Đồ án Xử lý nước thải sinh hoạt bằng công nghệ SBR File Word

Xử lý nước thải bằng phương pháp xử lý sinh học Phương pháp sinh học sử dụng khả năng sống và hoạt động của vi sinh vật để phânhủy các chất bẩn hữu cơ trong nước thải, các vi sinh vật s

Trang 1

Xử lý nước thải sinh hoạt bằng công nghệ SBR-Nguyễn Thị Nhâm-lớp CNMT-K55 2013

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG I.TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI SINH HOẠT 2

I.1.Những đặc tính cơ bản của nước thải sinh hoạt 2

I.2.Tác hại của nước thải sinh hoạt đến môi trường 5

I.3.Giới thiệu một số công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt của Việt Nam và thế giới 6 I.4.Các phương pháp xử lý nước thải thường được dùng để xử lý nước thải sinh hoạt 7

I.4.1.Phương pháp xử lý cơ học 7

I.4.2 Xử lý nước thải bằng phương pháp xử lý sinh học 8

I.2.3 Xử lý nước thải bằng phương pháp khử trùng 13

Chương II.PHÂN TÍCH LỰA CHỌ CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT PHÙ HỢP VỚI ĐIỀU KIỆN VIỆT NAM 13

II.1.Số liệu đầu vào 13

Nước thải đô thị với đặc tính là có hàm lượng Nitơ ,Photpho, Cacbon hữu cơ (BOD)và các cặn lơ lửng (SS) cao được thể hiện trong bảng dưới 13

II.2.Đề xuất một số công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt 14

II.3.Phân tích lựa chọn công nghệ xử lý 20

CHƯƠNG III.TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT SỬ DỤNG CÔNG NGHỆ SBR 21

III.1.Công nghệ SBR 21

III.2.Tính toán bể SBR: 25

KẾT LUẬN 42

TÀI LIỆU THAM KHẢO 43

Trang 2

MỞ ĐẦU

Nước thải sinh hoạt là loại nước thải phát sinh từ các hoạt động sinh hoạt của các cộng đồng dân cư như: khu vực đô thị, trung tâm thương mại, khu vực vui chơi giải trí, cơ quan công sở,… Các thành phần ô nhiễm chính đặc trưng thường thấy ở nước thải sinh hoạt là BOD5, COD, Nitơ và Phốt pho Một yếu tố gây ô nhiễm quan trọng trong nước thải sinh hoạt đó là các loại mầm bệnh được lây truyền bởi các vi sinh vật có trong phân Vi sinh vật gây bệnh cho người bao gồm các nhóm chính là virus, vi khuẩn, nguyên sinh bào và giun sán

Vì vậy cần xử lý nước thải sinh hoạt trước khi thải ra môi trường để đảm bảo sức khỏe con người và vệ sinh môi trường xung quanh

Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường -ĐHBKHN

Trang 3

CHƯƠNG I.TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI SINH HOẠT

I.1.Những đặc tính cơ bản của nước thải sinh hoạt

-Nước thải sinh hoạt là nước thải được hình thành từ các hoạt động sống của con người như :giặt giũ,tẩy rửa,vệ sinh cá nhân,nước nhà bếp…và các hoạt động khác không phải là sản xuất.Nước thải sinh hoạt thường được thải ra từ các căn hộ, cơ quan,trường học,bệnh viện,chợ…các công trình công cộng khác và ngay chính trong các cơ sở sản xuất

-Đặc trưng của nước thải sinh hoạt là thường chứa nhiều tạp chất khác nhau trong đókhoảng 52% là các hợp chất hữu cơ,48%là các chất vô cơ và một lượng lớn vi sinhvật.Phần lớn các vi sinh vật trong nước thải thường ở dạng các vi rút và vi khuẩn gâybệnh như tả ,lỵ,thương hàn…Đồng thời trong nước thải cũng chứa các vi khuẩn có khả

năng phân hủy chất thải

Bảng 1:Tải lượng ô nhiễm nước thải sinh hoạt tính cho một người trong ngày đêm

.Nguồn: Sở KHCN & MT Cần Thơ (ĐTM Xí Nghiệp Thuộc Da MeKo,2005)

Trang 4

Nồng độ các chất gây ô nhiễm trong nước thải sinh hoạt được biểu thị qua bảng sau

Bảng 2 Thành phần nước thải sinh hoạt khu dân cư

Tổng chất rắn (TS)

Tổng chất rắn hòa tan (TDS)

Chất rắn lơ lửng(SS)

350-1200250-850100-350

720500220

mg/lmg/lmg/l

401525

mg/lmg/lmg/l

Trang 5

Nito Nitrit

Nito Nitrat

0-0.10.1-0.4

0.050.02

mg/lmg/l

- Các tạp chất bẩn dạng keo với kích thước dạng hạt trong khoảng 10-4 đến 10-6mm

- Các chất bẩn dạng tan có kích thước nhỏ hơn 10-6mm, có thể ở dạng phân tử hoặc phân ly thành ion

- Nồng độ các chất bẩn trong nước thải có thể đậm đặc hoặc loãng tuỳ thuộc tiêu chuẩndùng nước sinh hoạt và lượng nước thải công nghiệp hoà lẫn vào

