Thiết kế trạm xử lý nước thải cho khu dân cư được hình thành

MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU 1 1. Đặt vấn đề 1 2. Mục tiêu của đồ án 1 I: TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI 3 1. Nguồn phát sinh, đặc thải nước thải sinh hoạt 3 2. Thành phần, tính chất nước thải sinh hoạt 3 3. Các thông số ô nhiễm đăc trưng của nước thải 4 3.1 Thông số vật lý 4 3.2 Thông số hóa học 4 3.3 Thông số vi sinh vật học 6 4. Các phương pháp xử lý nước thải 7 4.1 Phương pháp xử lý cơ học 7 4.2 Phương pháp xử lý hoá lý 10 4.3 Phương pháp xứ lý hoá học 11 4.4 Phương pháp xử lý sinh học 11 II. LỰA CHỌN DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ 15 1. Các số liệu cơ bản để tính toán. 15 1.1 . Lưu lượng nước thải. 16 1.2. Nồng độ các chất ô nhiễm 16 1.2.1. Hàm lượng chất lơ lửng. 16 1.2.2. Hàm lượng BOD của nước thải. 17 1.3. Dân số tính toán 18 2. Lựa chọn các phương án dây chuyền công nghệ. 18 2.1 Sơ đồ dây chuyền công nghệ phương án 1: 19 2.2.Phân tích phương án xử lý. 20 2.3. Sơ đồ đây chuyền công nghệ phương án 2 21 2.4 Phân tích phương án thứ hai: 22 III. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI. 22 1. Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải phương án 1. 22 1.1. Ngăn tiếp nhận nước thải 22 1.2. Mương dẫn nước thải. 23 1.3. Song chắn rác. 23 1.4. Bể lắng cát ngang. 27 1.5. Sân phơi cát. 29 1.6. Bể làm thoáng sơ bộ. 30 1.7. Bể lắng ngang đợt I. 32 1.8. Bể Aeroten đẩy. 36 1.9. Bể lắng ly tâm đợt II sau bể Aeroten. 41 1.10. Tính toán trạm khử trùng nước thải. 43 1.11. Tính toán máng trộn Máng trộn có vách ngăn đục lỗ 45 1.12. Bể tiếp xúc li tâm. 46 1.13. Tính toán bể nén bùn ly tâm sau bể lắng ly tâm đợt II. 47 1.14. Tính toán bể mêtan. 49 1.15. Công trình làm ráo nước trong cặn ( sân phơi bùn) 53 2. Tính toán cao trình trạm xử lý nước thải. 55 1.1 Tính toán cao trình mặt cắt dọc theo lớp nước. 55 2.2. Tính toán cao trình các công trình đơn vị theo mặt cắt bùn : 59 3. Tính toán thiết kế trạm xử lý nước thải cho phương án 2. 60 3.1.Ngăn tiếp nhận nước thải( tính theo phương án 1) 60 3.2. Mương dẫn nước thải.(tính theo phương án 1) 60 3.3. Song chắn rác.(tính theo phương án 1) 60 3.4. Bể lắng cát ngang.(tính theo phương án 1) 60 3.5. Sân phơi cát.(tính theo phương án 1) 60 3.6. Bể làm thoáng sơ bộ.(tính theo phương án 1) 60 3.7. Bể lắng ly tâm đợt I. 60 3.8. Bể Aeroten kết hợp với lắng 2 62 3.9.Tính toán trạm khử trùng nước thải.(tính theo phương án 1) 66 3.10. Tính toán máng trộn Máng trộn có vách ngăn đục lỗ(tính theo phương án 1) 67 3.11. Bể tiếp xúc li tâm.(tính theo phương án 1) 67 3.12. Tính toán bể nén bùn ly tâm sau bể lắng ly tâm đợt II.(tính theo phương án 1) 67 3.13. Tính toán bể mêtan(tính theo phương án 1) 67 3.14 Tính toán thiết bị làm khô bùn cặn bằng cơ khí( thiết bị lọc chân không) 67 TÀI LIỆU THAM KHẢO. 70 PHỤ LỤC 71

Đồ án môn học xử lý nước thải

Lời cảm ơn

Để hoàn thành bài tập lớn này,em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo đãtận tình hướng dẫn, giảng dạy trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu và rèn luyện ởTrường Đại học Tài nguyên và Môi trường Hà Nội

Xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ tận tình của các thầy cô giáo trong bộ môncông nghệ - khoa môi trường, đặc biệt là cô giáo hướng dẫn TS Nguyễn Thu Huyền.Các thành viên trong em xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn tới các thầy cô giáo đãgiúp đỡ nhóm hoàn thành đồ án này

Mặc dù đã có nhiều cố gắng để thực hiện bài tập lớn một cách hoàn chỉnh nhất,tuy nhiên không thể tránh nổi những thiếu sót Kính mong quý thầy giáo, cô giáo cùngtoàn thể bạn bè góp ý để đồ án của em được hoàn thiện hơn

Xin chân thành cảm ơn!

Hà nội, tháng 4 năm 2016.

Sinh viên

Nguyễn Thị Dung

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU 1

1 Đặt vấn đề 1

2 Mục tiêu của đồ án 1

I: TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI 3

1 Nguồn phát sinh, đặc thải nước thải sinh hoạt 3

2 Thành phần, tính chất nước thải sinh hoạt 3

3 Các thông số ô nhiễm đăc trưng của nước thải 4

3.1 Thông số vật lý 4

3.2 Thông số hóa học 4

3.3 Thông số vi sinh vật học 6

4 Các phương pháp xử lý nước thải 7

4.1 Phương pháp xử lý cơ học 7

4.2 Phương pháp xử lý hoá lý 10

4.3 Phương pháp xứ lý hoá học 11

4.4 Phương pháp xử lý sinh học 11

II LỰA CHỌN DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ 15

1 Các số liệu cơ bản để tính toán 15

1.1 Lưu lượng nước thải 16

1.2 Nồng độ các chất ô nhiễm 16

1.2.1 Hàm lượng chất lơ lửng 16

1.2.2 Hàm lượng BOD của nước thải 17

1.3 Dân số tính toán 18

2 Lựa chọn các phương án dây chuyền công nghệ 18

2.1 Sơ đồ dây chuyền công nghệ phương án 1: 19

2.2.Phân tích phương án xử lý 20

2.3 Sơ đồ đây chuyền công nghệ phương án 2 21

Đồ án môn học xử lý nước thải

2.4 Phân tích phương án thứ hai: 22

III TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI 22

1 Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải phương án 1 22

1.1 Ngăn tiếp nhận nước thải 22

1.2 Mương dẫn nước thải 23

1.3 Song chắn rác 23

1.4 Bể lắng cát ngang 27

1.5 Sân phơi cát 29

1.6 Bể làm thoáng sơ bộ 30

1.7 Bể lắng ngang đợt I 32

1.8 Bể Aeroten đẩy 36

1.9 Bể lắng ly tâm đợt II sau bể Aeroten 41

1.10 Tính toán trạm khử trùng nước thải 43

1.11 Tính toán máng trộn - Máng trộn có vách ngăn đục lỗ 45

1.12 Bể tiếp xúc li tâm 46

1.13 Tính toán bể nén bùn ly tâm sau bể lắng ly tâm đợt II 47

1.14 Tính toán bể mêtan 49

1.15 Công trình làm ráo nước trong cặn ( sân phơi bùn) 53

2 Tính toán cao trình trạm xử lý nước thải 55

1.1 Tính toán cao trình mặt cắt dọc theo lớp nước 55

2.2 Tính toán cao trình các công trình đơn vị theo mặt cắt bùn : 59

3 Tính toán thiết kế trạm xử lý nước thải cho phương án 2 60

3.1.Ngăn tiếp nhận nước thải( tính theo phương án 1) 60

3.2 Mương dẫn nước thải.(tính theo phương án 1) 60

3.3 Song chắn rác.(tính theo phương án 1) 60

3.4 Bể lắng cát ngang.(tính theo phương án 1) 60

3.5 Sân phơi cát.(tính theo phương án 1) 60

3.6 Bể làm thoáng sơ bộ.(tính theo phương án 1) 60

3.7 Bể lắng ly tâm đợt I 60

3.8 Bể Aeroten kết hợp với lắng 2 62

3.9.Tính toán trạm khử trùng nước thải.(tính theo phương án 1) 66

3.10 Tính toán máng trộn - Máng trộn có vách ngăn đục lỗ(tính theo phương án 1) .67 3.11 Bể tiếp xúc li tâm.(tính theo phương án 1) 67

