XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT CÓ CÔNG SUẤT Q = 13000 m3ngày đêm VÀO NGUỒN TIẾP NHẬN NƯỚC THẢI LOẠI B

Hiện nay trên thế giới có khoảng 8 tỉ người sinh sống và thải ra hàng tỷ mét khối nước thải sinh hoạt hàng ngày. Cùng với lượng nước thải đó là hàng trăm ngàn tấn các chất hữu cơ, dầu mỡ, chất dinh dưỡng (giàu N, P), vi sinh vật... Phần lớn lượng chất thải này không được xử lí mà thải trực tiếp ra môi trường.Ở Việt Nam cũng vậy, hàng ngày có hàng triệu m3 nước thải sinh hoạt của con người và phần lớn lượng nước thải sinh hoạt trong số này không được xử lí mà đổ trực tiếp ra môi trường nước hay môi trường đất. Nguồn nước ngọt vốn đã rất hạn chế đối với nhu cầu ngày càng tăng của con người mà nay vì ô nhiếm nguồn nước trầm trọng mà lượng nước sạch có thể sử dụng được ngày càng khan hiếm. Thành phần nước thải sinh hoạt bao gồm : 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 bếp, các chất tẩy rửa,… Nước thải sinh hoạt chứa nhiều chất hữu cơ dễ bị phân hủy sinh học, ngoài ra có cả các thành phần vô cơ, vi sinh vật và vi trùng gây bệnh nguy hiểm. Vì vậy, cần phải có công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt để bảo vệ môi trường và sức khỏe con người.  

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI

KHOA MÔI TRƯỜNG

ĐỒ ÁN MÔN HỌC : KỸ THUẬT XỬ LÝ NƯỚC THẢI

TÊN ĐỀ TÀI

“XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT CÓ CÔNG SUẤT Q = 13000 m 3 /ngày đêm

VÀO NGUỒN TIẾP NHẬN NƯỚC THẢI LOẠI B”

Sinh viên thực hiện : Trần Thị Nhàn

Mã sinh viên : DC00100796

GVHD : Th.S Bùi Thị Thanh Thủy

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI

ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG

Họ và tên sinh viên : Trần Thị Nhàn

Họ và tên giảng viên hướng dẫn: Bùi Thị Thanh Thủy

1 Đề xuất sơ đồ công nghệ và tính toán các công trình chính trong một hệ thống xử lýnước thải sinh hoạt theo các số liệu dưới đây:

- Nguồn tiếp nhận nước thải loại : B

- Công suất thải nước : 13.000 m 3 /ngày đêm

- Chỉ tiêu chất lượng nước thải :

- Bản vẽ chi tiết 1công trình

Sinh viên thực hiện Giảng viên hướng dẫn

Danh mục từ viết tắt

QCVN Quy chuẩn quốc giaTCVN Tiêu chuẩn quốc giaBTNMT Bộ tài nguyên môi trườngTCXD Tiêu chuẩn xây dựngXLNT Xử lý nước thải

Mục lục

Danh mục bảng

LỜI CÁM ƠN

Để hoàn thành được đồ án môn học Công nghệ xử lý nước thải này, em xin gửi lờicám ơn chân thành tới các thầy cô giáo trong khoa Môi trường đã nhiệt tình giảng dạy vàtruyền đạt những kiến thức, kinh nghiệm cho em trong suốt quá trình học tập Qua đây,

em cũng xin gửi lời cám ơn sâu sắc tới các thầy cô thuộc bộ môn Công nghệ môi trường

và đặc biệt là sự giúp đỡ tận tình của cô giáo Bùi Thị Thanh Thủy, đã giúp em hoànthành được đồ án môn học này theo đúng tiến độ quy định

Với trình độ hiểu biết trên lớp cũng như kinh nghiệm thực tế còn hạn chế nêntrong quá trình tính toán vẫn còn những sai sót nhất định Vì vậy, em mong nhận được sựchỉ bảo, góp ý của các thầy cô bộ môn để bài làm của em được hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn

CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI SINH HOẠT

Ô nhiễm môi trường nước là sự thay đổi thành phần, tính chất của nước gây ảnhhưởng tới hoạt động sống bình thường của con người và sinh vật Khi sự thay đổi nàyvượt quá một ngưỡng nhất định thì sẽ gây nguy hiểm cho con người và sinh vật Người ta

đã phát hiện hơn 80% loại bệnh tật của con người có liên quan tới chất lượng nước Vìvậy chất lượng nước có vai trò hết sức quan trọng trong việc bảo vệ và chăm sóc sứckhỏe cộng đồng

Hiện nay trên thế giới có khoảng 8 tỉ người sinh sống và thải ra hàng tỷ mét khốinước thải sinh hoạt hàng ngày Cùng với lượng nước thải đó là hàng trăm ngàn tấn cácchất hữu cơ, dầu mỡ, chất dinh dưỡng (giàu N, P), vi sinh vật Phần lớn lượng chất thảinày không được xử lí mà thải trực tiếp ra môi trường.Ở Việt Nam cũng vậy, hàng ngày

có hàng triệu m3 nước thải sinh hoạt của con người và phần lớn lượng nước thải sinh hoạttrong số này không được xử lí mà đổ trực tiếp ra môi trường nước hay môi trường đất.Nguồn nước ngọt vốn đã rất hạn chế đối với nhu cầu ngày càng tăng của con người mànay vì ô nhiếm nguồn nước trầm trọng mà lượng nước sạch có thể sử dụng được ngàycàng khan hiếm

Thành phần nước thải sinh hoạt bao gồm :

- 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 bếp, các chất tẩy rửa,…Nước thải sinh hoạt chứa nhiều chất hữu cơ dễ bị phân hủy sinh học, ngoài ra có cảcác thành phần vô cơ, vi sinh vật và vi trùng gây bệnh nguy hiểm Vì vậy, cần phải cócông nghệ xử lý nước thải sinh hoạt để bảo vệ môi trường và sức khỏe con người

CHƯƠNG II : NHIỆM VỤ THIẾT KẾ

1. Thông số đầu vào

- Công suất thải nước : 13.000 m3/ngày đêm = 541.667 m3/h

- Nồng độ tối đa cho phép của bụi và các chất vô cơ trong khí thải được tính theo côngthức sau :

Cmax = C K (mg/l)

Trong đó: Cmax – nồng độ tối đa cho phép của thông số ô nhiễm trương nước thải

sinh hoạt khi thải ra nguồn nước tiếp nhận (mg/l)

C – giá trị nồng độ của thông số ô nhiễm quy định tại mục 2.2 QCVN14:2008, cột B

K – hệ số tính theo quy mô, loại hình cơ sở dịch vụ, cơ sở công cộng vàchung cư quy định tại mục 2.3 , K =1

- Các thông số ô nhiễm được quy định trong QCVN 14:2008/BTNMT :

Bảng 1.1 : Các thông số ô nhiễm được quy định trong QCVN 14:2008/BTNMT

- Cột A quy định giá trị C của các thông số ô nhiễm làm cơ sở tính toán giá trị tối

đa cho phép trong nước thải sinh hoạt khi thải vào các nguồn nước được dùng chomục đích cấp nước sinh hoạt (có chất lượng nước tương đương cột A1 và A2 củaquy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước mặt)

- Cột B quy định giá trị C của các thông số ô nhiễm làm cơ sở tính toán giá trị tối đacho phép trong nước thải sinh hoạt khi thải vào các nguồn nước không dùng chomục đích cấp nước sinh hoạt (có chất lượng nước tương đương cột B1 và B2 củaquy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước mặt hoặc vùng nước biển venbờ)

Bảng 1.2 Giá trị các thông số ô nhiễm làm cơ sở tính toán giá trị tối đa cho phép

trong nước thải sinh hoạt.

