Nghiên cứu hoàn thiện công nghệ và thiết bị xử lý nước ríc rác bãi chôn lấp đá mài thành phố thái nguyên

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ******************************** LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC NGHIÊN CỨU HỒN THIỆN CƠNG NGHỆ VÀ THIẾT BỊ XỬ LÝ NƯỚC RÍC RÁC BÃI CHƠN LẤP ĐÁ MÀI THÀNH PHỐ THÁI NGUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG DƯƠNG THỊ PHƯƠNG ANH HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS NGUYỄN THỊ SƠN HÀ NỘI 2007 MỤC LỤC Trang MỞ ĐẦU .1 Chương KHÁI QUÁT VỀ NƯỚC RÁC 1.1 Sự hình thành nước rác 1.1.1 Tính tốn lượng nước rác phát sinh 1.1.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến khối lượng thành phần nước rác 1.1.2.1 Ảnh hưởng thành phần rác chôn lấp 1.1.2.2 Ảnh hưởng thời tiết, khí hậu .8 1.1.2.3 Ảnh hưởng công nghệ chôn lấp, vận hành loại hình bãi chơn lấp .9 1.1.2.4 Ảnh hưởng thời gian chôn lấp (tuổi bãi) .11 1.2 Đặc trưng nước rác 15 1.2.1 Tính chất lý học, hố học sinh học nước rác 15 1.2.1.1 Tính chất lý học 15 1.2.1.2 Thành phần hoá học 15 1.2.1.3 Tính chất sinh học 17 1.2.2 Đặc trưng nước rác số bãi chôn lấp giới Việt Nam 18 1.2.2.1 Đặc trưng nước rác số bãi chôn lấp giới .18 1.2.2.2 Đặc trưng nước rác số bãi chôn lấp Việt Nam .19 Chương TỔNG QUAN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC RÁC 2.1 Kiểm soát nước rác .21 2.2 Các phương pháp xử lý nước rác 23 2.2.1 Phương pháp hóa lý 23 2.2.2.1 Phương pháp đông keo tụ 23 2.2.2.2 Phương pháp hấp phụ .24 2.2.2 Phương pháp hóa học .25 2.2.3 Phương pháp học 27 2.2.4 Phương pháp sinh học 27 2.2.4.1 Quá trình xử lý sinh học yếm khí .27 2.2.4.2 Quá trình xử lý sinh học hiếu khí .30 2.2.4.3 Quá trình xử lý sinh học thiếu khí .31 2.3 Một số công nghệ ứng dụng để xử lý nước rác giới Việt Nam 32 2.3.1 Nguyên tắc lựa chọn công nghệ xử lý nước rác 32 2.3.2 Một số công nghệ ứng dụng để xử lý nước rác giới 33 2.3.2.1 Các phương pháp xử lý liên hợp 33 2.3.2.2 Xử lý sinh học kết hợp oxy hoá hố học 36 2.3.2.3 Cơng nghệ xử lý yếm-hiếu khí kết hợp đất ngập nước 39 2.3.3 Một số công nghệ ứng dụng để xử lý nước rác Việt Nam 41 2.3.3.1.Công nghệ xử lý yếm-hiếu khí áp dụng bãi chơn lấp Nam Sơn .41 2.3.3.2 Công nghệ xử lý sinh học kết hợp hóa lý áp dụng bãi chôn lấp Đông Thạnh cũ 43 Chương HIỆN TRẠNG BÃI CHƠN LẤP ĐÁ MÀI 3.1 Vị trí bãi chôn lấp 45 3.2 Đặc điểm địa hình, khí hậu khu vực bãi chôn lấp 45 3.2.1 Địa hình 45 3.2.2 Khí hậu .45 3.2.2.1 Mưa 45 3.2.2.2 Độ ẩm, nhiệt độ 46 3.2.2.3 Gió, bão .46 3.3 Đặc điểm - Hoạt động bãi chôn lấp 46 3.4 Tính tốn lượng nước rác phát sinh bãi chơn lấp Đá Mài .48 3.4.1 Lượng nước rác phát sinh trình hoạt động 48 3.4.1.1 Lượng nước rác phát sinh ô chôn lấp số .50 3.4.1.2 Lượng nước