Nghiên cứu đề xuất công nghệ MBBR xử lý nước thải sinh hoạt

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI PHAN THANH HẢI NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ MBBR XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT VÀ DỊCH VỤ QUY MÔ NHỎ LUẬN VĂN THẠC SĨ Hà Nội – 2015 PHAN THANH HẢI LUẬN VĂN THẠC SĨ HÀ NỘI – 2015 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI PHAN THANH HẢI NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ MBBR XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT VÀ DỊCH VỤ QUY MÔ NHỎ CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT TÀI NGUYÊN NƯỚC MÃ SỐ: 60580210 LUẬN VĂN THẠC SĨ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS ĐOÀN THU HÀ Hà Nội - 2015 i LỜI CẢM ƠN Sau thời gian học tập nghiên cứu, hướng dẫn tận tình PGS.TS Đồn Thu Hà, ủng hộ động viên gia đình, bạn bè, đồng nghiệp, với nỗ lực phấn đấu thân, tác giả hoàn thành đề tài: “Nghiên cứu đề xuất công nghệ MBBR xử lý nước thải sinh hoạt dịch vụ quy mơ nhỏ” Trong q trình làm luận văn, tác giả có hội học hỏi tích lũy thêm nhiều kiến thức kinh nghiệm q báu phục vụ cho cơng việc Tuy nhiên thời gian có hạn, trình độ cịn hạn chế, số liệu công tác xử lý số liệu với khối lượng lớn nên thiếu sót Luận văn khơng thể tránh khỏi Do đó, tác giả mong tiếp tục nhận bảo giúp đỡ thầy cô giáo ý kiến đóng góp bạn bè đồng nghiệp Qua tác giả xin bày tỏ lịng kính trọng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Đoàn Thu Hà, người trực tiếp tận tình hướng dẫn, giúp đỡ cung cấp tài liệu, thông tin cần thiết cho tác giả hoàn thành Luận văn Tác giả xin chân thành cảm ơn Trường Đại học Thủy lợi, thầy giáo, cô giáo Khoa Kỹ thuật Tài nguyên nước, thầy cô giáo môn truyền đạt kiến thức chun mơn suốt q trình học tập Cuối cùng, tác giả xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới gia đình, bạn bè đồng nghiệp động viên, giúp đỡ khích lệ tác giả suốt q trình học tập hồn thành Luận văn Xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày … tháng … năm 2015 Tác giả Phan Thanh Hải ii BẢN CAM KẾT Tên tác giả : Phan Thanh Hải Học viên cao học : 19CTN Người hướng dẫn : PGS.TS Đoàn Thu Hà Tên đề tài Luận văn: “Nghiên cứu đề xuất công nghệ MBBR xử lý nước thải sinh hoạt dịch vụ quy mô nhỏ” Tác giả xin cam đoan đề tài luận văn dựa số liệu, tư liệu thu thập từ nguồn gốc thực tế, công bố báo cáo quan nhà nước, tạp chí chuyên ngành… để làm sở nghiên cứu Tác giả không chép luận văn đề tài khoa học nghiên cứu trước Hà Nội, ngày … Tháng … năm 2015 Tác giả Phan Thanh Hải iii MỤC LỤC MỤC LỤC i DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ ix DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT x CHƯƠNG MỞ ĐẦU 1 Sự cấp thiết đề tài Mục tiêu đề tài Đối tượng phạm vi nghiên cứu đề tài Nội dung nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI SINH HOẠT, DỊCH VỤ VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG CÔNG NGHỆ MBBR 1.1 THÀNH PHẦN VÀ TÍNH CHẤT CỦA NƯỚC THẢI 1.1.1 Nguồn gốc, thành phần số lượng nước thải sinh hoạt 1.1.2 Tính chất vật lý 1.1.2.1 Các chất rắn nước thải 1.1.2.2 Màu 