STT Chỉ số Đơn vị Giá trị QCVN 14:2008

(Cột B)

Cmax cho phép

Yêu cầu xử lý

Nhận xét: Các thông số không có trong QCVN 14:2008/BTNMT thì không quy định

tiêu chuẩn đối với chỉ tiêu đó Dựa vào bảng 1 cho thấy : BOD5 vượt quá tiêu chuẩn chophép trước khi xả thải ra môi trường Vì vậy, cần đưa ra dây truyền công nghệ xử lý nướcthải thích hợp để xử lý triệt để đảm bảo trong giới hạn cho phép của QCVN14:2008/BTNMT ( theo cột B) quy định

Bánh bùnMáy ép bùn

Bánh bùnMáy ép bùn

So sánh hai phương pháp trên :

Cả 2 phương án thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt trên đều áp dụngphương pháp xử lý chung là phương pháp sinh học và cho hiệu quả xử lý cao Tuy nhiênxét trên nhiều phương diện thì ta thấy phương án 1 ưu việt hơn và những hạn chế trongquá trình vận hành dễ dàng khắc phục bằng phương pháp xử lý sơ bộ Do đó lựa chọnphương án 1 để tính toán thiết kế

Ưu điểm

- Bể Aerotank phù hợp với côngtrình xử lý nước thải có công suấtbất kỳ

- Hiệu quả xử lý BOD, COD cao,nước sau khi xử lý có thể thải trựctiếp ra môi trường

- Dễ dàng tự động hóa , vận hànhđơn giản

- Có thể thu hồi năng lượng ở bểUASB để cung cấp cho quá trìnhsản xuất

- Bùn được xử lý làm phân bón

- Lượng bùn sinh ra ít và có khảnăng lắng nhanh

- Hiệu quả xử lý cao

- Tiết kiệm năng lượng

- Giảm việc trông coi

Nhược điểm

- Có nhiều công trình đơn vị do đóchi phí đầu tư cao

- Chiếm một diện tích khá lớn

- Lượng bùn sinh ra nhiều

- Phù hợp với việc xử lý nước thảicông suất lớn

- Vận hành phức tạp

- Chi phí xây dựng cao

- Nhạy cảm với nhiệt độ

- Dễ bị tắc nghẽn, sinh mùi

- Bùn dư không ổn định

Thuyết minh sơ đồ công nghệ phương án 1

Vì tỷ số = = 0,581 ˃ 0,5 → Lựa chọn phương pháp sinh học để xử lý nguồnnước sinh hoạt Vì Q = 13.000 m3/ngày đêm thì sử dụng bể lắng đứng [5/Bảng 8.5.1] Lại cónồng độ COD, BOD5 đầu vào lớn hơn hoặc bằng 1000mg/l và SS = 50 mg/l thích hợp để

xử lý bằng bể UASB Chính vì vậy, sơ đồ công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt trên đãđược lựa chọn

Nước thải từ quá trình sản xuất được thu gom về hệ thống xử lý Đầu tiên, nướcthải được dẫn qua song chắn rác nhằm loại bỏ các tạp chất có kích thước lớn Rác sẽđược giữ lại ở các song chắn rác sau đó đem đi nghiền Sau khi qua song chắn rác, nướcthải tiếp tục được đưa đến bể lắng cát, ở đây các hạt cặn có thể lắng được sẽ được giữ lạinhờ trọng lực và sau một thời gian, cát sẽ được đưa đến sân phơi cát

