Đồ án Thiết kế hệ thống xử lý nước thải đô thị.

Hiện nay, số lượng người dân ở các khu đô thị ngày càng gia tăng cùng với tốc độ đô thị hóa ngày càng tăng cao, kéo theo đó vấn đề ô nhiễm môi trường cũng đáng lo ngại. Để đảm bảo sức khỏe cộng đồng và bảo vệ môi trường thì việc xử lý nước thải đô thị là cấp thiết. Việc xả nước thải đô thị chưa qua xử lý vào môi trường nước trước tiên khiến nước bị giảm độ trong. Các chất phân hủy sinh học khi thải vào nước thúc đẩy hoạt động sinh học trong các nguồn nước, dẫn đến giảm nồng độ oxy hòa tan, gây thiếu oxy trong nước, ảnh hưởng đến các sinh vật trong nước. Việc giải phóng các chất vi lượng có thể gây ra những ảnh hưởng độc hại đến hệ động vật và thực vật trong nước. Nước là tài nguyên cần thiết trong mọi hoạt động của người dân, nếu nước bị ô nhiễm dẫn đến môi trường ô nhiễm, ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe con người, lâu dần có thể dẫn đến ung thư và các bệnh nguy hiểm khác. Quy trình xử lý nước thải đô thị Thông thường, nước thải khu đô thị thường được thực hiện bằng phương pháp sinh học giúp loại bỏ hết các tạp chất, xử lý hoàn toàn nước thải trước khi đưa vào môi trường nước mà không cần sử dụng nhiều hóa chất hay chất tẩy rửa.Quá trình xử lý nước thải đô thị được thực hiện như sau: Xử lý sơ bộ: Trước tiên, nước thải đi qua song chắn rác, các rác thải,túi ni lông, thức ăn thừa, chất rác thải rắn được giữ lại để làm giảm thiệt hại cho hệ thống trong quá trình lọc nước. Xử lý sơ cấp: Loại bỏ các rác thải kích thước nhỏ, bụi bẩn, bụi mịn có trong nước thải. Nước thải được giữ trong 1 bể chứa, tại đây, các chất rắn nặng có thể lắng xuống dưới, chất béo và rác thải nhẹ nổi lên trên. Các chất thải ở dưới đáy và các chất thải nổi lên trên được xử lý, nước ở giữa được chuyển sang xử lý ở giai đoạn thứ cấp. Xử lý thứ cấp: Đây là giai đoạn quan trọng nhất trong phương pháp xử lý sinh học. Các chất hữu cơ còn lại, chất rắn lơ lửng, vi khuẩn, vi trùng được loại bỏ hết trước khi đưa nước ra môi trường. Ở giai đoạn này, các vi sinh vật kị khí được sử dụng để chuyển hóa nito hữu cơ thành nito amoniac. Tiếp theo, quá trình nitrat hóa sinh học diễn ra, phân tách nito amoniac thành nito nitrit và nito nitrat, phản ứng xảy ra nhờ vi sinh vật tự dưỡng. Ngoài ra, trong nước thải đô thị còn chứa một lượng bùn thải lớn. Một số phương pháp xử lý bùn an toàn như bón vôi, sử dungj vi sinh vật hiếu khí và kị khí ổn định bùn, trành mùi hôi. Quá trình phân hủy kị khí lamg giảm lượng bùn và tạo ra khí sinh học, loại bỏ lượng nước dư thừa. Hệ thống xử lý nước thải đô thị là một trong những thành tựu góp phần đem lại một đô thị xanh cho thành phố. Các thành phố lớn nếu áp dụng công nghệ lọc nước thải, sẽ giúp cho nguồn nước không bị ô nhiễm, không bị hiện tượng rác thải làm tắc các cống rãnh, không còn hiện tượng ngập lụt sau mỗi trận mưa lớn. Cân bằng hệ vi sinh vật, động vật, thực vật trong nước, giảm tình trạng ô nhiễm môi trường đất, ô nhiễm không khí.

