Khảo sát đánh giá hiện trạng ô nhiễm đề xuất phương pháp quy hoạch và quản lý nước thải thành phố vinh tỉnh nghệ an

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ******************************** LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC KHẢO SÁT, ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG Ô NHIỄM, ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN QUY HOẠCH VÀ QUẢN LÝ NƯỚC THẢI THÀNH PHỐ VINH – TỈNH NGHỆ AN NGÀNH: KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG ĐINH SỸ KHÁNH VINH HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS NGUYỄN THỊ SƠN HÀ NỘI 2007 ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SỸ MỞ ĐẦU Thành phố Vinh trung tâm kinh tế, văn hoá, khoa học công nghệ, giáo dục đào tạo tỉnh Nghệ An khu vực Bắc Trung Bộ, đầu mối giao lưu kinh tế văn hoá vùng, nước quốc tế Thành phố Vinh coi thành phố có sở hạ tầng khang trang mơi trường xanh, sạch, đẹp Trong tương lai, thành phố mở rộng vươn theo hướng Bắc, Đông Bắc Đông Nam Thành phố Vinh nằm trục tam giác du lịch tỉnh Nghệ An, bốn tỉnh trọng điểm du dịch nước Chính phủ phê duyệt Vinh có nhiều cảnh quan hấp dẫn, nhiều di tích lịch sử văn hố có giá trị, vùng đất tiềm du lịch Núi Quyết nằm bên bờ sông Lam, bên dãy Hồng Lĩnh với phong cảnh sơn thuỷ hữu tình (thu hút khách du lịch) Dọc theo sông Lam xuống Hưng Hồ có rừng bần ngập mặn với diện tích 68 ha, với hàng vạn chim khác loại tạo nên vườn chim tự nhiên hấp dẫn, nơi vùng du lịch sinh thái đầy tiềm Di tích lịch sử văn hố có Phượng Hồng Trung Đô, thành cổ Vinh, đền Hồng Sơn số di tích lịch sử cách mạng cột cờ Bến Thuỷ, làng đỏ Hưng Dũng Tuy nhiên xây dựng lại từ năm 70 kỷ 20, hạ tầng đô thị xuống cấp nghiêm trọng không đáp ứng vấn đề gia tăng dân số kinh tế phát triển, vấn đề nước xử lý nước thải nỗi xúc, lo lắng cấp lãnh đạo tỉnh, đặc biệt người dân sống vùng bị ô nhiễm nặng nước thải gây nên Theo báo cáo UBND thành phố Vinh môi trường thị bình qn ngày, lượng nước thải nói chung (sinh hoạt, cơng nghiệp, bệnh viện ) thành phố đổ vào mương ước tính 10.000m3 Phần lớn lượng nước thải chưa qua xử lý xử lý chưa đạt chuẩn cho phép đổ chung vào hệ thống nước mưa thị Cho đến chưa có số liệu tài liệu phân tích, đánh giá thống kê tổng hợp trạng ô nhiễm nước thải đô thị thành phố Vinh Trong Đinh Sỹ Khánh Vinh Trang ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SỸ cơng trình, dự án xây dựng nâng cấp chỉnh trang đô thị, nâng cấp hệ thống nước cần thiết phải có số liệu điều tra, phân tích, đánh giá sát thực trạng ô nhiễm nước thải thành phố Vinh làm cứ, sở khoa học để có kế hoạch, quy hoạch, sách phát triển đắn kịp thời nhằm ngăn ngừa nhiễm suy thối mơi trường cách có hiệu Thành phố Vinh có dân số khoảng 230.000 người dự kiến dân số đến năm 2030 khoảng 450.000 người, với nhiều sở Công nghiệp, bệnh viện, trường học, dịch vụ Thành phố nằm cửa sơng Lam, có cốt địa hình khoảng – 6m mực nước biển Đặc biệt ngày mưa lớn thành phố xảy ngập lụt cục nước mưa ngồi thành phố mực nước sơng cao Cần có giải pháp để giảm thiệt hại kinh tế Ngoài ra, nước thải khơng phân luồng chung với nước mưa, không tách xử lý gây ô nhiễm mương thoát nước làm suy thoái chất lượng môi trường nước mặt, nước ngầm thành phố, gây ảnh hưởng đáng quan tâm tới đời sống, sức khoẻ cộng đồng đe doạ lây lan dịch bệnh cho nhân dân thành phố Vì vậy, để phục vụ cho nhiệm vụ cơng nghiệp hố, đại hố, việc quy hoạch phát