Tiếp theo, nước thải sẽ được bơm lên bể điều hòa, máy khuấy trộn sẽ hòa trộnđồng đều nước thải trên toàn diện tích bề mặt nhằm điều hòa lưu lượng và tính chất củanước thải Trong bể điều hòa có bố trí hệ thống thổi khí nhằm xáo trộn hoàn toàn nướcthải không cho cạn lắng trong bể đồng thời cung cấp O2 để giảm một phần BOD Sau đónước thải được dẫn qua bể lắng 1 để lắng các hạt lơ lửng trong nước thải và tiếp tục đượclàm thoáng để giảm nồng độ TS giúp cho việc xử lý sinh học được đảm bảo

Nước thải tiếp tục được đưa qua bể UASB, các vi sinh vật kị khí sẽ phân hủy cácchất hữu cơ có trong nước thải thành các chất vô cơ dạng đơn giản và khí thoát ra đượctận dụng để cung cấp năng lượng cho quá trình sản xuất

Tại bể Aerotank, nước thải được khấy trộn đều với bùn hoạt tính và được cungcấp oxy cho quá trình oxy hóa các chất hữu cơ Sau đó nước thải cùng với bùn sẽ đượcđưa qua bể lắng 2 để lắng bùn trong nước Bùn hoạt tính tại bể lắng 2, một phần tuầnhoàn lại bể Aertank để bổ sung thêm vi sinh vật cho bể xử lý sinh học

Sau khi qua bể lắng 2, nước thải sẽ được dẫn qua bể khử trùng bằng Clo trước khi

xả ra nguồn tiếp nhận Bùn tại bể lắng 1 và bùn dư tại bể lắng 2 sẽ được bơm vào bể chứabùn và được nén ở máy ép bùn

CHƯƠNG III : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH.

I Lưu lượng tính toán

- Lưu lượng trung bình ngày đêm : Qtb = 13000 m3/ngày đêm

- Lưu lượng trung bình giờ :

• Nhiệm vụ : Nước thải dẫn vào hệ thống xử lý nước trước hết phải qua SCR Tại đây, các

thành phần rác có kích thước lớn như cành cây, vỏ lon, chai,…được giữ lại, nhờ đó tránhgây tắc nghẽn và bào mòn bơm, đường ống hoặc kênh dẫn Đây là công trình đầu tiêncủa trạm xử lý nước thải nhằm đảm bảo an toàn và điều kiện làm việc thuận lợi cho cả hệthống xử lý nước thải

Các thông số kỹ thuật :

Khoảng cách giữa các thanh b = 16mm = 0,016m (16÷25mm)

Góc nghiêng α = 600 (600 ÷ 900) : góc nghiêng của SCR so với dòng chảy

Vận tốc trung bình qua SCR lấy V= 0,8 m/s (0,6 ÷ 1,0 m/s)

Chiều dày thanh chắn S = 8mm = 0,008m (8 ÷ 10mm)

Chiều rộng mương dẫn B = 0,9m.

Chiều sâu mương dẫn Hmd = 0,5m

ko = 1,05 : hệ số tính đến mức cản trở dòng chảy, cào rác bằng cơ giới

Chiều sâu lớp nước ở SCR lấy bằng chiều cao lớp nước của ống dẫn nước thải :

ν : Vận tốc chuyển động của nước thải trước SCR, m/s , phạm vi 0,7 ÷1,0 m/s , chọn ν = 0,9 m/s

- Độ sâu mực nước trong mương dẫn :

h = = = 0,3 (m)

- Số khe hở của SCR[1] :

n = = 1,05 = 35 (khe)Trong đó : b là khoảng cách giữa cách khe hở của SCR (theo TCXD 51-2006, điều6.2.1)

K là hệ số tính đến mức độ cản trở của dòng chảy do hệ thống cào rác,với K = 1,05

k : hệ số tính đến hệ số tổn thất áp lực do rác mắc vào SCR k= 2÷3

→ k = 3

ε : Hệ số tổn thất cục bộ qua SCR :

Với ε = β 4/3 sinα [1]