TRƯỜNG ĐẠI H ỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG ĐỒ ÁN THIẾT KẾ ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI ĐÔ THỊ Giáo viên hướng dẫn Sinh viên thực MSSV Lớp : TS Trịnh Thành : Phạm Thị Thu Trang : 20175268 : MT03 –K62 Hà Nội - 06/2021 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH Họ tên: Phạm Thị Thu Trang Lớp: MT03 Số hiệu sinh viên: 20175268 Khoá: K62 Viện Khoa học Công nghệ Môi trường Ngành: Kỹ thuật môi trường 1.Đầu đề thiết kế: Thiết kế hệ thống xử lý nước thải đô thị Các số liệu ban đầu: - Khu thị có 10.000 dân Nội dung phần thuyết minh tính tốn: - Phân tích lựa chọn cơng nghệ xử lý - Tính tốn thiết bị - Tính tốn thiết bị phụ Các vẽ đồ thị: - Bản vẽ chi tiết thiết bị Cán hướng dẫn TS Trịnh Thành Ngày giao nhiệm vụ đồ án chuyên ngành: 05/03/2021 Ngày hoàn thành đồ án chuyên ngành: Hà Nội, ngày tháng năm CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Ký, ghi rõ họ tên) Mục lục A MỞ ĐẦU B NỘI DUNG I Tổng quan nước thải đô thị Giới thiệu nước thải đô thị 1.1 Khái niệm 1.2 Phân loại nước thải đô thị: 1.3 Đặc điểm nước thải đô thị 1.4 Thành phần nước thải đô thị 1.5 Các tiêu đánh giá nước thải đô thị 1.6 Tác động nước thải đô thị đến người Tình hình xử lý nước thải đô thị Việt Nam Các phương pháp xử lý nước thải đô thị 3.1 Phương pháp xử lý học 3.2 Phương pháp hóa lý 3.3 Phương pháp xử lý sinh học 3.4 Các công nghệ xử lý nước thải 10 II Lựa chọn phương pháp xử lý 12 Nguyên tắc lựa chọn công nghệ xử lý 12 Lựa chọn công nghệ xử lý 12 Sơ đồ công nghệ 13 Tính tốn thiết kế cơng nghệ xử lý 16 III Các số liệu sở 16 Tính tốn lưu lượng nước thải 16 Mương dẫn song chắn rác 16 Bể điều hòa 20 Bể SBR 22 5.1 Các thơng số 22 5.1.1 Các thông số đầu vào đầu bể SBR: 22 5.1.2 Các tiêu thiết kế bể SBR 22 5.1.3 Các thơng số tính toán lựa chọn: 22 Tính tốn 23 5.2 5.2.1 Kích thước bể 23 5.2.2 Kiểm tra số thông số bể SBR 23 5.2.3 Thời gian nạp nước bể 24 5.2.4 Thời gian cấp khí 25 5.2.5 Thời gian khuấy trộn (khử nitrat) 27 5.2.6 Lượng bùn sinh ngày 29 5.2.7 Lượng khơng khí cần thiết cho q trình cấp khí 31 5.2.8 Kích thước đường ống dẫn nước thải cơng suất bơm nước thải vào bể 36 5.2.9 Lựa chọn thiết bị decanter thu nước 37 Bể nén bùn 38 Máy ép bùn băng tải: 40 Bể khử trùng 40 C Kết luận 44 D Tài liệu tham khảo 45 A MỞ ĐẦU Với tốc độ phát triển thị hóa cơng nghiệp hóa nước thải trở thành thách thức lớn Do sở hạ tầng yếu nên vấn đề xử lý nước thải trở thành đề môi trường cấp thiết Nước thải sinh hoạt đô thị chưa xử lý xử lý phần xả thẳng sơng ngịi, kênh rạch,ao hồ khiến nhiều vực trử thành điểm nóng nhiễm nước mặt Cho đến năm 2019 nước có 43 nhà máy xử lý nước thải tập trung có 13% lượng nước thải sinh hoạt xử lý dứt điểm Ơ nhiễm mơi trường nước tạo mầm mống bệnh tật ảnh hưởng lớn đến sức khỏe người cảnh quan môi trường xung quanh Do việc xử lý nước thải có vai trờ vô quan cấp thiết Trong khuôn khổ đồ án, em xin đề xuất tính tốn cơng trình cơng nghệ xử lý nước thải đô thị cho khu đô thị 10.000 dân đạt QCVN 62:2016/BTNMT cột A B NỘI DUNG I Tổng quan nước thải đô thị Giới thiệu nước thải đô thị 1.1 Khái niệm - Nước thải đô thị thuật ngữ dùng để tất nguồn nước thải phát sinh đô thị Và nguồn nước thải có 04 thành phần là: nước thải sinh hoạt, nước thải sản xuất, nước thải thấm qua nước thải tự nhiên 1.2 Phân loại nước thải đô thị: - Nước thải sinh hoạt (50 – 60%): Là nước thải hình thành từ hoạt động sinh hoạt dân cư, trường học, khu thương mại,… như: tắm rửa, ăn uống, vệ sinh hay hoạt động tiết người,… Nguồn nước thải thường chứa nhiều tạp chất khác nhựa với 52% chất hữu 48% lại chất vô vi khuẩn gây bệnh - Nước thải sản xuất (30 – 36%): Hay cịn gọi nước thải cơng nghiệp nước thải từ nhà máy hay xí nghiệp sản xuất Thành phần loại nước thải chất hữu cơ, chất vơ cịn chất dầu mỡ, hợp chất lơ lửng, chất kim loại nặng,… - Nước thải thấm qua (10 – 14%): Đây nước mưa thấm vào hệ thống cống rãnh nhiều cách khác thông qua khớp nối, ống thành hố gas,… 1.3 Đặc điểm nước thải đô thị - Phụ thuộc nhiều vào điều kiện khí hậu đặc trưng riêng thành phố như: số lượng dân cư, số lượng nhà máy hoạt động,… - Tính chất lưu lượng thường thay đổi theo mùa ngày làm ngày nghỉ - Lượng cát nước thải nhiều nên thường phải có bể lắng cát riêng - Do khối lượng xử lý lớn nên lượng bùn thải tạo nhiều nên địi hỏi phải có hệ thống xử lý bùn riêng - Do nguồn thải hỗn hợp nhiều nguồn thải khác nước thải sinh hoạt, nước thải công nghiệp,… nên thành phần nhiễm phức tạp khó xử lý 1.4 Thành phần nước thải đô thị - Hàm lượng BOD có nước thải sau xử lý sơ bộ:  Hệ thống thoát nước riêng từ 50 – 70g  Hệ thống thoát nước chung từ 60 – 80g  - - - - Và khoảng 1/3 chất ô nhiễm dạng hòa tan 2/3 tồn dạng hạt Chất nhiễm dạng hạt lắng gạn không phần trăm tỷ lệ chất ô nhiễm lắng gạn hệ thống thoát nước chung cao hệ thống riêng Tỉ lệ COD:BOD: Tỉ lệ nước thải đô thị nằm khoảng từ – 2,5 Do đó, việc cấp thiết phải có biện pháp lắng đọng sơ để loại bỏ chất nhiễm lắng gạn nước thải Điều giúp làm giảm tỷ lệ COD:BOD xuống để việc xử lý nước thải phương pháp sinh học có hiệu cao Ngun tố vi lượng Khi phân tích nước thải thị cần phải lưu ý đến nguyên tố độc hại kim loại nặng như: kẽm, đồng, chì, cadimi, niken, thủy ngân,… Và hàm lượng có nước thải thường 9mg/l Tuy nhiên hàm lượng nguyên tố vi lượng ống dẫn có tỉ lệ cao mơi trường tự nhiên Các chất hoạt động bề mặt Các chất xà phịng, bột giặt hay chất tẩy rửa,… gây khó khăn khơng nhỏ cho trạm xử lý nước thải có rêu Nito: Trong nước thải thị nồng độ tổng –N nằm khoảng từ 15 – 20% nồng độ BOD5 Và phần bổ sung hàng ngày chất nằm khoảng từ 10 – 15g/người Photpho: Phần bổ sung hàng photpho rơi vào khoảng 4g/người 1.5 Các tiêu đánh giá nước thải đô thị Nhiệt độ nước thải: Trong môi trường tự nhiên, nhiệt độ nước ảnh hưởng trực tiếp từ thời tiết nhiệt độ môi trường chung khu vực Nhiệt độ nước thải sinh hoạt chịu ảnh hưởng từ nhiệt độ môi trường Nhưng nhiệt độ nước thải cơng nghiệp phụ thuộc nhiều vào q trình sản xuất đặc tính ngành Ví dụ, Nước thải nhà máy nhiệt điện, nước thải từ nhà máy sản xuất gang thép… có nhiệt độ cao nhiều so với nhiệt độ môi trường Nguồn nước thải có nhiệt độ cao gây ảnh hưởng lớn đến sống loại sinh vật Tuy nhiên, tùy vào vị trí địa lí khí hậu khu vực nhiệt độ nước thải có lợi có hại Vùng có khí hậu ơn đới nước thải có nhiệt độ cao xúc tác cho phát triển loại VSV môi trường Nhưng vùng khí hậu xích đạo cận xích đạo, nước nóng làm thay đổi q trình sinh hóa hoạt động trao đổi chất loại sinh vật, dẫn đến làm đảo lộn môi trường sống cân sinh thái Màu sắc nước thải Nước thải sau sản sinh thường có màu đen, nâu nước thải sinh hoạt số màu sắc đặc trưng hóa chất, tính chất sản xuất phân - - - - - xưởng nhà máy nước thải công nghiệp Màu nước thải phân theo màu tự nhiên sinh chất hữu màu hoạt động sản xuất cơng nghiệp Có nhiểu cách để xác định màu nước thường chung ta sử dụng Clorophantinat coban để làm mẫu chuẩn so sánh màu Độ đục nước: Nước đục hạt lở lửng có nước Các hạt lơ lửng sinh từ phân hủy chất hữu cơ, nước đục khả dẫn truyền