3.12 Tính toán bể nén bùn ly tâm sau bể lắng ly tâm đợt II.(tính theo phương án 1) .67 3.13 Tính toán bể mêtan(tính theo phương án 1) 67

3.14 Tính toán thiết bị làm khô bùn cặn bằng cơ khí( thiết bị lọc chân không) 67

TÀI LIỆU THAM KHẢO 70

PHỤ LỤC 71

Đồ án môn học xử lý nước thải

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT

BTNM

LỜI MỞ ĐẦU

1 Đặt vấn đề

Trong những năm gần đây, tốc độ đô thị hóa và công nghiệp hóa trên phạm vi cảnước đang gia tăng mạnh mẽ Nhu cầu khai thác và sử dụng tài nguyên thiên nhiên củacon người cũng không ngừng tăng lên, các vấn đề môi trường ngày một gia tăng, vìvậy chúng ta càng phải đối mặt nhiều hơn với các thách thức môi trường Nước thảichưa qua xử lý thải vào môi trường đang là vấn đề gây bức xúc, gây ô nhiễm nghiêmtrọng đến môi trường, ảnh hưởng xấu đến sức khỏe của cộng đồng

Xử lý nước thải đã, đang và sẽ trở thành vấn đề nan giải đối với Việt Nam nóiriêng và thế giới nói chung.Để góp phần vào việc bảo vệ môi trường Việt Nam cũngnhư môi trường nhân loại và giảm bớt nỗi lo về hậu quả của ô nhiễm môi trường, đồán”Thiết kế trạm xử lý nước thải cho khu dân cưđược hình thành”

2 Mục tiêu của đồ án

Thiết kế trạm xử lý nước thải sinh hoạt cho khu dân cư để nước thải sau khi qua

hệ thống xử lý đạt QCVN 14/2008,cột B trước khi thải ra hệ thống thoát nước chungcủa khu vực,góp phần kiểm soát ô nhiễm do nước thải sinh hoạt sinh ra từ khu dân cư

Đồ án môn học xử lý nước thải

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN

VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Dung

Lớp : ĐH3CM1

Họ và tên giảng viên hướng dẫn: TS Nguyễn Thu Huyền

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

xử lý nước thải theo các số liệu dưới đây:

- Diện tích khu vực I: 8 km2

- Mật độ: 23670 người/km2

- Diện tích khu vực II: 5 km2

- Mật độ: 10857 người/km2

- Tiêu chuẩn thải nước: 100 (l/ người.ngày đêm)

- Diện tích khu công nghiệp: 524 ha

- Lượng nước dùng trong khu công nghiệp: 25 (m3/ha.ngđ)

- Số giường bệnh : 100 giường

Thiết kế trạm xử lý nước thải cho khu vực trên Với yêu cầu nguồn tiếp nhận rasông phải đạt cột B ,QCVN 14 – 2008/BTNMT

2.Thể hiện các nội dung nói trên vào :

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

- Bản vẽ 1:Mặt bằng bố trí các công trình trong nhà máy nước thải

- Bản vẽ 2:Mặt cắt dọc theo nước và theo bùn

- Bản vẽ 3:Chi tiết công trình xử lý cơ học

- Bản vẽ 4: Chi tiết công trình xử lý sinh họ

I: TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI

1 Nguồn phát sinh, đặc thải nước thải sinh hoạt

Nguồn phát sinh nước thải sinh hoạt khi dự án khu đô thị đi vào hoạt động chủyếu từ quá trình sinh hoạt của dân cư tại:

Khu căn hộ cao cấp

Khu biệt thự

Khu dân cư, thương mại, vui chơi giải trí

Hoạt động chế biến thực phẩm của các nhà hàng, khách sạn, nhà ăn

Các cán bộ công nhân viên phục vụ

Đặc tính chung của nước thải sinh hoạt thường bị ô nhiễm bởi các chất cặn bãhữu cơ, các chất hữu cơ hoà tan (thông qua các chỉ tiêu BOD5/COD), các chất dinhdưỡng (Nitơ, phospho), các vi trùng gây bệnh (E.Coli, coliíbrm…);

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

- Lưu lượng nước thải

- Tải trọng chất bẩn tính theo đầu người

Tải trọng chất bẩn tính theo đầu người phụ thuộc vào:

- Mức sông, điều kiện sống và tập quán sông

- Điều kiện khí hậu.

2 Thành phần, tính chất nước thải sinh hoạt

 Thành phần và tính chất của nước thải sinh hoạt phụ thuộc rất nhiều vào nguồnnước thải Ngoài ra lượng nước thải ít hay nhiều còn phụ thuộc vào tập quán sinh hoạt

 Thành phần nước thải sinh hoạt gồm 2 loại :

Nước thải nhiễm bẩn do chất bài tiết con người từ các phòng vệ sinh;

Nước thải nhiễm bẩn do các chất thải sinh hoạt: cặn bã, dầu mỡ từ các nhà bếpcủa các nhà hàng, khách sạn, các chất tẩy rửa, chất hoạt động bề mặt từ các phòng tắm,nước rửa vệ sinh sàn nhà…

Đặc tính và thành phần tính chất của nước thải sinh hoạt từ các khu phát sinhnước thải này đều giống nhau, chủ yếu là các chất hữu cơ, trong đó phần lớn các loạicarbonhydrate, protein, lipid là các chất dễ bị vi sinh vật phân hủy Khi phân hủy thì visinh vật cần lấy oxi hòa tan trong nước để chuyển hóa các chất hữu cơ trên thành CO2,

N2, H2O, CH4… Chỉ thị cho lượng chất hữu cơ có trong nước thải có khả năng bị phânhủy hiếu khí bởi vi sinh vật chính là chỉ số BOD5 BOD5 càng cao cho thấy chất hữu

Đồ án môn học xử lý nước thải

cơ có trong nước thải càng lớn, oxi hòa tan trong nước thải ban đầu bị tiêu thụ nhiềuhơn, mức độ ô nhiễm của nước thải cao hơn

3 Các thông số ô nhiễm đăc trưng của nước thải

- Các chất vô cơ không tan ở dạng huyền phù (Phù sa, gỉ sét, bùn, hạt sét);

- Các chất hữu cơ không tan

- Các vi sinh vật (vi khuẩn, tảo, vi nấm, động vật nguyên sinh…)

Sự có mặt của các chất rắn lơ lửng cản trở hay tiêu tốn thêm nhiều hóa chất trongquá trình xử lý

Mùi

- Hợp chất gây mùi đặc trưng nhất là H2S mùi trứng thôi Các hợp chất khác,chẳng hạn như indol, skatol, cadaverin và cercaptan được tạo thành dưới điều kiệnyếm khí có thể gây ra những mùi khó chịu hơn cảH2S

Nhu cầu oxy hóa học (Chemical Oxygen Demand – COD)

- Theo định nghĩa, nhu cầu oxy hóa học là lượng oxy cần thiết để oxy hóa cácchất hữu cơ trong nước bằng phương pháp hóa học (sử dụng tác nhân oxy hóa mạnh),

về bản chất, đây là thông số được sử dụng để xác định tổng hàm lượng các chất hữu cơ

có trong nước, bao gồm cả nguồn gốc sinh vật và phi sinh vật

- COD là một thông số quan trọng để đánh giá mức độ ô nhiễm chất hữu cơ nóichung và cùng với thông số BOD, giúp đánh giá phần ô nhiễm không phân hủy sinhhọc của nước từ đó có thể lựa chọn phương pháp xử lý phù hợp.