rác phát sinh ô chôn lấp số 2, 3, 4, 58 3.4.2 Lượng nước rác phát sinh sau đóng chơn lấp 58 3.5 Công nghệ xử lý nước rác bãi chôn lấp Đá Mài 63 3.5.1 Đặc trưng nước rác bãi chôn lấp Đá Mài 63 3.5.2 Đánh giá trạng công nghệ xử lý nước rác bãi chôn lấp Đá Mài .64 3.5.2.1 Hiện trạng công nghệ xử lý nước rác bãi chôn lấp Đá Mài .64 3.5.2.2 Đánh giá công nghệ xử lý nước rác bãi chôn lấp Đá Mài 66 Chương KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƯỚC RÁC BÃI CHÔN LẤP ĐÁ MÀI 4.1 Mục đích, nội dung phương pháp nghiên cứu 69 4.1.1 Mục đích, đối tượng nghiên cứu 69 4.1.2 Nội dung nghiên cứu 69 4.1.3 Phương pháp nghiên cứu 69 4.1.3.1 Phương pháp phân tích tiêu hoá lý .69 4.1.3.2 Phương pháp phân tích tiêu hố học 69 4.2 Kết nghiên cứu xử lý nước rác bãi chôn lấp Đá Mài .73 4.2.1 Kết khảo sát đặc trưng nước rác 73 4.2.2 Kết nghiên cứu xử lý nước rác đông keo tụ 74 4.2.3 Kết nghiên cứu xử lý nước rác fenton 78 Chương HOÀN THIỆN CÔNG NGHỆ VÀ THIẾT BỊ XỬ LÝ NƯỚC RÁC BÃI CHƠN LẤP ĐÁ MÀI 5.1 Đề xuất cơng nghệ 82 5.2 Tính tốn thiết kế hệ thống xử lý 83 5.2.1 Bể điều hòa 83 5.2.2 Hệ thống bể đông keo tụ 84 5.2.2.1 Bể khuấy trộn phản ứng .84 5.2.2.2 Bể tạo 85 5.2.2.3 Bể lắng .85 5.2.3 Hệ thống sinh học 86 5.2.3.1 Bể xử lý yếm khí UASB 86 5.2.3.1 Bể xử lý hiếu khí .88 5.2.4 Bể lắng sau aeroten 92 5.2.4.1 Bể lắng sau aeroten bậc 92 5.2.4.2 Bể lắng sau aeroten bậc 92 5.2.5 Hồ sinh học 92 KẾT LUẬN .93 Luận văn thạc sỹ Đại học Bách khoa Hà Nội MỞ ĐẦU Nước ta trình cơng nghiệp hóa-hiện đại hóa, kinh tế đất nước có biến chuyển đáng kể, đời sống người dân ngày nâng cao Tuy nhiên với phát triển kinh tế khai thác thái dẫn đến cạn kiệt tài nguyên thiên nhiên phát sinh ngày nhiều chất thải Đặc biệt thành phố lớn chất thải có chất thải rắn làm gia tăng nhiễm môi trường tác động không nhỏ đến sức khỏe cộng đồng Không Việt Nam mà nhiều nước giới vấn đề phát sinh xử lý chất thải rắn quan tâm Khác với nước có kinh tế phát triển, nước ta chất thải sinh hoạt từ đô thị, khu dân cư tập trung không phân loại từ nguồn phần lớn đem chôn lấp, phần nhỏ tái chế thành phân vi sinh Chôn lấp phương pháp phổ biến đơn giản, áp dụng rộng rãi hầu giới Tuy nhiên phương pháp có nguy gây nhiễm mơi trường lớn, đặc biệt ô nhiễm nguồn nước mặt, nước ngầm lan truyền chất độc hại thấm từ bãi chơn lấp Nước rác hình thành từ hàm ẩm rác, từ vật liệu phủ, phân huỷ chất hữu với nguồn nước mưa thấm ngấm Một số bãi nằm vùng trũng có thêm lượng nước ngầm thấm vào Nước rác chứa nhiều thành phần ô nhiễm hữu vô cơ, chất rắn lơ lửng, kim loại nặng, Tuy nhiên hàm lượng chất ô nhiễm khối lượng nước rác biến động lớn theo đặc trưng rác thải, theo vị trí địa lý, tính chất thổ nhưỡng bãi chơn lấp, theo thời tiết, khí hậu, Sự