1.1.2.3 Độ đục 1.1.2.4 Mùi 1.1.2.5 Nhiệt độ 1.1.2.6 Lưu lượng 1.1.3 Tính chất hố học 1.1.3.1 Các hợp chất hữu nước thải 1.1.3.2 Các hợp chất vô nước thải 1.1.4 Tính chất sinh học 1.2 HIỆN TRẠNG Ô NHIỄM VÀ TÌNH HÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT ĐƠ THỊ 10 iv 1.2.1 Hiện trạng ô nhiễm nước thải sinh hoạt khu vực đô thị Việt Nam 10 1.2.2 Tình hình xử lý nước thải sinh hoạt khu đô thị 12 1.3 TỔNG QUAN VỀ CÁC BƯỚC XLNT VÀ PHƯƠNG PHÁP XLNT SINH HOẠT 13 1.3.1 Các bước XLNT sinh hoạt 13 1.3.2 Các phương pháp XLNT sinh hoạt: 15 1.3.2.1 Các phương pháp xử lý học 16 1.3.2.2 Các phương pháp xử lý sinh học 16 1.3.2.3 Các phương pháp xử lý hóa học hóa lý 18 1.3.2.4 Tách nguyên tố dinh dưỡng khỏi nước thải 19 1.3.2.5 Khử trùng nước thải 19 1.3.2.6 Xử lý bùn cặn nước thải 19 1.3.3 Một số công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt: 19 1.3.3.1 Các công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt phương pháp lọc sinh học 19 1.3.3.2 Các công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt phương pháp bùn hoạt tính 21 1.4 TÌNH HÌNH ỨNG DỤNG CƠNG NGHỆ MBBR ĐỂ XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT VÀ DỊCH VỤ 25 1.4.1 Lịch sử phát triển MBBR 25 1.4.2 Giới thiệu MBBR 25 1.4.3 Tình hình ứng dụng MBBR để xử lý nước thải đô thị giới 26 1.4.4 Tình hình ứng dụng MBBR để xử lý nước thải thị Việt Nam 26 CHƯƠNG 27 v CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ THỰC TIỄN LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI 27 2.1 CƠ CHẾ CHUYỂN HÓA SINH HỌC CÁC CHẤT BẨN HỮU CƠ VÀ CÁC CHẤT DINH DƯỠNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ SINH HỌC 27 2.1.1 Cơ chế chuyển hóa sinh học chất bẩn hữu cơng trình XLNT 27 2.1.1.1 Cơ chế phân hủy hiếu khí chất hữu điều kiện hiếu khí 29 2.1.1.2 Cơ chế phân hủy kị khí chất hữu điều kiện yếm khí 30 2.1.2 Cơ chế trình khử chất dinh dưỡng Nitơ Phốtpho nước thải 32 2.1.2.1 Quá trình khử chất dinh dưỡng Nitơ 32 2.1.2.2 Quá trình khử chất dinh dưỡng Phốtpho 33 2.2 CƠ CHẾ CỦA QUÁ TRÌNH XLNT SINH HOẠT BẰNG MBBR 34 2.2.1 Xử lý sinh học theo nguyên lý lọc dính bám 35 2.2.1.1 Nguyên lý chung 35 2.2.1.2 Cơ chế xử lý nước thải theo nguyên lý lọc dính bám 35 2.2.2 Xử lý sinh học theo nguyên lý sinh trưởng lơ lửng 36 2.3 CÁC CƠNG TRÌNH XLNT SINH HOẠT HIỆN NAY 38 2.3.1 XLNT hồ sinh học 38 2.3.2 XLNT mương oxy hóa 39 2.3.2.1 Nguyên tắc hoạt động 39 2.3.2.2 Cấu tạo mương oxy hóa tuần hồn 39 2.3.2.3 Hiệu xử lý Nitơ, Phốtpho ưu, nhược điểm 40 2.3.3 XLNT bể Aeroten hoạt động gián đoạn theo mẻ (SBR) 41 vi 2.3.3.1 Nguyên tắc hoạt động bể SBR 41 2.3.3.2 Hiệu xử lý Nitơ, Phốtpho 43 2.3.4 XLNT công nghệ C-TECH 43 2.3.5 XLNT công nghệ MBBR 45 2.3.5.1 Lý thuyết công nghệ MBBR 45 a.Giá thể di động 46 b.Lớp màng Biofilm 49 2.3.5.2 Ưu nhược điểm phạm vi áp dụng công nghệ MBBR 50 2.4 THỰC TIỄN LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XLNT SINH HOẠT 51 2.4.1.So sánh MBBR với số công nghệ khác 51 2.4.2.