Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt khu ký túc xá k đại học thái nguyên

ÐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ÐẠI HỌC NÔNG LÂM PHẠM THANH DÂN Tên đề tài: "TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT KHU KTX K - ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN" KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Hệ đào tạo : Liên thơng quy Chun ngành : Khoa học môi trường Khoa : Môi trường Lớp : K9 - KHMT Khóa học : 2013 - 2015 Giảng viên hướng dẫn: TS Dư Ngọc Thành THÁI NGUYÊN - 2014 LỜI CẢM ƠN Sau thời gian nghiên cứu thực tập tốt nghiệp, báo cáo em hồn thành, em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới thầy cô giáo ban chủ nhiệm khoa Môi trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên giảng dạy đào tạo giúp em tích lũy thêm kiến thức từ nâng cao thêm trình độ chun mơn để áp dụng vào thực tiễn Đặc biệt, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo hướng dẫn TS.Dư Ngọc Thành, thầy tận tình bảo, giúp đỡ em suốt trình em học tập thực đề tài, làm báo cáo tốt nghiệp Cuối cùng, với lòng biết ơn sâu sắc, chân thành xin gửi đến gia đình bạn bè giúp đỡ nhiều tinh thần vật chất để em hoàn thành chương trình học tập báo cáo tốt nghiệp Trong q trình thực khóa luận tơt nghiệp, kinh nghiệm kiến thức em hạn chế nên khơng tránh khỏi sai sót khiếm khuyết Rất mong tham gia đóng góp ý kiến từ phía thầy giáo bạn sinh viên để khóa luận em hồn thiện ứng dụng rộng rãi thực tế Em xin chân thành cảm ơn! Thái nguyên, ngày 26 tháng năm 2014 Sinh viên Phạm Thanh Dân DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng Khối lượng chất bẩn có NTSH cho người Bảng 2.Đặc tính nước thải sinh hoạt (mg/l) Bảng 4.1 Đặc trưng chung nước thải sinh hoạt chưa qua xử lý 38 Bảng 4.2 Các tiêu hóa học nước thải sinh hoạt khu ký túc xá K 39 Bảng 4.3.Hệ số khơng điều hòa chung 42 Bảng 4.4.Hiệu xử lý nước thải qua song chắn rác 44 Bảng 4.5 Tóm tắt thông số thiết kế ngăn tiếp nhận 45 Bảng 4.6 Tóm tắt thơng số bể điều hòa 46 Bảng 4.7 Tóm tắt thơng số bể UASB 47 Bảng 4.8 Hiệu xử lý nước thải qua bể UASB 47 Bảng 4.9 Tóm tắt thơng số bãi lọc trồng 50 Bảng 4.10 Hiệu xử lý nước thải bãi lọc trồng 51 DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 2.1 Ao hiếu khí với kệ thống cung cấp khí 16 Hình 2.2 Hồ tùy nghi 17 Hình 2.3 Xử lý nước thải đất 18 Hình 2.4 Các vi sinh vật hình sợi tiêu biểu bể bùn hoạt tính 19 Hình 2.5 Sơ đồ cơng nghệ bể Aeroten truyền thống 19 Hình 2.6 Sơ đồ làm việc Bể Aeroten có ngăn tiếp xúc 20 Hình 2.7 Sơ đồ làm việc Bể Aeroten khuấy trộn hoàn chỉnh 21 Hình 2.8 Quá trình vận hành bể SBR 23 Hình 2.9 Bể UASB 25 Hình 4.1 Sơ đồ cơng nghệ sử dụng bể Aeroten 39 Hình 4.2 Sơ đồ cơng nghệ sử dụng mương oxy hóa (MOT) 40 Hình 4.3 Sơ đồ công nghệ bể UASB kết hợp bãi lọc trồng 41 DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT Viết đầy đủ Từ viết tắt BOD Nhu cầu ô xy sinh hóa BOD5 Lượng oxy hòa tan mà q trình phân hủy sinh học ngày COD DO Nhu cầu oxy hóa học Lượng oxy hòa tan nước cần thiết cho hô hấp sinh vật BTNMT Bộ tài nguyên môi trường QCVN Quy chuẩn Việt Nam UBND Ủy ban nhân dân T-N Tổng Nito T-P Tổng photpho TSS Tổng chất rắn lơ lửng KTX Ký túc xá MỤC LỤC Phần MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Mục tiêu đề tài: 1.3 Nội dung đề tài tốt