ánh sáng đi, dẫn đến khả hấp thụ quang hợp VSV sinh vật tự dưỡng có nước Độ đục nước cao nguồn nước bị nhiễm nặng Mùi nước Nguồn nước nguồn nước mùi Khi nước có mùi điều cho thấy nước bị ô nhiễm Nhưng nước thải Mùi vị sử dụng để đánh giá mực độ nhiễm, phần xác định nguồn gốc phát sinh nước thải Mùi nước thải đa dạng, tùy vào hoạt động sản xuất hay sinh hoạt mà nước thải có mùi đặc trưng riêng Độ pH nước thải: pH có ý nghĩa quan trọng trình xử lý nước thải Dựa vào pH cửa nước mà lựa chọn phương pháp xử lý phù hợp, dựa vào để điều chỉnh lượng hóa chất châm vào trình xử lý nước Các cơng trình áp dụng cơng nghệ xử lý sinh học thường bị ảnh hưởng nhiều pH, vi sinh vật tồn phát triển pH nước dao động mức 6.5 9.0 Môi trường thuận lợi cho VSV hoạt động pH từ 7-8 Tùy vào nhóm vi khuẩn mà độ pH khác giới hạn Chỉ số DO nước thải: DO số đo lượng oxy hòa tan nước để trì sống cho sinh vật Với mơi trường bình thường để đáp ứng sống cho VSV DO nằm khoảng từ 8-10mg/l Lượng oxy hịa tan có nước phụ thuộc vào mức độ ô nhiễm nguồn nước, hệ vi sinh vật tồn tại, hoạt động hóa sinh tính chất vật lý nước thải Chỉ số BOD: BOD số đánh giá nhu cầu oxy sinh hóa (Biochemical Oxygen Denand), lượng xy cần cho q trình oxy hóa chất hữu VSV Q trình oxy hóa phụ thuộc vào chất hữu chủng loại vi sinh vật phần ảnh hưởng nhiệt độ nước, đòi hỏi thời gian xử lý lên tới vài ngày Đối với nhu cầu xử lý bình thường 70% lượng oxy sử dụng ngày - - thường phân tích theo số BOD5, ngày 20% Nhu cầu oxy đạt 99% ngày thứ 20 đạt 100% vào ngày thứ 21 Chỉ số COD: COD lượng oxy cần cho trình oxy hóa hóa học chất hữu nước thành CO2 + H2O Q trình địi hỏi sử dụng chất oxy hóa mạnh Chỉ số COD biểu thị cho lượng chất hữu oxy hóa phương pháp hóa học Hàm lượng COD xác định cách sử dụng phương pháp trắc quang Sử dụng dung dịch K2Cr2O7 dư làm chất oxy hóa mạnh tỏng mơi trường axit với xúc tác Ag2SO4 Một phương pháp khác để xác định COD phương pháp chuẩn độ Phương pháp chuẩn độ lượng CrO2 dư nước Feroin Chỉ số E-Coli: Trong nước thải bệnh viện , nước thải chăn ni, nước thải sinh hoạt… lượng vi khuẩn gây bệnh, đặc biệt vi khuẩn gây bệnh đường ruột, lây lan qua đường tiêu hóa E-coli loại vi khuẩn phổ biến loại nước thải, Nó tồn mơi trường điều kiện khắc nhiệt E-coli chọn làm tiêu chí để đánh giá chất lượng nước thải 1.6 Tác động nước thải đô thị đến người Tác hại nước thải đô thị đến môi trường thành phần ô nhiễm tồn nước thải gây - COD, BOD: khoáng hoá, ổn định chất hữu tiêu thụ lượng lớn gây thiếu hụt oxy nguồn tiếp nhận dẫn đến ảnh hưởng đến hệ sinh thái môi trường nước Nếu ô nhiễm mức, điều kiện yếm khí hình thành Trong q trình phân huỷ yếm khí sinh sản phẩm H2S, NH3,CH4, làm cho nước có mùi thối làm giảm pH môi trường - SS: lắng đọng nguồn tiếp nhận, gây điều kiện yếm khí Nhiệt độ: nhiệt độ nước thải sinh hoạt thường ảnh hưởng đến đời sống thuỷ sinh vật nước - Vi trùng gây bệnh: gây bệnh lan truyền đường nước tiêu chảy, ngộ độc thức ăn, vàng da,… - N, P: nguyên tố dinh dưỡng đa lượng Nếu nồng độ nước cao dẫn đến tượng phú dưỡng hoá ( phát triển bùng phát loại tảo, làm cho nồng độ oxy nước thấp vào ban đêm gây ngạt thở diệt vong sinh vật, vào ban ngày nồng độ oxy cao q trình hơ hấp tảo thải ) - Màu: mỹ quan - Dầu mỡ: gây mùi, ngăn cản khuếch tán oxy bề mặt Nước thải sinh hoạt gây tác động tiêu cực đến sức khỏe người