Tiểu luận kỹ thuật xử lý nước thải nghiên cứu và thiết kế mô hình xử lý sơ bộ trong hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP HCM KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN Báo cáo chuyên đề Kỹ thuật xử lý nước thải Đề tài NGHIÊN CỨU VÀ THIẾT KẾ MƠ HÌNH XỬ LÝ SƠ BỘ TRONG HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT Nhóm thực STT Họ tên Lê Hòa Phát Huỳnh Minh Tuấn Võ Thị Mỹ Tiên Nguyễn Quốc Phú Đỗ Minh Quân MSSV 14163200 14163305 14163012 14163204 14163216 GVHD: ThS Lê Tấn Thanh Lâm TP HCM 04/2017 MỤC LỤC A MỤC ĐÍCH ĐỀ TÀI B CƠ SỞ LÝ THUYẾT I Song chắn rác lưới chắn rác 1 Thông số thiết kế Phân loại II Bể lắng cát Tính tốn thiết kế Phân loại Bể điều hòa Bể lắng sơ cấp 4.1 Cấu tạo 4.2 Phân loại C THIẾT KẾ MƠ HÌNH I Chuẩn bị vật liệu: II Tính tốn thiết kế III Chi phí mơ hình IV Mô tả thí nghiệm D KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM 10 Thuyết minh 10 Đánh giá kết 10 E KẾT LUẬN 10 DANH MỤC HÌNH VÀ BẢNG BIỂU Hình 1: Song chắn rác loại thơ lớn Hình 2: Song chắn rác loại trung bình Hình 3: Song chắn rác loại nhỏ Hình 4: Song chắn rác cố định Hình 5: Song chắn rác dạng ống Hình 6: Song chắn rác thủ cơng Hình 7: Song chắn rác loại thơ lớn Hình 8: Sơ đồ mặt đứng thể vùng bể lắng Bảng 1: Tải trọng bề mặt bể lắng cát hay độ lớn thủực theo đường kính hạt nước thải thị 150C Bảng 2: Giá trị m cửa tràn theo giá trị góc tới θ A MỤC ĐÍCH ĐỀ TÀI - Áp dụng kiến thức học tài liệu liên quan đến xử lý nước thải để nghiên cứu thiết kế mơ hình tiền xử lý xử lý sơ Vận dụng phương pháp kỹ thuật để vận hành mơ hình Từ hiểu cách vận hành mơ hình thực tế Đặc biệt, giai đoạn tiền xử lý xử lý sơ Đây giai đoạn sở cho giai đoạn xử lý B CƠ SỞ LÝ THUYẾT I Song chắn rác lưới chắn rác Thông số thiết kế - Song chắn lưới chắn rác dây chuyền xử lý nước thải đặt trước trạm bơm đường tập trung nước thải chảy vào hầm bơm - Song chắn rác thường đặt đứng vuông góc với dịng chảy, song chắn gồm kim loại (thép không rỉ) tiết diện 5x20 mm đặt cách 20 – 50 mm khung thép hàn hình chữ nhật, dễ dàng trượt lên xuống dọc theo hai khe thành mương dẫn, vận tốc nước qua song chắn Vmax ≤ m/s (ứng với Qmax) - Lưới chắn rác thường đặt nghiêng 45 – 60o so với phương thẳng đứng, vận tốc qua lưới Vmax ≤0.6 m/s Khe rộng mắt lưới thường từ 10 – 20 mm Làm song chắn lưới chắn thủ cơng, hay thiết bị khí tự động bán tự động Ở bên cạnh mương đặt song, lưới chắn rác phải bố trí sàn thao tác đủ chỗ để bỏ thùng rác đường vận chuyển Phân loại ❖ Theo khe hở song chắn rác Lượng rác giữ lại song chắn rác phụ thuộc vào khe hở chắn rác Do đó, chọn kích thước giúp rác thải giữ lại cách tối ưu mà khơng