B, Đặc điểm hóa học

Nước thải chứa các hợp chất hoá học dạng vô cơ như sắt, magie, canxi, silic, nhiều chấthữu cơ sinh hoạt như phân, nước tiểu và các chất thải khác như cỏt, sét, dầu, mỡ Nước thải vừa xả ra thường có tính kiềm, nhưng dần trở nên có tính axit vì thối rữa từ các chất hữu cơ có xuất xứ từ động vật và thực vật Những chất hữu cơ trong nước thải

có thể chia thành các chất nitơ và các chất cacbon.Các hợp chất chứa nitơ chủ yếu ure, protein, amin, axit amin…Các hợp chất chứa cacbon như xà pḥòng, hydro cacbon trong đó có cả xenlulo…từ chất thải công nghiệp lẫn vào làm cho thành phần và tính chất nước thải càng thêm đa dạng

như-C, Đặc điểm sinh vật và vi sinh vật

Nước thải sinh hoạt chứa vô số sinh vật, chủ yếu là vi sinh với số lượng từ 106- 107 tế bào trong 100 ml Nguồn chủ yếu đưa vi sinh vật vào nước thải là phân, nước tiểu và đất cát Tế bào vi sinh hình thành từ chất hữu cơ, nên tập hợp vi sinh có thể coi là một phần của tổng hợp chất hữu cơ trong nước thải Phần này sống, hoạt động, tăng trưởng

để phân huỷ phần hữu cơ c ̣òn lại của nước thải

Trang 6

I.2.Tác hại của nước thải sinh hoạt đến môi trường

-Dưới đây là tác hại đến môi trường do các thành phần ô nhiễm tồn tại trong nước thải gây ra:

1)Các hợp chất hữu cơ hòa tan ( COD , BOD ): Sự khoáng hóa , ổn định chất hữu

cơ tiêu thụ một lượng lớn và gây thiếu hụt oxy của nguồn tiếp nhận dẫn đến ảnh hưởngđến hệ sinh thái môi trường nước Nếu tải lượng chất ô nhiễm cao quá mức oxy hóa hiếu khí , điều kiện yếm khí có thể hình thành Trong quá trình phân hủy yếm khí sinh

ra các sản phẩm như : H2S , NH3 ,CH4 ,… làm cho nước có mùi hôi thối và làm giảm

pH của môi trường

2) Chất rắn lơ lửng( SS): lắng đọng ở nguồn tiếp nhận , gây phân hủy yếm khí 3)Nhiệt độ: nhiệt độ của nước thải sinh hoạt thường không ảnh đến đời sống của thủy sinh vật nước

4)Vi trùng gây bệnh: gây ra các bệnh lây truyền bằng đường nước như tiêu chảy , ngộ độc thức ăn , vàng da,…Một yếu tố gây ô nhiễm quan trọng nước thải sinh hoạt , đặc biệt là trong phân , đó là các loại mầm bệnh được lây truyền bởi các vi sinh vật có trong phân Vi sinh vật gây bệnh từ nước thải có khả năng lây lan qua nhiều nguồn khác nhau, qua tiếp xúc trực tiếp , qua môi trường ( đất , nước , không khí , cây trồng , vật nuôi , côn trùng , ), thâm nhập vào cơ thể người qua đường thức ăn , nước uống ,

hô hấp , và sau đó có thể gây bệnh cho người Các vi sinh vật gây bệnh cho cơ thể con người bao gồm các nhóm chính là Virus , vi khuẩn , nguyên sinh bào và giun sán

Vì những ảnh hưởng trên không còn cách nào khác là phải bảo vệ nguồn nước ngọt nói riêng và môi trường của chúng ta nói chung bằng cách:

a)Hạn chế số lượng nước thải xả vào nguồn nước

b)Giảm thiểu nồng độ ô nhiễm trong nước thải theo qui địng bằng cách áp dụng công nghệ xử lý phù hợp đủ tiêu chuẩn xả ra nguồn nước Ngoài ra, việc nghiên cứu

áp dụng công nghệ sử dụng lại nước thải trong chu trình kín có ý nghĩa đặc biệt quan trọng

5)Hàm lượng Nitơ(Ammonia) , và Phốt pho trong nước thải sinh hoạt : đây là những nguyên tố dinh dưỡng đa lượng Nếu nồng độ trong nước quá cao dẫn đến hiện tượng phú dưỡng hóa ( sự phát triển bùng phát của các loại tảo, làm cho nồng độ oxy trong nước rất thấp vào ban đêm gây ngạt thở và diệt vong các sinh vật , trong khi đó vào ban ngày nồng độ oxy rất cao do quá trình hô hấp của tảo thải ra)

6) Màu : mất mỹ quan

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

Trang 7

I.3.Giới thiệu một số công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt của Việt Nam và thế giới

1.Nhà máy xử lý nước thải sinh hoạt của công ty TNHH Furukana (Khu chế xuất Tân Thuận,Quận 7,TP.Hồ Chí Minh)

Nước thải sinh hoạt

Hầm tự hoại

2.Nhà máy xử lý nước thải sinh hoạt thành phố Buôn Ma Thuột

Nước thải Hồ kỵ khí Thác tạo khí Hồ SH

Trạm bơm tái sử dụng Hồ làm thoáng Hố SH Thác tạo khí

Xả trạm

Tưới tiêu Suối

Nhà máy hoạt động với công suất 520m3/giờ.Lưu lượng tiếp nhận 4125 m3/ngày

Tải lượng hữu cơ là 1650 kg/ngày,hàm lượng hữu cơ là 400 mg/

Suối

Trang 8

I.4.Các phương pháp xử lý nước thải thường được dùng để xử lý nước thải sinh hoạt

xử lý sơ bộ( giai đoạn xử lý bậc 1) trước khi đi vào xử lý tiếp theo

Các công trình xử lý cơ học được áp dụng rộng rãi trong xử lý nước thải là:

