ứngthủy phân sẽ chuyển hóa protein thành amino acids, carbohydrate thành đườngđơn, và chất béo thành các acid béo Trong giai đoạn acid hóa, các chất hữu cơđơn giản lại được tiếp tục chuyển hóa thành acetic acid, H2 và CO2

Các acid béo dễ bay hơi chủ yếu là acetic acid, propionic acid và lactic acid.Bên cạnh đó, CO2 và H2, methanol, các rượu đơn giản khác cũng được hình thànhtrong quá trình cắt mạch carbohydrat Vi sinh vật chuyển hóa methane chỉ có thểphân hủy một số loại cơ chất nhất định như CO2 + H2, formate, acetate, methanol,methylamines và CO Các phương trình phản ứng xảy ra như sau:

Nước thải

Tuần hoàn bùn

Tuyển nổi/Lắng

Nước sau xử lý

Hình 2.7 : Sơ đồ thiết bị xử lý sinh học tiếp xúc kỵ khí.

Tùy theo trạng thái của bùn, có thể chia quá trình xử lý kỵ khí thành:

- Quá trình xử lý kỵ khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng lơ lửng như quá trìnhtiếp xúc kỵ khí (Anaerobic Contact Process), quá trình xử lý bằng lớp bùn kỵ khívới dòng nước đi từ dưới lên (Upflow Anaerobic Sludge Blanket - UASB);

- Quá trình xử lý kỵ khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng dính bám như quá trìnhlọc kỵ khí (Anaerobic Filter Process)

2.2.5.2.1 Quá Trình Tiếp Xúc Kỵ Khí (Anaerobic Contact Process)

Một số loại nước thải có hàm lượng chất hữu cơ cao có thể xử lý rất hiệu quảbằng

quá trình tiếp xúc kỵ khí (Hình 3.9) Quá trình phân hủy xảy ra trong bể kín vớibùn tuần hoàn Hỗn hợp bùn và nước thải trong bể được khuấy trộn hoàn toàn.Sau khi phân hủy, hỗn hợp

được đưa sang bể lắng hoặc bể tuyển nổi để tách riêng bùn và nước Bùn đượctuần hoàn trở lại bể kỵ khí Lượng bùn dư thải bỏ thường rất ít do tốc độ sinhtrưởng của vi sinh vật khá chậm

2.2.5.2.2- UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket)

Đây là một trong những quá trình kỵ khí được ứng dụng rộng rãi nhất trên thếgiới do hai đặc điểm chính sau:

- Cả ba quá trình, phân hủy - lắng bùn - tách khí, được lấp đặt trong cùng mộtcông trình;

- Tạo thành các loại bùn hạt có mật độ vi sinh vật rất cao và tốc độ lắng vượt

xa so với bùn hoạt tính hiếu khí dạng lơ lửng

Bên cạnh đó, quá trình xử lý sinh học kỵ khí sử dụng UASB còn có những ưuđiểm so với quá trình bùn hoạt tính hiếu khí như:

- Ít tiêu tốn năng lượng vận hành;

- Ít bùn dư, nên giảm chí phí xử lý bùn;

- Bùn sinh ra dễ tách nước;

- Nhu cầu dinh dưỡng thấp nên giảm được chi phí bổ sing dinh dưỡng;

- Có khả năng thu hồi năng lượng từ khí methane;

- Có khả năng hoạt động theo mùa vì bùn kỵ khí có thể hồi phục và hoạt độngđược sau một thời gian ngưng không nạp liệu

Sơ đồ bể UASB được trình bày trong Hình 3.8 Nước thải được nạp liệu từ phíađáy bể,