nghiệp 1.4 Ý nghĩa khoa học ý nghĩa thực tiễn 1.4.1 Ý nghĩa khoa học 1.4.2 Ý nghĩa thực tiễn PHẦN TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 Cơ sở pháp lý 2.2 Cơ sở lý luận 2.2.1 Một số khái niệm 2.2.2 Tổng quan nước thải sinh hoạt 2.2.3 Các phương pháp xử lý nước thải sinh hoạt 11 2.2.4 Công nghệ bãi lọc ngầm trồng 27 2.2.5 Tình hình nghiên cứu ngồi nước liên quan trực tiếp đến đề tài 34 PHẦN ĐỐI TƯỢNG NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 36 3.1 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 36 3.2 Địa điểm thời gian tiến hành 36 3.3 Nội dung nghiên cứu 36 3.4 Phương pháp thực 36 PHẦN KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC 38 4.1 Đánh giá tổng quan nước thải sinh hoạt khu ký túc xá K Đại học Thái Nguyên 38 4.2 Đề xuất thuyết minh lựa chọn công nghệ 39 4.2.1 Đề xuất thuyết minh 39 4.2.2 Lựa chọn công nghệ xử lý 42 4.3 Tính tốn cơng trình đơn vị cơng nghệ đề xuất lựa chọn 42 4.3.1 Tính tốn số liệu sơ cấp 42 4.3.2 Song Chắn rác 43 4.3.3 Hầm tiếp nhận 44 4.3.4 Bể điều hòa 45 4.3.5 Bể kỵ khí UASB 46 Phần KẾT LUẬN KIẾN NGHỊ 52 5.1 Kết luận 52 5.2 Kiến nghị 52 TÀI LIỆU THAM KHẢO 53 Phần MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề Môi trường vấn đề liên quan đến môi trường đề tài quan tâm kế hoạch phát triển bền vững quốc gia giới Trái đất – nhà chung bị đe dọa suy thoái cạn kiệt dần tài nguyên Nguồn gốc biến đổi môi trường giới ngày hoạt động kinh tế - xã hội, hoạt động mặt cải thiện chất lượng sống người môi trường, mặt khác lại mang lại hàng loạt vấn đề như: Khan hiếm, cạn kiệt tài ngun thiên nhiên, nhiễm suy thối chất lượng môi trường khắp nơi giới Hiện nay, mà kinh tế nước ta có bước phát triển mạnh mẽ vững chắc, đời sống người dân ngày nâng cao vấn đề môi trường điều kiện vệ sinh môi trường lại trở nên cấp thiết hết Trong vấn đề nước quan tâm nhiều Các biện pháp để bảo vệ môi trường sống, bảo vệ nguồn nước mặt, nước ngầm không bị ô nhiễm hoạt động sinh hoạt sản xuất người thu gom xử lý nước thải Nước thải sau xử lý đáp ứng tiêu chuẩn thải vào môi trường khả tái sử dụng nước sau xử lý Nguồn nước thải sinh hoạt chủ yếu thải từ hộ gia đình, chung cư, thị, bệnh viện, trường học, cơng trình cơng cộng,… Đặc biệt khu ký túc xá trường học, với nhu cầu sử dụng nước hàng ngày ký túc xá học sinh, sinh viên lớn Lượng nước cấp sinh hoạt lớn đồng nghĩa với việc lượng nước thải môi trường lớn qua xử lý bể tự hoại khơng xử lý triệt để nên nước thải có mùi có hàm lượng N, P, E.coli, hàm lượng chất rắn lơ lửng cao Mỗi trời nắng từ cống nước thải thường xuyên bốc mùi khó chịu, ảnh hưởng đến sức khỏe môi trường xung quanh Mặt khác trời mưa lượng nước mưa chảy tràn lại kéo theo chất ô nhiễm làm rộng Do việc tính tốn thiết kế cơng trình xử lý nước thải sinh hoạt cho khu ký túc xá K Đại học Thái Nguyên việc làm cấp thiết DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng Khối lượng chất bẩn có NTSH cho người Bảng 2.