(1)Song chắn rác , lưới chắn rác : làm nhiệm vụ giữ lại các chất bẩn thô ( rau , cỏ , rác ,… ) , nhằm đảm bảo cho máy bơm , các công trình và thiết bị xử lý hoạt động ổn định

(3) Bể lắng cát: được thiết kế trong công nghệ xử lý nước thải nhằm loại bỏ các tạp chất vô cơ, chủ yếu là cát chứa trong nước thải

(4)Bể điều hòa: dung để khắc phục các vấn đề sinh ra do sự biến động về lưu lượng và tải lượng dòng vào ( BOD , SS) , đảm bảo hiệu quả của các công trình xử lý sau , giảm chi phí và các kích thước của các thiết bị sau này

(5)Bể lắng: làm nhiệm vụ tách các chất bẩn không hòa tan và tạp chất nổi ra khỏi nước thải, tách các cặn lắng và nén bùn Khi cần xử lý ở mức độ cao ( xử lý bổ sung )

có thể sử dụng các bể lọc , lọc cát ,…

I.4.2 Xử lý nước thải bằng phương pháp xử lý sinh học

Phương pháp sinh học sử dụng khả năng sống và hoạt động của vi sinh vật để phânhủy các chất bẩn hữu cơ trong nước thải, các vi sinh vật sử dụng các hợp chất hữu cơ

và một số khoáng chất khác làm nguồn dinh dưỡng và tạo năng lượng Trong quá trìnhdinh dưỡng, chúng nhận được một số chất làm vật liệu để xây dựng tế bào cũng nhưsinh trưởng và sinh sản và do vậy sinh khối được tăng lên và hệ quả là nước thải đượclàm sạch

Mục đích của phương pháp xử lý sinh học là để làm sạch nước thải sinh hoạt cũng như các loại nước thải khác khỏi nhiều chất hữu cơ hòa tan vào một số chất vô cơ như H2S, các Sunfit , Amoniac , Nitơ

Trang 9

Bể Aeroten

Bùn tuần hoàn

Xả bùn dư

Trong quá trình xử lý nước thải sinh hoạt là sử dụng khả năng sống và hoạt động của các vi sinh vật có ích để phân huỷ các chất hữu cơ và các thành phần ô nhiễm trong nước thải Các quá trình xử lý sinh học chủ yếu có năm nhóm chính: quá trình hiếu khí,quá trình trung gian anoxic, quá trình kị khí, quá trình kết hợp hiếu khí – trung gian anoxic – kị khí các quá trình hồ

Nước thải có thể được xử lý bằng phương pháp sinh học sẽ được đặc trưng bởi chỉ tiêu các hợp chất hữu cơ hòa tan(BOD hoặc COD) , nước thải cần không chứa các chất độc

và tạp chất , các muối kim loại nặng hoặc nồng độ của chúng không được vượt quá nồng độ cực đại cho phép và có tỷ số BOD5/ COD ≥ 0,5

1.Xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp hiếu khí

Phương pháp hiếu khí thực chất là thực hiện quá trình oxy hóa các hợp chất hữu cơ,các chất vô cơ có khả năng phân hủy sinh học được nhờ các vi sinh vật hô hấp hiếu khítrong điều kiện có oxy

a Phương pháp hiếu khí với bùn hoạt tính (bể aeroten)

Trong bể aeroten, các vi sinh vật sinh trưởng ở trạng thái huyền phù, tồn tại dướidạng bông sinh học Quá trình làm sạch trong aeroten diễn ra theo mức dòng chảyqua hỗn hợp nước thải và bùn hoạt tính được sục khí Việc sục khí đảm bảo 2 yêucầu của quá trình: làm nước được bão hòa oxy và duy trì bùn ở trạng thái lơ lửng

- Tốc độ sử dụng oxy phụ thuộc vào các yếu tố:

+ Tỷ số giữ lượng chất dinh dưỡng và số vi sinh vật

+ Nhiệt độ

+ Hàm lượng oxy hòa tan

+ Tốc độ sinh trưởng và hoạt độ sinh lý tế bào

+ Nồng độ sản phẩm độc tích tụ trong trao đổi chất

- Sơ đồ hệ thống:

Hệ thống aeroten gồm 1 bể aeroten và một bể lắng thứ cấp Bể aeroten là nơi diễn

ra quá trình oxy hóa các chất hữu cơ,bể lắng có tác dụng tách bùn ra khỏi nước thải

Trang 10

bằnglắng trọng lực Một phần bùn sẽ được tuần hoàn lại bể aeroten, phần còn lạiđược xả và xử lý tiếp.