q ảnh hưởng tới dịng chảy - Loại thơ lớn (30 – 200mm) Hình 1: Song chắn rác loại thô lớn ( Nguồn: Công ty TNHH Phát triển thương mại kỹ thuật Phú Kiến) - Loại trung bình (16 – 30mm) Hình 2: Song chắn rác loại trung bình ( Nguồn: Cơng ty TNHH Phát triển thương mại kỹ thuật Phú Kiến) - Loại nhỏ (dưới 16mm) Hình 3: Song chắn rác loại nhỏ ( Nguồn: Công ty TNHH Phát triển thương mại kỹ thuật Phú Kiến) Lượng rác giữ lại song chắn rác phụ thuộc vào khe hở chắn rác Do đó, chọn kích thước giúp rác thải giữ lại cách tối ưu mà không ảnh hưởng tới dòng chảy ❖ Theo cấu tạo: có loại - Song chắn rác cố định Hình 4: Song chắn rác cố định ( Nguồn: Cty CPXD điện miền Bắc) - Song chắn rác di động: SCR dạng chuyền, SCR dạng đĩa dạng trống Hình 5: Song chắn rác dạng ống ( Nguồn: timtailieu.vn) Theo phương thức lấy rác - Song chắn rác thủ cơng Hình 6: Song chắn rác thủ cơng ( Nguồn: slideshare.net) - Song chắn rác giới Hình 7: Song chắn rác loại thô lớn ( Nguồn: Cty CPXD điện miền Bắc) II Bể lắng cát - Tính tốn thiết kế a Bể lắng cát ngang Tốc độ lắng: (Theo Tính tốn thiết kế cơng trình xử lý nước thải – Trịnh Xuân Lai, 2009, trang 33) Trong đó: Q: lưu lượng nước thải (m3/s) F: diện tích mặt nước (m2) - Diện tích mặt nước: Trong đó: K: hệ số kinh nghiệm tính đến ảnh hưởng dòng chảy rối cục bể, làm cản trở tốc độ lắng hạt K =1,3 U0=18 mm/s; K=1,1 U0=24mm/s; Bảng 1: Tải trọng bề mặt bể lắng cát hay độ lớn thủy lực theo đường kính hạt nước thải thị 150C Đường kính 0,1 0,12 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4 0,5 hạt cát(mm) Tải trọng bề mặt bể hay độ lớn thủy lực Uo(mm/s) hạt 150C 5,12 7,37 11,5 18,7 24,2 28,3 34,5 40,7 51,6 (Theo Tính tốn thiết kế cơng trình xử lý nước thải – Trịnh Xuân Lai, 2009, trang 33) - Tỷ số chiều dài chiều sâu: Trong đó: v: vận tốc chuyển động nước bể (m/s) ứng với Qmax=>v=0,2m/s ứng với Qmin=>v=0,15m/s (theo thông số thực nghiệm) - - Chiều rộng bể: ▪ Chiều cao H phần công tác bể chọn theo tỷ lệ chiều dài chiều cao, kiểm tra thể tích bể để thời gian lưu nước bể ứng với Qmax khoảng từ 30s đến 90s, thường 60s ▪ Bể lắng cát nhà máy xử lý nước thải có cơng suất 100m3/ngày thiết bị để giữ hạt cát có cỡ hạt ≥ 0,2 mm chọn kích thước hạt bé nhiều cặn hữu lắng xuống bùn cặn bị thối rữa khó xử lý ▪ Muốn cho cặn hữu không lắng bể lắng cát, vận tốc dịng chảy bể phải giữ khơng đổi, v = 0,2 m/s-0,15m/s lưu lượng qua bể thay đổi từ Qmax xuống Qmin Để thực điều ,cuối bể lắng cát xây dựng máng tràn kiểu máng đo theo tỉ lệ với độ ngập nước H bể lắng cát Chiều rộng máng tràn: Trong đó: g: gia tốc trọng trường, g=9,81 m/s2 m: Hệ số lưu lượng cửa tràn phụ thuộc vào góc tới θ chọn