Đề xuất Lựa chọn công nghệ để XLNT sinh hoạt cho khu đô thị quy mô nhỏ 53 CHƯƠNG 54 ĐỀ XUẤT DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ MBBR ĐỂ XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT VÀ DỊCH VỤ CHO MỘT KHU ĐÔ THỊ TẠI HÀ NỘI 54 3.1 GIỚI THIỆU CHUNG 54 Thông tin dự án: 54 3.2 CƠ SỞ TÍNH TỐN 54 3.2.1 Nguồn phát sinh nước thải 54 3.2.2 Quy mô thiết kế 55 3.3 ĐỀ XUẤT DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ MBBR ĐỂ XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT VÀ DỊCH VỤ CHO CHUNG CƯ CAO TẦNG NHÀ C – LÔ CT3 LINH ĐÀM – HÀ NỘI 56 3.4.TÍNH TỐN THIẾT KẾ CƠNG TRÌNH 59 3.4.1 Bể điều hòa 59 3.4.2 Bể giá thể di động MBBR 60 3.4.2.1 Thể tích làm việc bể: 61 vii 3.4.2.2 Lượng bùn sinh khử BOD : 62 3.4.2.3 Các thông số đệm plastic: 63 3.4.2.4 Kiểm tra tiêu làm việc bể: 63 3.4.2.5 Xác định lượng ôxy cần thiết cho trình xử lý: 63 3.4.2.6 Nhu cầu dinh dưỡng vi sinh vật: 65 3.4.2.7 Bố trí thiết bị phân phối khí: 65 3.4.3 Bể lắng 67 3.4.4 Bể khử trùng 69 3.4.5 Bể nén bùn 69 3.5 ĐÁNH GIÁ KINH TẾ- KỸ THUẬT 71 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 74 KẾT LUẬN 75 KIẾN NGHỊ 76 TÀI LIỆU THAM KHẢO 77 63 Nên: G bùn = 0,8*86,46 + 0,3*86,46 = 95,11 (kg/ngày) 3.4.2.3 Các thông số đệm plastic: Bảng 3.3 Các thông số đệm plastic Vật liệu Polyethylen Khối lượng riêng 0,95 g/cm3 Hình dạng Hình trụ có nhiều khe Đường kính d = 10 - 15 mm Chiều cao h = 10 - 15 mm Diện tích bề mặt 300 m2/m3 3.4.2.4 Kiểm tra tiêu làm việc bể: - Tỷ số F/M: F/M = S0 θ*X Trong đó: S : Hàm lượng BOD5 vào bể, (mg/l) :Thời gian lưu nước thải bể, (ngày) X: Nồng độ bùn hoạt tính, (mg/l) Do F/M = 220 = 1,1 (mgBOD /mg bùn.ngày) 0, 04 ∗ 5000 - Tốc độ sử dụng chất 1g bùn hoạt tính ngày: ϕ = S0 − S θ∗X Với S , S: Hàm lượng BOD vào (mg/l) 220 − 20 =1 (g BOD /g bùn.ngày) →ϕ = 0, 04 ∗ 5000 - Tải trọng thể tích: L= S0 ∗ Q 220 ∗ 393 = ∗10−3= 1,65 (kgBOD /m ngày) V 52,5 3.4.2.5 Xác định lượng ôxy cần thiết cho q trình xử lý: Lượng ơxy cần thiết cho trình xử lý nước thải sinh học gồm lượng ôxy cần để làm BOD , ôxy hóa amoni NH + thành NO3-, khử NO - : * Lượng ôxy cần thiết: OC= Q ( S0 − S ) 4,57Q( N − N ) (kgO2 / ngày) − 1, 42 PX + 1000 ∗ f 1000 64 Trong đó: - OC : Lượng ôxy cần thiết điều kiện tiêu chuẩn phản ứng 20oC; - Q: Lưu lượng nước thải cần xử lý (m3/ngày); - S : Nồng độ BOD đầu vào (g/m3); - S: Nồng độ BOD đầu (g/m3); - f: Hệ số chuyển đổi từ BOD sang COD hay BOD 20 ; f = 0,68 - P X : Lượng bùn sinh khư BOD ; - 1,42: Hệ số chuyển đổi rừ tế bào sang COD; - N : Tổng hàm lượng Nitơ đầu vào (g/m3); - N: Tổng hàm lượng Nitơ đầu (g/m3); - 4,57: Hệ số sử dụng ơxy ơxy hóa NH + thành NO Suy ra: = OC0 393 ( 220 − 20 ) 1000 ∗ 0, 68 − 1, 42 ∗ 23,58 + 4,57 ∗ 393(40 − 35) = 91,1(kgO2 / ngày) 1000 * Lượng ôxy cần thiết điều kiện thực tế:   CS 20 1 = OCt OC0  ∗ (kgO2 / ngày) ∗ T − 20 ) ( α  β ∗ Csh − Cd  1, 024 Trong đó: β : Hệ số điều chỉnh lực căng bề mặt theo hàm lượng muối, β =1; C sh : Nồng độ ơxy bão hịa nước ứng với nhiệt độ (ToC, lấy ToC = 25oC) độ cao so với mực nước biển trạm xử lý, lấy gần C sh = mg/l C s20 : Nồng độ ơxy bão hịa nước 20oC, C s20 = 9,2 mg/l; C d : Nồng độ ơxy cần trì cơng trình (mg/l), chọn C d = mg/l; α : Hệ số điều chỉnh lượng ôxy ngấm vào