Nhu cầu oxy sinh học (Biochemical Oxygen Demand – BOD)

- Về định nghĩa, thông số BOD của nước là lượng oxy cần thiết để vi khuẩnphân hủy chất hữu cơ trong điều kiện chuẩn: 20°C, ủ mẫu 5 ngày đêm, trong bóng tối,giàu oxy và vi khuẩn hiếu khí Nói cách khác, BOD biểu thị lượng giảm oxy hòa tansau 5 ngày Thông sô BOD5 sẽ càng lớn nếu mẫu nước càng chứa nhiều chất hữu cơ cóthể dùng làm thức ăn cho vi khuẩn, hay là các chất hữu cơ dễ bị phân hủy sinh học(Carbonhydrat, protein, lipid )

- BOD là một thông số quan trọng:

 Là chỉ tiêu duy nhất để xác định lượng chất hữu cơ có khả năng phân huỷ sinhhọc trong nước và nước thải;

 Là tiêu chuẩn kiểm soát chất lượng các dòng thải chảy vào các thuỷ vực thiênnhiên;

 Là thông số bắt buộc để tính toán mức độ tự làm sạch của nguồn nước phục

vụ công tác quản lý môi trường

 Oxy hòa tan (Dissolved Oxygen – DO)

Oxy là chất oxy hóa quan trọng giúp các sinh vật nước tồn tại và phát triển

Các quá trình trên đều tiêu thụ oxy hòa tan Như đã đề cập, khả năng hòa tan củaOxy vào nước tương đôi thấp, do vậy cần phải hiểu rằng khả năng tự làm sạch của cácnguồn nước tự nhiên là rất có giới hạn Cũng vì lý do trên, hàm lượng oxy hòa tan làthông sô’ đặc trưng cho mức độ nhiễm bẩn chất hữu cơ của nước mặt

Nitơ và các hợp chất chứa nitơ

- Trong môi trường đất và nước, luôn tồn tại các thành phần chứa Nito: từ cácprotein có cấu trúc phức tạp đến các acid amin đơn giản, cũng như các ion Nitơ vô cơ

là sản phẩm quá trình khoáng hóa các chất kể trên:

- Các hợp chất hữu cơ thô đang phân hủy thường tồn tại ở dạng lơ lửng trongnước, có thể hiện diện với nồng độ đáng kể trong các loại nước thải và nước tự nhiêngiàu protein

- Thuật ngữ “Nitơ tổng” là tổng Nito tồn tại ở tất cả các dạng trên Nitơ là mộtchất dinh dưỡng đa lượng cần thiết đôi với sự phát triển của sinh vật

Phospho và các hợp chất chứa phosphor

- Trong các loại nước thải, Phospho hiện diện chủ yếu dưới các dạng phosphate.Các hợp chất Phosphat được chia thành Phosphat vô cơ và phosphat hữu cơ

Đồ án môn học xử lý nước thải

- Phospho là một chất dinh dưỡng đa lượng cần thiết đôi với sự phát triển củasinh vật Việc xác định p tổng là một thông số đóng vai trò quan trọng để đảm bảo quátrình phát triển bình thường của các vi sinh vật trong các hệ thống xử lý chất thải bằngphương pháp sinh học (tỉ lệ BOD:N:P = 100:5:1)

- Phospho và các hợp chất chứa Phospho có liên quan chặt chẽ đến hiện tượngphú dưỡng hóa nguồn nước, do sự có mặt quá nhiều các chất này kích thích sự pháttriển mạnh của tảo và vi khuẩn lam

Chất hoạt động bề mặt

- Các chất hoạt động bề mặt là những chất hữu cơ gồm 2 phần: kị nước và ưanước tạo nên sự phân tán của các chất đó trong dầu và trong nước Nguồn tạo ra cácchất hoạt động bề mặt là do việc sử dụng các chất tẩy rửa trong sinh hoạt và trong một

Vi rút:

- Vi rút có trong nước thải có thể gây các bệnh có liên quan đến sự rốì loạn hệthần kinh trung ương, viêm tủy xám, viêm gan… Thông thường sự khử trùng bằng cácquá trình khác nhau trong các giai đoạn xử lý có thể diệt được vi

Giun sán (helminths):

- Giun sán là loại sinh vật ký sinh có vòng đời gắn liền với hai hay nhiều độngvật chủ, con người có thể là một trong số các vật chủ này Chất thải của người và độngvật là nguồn đưa giun sán vào nước Tuy nhiên, các phương pháp xử lý nước hiện naytiêu diệt giun sán rất hiệu quả

Nguồn gốc của vi trùng gây bệnh trong nước là do nhiễm bẩn rác, phân người vàđộng vật Trong người và động vật thường có vi khuẩn E coli sinh sống và phát triển.Đây là loại vi khuẩn vô hại thường được bài tiết qua phân ra môi trường Sự có mặtcủa E.Coli chứng tỏ nguồn nước bị nhiễm bẩn bởi phân rác và khả năng lớn tồn tại cácloại vi khuẩn gây bệnh khác, số lượng nhiều hay ít tuỳ thuộc vào mức độ nhiễm bẩn

Do đó nếu sau xử lý trong nước không còn phát hiện thấy vi khuẩn E.coli chứng tỏ cácloại vi trùng gây bệnh khác đã bị tiêu diệt hết Do đó vi khuẩn này được chọn làm vi

khuẩn đặc trưng trong việc xác định mức độ nhiễm bẩn vi trùng gây bệnh của nguồnnước.

4 Các phương pháp xử lý nước thải

- Để tách các chất lơ lửng có tỷ trọng lớn hơn hoặc bé hơn nước dùng bể lắng:

Xử lý cơ học là khâu sơ bộ chuẩn bị cho xử lý sinh học tiếp theo, xử lý nước thảibằng phương pháp cơ học thường thực hiện trong các công trình và thiết bị như songchắn rác, bể lắng cát, bể tách dầu mỡ … Đây là các thiết bị công trình xử lý sơ bộ tạichỗ tách các chất phân tán thô nhằm đảm bảo cho hệ thống thoát nước hoặc các côngtrình xử lý nước thải phía sau hoạt động ổn định.Phương pháp xử lý cơ học tách khỏinước thải sinh hoạt khoảng 60% tạp chất không tan, tuy nhiên BOD trong nước thảigiảm không đáng kể Để tăng cường quá trình xử lý cơ học, người ta làm thoáng nướcthải sơ bộ trước khi lắng nên hiệu suất xử lý của các công trình cơ học có thể tăng đến75% và BOD giảm đi 10- 15%

Một số công trình xử lý nước thải bằng phương pháp cơ học bao gồm

- Song chắn rác

Song chắn rác dùng để giữ lại các tạp chất thô như giấy, rác, túi nilon, vỏ cây vàcác tạp chất có trong nước thải nhằm đảm bảo cho máy bơm, các công trình và thiết bị

xử lý nước thải hoạt động ổn định

Song chắn rác là các thanh đan xếp kế tiếp nhau với các khe hở từ 16 đến 50mm,các thanh có thể bằng thép, inox, nhực hoặc gỗ Tiết diện của các thanh này là hìnhchữ nhật, hình tròn hoặc elip Bố trí song chắn rác trên máng dẫn nước thải Các songchắn rác đặt song song với nhau, nghiêng về phía dòng nước chảy để giữ rác lại Songchắn rác thường đặt nghiêng theo chiều dòng chảy một góc 50 đến 90°

- Bể thu dầu:

Được xây dựng trong khu vực bãi đỗ và cầu rửa ô tô, xe máy, bãi chứa dầu vànhiên liệu, nhà giặt tẩy của khách sạn, bệnh viện hoặc các công trình công cộng khác,nhiệm vụ đón nhận các loại nước rửa xe, nước mưa trong khu vực bãi đỗ xe…

Đồ án môn học xử lý nước thải

- Bể tách mỡ:

Dùng để tách và thu các loại mỡ động thực vật, các loại dầu… có trong nướcthải Bể tách mỡ thường được bố trí trong các bếp ăn của khách sạn, trường học, bệnhviện… xây bằng gạch, bê tông cốt thép, nhựa composite… và bố trí bên trong nhà, gầncác thiết bị thoát nước hoặc ngoài sân gần khu vực bếp ăn để tách dầu mỡ trước khi xảvào hệ thống thoát nước bên ngoài cùng với các loại nước thải khác

- Bể điều hoà

Lưu lượng và nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải các khu dân cư, côngtrình công cộng như các nhà máy xí nghiệp luôn thay đổi theo thời gian phụ thuộc vàocác điều kiện hoạt động của các đối tượng thoát nước này Sự dao động về lưu lượngnước thải, thành phần và nồng độ chất bẩn trong đó sẽ ảnh hưởng không nhỏ đến hiệuquả làm sạch nước thải Trong quá trình lọc cần phải điều hoà lưu lượng dòng chảy,một trong những phương án tối ưu nhất là thiết kế bể điều hoà lưu lượng

Bể điều hoà làm tăng hiệu quả của hệ thống xử lý sinh học do nó hạn chế hiệntượng quá tải của hệ thống hoặc dưới tải về lưu lượng cũng như hàm lượng chất hữu

cơ, giảm được diện tích xây dựng của bể sinh học Hơn nữa các chất ức chế quá trình

xử lý sinh học sẽ được pha loãng hoặc trung hoà ở mức độ thích hợp cho các hoạtđộng của vi sinh vật

