Hệ thống thu gom nước thải và các phương pháp cơ học trong xử lý nước thải

Nước thải sinh họat chứa nhiều chất hữu cơ dễ bị phân hủy sinh học, ngòai ra còn có các thành phần vô cơ, vi sinh vật và vi trùng gây bệnh rất nguy hiểm. Lượng nước thải sinh hoạt dao động trong phạm vi rất lớn, tùy thuộc vào mức sống và các thói quen của người dân, có thể ước tính bằng 80% lượng nước được cấp. Giữa lượng nước thải và tải trọng chất thải của chúng biểu thị bằng các chất lắng hoặc BOD5 có 1 mối tương quan nhất định. Như vậy, Nước thải sinh hoạt có hàm lượng các chất dinh dưỡng khá cao, đôi khi vượt cả yêu cầu cho quá trình xử lý sinh học. Thông thường các quá trình xử lý sinh học cần các chất dinh dưỡng theo tỷ lệ sau: BOD5:N:P = 100:5:1 Một tính chất đặc trưng nữa của Nước thải sinh hoạt là không phải tất cả các chất hữu cơ đều có thể bị phân hủy bởi các vi sinh vật và khoảng 2040% BOD thoát ra khỏi các quá trình xử lý sinh học cùng với bùn Nước thải sinh hoạt có thành phần với các giá trị điển hình như sau: COD=500 mgl, BOD5=250 mgl, SS=220 mgl, photpho=8 mgl, nitơ NH3 và nitơ hữu cơ=40 mgl, pH=6.8, TS= 720mgl.

HỆ THỐNG THU GOM NƯỚC THẢI VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP CƠ HỌC TRONG XỬ LÍ NƯỚC THẢI 1.1 HỆ THỐNG THU GOM NƯỚC THẢI Đặc điểm nước thải Nước thải phân loại dựa mục đích sử dụng cách xả thải sau: o Nước thải sinh hoạt Nước thải sinh họat nước thải bỏ sau sử dụng cho mục đích sinh hoạt cộng đồng : tắm , giặt giũ , tẩy rữa, vệ sinh cá nhân,…chúng thường thải từ các hộ, quan, trường học, bệnh viện, chợ, cơng trình cơng cộng khác Lượng nước thải sinh họat khu dân cư phụ thuộc vào dân số, vào tiêu chuẩn cấp nước đặc điểm hệ thống thóat nước Thành phần nước thải sinh họat gồm lọai: - Nước thải nhiễm bẩn chất tiết người từ phòng vệ sinh - Nước thải nhiễm bẫn chất thải sinh họat : cặn bã từ nhà bếp, chất rửa trôi, kể làm vệ sinh sàn nhà Nước thải sinh họat chứa nhiều chất hữu dễ bị phân hủy sinh học, ngòai có thành phần vô cơ, vi sinh vật vi trùng gây bệnh nguy hiểm Lượng nước thải sinh hoạt dao động phạm vi lớn, tùy thuộc vào mức sống thói quen người dân, ước tính 80% lượng nước cấp Giữa lượng nước thải tải trọng chất thải chúng biểu thị chất lắng BOD5 có mối tương quan định Như vậy, Nước thải sinh hoạt có hàm lượng chất dinh dưỡng cao, đơi vượt u cầu cho q trình xử lý sinh học Thơng thường q trình xử lý sinh học cần chất dinh dưỡng theo tỷ lệ sau: BOD5:N:P = 100:5:1 Một tính chất đặc trưng Nước thải sinh hoạt tất chất hữu bị phân hủy vi sinh vật khoảng 20-40% BOD thoát khỏi trình xử lý sinh học với bùn Nước thải sinh hoạt có thành phần với giá trị điển sau: COD=500 mg/l, BOD5=250 mg/l, SS=220 mg/l, photpho=8 mg/l, nitơ NH3 nitơ hữu cơ=40 mg/l, pH=6.8, TS= 720mg/l Tính tốn lưu lượng nước thải sinh hoạt: o Lưu lượng nước thải trung bình ngày đêm: Qtb = N.qo (m3/ngđ) o Lưu lượng nước thải lớn ngày đêm Q ng max = Qtb Kng max o Lưu lượng nước thải nhỏ ngày đêm Q ng = Qtb Kng  Lưu lượng nước thải trung bình Qh tb = Qtb/24 (m3/h)  Lưu lượng nước thải lớn Qh max=Qh tb Khmin (m3/h)  Lưu lượng nước thải nhỏ Qh min=Qh tb Khmin (m3/h)  Lưu lượng nước thải trung bình giây: Qs = Qtb /86400 (m3/s)  Lưu lượng nước thải lớn giây: Qs max = Qs Kcmax (m3/s)  Lưu lượng nước thải nhỏ giây Qs = Qs Kcmin (m3/s) Trong : + N : Số dân cư (người) + qo : Tiêu chuẩn thải nước thành phố (m3/ng.ngđ) + Kng :Hệ số khơng điều hòa ngày Hệ số khơng điều ngày nước thải sinh hoạt khu dân cư lấy Kng = 1,15 – 1,3 + Kh :Hệ số khơng điều hòa + Kc : Hệ số khơng điều hòa chung Hệ số khơng điều hòa chung Kc = Kng Kh Bảng hệ số khơng điều hòa chung nước thải sinh hoạt Lưu lượng trung bình (l/s) 10 20 50 100 300 500 Kc max Kc 2,5 0,3 2,1 0,45 1,9 0,5 1,7 0,5 1,6 0,5 1,55 0,62 1,5 0,6 o 100 1,47 0,69 500 1,44 0,71 Nước thải công nghiệp (nước thải sản xuất) Là lọai nước thải sau trình sản xuất, phụ thhuộc loại hình cơng nghiệp Đặc tính nhiễm nồng độ nước thải công nghiệp khác phụ thuộc vào lọai hình cơng nghiệp chế độ cơng nghệ lựa chọn Trong công nghiệp, nước sử dụng loại nguyên liệu thô hay phương tiện sản xuất (nước cho trình) phục vụ cho mục đích truyền nhiệt Nước cấp cho sản xuất lấy mạng cấp nước sinh hoạt chung lấy trực tiếp từ nguồn nước ngầm hay nước mặt xí nghiệp có hệ thống xử lý riêng Nhu cầu cấp nước lưu lượng nước thải sản xuất phụ thuộc vào nhiều yếu tố Lưu lượng nước thải xí nghiệp cơng nghiệp xác định chủ yếu đặc tính sản phẩm sản xuất Ngồi ra, trình độ cơng nghệ sản xuất suất xí nghiệp có ý nghĩa quan trọng Lưu lượng tính cho đơn vị sản phẩm khác Lưu lượng nước thải sản xuất lại dao động lớn Bởi số liệu thường khơng ổn định nhiều xí nghiệp lại có khả tiết kiệm lượng nước cấp sử dụng hệ thống tuần hoàn sản xuất Thành phần nước thải sản xuất đa dạng, chí ngành cơng nghiệp, số liệu thay đổi đáng kể mức độ hoàn thiện công nghệ sản xuất điều kiện môi trường Căn vào thành phần khối lượng nước thải mà lựa chọn công nghệ kỹ thuật xử lý Có hai loại nước thải cơng nghiệp: - Nước thải công nghiệp qui ước : lọai nước thải sau sử dụng để làm nguội sản phẩm, làm mát thiết bị, làm vệ sinh sàn nhà - Lọai nước thải công nghiệp nhiễm bẫn đặc trưng cơng nghiệp cần xử lý cục trước xả vào mạng lưới thóat nước chung vào nguồn nước tùy theo mức độ xử lý Tính tốn: o Lưu lượng nước thải sản xuất Lưu lượng nước thải trung bình Qtb = qtc x P (m3/ngđ) Trong : + P : Cơng suất sản phẩm nhà máy ngày (tấn, sản phẩm) + P1: Công suất sản phẩm nhà máytrong ca có suất lớn (tấn, sản phẩm) + qtc : Tiêu chuẩn (định mức ) sử dụng