triển đô thị tương lai cách bền vững, việc điều tra, đánh giá thực trạng ô nhiễm nước thải đô thị thành phố Vinh vấn đề xúc Đồng thời sở thông tin thu thập được, lựa chọn phương án xây dựng mơ hình xử lý nước thải khu vực có khối lượng nước thải lớn, tải lượng ô nhiễm cao, nguy ô nhiễm nghiêm trọng Đề tài “Khảo sát, đánh giá trạng ô nhiễm, đề xuất phương án quy hoạch quản lý nước thải thành phố Vinh – tỉnh Nghệ An” nhằm đưa giải pháp thoát nước mưa, nước thải, xử lý nước thải, phù hợp với quy hoạch phát triển thành phố đến năm 2030 Đinh Sỹ Khánh Vinh Trang ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SỸ Mục tiêu đề tài Trên sở điều tra, khảo sát, phân tích đánh giá trạng nước thải, đề xuất giải pháp thu gom xây dựng hệ thống xử lý nước thải đạt tiêu chuẩn môi trường cho thành phố Vinh Phạm vi nghiên cứu địa điểm thực Điều tra, khảo sát, phân tích đánh giá trạng nước thải sinh hoạt số khu tập trung dân cư điển hình thành phố Vinh như: Khu kinh doanh buôn bán, trường học, khu nhà tập thể, khối dân cư nội thành, xóm dân cư ngoại thành Nội dung thực Khảo sát, thu thập số liệu tài liệu điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội; trạng hệ thống thoát nước thải thành phố Vinh Điều tra, phân tích, đánh giá chất lượng nước thải thành phố Vinh Nghiên cứu, cải tạo lại hệ thống thoát nước thải nước mưa Đánh giá tải lượng ô nhiễm, đề xuất công nghệ thiết kế hệ thống xử lý nước thải tập trung cho thành phố Vinh Đinh Sỹ Khánh Vinh Trang ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SỸ CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ ĐIỀU KIỆN TỰ NHIªN, KINH TẾ XÃ HỘI VÀ QUI HOẠCH THÀNH PHỐ VINH ĐẾN NĂM 2030 I.1 Vài nét điều kiện tự nhiên, KT-XH thành phố Vinh I.1.1 Điều kiện tự nhiên - Vị trí địa lý Thành Phố Vinh nằm toạ độ địa lý 18040" Vĩ độ Bắc 105040" Độ kinh Đông - Phía Đơng, Bắc giáp huyện Nghi Lộc - Phía Nam giáp tỉnh Hà Tĩnh - Phía Tây giáp huyện Hưng Nguyên Vinh giao điểm tuyến giao thông Bắc Nam Đông Tây Đường Quốc Lộ 1A đường Sắt Bắc Nam chạy qua, đầu mối giao thông đường Quốc Lộ 46, 48, 7, đến huyện tỉnh, ngoại tỉnh nước bạn Lào, Thái Lan Thành phố Vinh cách cảng Cửa Lò 17 km, cảng Quốc tế quan trọng khơng Nghệ An, Bắc Trung Bộ mà cịn cho nước bạn Lào Đông Bắc Thái Lan trình hợp tác giao lưu Quốc tế với nước khu vực Thế giới Sân bay Vinh có tuyến bay nước, nâng cấp để có tuyến bay đường dài Quốc tế Thành Phố Vinh có 13 phường, xã, diện tích đất tự nhiên 67,71 km2, phân bổ sau: Bảng 1.1: Diện tích phường, xã [1] Tên phường xã Diện tích (ha) Tổng diện tích 6471.28 Nội thành 2853.62 1.-Phường Đội Cung 68.22 2.-Phường Trung Đô 284.4 3.-Phường Quang Trung 59.17 4.-Phường Trường Thi 223.41 Đinh Sỹ Khánh Vinh Trang ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI 5.-Phường Bến Thuỷ 6.-Phường Hồng Sơn 7.-Phường Lê Mao 8.-Phường Lê Lợi 9.-Phường Hưng Bình 10.-Phường Hà Huy Tập 11.-Phường Hưng Dũng 12.-Phường Đông Vĩnh 13.-Phường Cửa Nam Ngoại thành 14.-Xã Hưng Đông 15.-Xã Hưng Lộc 16.-Xã Vinh Tân 17.-Xã Hưng Hoà 18.