- Bể lắng

Bể lắng cát

Trong thành phần cặn lắng nước thải thường có cát với độ lớn thủy lực J = 18mm/s,các phần tử vô cơ có kích thước và tỷ trọng lớn Mặc dù không độc hại nhưngchúng cản trở hoạt động của các công trình xử lý nước thải như tích tụ trong bể lắng,

bể mêtan,… làm giảm dung tích công tác công trình, gây khó khăn cho việc xả bùncặn, phá huỷ quá trình công nghệ của trạm xử lý nước thải Để đảm bảo cho các côngtrình xử lý sinh học nước thải sinh học nước thải hoạt động ổn định cần phải có cáccông trình và thiết bị phía trước

Cát lưu giữ trong bể từ 2 đến 5 ngày Các loại bể lắng cát thường dùng cho cáctrạm xử lý nước thải công xuất trên 100m3/ngày Các loại bể lắng cát chuyển độngquay có hiệu quả lắng cát cao và hàm lượng chất hữu cơ trong cát thấp Do cấu tạo đơngiản bể lắng cát ngang được sử dụng rộng rãi hơn cả Tuy nhiên trong điều kiện cầnthiết phải kết hợp các công trình xử lý nước thải, người ta có thể dùng bể lắng cátđứng, bể lắng cát tiếp tuyến hoặc thiết bị xiclon hở một tầng hoặc xiclon thuỷ lực

Từ bể lắng cát, cát được chuyển ra sân phơi cát để làm khô bằng biện pháp trọnglực trong điều kiện tự nhiên.

Bể lắng nước thải

Dùng để tách các chất không tan ở dạng lơ lửng trong nước thải theo nguyên tắcdựa vào sự khác nhau giữa trọng lượng các hạt cặn có trong nước thải Vì vậy, đây làquá trình quan trọng trong xử lý nước thải, thường bố trí xử lý ban đầu ,có thể bố trínối tiếp nhau, quá trình lắng tốt có thể loại bỏ đến 90 – 95% lượng cặn có trong nướchay sau khi xử lý sinh học Để có thể tăng cường quá trình lắng ta có thể thêm vào chấtđông tụ sinh học Sự lắng của các hạt xảy ra dưới tác dụng của trọng lực

Dựa vào chức năng và vị trí có thể chia bể lắng thành các loại: bể lắng đợt mộttrước công trình xứ lý sinh học và bể lắng đợt hai sau công trình xứ lý sinh học

Theo cấu tạo và hướng dòng chảy người ta phân ra các loại bể lắng ngang, bểlắng đứng và bể lắng ly tâm…

Bể lắng ngang

Bể lắng ngang có dạng hình chữ nhật trên mặt bằng, có thể được làm bằng cácloại vật liệu khác nhau như bêtông, bêtông cốt thép, gạch hoặc bằng đất tùy thuộc vàokích thước và yêu cầu của quá trình lắng và điều kiện kinh tế

Trong bể lắng ngang, dòng nước chảy theo phương nằm ngang qua bể Người tachia dòng chảy và quá trình lắng thành 4 vùng:

- Vùng hoạt động là vùng quan trọng nhất của bể lắng;

Các bể lắng ngang thường có chiều sâu H từ 1,5 – 4 m, chiều dài bằng (8 – 12)

H, chiều rộng kênh từ 3 – 6 m Các bể lắng ngang thường được sử dụng khi lưu lượngnước thải trên 15000 m3/ngày Hiệu suất lắng đạt 60% Vận tốc dòng chảy của nướcthải trong bể lắng thường được chọn không lớn hơn 0,01 m/s, còn thời gian lưu từ 1 –

3 giờ

Đồ án môn học xử lý nước thải

Bể lắng đứng

Bể lắng đứng có dạng hình trụ hoặc hình hộp với đáy hình chóp Nước thải đượcđưa vào ống phân phối ở tâm bể với vận tốc không quá 30 mm/s Nước thải chuyểnđộng theo phương thẳng đứng từ dưới lên trên tới vách tràn với vận tốc 0,5 – 0,6 m/s.Thời gian nước lưu lại trong bể từ 45 – 120 phút Nước trong được tập trung vào mángthu phía trên, cặn lắng được chứa ở phần hình nón hoặc chóp cụt phía dưới và được xả

ra ngoài bằng bơm hay áp lực thủy tĩnh trên l,5mã Chiều cao vùng lắng từ 4 – 5 m.Góc nghiêng cạnh bên hình nón không nhỏ hơn 50°, đường kính hoặc cạnh có kíchthước từ 4 – 9 m Trong bể lắng, các hạt chuyển động cùng với nước từ dưới lên trênvới vận tốc w và lắng dưới tác động của trọng lực với vận tốc W Hiệu suất lắng của

bể lắng đứng thường thấp hơn bể lắng ngang 10 – 20% Bể có diện tích xây dựng nhỏ,

dễ xả bùn cặn

Bể lắng ly tâm

Loại bể này có tiết diện hình tròn, đường kính 16 – 40m (có khi tới 60m) Chiềusâu phần nước chảy 1,5 – 5m, còn tỷ lệ đường kính/chiều sâu từ 6 – 30 Đáy bể có độdốc i > 0.02 về tâm để thu cặn Nước thải được dẫn vào bể theo chiều từ tâm ra thành

bể và được thu vào máng tập trung rồi dẫn ra ngoài Cặn lắng xuống đáy được tậptrung lại để đưa ra ngoài nhờ hệ thống gạt cặn quay tròn Thời gian nước thải lưu lạitrong bể khoảng 85 – 90 phút Hiệu suất lắng đạt 60% Bể lắng ly tâm được ứng dụngcho các trạm xử lý có lưu lượng từ 20.000 m3/ngày đêm trở lên

4.2

Phương pháp xử lý hoá lý

Bản chất của quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp hóa lý là áp dụng cácquá trình vật lý và hóa học để loại bớt các chất ô nhiễm mà không thể dùng quá trìnhlắng ra khỏi nước thải Các công trình tiêu biểu của việc áp dụng phương pháp hóa họcbao gồm:

- Bể keo tụ, tạo bông

Quá trình keo tụ tạo bông được ứng dụng để loại bỏ các chất rắn lơ lửng và cáchạt keo có kích thước rất nhỏ (10-7 -10-8 cm) Các chất này tồn tại ở dạng phân tán vàkhông thể loại bỏ bằng quá trình lắng vì tốn rất nhiều thời gian Để tăng hiệu quả lắng,giảm bớt thời gian lắng của chúng thì thêm vào nước thải một số hóa chất như phènnhôm, phèn sắt, polymer,… Các chất này có tác dụng kết dính các chất khuếch tántrong dung dịch thành các hạt có kích cỡ và tỷ trọng lớn hơn nên sẽ lắng nhanh hơn

Các chất keo tụ dùng là phèn nhôm: A12(SO4)3.18H2O, NaA1O2, Al2(OH)3Cl,KA1(SO4)2.12H2O, NH4A1(SO4)2.12H2O; phèn sắt: Fe2(SO4)3.2H2O,FeSO4.7H2O,FeCl hay chất keo tụ không phân ly, dạng cao phân tử có nguồn gốc thiên nhiên hay

tổng hợp.Phương pháp keo tụ có thể làm trong nước và khử màu nước thải vì sau khitạo bông cặn, các bông cặn lớn lắng xuống thì những bông cặn này có thể kéo theo cácchất phân tán không tan gây ra màu.