nước cho sản xuất Có thể tham khảo số liệu định mức xả thải nhà máy bảng 1.10 (m3/tấn, m3/sản phẩm) + T: thời gian làm việc tối đa ca (h) Lưu lượng nước thải nhiều theo giờ: Qhmax = (m3/h) Lưu lượng nước thải nhiều theo giây: Qsmax = Qhmax /3600 (m3/s)  Lưu lượng nước thải sinh hoạt XN công nghiệp Tiêu chuẩn nước thải sinh hoạt cơng nhân phân xưởng sản xuất lấy theo Bảng 1.11 Lưu lượng nước thải xí nghiệp cơng nghiệp: Qngtb = (25N1 + 35N2)/1000 ( m3/ngđ) Qh tb = Qngtb /24 (m3/h) Qh max = (25N3 + 35N4)/T.1000 (m3/h) Qs max = Qh max /3,6 (m3/s) N1,N2: số công nhân làm việc ngày tương ứng với TCTN 25 35 L/ng.ngđ N3,N4: số công nhân làm việc ca đông tương ứng với TCTN 25 35 L/ng.ngđ  Lưu lượng nước thải công nhân tắm: Qng = (m3/ngđ) Qhmax = (m3/h) Qs max = (m3/s) N5,N6: số công nhân tắm ngày tương ứng với TCTN 40 60 L/ng.ngđ N7,N8: số công nhân tắm ngày tương ứng với TCTN 40 60 L/ng.ngđ Tt: thời gian tắm ( thường 45p=0,75h) o Nước thải mưa Đây lọai nước thải sau mưa chảy tràn mặt đất lôi kéo chất cặn bã, dầu mỡ, … vào hệ thống thóat nước Tính tốn: Giả thiết thời gian mưa thời gian để nước mưa từ điểm xa lưu vực chảy đến tiết diện tính tốn Xác định lưu lượng tính tốn nước mưa vào thời gian tập trung nước mưa gọi phương pháp cường độ giới hạn Qtt = μ ψ q F Trong đó: + F: diện tích lưu vực, + Hệ số phân bố mưa rào μ hệ số kể đến phân phối mưa không đồng toàn lưu vực μ = qTB / qmax giá trị μ Diện tích lưu vực (ha) μ chất rắn có nước thải kết tủa ống o Đường ống nhánh: đường ống nhỏ dẫn nước thải ống Những đường ống nhỏ lớn làm chất liệu khác Ống dẫn nhỏ thường làm đất sét, bê tong, xi măng amiang Ống dẫn lớn thường làm bê tơng gia cố Dòng chảy nước thải ảnh hưởng nhiều đến hiệu hệ thơng thu gom nước thải Vì giai đoạn thiết kế hệ thống cần phải xem xét kỹ loại ống kích thước ống phù hợp  Hố gom: nơi giao nhiều hay nhiều đường ống nhỏ-> đở ống Hố gom có nhiều kích thước, lỡ cống lớn ngăn chứa lớn Các miệng cống thường hình tròn, rộng khoảng 3-4 feet có độ sâu đường ống Các cống cách khoảng 250-600 feet ( thường 500) Những cống hình vng thường gặp nắp vng nặng hơn, cần cẩn trọng nâng lên sửa chửa Chức năng:- Tạo lối vào để làm đường ống - Giải tình trạng tải ống dẫn nước nhiều hay bị nghẹt Ngồi ra, bắt gặp đĩa tròn rộng khoảng 4inch- gọi ống làm sạch, bên có ống đặt thẳng đứng có chỡ uốn bên -> vật chắn ngang đảm bảo xuống-> làm đường ống Những ống đặt dọc với đường ống nhánh Cleanout Size Install a clean-out that is the same size as the pipe served by the clean-out You may use a ½ inch P trap with slip joints as the clean-out for pipes up to inches and you may use a inch P trap with slip joints as the clean-out for pipes up to ½ inches You may use a inch stack clean-out to serve a pipe up to ½ inches and