nước thải ảnh hưởng hàm lượng cặn, chất hoạt động bề mặt, loại thiết bị làm thống, hình dáng kích thước bể, chọn α = 0,8 65 1  9,  186,1 (kg O /ngày) = OCt 91,1 = ∗ ∗ 25 − 20 ) ( 0,8  ∗ −  1, 024 * Lượng khơng khí cần thiết: = Qk OCt ∗ f (m3/ngày) OU O ct : Lượng ôxy cần thiết thực tế; OU: Cơng suất hịa tan ơxy vào nước thải thiết bị phân phối khí tính theo gam ơxy cho 1m3 khơng khí độ sâu ngập nước h; OU = Ou*h Ou: Cơng suất hịa tan ôxy vào nước thải thiết bị phân phối khí tính theo gam ơxy cho 1m3 khơng khí độ sâu ngập nước h = 1m , chọn thiết bị phân phối có kích thước bọt khí trung bình, Ou = 5,5 g O /m3.m Độ sâu ngập nước bể, h = (m); f: Hệ số an toàn, chọn f = 1,5 → = Qk 186,1 3 = ∗1,5 16,92.10 (m /ngày) = 0,2 (m /s) −3 5,5 ∗10 ∗ Lượng khơng khí cần 0,2 (m3/s) = 12 (m3/phút) Chọn máy thổi khí cơng suất Q = 12 (m3/phút)- H = 7m 3.4.2.6 Nhu cầu dinh dưỡng vi sinh vật: Nhu cầu Ni tơ: i N = 0,04 – 0,05 g N/g BOD Nhu cầu phốt pho: i P = 0,01 – 0,02 g P/g BOD Như vậy, hàm lượng Nitơ phốt nước thải dòng là: TKN = TKN vào – i N *BOD 5,vào = 40 – 0,045*220 = 30,1 g N/m3 TP = TP vào – i P *BOD 5,vào = – 0,015*220 = 4,7 g P/m3 3.4.2.7 Bố trí thiết bị phân phối khí: Hệ thống phân phối khí tính tốn với thiết bị tạo bọt khí có kích thước trung bình Hệ thống gồm máy thổi khí mạng ống phân phối khí sử dụng đĩa phun khí * Tính tốn máy thổi khí: - Áp lực cần thiết máy thổi khí: H m = h + h d + H 66 Trong đó: h : Tổn thất hệ thống vận chuyển, h = 0,4(m); h d : Tổn thất qua đĩa phun, h d = 0,5 (m); H: Độ sâu ngập nước miệng vòi phun, H = 2,8 (m) H m = 0,4 + 0,5 + 2,8 = 3,7 (m) - Áp lực máy thổi khí tính theo atmotphe: Pm = H m ∗ 0, 097 = 0,36 (atm) - Lưu lượng khí yêu cầu:Q k = 0,2 (m3/s) 0,283  G ∗ R ∗ T1  p2    - Cơng suất máy thổi khí: W = − 1 29, ∗ n ∗ e  p    Trong đó: - W: Cơng suất cần thiết máy nén khí, kW; - G: Trọng lượng dịng khơng khí, G = Qk ∗ ρ khí = 0, ∗1, = 0, 24(kg / s ) - R: Hằng số khí, R = 8,314 kJ/Kmol.oK; - T : Nhiệt độ tuyết đối không khí, T1 = 273 + 25 = 298 oK; - p : Áp suất tuyệt đối khơng khí đầu vào, p = 1atm; - p : Áp suất tuyệt đối khơng khí đầu ra; p = P m + = 0,36 + = 1,36 (atm); -n = K −1 = 0, 283 ( K = 1,395 khơng khí) K - 29,7: Hệ số chuyển đổi - e: Hiệu suất máy, chọn e = 0,7 0,238  0, 24 ∗ 8,314 ∗ 298  1,36  Suy ra: W = − 1 = (kW)   29, ∗ 0, 283 ∗ 0,    * Ống dẫn khí: Chọn vận tốc khí ống chính: v = 25 (m/s) Với chiều rộng bể B = 3,5 (m), ta đặt ống với chiều dài L = (m) 67 Qk 0, 2 = = 0,004 (m ) 3* v1 ∗ 25 Tiết diện ống là:= F1 Đường kính ống chính:= D1 F1 = π ∗ 0, 004 = 0,06 (m) = 60(mm) π Các ống phân phối khí dài 1,8 m, khoảng cách giữu ống phân phối l = 1m Số ống phân phối là:= n1 2* L 2* = ≈ (ống) 1 Chọn vận tốc khí ống phân phối là: v = 20 (m/s), Tiết diện ống phân phối là: = F2 Qk 0, -3 = = 1,25.10 (m ) n 1∗v2 ∗ 20 Đường kính ống phân phối là: = D2 F2 = π ∗1, 25 ∗10−3 = 0,04(m) = 40(mm) π Trên ống phân phối khí ta bố trí đĩa thổi khí, số đĩa thổi khí tính theo cơng thức: N= Qk (đĩa) Id Trong đó: Qk = 0,2 (m3/s) = 12000 lit/phút I d : Cường độ thổi khí, I d = 200 lít/phút.