theo bảng sau: Bảng 2: Giá trị m cửa tràn theo giá trị góc tới θ - Độ chênh lệch đáy: b Bể lắng cát sục khí: Bể lắng cát sục khí có cấu tạo bể chứa hình chữ nhật Dọc phía tường bể đặt hệ thống ống sục khí nằm cao đáy bể 45-60 cm Dưới dàn ống sục khí máng thu cát Độ dốc ngang đáy bể i=0,2-0,4 dốc phía máng thu cát trượt theo đáy vào máng Phân loại - Có ba loại bể lắng cát ▪ Bể lắng cát theo chiều chuyển động ngang dòng chảy (dạng chữ nhật vng) ▪ Bể lắng cát có sục khí ▪ Bể lắng cát có dịng chảy xốy Bể điều hòa Là đơn vị dùng để khắc phục vấn đề sinh biến động lưu lượng tải lượng dòng vào, đảm bảo hiệu cơng trình xử lý sau, đảm bảo đầu sau xử lý, giảm chi phí kích thước thiết bị sau - Các phương án bố trí bể điều hịa bể điều hịa dịng thải hay ngồi dịng thải xử lý Phương án điều hịa dịng thải làm giảm đáng kể dao động thành phần nước thải vào cơng đoạn phía sau, cịn phương án điều hịa ngồi dịng thải giảm phần nhỏ dao động Vị trí tốt để bố trí bể điều hịa cần xác định cụ thể cho hệ thống xử lý, phụ thuộc vào loại xử lý, đặc tính hệ thống thu gom đặc tính nước thải • Có loại bể điều hòa: Sơ đồ bể điều hòa lưu lượng • Sơ đồ bể điều hịa lưu lượng chất lượng Bể lắng sơ cấp 4.1 Cấu tạo Bể lắng có cấu tạo mặt hình chữ nhật hay hình trịn, thiết kế để loại bỏ trọng lực hạt cặn có nước theo dòng chảy liên tục vào bể bể Trong liệu viết bể lắng, tác giả phân chia bể lắng làm vùng: Hình 8: Sơ đồ mặt đứng thể vùng bể lắng (Theo Tính tốn thiết kế cơng trình xử lý nước thải – Trịnh Xuân Lai, 2009) Bể lắng dùng xử lý nước thải thiết kế để loại bỏ khỏi nước ba loại cặn: Cặn cứng (cát) hạt phân tán, có kích thước vận tốc lắng khơng đổi suốt q trình lắng Cặn lơ lửng có bề mặt thay đổi, có khả dính kết keo tụ với q trình lắng làm cho kích thước vận tốc lắng cặn thay đổi theo chiều cao lắng Bông cặn có khả liên kết có nồng độ lớn 1000 mg/l 4.2 Phân loại - Theo hình dạng chúng có hình dạng chữ nhật, hình vng trịn; - Theo cách đưa nước vào chúng loại liên tục gián đoạn; - Theo hướng dịng chảy, có loại nằm ngang thẳng đứng Bể lắng ngang loại có thiết kế đơn giản nhất, cho phép nước chảy ngang qua bể lắng dài Đây loại bể thường tìm thấy nhà máy xử lý nước quy mơ lớn Bể lắng hình chữ nhật có nhiều lợi khả dự báo, chi phí hiệu quả, bảo trì thấp Ngồi ra, bể lắng hình chữ nhật có khả ngắn dịng Một bất lợi bể hình chữ nhật địi hỏi diện tích đất lớn Ưu điểm bể lắng ngang: Dễ thiết kế, xây dựng vận hành, thường áp dụng cho lưu lượng lớn C THIẾT KẾ MÔ HÌNH I Chuẩn bị vật liệu: Kính, keo dán kính, kéo, máy bơm, kẽm II Tính tốn thiết kế Giả sử ta có lưu lượng nhà máy: Q=0,005 m3/s = 17 L/s Độ lớn thủy lực hạt 0,2mm (tra bảng 1) có độ lớn thủy lực hạt cần giữ Uo=0,0187 m/s Diện tính mặt thoáng bể lắng cát: F=K* =1,3* =0,36 m2 Tỷ số chiều dài phần chiều cao công tác bể: Chọn chiều cao lớp nước công tác H=0,086 m (nhóm chọn 0,2m) Chiều dài bể L=13,9*0.086=1,2 m Chiều rộng bể: Bể chia làm ngăn: ngăn thứ có chiều dài 0.2m, phần cịn lại vùng lắng chó chiều dài 1m Chọn gốc tới θ =45o , Cotg θ =1 Chiều rộng máng đo theo tỷ lệ (tính theo bảng 2): b= P= =0,64m = m III Chi phí mơ hình STT Tên vật liệu Đơn giá Số lượng Thành tiền Kính thủy tinh mm 260.000Đ/m2 520.000Đ Keo silicon 45.000Đ/ống 135.000Đ Lưới kẽm 40.000Đ/tấm 40.000Đ Ống nước loại Nhựa mica 100.000Đ 30.000Đ/tấm THÀNH TIỀN 30.000Đ 825.000Đ IV Mơ tả thí nghiệm - Thí nghiệm 1: Kết hợp song chắn rác với bể điều hịa bể lắng ngang - Thí nghiệm 2: Bể keo tụ bể lắng ngang D.KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM Thuyết minh 1.1 Thí nghiệm Nước thải sinh hoạt chảy vào bể thu gom, từ bể thu gom nước bơm qua SCR để vào bể phân phối nước chảy tràn qua bể lắng sau nước thu máng thu nước chảy qua bể xử lý kết thúc trình xử lý sơ 1.2 Thí nghiệm Nước thải sinh hoạt chảy vào bể thu gom, từ bể thu gom nước bơm qua SCR để vào bể khuấy trộn hóa chất.Tại bể khuấy trộn hóa chất nước tiếp tục bơm vào bể keo tụ diễn q trình tạo bơng cặn, sau chảy tràn qua phân phối nước đến vùng lắng bể lắng Tại trình lắng diễn nước qua máng thu nước chảy qua bể xử lý kết thúc trình xử lý sơ Đánh giá kết Mơ hình đáp ứng được u cầu tách rách SCR lắng hạt cặn lớn để dễ dàng thực cho việc thực giai đoạn E Kết luận Thí nghiệm Thí nghiệm Ưu điểm Loại bỏ chất rắn lớn trộn lẫn vào nước thải Loại bỏ hạt cặn nhỏ lơ lửng tốt phương pháp lắng thông thường Nhược điểm Thời gian để lắng cặn lâu Chỉ lắng hạt cặn kích thước lớn Cần hóa chất để vận hành Dễ tắc nghẽn máy bơm cặn 10 F.Tài liệu tham khảo 1.Tính tốn thiết kế cơng trình xử lý nước thải,TS.Trịnh Xn Lai, Nhà xuất xây dựng Hà Nội, 2009 2.Xử lý nước cấp cho sinh hoạt công nghiệp,TS.Trịnh Xuân Lai,Nhà xuất xây dựng Hà Nội, 2004 11 12 ... trình xử lý nước thải – Trịnh Xn Lai, 2009, trang 33) Trong đó: Q: lưu lượng nước thải (m3/s) F: diện tích mặt nước (m2) - Diện tích mặt nước: Trong đó: K: hệ số kinh nghiệm tính đến ảnh hưởng dịng... thiết kế cơng trình xử lý nước thải – Trịnh Xuân Lai, 2009, trang 33) - Tỷ số chiều dài chiều sâu: Trong đó: v: vận tốc chuyển động nước bể (m/s) ứng với Qmax=>v=0,2m/s ứng với Qmin=>v=0,15m/s (theo... xây dựng máng tràn kiểu máng đo theo tỉ lệ với độ ngập nước H bể lắng cát Chiều rộng máng tràn: Trong đó: g: gia tốc trọng trường, g=9,81 m/s2 m: Hệ số lưu lượng cửa tràn phụ thuộc vào góc tới