you may use a ½ inch stack clean-out to serve a pipe up to inches You may install different size clean-outs in cast-iron drainage pipes because these pipes have different cap sizes Cleanout Accessibility Provide at least (≥) 18 inches in front of clean-outs (≥) inches and larger and at least (≥) 12 inches in front of clean-outs smaller than ( - nảy sinh vấn đề mùi -> lắp đặt thiết bị khuyếch tán khơng khí Trạm bơm giếng khơ: gồm có giếng ướt để thu gom nước thải giếng khơ để đặt bơm điều khiển Đòi hỏi chi phí xây dựng nhiều dễ dàng sửa chữa • Lắng Lắng q trình làm cơng nghệ xử lí nước để tách chất bẩn khơng hòa tan khỏi nước thải Dưới tác dụng lực trọng trường, hạt cặn có khối lượng riêng lớn khối lượng riêng nước tự lắng xuống Trong hệ thống xử lí nước thải có cơng trình lắng: Bể lắng cát: Mục đích: loại bỏ cặn thơ, nặng cát, sỏi, mảng thủy tinh, mảng kim loại, tro, than vụn…nhằm bảo vệ thiết bị khí dễ bị mài mòn, giảm cặn nặng cơng đoạn xử lí sau Phân loại: o Bể lắng cát ngang: Có dòng nước chuyển động thẳng dọc theo chiều dài o bể Bể có thiết diện hình chữ nhật, thường có hố thu đặt đầu bể Bể lắng cát đứng: Dòng nước chảy từ lên theo thân bể Nước dẫn theo ống tiếp tuyến với phần hình trụ vào bể Chế độ dòng chảy phức tạp, nước vừa chuyển động vòng, vừa xoắn theo trục, vừa tịnh tiến lên, hạt cát dồn trung tâm rơi xuống đáy o Bể lắng cát tiếp tuyến: loại bể có thiết diện hình tròn, nước thải dẫn vào bể theo chiều từ tâm thành bể thu máng tập trung dẫn o Bể lắng cát làm thoáng: Để tránh lượng chất hữu lẫn cát tăng hiệu xử lý, người ta lắp vào bể lắng cát thông thường dàn thiết bị phun khí Dàn đặt sát thành bên bể tạo thành dòng xoắn ốc quét đáy bể với vận tốc đủ để tránh tượng lắng chất hữu cơ, có cát phân tử nặng lắng Tính tốn: o Bể lắng cát ngang  Chiều sâu tổng cộng: Hxd = h1+ h2+h3 (h3= 0,20,4 m: chiều cao bảo vệ từ nước đến o tường) Bể lắng cát đứng o Bể lắng cát tiếp tuyến Có mặt hình tròn Máng dẫn nước vào tiếp tuyến với bể chịu tác dụng lực: trọng lực lực ly tâm     o Tải trọng bề mặt: 100 m3/m2.h Tốc độ nước máng: 0,6 0,8 m/s Hiệu giữ cát: 90% hD/2 Bể lắng cát làm thoáng  Đường kính ống thổi khí: 2,5 6mm  Diện tích tiết diện ngang: Vt: vận tốc thẳng 0,01 0,1 m/s n: số ngăn bể Bể lắng Mục đích: tách khỏi nước cặn lơ lửng bơng cặn hình thành giai đoạn keo tụ tạo cặn bùn sau trình xử lý sinh học Phân loại: Dựa vào chức vị trí chia bể lắng thành loại: − Bể lắng đợt 1: Được đặt trước cơng trình xử lý sinh học, dùng để tách chất rắn, chất bẩn lơ lững khơng hòa tan, loại bỏ cặn thô, nặmg như: cát, sỏi, mảnh thủy tinh, mảnh kim loại, tro, than vụn… nhằm bảo vệ thiết bị khí dễ bị mài mòn, giảm cặn nặng công đoạn xử lý sau − Bể lắng đợt 2: Được đặt sau cơng trình xử lý sinh học dùng để lắng cặn