đĩa = 12(m3/h) Vậy: Số đĩa khí là: = N 12000 = 60 (đĩa) 200 Số đĩa khí ống phân phối: n= Khoảng cách đĩa: = l2 60 ≈ (đĩa) 1,8 = 0,2 (m) = 260 (mm) = n2 − 3.4.3 Bể lắng Thể tích bể lắng : W= Q ∗ t (m3) Trong đó: Q: Lưu lượng nước thải vào, (m3/h) t: Thời gian lắng, chọn t = 1,5 (h) Suy ra: W= 393 ∗1,5 = 24, 6(m3 ) 24 68 Chọn bể lắng làm việc song song, thể tích bể 13 (m3) Chọn đường kính bể lắng là: D = 3(m), diện tích bể tính theo cơng thức:= F1 π ∗ D2 = π ∗9 = 7,1(m ) Chiều sâu vùng lắng bể lắng là: H= W1 13 = = 1,85(m) F1 7,1 Chiều cao xây dựng là: H xd = H + H b + H th + H bv Trong đó: - H b : Chiều cao lớp bùn bể lắng, H b = 0,4(m); - H th : Chiều cao lớp trung hòa, H th = 0,2(m); - H bv : Chiều cao bảo vệ, H bv = 0,3 (m) Vậy chiều cao xây dựng bể là: H xd = 1,85 + 0,4 + 0,2 + 0,3 = 2,75 (m) Đường kính ống phân phối trung tâm: d = 0,25D = 0,75 (m) Thể tích ngăn chứa bùn bể lắng tính theo cơng thức: Wb = (Cb − C ) ∗ Q ∗100 ∗ t (100 − P) ∗1000 ∗1000 ∗ n Trong đó: - C b : Hàm lượng bùn hoạt tính nước khỏi bể xử lý sinh học (g/m3), Với BOD5 sau xử lý 20(g/m3) C b tương ứng 200(g/m3); - C: Hàm lượng chất lơ lửng theo nước khỏi bể lắng; - t: Thời gian tích lũy bùn hoạt tính bể, t = 1,5h; - P: Độ ẩm bùn hoạt tính, P = 99,4%; - n: Số bể lắng công tác, n = bể - Q: Lưu lượng nước thải (m3/h), Q = 16,4 (m3/h) Do đó: = Wb (200 − 20) ∗16, ∗100 ∗1,5 = 0,37(m3 ) (100 − 99, 4) ∗1000 ∗1000 ∗ Trong bể lắng lắp đặt 02 bơm bùn chìm Q = 10 (m3/h) – H = 10m (01 bơm hoạt động, 01 bơm dự phịng) bơm bùn cặn bể nén bùn, phần bùn trích đường ống đẩy đưa tuần hồn bể MBBR (bùn hoạt tính tuần hồn) 69 3.4.4 Bể khử trùng Thể tích hữu ích bể tiếp xúc xác định theo công thức: W = Q*t Với: - Q: Lưu lượng nước vào bể, Q = 16,4 m3/h - Thời gian tiếp xúc bể, t = 30 (phút) Do đó: W = 16, ∗ 30 = 8, (m3) 60 Chọn chiều cao công tác bể tiếp xúc H = (m) F Diện tích mặt thống bể tiếp xúc: = Chọn: W 8, = = 4,1 (m2) H - Chiều dài bể tiếp xúc: L = 4,1 (m); - Chiều rộng bể tiếp xúc: B = (m); - Chiều cao bảo vệ, H bv = 0,5(m) Liều lượng clo dùng C = g m3 Lượng clo tiêu thụ ngày : M = Q × C = 393 × = 2358 ( g / ngày ) Trong bể khử trùng bố trí lắp đặt 02 bơm chìm nước thải Q = 17 (m3/h) – H = 7m (01 bơm hoạt động 01 bơm dự phòng) để chuyển tiếp nước thải hệ thống nước chung bên ngồi nhà 3.4.5 Bể nén bùn * Lượng bùn khô từ bể lắng tới bể nén bùn: G = G bùn – Q SS (kg/ngày) Trong đó: Q: lưu lượng nước thải (m3/ngày) G bùn = 95,11 kg/ngày SS : hàm lượng SS nước thải sau bể lắng (kg/ngày) Theo tiêu chuẩn quy định cho phép xả nguồn tiếp nhận: SS =50 mg/l=50*10-3 (kg/m3) Do đó: G = 95,11 – 393*50*10-3 = 75,46 kg/ngày - Thể tích cặn tươi: V = G ϕ∗p (m3/ngày) 70 Trong đó: ϕ : tỷ trọng hỗn hợp cặn lắng, ϕ=1,005 T/m3 p: Nồng độ % cặn khô hỗn hợp, p=1,3%=0,013 V = 75, 46 ∗10−3 = 5, 78 1, 005 ∗ 0, 013 (m3) - Tổng lượng cặn tới bể nén bùn: P K = 95,11 kg/ngày - Tổng lưu lượng thể tích tới bể ngày: Q b = 5,78 m3/ngày - Tỷ trọng thể tích hỗn hợp nước bùn: ρ= Vρ (kg / m3 ) V Trong đó: ρ: tỷ trọng thể tích hỗn hợp nước, bùn từ bể lắng tới bể nén bùn, kg/m3, ρ=1005 kg/m3 ρ = 5, 78 ∗1005 = 1005 (kg/m ) 5, 78 - Nồng độ cặn hỗn hợp nước, bùn: C1 = PK 95,11 ∗100 = ∗100 = 1, 64% 5, 78 ∗1005 Qb ρ - Thể tích bể nén bùn: V= Qb ∗ t 24 (m3) Với t thời gian nén bùn, chọn t= 24(h) Nên:= V 5, 78 ∗ 24 = 5, 78 (m ) 24 - Chọn chiều cao công tác bể H = 2m - Diện tích mặt thống bể: F= b V 5, 78 = = 2,89 (m ) H - Tiết diện ống trung tâm: ftr = Qb (m2) 3600 ∗ Vtb Trong đó: V tb : tốc độ dòng chảy nước bùn ống trung tâm, Chọn V tb = 0,1m/s 71 Suy ra: 5, 78 = 0, 02 (m ) 3600 ∗ 0,1 = ftr - Tổng diện tích bể: F = F b + f tr = 2,89 + 0,02 = 2,91 (m2) - Đường kính = bể: D 4∗ F = ∗ 2,91 = 1,93 (m) 3,14 π - Đường kính ống trung tâm: 4∗ f tr D tr == π ∗ 0, 02 = 0,16 (m) 3,14 - Chiều cao xây dựng: H = h + h b + h th + h u + h t h: chiều cao phần lắng (m) h th : chiều cao phần trung hoà,chọn h th =0,4m h u :khoảng cách ống trung tâm với chắn hướng dòng,chọn h u =0,35m h t : chiều cao thành bể mực nước bùn, m Lấy h t =0,3m h b : chiều cao phần bùn, h b =0,3m Do đó: H=2 + 0,3 + 0,4 + 0,35 + 0,3 = 3,35 (m) Bùn sau gạn bỏ nước bơm lên máy ép bùn 02 máy bơm bùn chìm Q=10(m3/h)-H=10m (01 bơm hoạt động, 01 bơm dự phịng), sử dụng hóa chất hỗ trợ cô đặc bùn dung dịch Polyme (được pha chế từ polymer bột phịng hóa chất bơm định lượng) Bùn qua thiết bị ép thành dạng bánh bùn khô đặc, chứa thùng đựng thép (sử dụng 05 thùng dự trữ, dung tích thùng 0.5m3) Các thùng bùn sau vận chuyển theo định kỳ chuyển chôn lấp rác thải rắn khu vực 3.5 ĐÁNH GIÁ KINH TẾ- KỸ THUẬT Về phương pháp đánh giá kinh tế đề xuất phương pháp chi phí vịng đời (LCC) Theo phương pháp này, tồn chi phí phát sinh suốt thời gian vận hành dự án tổng hợp, quy giá trị thông qua hệ số chiết khấu để so sánh với phương án khác đáp ứng yêu cầu- phương án sử dụng công nghệ truyền thống Nếu LCC dự án thấp đáng kể so với LCC phương án sử dụng cơng nghệ truyền thống dự án coi có hiệu mặt kinh tế 72 LCC = C+M+F+R Chi phí đầu tư (C): chi phí ban đầu để mua sắm lắp đặt thiết bị, chi trước hệ thống bắt đầu vận hành Do khoản chi phí giả thiết phát sinh vào năm nên giá trị thành phần giữ nguyên Chi phí vận hành bảo dưỡng hàng năm (M): thể chi phí hàng năm cho việc vận hành bảo dưỡng hệ thống Tổng giá trị chi phí vận hành bảo dưỡng năm N tính bằng:  + eo M = MO ∗  d − eo N    + eo    ∗ 1 −       + d   Trong đó: - Mo: chi phí vận hành bảo dưỡng hàng năm; - eo : thể mức độ trượt giá; - d : hệ số chiết khấu; - N : thời gian phân tích tính năm Chi phí điện (F): thể phần chi phí hàng năm cho điện Tổng giá trị chi phí điện tính bằng:  1+ ef F = Ff ∗   d − ef  N    1+ ef    ∗ 1 −       + d   Trong đó: - Ff: chi phí điện năng; - ef : tỷ lệ trượt giá điện; Chi phí thay (R): thể chi phí thay cho phận thành phần có đời sống ngắn thời gian phân tích Gía trị chi phí thay tính bằng: 73 v R=∑ i =1   + eo  RY   Ro      + d   Trong đó: - Ro: chi phí thay thời điểm tiến hành; - RY : năm tiến hành thay thế; - eo : tỷ lệ trượt giá chung; Chi phí tiết kiệm hàng năm = Chi phí điện tiết kiệm hàng năm+chi phí vận hành bảo dưỡng tiết kiệm hàng năm+ chi phí thay tiết kiệm hàng năm Các thông số chung cần thiết cho việc tính tốn, bao