Đặc tính nước thải sinh hoạt (mg/l) Bảng 4.1 Đặc trưng chung nước thải sinh hoạt chưa qua xử lý 38 Bảng 4.2 Các tiêu hóa học nước thải sinh hoạt khu ký túc xá K 39 Bảng 4.3.Hệ số khơng điều hòa chung 42 Bảng 4.4.Hiệu xử lý nước thải qua song chắn rác 44 Bảng 4.5 Tóm tắt thơng số thiết kế ngăn tiếp nhận 45 Bảng 4.6 Tóm tắt thơng số bể điều hòa 46 Bảng 4.7 Tóm tắt thơng số bể UASB 47 Bảng 4.8 Hiệu xử lý nước thải qua bể UASB 47 Bảng 4.9 Tóm tắt thơng số bãi lọc trồng 50 Bảng 4.10 Hiệu xử lý nước thải bãi lọc trồng 51 PHẦN TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 Cơ sở pháp lý - Luật Bảo vệ Môi trường năm 2005; - Luật Tài nguyên nước ngày 21 tháng năm 2012; - Quyết định 879/ QĐ-TCMT việc ban hành sổ tay hướng dẫn tính tốn số chất lượng nước; - Nghị định 80/2014/NĐ-CP thoát nước xử lý nước thải; - TCXD: 51- 2006 Thoát nước – mạng lưới bên ngồi cơng trình tiêu chuẩn thiết kế; - QCVN 24:2009/BTNMT quy chuẩn kỹ thuật quốc gia chất lượng nước thải; - QCVN 08:2008/BTNMT quy chuẩn kỹ thuật quốc gia chất lượng nước mặt; - QCVN 01:2009/BYT chất lượng nước ăn uống; - QCVN 02:2009/BYT chất lượng nước sinh hoạt; - Quyết định số 09/2005/QĐ-BYT tiêu chuẩn nước sạch; 2.2 Cơ sở lý luận 2.2.1 Một số khái niệm * Môi trường: Trong Luật Bảo vệ môi trường Quốc hội nước Cộng hoà xã hội chủ nghĩa Việt Nam khố XI, kỳ họp thứ thơng qua ngày 29 tháng 11 năm 2005, định nghĩa sau: “Môi trường bao gồm yếu tố tự nhiên vật chất nhân tạo bao quanh người, có ảnh hưởng đến đời sống, sản xuất, tồn tại, phát triển người sinh vật” * Ơ nhiễm mơi trường: Theo Điều Luật Bảo vệ môi trường Việt Nam 2005: “Ơ nhiễm mơi trường biến đổi thành phần môi trường không phù hợp với tiêu chuẩn môi trường, gây ảnh hưởng xấu đến người, sinh vật” PHẦN TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 Cơ sở pháp lý - Luật Bảo vệ Môi trường năm 2005; - Luật Tài nguyên nước ngày 21 tháng năm 2012; - Quyết định 879/ QĐ-TCMT việc ban hành sổ tay hướng dẫn tính tốn số chất lượng nước; - Nghị định 80/2014/NĐ-CP thoát nước xử lý nước thải; - TCXD: 51- 2006 Thốt nước – mạng lưới bên ngồi cơng trình tiêu chuẩn thiết kế; - QCVN 24:2009/BTNMT quy chuẩn kỹ thuật quốc gia chất lượng nước thải; - QCVN 08:2008/BTNMT quy chuẩn kỹ thuật quốc gia chất lượng nước mặt; - QCVN 01:2009/BYT chất lượng nước ăn uống; - QCVN 02:2009/BYT chất lượng nước sinh hoạt; - Quyết định số 09/2005/QĐ-BYT tiêu chuẩn nước sạch; 2.2 Cơ sở lý luận 2.2.1 Một số khái niệm * Môi trường: Trong Luật Bảo vệ môi trường Quốc hội nước Cộng hoà xã hội chủ nghĩa Việt Nam khoá XI, kỳ họp thứ thông qua ngày 29 tháng 11 năm 2005, định nghĩa sau: “Môi trường bao gồm yếu tố tự nhiên vật chất nhân tạo bao quanh người, có ảnh hưởng đến đời sống, sản xuất, tồn tại, phát triển người sinh vật” * Ô nhiễm môi trường: Theo Điều Luật Bảo vệ mơi trường Việt Nam 2005: “Ơ nhiễm mơi trường biến đổi thành phần môi trường không phù hợp với tiêu chuẩn môi trường, gây ảnh hưởng xấu đến người, sinh vật” 40 1: Hầm tiếp nhận; 2: Bể điều hòa; 3: Bể lắng I; 4: Bể Aeroten; 5: Bể lắng II; 6: Bể tiếp xúc khử trùng; 7: Sân phơi bùn Thuyết minh quy trình cơng nghệ: Nước thải từ hệ thống cống khu ký túc xá tự chảy trạm xử lý, từ theo hệ thống mương dẫn qua song chắn rác để loại bỏ tạp chất có kích thước lớn Nước thải sau qua song chắn rác tiếp nhận hố thu (1) Từ hố thu bơm lên bể điều hòa (2) Điền hòa lưu lượng chất lượng chảy qua bể lắng sơ cấp (3) lắng bớt phần tải lượng ô nhiễm hữu Quá trình xử lý sinh học diễn bể Aeroten (4), nước trộn với bùn hoạt tính cung cấp oxy cho q trình oxy hóa chất hữu cơ, sau nước thải với bùn đưa qua bể lắng II (5) để lắng bùn nước Bùn hoạt tính bể lắng II phần tuần hồn lại