đi qua lớp bùn hạt, quá trình xử lý xảy ra khi các chất hữu cơ trong nước thải tiếpxúc với bùn hạt Khí sinh ra trong điều kiện kỵ khí (chủ yếu là methane và CO2)sẽ tạo nên dòng tuần hoàn cục bộ giúp cho quá trình hình thành và duy trì bùnsinh học dạng hạt Khí sinh ra từ lớp bùn sẽ dính bám vào các hạt bùn và cùngvới khí tự do nổi lên phía mặt bể Tại đây, quá trình tách pha khí-lỏng-rắn xảy ranhờ bộ phận tách pha Khí theo ống dẫn qua bồn hấp thu chứa dung dịch NaOH5-10% Bùn sau khi tách khỏi bọt khí lại lắng xuống Nước thải theo màng trànrăng cưa dẫn đến công trình xử lý tiếp theo

Vận tốc nước thải đưa vào bể UASB được duy trì trong khoảng 0,6-0,9 m/h.

pH thích hợp cho quá trình phân hủy kỵ khí dao động trong khoảng 6,6-7,6 Do đócần cung cấp đủ độ kiềm (1000 – 5000 mg/L) để bảo đảm pH của nước thải luônluôn > 6,2 vì ở pH < 6,2, vi sinh vật chuyển hóa methane không hoạt động được.Cần lưu ý rằng chu trình sinh trưởng của vi sinh vật acid hóa ngắn hơn rất nhiều

so với vi sinh vật acetate hóa (2-3 giờ ở 350C so với 2-3 ngày, ở điều kiện tối ưu)

Do đó, trong quá trình vận hành ban đầu, tải trọng chất hữu cơ không được quácao vì vi sinh vật acid hóa sẽ tạo ra acid béo dễ bay hơi với tốc độ nhanh hơn rấtnhiều lần so với tốc độ chuyển hóa các acid này thành acetate dưới tác dụng của

vi sinh vật acetate hóa

Do tại Việt Nam chưa có loại bùn hạt nên quá trình vận hành được thực hiệnvới tải trọng ban đầu khoảng 3 kg COD/m3.ngđ Mỗi khi đạt đến trạng thái ổnđịnh, tải trọng này sẽ được tăng lên gấp đôi cho đến khi đạt tải trọng 15 - 20 kgCOD/m3.ngđ Thời gian này kéo dài khoảng 3 -4 tháng Sau đó, bể sẽ hoạt độngổn định và có khả năng chịu quá tải, cũng như nồng độ chất thải khá cao Khímêtan thu được có thể sử dụng cho việc đun nấu và cung cấp nhiệt Lượng bùnsinh ra rất nhỏ nên không cần thiết phải đặt vấn đề xử lý bùn Quá trình xử lýnày chỉ tiêu tốn một lượng nhỏ năng lượng dùng để bơm nước

Lan can bảo vệ

Ống thu nước sau xử ly ù

Sàn công tác Máng thu nước dạng răng cưa Thiết bị tách pha khí – lỏng - rắn Vách hướng dòng hình côn

Cầu thang Vỏ thiết bị Hỗn hợp nước thải

Lớp bùn kỵ khí

Ống bơm nước vào thiết bị UASB Bộ phận phân phối đều lưu lượng nước thải

Hình 2.8 Upflow Anaerobic Sludge Bed (UASB).

2.2.5.2.3- Quá Trình Lọc Kỵ Khí (Anaerobic Filter Process)

Bể lọc kỵ khí là một cột chứa vật liệu tiếp xúc để xử lý chất hữu cơ chứa carbontrong nước thải Nước thải được dẫn vào cột từ dưới lên, tiếp xúc với lớp vật liệutrên đó có vi sinh vật kỵ khí sinh trưởng và phát triển Vì vi sinh vật được giữ trênbề mặt vật liệu tiếp xúc và không bị rửa trôi theo nước sau xử lý nên thời gian lưucủa tế bào vi sinh vật (thời gian lưu bùn) rất cao (khoảng 100 ngày)

2.3 MỘT SỐ SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ SỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT CHO CHUNG CƯ ĐƯỢC ÁP DỤNG HIỆN NAY