gồm: Hệ số chiết khấu: lấy 10% theo thơng lệ phân tích kinh tế Gía điện: giá điện cho cơng nghiệp, tạm tính 1500 VND/kWh Hệ số trượt giá chung: tính chung 3% Hệ số áp dụng cho chi phí vận hàn chi phí thay Thời gian vận hành năm: Thời gian vận hành hệ thống 8760 giờ/năm (24gio/ngày, 365 ngày/năm) Thời gian đánh giá: 15 năm – tính thời gian sống thiết bị, phận có tuổi thọ lớn Như vậy, thiết bị, phận có tuổi thọ thấp 10 năm phải đầu tư bổ sung Bảng 3.4 Tính tốn nhu cầu lượng Thành phần Giá trị Đơn vị 4,4 kW Công suất máy bơm chìm nước thải/1m 0,27 kWh/m3 Cơng suất máy bơm bùn chìm 1,1 kW Cơng suất máy bơm bùn chìm/1m3 0,07 kWh/m3 kW 0,49 kWh/m3 Công suất máy bơm chìm nước thải Cơng suất máy thổi khí Cơng suất máy thổi khí /1m3 74 Bảng 3.5 Tổng hợp giá thành chi phí vận hành Thành phần Giá trị Đơn vị Gía thành điện 1500 VND/kWh Nhu cầu lượng đơn vị 0,83 kWh/m3 Chi phí cho điện 1245 VND/m Gía thành hóa chất 1200 VND/kg Nhu cầu vận hành sử dụng hóa chất 0,006 kg/m 7,2 VND/m Tổng chi phí xử lý 1252,2 VND/m3 Cơng suất cần xử lý 393 m3/ngày Số ngày hoạt động 365 ngày/năm 179.621.829 VND/năm B= 5%A = 8.981.091 VND/năm 188.602.920 VND/năm Tổng chi phí hóa chất Ước tính chi phí hàng năm (A) Ước tính chi phí thay hàng năm (B) Tổng chi phí ước tính 3 Chi phí để xử lý m3 nước thải sinh hoạt cho chung cư cao tầng nhà C – Lô CT3 Linh Đàm 1252,2 VNĐ 75 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN Qúa trình phát triển cơng nghệ xuất công nghệ MBBR thị trường nhìn nhận góc độ phát triển mang tính lịch sử tương lai đầy triển vọng Là loại hình cơng nghệ mới, trước MBBR không coi trọng công nghệ truyền thống Tuy nhiên, MBBR công nghệ ngày lựa chọn nhiều Công nghệ MBBR đánh công nghệ đại Với nước thải sinh hoạt, sau xử lý nước đạt tiêu chuẩn loại A với tiêu chí đạt tiêu chuẩn cao Cơng nghệ MBBR hệ thống nhỏ gọn, việc ghép module nhỏ thành khối lớn nhằm tăng hay giảm công suất, tăng hiệu xử lý thực dễ dàng, điều tương đương với khả thích nghi điều kiện có mức dao động lưu lượng lớn Xét khía cạnh kinh tế, đầu tư vào cơng nghệ MBBR kế hoạch hợp lý, bước triển khai theo đợt xây dựng, theo quy mô giai đoạn Do nhỏ gọn nên cụm xử lý dùng MBBR đặt đâu, tầng hầm tòa nhà, góc nhỏ khu thị, nhiều nghiên cứu khác cho thấy MBBR khơng có mùi, loại bỏ vi khuẩn đảm bảo yêu cầu trước xả bên ngồi mơi trường Cịn nhìn nhận góc độ mơi trường – xã hội MBBR thực cơng nghệ thân thiện mơi trường, đem lại hiệu xã hội to lớn Không trả lại môi trường nguồn nước chất lượng cao, khơng cịn chất độc hại hay mầm bệnh từ vi khuẩn, virus, giảm tượng mùi nặng phát tán mơi trường khơng khí MBBR phù hợp với cụm xử lý phân tán nhỏ gọn khơng chiếm nhiều diện tích, quản lý vận hành dễ dàng, quản lý thành cụm Chính ưu việt MBBR ứng dụng nhiều nước tiên tiến giới Hy vọng tương lai, MBBR áp dụng nhiều Việt Nam, tới ngõ xóm, khu vực xa xơi để tất người dân có quyền hưởng mơi trường 76 KIẾN NGHỊ Rào cản đáng kể việc triển khai hệ thống MBBR tinh chi phí cao đầu tư tồn Tuy nhiên có số yếu tố điều khiển làm nhẹ vấn đề Trước hết yếu tố pháp luật mơi trường, cần có mơt sách nghiêm