vi sinh, bùn làm nước trước thải nguồn tiếp nhận Căn vào chiều dòng chảy nước bể, bể lắng chia thành loại giống bể lắng cát trên: bể lắng ngang, bể lắng đứng, bể lắng tiếp tuyến (bể lắng radian) Hai đại lượng quan trọng việc thiết kế bể lắng tốc độ lắng tốc độ chảy tràn Để thiết kế bể lắng lý tưởng, người ta xác định tốc độ lắng hạt cần loại đặt tốc độ chảy tràn nhỏ tốc độ lắng Tính chất lắng hạt chia thàng dạng sau : Lắng dạng I: lắng hạt rời rạc Quá trình lắng đặt trưng hạt lắng cách rời rạc tốc độ lắng không đởi Các hạt lắng cách riêng lẽ khơng có khả keo tụ, khơng dính bám vào suốt q trình lắng Để xác định tốc độ lắng dạng ứng dụng định luật cổ điển Newton Stoke hạt cặn Tốc độ lắng dạng hồn tồn tính tốn Lắng dạng II: lắng bơng cặn Q trình lắng đặt trưng hạt ( cặn) kết dính với suốt q trình lắng Do q trình bơng cặn xảy bơng cặn tăng dần kích thước tốc độ lắng tăng Khơng có cơng thức tốn học thích hợp để biểu thị giá trị Vì để có thông số thiết kế bể lắng dạng này, người ta thí nghiệm xác định tốc độ chảy tràn thời gian lắng hiệu khử cặn cho trước từ cột lắng thí nghiệm, từ nhân với hệ số quy mơ ta có tốc độ chảy tràn thời gian lắng thiết kế Lắng dạng III: lắng cản trở Quá trình lắng đặt trưng hạt cặn có nờng độ cao (> 1000 mg/l) Các hạt cặn có khuynh hướng trì vị trí khơng đổi với vị trí khác, khối hạt thể thống lắng xuống với vận tốc không đổi Lắng dạng thướng thấy bể nén bùn Tính tốn o Bể lắng hình tròn Tùy theo cách chảy dòng nước vào mà ta có dạng bể lắng hình tròn khác    o Buồng trung tâm có d=15-20%D bể Chiều cao trụ: 1,5-2m Đáy bể có độ dốc: 1/12 Bể lắng ngang: • Lọc Lọc q trình tách chất lắng lơ lửng khỏi nước hỗn hợp nước chất rắn lơ lửng qua lớp vật liệu lỗ ( lớp vật liệu lọc), chất rắn lơ lửng giữ lại nước tiếp tục chảy qua Người ta tiến hành trình lọc nhờ vật liệu lọc, vách ngăn xốp, cho phép chất lỏng qua giữ tạp chất lại Đây giai đoạn (cơng trình) cuối để làm nước Phân loại bể lọc: Theo tốc độ: Bể lọc chậm: có tốc độ lọc 0.1 –0.5 m/h Bể lọc nhanh: vận tốc lọc –15 m/h Bể lọc cao tốc: vận tốc lọc 36 –100 m/h Theo chế độ làm việc: Bể lọc trọng lực: hở, không áp Bể lọc có áp lực : lọc kín,… Ngồi chia theo nhiều cách khác theo chiều dòng chảy, lớp vật liệu lọc, theo cỡ hạt vật liệu lọc, cấu tạo hạt vật liệu lọc,… Phân loại bể lọc o Theo tốc độ:  Bể lọc chậm: có tốc độ lọc 0.1 –0.5 m/h Lớp nước lớp cát: 1,5m Ưu điểm: tạo lớp màng giúp lọc tốt, không dùng máy móc, quản lí đơn giản Nhược điểm: vận tốc lọc chậm, diện tích lớn  Sử dụng với công suất 1000 m3/ngày đêm, SS  Bể lọc nhanh: vận tốc lọc –15 m/h  Bể lọc cao tốc: vận tốc lọc 36 –100 m/h o Theo chế độ làm việc:  Bể lọc trọng lực: hở, không áp  Bể lọc có áp lực : lọc kín,… Ngồi chia theo nhiều cách khác theo chiều dòng chảy(lọc