bể Aeroten để bổ sung thêm vi sinh vật cho bể xử lý sinh học, phần bùn dư đưa đến bể nén đưa đến sân phơi bùn Do nguồn tiếp nhận nước thải khu vực nghiên cứu nguồn nước thuộc QCVN – 2008 Loại B (sử dụng cho mục đích cấp nước sinh hoạt) nên nước sau qua bể lắng II phải khử trùng trước thải nguồn tiếp nhận Phương Án 2: Mương oxy hóa (MOT) Hình 4.2 Sơ đồ cơng nghệ sử dụng mương oxy hóa (MOT) 41 1: Hầm tiếp nhận; 2: Bể diều hòa; 3: Bể lắng I; 4: Mương oxy hóa (MOT); 5: Bể lắng II; 6: Bể tiếp xúc khử trùng; 7: Sân phơi bùn Thuyết minh quy trình cơng nghệ lựa chọn: Nước thải từ hệ thống cống khu ký túc xá tự chảy trạm xử lý, từ theo hệ thống mương dẫn qua song chắn rác để loại bỏ tạp chất có kích thước lớn Nước thải sau qua song chắn rác tiếp nhận hố thu (1) Từ hố thu bơm lên bể điều hòa (2) Điều hòa lưu lượng chất lượng sau nước chảy qua bể lắng sơ cấp (3) lắng bớt phần tải lượng ô nhiễm hữu Nước thải tiếp tục mương oxy hóa (MOT) Q trình xử lý sinh học diễn mương oxy hóa (MOT), nước nạp vào bể trộn với bùn hoạt tính bể nhờ hệ thống khuất trộn, sau thời gian bể nước đưa qua bể lắng II để lắng hợp chất lơ lửng kết trình phân huỷ sinh học sau qua mương oxy hóa (MOT) (4), nước trộn với bùn hoạt tính cung cấp oxy cho trình oxy hóa chất hữu cơ, sau nước thải với bùn đưa qua bể lắng II (5) để lắng bùn nước Do nguồn tiếp nhận nước thải khu vực nghiên cứu nguồn nước thuộc QCVN – 2008 Loại B (sử dụng cho mục đích cấp nước sinh hoạt) nên nước sau qua bể lắng II phải khử trùng trước thải nguồn tiếp nhận Phương án 3: bãi lọc trồng Hình 4.3 Sơ đồ cơng nghệ bể UASB kết hợp bãi lọc trồng 1: Hầm tiếp nhận; 2: Bể diều hòa; 3: Bể UASB; 4: Bãi lọc trồng 42 Thuyết minh sơ đồ công nghệ: Nước thải từ hệ thống cống khu ký túc xá tự chảy trạm xử lý, từ theo hệ thống mương dẫn qua song chắn rác để loại bỏ tạp chất có kích thước lớn Nước thải sau qua song chắn rác tiếp nhận hố thu (1) Từ hố thu bơm lên bể điều hòa (2) Điều hòa lưu lượng chất lượng sau nước đưa vào bể UASB (3) sau qua qua bãi lọc ngầm (4) Quá trình xử lý sinh học, lý học diễn Các chất cặn bẩn bị giữ lại Nước qua bãi lọc ngầm đạt quy chuẩn QCVN14:2008/BTNMT cột B 4.2.2 Lựa chọn công nghệ xử lý Cả ba phương án đưa có hiệu sử lý tốt nước thải đầu đạt quy chuẩn môi trường Phương án cơng nghệ hiếu khí bể aeroten mương ơxy hóa, cơng nghệ sử dụng rộng rãi nước Tuy việc xử lý nước thải nhanh hiệu liền với việc tốn chi phí đầu tư hóa chất nhân lực để vận hành Mặt khác công nghệ kỵ khí: phương án lại tốn chi phí vận hành khác Do chọn phương án phương án đề xuất lựa chọn Trong đề tài chọn phương án làm phương án tính tốn 4.3 Tính tốn cơng trình đơn vị cơng nghệ đề xuất lựa chọn 4.3.1 Tính tốn số liệu sơ cấp a Xác định lưu lượng tính tốn nước thải Lưu lượng trung bình ngày: 3 Qtbng = 240 m /ngày = 10 m /h = 0,0028 m /s = 2.8 l/s Bảng 4.3.Hệ số không điều hòa chung Hệ số khơng điều hòa chung K0 Lưu lượng nước thải trung bình (l/s) 10 20 50 100 300 500 1.000 > K0 max 2,50 2,10 1,90 1,70 1,60 1,55 1,50 1,47 5.000 1,44 K0 0,38 0,45 0,50 0,55 0,59 0,62 0,66 0,69 0,71 (Nguồn: TCXDVN 51:2006) 43 Với lưu lượng 2.8 l/s tra Bảng 4.3 Ta có: K max = 2,6 K = 0,35 Lưu lượng lớn nhất: 3 h Qmax = Qtbng × K max = 10 × 2,6 = 26 m /h = 0,0072 m /s Lưu lượng giây lớn nhất: 3 Qmin = Qtbh × K = 10 × 0,35 = 3,5 m /h = 