1 sơ đồ công nghệ HTXLNTSH chung cư Nguyễn Biểu Q5 Tp HCM

1000m3/ngàyđêm

LƯỢC RÁC THÔ (SC01-01)

HẦM TIẾP NHẬN (B01)

BỂ ĐIỀU HÒA (B02)

BỂ AEROTAN (B03-A/B)

BỂ KHỬ TRÙNG (B05)

NGUỒN TIẾP NHẬN MỨC I, QCVN 5945:2005

BỂ CHỨA BÙN

BỂ LỌC ÁP LỰC(B06)

MÁY THỔI KHÍ

Bùn dư

Bùn tuần hoàn

NƯ C TH I VÀO ỚC THẢI VÀO ẢI VÀO

GHI CHÚ

Đường khí:

Đường bùn: Đường hóa chất: NƯỚC TÁCH BÙN

2 Hệ thống XLNTSH chung cư HIMLAM Q7.Tp.HCM công suất

1600m3/ngàyđêm

SONG CHẮN RÁC (SC01-01)

BỂ LẮNG CÁT (B01)

BỂ ĐIỀU HÒA (B03)

BỂ AEROTANK (B05)

BỂ CHỨA BÙN

SÂN PHƠI CÁT

Đường hóa chất:

BỂ LẮNG ĐỢT 1 (B04)

BỂ KHỬ TRÙNG (B06)

CHƯƠNG 3

NGUỒN TIẾP NHẬN LOẠI A, TCVN 5945:2005

 Xác định các thông số

 Đề xuất công nghệ

 Thuyết minh và lựa chọn công nghệ

3.1 XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ

3.1.1 Lưu lượng tính toán

Dựa trên chi tiêu cấp nước sinh hoạt được duệt là 200lít/người/ngày.đêm.Hệ số dùng nước không điều hòa K=1,1:

- Lưu lượng nước thải tại Khu nhà ở chung cư cao tầng được tính toán nhưsau:

Q = (5.872người x 200lít/người/ngày) x 10-3 = 1.175 m3/ngày.đêm

- Lưu lượng lớn nhất là:

Qmax = 1.175 m3/ngày.đêm x 1,1 = 1.292 m3/ngày.đêm

- Công suất thiết kế trạm xử lý nước thải tập trung là:

Q1 = 1.300 m3/ngày.đêm Ngoài ra, lượng nước thải phát sinh từ các hoạt động phục vụ cho nhu cầu thươngmại – dịch vụ & công cộng (trường học, khu thương mại) ước tính:

Q2 = (735người x 60lít/người/ngày) x 10-3 = 44 m3/ngày.đêm

- Quy mô đầu tư xây dựng trạm xử lý nước thải tập trung là:

QT = Q1 + Q2 = 1.300m3/ngày.đêm + 44 m3/ngày.đêm = 1.344 m3/ngày.đêm

- Vậy lưu lượng của trạm xử lý nước thải tập trung là:

Q T = 1.350 m 3 /ngày.đêm.

3.1.2 Xác định độ bẩn nước đầu vào

 Hàm lượng chất lơ lửng trong nước thải sinh hoạt, tính theo công thức

qtb = tiêu chuẩn thoát nước trung bình ,qtb = 200 L/ng.ngđ

 Dựa trên dữ liễu khảo sát, tải lượng chất ô nhiễm thiết kế cho trạm xử lýnước thải sinh hoạt các khu chung cư và khu nhà cao tầng khác:

+ Lưu lượng :20-100 m3/h

+ Nồng độ trung bình BOD5 : ≤ 560 mg/l

+ Nồng độ trung bình COD : ≤ 780 mg/l

+ Nồng độ trung bình SS : ≤ 560 mg/l

+ Tổng N : ≤ 50 mg/l

+ Tổng P : ≤ 10 mg/l

Ta có thông số đầu vào

Bảng 3.1 Tính chất nước thải