đa dạng thành phần dao động lớn nồng độ gây khó khăn khơng nhỏ cho trình xử lý nước rác dẫn tới nhiều hệ thống xử lý xây dựng hoạt động hiệu không vận hành Xây dựng hệ thống xử lý nước rác đồng thời với quy hoạch thiết kế xây dựng bãi chôn lấp vấn đề cấp thiết khu đô thị vùng dân cư tập trung Thành phố Thái Nguyên có vị trí địa lý thuận lợi: nằm cách thủ Hà Nội 80km phía Bắc, có nhiều tiềm phát triển kinh tế xã hội Hiện Dương Thị Phương Anh CH2005 - Kỹ thuật môi trường Luận văn thạc sỹ Đại học Bách khoa Hà Nội việc thu gom, xử lý chất thải rắn vấn đề gây xúc cho người dân cấp quản lý Cả thành phố có bãi chôn lấp hợp vệ sinh (Bãi rác Đá Mài) nằm địa bàn xã Tân Cương, cách thành phố khoảng 12km Hiện bãi có hệ thống xử lý nước ríc rác hoạt động hiệu quả, nước thải sau xử lý không đảm bảo tiêu chuẩn thải TCVN 5945-2005 (cột B) Việt Nam Đề tài “Nghiên cứu hồn thiện cơng nghệ thiết bị xử lý nước ríc rác bãi chơn lấp Đá Mài thành phố Thái Nguyên” thực nhằm góp phần đưa hệ thống vào hoạt động hiệu cao Kết nghiên cứu sở để cấp quản lý lựa chọn công nghệ xử lý nước rác phù hợp cho bãi chơn lấp Đá Mài góp phần giải vấn đề ô nhiễm nước rác gây Nội dung đề tài gồm có chương: Chương Khái quát nước rác Chương Tổng quan công nghệ xử lý nước rác Chương Hiện trạng bãi chôn lấp Đá Mài Chương Kết nghiên cứu xử lý nước rác bãi chôn lấp Đá Mài Chương Hồn thiện cơng nghệ xử lý nước rác bãi chôn lấp Đá Mài Dương Thị Phương Anh CH2005 - Kỹ thuật môi trường Luận văn thạc sỹ Đại học Bách khoa Hà Nội Chương KHÁI QUÁT VỀ NƯỚC RÁC Có thể định nghĩa nước rác chất lỏng hình thành q trình chơn lấp chất thải rắn Nước rác có nguồn gốc từ rác đem chơn lấp, từ q trình phân huỷ, nước mưa, nước mặt nước ngầm thấm ngấm Các chất ô nhiễm nước rác đa dạng, phức tạp khó kiểm sốt Vì nước rác cần quản lý thật chặt chẽ để tránh gây ô nhiễm cho nguồn tiếp nhận 1.1 Sự hình thành nước rác Nước rác hình thành nhiều nguồn khác nhau: - Độ ẩm rác - Quá trình phân huỷ chất hữu rác - Nước mưa, nước mặt, nước ngầm thấm ngấm - Nước từ vật liệu bổ sung (chế phẩm EM, phun tưới tạo độ ẩm) 1.1.1 Tính tốn lượng nước rác phát sinh Lượng nước rác hình thành tính dựa vào cân nước cho bãi chôn lấp Đối với bãi chơn lấp hợp vệ sinh, bỏ qua lượng nước thấm qua thành bãi, đáy bãi vào ô chôn lấp Các thành phần tạo nên cân nước chơn lấp thể hình 1.1: * Nước vào từ phía chơn lấp G1 (nước mưa nước từ lớp ngấm xuống): Đối với lớp ô chôn lấp, nước từ phía tương ứng với nước mưa thấm qua vật liệu phủ Đối với lớp bên dưới, nước từ phía tương ứng với nước thấm qua chất thải rắn lớp Vấn đề quan trọng tính tốn cân nước cho chơn lấp xác định lượng mưa thực thấm qua lớp phủ Với vùng hoạt động chôn lấp, nước mưa rơi vào ô chôn lấp mưa trời