mơi trường sống, cần có phương pháp xử lý thích hợp để loại bỏ tác động khơng mong muốn Tình hình xử lý nước thải thị Việt Nam - Theo Hội Bảo vệ thiên nhiên môi trường Việt Nam (VACNE), nước thải sinh hoạt chiếm khoảng 80% tổng số nước thải thành phố, ngun nhân gây nên tình trạng nhiễm nước vấn đề có xu hướng ngày xấu - Ước tính, có khoảng 6% lượng nước thải đô thị xử lý 10 nhà máy xử lý nước thải đô thị Hà Nội, Đà Nẵng, Buôn Ma thuột, Đà Lạt TP Hồ Chí Minh như: Nhà máy xử lý nước thải Yên Sở Công suất 200.000 m3 /ngày đêm, Trạm xử lý nước thải Hồ Tây Công suất 22.800 m3 /ngày đêm… Việc thu gom xử lý nước thải sinh hoạt tập trung gặp nhiều bất cập hạn chế Công tác xử lý nước thải chưa đẩy mạnh, nhiều nguyên nhân thiết kế, vận hành, bảo dưỡng, khơng có kinh phí mà nhiều trạm xử lý sau thời gian ngắn hoạt động xuống cấp ngừng hoạt động Hệ thống hạ tầng thoát nước thải sinh hoạt khu đô thị xuống cấp, cũ nát; hệ thống thoát nước thải xây dựng khu đô thị không khớp nối với hệ thống cũ, chất lượng xây dựng không đảm bảo, nhiều nơi đường cống gãy vỡ, rạn nứt bị tắc nghẽn gây tình trạng úng ngập, nước thải sinh hoạt chưa qua xử lý ngấm xuống đất làm ô nhiễm nguồn nước ngầm nước mặt khu vực Với tình hình xử lý nước thải gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến nguồn tiếp nhận sông, hồ sức khỏe người Vì vậy, việc áp dụng kết hợp biện pháp xử lý nước thải phù hợp cần thiết nhắm đảm bảo bền vững tài nguyên nước Các phương pháp xử lý nước thải đô thị 3.1 Phương pháp xử lý học Xử lý học (hay gọi xử lý bậc I) nhằm mục đích loại bỏ tạp chất không tan (rác, cát, nhựa, dầu mỡ, cặn lơ lửng, tạp chất ) khỏi nước 𝑂𝐶𝑡 = 472,67 × 9.08 1 × × = 865,2 (𝑘𝑔/𝑛𝑔à𝑦) 6.41 − 1.02440−20 0,7 - Lượng khơng khí cần thiết 𝑄𝑘𝑕í = 𝑂𝐶𝑡 × 𝑓𝑎 𝑂𝑈 Trong fa : hệ số an tồn 𝑓𝑎 = 1,5 ÷  chọn 𝑓𝑎 = 1,5 𝑂𝑈: Cơng suất hịa tan oxy vào nước thải thiết bị phân phối khí (tính theo gam oxy cho 1m3 khơng khí) 𝑂𝑈 = 𝑂𝑢 × 𝑕 Với: 𝑂𝑢 : Cơng suất hịa tan oxy vào nước thải thiết bị phân phối tính theo gram oxy cho 1m3 khơng khí, độ sâu ngập nước h = 1m, phụ thuộc hệ thống phân phối khí Chọn hệ thống phân phối bọt khí nhỏ mịn [2, p.112] => 𝑂𝑢 = 𝑔𝑂2 /𝑚3 𝑚 h: Độ ngập nước thiết bị phân phối khí, chọn 𝑕 = 𝑚 (gần sát đáy) 𝑄𝑘𝑕í = 865,2 35×10 −3  𝑂𝑈 = × = 35 (𝑔𝑂2 /𝑚3 ) × 1.5 = 37079 (m3 /ngày) = 1545 (m3/h) = 0.429 (m3/s) Chọn Đĩa phân phối khí OXYFLEX MT235 - inch: Hình 3: Đĩa phân phối khí OXYFLEX MT235 - inch:  Tên sản phẩm: Đĩa phân phối khí OXYFLEX bọt mịn 32 Kích thước: 280/235mm Lưu lượng thiết kế: l = – m3/h Diện tích hoạt động bề mặt: 0.04m2 Vật liệu màng: EPDM Ren 27mm 34mm Khung: PP => Số đĩa cần phân phối bể là:       N= 𝑄 𝑘𝑕 í 𝑙 = 1545 = 258 (đĩa) b Cách phân phối đĩa thổi khí bể SBR Khí từ máy thổi khí dẫn qua ống vào bể SBR (đặt dọc theo chiều cao bể) Mỗi đường ống dẫn khí vào bể SBR chia làm đường ống phụ bố trí dọc theo chiều dài đáy bể phân phối khí cho đĩa đặt đáy bể SBR Chọn số đĩa thổi khí bể 130 đĩa, chia làm 13 hàng, hàng 10 đĩa - Kích thước đường ống dẫn khí nhánh Theo phương trình dịng liên tục: ωoFo = nω1F1 Trong đó: ωo: vận tốc dịng khí ống Fo: tiết diện ống n: số lượng ống nhánh ω1: vận tốc dịng khí ống nhánh F1: tiết diện ống nhánh Để tránh tổn thất đường ống, ta thường chọn ω o = ω1 => Fo = nF1 =>do = nd1 Theo qui chuẩn đường ống  Ta chọn ống DN200, độ dày thành ống SCH10, tương