0,001 m /s b Xác định mức độ cần xử lý nước thải Nước thải sau qua xử lý đạt QCVN – 2008 Loại B 4.3.2 Song Chắn rác Nhiệm vụ song chắn rác giữ lại tạp chất có kích thước lớn, chủ yếu rác cơng trình trạm xử lý nước thải Tính tốn Sau qua ngăn tiếp nhận nước thải dẫn đến song chắn rác theo mương tiết diện hình chữ nhật kết tính tốn sau: diện tích tiết diện ướt: W= s Qmax 0,0072 = = 0,012 m2 v 0,7 Trong đó: Qsmax : Lưu lượng nước thải theo giây lớn nhất; : Vận tốc chuyển động trước song chắn rác (m/s), phạm vi 0,7 – 1,0 m/s, chọn v = 0,7 m/s Mương dẫn có chiều rộng B = 0.1 m V Độ sâu mực nước mương dẫn: h1 = W 0,011 = 0,11 m = b 0,1 Với kích thước mương dẫn nhỏ nên việc sử dụng ống nhựa dẫn nước thích hợp việc xây mương dẫn nước Do với lưu lượng nhỏ nên cần lưới chắn rác với khích thước khe hở cm Hiệu xử lý song chắn rác: * Ơ nhiễm mơi trường nước: Là thay đổi thành phần chất lượng nước khơng đáp ứng cho mục đích sử dụng khác nhau, vượt tiêu chuẩn cho phép có ảnh hưởng xấu đến đời sống người sinh vật Nước tự nhiên tồn nhiều hình thức khác nhau: Nước ngầm, nước sơng hồ, tồn thể khơng khí, v.v Nước bị nhiễm nghĩa thành phần tồn chất khác, mà chất gây hại cho người sống sinh vật tự nhiên Nước ô nhiễm thường khó khắc phục mà phải phòng tránh từ đầu * Nước thải chăn nuôi: Nước thải chăn nuôi loại nước thải đặc trưng có khả gây nhiễm mơi trường cao có chứa hàm lượng cao chất hữu cơ, cặn lơ lửng, N, P VSV gây bệnh * Nước thải sinh hoạt: Là nước thải từ khu dân cư, khu vực hoạt động thương mại, khu vực công sở, trường học sở trường học khác * Nước thải công nghiệp: Là nước thải từ nhà máy hoạt động nước thải cơng nghiệp chủ yếu * Nước thải đô thị: Nước thải đô thị thuật ngữ chất lỏng hệ thống cống thành phố, thị xã hỗn hợp loại nước thải * Nước thải thấm qua: Là lượng nước thấm vào hệ thống ống nhiều cách khác nhau, qua khớp nối, ống có khuyết tật thành hố gas hay hố xí * Nước thải tự nhiên: Nước mưa xem nước thải tự nhiên thành phố đại, chúng thu gom theo hệ thống riêng * Tiêu chuẩn môi trường: Trong Luật Bảo vệ mơi trường Quốc hội nước Cộng hồ xã hội chủ nghĩa Việt Nam khoá XI, kỳ họp thứ thông qua ngày 29 tháng 11 năm 2005, định nghĩa sau [4]: “Là giới hạn cho phép thông số chất lượng môi trường xung quanh, hàm lượng 45 Bảng 4.5 Tóm tắt thơng số thiết kế ngăn tiếp nhận STT Tên thông số Kích thước Đơn vị m Chiều dài (L) Chiều rộng (B) 1,50 m Chiều cao (H) m Chiều dày tường BTCT (δ) 0,10 m Bơm nước thải 0,5 HP 4.3.4 Bể điều hòa Chức Sự dao động lưu lượng tính chất nước thải gây ảnh hưởng xấu đến hiệu xử lý cơng trình phía sau, đặc biệt cơng trình xử lý sinh học Đối với cơng trình xử lý sinh học, chế độ làm việc hệ thống không ổn định lưu lượng chất lượng nước thường xuyên bị thay đổi Hơn nữa, hàm lượng chất bẩn nước thải lúc tăng, lúc giảm làm giảm hiệu suất xử lý hệ thống Đối với công trình xử lý hóa học, lưu lượng tính chất nước thải thay đổi phải tăng giảm nồng độ, liều lượng hóa chất châm vào Điều khó thực điều kiện tự động hóa chưa cho phép Do đó, để tồn hệ thống xử lý hoạt động tốt ổn định, đạt hiệu suất tối đa cần phải xây dựng bể điều hòa Bể có chức điều chỉnh lưu lượng nước thải ổn định trước đưa đến cơng trình xử lý sinh học, hóa học Cấu tạo Bể điều hòa có dạng hình vng hình chữ nhật Trong bể điều hòa lắp đặt hệ thống sục khí