ngặt việc bảo tồn hạn chế ô nhiễm nước, thể định hướng phát triển công nghệ lĩnh vực từ 40 năm qua Về điều này, quốc gia có sách ưu đãi cho tổ chức, khuyến khích đầu tư tài cho nghiên cứu phát triển cơng nghệ cao, cơng nghệ MBBR năm gần Ngồi ra, nước thải sau xử lý cơng nghệ MBBR có chất lượng tốt, khơng cịn cặn lắng, vi khuẩn gây bệnh khuyến khích tái sử dụng nước thải choc mục đích cơng cộng để tăng lợi ích hiệu đầu tư Đối với tổ chức hoạt động lĩnh vực môi trường, tích cực hình thành liên doanh quốc tế dự án xử lý nước thải nước nhằm tiếp tục nghiên cứu, học hỏi đưa vào ứng dụng công nghệ đại Công nghệ MBBR dù áp dụng nhiều nước giới cần có nhiều nghiên cứu điều kiện Việt Nam để công nghệ MBBR phát huy tối đa hiệu xử lý 77 TÀI LIỆU THAM KHẢO Bộ Tài nguyên Môi trường (2005), Báo cáo trạng môi trường Quốc gia Trường Đại học Xây dựng Việt Nam hợp tác với Trường Đại học Tokyo (2015), Báo cáo dự án nghiên cứu “Phát triển hệ thống sử dụng nước đô thị thích ứng với biến đổi khí hậu” Hồng Huệ (1993), Cấp thoát nước NXB Xây dựng, Hà Nội Luật mơi trường Quốc hội khóa XI, kỳ họp thứ thông qua ngày 29/11/2005 Nghị định số 88/2007/NĐ-CP Chính phủ ban hành ngày 28/05/2007 nước đô thị khu công nghiệp Quyết định Thủ tướng Chính phủ số 35/1999/QĐ-TTG ngày 05/03/1999 việc phê duyệt Định hướng phát triển nước thị Việt Nam đến năm 2020 Bộ Xây dựng (2002), Yêu cầu chung môi trường trạm xử lý nước thải tập trung - TCVN 7222 : 2002 Bộ Xây dựng (2008), Thoát nước – Mạng lưới cơng trình bên ngồi - Tiêu chuẩn thiết kế - TCXDVN 7957 : 2008 Bộ Tài nguyên Môi trường (2008), Quy chuẩn Kỹ thuật Quốc gia Chất lượng nước mặt - QCVN 08 : 2008/BTNMT 10 Bộ Tài nguyên Môi trường (2008), Quy chuẩn Kỹ thuật Quốc gia Nước thải sinh hoạt - QCVN 14 : 2008/BTNMT 11 Bộ Tài nguyên Môi trường (2009), Quy chuẩn Kỹ thuật Quốc gia Nước thải công nghiệp - QCVN 24 : 2009/BTNMT 12 TS.Trịnh Xuân Lai (1999), Tính tốn thiết kế cơng trình xử lý nước thải, Nhà xuất Xây dựng, Hà Nội 13 PGS TS Trần Đức Hạ (2005), Lựa chọn công nghệ xử lý nước thải phù hợp cho đô thị Việt Nam, Trung tâm Kỹ thuật Môi trường Đô thị, Hà Nội 14 PGS TS Trần Đức Hạ (2006), Xử lý nước thải đô thị, Nhà xuất KH&KT, Hà Nội 15 PGS TS Trần Đức Hạ (2006), Xử lý nước thải quy mô nhỏ vừa, Nhà xuất KHKT, Hà Nội 16 Christopher Goode (2010), Understanding Biosolids Dynamics in a Moving Bed Biofilm Reactor, Doctor of Philosophy, Universty of Toronto ... vi nghiên cứu đề tài a Đối tượng nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu: Công nghệ xử lý nước thải MBBR b Phạm vi nghiên cứu Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu, đề xuất công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt. .. đề tài Nghiên cứu, tìm hiểu cơng nghệ MBBR giới Việt Nam, phân tích ưu nhược điểm đánh giá khả ứng dụng MBBR xử lý nước thải sinh hoạt dịch vụ Từ đề xuất cơng nghệ MBBR xử lý nước thải sinh hoạt. .. lên Kết nước qua xử lý có chất lượng cao hết, tiết kiệm không gian giảm chi phí hoạt động thực Với ưu việc nghiên cứu thực đề tài ? ?Nghiên cứu đề xuất công nghệ MBBR xử lý nước thải sinh hoạt dịch