đương với ống có đường kính ngồi 219.08 mm, độ dày 3.759 mm => đường kính ống 219.08 – x 3.759 = 211.562 (mm) 33  Chọn ống nhánh DN32, độ dày thành ống SCH10, tương đương với ống có đường kính ngồi 42.16 mm, độ dày 2.769 mm => đường kính ống 42.16 – x 2.769 = 36.62 (mm) => 211.562 = 36.62n =>n = (ống nhánh) - Tính lại vận tốc khí ống nhánh ống chính: ×𝑄 𝑘𝑕 í Ta có: 𝐷 = => v = 𝑣𝑘𝑕 í × 𝜋 4Q D2 x π = x 0.4 0.2112 x π = 11.4 (m/s) Theo kích thước cạnh bể 7m ta bố trí sau: ống nhánh, khoảng cách ống nhánh cách thành bể 0.5m, cách đáy bể 0.5m Khoảng cách ống nhánh là: l= 𝐵−0.5 × − 𝑛 x d 𝑛−1 = 7−0.5 × 2−6 x 0.042 6−1 = 1.15 (m) Theo kích thước cạnh bể m, ống nhánh bố trí 11 đĩa phân phối, khoảng cách đĩa phân phối đến thành bể 0.5m Khoảng cách từ đáy bể đến đầu thổi khí 0.45 – 0.75, chọn 0.5m Khoảng cách đĩa phân phối khí là: l= 𝐿−0.5 × −𝑛 x d 𝑛−1 = −0.5 × 2−11 x 0.28 11−1 = 0.29 (m) c Công suất máy thổi khí cấp cho SBR [2, p.107] - Áp lực cần thiết máy thổi khí (Air- blower) tính theo mét cột nước: Hm = h d + h f + H Trong đó: hd: tổn thất áp lực ma sát dọc theo chiều dài ống dẫn, tổn thất hd thường không 0.4m, chọn hd = 0.3m hf: tổn thất qua thiết bị phân phối, tổn thất hf thường không vượt 0.5m, chọn hf = 0.3m H: Chiều sâu bể, H = 5.5 m => Hm = 0.3 + 0.3 + 5.5 = 6.1 (m 34 𝐻𝑚 - Áp lực máy thổi khí là: Pm = 10.12 = 6.1 10.12 = 0.6 (atm) - Cơng suất máy thổi khí: P𝑚 = Trong đó: 𝐺 x R x T1 29.7 x n x e 𝑝 [( )0.283 – 1] 𝑝1 Pm: Công suất yêu cầu máy nén khí (kW) G: Trọng lượng dịng khơng khí (kg/s) G = 𝑄𝑘𝑕í x ρk = 0.429 x 1.14 = 0.489 (kg/s) R: số khí, khơng khí R = 8.314 kJ/k.mol oK T1: Nhiệt độ tuyệt đối khơng khí đầu vào = 273 + 40 = 313 K p1: Áp lực tuyệt đối khơng khí đầu vào = 1(atm) p2: Áp lực tuyệt đối khơng khí đầu p2 = Pm + = 0.6 + = 1.6 (atm) n= 𝐾− 𝐾 = 1.395 − 1.395 = 0.283 29.7: hệ số chuyển đổi e: Hiệu suất máy từ 0.7 – 0.8, chọn e = 0.8 => P𝑚 = 0.489 x 8.314 x 313 29.7 x 0.283 x 0.8 1.6 [( )0.283 – 1] = 30,62 (kW) Ta sử dụng máy thổi khí cho bể, máy làm máy nghỉ Lựa chọn máy thổi khí Tsurumi RSR- 80 sản xuất Nhật Bản 35 Hình 4: Máy thổi khí Tsurumi RSR- 80          Model: RSR 150 Ứng dụng: thổ i khí công nghiê ̣p Công suất : 11kW-22kW Áp lực: 9.8 - 58.8 KPA Đường kính ống xả: 100mm Tốc độ Vịng quay: 1100 – 2120 V/P Lưu lượng máy: từ 0.4 m3/min (24m3/h) đến 67.5m3/min (4,050m3/h) Cột áp: từ 0.1 kg/cm2 (1,000mmAq) đến 0.8 kg/cm2 (8,000mmAq) Động Enertech sản xuất Úc 5.2.8 Kích thước đường ống dẫn nước thải công suất bơm nước thải vào bể Chọn ống PVC (d = 110mm), độ dày đường ống PN10, tương đương với đường kính ngồi 110 mm, độ dày ống 5.3 mm => đường kính ống 110 – x 5.3 = 99.4 (mm) => vận tốc nước ống là: v = 4Q D2 xπ = x 1000 0.094 x π x 24 x 3600 = 1,66 (m/s) - Công suất bơm N= Trong đó: Qxả x H x ρ x g 1000 x η Qxả: lượng nước thải bơm vào bể hàng ngày, Qxả = 500 m3/ngày = 5.79 x 10-3 kg/s 36 H: chiều cao cột áp, chọn H =10m ρ: khối lượng riêng chất lỏng, ρ = 1020 (kg/m3) g: gia tốc trọng trường, g = 9.81 (m2/s) η: hiệu suất bơm, chọn η = 0.8 => N = 5.79 x 10 −3 x 10 x 1020 x 9.81 1000 x 0.8 = 0.73 (kW) => lựa chọn máy bơm chìm nước thải DCT 160 Pentax Hình 5: Máy bơm chìm nước thải DCT 160 Pentax       Công suất: 0.75kW Điện áp: 380 V Cột áp max: -17.9m Lưu lượng max: -36 m3/giờ Vật liệu: gang Xuất xứ: Italia 5.2.9 Lựa chọn thiết bị decanter