Phạm vi áp dụng :Phù hợp với nước thải có nhiều chất keo lơ lửng , khó lắng, có BOD từ 500- 800 mg/l, SS từ 300-400mg/l Hiệu suất làm sạch theo BOD có thể đạt 95-97 % với làm thoáng kéo dài kiểu sục khí thông thường và 90-95% đốivới kiểu khuấy trộn [16,29] với thời gian làm thoáng kéo dài, quá trìng Nitơrat hóa có thể xảy ra với hiệu suất đạt 75-95% theo N-Kjeldahl Biện pháp làm thoáng kéo dài thích hợp cho xử lý ô nhiễm BOD, Nitơ hữu cơ và được khuyễn nghị áp dụng trong xử lý nước thải sinh hoạt

Xử lý nước thải bằng phương pháp bùn hoạt tính đều cho hiệu suất làm sạch cao,song cần phải xử lý bùn dư lớn, chi phí đầu tư xây dựng và vận hành cao hơn so với các biện pháp khác : lọc sinh học, hồ sinh học Không thích hợp cho những

cơ sở sản xuất có chế độ làm việc thường xuyên gián đoạn không liên tục

b Bể lọc sinh học

- Bể lọc sinh học là thiết bị phản ứng sinh học trong đó các VSV sinh trưởng cố định trên lớp màng bám trên vật liệu lọc Thường nước thải được tưới từ trên xuốngqua lớp vật liệu lọc bằng đá hoặc các vật liệu khác nhau

Màng sinh học gồm các vi khuẩn, nấm, và động vật bậc thấp được nạp vào hệ thốngcùng nước thải Độ dày của màng 50-700 micromet, tối ưu khoảng 150-350micromet Mặc dù lớp màng này rất mỏng song cũng có 2 lớp: lớp yếm khí ở sát bềmặt đệm và lớp hiếu khí ở ngoài Khi dòng nước thải chảy trùm lên màng sinh học,các CHC được VSV chiết ra còn sản phẩm của quá trình trao đổi chất là CO2 sẽđược thải ra qua màng chất lỏng, oxy được bổ sung từ hấp thụ từ không khí Theochiều sâu từ mặt xuống dưới đáy bể lọc, nồng độ chất hữu cơ trong nước thải giảmdần

- Lọc sinh học làm sạch một phần hay toàn bộ chất hữu cơ phân hủy sinh học trongnước thải và có thể đạt hất lượng dòng ra với nồng độ BOD tới 15 mg/l.Hiệu suấtlàm sạch nước thải phụ thuộc vào các chỉ tiêu sinh hóa, trao đổi khối, chế độ thủylực và kết cấu thiết bị

- Ưu điểm: đơn giản, tải lượng theo chất ô nhiễm thay đổi trong giới hạn rộng, thiết

bị đơn giản, tiêu tốn ít năng lượng

- Nhược điểm: hiệu suất phụ thuộc nhiệt độ không khí

- Các dạng lọc sinh học:

+ Lọc loại giọt: vật liệu lọc thường là đá, cuội… đường kính 30-50 mm, chiều caolớp vật liệu lọc từ 1,5-2m, hiệu quả xử lý khoảng 90%, tải lượng thủy lực 1-3m3/

m2.ngày, thích hợp với các trạm xử lý có công suất Q<1500m3/ngày đêm

Trang 11

+ Lọc tải lượng cao: chiều cao làm việc 2-4m,tải lượng thủy lực 10-30m3/m2.ngày.+ Tháp lọc sinh học: chiều cao thủy lực 8-16m, cấp khí nhân tạo bằng thổi khí, hiệuquả xử lý: 60-85%

Phạm vi áp dụng:Thường được áp dụng là các biện pháp lọc sinh học với làm thoáng tự nhiên hoặc nhân tạo Biện pháp này thích hợp với nước thải có BOD dao động trong giới hạn <300mg/l Hiệu suất làm sạch BOD 50-70% khi lọc 1 cấp và <90% với 2 cấp lọc So với các phương pháp bùn hoạt tính, lọc sinh học

có kinh phí đầu tư xây dựng, thiết bị và quản lý vận hành thấp hơn

c.Phương pháp dùng bể phản ứng sinh học gián đoạn theo mẻ luân phiên ( Sequencing Batch Reactor –SBR ).

Công nghệ SBR (Sequence Batch Reactor) là một biến cải của quy trình xử lýbằng bùn hoạt tính.Cũng như các hệ thống xử lý bằng bùn hoạt tính khác bể hoạtđộng trên nguyên tắc gián đoạn nên số bể tối thiểu là 2.Công nghệ SBR hoạt độngtrên nguyên tắc dựa vào sự phát triển hỗn hợp vi sinh vật để xử lý nước thải Các visinh vật này làm sạch có hiệu quả BOD, COD và các chất đạm thường có trongnước thải

Hệ thống thích hợp với nước thải có tỷ lệ BOD/COD=0,5-0,8 mg/l có BOD từ 500-1200 mg/l.Hiệu xuất làm sạch theo BOD có thể đạt từ 90%- 98% Đặc biệt công nghệ SBR có hiệu quả làm sạch cao các chất đạm (nutrient ) thường có trong nước thải sinh hoạt Công nghệ SBR có thể xử lý nước thải trong một phạm vi rất lớn, từ nước thải dân dụng cho đến nước thải của các ngành công nghiệp Công nghệ SBR được điều hành theo phương thức từng mẻ phù hợp nênchất lượng dòng của mỗi chu kỳ của bể SBR là ổn định

d.Phương pháp dùng hồ sinh học để xử lý nước thải.