-Xã Nghi Phú LUẬN VĂN THẠC SỸ 229.40 49.38 102.01 252.51 225.28 209.26 565.52 374.46 210.6 3617.65 720.78 663.98 323.36 1248.97 660.56 - Địa hình, địa mạo Địa hình Thành phố Vinh kiến tạo hai nguồn phù sa, phù sa sơng Lam phù sa biển Địa hình nằm khu vực phẳng, cao mực nước biển khoảng +4 m, khơng đơn điệu có núi Quyết Núi Quyết nằm phía đơng Thành phố, ven bờ sơng Lam Về phía Nam Đơng nam, Thành phố bao hai dịng sơng, sơng Lam sông Rào Đừng Sông Rào Đừng sông nhỏ, bắt nguồn từ chân núi Đại Huệ, qua Vinh chảy qua phường Cửa Nam, Vinh Tân, Hồng Sơn,và Trung Đơ sau hợp với sơng Lam để đổ biển Sơng Lam (sơng Cả) dịng sơng lớn tỉnh Nghệ An Lưu vực sông Cả với diện tích lưu vực đạt 27500 km2, đất Lào chiếm 34,8% Tồn lưu vực có chiều dài sơng 531 km, phần Việt Nam 361 km Bắt nguồn từ vùng núi Pu Nam Pa Pu San – Lào có độ cao (1800-2000)m, sơng chảy theo hướng Tây, qua Thành phố Vinh, dịng sơng mở rộng ra, uốn khúc chảy chậm biển Bề mặt địa hình dốc thoải xuống phía biển 14 km phía Đơng phía Tây bề mặt tương đối phẳng với độ dốc Giữa Vinh Cửa Lị có nhiều đụn cát trải dài hướng song song với bờ biển, cao mực nước biển khoảng +5m, Đinh Sỹ Khánh Vinh Trang ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SỸ Các đồi phía Tây thành phố Vinh tạo nên địa hình tương tự, trải dài hướng phía đất liền địa điểm cách Vinh km hướng tây Đá sườn đồi núi bị phong hố phần tới tồn bộ, vật liệu bị phong hoá tạo thành phần lớp đất đá Lớp đất che phủ cỏ dại, cối rừng - Đặc điểm khí hậu Thành phố Vinh có hai mùa rõ rệt, mùa khô bắt đầu tháng 03 đến tháng 08, mùa mưa từ tháng 09 đến tháng 02 năm tới Lượng mưa hàng tháng trung bình (bằng mm) thành phố Vinh thể bảng Các phạm vi nhiệt độ từ nhiệt độ tối đa hàng ngày 37- 38oC tháng 05 tới tháng 08, nhiệt độ cao hàng ngày 42.1o, nhiệt độ thấp hàng ngày 12-18oC tháng 01 đến tháng 03, thấp tuyệt đối 4oC Độ ẩm trung bình từ 85 đến 90% Bảng 1.2 - Lượng mưa trung bình hàng tháng Vinh [2] Tháng I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Tổng cộng mm 52 44 46 61 136 116 122 188 490 427 191 68 1944 Thành phố Vinh nằm dọc Sông Lam kéo dài đến biển Đông đặc biệt dễ bị ngập lụt kết hợp thuỷ triều mực nước sông cao Đặc biệt kết hợp vào năm 1978 diện tích rộng lớn thành phố bị ngập lụt Dự kiến tần suất trận lũ năm 1978 có khoảng thời gian xuất trở lại 100 năm Lượng mưa ghi lại Vinh thực tế thấp năm 1973 nhiên lưu lượng sông Lam đươc ghi lại Trạm Yên Thượng, thượng nguồn cách cửa sông khoảng 35 km gần gấp đôi, chi tiết bảng 1.2 Rõ ràng lượng mưa lưu vực rộng 27.500 km2 Sông Cả không liên quan đến lượng mưa ghi lại Vinh Đinh Sỹ Khánh Vinh Trang ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SỸ Hình1.1:Bản đồ ngập khu vực lụt mùa lũ năm 1978 Hình 1.1 Thể phạm vi ngập lụt xẩy năm 1978 Từ đưa nhiều giải pháp để đảm bảo ngập lụt không xẩy lần Quan trọng xây dựng hệ thống đê bảo vệ dọc sông Đào bara ngã ba sông Đào với sông Lam Một vấn đề cần xây dựng trạm bơm tiêu để bơm sông lượng nước mưa dư thừa thành phố mưa lớn Cuối đưa giải pháp an tồn q trình lập thiết kế để làm giảm ngập lụt cục xảy thành phố Vinh Bảng 1.3 – Lượng mưa ngập lụt [2] Lượng mưa tính mm Tại Trạm Yên Thượng Năm theo Hàng năm mm Độ sâu (cm) Lưu dõi tháng (m3/g) 1973 3050 1618 (IX) 985 5940 1978 2935 1543 (IX) 1239 9140 1988 1704 766 (X) 1219 7230 Đinh Sỹ Khánh Vinh lượng Trang ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SỸ Một hạn chế vận hành hệ thống nước thành phố Vinh địa hình nhìn chung cản trở đáng kể q trình tiêu nước có mưa lớn mưa cục Hơn quy hoạch không chặt chẽ, số tuyến đường bị đào bới gây lồi lõm.Mương nước khơng bảo dưỡng vệ sinh thường xuyên gây ứ đọng nhiều rác thải dẫn đến cản trở dòng chảy thoát nước mương - Địa chất thuỷ văn [1] Đặc điểm cá thành tạo địa chất Vùng nghiên cứu có mặt thành tào trầm