thu nước Thể tích nước lần rút thể tích làm đầy = VF = 322,2 (m3) Thời gian rút nước bể 4h => lưu lượng rút nước là: 322,3 = 80,57(m3/h) => lựa chọn decanter Biodec-S 100 hãng Cyclator, Hungary 37 Hình 6: Decanter Biodec-S 100      Lưu lượng : 100 m3/h Đường kính ống thu nước thải: DN100 Lưu lượng khí nén cần thiết: 300l/ phút Áp suất khí nén: 0.03 bar Chiều cao làm việc: ≤ 2.5m Bể nén bùn  Nhiệm Vụ: Giảm độ ẩm bùn hoạt tính dư cách nén học để đạt độ ẩm thích hợp (94% - 96%) phục vụ cho việc xử lý bùn cơng trình  Tính tốn : Chọn bể nén bùn trọng lực ,bùn từ bể SBR đưa đến bể nén bùn Lượng bùn đưa đến bể nén bùn lượng bùn xả từ bể SBR: 20,18× 2= 40,36 m3/ ngày Tốc độ chảy chất lỏng vùng lắng bể nén bùn kiểu lắng đứng 𝑣1 = 0.1mm/s Tốc độ chuyển động bùn ống trung tâm 𝑣2 = 30mm/s Diện tích hữa ích bể nén bùn : 38 𝐹1 = 𝑄 40,36 × 1000 = = 4,67 𝑚2 𝑣1 0,1 × 24 × 3600 Diện tích ống trung tâm bể nén bùn: 𝐹2 = 𝑄 40,36 × 1000 = = 0,02 𝑚2 𝑣2 30 × 24 × 3600 Diện tích tổng cộng bể nén bùn 𝐹 = 𝐹1 + 𝐹2 = 4,67 + 0,02 = 4,69 𝑚2 Đường kính bể nén bùn: 𝐷= 4𝑥𝐹 = 2,44 (𝑚) 𝜋 Chiều cao phần lắng bể nén bùn: 𝑕1 = 𝑣1 × 𝑡 × 3600 = 0,00001 × 10 × 3600 = 3,6 𝑚 Trong đó: t= 10h – thời gian lắng bùn Chiều cao phần hình nón với góc nghiêng 450, đường kính bể D= 2,44 m đường kính đỉnh đáy bể m bằng: 𝑕2 = 𝐷 − = 0,72 𝑚 2 Chiều cao phần bùn hoạt tính nén: 𝐻𝑏 = 𝑕2 − 𝑕0 − 𝑕𝑡𝑕 = 0,72 − 0,4 − 0,30 = 0,02 𝑚 Trong đó: o 𝑕0 khoảng cách từ đáy ống loe đến chắn, 𝑕0 = 0,25 − 0,5 𝑚 o 𝑕𝑡𝑕 chiều cao lớp trung hòa, 𝑕𝑡𝑕 = 0,3 𝑚 Chiều cao tổng cộng bể nén bùn: 𝐻𝑡𝑐 = 𝑕1 + 𝑕2 + 𝑕3 = 3,6 + 0,72 + 0,4 = 4,72𝑚 Trong 𝑕3 khoảng cách từ mực nước bể nén bùn đến thành bể, 𝑕3 = 0,4 𝑚 39 Máy ép bùn băng tải:  Nhiệm vụ: Khử nước khỏi bùn vận hành chế độ cho bùn liên tục vào thiết bị  Tính tốn: Lượng bùn cần ép: 42,32.95% 100% = 41,15 𝑚3 /𝑛𝑔à𝑦 Nồng độ bùn sau nén = 2% Nồng độ bùn sau ép = 18% Lượng bùn lại sau ép = 41,15.18% = 7,41 𝑚3 /𝑛𝑔à𝑦 Số hoạt động thiết bị: 8h/ngày Tải trọng bùn tính 1m chiều rộng băng ép chọn m3/m.h Chiều rộng băng ép = 42,32𝑚 /𝑛𝑔à𝑦 8𝑕/𝑛𝑔à𝑦 m3/m.h =0,88 m Bể khử trùng Bể khử trùng thiết kế theo dạng bể phản ứng có vách ngăn Nguyên tắc hoạt động dùng vách ngăn để tạo đổi chiều liên tục dòng nước Mỗi dòng nước đổi chiều chảy, lớp có thay đổi vận tốc nên tạo khuấy trộn Bể có dạng hình chữ nhật, bên có vách ngăn hướng dịng làm cho nước chuyển động dạng ziczac Quá trình khử trùng diễn sau [12]: Ca(OCl)2 + H2O CaO + 2HOCl 2H+ + 2ClO- 2HOCl 8.1 Tính tốn kích thước bể Thiết kế thời gian tiếp xúc clo nước thải 30 phút kể thời gian tiếp xúc mương dẫn nước thải môi trường Thời gian tiếp xúc riêng bể lắng: 40 𝑡 = 30 − 𝐿 180 = 30 − = 24 𝑝𝑕ú𝑡 𝑣 × 60 0,5 × 60 Trong đó: L: Chiều dài mương dẫn từ bể khử trùng đến sông (m) v: Tốc độ chuyển động nước mương dẫ nước thải từ bể khử trùng môi trường (m/s) Thể tích hữu ích bể khử trùng: 𝑕 𝑊 = 𝑄𝑚𝑎𝑥 × 𝑡 = 116,68 × 24 = 46,67 𝑚3 60 Diện tích bể khử trùng là: 𝐹= 𝑊 46,67 = = 15,5 𝑚2 𝑕 Với, h: chiều cao công tác bể khử trùng, h= 2,5-4,5 m Chọn chiều cao bảo vệ: hbv= 0,5 m Chiều cao tổng cộng bể: 𝐻 = 𝑕 + 𝑕𝑏𝑣 = + 0,5 = 3,5 (𝑚) Chọn kích thước bể: Chiều dài bể L= m Chiều rộng bể B= 3,1 m Chiều dài vách ngăn 2/3 chiều rộng bể: 𝐵1 = 2 × 𝐵 = × 3,1 = 2,07 𝑚 3 Chọn vách ngăn bể, tức có ngăn, n=4 Khoảng cách vách ngăn là: 𝐿 𝑙 = = = 1,25 𝑚 4 41 8.2 Tính ống dẫn nước vào bể khử