chảy ngược, lọc chảy xi), lớp vật liệu lọc, theo cỡ hạt vật liệu lọc, cấu tạo hạt vật liệu lọc,… Vật liệu lọc o o o Cát thạch anh nghiền Than antraxit (than gầy , than cốc, chí than nâu, than bùn than gỗ Sỏi, đá… o Polime… Việc xác định vật liệu lọc tùy thuộc vào loại nước thải điều kiện địa phương, phải dựa vào số tiêu: − Độ bền học − Độ bền hoá học: tránh tính xâm thực − Kích thước hạt − Hình dạng hạt − Hệ số khơng đồng nhất:K= d80/d10 (Trong đó: d80, d10 : kích thước cỡ hạt sàng để lọt qua 80%, 10% tổng số hạt) Tính tốn: o Bể lọc chậm  Diện tích bề mặt lọc chậm: F = Q/v (m2) Q: lưu lượng xử lí (m3/h) V: vận tốc lọc phụ thuộc vào SS: 25 mg/l -> v= 0,3-0,4 m/h 25mg/l -> v= 0,2-0,3 m/h Nước ngầm -> v= 0,5 m/h  Số bể lọc:  Chiều cao: H = ht+hp+hd+hc+hn  Cường độ rửa lọc:  Dung tích nước cho lần rửa ngăn:  Thời gian rửa: 10-20p • Tuyển nởi, vớt dầu mỡ: Tuyển nởi chân khơng: nước bão hòa khơng khí áp suất thường -> chân khơng hóa cưỡng = bơm chân khơng -> khơng khí tách khỏi nước theo dạng bọt khí Tuyển nởi áp suất: bão hòa áp suất cao -> tách khí hòa tan áp suất khí Tuyển nởi bơm dâng: Phương pháp tuyển thường sử dụng để tách tạp chất (ở dạng hạt rắn lỏng) phân tán không tan, tự lắng khỏi pha lỏng Trong số trường hợp trình dùng để tách chất hòa tan chất hoạt động bề mặt Quá trình gọi trình tách hay lám đặc bọt Trong xử lý nước thải nguyên tắc tuyển thường sử dụng để khử chất lơ lửng làm đặc bùn sinh học Quá trình tuyển thực cách sục bọt khí nhỏ (thường khơng khí) vào pha lỏng Các khí kết dính với hạt lực nổi tập hợp bóng khí hạt đủ lớn kéo theo hạt nởi lên bề mặt, sau chúng tập hợp lại với thành lớp bọt chứa hàm lượng hạt cao chất lỏng ban đầu Tính tốn: bể vớt dầu mỡ Nước thải số xí nghiệp ăn uống, chế biến bơ sữa, lò mổ, xí nghiệp ép dầu thường có lẫn dầu mỡ cách làm gạt đơn giản sợi quét mặt nước, người ta chế tạo thiết bị tách dầu mỡ đặt trước dây chuyền cơng nghệ xử lí nước thải  Chiều dài công tác: L = K.(v/umin).h K: hệ số phụ thuộc dòng chảy, phụ thuộc v/umin Bể tách dầu đặt song song tạo thành ô lắng lớp mỏng Các giọt dầu nước lên gặp mặt tắm lắng, tụ lại dọc theo tấm, lên mặt nước gạt ngồi Bể tách dầu hình trụ tròn ... (m3/ng) K: hệ số giảm lưu lượng k=0,9 N: số máy bơm CÁC PHƯƠNG PHÁP CƠ HỌC TRONG XỬ LÍ NƯỚC THẢI 2.1 Khái niệm Phương pháp học xử lý nước thải dùng biện pháp vật lí để xử lí sơ nước thải nhằm... nhiệm vụ hệ thống thu gom nước thải Hệ thống thu gom nước thải bao gồm tất đường ống, trạm bơm, hố gom công trình phụ trợ khác (như hố bơm) thu gom vận chuyển nước thải đến nhà máy xử lí ... nước thải thu gom tập trung nhà máy xử lí trước xả thải Một vài khu cơng nghiệp có khu xử lí nước thải riêng biệt nên họ không sử dụng hệ thống thu gom chung thành phố Hệ thống Storm: thu gom