β : hệ số tiết diện ngang của thanh SCR , chọn β = 2,42

s : bề dày của thanh SCR , thường lấy s = 0,008 m

ε = β 4/3 sinα = 2,42 4/3 sin600 = 0,83

 hs = ε k = 0,83 3 = 0,046 m = 4,6 cm

- Chiều dài phần mở rộng trước SCR[1] :

L1 = Trong đó : Bs : Chiều rộng SCR

Với Ls là chiều dài phần mương đặt SCR, Ls = 1,5m

- Chiều sâu xây dựng mương đặt SCR :

H = h1 + hs + 0,5 = 0,5 + 0,046 + 0,5 = 1,046 (m)

Chọn H = 1,1 m

Với : 0,5 là chiều cao bảo vệ [5]

Bảng 1 : Tóm tắt thông số tính toán mương dẫn SCR

4 Chiều dài phần mở rộng trước SCR L1 m 0,2

5 Chiều dài phần mở rộng sau SCR L2 m 0,1

6 Chiều dài xây dựng mương đặt SCR L m 1,8

7 Chiều sâu xây dựng mương đặt SCR H m 1,1

2 Bể lắng cát ngang

Nhiệm vụ : Bể lắng cát ngang được thiết kế để loại bỏ các tạp chất vô cơ không hòa tan

như cát, sỏi, xỉ và các vật liệu rắn khác có vận tốc lắng lớn hơn các chất hữu cơ có thểphân hủy trong nước thải

- Các hạt cát có kích thước d ≥ 0,2 mm được giữ lại trong bể lắng cát ngang

Tính toán

- Chiều dài công tác của bể [1] :

L = (m)Trong đó:

+ Uo là độ lớn thủy lực của hạt (mm/s), Uo = 18,7 ÷ 24,2 mm/s Chọn Uo = 24,2 (mm/s).+ H1 là chiều sâu công tác của bể lắng cát, H1 = 0,25 ÷ 1 m Chọn H1 = 1 (m)

+ K là hệ số phụ thuộc vào loại bề lắng cát và độ thô thủy lực của hạt cát, lấy K = 1,3[5/Bảng 27].

+ V là vận tốc chuyển động lớn nhất của nước thải trong bể, m/s Chọn V = 0,3 (m/s)

+ Kq là tỷ số của lưu lượng lớn nhất và nhỏ nhất

Kq = = = 2,67+ hmax, hmin là chiều sâu nước trong bể ứng với Qmax, Qmin và vận tốc chảy V = 0,3 m/s;

H = 0,5 ÷ 2 m → hmin = 0,5m, hmax = H1 = 1m

 P = = = 0,04 (m)

- Chiều rộng đập tràn [1] :

Bo = Trong đó :

+ m là hệ số lưu lượng của đập tràn phụ thuộc vào điều kiện co hẹp dòng chảy, m = 0,35

+ p là lượng cát với độ ẩm 60%, p = 0,02 (l/người.ng.đ)

+ T là thời gian giữa 2 lần xả cát khỏi bể : T = 2 ÷ 4 ngày, chọn T = 2 ngày

+ Ntt là dân số tính toán

Tiêu chuẩn thoát nước trung bình: qtb = 160 (l/người.ng.đ)

Lưu lượng nước thải [1] : Qtb = N qtb 10-3 (m3/ng.đ)

- Chiều cao bảo vệ từ mặt nước đến tường, Hbv = 0,2 ÷ 0,4 m Chọn Hbv = 0,4 (m)

- Chiều cao xây dựng bể lắng cát ngang là :

H = H1 + H2 + Hbv = 1 + 0,25 + 0,4 = 1,65 (m)

- Chiều dài mỗi thanh chắn rác là :

Lt = = = 1,9 (m)

 Tính toán sân phơi cát

- Nhiệm vụ sân phơi cát là làm ráo nước trong hỗn hợp cát nước cho dễ dàng vậnchuyển cát đi nơi khác

- Diện tích hữu ích của sân phơi cát được tính theo công thức :

F = = = 118,625 m2Chọn sân phơi cát có mặt bằng L B = 12m x 10m.