tích, trầm tích biến chất, việc nghiên cứu chúng tiến hành thống thông qua phân vị địa tầng đại diện cho thời đoạn địa chất thành tạo chế hình thành Các phân vị địa chất khu vực TP Vinh nhìn chung khơng có phân dị nhiều chúng chủ yếu thành tạo cát kết, đá phiến chất nhẹ, đá ryolit thuộc hệ tầng Sông Cả, Đồng Trầu thành tạo cuội sỏi, cát, bột, sét thuộc trầm tích thời kỳ Pleistocen Holocen Các đặc điểm lớp phủ rắn khu vực TP Vinh bao gồm: A Giới Paleozoi + Hệ Ocdovic thống – Hệ Silua thống Khu vực TP Vinh bắt gặp đối tượng đại diện cho giới Paleozoi, hệ tầng Sông Cả Tuy vậy, phụ hệ tần hệ tầng Sơng Cả khu vực nghiên cứu có thành tạo thuộc phụ hệ tầng (03-S1sc3) Thành tạo lộ bề mặt khu Núi Quyết, phía nam TP Vinh với tổng diện tích xấp xỉ 1km2 chỏm nhỏ lở Hưng Dũng với diện tích khoảng 500 m2 Thành phần thạch học bao gồm đá phiến sét sericit, đá phiến thạch anh sericit, đá phiến silic màu xám đen xen kẹp lớp mỏng phun trào axit bị phong hoá mạnh Đinh Sỹ Khánh Vinh Trang 10 ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SỸ Về quan hệ địa tầng, phía chưa quan sát được, cịn phía tiếp xúc kiến tạo với trầm tích lục nguyên Mezozoi bị phủ bất chỉnh hợp trầm tích bở rời Đệ tứ B Giới Mezozoi + Hệ Triat thống Chỉ có Hệ tầng Đồng Trầu (T2ađt)- Phụ hệ tầng (T2ađt1), phân bố chủ yếu phía tây tây bắc vùng, bị khống chế đứt gãy F1 F2 Chúng không xuất lộ mặt mà bị phủ trầm tích Đệ tứ Thành phần thạch học phụ hệ tầng cho thấy chúng có cấu tạo phân lớp khơng đều, khơng có phân nhịp Chúng thành tạo lực nguyên gồm cát kết hạt nhỏ đến vừa, bột kết, sét kết màu xám xanh, tím nhạt phân lớp mỏng đến vừa, xen kẹp lớp cuội, sạn kết màu xám vàng thấu kính ryolit, tuff bị phong hố mạnh có màu xám vàng, nâu đỏ C Giới Kainozoi + Hệ Đệ tứ Bao gồm hai thống Pleistocen Holocen Trong thống Peistocen gồm hệ tầng Hồng Hố (aQ1hh), Hệ tầng Hà Nội (aQII-IIIhn), Hệ tầng Vĩnh Phúc (QIIIvp) Hệ tầng Hồng Hố Hệ tầng Hà Nội không lộ bề mặt mà bị phủ trầm tích trẻ hơn, độ sâu từ 45 – 80m Đặc điểm thạch học hệ tầng Hồng Hố trầm tích nguồn gốc có độ hạt thơ có độ gắn kết yếu, bao gồm cuội, sỏi sạn, cát lẫn sét Hệ tầng Hà Nội có thành phần học chỷ yếu cuội, sỏi, sạn (chiếm 86-96%) có cát (2 – 9%), bột sét (2 – 5%) Hệ tầng Vĩnh Phúc có thành tạo khơng lộ mặt, độ dày thành tạo khơng lớn Chúng có nguồn gốc thành tạo trầm tích sơng sơng – biển Thành phần thạch học chủ yếu cát hạt trung đến mịn, lẫn bột sét có màu xám vàng, xám nâu gắn kết yếu (trầm tích sơng) sét có Đinh Sỹ Khánh Vinh Trang 11 LUẬN VN THC S l an can cầu l i ống t hu nƯ c sau l ắng vá ch ngă n buồng phân phối nƯ c vào độ n g c Má NG RĂ NG CƯ A Má NG RĂ NG CƯ A b a 3000 m¸ n g t h u b ọ t 00 20 +2.90 1000 +5.90 cần gạ t bät TÊM CH¾N CHÊT NỉI 1200 00 D6 +4.90 b a 1500 i=0.035 1500 +0.50 15000 -0.80 i=0.035 +0.90 +0.50 +0.45 d200 -0.30 8000 500 1200 00 12 d200 -0.55 -0.55 700 700 -0.30 1200 èng t hu n¦ í c d 600 ống t hu cặn D200 động +4.70 +3.70 4000 4000 cần gạ t cặn 500 +4.80 +4.05 2000 bÓsè - t ank no.1 300 30000 ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI èng t hu bï n d200 500 ống dẫn nƯ c vào hố t hu cặn 30000 vá ch ngă n bểchứa nƯ c vào dẫn nƯ c r a mặt cắt a-a mặt cắt B-B Má NG RĂ NG CƯ A chi t iết t ấm má ng r ă ng cƯ a-t ỉl ệ:1/10 +5.90 TấM CHắN CHấT NổI THéP KHÔNG RỉDàY 3.2MM má ng dẫn nƯ c hình r ă ng cƯ a 350 +3.70 D600 500 120 1200 chi t iÕt hè van d600 1000 ống dẫn nƯ c vào 120 15000 