dạng ống dẫn khoan lỗ cung cấp oxi nhằm tránh cho nước thải khơng bị phân hủy yếm khí gây mùi hơi, đồng thời việc sục khí làm giảm phần chất nhiễm có nước thải Xác định kích thước bể điều hòa 46 Thời gian lưu nước bể điều hòa thường từ 4h – 8h (Lâm Minh Triết, Nguyễn Phước Dân, Nguyễn Thanh Hùng (2006).Xử lý nước thải đô thị công nghiệp - Tính tốn thiết kế NXB Đại học quốc gia Tp Hồ Chí Minh.) Chọn thời gian lưu nước: θ = 6(h) Thể tích bể điều hòa: V = Q hmax ×  = 12 × = 72 m3 Thông số thiết kế: Chọn chiều cao làm việc h = 5(m), chiều cao bảo vệ hbv = 0.3(m) Chiều cao xây dựng: H = h + hbv = + 0,5 = 5,5 (m) Diện tích mặt bể: F = V/H =72/5 = 14,4 m2 Chiều dài bể: L = 5m Chiều rộng bể: B = 3m Thể tích thực bể: L x B x H = x x 5,5 = 82,5 (m3) Bảng 4.6 Tóm tắt thơng số bể điều hòa STT Tên thơng số Kích thước Đơn vị Chiều dài (L) m Chiều rộng (B) m Chiều cao (H) 5,50 m Chiều dày tường BTCT (δ) 0,15 m 4.3.5 Bể kỵ khí UASB Từ bể điều hòa nước thải đưa qua bể kỵ khí UASB Nhiệm vụ nhờ hoạt động vi sinh vật kỵ khí chuyển đổi chất hữu nước thải khí sinh học Chính chất hữu tồn dinh dưỡng cho vi sinh vật Chọn hiệu xử lý chất hữu sau bể UASB 65% (Theo TS Trịnh Xn Lai Tính Tốn thiết kế cơng trình xử lý nước thải) E = (CODv – CODr)/ CODv × 100 CODr = CODv - E × CODv = 680,60 – 0,65×680,60 = 283,21 (mg/l) 47 Lượng COD cần xử lý ngày G = Q × (CODv – CODr) × 10-3= 240 × (680,6 – 283,21) ×10-3 = 106,17 (kg) Chọn tải trọng xử lý bể UASB a = (Kg COD/m3ngd) (Theo quy phạm → 18 Kg COD/m3) Thể tích phần xử lý yếm khí cần thiết V = G/a =106.17/4 = 26,54 m3 Lấy 27 m3 Để giữ lớp bùn giữ trạng thái lơ lửng tốc độ dâng nước bể từ 0,6 → 0,9 m /h Chọn vn= 0,7 m/h Diện tích bề mặt bể F= Q/ (vn×24) = 240 / (0,7×24) = 14,286 m2 Lấy bằng15 m2 Chiều cao phần xử lý yếm khí H1 = V/F = 27 /15 = 1,8 m Lấy 2m Tổng ciều cao bể H = H1+H2+H3 H2: Là chiều cao phần vùng lắng lấy m H3: Là chiều cao an toàn lấy 0,5 m H = 2+1+0,5 = 3,5 m Vậy thể tích bể = F × H = 15×3,5 = 87,5 m3 Kích thước bể L×B×H = 5×3×3,5 Thời gian lưu nước bể t= (V/Q) × 24 = (87,5 / 240) ×24= 8,75 (h) Bảng 4.7 Tóm tắt thơng số bể UASB STT Tên thông số Số lượng Đơn vị Chiều dài (L) m Chiều rộng (B) m Chiều cao (H) 3,50 m Chiều dày tường BTCT (δ) 0,15 m Hiệu xử lý ô nhiễm bể UASB: Bảng 4.8 Hiệu xử lý nước thải qua bể UASB 48 Thông Đơn Trước số vị xử lý BOD mg/l 321,1 112,385 50 COD mg/l 680,6 238,21 - TN mg/l 157,3 62,92 TP mg/l 9,10 3,64 STT Sau xử lý QCVN 14:2008/BTNMT 4.3.6 Bãi lọc trồng Mục đích: Khi nước thải xử lý qua bể tự hoại bể lọc kị khí hàm lượng TN, TP nước đầu không thay đổi, thấp chút so với đầu vào TP loại bỏ phần nhờ chế lắng hấp phụ TN loại bỏ phần nhờ trình bay NH3 trình oxy hóa sinh hóa điều kiện kị khí Do để xử lý triệt để TN, TP cho nước thải tiếp tục qua bãi lọc ngầm dòng chảy ngang Nhờ vào trình trao đổi chất cây, phân hủy vi sinh vật, điều kiện tự nhiên, ánh sáng mặt trời để loại bỏ chất hữu có khả phân huỷ sinh học, chất rắn, nitơ photpho, vi khuẩn virus Nguyên lý hoạt động: Sau hai trình xử lý, nước thải chứa lượng nhỏ chất hữu dễ phân hủy, nitơ, photpho vi khuẩn, virus đưa sang bãi lọc ngầm nhằm xử lý triệt để chất ô nhiễm Nước thải vào bãi lọc theo chiều ngang Trong suốt trình chảy bãi lọc ngầm, nước thải tiếp xúc với lớp màng vi sinh vật vật liệu lọc, rễ, chất hữu xử lý, hợp chất nitơ, phôt xử lý chủ yếu trồng bãi lọc hấp thụ Thiết kế bãi lọc ngầm: Các loại trồng bãi lọc thân thảo xốp, rễ chùm phù hợp với điều kiện khí hậu Việt Nam Cây chọn sậy rong giềng Cây sậy sống dải nhiệt rộng nên mùa đông miền Bắc không ảnh hưởng nhiều đến phát triển nên hiệu hệ thống đảm bảo Rễ sậy rỗng, dài suyên xuống lớp vật liệu lọc, nên có vai chất gây ô nhiễm chất thải quan nhà nước có thẩm quyền qui định làm để quản lý bảo vệ môi trường” * Tải trọng thủy lực: tải trọng nước phân phối bề mặt cơng trình Tải trọng thủy lực tính bằng: Lưu lượng xử lý (m3/h) chia cho diện tích bề mặt cơng trình (m2) 2.2.2 Tổng quan nước thải sinh hoạt 2.2.2.1 Thành phần tính chất nước thải sinh hoạt Thành phần nước thải sinh hoạt gồm loại: - Nước thải nhiễm bẩn chất tiết người từ phòng vệ sinh - Nước thải nhiễm bẩn chất thải sinh hoạt: cặn bã từ nhà bếp, chất rửa trôi, kể làm vệ sinh sàn nhà Nước thải sinh hoạt chứa nhiều chất hữu dễ bị phân huỷ sinh học, ngồi có thành phần vô cơ, vi sinh vật vi trùng gây bệnh nguy hiểm Chất hữu chứa nước thải bao gồm hợp chất protein (40-50%); hydrat cacbon (40-50%) Nồng độ chất hữu nước thải sinh hoạt dao động khoảng 150-450mg/l theo trọng lượng khơ Có khoảng 20-40% chất hữu khó bị phân huỷ sinh học Ở khu dân cư đông đúc, điều kiện vệ sinh thấp kém, nước thải sinh hoạt khơng xử lý thích đáng nguồn gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng Bảng Khối lượng chất bẩn có NTSH cho người Chất Chất bẩn (g/người/ngày-đêm) Khoáng Hữu Tổng cộng BOD5 Lắng 10 30 40 20 Không lắng 10 15 10 Hòa tan 75 50 125 30 Cộng tồn 90 90 180 60 (Nguồn: Imhoffk, 1972) 50 + Đá trung bình, chọn loại đá có đường kính 15 – 20 mm dùng nước rửa đá sau dải đá xuống đáy bể dàn cho chiều dày lớp đá khoảng 20 cm Vđá = S × Hđá = 320 × 0,2 = 640 m3 + Sỏi nhỏ, chọn loại sỏi có đường kính – 10 mm Dùng nước rủa sỏi dải lớp sỏi lớp đá trung bình, chiều dày lớp sỏi khoảng 20 cm Vsỏi = S × Hsỏi = 320 × 0,2 = 64 m3 + Cát vàng, chọn loại cát vàng sạch, tạp chất, loại bỏ tạp chất sỏi to lẫn cát Sau rủa dải lớp cát lớp sỏi nhỏ, chiều dày lớp cát 20 cm Vcát = S × Hcát = 320 × 0,2 = 64 m3 + Trên đổ lớp đất pha cát 10 cm Vđất = S × Hđất = 320 × 0,2 = 32 m3 Sau tiến hành đổ lớp vật liệu lọc vào bể, tiến hành trồng sậy rong giềng, mật độ 10 khóm/m2, sậy khóm – cây, rong giềng khóm cây, trồng theo hàng, hàng sậy đến hàng rong giềng Cây cắt tỉa thường xuyên nhặt cỏ dại Khi phát triển bình thường tiến hành dải lớp đá cảnh bề mặt để trang trí, trồng hoa chịu bóng hoa mười giờ… Nước sau xử lý qua bãi lọc ngầm đưa hồ sinh học trường nhằn xử lý triệt đề tiêu ô nhiễm Bảng 4.9 Tóm tắt thơng số bãi lọc trồng STT Tên thông số Chiều dài (L) Số lượng 16 Đơn vị m Chiều rộng (B) 10 m Chiều cao (H) m Chiều dày tường BTCT (δ) 0,10 m Hiệu xử lý ô nhiễm bãi lọc trồng cây: (Theo PGS.TS Nguyễn Việt Anh Xử lý nước thải sinh hoạt bãi lọc trồng dòng chảy thẳng đứng Việt Nam) Thì hiệu xử lý bãi lọc trồng chất hữu lên đến 90%, TN TP lên tới 65%, vi sinh vật Ecoli, Faecal Ecoli 92 → 97 % 51 Bảng 4.10 Hiệu xử lý nước thải bãi lọc trồng STT Thông số Đơn vị Trước xử lý Sau xử lý QCVN 14:2008/BTNMT BOD mg/l 112,30 11,23 50 COD mg/l 238,20 23,82 - TN mg/l 62,92 22,02 TP mg/l 3,64 1,27 Tính theo lý thuyết nước thải sau xử lý qua cơng trình bãi lọc trồng Chất lượng