- Bể tuyển nổi

Tuyển nổi là phương pháp được áp dụng tương đối rộng rãi nhằm loại bỏ các tạpchất không tan, khó lắng Trong nhiều trường hợp, tuyển nổi còn được sử dụng để táchcác chất tan như chất hoạt động bề mặt

Bản chất của quá trình tuyển nổi ngược lại với quá trình lắng và cũng được ápdụng trong trường quá trình lắng xảy ra rất chậm và rất khó thực hiện Các chất lơ lửngnhư dầu, mỡ sẽ nổilên trên bề mặt của nước thải dưới tác dụng của các bọt khí tạothành lớp bọt có nồng độ tạp chất cao hơn trong nước ban đầu Hiệu quả phân riêngbằng tuyển nổi phụ thuộc kích thước và số lượng bong bóng khí Kích thước tốì ưu củabong bóng khí là 15 – 30.103mm

- Phương pháp hấp phụ

Hấp phụ là phương pháp tách các chất hữu cơ và khí hòa tan ra khỏi nước thảibằng cách tập trung các chất đó trên bề mặt chất rắn (chất hấp phụ) hoặc bằng cáchtương tác giữa các chất bẩn hòa tan với các chất rắn (hấp phụ hóa học)

- Phương pháp trao đổi ion

Là phương pháp thu hồi các cation và anion bằng các chất trao đổi ion Các chấttrao đổi ion là các chất rắn trong thiên nhiên hoặc vật liệu nhựa nhân tạo.Chúng khônghòa tan trong nước và dung môi hữu cơ, có khả năng trao đổi ion Phương pháp nàyđược ứng dụng để làm sạch nước thải khỏi các kim loại: Zn,Cu,Cr,Ni,Mn,Fe… Cũngnhư các hợp chất của Asen.Ngoài ra còn có phương pháp xử lý nước thải bằng quátrình màng,trích ly

4.3

Phương pháp xứ lý hoá học

Đó là quá trình khử trùng nước thải bằng hoá chất (Clo, Ozone), xử lý nước thảibằng phương pháp hoá học thường là khâu cuối cùng trong dây chuyền công nghệtrước khi xả ra nguồn yêu cầu chất lượng cao hoặc khi cần thiết sử dụng lại nước thải

4.4 Phương pháp xử lý sinh học

Các chất hữu cơ ở dạng keo, huyền phù và dung dịch là nguồn thức ăn của visinh vật Trong quá trình hoạt động sống, vi sinh vật oxy hoá hoặc khử các hợp chấthữu cơ này, kết quả là làm sạch nước thải khỏi các chất bẩn hữu cơ

Đồ án môn học xử lý nước thải

- Xử lý nưởc thải bằng phương pháp sinh học hiếu khí

Quá trình xử lý nước thải được dựa trên oxy hoá các chất hữu cơ có trong nướcthải nhờ oxy tự do hoà tan Nếu oxy được cấp bằng thiết bị hoặc nhờ cấu tạo côngtrình, thì đó là quá trình sinh học hiếu khí trong điều kiện nhân tạo Ngược lại, nếu oxyđược vận chuyển và hoà tan trong nước nhờ các yếu tố tự nhiên thì đó là quá trình xử

lý sinh học hiếu khí trong điều kiện tự nhiên Các công trình xử lý sinh học hiếu khítrong điều kiện nhân tạo thường được dựa trên nguyên tắc hoạt động của bùn hoạt tính(bể Aerotank trộn, kênh oxy hoá tuần hoàn) hoặc màng vi sinh vật (bể lọc sinh học, đĩasinh học), xử lý sinh học hiếu khí trong điều kiện tự nhiên thường được tiến hành trong

hồ (hồ sinh học oxy hoá, hồ sinh học ổn định) hoặc trong đất ngập nước (các loại bãilọc, đầm lầy nhân tạo)

- Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học kỵ khí

Qúa trình xử lý được dựa trên cơ sở phân huỷ các chất hữu cơ giữ lại trong côngtrình nhờ sự lên men kỵ khí Đối với các hệ thống thoát nước quy mô vừa và nhỏngười ta thường dùng các công trình kết hợp với việc tách cặn lắng với phân huỷ yếmkhí các chất hữu cơ trong pha rắn và pha lỏng Các công trình được xử dụng rộng rãi làcác bể tự hoại, giếng thăm, bể lắng hai vỏ, bể lắng trong kết hợp với ngăn lên men, bểlọc ngược qua tầng kỵ khí (UASB)

Xử lý sinh học trong điều kiện tự nhiên

- Các công trình xử lý nước thải trong đất

Các công trình xử lý nước thải trong đất là những vùng đất quy hoạch tưới nướcthải định kỳ gọi là cánh đồng ngập nước (cánh đồng tưới và cánh đồng lọc) Cánhđồng ngập nước được tính toán thiết kế dựa vào khả năng giữ lại, chuyển hoá chất bẩntrong đất Khi lọc qua đất, các chất lơ lửng và keo sẽ được giữ lại ở lớp trên cùng.Những chất đó tạo nên lớp màng gồm vô số vi sinh vật có khả năng hấp phụ và oxyhoá các chất hữu cơ có trong nước thải Trên cánh đồng tưới ngập nước có thể trồngnhiều loại cây, song chủ yếu là loại cây không thân gỗ

- Hồ sinh học

Hồ sinh học là các thuỷ vực tự nhiên hoặc nhân tạo, không lớn mà ở đó diễn raquá trình chuyển hoá các chất bẩn Quá trình này diễn ra tương tự như quá trình tự làmsạch trong nước sông hồ tự nhiên với vai trò chủ yếu là các vi khuẩn và tảo Khi vào

hồ, do vận tốc chảy nhỏ, các loại cặn lắng được lắng xuống đáy

Các chất bẩn hữu cơ còn lại trong nước sẽ được vi khuẩn hấp phụ và oxy hoá màsản phẩm tạo ra là sinh khối của nó, CO2, các muối nitrat, nitrit, Theo bản chất quátrình xử lý nước thải và điều kiện cung cấp oxy người ta chia hồ sinh học ra hai nhóm

chính: hồ sinh học ổn định nước thải và hồ làm thoáng nhân tạo.

Hồ sinh học ổn định nước thải: Có thời gian nước lưu lại lớn (từ 2 – 3 ngày đếnhàng tháng) nên điều hoà được lưu lượng và chất lượng nước thải đầu ra Oxy cungcấp cho hồ chủ yếu là khuếch tán qua bề mặt hoặc do quang hợp của tảo Quá trìnhphân huỷ chất bẩn diệt khuẩn mang bản chất tự nhiên

Xử lý sinh học trong điều kiện nhân tạo

- Xử lý sinh học bằng phương pháp bám dính

Các màng sinh vật bao gồm các loại vi khuẩn hiếu khí, vi khuẩn tuỳ tiện, độngvật nguyên sinh, giun, bọ, … hình thành xung quanh hạt vật liệu lọc hoặc trên bề mặtgiá thể (sinh trưởng bám dính) sẽ hấp thụ chất hữu cơ Các công trình chủ yếu là bể lọcsinh học, đĩa lọc sinh học, bể lọc sinh học có vật liệu lọc nước

- Bể lọc sinh học nhỏ giọt

Bể lọc sinh học nhỏ giọt dùng để xử lý sinh học hoàn toàn nước thải, đảm bảoBOD trong nước thải ra khỏi bể lắng đợt hai dưới 15mg/l

Bể có cấu tạo hình chữ nhật hoặc hình tròn trên mặt bằng Do tải trọng thủy lực

và tải trọng chất bẩn hữu cơ thấp nên kích thước vật liệu lọc không lớn hơn 30mmthường là các loại đá cục, cuội, than cục Chiều cao lớp vật liệu lọc trong bể từ 1,5 đến2m Bể được cấp khí tự nhiên nhờ các cửa thông gió xung quanh thành với diện tíchbằng 20% diện tích sàn thu nước hoặc lấy từ dưới đáy với khoảng cách giữa đáy bể vàsàn đỡ vật liệu lọc cao 0,4 đến 0,6m Để lưu thông hỗn hợp nước thải và bùn cũng nhưkhông khí vào trong lớp vật liệu lọc, sàn thu nước có các khe hở Nước thải được tưới

từ trên bờ mặt nhờ hệ thống phân phối vòi phun, khoan lỗ hoặc máng răng cứa

- Đĩa lọc sinh học

Đĩa lọc sinh học được dùng để xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học theonguyên lý bám dính Đĩa lọc là các tấm nhựa, gỗ,… hình tròn đường kính 2 – 4m dàydưới 10mm ghép với nhau thành khôi cách nhau 30 – 40mm và các khối này được bốtrí thành dãy nối tiếp quay đều trong bể nước thải Đĩa lọc sinh học được sử dụng rộngrãi để xử lý nước thải sinh hoạt với công suất không hạn chế Tuy nhiên người tathường sử dụng hệ thống đĩa để cho các trạm xử lý nước thải công suất dưới 5000

m3/ngày

- Bể lọc sinh học có vật liệu lọc ngập trong nước:

Đồ án môn học xử lý nước thải

Bể lọc sinh học có vật liệu lọc ngập trong nước hoạt động theo nguyên lý lọcdính bám Công trình này thường được gọi là Bioten có cấu tạo gần giống với bể lọcsinh học và Aerotank Vật liệu lọc thường được đóng thành khối và ngập trong nước.Khí được cấp với áp lực thấp và dẫn vào bể cùng chiều hoặc ngược chiều với nướcthải Khi nước thải qua lớp vật liệu lọc, BOD bị khử và NH4+ bị chuyển hoá thành

NO3- trong lớp màng sinh vật Nước đi từ dưới lên, chảy vào máng thu và được dẫn rangoài