d6 00 èng dÉn n¦ í c r a mèi nối mềm d200 cần gạ t cặn mối nối mềm d600 m van bƯ m điện d600 10 00 +0.50 cöa ghi t hÐp gr at ing 1200 13 00 18 00 m -0.30 vá ch ngă n má ng má ng t hu bọt t bểphân phèi 1800 1200 mèi nèi mỊm d600 CÇu t hang t hép 1000 1200 850 van bƯ m điện d600 -0.80 300 m 2000 van bƯ m điện d200 bểphân phối 1200 đến t r m bơm t hu nƯ c bềmặt d800 2000 1000 èng dÉn bï n r a d800 Tõ bĨl ¾ng c¸ t d800 Trang 105 200 90° 50 200 50 90° 200 1000 250 50 90° 250 250 200 50 200 50 90° 200 250 250 1000 14 c h iỊu d µi t Êm = 2500mm 50 90° 250 250 100 50 250 14 150 90° 75 200 250 40 50 90° 75 250 200 250 150 100 250 50 40 90° 14 2000 100 200 100 2200 50 75 +4.05 ngă n t hu nƯ c 40 942 00 d2 200 300 310 610 èng t hu bï n d200 +4.80 1000 300 p h ần r ă n g c Ư a t h ép in o x ngă n t hu nƯ c r a ef f l uent box ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI THẠC SỸ LUẬN VĂN - Hàm lượng chất lơ lửng theo nước trôi khỏi bể lắng đợt I là: C1 = C HH (100 − E1 ) 270 × (100 − 50) = 135(mg / l ) = 100 100 C=135 mg/l Đạt yêu cầu đưa nước thải vào bể lọc sinh học AEROTEN xử lý sinh học hoàn toàn, hàm lượng chất lơ lửng nước thải nhỏ 150 mg/l phù hợp với tiêu chuẩn TVN 51-84 4.Tính tốn bể Aerotank - Các thơng số đầu vào Tính tốn bể aeroten để xử lý nước thải phương pháp bùn hoạt tính dựa số liệu cho Lưu lượng nước thải Qv=2 x 45.050 m3/ngày (lưu lượng max) Hàm lượng BOD5 đầu vào: 250 mg/l Hàm lượng COD đầu vào: 315 mg/l Hàm lượng SS đầu vào bể Aerotank: 135 mg/l Nhiệt độ trung bình nước thải 250C (Điều kiện chuẩn) - Các thông số đầu ra: Bảng 4.3-Các tiêu chuẩn xả Việt Nam cho khu vực tiếp nhận >200m3/giây Thông số Các tiêu chuẩn Việt Nam Quy mô trạm xử lý (m3/ngày) 50 - 500 500 5000 >5000 Nhu cầu oxy hoá sinh (BOD5) 50mg/l 40mg/l 40mg/l 100mg/l 80mg/l 80mg/l 100mg/l 90mg/l 90mg/l Tổng Nitơ(tổng-N) - - - Tổng Photpho(Tổng-P) 10mg/l 8mg/l 8mg/l Nhu cầu oxy khí (COD) Chất rắn lơ lửng (SS) Chỉ dẫn nước thải Liên hợp châu Âu Làm giảm 70-90% 25mg/L BOD5 Làm giảm 75% 125mg/L Làm giảm 90%(ko bắt buộc) 35mg/L Làm giảm 70-80% 15 mg/L (10000 -100000 người) 10mg/L (>100,000 người) Làm giảm 80% Trang 106 ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI THẠC SỸ Trực khuẩn ruột coli (MPN/100mL) 3000 3000 3000 LUẬN VĂN mg/L (10,000-100,000 người.) 1mg/L (≥100,000 người.) - - Lựa chọn loại bể Aerotank: Do tổng lượng nước thải vào bể tương đối lớn 90.100 m3/ngày đêm, áp dụng theo tiêu chuẩn TVN51:2006, ta lựa chọn bể loại Aerotank đẩy Trong bùn tuần hồn tiếp xúc dần với nước thải theo chiều cơng trình Bùn hoạt tính bể khơng cần phải có ngăn tái sinh bùn - Tính tốn bể Aerotank đẩy: [Bảng 6.12-[8]-TVN 51:2006] Do nồng độ COD > 150 mg/l, theo tiêu chuẩn TVN51-2006 ta chọn bể Aerotank loại khơng có ngăn tái sinh bùn Để đảm bảo chế độ thủy động học bể theo nguyên tắc đẩy, kích thước hành lang bể Aerotank sau: - Chiều cao công tác bể: H= 3-5m - Chiều rộng hành lang - Chiều dài hành lang: B≤ 2H L ≥ 10H Các đại lượng tính tốn: Liều lượng bùn hoạt tính a bể là: g/l Theo bảng 6.13-[8]-TVN51:2006 – Xử lý nước thải đô thị – Trần Đức Hạ đại lượng dùng để tính tốn cho Trạm xử lý nước thải đô thị sau: ρmax: tốc độ ôxy hoá riêng lớn nhất, mg BOD5/gam chất khô không tro bùn.h; C0: Nồng độ oxy hoà tan cần thiết phải trì bể aerotank, mg/l; K1: Hằng số đặc trưng cho tính chất chất bẩn hữu nước thải, mg BOD5/l; K0: Hằng số kể đến ảnh hưởng Oxy hoà tan, mg