nước cải thiện rõ rệt tiêu nhiễm thấp: BOD nhỏ gần lần so với QCVN 14:2008/BTNMT 52 Phần KẾT LUẬN KIẾN NGHỊ 5.1 Kết luận Trong suốt q trình làm khóa luận, em tìm hiểu thêm cách tính tốn, thiết kế bể UASB bãi lọc ngầm trồng dòng chảy ngang để xử lý nước thải sinh hoạt khu ký túc xá K - Bãi lọc ngầm, bên bãi trồng sậy rong giềng Bãi xây bê tông cốt thép, chát chống thấm đáy thành, độ dốc 1% phía thu nước Cấu tạo lớp vật liệu lọc, đá trung bình có đường kính 15-20 mm, chiều dày lớp đá 20 cm Sỏi nhỏ có đường kính – 10 mm, chiều dày lớp sỏi 20 cm Cát vàng với chiều dày 20 cm Trên lớp đất pha cát với độ dày 10 cm + Mật độ trồng bãi lọc 10 khóm/m2, sậy khóm trồng → cây, rong giềng khóm cây, trồng theo hàng hàng sậy đến hàng rong giềng, cắt tỉa thường xuyên + Diện tích bãi 320 m2, chiều dài L= 16 m, chiều rộng B = 10 m, thời gian lưu t = 1.33 ngày, thể tích V = 320 m3 5.2 Kiến nghị Tại Việt Nam, phương pháp xử lý nước thải bể UASB bãi lọc ngầm trồng mẻ, bước đầu số trung tâm công nghệ môi trường trường đại học áp dụng thử nghiệm, cho kết khả quan, khơng cần trình độ kĩ thuật cao, vận hành đơn giản, chi phí vận hành thấp, khơng tốn hóa chất lượng cơng nghệ xử lý khác Do nên ứng dụng rộng rãi mơ hình vào thực tế Cần nghiên cứu sâu để tìm yếu tố ảnh hưởng đến q trình xử lý Mơ hình xử lý kị khí bãi lọc ngầm xử lý tốt loại nước sinh hoạt nhiễm mức cao Vì nên nghiên cứu mơ hình để áp dụng với loại nước thải công nghiệp chế biến thực phẩm, thủy sản nước thải từ làng nghề sản xuất rượu, khu chăn ni… Có thể trồng xen số loại cỏ vertive, thủy trúc, dừa cạn, phát lộc… để tạo cảnh quan đa dạng sinh thái 53 TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Việt Anh (2005), “Xử lý nước thải sinh hoạt bãi lọc ngầm trồng dòng chảy thẳng đứng điều kiện Việt Nam”, Trường Đại học Xây dựng Nguyễn Việt Anh (2007), “Bể tự hoại bể tự hoại cải tiến”, NXB Xây dựng Hoàng Đàn (2007), “Xử lý nước thải bãi lọc trồng cây, công nghệ đem lại nhiều lợi ích cho môi trường”, http/www.nea.gov.vn Trịnh Xuân Lai (2000), "Tính tốn thiết kế cơng trình xử lý nước thải", Nhà xuất Xây dựng Hà Nội Nguyễn Đức Lượng cs, 2003 “Công nghệ sinh học môi trường, xử lý chất thải hữu cơ” Đại học quốc gia Tp Hồ Chí Minh Nguyễn Thị Nga, Nghiên cứu khả xử lý đạm, lân nước thải sinh hoạt màng sinh học số vật liệu Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên Lương Đức Phẩm (2009) “Công nghệ xử lý nước thải biện pháp sinh học”, NXB Giáo dục Nguyễn Thế Tùng, “Nghiên cứu công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt sau xử lý bể phốt công nghệ SBR” Lâm Minh Triết, Nguyễn Thanh Hùng, Nguyễn Phước Dân (2010), Xử lý nước thải đô thị công nghiệp, CEFINEA - Viện môi trường tài nguyên, TP Hồ Chí Minh ... trưng chung nước thải sinh hoạt chưa qua xử lý 38 Bảng 4.2 Các tiêu hóa học nước thải sinh hoạt khu k túc xá K 39 Bảng 4.3 .Hệ số khơng điều hòa chung 42 Bảng 4.4.Hiệu xử lý nước thải qua... trưng chung nước thải sinh hoạt chưa qua xử lý 38 Bảng 4.2 Các tiêu hóa học nước thải sinh hoạt khu k túc xá K 39 Bảng 4.3 .Hệ số khơng điều hòa chung 42 Bảng 4.4.Hiệu xử lý nước thải qua... Nước thải sinh hoạt: Là nước thải từ khu dân cư, khu vực hoạt động thương mại, khu vực công sở, trường học sở trường học khác * Nước thải công nghiệp: Là nước thải từ nhà máy hoạt động nước thải