Hồ sinh học là thủy vực được sử dụng để xử lý nước thải bằng các quá trình tự nhiên cơ chế làm sạch nhờ quan hệ phụ sinh giữa vi sinh vật và tảo Vi sinh vật sử dụng O2 sinh ra từ quá trình quang hợp cũng như hòa tan từ không khí để oxi hóa các chất hữu cơ ,rong tảo lại tiêu thụ CO2 ,P và N sinh ra từ sự phân hủy ,oxi hóa các chất hữu cơ bởi vi sinh vật

Biện pháp được xem xét để áp dụng trước hết là hồ tùy tiện và hồ hiếu khí Hồ sinh học thích hợp với nước thải có BOD từ 150-200 mg/l, hiệu suất xử lý theo BOD có thể

Trang 12

đạt đến 70-90% và thong thường giao động từ 55-90% [28,29] Hồ sinh học có nhượcđiểm là : Diện tích mặt bằng lớn do thời gian lưu nước khá lớn từ 7-50 ngày với hồ tùy tiện và từ 3-10 ngày với hồ hiếu khí ; SS ra khỏi hồ tương đối cao, đến 50-100mg/l

Ưu điểm chủ yếu là đầu tư xây dựng thấp Phù hợp với một số cơ sở sản xuất không liên tục, có diện tích mặt bằng lớn và xa khu dân cư

2.Xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp yếm khí

Bùn cặn đã lên men được sử dụng vào nhiều mục đích khác như: ủ làm phân vi sinh hoặc bón trực tiếp cho các cây công nghiệp,…

Bể tự hoại 3 ngăn có cấu tạo đơn giản, dễ vận hành quản lý và thường được sử dụng để

xử lý nước tại chỗ cho các khu dân cư, các khu tập thể, cụm dân cư dưới 500 người và lưu lượng nước thải dưới 30 m3/ ngày

I.2.3 Xử lý nước thải bằng phương pháp khử trùng

Phương pháp khử trùng nước thải là giai đoạn cuối cùng của công nghệ xử lý nước thảinhằm loại bỏ vi trùng và virus gây bệnh trước khi xả vào nguồn nước Mục đích là để khử trùng nước thải có thể sử dụng Clo, các hợp chất chứa Clo , có thể tiến hành khử trùng bằng ozôn , tia hồng ngoại , ion bạc ,

Trang 13

Chương II.PHÂN TÍCH LỰA CHỌ CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH

HOẠT PHÙ HỢP VỚI ĐIỀU KIỆN VIỆT NAM.

II.1.Số liệu đầu vào

Nước thải đô thị với đặc tính là có hàm lượng Nitơ ,Photpho, Cacbon hữu cơ (BOD)và các cặn lơ lửng (SS) cao được thể hiện trong bảng dưới

Bảng 2.So sánh các thông số đầu vào của nước thải sinh họat và yêu cầu nước thải

Trang 14

-Bể lắng

Bể SBR

Sân phơi bùn Bùn dư

Nước thải sinh hoạt 205 m3/ngày.đêm

Nước tách từ bể nén và sân phơi bùn

Bể trung gian

Hố thu nước thải

Song chắn rác

Bơm Bể chứa và nén bùn Máy thổi khí

Lượng nước thải sinh hoạt thường chiếm khoảng 80% lượng nước cấp Theo tiêu

chuẩn nước thải sinh hoạt khu đô thị thường từ 100->250l/ng.ngày(đối với nước đang phát triển)và từ 150->500l/ng.ngày (đối với nước phát triển) Tại Việt Nam, tiêu chuẩn cấp nước dao đông từ 120->180l/ng.ngày.Nhà máy hoạt động với công suất là 100

nghìn m3 /ngày đêmTại Hà Nội mỗi ngày có khoảng 500 nghìn m3 nước thải sinh hoạt

đổ vào nguồn nước mặt (Sở TNMT Hà Nội -2005).Nên với công suất đầu vào là 100 nghìn m3 thì có thể giải quyết được 1/5 lượng nước thải sinh hoạt của thành phố

II.2.Đề xuất một số công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt.

Từ điều kiện thực tiễn và tính chất của nước thải có thể xử lý theo một số dây chuyền công nghệ sau

1.Phương án 1

Trang 15

Chôn lấp

Nguồn tiếp nhận

Bể khử trùng

Bể điều hòa có nhiệm vụ điều hòa lưu lượng và hàm lượng chất thải trong nước thải

đi vào trạm xử lý, Bể điều hoà được lắp đặt hệ thống sục khí để khuấy trôn và giảmmột phần BOD Nước thải từ bể điều hòa được bơm qua bể Sequencing BatchReactor (SBR) bằng bơm

Trong bể SBR (Sequencing Batch Reactor) ta bố trí hệ thống phân phối khí trênkhắp diện tích bể Bể hoạt động gồm 5 pha thực hiện nối tiếp nhau: pha làm đầy(Fill), pha phản ứng (React), pha lắng (Settle), pha tháo nước sạch (Decant), phachờ (Idle)

Thải bỏ bùn không nằm trong các hoạt động của bể SBR vì không có thời gian địnhcho quá trình thải bỏ Bùn thường được thải bỏ trong pha lắng hoặc pha chờ Khốilượng bùn và tầng số thải bùn được quy định dựa vào hiệu quả xử lý mong muốn

Do quá trình sục khí và lắng diễn ra trong cùng một bể nên không có bùn chết trongquá trình phản ứng và không cần phải tuần hoàn bùn để duy trì nồng độ bùn trong

bể phản ứng Bùn được xả hút định kỳ về bể chứa nén bùn để giảm lượng ẩm cótrong bùn đến mức cho phép trước khi bơm lên sân phơi bùn Còn phần nước trongđược thu bằng một thiết bị đặt biệt dùng cho bể SBR chảy về bể chứa trung gian

Từ bể chứa trung gian được bơm vào bể khử trùng để tiếp xúc vơi clorine trong mộtthời gian nhất định sau khi ra khỏi bể khử trùng, nước thải đã đạt tiêu chuẩnvà cóthể xả ra nguồn tiếp nhận

Trang 16

Nước thải sinh hoạt

Bơm 2.Phương án 2.