Bảng 2 : Tóm tắt thông số tính toán bể lắng cát ngang

hiệu Đơn vị Giá trị

1 Chiều dài công tác của bể lắng cát ngang L m 8,06

2 Chiều rộng của bể lắng cát ngang B m 0,8

3 Chiều cao xây dựng bể lắng cát ngang H m 1,65

3 Bể điều hòa

• Nhiệm vụ : Do tính chất nước thải thay đổi theo từng ca và không ổn định Xây dựng bể

điều hòa để đảm bảo cho công trình xử lý làm việc ổn định và đạt được giá trị kinh tế.Đồng thời khi làm thoảng nhờ việc cấp khí oxi vào nước thải sẽ tránh mùi hôi thối tạiđây

- Việc sử dụng để điều hòa trong quá trình xử lý mang lại một số thuận lợi sau:

+ Ổn định lưu lượng và nồng độ các chất đi vào công trình xử lý sinh học

+ Tăng cường hiệu quả xử lý nước thải của công trình xử lý sinh học phía sau, như giảmthiểu hoặc loại bỏ hiện tượng gây sốc do tăng tải trọng đột ngột, pha loãng các chất gây

ức chế cho quá trình xử lý sinh học, ổn định pH của nước thải mà không cần tiêu tốn hóachất

+ Giúp cho nước thải vào các bể sinh học được liên tục trong giai đoạn các phân xưởngkhông xả nước

• Tính toán

- Thời gian lưu nước trong bể điều hòa t = 4÷12h Chọn t = 5h

- Vì Qh max = 860,17 m 3/h thì lựa chọn 3 bể điều hòa Tính toán thiết kế cho 3 bể côngtác, kích thước mỗi bể điều hòa như nhau:

Q1 = Q2 = Q3 = = = 286,7 (m3/h)

- Thể tích bể điều hòa :

V = Qh max t = 286,7 5 = 1433,5 (m 3)

- Chọn chiều cao của bể điều hòa là H1 = 5m

- Diện tích một bể điều hòa :

F = = = 286,7 (m2)

- Chiều cao xây dựng bể điều hòa :

H = H1 + Hbv = 5 + 0,5 = 5,5 (m)Trong đó : Hbv là chiều cao bảo vệ, chọn Hbv = 0,5m

- Xây dựng bể điều hòa hình chữ nhật :

Chọn qkk = 0,01 (m3/m3.phút)

- Không khí được phân phối qua hệ thống ống châm lỗ với đường kính 4mm, khoảngcách giữa các tâm lỗ là 150mm Khi đó, số lỗ phân phối trên mỗi nhánh là[1] :

N = = = 132 (lỗ)Với diện tích đáy bể là 20m x 14,5m , ta cho các ống sục khí đặt dọc theo chiều dài

bể, các ống được đặt trên các giá đỡ ở độ cao 20cm so với đáy bể

- Khoảng cách giữa các ống nhánh là 1,5m , các ống cách tường là 0,75m Khi đó, sốống nhánh được phân phối là[1] :

hc là tổn thất qua thiết bị phân phối (m)

Tổn thất hd , hc không vượt quá 0,4m

hf là tổn thất cục bộ của ống phân phối khí (m)

Tổn thất hf không vượt quá 0,5m

� là hiệu suất của máy bơm, � = 0,7.

Bảng 3 : Tóm tắt thông số tính toán bể điều hòa

• Nhiệm vụ : Được đặt trước công trình xử lý sinh học, dùng để tách các chất rắn, cặn

bẩn lơ lửng không hòa tan

Trong đó : B là chiều rộng của bể

L là chiều dài của bể

Theo điều 6.5.4 – TCXD-51-84, chiều rộng của bể lắng lấy trong khoảng (2÷5).H

→ B = 4.H = 4 2 = 8 (m)