- Xử lý sinh học bằng phương pháp bùn hoạt tính:

Bùn hoạt tính là tập hợp vi khuẩn, xạ khuẩn, nấm, động vật nguyên sinh,… thànhcác bông bùn xốp, dễ hấp thụ chất hữu cơ và dễ lắng (vi sinh vật sinh trưởng lơ lửng).Các công trình chủ yếu là các loại bể Aerotank, kênh oxy hoá hoàn toàn Các côngtrình này được cấp khí cưỡng bức đủ oxy cho vi khuẩn oxy hoá chất hữu cơ và khuấytrộn đều bùn hoạt tính với nước thải

Khi nước thải vào bể thổi khí (bể Aerotank), các bông bùn hoạt tính được hìnhthành mà các hạt nhân của nó là các phân tử cặn lơ lửng Các loại vi khuẩn hiếu khíđến cư trú, phát triển dần, cùng với các động vật nguyên sinh, nấm, xạ khuẩn,… tạonên các bông bùn màu nâu sẫm, có khả năng hấp thụ chất hữu cơ hòa tan, keo vàkhông hòa tan phân tán nhỏ Vi khuẩn và sinh vật sống dùng chất nền (BOD) và chấtdinh dưỡng (N, P) làm thức ăn để chuyển hoá chúng thành các chất trơ không hoà tan

và thành tế bào mới Trong Aerotank lượng bùn hoạt tính tăng dần lên, sau đó đượctách ra tại bể lắng đợt hai Một phần bùn được quay lại về đầu bể Aerotank để thamgia quá trình xử lý nước thải theo chu trình mới

- Theo nguyên lý làm việc ta có các công trình xử lý bằng bùn hoạt tính:

Các công trình xử lý sinh học không hoàn toàn

Thông thường đây là các loại bể Aerotank trộn hoặc không có ngăn khôi phụcbùn hoạt tính, thời gian nước lưu lại tronh bể từ 2 đến 4 giờ Nồng độ chất bẩn tínhtheo BOD5 của nước thải sau xử lý lớn hơn hoặc bằng 20mg/l Trong nước thải sau xử

lý chưa xuất hiện Nitrat

Các công trình xử lý sinh học hoàn toàn

Các loại bể Aerotank, kênh oxy hoá, trong các công trình này thời gian lưu nướclại từ 4 đến 8 giờ và không quá 12 giờ Trong thời gian này các chất hữu cơ khó bị oxyhoá sẽ được oxy hoá và bùn hoạt tính được phục hồi Giá trị BOD5của nước thải sau

xử lý thường từ 10 đến 20mg/l Trong nước thải đã xuất hiện Nitrat hàm lượng từ 0,1đến 1,0 mg/1

Các công trình xử lý sinh học nước thải kết hợp ổn định bùn

Đây là các bể Aerotank, hồ sinh học thổi khí hoặc kênh oxy hoá tuần hoàn vớithời gian làm thoáng (cấp khí) kéo dài Trong thời gian này, chất hữu cơ trong nước sẽ

bị oxy hoá hầu hết Nước thải sau xử lý có BOD5 dưới lmg/1 Một phần bùn hoạt tínhđược phục hồi, một phần khác được ổn định (oxy hoá nội bào) Bùn hoạt tính dư đượcđưa đi khử nước và vận chuyển đến nơi sử dụng

Các công trình xử lý sinh học nước thải có tách các nguyên tố dinh dưỡng N

và P

Trong các công trình này ngoài việc oxy hoá các chất hữu cơ cacbon, còn diễn raquá trình Nitrat hoá (trong điều kiện hiếu khí), khử Nitrat (trong điều kiện thiếu khí –anoxic) và hấp thụ phốt pho trong bùn Các công trình điển hình là các Aerotank hệBardenpho, kênh oxy hoá tuần hoàn, Aerotank hoạt động theo mẻ SBR,… Thời giannước thải lưu lại trong các công trình này thường 15 đến 20 giờ Sau quá trình xử lý,BOD trong nước thải thường giảm trên 90%, nitơ tổng số giảm 80%, phốt pho tổng cóthể giảm đến 70%

II LỰA CHỌN DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ

1 Các số liệu cơ bản để tính toán.

Bảng 2.1 Các số liệu cơ bản để tính toán

N 1 = 8×23670

( người) Dân số KV2

N 2 = 5×10857

=54285 (người) Tải lượng ô nhiễm chưa lắng.

Mật độ dân số (người/km2) 23670

Mật độ dân số (người/km2) 10857

Lượng nước thải trung bình tính theo diện tích

(m3/ha.người)

25

Lưu lượng nước thải của 1 giường bệnh (l/ngđ) 473

Nước thải công nghiệp đã qua xử lý đạt QCVN

40:2011/BTNMT (Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất

lượng nước thải công nghiệp)

Nước thải bệnh viện đã đạt QCVN 28:2010/BTNMT (Quy

chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải y tế).

Tiêu chuẩn thải nước: q 0 = 100 (l/người.ngđ)

Đồ án môn học xử lý nước thải

1.1 Lưu lượng nước thải.

Lưu lượng nước thải tổng cộng:

a Lưu lượng nước thải sinh hoạt.

- Dựa vào điều 4.1.2 bảng 2 TCVN 7957:2008.

Hệ số không điều hòa K:

+ q0: Tiêu chuẩn thải nước trung bình thị trấn: q0 = 100 (l/ng.ngđ).

- Hàm lượng chất lơ lửng trong nước thải công nghiệp

1.2.2 Hàm lượng BOD của nước thải.

- Hàm lượng BOD của nước thải sinh hoạt được tính:

L sh = L0 ×1000 q 0 = 65× 1000100 = 650 ( mg/l )

Trong đó: + L0 : Lượng BOD một người thải ra trong một ngày đêm Theo bảng

25 TCVN 7957-2008 ta có L0 = 65 (g/ng.ngđ)

+ q0: Tiêu chuẩn thải nước trung bình của thị trấn: q0 = 100 (l/ng.ngđ)

- Hàm lượng BOD của nước thải công nghiệp:

Đồ án môn học xử lý nước thải

Hiệu quả xử lý cần thiết đạt được.

Hiệu quả xử lý đối với hàm lượng chất lơ lửng.

+ Ntđ : Dân số tương đương, là dân số quy đổi của khu dân cư

Dân số tính toán theo chất lơ lửng

- Dân số tương đương tính theo chất lơ lửng của nước thải công nghiệp đượctính theo công thức:

Dân số tính toán theo hàm lượng BOD

- Dân số tương đương theo BOD của nước thải bệnh viện được tính theo công thức:

Sân phơi bùn

Việc lựa chọn sơ đồ dây chuyền công nghệ được dựa trên các cơ sở sau đây:

- Các mức độ xử lý cần thiết của nước thải:

Theo tính toán các yêu cầu xử lý ở phần trên ta có mức độ xử lý cần đạt đến:

+ Theo hàm lượng chất lơ lửng: 76.5% ; Cn.thải = 100 (mg/l).

+ Theo BOD, mức độ xử lý: 88.7 % ; Lnth = 50 (mg/l).

+ Công suất thiết kế của trạm xử lý nước thải : Q = 40 000 (m3/ngđ)

- Cơ sở để lựa trọn dây chuyền công nghệ xử lý nước thải

+ Quy mô và đặc điểm đối tượng thoát nước: xử lý nước thải với công suất Q =

40 000 (m3/ngđ)

+ Đặc điểm nguồn tiếp nhận: là nguồn loại B

2.1 Sơ đồ dây chuyền công nghệ phương án 1:

Xử lý CTR

Đồ án môn học xử lý nước thải

Hình 2.1.Sơ đồ dây chuyền công nghệ phương án 1

2.2.Phân tích phương án xử lý.