nắng khô hanh phần lượng nước ô chôn lấp bay Lượng nước mưa lượng nước bay tính tốn dựa theo số liệu hồi cứu trạm khí tượng khu vực quan trắc vịng 20 năm Dương Thị Phương Anh CH2005 - Kỹ thuật môi trường Luận văn thạc sỹ Đại học Bách khoa H Ni N-ớc m-a từ lớp ngấm xuống G1 N-ớc bay G4 N-ớc rác, vật liệu phđ G2 N-íc EM G3 N-íc tÝch r¸c,vËt liệu phủ G6 N-ớc tiêu tốn cho phản ứng sinh học G5 N-ớc ngấm xuống lớp d-ới n-ớc rác G7 Gn-íc r¸c = G7 = [G1 + G2vl +G2 r+ G3 ] – [G4 + G5 + G6 vl + G6r] Hình 1.1 Sơ đồ cân nước cho ô chôn lấp * Nước chất thải rắn, vật liệu phủ G2: Lượng nước vào với vật liệu phủ tuỳ thuộc vào loại, nguồn gốc vật liệu phủ mùa năm Lượng ẩm tối đa có vật liệu phủ tính theo hệ số giữ nước vật liệu Giá trị điển hình đất trồng 6-12%, với đất sét pha 2331% Nước vào bãi rác với chất thải độ ẩm có sẵn chất thải độ ẩm từ khơng khí từ nước mưa Khi thời tiết khô, phần ẩm tuỳ theo điều kiện lưu giữ * Nước từ vật liệu bổ sung (chế phẩm EM) G3: Chế phẩm EM có tác dụng diệt côn trùng khử mùi phân huỷ rác thải tạo Thông thường người ta sử dụng dung dịch EM thứ cấp pha loãng để phun vào rác, có lượng nước từ dung dịch EM vào ô chôn lấp Định mức: 30l EM/tấn rác tươi * Nước bay G4: Gồm nước bay theo độ ẩm khơng khí khí bãi rác Khí bãi rác có mang theo lượng nước định thường bão hoà nước Lượng nước bay khỏi bãi rác tính theo định luật khí lý tưởng (chấp nhận khí bãi rác bão hồ nước): PV = nRT Trong đó: P - Áp suất hóa nước nhiệt độ T, atm V - Thể tích khí, m3 Dương Thị Phương Anh CH2005 - Kỹ thuật môi trường Luận văn thạc sỹ Đại học Bách khoa Hà Nội n - Số mol R = Hằng số khí T = Nhiệt độ, oK * Nước tiêu tốn cho hình thành khí bãi rác G5: Nước sử dụng q trình phân huỷ yếm khí chất hữu có chất thải rắn Giả thiết thành phần hữu chất thải rắn có cơng thức tổng qt CaHbOcNd, lượng nước tiêu tốn tính theo phương trình phản ứng phân huỷ: CaHbOcNd + 4a − b − 2c − 3d H2O 4a − b + 2c + 3d 4a − b − 2c − 3d CH4+ CO2+dNH3 8 Nói chung, thành phần hữu chất thải rắn chia thành loại: loại phân huỷ nhanh (3 tháng đến năm) nguyên liệu nguồn gốc động thực vật, giấy báo, giấy văn phịng, bìa cactong loại phân huỷ chậm (tới 50 năm hơn) nhựa, cao su, da, gỗ, vải [14] Mức độ phân huỷ sinh học thành phần hữu phụ thuộc vào hàm lượng lignin có chất thải; hàm lượng lignin cao hiệu phân huỷ sinh học giảm Rác có nguồn gốc chất thải từ chế biến thực phẩm với hàm lượng lignin 0,4% hiệu phân hủy sinh học đạt 82%; ngược lại giấy báo với hàm lượng lignin 21,9% hiệu phân hủy sinh học đạt 22% (bảng 1.1) Bảng 1.1 Mức độ phân huỷ sinh học thành phần hữu chất thải sinh hoạt [14] Thành phần hữu Chất thải thực phẩm Giấy báo Giấy văn phịng Bìa cactong Hàm lượng lignin (%) 0,4 21,9 0,4 12,9 Thành phần phân