trùng Lưu lượng nước tính tốn: Qmaxh= 185,83 (m3/giờ)= 0,052 (m3/s) Vận tốc nước chảy ống, v=0,2 m/s Đường kính ống dẫn nước vào bể: 𝐷= 𝑠 × 𝑄𝑚𝑎𝑥 = 𝑣×𝜋 × 0,052 = 0,58 𝑚 = 580 𝑚𝑚 0,2 × 𝜋 8.3 Tính lượng hóa chất cần thiết Hóa chất khử trùng Chlorine Ca(OCl)2 Lượng Clo hoạt tính lớn dùng để khử trùng: 𝐺= 100 × 𝑄 × 𝑎 100 × 185,83 × 𝑘𝑔 = = 3,2 1000 × 𝑃 1000 × 30 𝑕 Trong đó: Q: Lưu lượng nước thải (m3/h) a: Liều lượng Clo hoạt tính cần thiết để khử trùng nước thải, a=5-10 (g/m3) P: Hàm lượng Clo hoạt tính (%) Chlorua vơi, P=30% Bảng 3.9 Thông số thiết kế bể khử trùng Thông số Chiều cao xây dựng bể Chiều dài bể Chiều rộng bể Chiều dài vách ngăn Thời gian lưu nước Số vách ngăn Lượng Ca(OCl)2 cần dung Đơn vị m m m m phút vách Kg/giờ Ký hiệu H L B B1 T G 42 Giá trị 3,5 3,1 2,07 24 3,2 IV Đề xuất phương án dự phòng khác Ngoài phương án sử dụng bể xử lý sinh học theo mẻ SBR ta lựa chọn phương án sử dụng công nghệ AAO  Nguyên lý xử lý AAO: Nước thải xử lý triệt để sử dụng q trình AAO Trong đó:  Kỵ khí: để khử hydrocacbon, kết tủa kim loại nặng, kết tủa photpho, khử Clo hoạt động  Thiếu khí: để khử NO3 thành N2 tiếp tục giảm BOD, COD  Hiếu khí: để chuyển hóa NH4 thành NO3, khử BOD, COD, sunfua…  Tiệt trùng: lọc vi lọc hóa chất – chủ yếu dung hypocloride canxi (Ca(OCl)2) để khử vi trùng gây bệnh… - Ưu điểm:  Chi phí vận hành thấp  Có thể di dời hệ thống xử lý nhà máy chuyển địa điểm  Khi mở rộng quy mô, tăng cơng suất, nối lắp thêm module hợp khối mà dỡ bỏ để thay - Nhược điểm:  Yêu cầu diện tích xây dựng  Sử dụng kết hợp nhiều hệ vi sinh, hệ thống vi sinh nhạy cảm, dễ ảnh hưởng lẫn đòi hỏi khả vận hành -công nhân vận hành 43 C Kết luận Những năm gần đây, tốc độ thị hố Việt Nam nhanh chóng Điều trở thành thách thức lớn việc xử lý nước thải thị Việt Nam có 800 thị điều kiện kinh tế cịn khó khăn nên việc đầu tư vào hệ thống kỹ thuật hạ tầng thị nói chung hệ thống cấp nước thị nói riêng cịn nhiều hạn chế Hạ tầng kỹ thuật xử lý nước thải thiếu hụt dẫn tới tình trạng nước thải thị chưa qua xử lý xả thẳng môi trường đe doạ mơi trường trở thành khó khăn lớn cho đô thị Việt Nam Công nghệ SBR xử lý nước thải đô thị phù hợp với đặc tính dịng thải Nồng độ chất sau xử lý đạt cột A QCVN 62:2016 Công nghệ phù hợp với cạnh tranh giá cài đặt vận hành; khả khử Nitơ Photpho cao; lắp đặt phần dễ dàng mở rộng them,… Góp phần quan trọng cho việc xử lý đạt hiệu tốt 44 D Tài liệu tham khảo Tài liệu môn học Kỹ thuật xử lý nước thải – PGS.TS Đặng Xuân Hiển Xử lý nước thải thị cơng nghiệp – Tính tốn thiết kế cơng trình – Lâm Minh Triết, Nguyễn Thanh Hùng, Nguyễn Phước Dân - Viện tài nguyên Môi Trường, Tp HCM Tính tốn Thiết kế cơng trình xử lý nước thải- Trịnh Xuân Lai- NXB Xây Dựng, Hà Nội 2008 Quy chuẩn Việt Nam QCVN 62: 2016/BTNMT TCVN7957:2008/BXD TCVN 33:2006/BXD 45 ... lý nước thải đô thị cho khu đô thị 10.000 dân đạt QCVN 62:2016/BTNMT cột A B NỘI DUNG I Tổng quan nước thải đô thị Giới thiệu nước thải đô thị 1.1 Khái niệm - Nước thải đô thị thu? ??t ngữ dùng để... tốc độ thị hố Việt Nam nhanh chóng Điều trở thành thách thức lớn việc xử lý nước thải thị Việt Nam có 800 đô thị điều kiện kinh tế cịn khó khăn nên việc đầu tư vào hệ thống kỹ thu? ??t hạ tầng thị. .. thải đô thị Giới thiệu nước thải đô thị 1.1 Khái niệm 1.2 Phân loại nước thải đô thị: 1.3 Đặc điểm nước thải đô thị 1.4 Thành