Hình 2.2: Sơ đồ quy trình công nghệ phương án 2 Thuyết minh sơ đồ công nghệ :Nước thải sinh hoạt trước khi vào hố thu gom nước

thải, sẽ được đi qua song chắn rác để loại bỏ rác Nước thải được bơm vào bể điềuhòa Do tính chất nước thải thay đổi theo từng giờ sản suất,bể điều hòa cò nhiệm vụđiều hòa lưu lượng và nồng độ của nước thải.Nước thải từ bể điều hòa được dẫn

Trang 17

qua bể lắng 1 để lắng sơ bộ Nước thải từ bể lắng 1 được bơm sang bể aerotank tạiđây diễn ra quá trình ooxy hóa sinh hóa các chất hữu cơ hòa tan và dạng keo trongnước thải với sự tham gia của các vi sinh vật hiếu khí trong bể aerotank Tại đây visinh vật hiếu khí sẽ sử dung chất hữu cơ dạng keo và hòa tan trong nước làm thức

ăn để sinh trưởng và phát triển.Khi đó vi sing vật sẽ phát triển thành quần thể cókích thước lớn dễ lắng gọi là bông bùn hoạt tính.Khi vi sinh vật phát triển mạnhsinh khối tăng tạo thành bùn hoạt tính dư Do đó tại bể aerotank một phần bùn lắng

dư từ bể lắng 2 được hoàn lưu để bảo đảm nông đọ bùn hoạt tính nhất định trongbể

3.Phương án 3 Nước thải

Ngăn tiếp nhận

Trang 18

Hình 2.3: Sơ đồ quy trình công nghệ phương án 3

Thuyết minh sơ đồ công nghệ:Nước thải từ hệ thống cống thu gom được đưa về hố

thu ở trạm bơm đặt trong khu xử lý Từ đây nước thải được bơm lên ngăn tiếp nhận đặttrên cao để nước thải từ đó có thể chảy qua các công trình trong dây chuyền Nước thải

từ ngăn tiếp nhận chảy qua song chắn thô , các rác thải lẫn trong nước có kích thước lớn sẽ bị giữ lại song chắn rác trong bể lắng cát, các hạt cặn có kích thước lớn

≥0,2mm (chủ yếu là cặn vô cơ) sẽ lắng lại Trước khi nước thải được dẫn sang bể điều hòa để điều hòa lưu lượng và nồng độ chất ô nhiễm cũng như đảm bảo chế độ hoạt động ổn định của toàn trạm xử lý, nước thải chảy qua lưới chắn rác để tách các tạp vật

có kích thước nhỏ Tại bể điều hòanước thải sẽ được làm thoáng sơ bộ nhờ nén khí được cấp từ máy nén khí được cấp từ máy thổi khí hệ sục khí có tác dụng khuấy trộn , Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường -ĐHBKHN

Trang 19

chống lắng cặn trong bể và làm thoáng sơ bộ nước thải Nước thải su khi qua bể điều hòa được bơm lên đẻ lắng đợt I Tại bể lắng sơ cấp , phần lớn các cặn trong nước thải

sẽ bị tách ra khỏi dòng nước để không làm ảnh hưởng tới quá trình xử lý sinh học AAO

Trong bể yếm khí , vi khuẩn sử dụng BOD để tổng hợp Poly-P, giải phóng photpho trướthưcc khi được chuyển đến bể hiếu khí để thực hiện quá trình khử photpho

Photpho được lưu lại trong vi sinh vật dưới dạng sinh khối và được tách ra khỏi nước thải cùng với bùn dư

Trong bể hiếu khí còn diễn ra quá trình nitrat hóa tạo nitrat đóng góp cho bể thiếu khí

để thực hiện quá trình khử nitrat.Vì sự thiếu vắng của oxy trong bể thiếu khí giúp khuẩn nitrat là thành phần nhận điện tử biến chúng thành khí nitơ

Nước thải ra khỏi bể hiếu khí có hàm lượng bong bùn lơ lửng lớn được dẫn sang bể lắng đợt II để tách bùn Các bong bùn hầu như được lắng triệt để còn nước trong sẽ qua máng trộn với clo Nước thải và clo tiếp xúc trong bể tiếp xúc khử trùng khử trùng với thời gian vừa đủ rồi xả ra mương thoát nước Để đảm bảo hệ thống xử lý sinh học làm việc hiệu quả , một phần bùn hoạt tính từ bể lắng đợt II được bơm tuần hoàn lại bể yếm khí để làm tăng hiệu quả quá trình khử photpho Việc tuần hoàn hỗn hợp lỏng để tuần hoàn nitrat trở lại bể thiếu khí để khử nitrat Phần bùn còn dư ở bể lắng đợt II sẽ cùng với bùn từ bể lắng đợt I được đưa vào bể nén bùn

II.3.Phân tích lựa chọn công nghệ xử lý.

Bảng 3.So sánh ưu nhược điểm của 3 phương án

Phương án 1 (Bể SBR)

Phương án 2 (Bể Aerotank)

Phương án 3 (Bể AAO)

Ưu điểm - Quá trình xử lý

đơn giản, ổn địnhkhông bị ảnh hưởngnhiều khi lưu lượngthay đổi đột ngột

- Không cần hệthống bùn tuầnhoàn

- Không cần bể lắngII

- Giảm diện tíchđất xây dựng và chiphí đầu tư

- Có khả năng khửđược các hợp chấtchứa N, P

- Bể Aerotank phùhợp sử dụng trongtrường hợp nướcthải có lưu lượngbất kì

- Hệ thống đượcđiều khiển hoàntoàn tự động, vậnhành đơn giản, ítsửa chữa

- Dễ khống chếcác thông số vậnhành

- Hiệu quả xử lý BOD, COD khá cao

- Chất lượng nước đầu ra cao

- Có thể di dời hệ thống xử lý khi nhà máy chuyển địa điểm

- Khi mở rộng quy

mô, tăng công suất,

có thể nối lắp thêm các môđun hợp khối mà không phải

dỡ bỏ để thay thế

Trang 20

Nhược điểm - Công nghệ sinh

học - bể SBR đòihỏi sự ổn định tínhchất nước thải trước

xử lý

- Người vận hành phải có kinh ngiệm

và thường xuyên theo dõi chặt chẽ các giai đoạn XLNT của bể SBR

- Lượng bùn sinh ranhiều

- Khả năng xử lý N,

P không cao

-Chi phí đầu tư rất lớn

Dựa vào lưu lượng,điều kiện tự nhiên của Việt Nam và các đặc tính của nước thải cần

xử lý thì công nghệ xử lý phù hợp là xử lý hiếu khí bằng bể SBR như đã nêu ở phương

án 1

CHƯƠNG III.TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT SỬ DỤNG CÔNG NGHỆ SBR.

III.1.Công nghệ SBR.

1.Khái quát về công nghệ SBR.

Công nghệ SBR (Sequence Batch Reactor) là một biến cải của quy trình xử lý bằng bùn hoạt tính.Cũng như các hệ thống xử lý bằng bùn hoạt tính khác bể hoạt động trên nguyên tắc gián đoạn nên số bể tối thiểu là 2.Công nghệ SBR hoạt động trên nguyên tắc dựa vào sự phát triển hỗn hợp vi sinh vật để xử lý nước thải Các vi sinh vật này làm sạch có hiệu quả BOD, COD và các chất đạm thường có trong nước thải sinh hoạt

Bể SBR thường làm việc theo một chu trình khép kín Và các giai đọan hoạt động diễn

ra trong một bể bao gồm các công đọan sau :

Bước 1:Làm đầy nước thải (React fill phase) Dòng nước thải chảy vào bể SBR làm cho nước thải trong bể , cùng với lượng bùn hoạt tính

Trang 21

Bước 2: Thổi khí ( React phase) Lúc này , dòng nước thải không chảy vào bể nữa , nên lưu lượng nước có trong bể là ổn định tại đây các chất ô nhiễm được phân hủy bởicác vi sinh vật hiếu khí trong bể, các chất hữu cơ được chuyển hóa thành các chất CO2, ngoài ra còn xảy ra quá trình nitro/khử nitơ hóa

Bước 3: Để lắng tĩnh , tại thời gian này, chất lỏng và rắn được phân chia trong điều kiện thụ động lý tưởng

Bước 4 : Xả nước trong Quá trình xả nước xảy ra trong một thời gian nhất định , việc lấy nước ra khỏi bể sẽ được tính toán để quá trình này không làm xáo trộn bùn đã lắng trong bể

Bước 5: Xả bùn dư Bùn sẽ được lấy ra khỏi bể thông qua bơm hút bùn

Trong bước 1 khi cho nước thải vào bể, nước được trộn với bùn hoạt tính lưu lại từ chu kỳ trước sau đấy hỗn hợp nước thải và bùn được sục khí ở bước 2 với thời gian thổi khí đúng như yêu cầu quá trình diễn ra gần với điều kiện trộn hoàn toàn và các chất hữu cơ được ôxy hóa trong giai đoạn này Bước thứ 3 là quá trình lắng bùn trong điều kiện tĩnh, sau đó nước trong nằm trên lớp bùn được xả ra khỏi bể Bước cuối cùng là xả lượng bùn dư đươc hình thành trong quá trình thổi khí ra khỏi bể Các bể SBR được bố trí hoạt động lệch pha để đảm bảo cho việc cung cấp nước thải , thổi khí, lắng, xả nước trong, xả bùn dư được xảy ra liên tục

Công nghệ SBR cho phép chúng ta điều chỉnh được tỉ lệ các chất ô nhiễm( lượng nước thải) và quần thể sinh vật ( bùn hoạt tính) do công nghệ SBR có thể đảm bảo được lượng nước ra khỏi bể SBR là ổn định Mặt khác, lượng bùn hoạt tính liên tục được thải ra sau mỗi chu kỳ, chỉ có một lượng nhỏ bùn hoạt tính được giữ lại bể, nên chất lượng vi sinh vật luôn luôn được giữ ở trạng thái tốt nhất, không bị hiện tượng “già quá” Công nghệ SBR xử lý trong từng mẻ, do đó khi chuyển sang công đoạn khác của quá trình như trong thời gian sục khí, lắng, xả nước trong, xả bùn thì sẽ không cho phép nước thải chảy vào bể SBR nên chất lượng nước thải chảy ra khỏi bể SBR là đảmbảo đạt hiệu suất của quá trình

2.Các phản ứng xảy ra trong bể SBR

 Oxy hóa các chất hữu cơ:

CxHyOzN + (x + y/4 + z/3 + 3/4) O2 Enzim xCO2 + (y-3)/2 H2O + NH3 + Δ H

 Tổng hợp tế bào mới :