huỷ sinh học (%) 82 22 82 47 Để tính lượng nước tiêu tốn cho phản ứng hình thành khí bãi rác cần xác định cơng thức hoá học gần thành phần phân huỷ nhanh chậm sở biết tỷ lệ mol nguyên tố cấu tạo nên thành phần Do cần xác định cụ thể thành phần hữu có rác thải đem chôn lấp Theo [14] công thức tổng quan thành phần hữu phân huỷ nhanh C68H111O50N Quá trình phân hủy cân theo phương trình phản ứng [14]: Dương Thị Phương Anh CH2005 - Kỹ thuật môi trường Luận văn thạc sỹ Đại học Bách khoa Hà Nội C68H111O50N + 16H2O → 35CH4 + 33CO2 + NH3 (*) 1741 288 560 1452 17 Lượng nước cần thiết để phân huỷ đơn vị khối lượng khô (1 tấn) thành phần phân huỷ nhanh là: Gn = 288 = 0,165 nước/tấn rác khô phân huỷ nhanh 1741 Từ tính lượng nước tiêu hao cần để hình thành 1m3 khí: Gt.h = Gn 0,165 = tấn/m3 Vkhi Vkhi Vkhi thể tích khí sinh từ phản ứng (*) Tương tự tính cho thành phần hữu phân huỷ chậm * Nước nguồn gốc từ chất thải rắn, vật liệu phủ G6: Chất thải rắn, vật liệu phủ ln có hàm lượng ẩm định Lượng nước tính theo cơng thức: G6 = Gkhơ.FC Trong đó: G6 - Hàm ẩm chất thải rắn, vật liệu phủ, Gkhô - Khối lượng khô chất thải rắn, vật liệu, FC: Hệ số giữ nước vật liệu FC = 0,6 – 0,55 Gtb 10 + Gtb Gtb - Khối lượng trung bình lớp, lb (1tấn = 2204lb) Gtb = [Gcác lớp + (Gkhô + Gnước)/2 + Gvliệu phủ].2204 * Nước khỏi đáy ô chôn lấp G7: Nước khỏi đáy ô chôn lấp bãi rác gọi nước ríc rác Lượng nước rác sinh phụ thuộc nhiều vào lượng nước có rác lượng nước từ vật liệu phủ, vật liệu bổ sung ngoại lai nước mưa thấm ngấm Ta có cân bằng: ∑Gvào = ∑Gra + ∑Gtích luỹ Dương Thị Phương Anh CH2005 - Kỹ thuật môi trường Luận văn tốt nghiệp Đại học Bách khoa Hà Nội 80 Bảng 4.5 Ảnh hưởng tỷ lệ Fe2+/H2O2 tới hiệu xử lý COD độ màu Fe2+ đóng vai trị chất xúc tác H2O2 FeSO4 H2O2 dư YPt/Co COD YCOD (mg/l) (mg/l) (mg/l) (%) (mg/l) (%) 0 - 8111 - 3280 - 273 214 5822 28,22 3003 8,45 547 473 5450 32,81 2921 10,95 1094 1015 3955 51,24 2852 15,24 Pt/Co Tỷ lệ H 2O FeSO4 H2O2 dư Fe2+:H2O2 (mg/l) (mg/l) (mg/l) - 0 1:223 273 1:110 273 1:75 YPt/Co COD YCOD (%) (mg/l) (%) 7853 - 3326 - 196 2796 64,40 2664 19,90 16 187 2544 67,60 2573 22,64 273 24 170 2286 70,89 2408 27,60 Tỷ lệ H 2O FeSO4 H2O2 dư YPt/Co COD YCOD 2+ Fe :H2O2 (mg/l) (mg/l) (mg/l) (%) (mg/l) (%) - 0 - 8025 - 3298 - 1:110 547 275 4442 44,65 2502 24,14 1:55 547 16 268 4223 47,38 2371 28,11 1:37 547 24 235 3882 51,63 2257 31,56 Tỷ lệ H 2O FeSO4 H2O2 dư YPt/Co COD YCOD Fe2+:H2O2 (mg/l) (mg/l) (mg/l) (%) (mg/l) (%) - 0 - 7853 - 3274 - 1:55 1094 374 3685 53,08 2317 36,41 1:28 1094 16 333 2933 62,65 2198 32,86 1:18 1094 24 291 2768 64,75 2082 36,41 Dương Thị Phương Anh Pt/Co Pt/Co Pt/Co CH2005 - Kỹ thuật môi trường Luận văn tốt nghiệp 81 Đại học Bách khoa Hà Nội Từ kết nghiên cứu xử lý nước rác phương pháp fenton cho thấy: Hỗn hợp Fe2+ H2O2 chất oxy hoá mạnh Nó có tác dụng khử màu lớn, đặc biệt tỷ lệ Fe2+:H2O2 = 1:5,5 màu khử gần hoàn toàn Và tỷ lệ này, hiệu khử COD đạt khoảng 50% Thời gian để phản ứng fenton xảy hoàn toàn dài (3,5h) so với thời gian keo tụ - lắng khoảng >30 phút Thời gian lưu nước thải lớn, thể tích thiết bị lớn Khi sử dụng FeSO4 chất xúc tác, giá thành 17180đ/m3 nước rác; FeSO4 chất tham gia phản ứng, giá thành 19415đ/m3 nước rác Ngồi cịn tiêu tốn lượng H2SO4 để đưa pH nước rác từ >8 đến tiêu tốn NaOH để đưa pH trở lại 7-7,5 sau phản ứng fenton Tóm lại: Phương pháp fenton phương pháp xử lý có giá thành xử lý cao Nếu sử dụng FeSO4 chất xúc tác, phải tốn chi phí để xử lý H2O2 dư Chỉ nên áp dụng phương pháp Fenton độ màu nước rác sau công đoạn xử lý cuối chưa đạt tiêu chuẩn thải Dương Thị Phương Anh CH2005 - Kỹ thuật môi trường Luận văn tốt nghiệp 82 Đại học Bách khoa Hà Nội Chương HỒN THIỆN CƠNG NGHỆ VÀ THIẾT BỊ XỬ LÝ NƯỚC RÁC BÃI CHƠN LẤP ĐÁ MÀI 5.1 Đề xuất cơng nghệ Trên sở đánh giá trạng công nghệ xử lý nước rác bãi chôn lấp Đá Mài kết nghiên cứu thực nghiệm, cần thiết phải hoàn thiện công nghệ cải tạo hệ thống xử lý sở tận dụng hạng mục sẵn có đảm bảo nước rác đầu đạt tiêu chuẩn thải Hệ thống công nghệ xử lý xử lý phần chất hữu độ màu nhờ q trình oxy hóa Fenton (FeSO4 H2O2), khơng xử lý nitơ amoni Q trình oxy hóa tiêu tốn lượng lớn hóa chất nên giá thành xử lý cao Hiệu trình xử lý sinh học bể hiếu khí thiết bị V2000 không đáng kể Bể hiếu khí hoạt động khơng liên tục khơng có tuần hoàn bùn Bể lắng thiết kế đáy nên khó lấy bùn Cơng nghệ xử lý nước rác lựa chọn xử lý kết hợp hóa lý (keo tụ) sinh học (yếm-hiếu khí) hồ sinh học: Nước rác từ hố thu gom bơm bể điều hịa để điều hồ lưu lượng nồng độ trước vào bể đông keo tụ để tách loại cặn không tan, làm giảm độ màu phần chất hữu Sau keo tụ công đoạn xử lý sinh học yếm khí kết hợp hiếu khí để khử hợp chất nitơ Sơ đồ công nghệ xử lý nước rác bãi chôn lấp Đá Mài thể hình 5.1 Dương Thị Phương Anh CH2005 - Kỹ thuật môi trường Luận văn tốt nghiệp Đại học Bách khoa Hà Nội 83 Bể gom nước rác kết hợp điều hồ Đơng keo tụ - Lắng Bùn thải Xử lý sinh học hiếu khí Bể lắng thứ cấp Bùn tuần hồn Xử lý sinh học yếm khí Sân phơi bùn Hồ quan trắc Hình 5.1 Sơ đồ cơng nghệ xử lý nước rác bãi chơn lấp Đá Mài 5.2 Tính tốn thiết kế hệ thống xử lý Do có biến động thành phần lưu lượng nước rác vào mùa mưa mùa khô nên công nghệ xử lý thiết kế phải đáp ứng biến động Vào mùa mưa lưu lượng nước rác cao thời điểm cao đạt 357m3/ngày nồng độ chất ô nhiễm tương đối thấp: vào đầu mùa mưa COD nằm khoảng 3000mg/l, mùa mưa COD dao động khoảng 1000mg/l Ngược lại vào mùa khô lưu lượng nước rác lại