O2/l; Trang 107 ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI THẠC SỸ LUẬN VĂN ϕ: Hệ số kể đến kìm hãm trình sinh học sản phẩm phân huỷ bùn hoạt tính, l/h I: Chỉ số bùn, mg/l; Đối với nước thải đô thị, giá trị tra bảng 6.13-[8] sau: ρmax:85 mg/g.h; K0: 0,625 mg O2/l; ϕ:0,07 l/h C0: mg/l; K1: 0,33 mg BOD5/l; Tr: 0,3 - độ tro bùn I = 80 mg/l, bùn lắng tốt, có lẫn tạp chất vơ Kp=1,25 (xử lý sinh học khơng hồn tồn) Tỷ lệ bùn tuần hoàn xác định theo biểu thức 6.32 –[8]: a R =  =  = 0,09 1000/I-a 1000/80 -1 BOD hỗn hợp nước thải bùn hoạt tính vào Aerotank xác định theo biểu thức 6.45-[8]: La + Lt.R Lhh =  , mg/l 1+R Trong đó: La: BOD5 nước thải đầu vào, mg/l; Lt: BOD5 nước thải đầu ra, mg/l Thay số liệu vào cơng thức ta có: 250 + 40x0,09 Lhh =  = 232 (mg/l) 1+0,09 Thời gian thổi khí (thời gian hỗn hợp nước thải bùn lưu bể aerotank) xác định theo biểu thức: Trang 108 ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI THẠC SỸ LUẬN VĂN + ϕa t =  x[(C0+K0)(Lhh-Lt)+K1C0ln(Lhh/Lt)]Kp, mg/l ρmaxC0a(1-Tr) Thay số liệu biết vào ta có: + 0,07x1 t =  x[(4+0,33)(232-40)+0,33x4ln(232/40)]x1,25 85x4x1x(1-0,3) t= 4,7 h Thể tích bể Aerotank xác định: W = Qttxt = 3.754 x 4,7 =17.644 m3 Chia bể làm hai đơn nguyên Mỗi đơn nguyên tích là: 8822 m3/đơn nguyên Chọn chiều cao bể H = m Chiều rộng bể: B = 32 m (chia làm hành lang– hành lang rộng 8m) Chiều dài bể : L = 55 m Kích thước đơn nguyên: HxBxL = 5x32x55 Lựa chọn máy thổi khí cho bể Aerotank: Lượng khơng khí đơn vị D theo biểu thức 8.19-[8] tính m3 khí/m3 nước thải Z(La - Lt) D =  , m3 khí/m3 nước thải k1k2n1n2(Cp – C0) Trong đó: C0: Hàm lượng oxy sẵn có nước thải (C0 = 2mg/l); Z: Hệ số ơxy hóa (chọn Z = 1,0) k1: Hệ số phân tán bọt khí vào nước, chọn k1 = 0,75; Trang 109 ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI THẠC SỸ LUẬN VĂN k2: hệ số phụ thuộc vào chiều cao ngập nước thiết bị phân phối khí (đối với H =5 m, chọn k2 = 2,92); n1: hệ số phụ thuộc vào nhiệt độ: n1 = 1+0,002(T-20); lấy T = 310C nhiệt độ trung bình mùa hè Ta có: n1 = 1+0,002(31-20) = 1,022 n2: hệ số tính đến tốc độ vận chuyển ơxy vào hỗn hợp bùn nước thải Hệ số n2 phụ thuộc vào loại nước thải, nước thải sinh hoạt lấy n2=0,85 Cp: Độ hồ tan ơxy nước, phụ thuộc vào nồng độ ơxy bão hồ Cs độ ngập H đĩa phân phối khí, xác định qua công thức 8.21-[8] sau: 10,3 +0,5H Cp = Cs 10,3 Nhiệt độ thấp mùa đơng thường 150C nhiệt độ trung bình 23,50C, tra bảng P22 -3 ta có Cs =9,35 mg/l; 10,3 +0,5x5 Cp = 9,35  = 11,62 mg/l 10,3 Từ giá trị tra bảng tính tốn ta có lượng khơng khí cần cấp cho bể Aerotank tính tốn là: 1(250 - 40) D =  = 5,74 m3 khí/m3 nước thải 1,5x2,92x1,022x0,85(11,62 – 2) Lưu lượng khơng khí cần cấp cho q trình xử lý nước thải, tính tốn theo cơng thức 8.22-[8]: Qk = Qtt.D Trang 110 ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI THẠC SỸ LUẬN VĂN Trong đó: Qtt: Lưu lượng nước thải tính tốn m3/h Qk = 5,74x3.754 = 21.548 m3/h Lựa chọn máy cấp khí: Theo bảng 8.3-3, ta chọn 12 máy cấp khí, cơng suất động máy 46 KW Tính tốn bể lắng thứ cấp (lắng cấp II) Tương tự bể lắng cấp II thiết kế bể lắng cấp I, nhiên nồng độ C0 vào bể lớn nhiều, C0 = 1000 mg/l Theo tiêu chuẩn TVN 51-2006 Bộ xây dựng bể lắng Radian thiết kế 02 môđun Mỗi mô đun lắng Q = 45050 m3/ngày (1.877m3/h) - Hiệu suất bể lắng cấp II xác định aa – at E =  aa Thay số vào ta có: 1000 - 90 E =  = 91% 1000 Để tách bùn hoạt hoá sau làm nước thải bể AERÔTEN, ta