- Nước thải được bơm qua ống có áp vào ngăn tiếp nhận: ngăn tiếp nhận đượcxây dựng ở vị trí cao để đảm bảo thế năng cho nước có thể tự chảy qua các công trình

xử lý khác

- Nước thải qua song chắn rác: tại đây, các rác lớn sẽ được song chắn rác giữ lại

Bộ phận vớt rác cơ giới sẽ đưa rác tới máy nghiền sau đó rác nghiền đưa về bể ủ Mêtan để xử lý

- Nước thải tiếp tục đi qua bể lắng cát ngang: các loại hạt khoáng, cát, và kimloại sẽ được giữ lại và đưa sang sân phơi cát để làm khô

- Tiếp theo nước thải được dẫn vào bể làm thoáng sơ bộ để làm tăng hiệu quảlăng TSS và giảm lượng BOD5

- Tiếp đến nước thải đi qua bể lắng ngang đợt I: một phần các chất hữu cơ dễlắng được lắng lại Bùn cặn lắng được đưa sang bể Mê tan ủ

- Nước thải tiếp tục đi sang bể Aeroten để thực hiện quá trình oxy hoá các chấthữu cơ: các chất hữu cơ khó phân huỷ sẽ được phân huỷ một cách triệt để hơn tại đâyqua quá trình sinh trưởng và phát triển của vi sinh vật hiếu khí

- Nước thải qua bể lắng ly tâm đợt hai: nhằm lắng các bông cặn tạo thành sau bểaeroten, làm sạch hơn cho nước thải

Để ổn định nồng độ bùn hoạt tính trong bể Aeroten giúp tăng hiệu quả xử lý,tuần hoàn lại một phần bùn hoạt tính về trước bể, lượng bùn hoạt tính dư còn lại đượcđưa qua bể nén bùn để làm giảm thể tích, sau đó được đưa đến bể mêtan

- Sau đó nước thải được khử trùng, qua bể tiếp xúc làm tăng quá trình khử trùngcủa chất hoá học và sự khuyếch tán trong nước

- Nước thải sẽ theo mương thoát nước chảy ra nguồn tiếp nhận là sông

- Các chất bã sau khi phân huỷ ở bể Mê tan thi được đưa tới nhà ép bùn Tại đâybùn cặn sẽ đươc làm khô và đưa bùn đi sử dụng

- Nước thải thu được ở sân phơi cát và các công trình khác trong trạm xử lýđược thu gom lại và được bơm lên ngăn tiếp nhận để xử lý

Làm khô cơ khí

Xử lý CTR

Đồ án môn học xử lý nước thải

2.3 Sơ đồ đây chuyền công nghệ phương án 2

2.4 Phân tích phương án thứ hai:

- Nước thải được bơm qua ống có áp vào ngăn tiếp nhận: ngăn tiếp nhận đượcxây dựng ở vị trí cao để đảm bảo thế năng cho nước có thể tự chảy qua các công trình

xử lý khác

- Nước thải qua song chắn rác: tại đây, các rác lớn sẽ được song chắn rác giữ lại

Bộ phận vớt rác cơ giới sẽ đưa rác tới máy nghiền sau đó rác nghiền đưa về bể ủ Mêtan để xử lý

- Nước thải tiếp tục đi qua bể lắng cát ngang: các loại hạt khoáng, cát, và kimloại sẽ được giữ lại và đưa sang sân phơi cát để làm khô

- Nước thải cần được làm thoáng để tăng hiệu quả lắng cặn ở bể lắng li tâm đột

I đảm bảo lượng cặn lơ lửng đến công trình xử lý sinh học theo yêu cầu

- Tiếp đến nước thải đi qua bể lắng li tâm đợt 1: một phần các chất hữu cơ dễlắng được lắng lại Bùn cặn lắng được đưa sang bể Mê tan ủ

- Nước thải tiếp tục đi sang bể aeroten kết hợp lắng II Nước thải sau xử lí ở bểlắng đứng đợt 1 được dẫn vào bể vừa xử lý sinh học vừa lắng cặn sinh học

- Sau đó nước thải được khử trùng, qua bể tiếp xúc làm tăng quá trình khử trùngcủa chất hoá học và sự khuyếch tán trong nước

- Nước thải sẽ theo mương thoát nước tự chảy ra sông

- Các chất bã sau khi phân huỷ ở bể Mê tan thi được đưa tới nhà ép bùn Tại đâybùn cặn sẽ đươc làm khô và đưa bùn đi sử dụng

- Nước thải thu được ở nhà ép bùn và sân phơi cát và các công trình khác trongtrạm xử lý được thu gom lại và được bơm lên ngăn tiếp nhận để xử lý

III TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI.

1 Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải phương án 1.

1.1 Ngăn tiếp nhận nước thải

Trạm bơm chính sẽ bơm nước thải theo đường ống áp lực đến ngăn tiếp nhận củatrạm xử lý Ngăn tiếp nhận được bố trí ở vị trí cao để từ đó nước thải có thể tự chảyqua các công trình đơn vị của trạm xử lý

Lưu lượng tính toán dựa vào lưu lượng giờ lớn nhất :

Qhmax = 2550(m 3 /h), tra bảng kích thước cơ bản của ngăn tiếp nhận (Bảng

P3.1-giáo trình xử lý nước thải - PGS.TS Trần Đức Hạ).

Đồ án môn học xử lý nước thải

Bảng 3.1 Kích thước ngăn tiếp nhận

2300-2800 2400 2200 2000 1600 750 900 800 1000 1200 500

1.2 Mương dẫn nước thải.

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

nhật Tra ở giáo trình : PGS.TSKH Trần Hữu Uyển (2003), Các bảng tính toán thủy lực cống và mương thoát nước, NXB xây dựng Hà Nội.

Bảng 3.2 Kết quả tính toán thủy lực của mương (b =800 mm).

Thông sốtính toán Lưu lượng tính toán (l/s)

40 000 (m 3 /ngđ ) ta sử dụng song chắn rác có bộ phận vớt rác cơ giới Rác được vớt và

đưa đến máy nghiền rác Thiết kế 2 song chắn rác ở 2 mương dẫn, 1 mương hoạt động

1 mương dự phòng

+ qmax = 0.7 m 3 /s - Lưu lượng giây lớn nhất của nước thải.

+ v - Tốc độ nước chảy qua song chắn rác (0,8  1 m/s) (theo mục 7.2.10 TCVN 7957-2008), chọn v = 1 (m/s).

+ b = 0.02 m - Khoảng cách giữa các khe hở của song chắn, qui phạm (15÷20

mm) (theo mục 8.2.1 TCXD 7957)

Chiều rộng mỗi song chắn được tính theo công thức:

Bs = S×(n-1) + b.n = 0.008 x (34- 1) + 0.02 x 34 = 0.95 (m)

Trong đó: + S - Chiều dày thanh song chắn = 0.008 (m)

Đồ án môn học xử lý nước thải

Kiểm tra lại vận tốc dòng chảy tại vị trí mở rộng của mương trước song chắn ứngvới lưu lượng nước thải nhỏ nhất nhằm tránh sự lắng cặn tại đó Vận tốc này phải lớnhơn 0.4 m/s

Với qmin = 300 ( l/s ) = 0.3( m 3 /s ), hmin = 0.6 (m).

k = 2-3 , ở đây ta lấy sơ bộ k=3 [Tr69.GT.XLNT]

+ ξ - Hệ số tổn thất cục bộ qua song chắn, phụ thuộc vào loại song chắn (hình

dáng, tiết diện, cách đặt song chắn)

ξ= β׿ = 2.42׿= 0.62

Với:

+ β - Hệ số phụ thuộc vào tiết diện ngang của thanh song chắn,

β = 2.42 với tiết diện chữ nhật, [Tr69.GT.XLNT]

+ α = 600 - góc nghiêng của song chắn so với mặt phẳng nằm ngang

Tính toán chiều cao xây dựng mương đặt song chắn rác:

HXD = hmax + hs + hbv = 1.1 + 0.087 + 0.5 = 1.687 (m) Lấy HXD=1.7 (m).

Với + hbv = 0,5 - Chiều cao bảo vệ

Tính toán chiều dài của mương đặt song chắn rác:

Chiều dài mương xác định theo công thức :

L= L 1 + Lp+ L 2

Trong đó : L 1 - Chiều dài phần mở rộng của máng , xác định như sau :

Đồ án môn học xử lý nước thải

Với Kh = 2 : Hệ số không điều hoà giờ (theo mục 7.2.12 TCVN 7957-2008)

- Rác được nghiền nhỏ ở máy nghiền rác (gồm 2 máy, 1 máy công tác và 1 máy

dự phòng, công suất mỗi máy: 0.36 (T/h) và sau đó dẫn đến bể Mê tan để xử lý cùngvới cặn tươi và bùn hoạt tính dư

- Lượng nước cần cung cấp cho máy nghiền rác là 40 m3/1T rác:

Q = 40 P = 40  4.365 = 174.6 (m 3 /ngđ).