CxHyOzN + O2 + NH3 Enzim Tế bào vi khuẩn +CO2 + H2O +C5H7NO2 + Δ H

Trang 22

 Phân hủy nội bào :

C5H7NO2 + 5 O2 Enzim 5 CO2 + 2 H2O + NH3 + Δ H

NH3 + O2 Enzim NO2- + Δ H

NO2 + O2 Enzim NO3- + Δ H

3.Ưu điểm công nghệ SBR

Sử dụng phương pháp xử lý: sinh học hiếu khí bằng bể SBR – bể aeroten hoạt động gián đoạn phương pháp này có những ưu điểm sau:

Hiệu quả xử lý nước thải cao, triệt để, khử được các chất dinh dưỡng Nitơ, phôtpho

vì công nghệ SBR có lưu lượng dòmg là ổn định , lượng bùn hoạt tính trong bể luôn ở trạng thái “trẻ” và ổn định Nên các quá trình phản ứng diễn ra trong bể luôn trong điều kiện “tốt” Do đó hiệu xuất làm sạch thường đạt được hiệu quả cao.Các thông số đầu ra có thể đạt được như sau :

 BOD thường thấp hơn 20 mg/l

 Hàm lượng các chất lơ lửng (SS) từ 3-25 mg/l Lí do là quá trình sục khí , lắng

và xả nước là các quá trình riêng rẽ nên khi nước ra các chất rắn , bùn,sinh khối không bị cuốn theo

 Hàm lượng P, N – NH3 từ 0,3 – 12 mg/l :vì trong quá trình xử lý có thể điều chỉnh chế độ làm việc của bể Dạng hiếu khí , thiếu khí hoặc yếm khí qua việc điều chỉnh lượng oxi vào bể Chế độ này có thể loại bỏ sự phát triển của một số

vi sinh vật không mong muốn như vi khuẩn dạng sợi …

 Và trong quá trình làm đầy tạo ra quá trình khuấy của bể trong điều kiện không

có oxy làm tan các Nitrogen đã bị oxy hóa còn thừa lại sau một chu kỳ ,tạo điều kiện khử phốt pho hữu cơ ,tạo ra những điều kiện anoxic cho bùn

 Thích hợp với dòng thải có lưu lượng không ổn định

 Nước thải có chứa nhiều N , P ví dụ như nước thải sinh hoạt

 Không cần bể lắng riêng ,thời gian xử lý nhanh ,không cần bơm bùn tuần hoàn như bể aerotank thông thường

 Kết cấu thiết bị đơn giản vận hành an toàn dễ tự động hóa ,chi phí xây dựng thấp ,diện tích mặt bằng không quá lớn vì không cần các công đoạn phụ trợ như:bể lắng 2,hệ thống tuần hoàn bùn như xử lý bằng bể Aerotank

Ưu điểm của hệ thống

Trang 23

Chịu được những tải trọng thủy lực khác nhau – hỗn hợp nước và bùn không bị rửa trôi bởi sự thủy lực tràn khi nước thải vào bể Và khi thu hồi lượng nước trong cũng không gây ra sự xáo trộn bùn trong bể

Chịu được những tải trọng hữu cơ khác nhau - Bởi vì mỗi mẻ được hòa lẫn với một dòng nước thải mới , với lượng chất hữu cơ mới

Điều khiển được sự tăng trưởng sợi –những thể vi sinh sợi được tạo trong điều kiện yếm khí của quá trình làm đầy nước thải

Tạo điều kiện cho sự lắng đọng thụ động lý tưởng - bởi vì quá trình này , khôngdiễn ra quá trình làm đầy , sục khí mà chỉ có quá trình lắng Nên sự lắng đọng được xảy ra tốt nhất

Lưu lượng làm việc ổn định : Hệ thống SBR duy trì những chu kì định trước , ngay cả trong điều kiện lưu lượng cao điểm trong ngày thì lưu lượng vào hệ thống SBR vẫn được duy trì ổn định.Những chu kì vào bể luôn được duy trì trong tất cả các lưu lượng vào nhỏ hơn hoặc bằng công suất tối đa thiết kế

Sự tạo bùn: Bùn lắng trong bể SBR sẽ được bơm bằng những bơm bùn Bùn này

được coi là bùn sạch về phương diện môi trường và có thể được dùng làm phân bón hoặc vật liệu xây dựng

4.Nhược điểm: Tiêu tốn năng lượng do phải cấp khí cho quá trình Không thích hợp

với loại nước thải có nồng độ ô nhiễm nặng, có COD và BOD cao từ 2000mg/l

5.Phạm vi ứng dụng của công nghệ SBR.

SBR có thể xử lý nước thải trong một phạm vi rất lớn từ nước thải dân dụng cho đến

nước thải của các ngành công nghiệp Công suất của hệ thống có thể từ vài trăm mét khối cho đến hàng ngàn mét khối ngày

Trang 24

Do các bể có chu trình hoạt động giống nhau nên thời gian tương ứng của từng giai đoạn đối với mỗi bể là luôn bằng nhau Do đó trong phần tính toán thiết kế bể SBR ta chỉ cần tính toán cho một đơn nguyên

2 H? th?ng c?p khí

3 ? ng x? nu?c trong.

4 ? ng x? bùn Hình 2 B? SBR

Hình 1.Bể SBR

Các thông số đầu vào và đầu ra của bể SBR:

Định dạng
Số trang	49
Dung lượng	167,89 KB