dùng bể lắng đợt hai Đối với bể lắng đợt II, ta dùng bể lắng Radian tính tốn kích thước bể theo phương pháp tải trọng thuỷ lực bề mặt Ta có thơng số đầu vào để tính tốn bể sau: Q = 3754 m3/h Hệ số tuần hoàn α xác định = Qt/Q ( Trong Qt lưu lượng tuần hồn) Từ ta tính α = 0,11 aa: Nồng độ bùn bể Aerôten, aa = (g/l) at: Nồng độ bùn hoạt tính dịng tuần hồn, chọn at = 10 (g/l) Trang 111 ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI THẠC SỸ LUẬN VĂN VL: m/h vận tốc lắng bề mặt phân chia ứng với nông độ at Theo cơng thức 9.7-[9] ta có: aL=1/2at =5000g/m2 Xác định vận tốc lắng VL theo công thức thực nghiệm 9.9-[9] VL=Vmax.e-KaL.10Λ-6 Chọn Vmax = 7m/h (lựa chọn vận tốc bể Radian theo TVN51-2006 từ 510m/h) Từ ta có VL = 0,34m/h áp dụng cơng thức 9.8-[9] ta có diện tích bề mặt bể lắng: Q(1+α)aa S =  at.VL Thay số liệu tính tốn vào ta có: 3754(1+0,11)1000 S =  = 1225 m2 10000x0,34 Nếu tính diện tích buồng phân phối trung tâm: Sbể = 1,1x1225 = 1348 m2 Trong hạng mục phân làm hai bể lắng cấp II: diện tích bề mặt bể: 674 m2 Đường kính D bể 30 m Đường kính phân phối ống trung tâm d= 0,25D = 7,35 m Diện tích buồng phân phối Trung tâm f = 42,5 m2 Diện tích vùng lắng bể: SL = 674 - 42,5 = 631,5 m2 Tải trọng thuỷ lực: A = Q/SL = (90.100 m3/ngày)/631,5 = 71,34 m3/m2.ngày Vận tốc lên dòng nước bể V=71,34/24 = m/h Máng thu nước đặt vịng trịn có đường kính 0,8 đường kính bể: Dmáng = 0,8x30 = 24 Trang 112 ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI THẠC SỸ LUẬN VĂN Chiều dài máng thu nước: L=π.Dmáng = 3,14x24 = 75,36 m Tải trọng bùn: (Q+Qt)aa b =  24S 1,3x90100x1000.10-3 =  = 3,98 kg/m2.h 24x1225 Chọn chiều cao bể H=4 m, chiều cao dự trữ mặt thoáng h1 = 0,3 m chiều cao cột nước bể 3,7 m - Chiều cao phần nước trong: h2=1,5 m - Chiều cao phần chóp hướng tâm dốc 2%, h3 = 0,02 x 21 = 0,42 m - Chiều cao chứa bùn phần hình trụ: h4 = H-(h1-h2-h3) = 4-2,22=1,78 m Thời gian lắng V T =  Q+Qt Trong đó: V = HxS = 3,7x 1225 = 4532,5 m3 Thay số liệu biết vào ta có: 4532,5 T =  = 1,1 h 1,11x3754 Thiết bị nén bùn: Bùn từ bể lắng cấp I phần lắng cấp II đưa bể nén bùn, với độ ẩm bùn đạt 96% Trong cơng thức tính toán, để xử nén hết lượng bùn sinh Trang 113 ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI THẠC SỸ LUẬN VĂN q trình xử lý nước thải, ta tính cho trường hợp không hồi lưu bùn bể lắng cấp II Hàm lượng bùn hoạt tính dư lớn nhất: Pmax= K Pb (mg/l) Trong đó: Pb - Độ tăng sinh khối bùn từ bể Aeroten Ta có: Pb= α.C1-C2 Đối với xử lý sinh học khơng hồn toàn α = 1,2 C1: Hàm lượng chất lơ lửng sau bể lắng cấp I, C1 = 135 mg/l C2: Hàm lượng chất lơ lửng sau bể lắng cấp II, C2 = 90 mg/l Ta có: Pb= 1,2.135-90 = 72 mg/l K - Hệ số khơng điều hồ tháng bùn hoạt tính dư, lấy K = 1,3 (theo điều 6.15.-[8] -20TCN51-2006) Pmax = K Pb = 1,3 72 = 93,6 (mg/l) Lưu lượng bùn dư lớn dẫn bể nén bùn: qmax = PmaxQ 93,6 × 90100 = = 36 (m3/h) 24 × 6000 24C Trong đó: Q: lưu lượng nước thải tính m3/ngđ, Q = 90.100 (m3/ngđ) C: nồng độ bùn hoạt tính dư trước nén, lấy C = 10.000 (g/m3) Diện tích bể nén bùn đứng tính theo cơng thức:  qmax  (m2)  F1 = V  1.3600   Trong đó: V1: tốc độ chuyển động bùn từ lên V1= 0,1 mm/s = 0,0001 (m/s) qmax = 36 (m3/h) Vậy F1 = 36 = 100 (m2) 0,0001 × 3600 Diện tích ống trung tâm: Trang 114 ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI THẠC SỸ F2 = LUẬN VĂN qmax V2 3600 Trong đó: V2: tốc độ chuyển động bùn ống trung tâm V2 = 28 mm/s = 