thấp thời điểm cao đạt 20 m3/ngày nồng độ chất hữu cao khoảng 7000mg/l 5.2.1 Bể điều hịa Thể tích điều hồ xác định theo điều kiện vừa điều hoà lưu lượng vừa điều hoà nồng độ nước rác Vđh = Vll + Vnđ Dương Thị Phương Anh CH2005 - Kỹ thuật môi trường Luận văn tốt nghiệp Trong đó: Đại học Bách khoa Hà Nội 84 Vll - Dung tích cần thiết để điều hồ lưu lượng nước thải Vnđ - Dung tích cần thiết để điều hoà nồng độ nước thải Cả giá trị tính theo cơng thức: V = Q.t Trong đó: Q - Lưu lượng nước rác, m3/h Q = 357m3/ngày ≈ 15m3/h (lưu lượng lớn vào mùa mưa) t thời gian điều hoà cần thiết (h) Sử dụng bể điều hoà hệ thống xử lý cũ có ngăn với tổng thể tích 192m3 (diện tích bể 32m2, chiều cao bể 6m chiều cao dự trữ 0,3m) Vậy thời gian điều hòa lưu lượng nồng độ là: tll = tnđ = 6h Vào mùa khô lưu lượng nước rác thấp nhiều cao đạt 20 m3/ngày tức 0,83m3/h Với thời gian điều hòa lưu lượng nồng độ 6h, thể tích cần thiết bể điều hịa 9,96m3 Như vào mùa khô sử dụng ngăn bể điều hòa dùng bơm định lượng bơm nước rác sang hệ thống đông keo tụ 5.2.2 Hệ thống bể đông keo tụ Hệ thống bể đông keo tụ gồm phận: bể phản ứng, bể tạo bể lắng 5.2.2.1 Bể phản ứng Chất đông keo tụ (phèn nhôm) với hàm lượng 1800mg/l bổ sung khuấy trộn với tốc độ nhanh khoảng phút Như thời gian lưu nước bể phút hay 0,0167h Tốc độ thời gian khuấy trộn xác định thực nghiệm Thể tích cần thiết ngăn phản ứng: Vđt1 = Q.t (m3) Trong đó: V: Thể tích ngăn phản ứng (m3) Q: Lưu lượng dòng vào (m3/h) Dương Thị Phương Anh CH2005 - Kỹ thuật môi trường Luận văn tốt nghiệp Đại học Bách khoa Hà Nội 85 t: Thời gian lưu (h) Mùa mưa với lưu lượng max 357 m3/ngày hay 15 m3/h: Vđt1 = 15 x 0,0167 = 0,2505 (m3) Chọn bể: Dài: 1m Rộng: 0,25m Cao: 1m + 0,3m 5.2.2.2 Bể tạo Nước rác phèn trộn bể khuấy trộn đưa sang bể tạo Tại bổ sung chất trợ keo A350 hàm lượng 2mg/l khuấy chậm vòng phút (0,033h) để liên kết nhỏ thành bơng lớn thúc đẩy q trình lắng Thể tích bể tạo bông: Vđt2 = Q.t (m3) Mùa mưa với lưu lượng max 357 m3/ngày hay 15 m3/h: Vđt2 = 15 x 0,033 ≈ 0,5 (m3) Chọn chiều dài: 1m Chiều rộng: 0,5m Chiều cao: 1m + 0,3m Vđt2 = 0,83 x 0,033 ≈ 0,027 (m3) 5.2.2.3 Bể lắng Nước rác sau keo tụ đưa sang bể lắng đứng Bể lắng có kết cấu cho dịng nước lên phân bố chiều cao vùng lắng phải đủ để hạt cặn kết dính với Các bơng cặn lắng xuống đáy bể thải định kỳ Cấu tạo bể gồm có vùng chính: vùng lắng vùng nén cặn Chọn thời gian lưu bể lắng 1h Với lưu lượng max 357 m3/ngày hay 15 m3/h, thể tích bể lắng: Vđt3 = 15 (m3) Dương Thị Phương Anh CH2005 - Kỹ thuật môi trường Luận văn tốt nghiệp Đại học Bách khoa Hà Nội 86 Bể đông keo tụ xây dựng hệ thống cũ gồm thùng phản ứng nhựa thể tích 0,2 m3 Vào mùa khơ lưu lượng nước rác thấp 20 m3/ngày (0,83m3/h), sử dụng hệ thống đông keo tụ Theo kết thực nghiệm, hiệu suất xử lý q trình đơng keo tụ phèn nhôm (nồng độ 1800mg/l) với chất trợ keo A350 (hàm lượng 2mg/l) trình bày bảng 5.1 Bảng 5.1 Hiệu suất xử lý hệ thống bể đông keo tụ Độ màu (Pt/Co) Mùa Mùa khô mưa BOD5 (mg/l) Mùa Mùa khô mưa COD (mg/l) Mùa Mùa khô mưa Trước keo tụ 2600 180 6670 967 9875 2466 Sau keo tụ 2288 158,4 4987 723 3771 942 Thông số Hiệu suất (%) 12 25,23 61,81 5.2.3 Hệ thống sinh học Hệ thống sinh học gồm bể xử lý yếm khí bể xử lý hiếu khí 5.2.3.1 Bể xử lý yếm khí UASB Nước rác sau qua hệ thống đơng keo tụ có BOD5 lớn 2.288 mg/l đưa sang xử lý yếm khí Phương pháp yếm khí sử dụng chủ yếu trình xử lý nước thải có hàm lượng hợp chất hữu cao Phương pháp làm giảm nồng độ chất hữu xuống trước nước rác đưa sang bể hiếu khí (yêu cầu nước rác sau qua xử lý yếm khí có BOD5 ≤ 1.500mg/l) Lựa chọn thông số thiết kế: Lưu lượng max mùa khô: Q = 20m3/ngày ≈ 0,83m3/h COD vào: So = 4987 mg/l; COD ra: S = 1995 mg/l BOD5 vào: 2600 mg/l; BOD5 ra: 1040 mg/l Tổng N vào: 1233 mg/l; N-NH4+ ra: 616 mg/l Tổng P vào: 12,5 mg/l; tổng P ra: mg/l Hiệu làm sạch: E= Dương Thị Phương Anh So − S 4987 − 1995 = = 60% So 4987 CH2005 - Kỹ thuật môi trường Luận văn tốt nghiệp Đại học Bách khoa Hà Nội 87 Lượng COD cần khử ngày: G = Q x (So - S) x 10-3 = 20 x (4987-1995) x 10-3 = 58,94 kg/ngày Chọn thời gian lưu nước bể ngày Tải trọng COD: a = (4987-1995) x 10-3/ = 0,748 kg COD/m3.ngày Dung tích xử lý yếm khí cần thiết: V= G 58,94 = = 80 (m3) a 0,748 Dung tích dự phịng lấy 10% dung tích cần thiết Tổng dung tích bể xử lý yếm khí: V = 80 + 80 x 10% = 88 (m3) Bể thiết kế dạng khối hộp đáy vng, kích thước đáy ½ chiều cao Bề rộng đáy là: b = 3,53m Chiều cao bể: h = 7,06m Bể chia ngăn: ngăn thực giai đoạn thủy phân, ngăn thực giai đoạn metan hóa Chiều cao bể ngăn giảm ½ so với bể ngăn: h’ = 3,53m Kích thước ngăn V’ = 44m3 Diện tích đáy ngăn: V' 44 = = 12,5(m2) ' 3,53 h 0,83 Q = = 0,066 m/h Vận tốc dòng lên bể: v = 12,5 F F= Kiểm tra thời gian lưu nước bể: t= V 88 = = 4,4 ngày Q 20 Mùa mưa với lưu lượng lớn Qmax = 357 m3/ngày ≈ 15m3/h nồng độ chất hữu nhỏ nhiều nằm khoảng 1000mg/l Khi Dương Thị Phương Anh CH2005 - Kỹ thuật môi trường Luận văn tốt nghiệp 88 Đại học Bách khoa Hà Nội nước rác khơng qua xử lý yếm khí mà bơm sang bể xử lý hiếu khí 5.2.3.1 Bể xử lý hiếu khí Nước rác từ bể yếm khí đưa sang xử lý tiếp bể hiếu khí cấp để khử tiếp chất hữu hợp chất nitơ Nước rác sau qua bể hiếu khí cấp đạt tiêu chuẩn TCVN 5945:2005 - cột B Lựa chọn thông số thiết kế vận hành hệ thống aeroten cấp: Bảng 5.2 Thông số đầu vào đầu hệ thống aeroten cấp Dòng vào 1995 1040 616 COD (mg/l) BOD5 (mg/l) N-NH4+ (mg/l) Tổng P (mg/l) Sau aeroten 800 300 100 Sau aeroten 100 50