 Song chắn rác sẽ giữ lại 3 (%) lượng cặn lơ lửng đi qua song chắn rác

C1 = CHH ×(100−3)% = 425.1 × 0.97 = 412.3 (mg/l)

Trong đó:

C1 : Hàm lượng chất lơ lửng đi vào bể lắng cát ngang

CHH: Hàm lượng chất lơ lửng đi qua song chắn rác CHH = 425.1 (mg/l)

1.4 Bể lắng cát ngang.

Đối với trạm xử lý công suất trên 100 m 3 /ngđ cần có bể lắng cát.

Bể lắng cát ngang được xây dựng để tách các hợp phần không tan vô cơ chủ yếu

là cát ra khỏi nước thải, để các công trình xử lý sinh học nước thải và bùn cặn phía sauhoạt động ổn định Vai trò của bể lắng cát ngang: bảo vệ các thiết bị máy móc khỏi bịmài mòn, giảm sự lắng đọng các vật liệu nặng trong ống, kênh mương dẫn… Bể lắngcát ngang phải đảm bảo vận tốc chuyển động của nước là 0,15 m/s £ v £ 0,3 m/s để

lắng hết các cặn vô cơ Thời gian lưu nước trong bể là 30’ £ t (Điều 8.3.4 TCVN 7957-2008).

Việc tính toán bể lắng cát ngang được thực hiện theo chỉ dẫn ở mục 8.3-TCVN 7957-2008.

- Chiều dài của bể lắng cát :

U0 - Độ thô thuỷ lực của hạt cát (mm/s) Với điều kiện bể lắng cát giữ lại các hạt

cát có đường kính lớn hơn 0.25 mm, (theo bảng 26- TCVN 7957- 2008), ta có U0 =24.2 mm/s

+ K - Hệ số lấy theo (bảng 27- TCVN 7957- 2008), với bể lắng cát ngang K =

1.3

+ V - Vận tốc dòng chảy trong bể ứng với qsmax : V = 0.3 m/s.

Diện tích tiết diện ướt của bể, w (m 2 ) được tính:

w = V × n Q = 0.3 ×20.7 = 1.17 ( m2 )

Đồ án môn học xử lý nước thải

Trong đó:

+ qsmax - Lưu lượng tính toán lớn nhất của nước thải qsmax = 0.7 (m3/s)

+ V - Vận tốc dòng chảy trong bể ứng với lưu lượng lớn nhất V = 0.3 (m/s)

+ n - Số đơn nguyên công tác, n = 2, chọn (theo mục 8.3.2 TCXD 7957).

- Chiều ngang của bể lắng cát là:

B = ❑h = 1.170.8 =1.5(m)

- Xây 2 bể lắng cát, kích thước mỗi bể là: L×B = 13×1.5 (m)

Thời gian nước lưu lại trong bể:

+ Ntt = 265563 (người): Dân số tính toán theo chất lơ lửng

+ p = 0.02 /ng.ngđ : Lượng cát thải tính theo tiêu chuẩn theo đầu người trong một ngày đêm, (bảng 28 mục 8.3.3 TCXD 7957)

+ T = 2-4 ngày : Thời gian giữa hai lần xả cặn Ta chọn T = 2 ngày.

Chiều cao lớp cát trong bể lắng cát:

Trong đó:

+ Htt - Chiều cao tính toán của bể lắng cát, Htt = 0.8 (m)

+ hbv - Chiều cao bảo vệ, hbv = 0.5 (m)

+ hc - Chiều cao lớp cặn trong bể, hc = 0.27 (m)

- Để ổn định dòng chảy trong bể lắng cát phía sau bể ta xây đập tràn

Trong đó: Kq - tỉ số của lưu lượng lớn nhất và nhỏ nhất

 Vậy xây dựng 2 bể lắng cát với kích thước mỗi bể B x H x L: 1.5 x 1.6 x

13 m.

Sau khi nước thải qua bể lắng cát thì:

Hàm lượng chất lơ lửng , BOD của nước thải sau khi qua bể lắng cát giảm 5%

và còn lại là:

C2 = C1 – 0.05× C1 = 412.3 − 0.005× 412.3 = 391.7 (mg/l)

L1 = LHH – 0.05 ×LHH = 440.2 – 0.005× 440.2 = 418.2 mg/l

Trong đó:

C1: Hàm lượng chất lơ lửng trước khi vào bể lắng cát C1 = 412.3 (mg/l)

C2: Hàm lượng chất lơ lửng ra khỏi bể lắng cát

LHH: Hàm lượng BOD5 đầu vào bể lắng cát L0 = 440.2 (mg/l)

L1: Hàm lượng BOD5 ra khỏi bể lắng cát

Đồ án môn học xử lý nước thải

được đắp đất cao Nước thu từ sân phơi cát được dẫn trở về hố thu bơm lên trước bểlắng cát

Diện tích sân phơi cát được tính theo công thức:

+ Ntt - Dân số tính toán theo chất lơ lửng Ntt = 265563 (người)

 Vậy chọn sân phơi cát gồm 2 ô với kích thước mỗi ô là: 194 (m2 ) Tổng diện tích của sân phơi cát 388 (m 2 ) Kích thước của sân phơi cát là: B×L = 10×19.4 (m)

Bảng 3.4 : Kích thước sân phơi cát.

10 ÷ 15 % và BOD trong nước thải cũng được giảm 10 ÷ 15 %

Nhận thấy sau khi nước thải qua bể lắng ngang hàm lượng chất lơ lửng không đạtyêu cầu của xử lý là < 150 (mg/l) Vì vậy nước thải cần được làm thoáng sơ bộ trướckhi dẫn vào bể lắng ngang đợt 1

Thể tích của bể làm thoáng sơ bộ

t: Thời gian làm thoáng (thổi khí) thông thường t = 10÷20 (phút), chọn t = 10

D: là lưu lượng riêng của không khí D = 0,5 m3 không khí/m3 nước thải

Diện tích làm thoáng sơ bộ trên mặt bằng được tính theo công thức

Chọn 2 bể làm thoáng sơ bộ, (theo 8.12.3 TCXD 7957)

Diện tích mỗi bể là:

F1be = F2 = 138.92 = 69.45 (m2)

Vậy kích thước của 1 bể là: L×B×H = 10×7×2 (m)

Hàm lượng chất lơ lửng sau khi đi qua bể làm thoáng sơ bộ là:

C3 = C2×(100−E )

100 = 391.7× (100−15 )

100 = 332.9 (mg/l)Trong đó:

C2: Hàm lượng cặn lơ lửng đi vào bể đông tụ sinh học C2 = 391.7 (mg/l)

E: Hiệu suất làm việc của bể làm thoáng sơ bộ E = 15 (%)

Hàm lượng BOD5 sau khi đi qua bể làm thoáng sơ bộ là:

L2 = L1×(100−15)% = 418.2×0.85 = 355.47 (mg/l)

Chọn bể làm thoáng sơ bộ với 1 đường kính ống dẫn khí vào bể kích thước D =

150 (mm) Mỗi bể có 3 ống nhánh đường kính Dn = 80 (mm).Trên các ống nhánh cóđục lỗ với kích thước lỗ d= 12 (mm)

Thiết kế 2 bể làm thoáng sơ bộ làm việc đồng thời

Đồ án môn học xử lý nước thải

Bảng 3.5: Kích thước bể làm thoáng sơ bộ.

Chiểu rộng của bể B = 7 (m)Chiều dài của bể L = 10 (m)

để giữ lại các tạp chất thô không tan trong nước thải

Với Qngày TB = 40 000 m3/ngđ công suất tương đối lớn nên chọn bể lắng ngang(theo 8.5.4 TCVN 7957-2008)

Tính toán bể lắng ngang đợt I

Chiều dài bể lắng ngang được tính:

L = K × U V × H

0 = 0.5 ×1.61 8× 3 = 29.8 ( m ) Lấy L = 30 (m)Trong đó:

V : vận tốc dòng chảy trong vùng lắng, theo qui phạm V = 5÷10 ( mm/s ) chọn

Hiệu quả lắng bằng hiệu quả tính toán.

Lượng cặn qua song chắn rác được giữ lại 3 (%)

Lượng cặn qua bể lắng cát đạt hiệu suất 5% ( với giả thiết 1 số hạt cặn có d

≥ 20 mm )

Qua bể làm thoáng sơ bộ hiệu quả lắng cặn được nâng cao 15% hiệu suất

Hàm lượng cặn vào bể lắng ngang đợt 1 M = 332.9 (mg/l)

Hiệu quả lắng tại bể lắng ngang đợt 1

H=3 (m ) chiều cao công tác của bể lắng

Chọn số ngăn của bể lắng n=4 Khi đó chiều rộng mỗi ngăn

b = B4 = 29.24 = 7.3 (m)