0,028 (m/s) qmax = 36 (m3) Vậy F2 = 36 = 0,4 (m2) 0,028 × 3600 Diện tích tổng cộng bể nén bùn: F = F1 + F2 = 100 + 0,4 = 100,4 (m2) Đường kính bể nén bùn: D= f π = 4.100,4 = 11,3 (m) 3,14 Đường kính ống trung tâm: d= 4.F2 4.0,4 = = 0,72 (m) π n 3,14.1 Đường kính phần loe ống trung tâm: d1 = 1,35.d = 1,35 02, = 0,97 (m) Đường kính chắn: dc = 1,3 d1 = 1,3 0,97 = 1,26 (m) Chiều cao phần lắng bể nén bùn: h1 = V1 t 3600 (m) Trong đó: t - thời gian lắng bùn, t = 10 h Vậy h1 = 0,0001 10 3600 = 3,6 (m) Chiều cao phần hình nón với góc nghiêng 450 h2 = D-d tg 450 Với d đường kính đáy bể: d = 0,6 m Trang 115 ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI THẠC SỸ h2 = LUẬN VĂN 11,3 - 0,72 tg 450 = 5,29 (m) Chiều cao bùn hoạt tính nén tính theo công thức: hb = h2 - h3 - hth (m) Trong đó: h3 - Khoảng cách từ đáy ống loe tới chắn, h3 = 0,5 (m) hth - Chiều cao lớp nước trung hoà hth = 0,3 (m) hb = 5,29 - 0,5 - 0,3 = 4,49 (m) Chiều cao tổng cộng bể nén bùn: H = h1 + h2 + hbv Trong đó: hbv - chiều cao bảo vệ bể, hbv= 0,35 (m) H = 3,6 + 4,49 + 0,35 = 8,44 (m) Trang 116 ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SỸ +3.70 +3.00 +2.25 +0.50 +0.50 0.00 A -4.00 Trang 117 -4.74 ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SỸ Bùn sau nén đưa sang băng tải để ép bùn đưa sản xuất phân vi sinh Công ty môi trường xanh Khu Công nghiệp Bắc Vinh Lựa chọn tính tốn lượng chât khử trùng: Trạm khử trùng có tác dụng khử trùng triệt để vi khuẩn gây bệnh mà chưa thể xử lý cơng trình xử lý học, sinh học trước xả nguồn tiếp nhận Để khử trùng nước thải, ta dùng phương pháp Clorua hố Clo Việc tính tốn trạm khử trùng theo điều 6.20 – 20TCN51-84 Quá trình phản ứng Clo nước thải xảy sau: Cl2 + H2O = HCl + HOCl Axit hypoclord phần bị ion hóa HOCl đặc biệt ion OCl- với nồng độ xác định tạo điều kiện oxy hố mạnh có khả tiêu diệt vi khuẩn HOCl axit không bền, dễ bị phân huỷ tạo thành axit Clohyđric oxy nguyên tử Cl- + OH+ HOCl Lượng Clo hoạt tính cần thiết để khử trùng tính theo cơng thức: y= a Q 1000 Trong đó: Q: lưu lượng đặc trưng nước thải, m3/h a: liều lượng Clo hoạt tính a = (g/m3) Theo điều 6.20.3 -TCN51-84 ứng với lưu lượng đặc trưng ta có lượng Clo hoạt tính cần thiết sau: y= Đinh Sỹ Khánh Vinh aQ h 1000 = × 3754 = 11,26 (kg/h) 1000 Trang 118 ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SỸ Để định lượng Clo, xáo trộn Clo với nước công tác, điều chế vận chuyển đến nơi sử dụng ta dùng Cloratơ chân không kiểu 10HUN- 100 Theo bảng 3.10 ″Xử lý nước thải - Tính tốn thiết kế cơng trình “ ĐHXD- 1974 ta chọn Cloratơ 10HUN -100 loại PC-5 làm việc Cloratơ dự phịng có đặc tính kỹ thuật sau: - Cơng suất theo Clo : 1,28 ÷15 kg/h - Loại lưu lượng kế : PC -5 - áp lực nước trước ejector : 3÷3,5 g/cm3 Đinh Sỹ Khánh Vinh Trang 119 ... nguy ô nhiễm nghiêm trọng Đề tài ? ?Khảo sát, đánh giá trạng ô nhiễm, đề xuất phương án quy hoạch quản lý nước thải thành phố Vinh – tỉnh Nghệ An? ?? nhằm đưa giải pháp thoát nước mưa, nước thải, xử lý. .. II: ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG THOÁT NƯỚC VÀ Ô NHIỄM NƯỚC THẢI CỦA THÀNH PHỐ VINH II.1 Đánh giá trạng cấp thoát nước xử lý nước thải II.1.1 Hiện trạng hạ tầng cấp nước Trong nửa đầu năm 2004, Công ty... lý nước thải hợp lý trước xả sông, phù hợp với quy hoạch phát triển thành phố đến năm 2030 II.2 Đánh giá trạng ô nhiễm nước thải thành phố Vinh II.2.1 Nguồn phát sinh khối lượng nước thải - Nước