- Khu Trung tâm trường Đại học An Giang.
- Nước thải sinh hoạt từ Khu Trung tâm trường Đại học An Giang.
3.2. Thời gian nghiên cứu
Thời gian thực hiện từ ngày 01/12/2010 – 29/04/2010
- 1/12/2010 – 30/12 /2010: viết đề cương.
- 01/01/2011 – 15/1/2011: xác định lưu lượng, tìm kiếm tài liệu. - 16/1/2011 – 16/3/2011: viết báo cáo khóa luận tốt nghiệp.
- 17/3/2011 – 20/4/2011: vẽ mặt bằng tổng thể và bản vẽ chi tiết các bể trong công trình đơn vị.
- 21/4/2011 – 12/5/2011: chỉnh sửa và nộp báo cáo.
3.3. Mục tiêu nghiên cứu
- Mục tiêu chung: Đề tài được thực hiện với mục tiêu là đề xuất dây chuyền công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt phù hơp với Khu Trung tâm Đại học An Giang nhằm góp phần giảm thiểu tác động của nguồn nước thải sinh hoạt đến môi trường chung quanh.
- Mục tiêu cụ thể:
+ Thiết kế hệ thống xử lý nước thải công suất 400 m3/ngày. + Nước thải đầu ra đạt chuẩn môi trường loại A.
3.4 Nội dung nghiên cứu
- Thu thập tài liệu
+ Hiện trạng môi trường khu vực, điều kiện khí tượng thủy văn: Thu thập số liệu, dữ liệu môi trường tại Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh An Giang.
+ Số lượng sinh viên đang học tại Khu Trung tâm. + Số lượng giảng viên giảng dạy tại Khu Trung tâm. + Số lượng công nhân viên các phòng ban.
+ Ước tính số lượng khách hàng ngày ra vào Khu Trung tâm. + Hóa đơn tính tiền nước hàng tháng.
+ Bản vẽ mặt bằng tổng thể Khu Trung tâm. + Bản vẽ hệ thống cấp thoát nước.
- Tính toán lưu lượng nước thải sinh hoạt của Khu Trung tâm Đại học An Giang.
- Tham khảo một số dây chuyền công nghệ xử lý nước thải.
- Tính toán và thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt cho Khu Trung tâm.
+ Tính toán quy mô, kích thước chi tiết của các công trình đơn vị.
+ Xác định mức chi tiết của các thiết bị được sử dụng trong hệ thống xử lý nước thải.
+ Xây dựng bản vẽ thiết kế quy mô, kích thước của từng công trình đơn vị trong hệ thống xử lý nước thải.
3.5 Phương tiện và vật liệu nghiên cứu
- Phương tiện: máy ảnh, máy vi tính, Internet…
- Sơđồ mặt bằng tổng thể Khu Trung tâm trường Đại học An Giang. - Sơđồ hệ thống cấp thoát nước.
3.6 Phương pháp nghiên cứu
Phương pháp thu thập tài liệu: Thu thập các bản vẽ sơđồ quy hoạch tổng thể, hệ thống cấp thoát nước, số lượng cán bộ, giảng viên, sinh viên đến làm việc, học tập… tại Khu Trung tâm.
Phương pháp tham khảo tài liệu: Tham khảo một số tài liệu về tính toán và thiết kế hệ thống xử lý nước thải của các tác giả như Lâm Vĩnh Sơn, Trịnh Xuân Lai, Trần Đức Hạ,… từđó đề xuất ra phương án xử lý nước thải khả thi nhất và tính toán các công trình đơn vị trong dây chuyền công nghệ xử lý nước thải vừa đề xuất.
Chương 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
4.1. Tổng quan Khu Trung tâm Đại học An Giang
Khu Trung tâm trường Đại học An Giang có địa chỉ tại số 18 Ung Văn Khiêm, phường Đông Xuyên, thành phố Long Xuyên, tỉnh An Giang. Tổng diện tích là 40 ha.
Diện tích được chia làm ba khu chức năng chính:
- Khu hành chánh, bao gồm nhà hiệu bộ, thư viện… có lượng cán bộ, viên chức đến làm việc thường xuyên.
- Khu giảng đường dành cho các hoạt động đào tạo thường xuyên có lượng lớn sinh viên và giảng viên đến học tập, làm việc.
- Khu văn phòng khoa.
Hiện tại, số lượng cán bộ, giảng viên và sinh viên đang làm việc và học tập tại Khu Trung tâm xấp xỉ gần 5.000 người.
Bảng 4.1: Số lượng sinh viên, giảng viên các khoa năm học 2010 – 2011.
STT
Khoa Số lượng sinh
viên Giảng viên 1 Nông nghiệp và TNTN 1.110 121 2 Lý luận chính trị 275 27 3 Văn hóa nghệ thuật 462 23 4 Kỹ thuật Công nghệ Môi trường 572 52 5 Kinh tế và QTKD 1.792 95 6 GD Quốc phòng - 14 7 GD Thể Chất - 15 8 Tổng cộng 4.211 370
Ngoài số lượng khá lớn như đã nêu trên, còn có sinh viên các lớp tại chức học vào thứ 7, chủ nhật và số lượng khách thường xuyên ra vào. Lượng nước sử dụng cho nhu cầu hiện tại là hơn 200 m3/ngày (xấp xỉ 40
l/người/ngày). Số lượng này còn thấp là tương ứng với thời gian làm việc, giảng dạy và học tập không hết ngày đặc thù ở trường đại học.
Hiện nay các hệ thống cống thoát nước của Khu Trung tâm đã kết nối với nhau và kết nối với hệ thống cống thoát nước chung của thành phố. Chưa có hệ thống xử lý nước sinh hoạt chung cho trường, chỉ riêng hệ thống thoát nước khu vực các phòng thí nghiệm được tách riêng và hệ thống xử lý nước thải khu vực này vừa được đưa vào hoạt động.
4.2. Nguồn phát sinh và tính chất nước thải sinh hoạt Khu Trung tâm
4.2.1 Nguồn phát sinh
Nước thải của Khu Trung tâm chủ yếu xuất phát từ quá trình sinh hoạt, vệ sinh cá nhân của lực lượng cán bộ, giảng viên, sinh viên đang làm việc và học tập tại trường. Nước thải được thu gom về từ các nhà vệ sinh ở các khu chức năng.
4.2.2 Tính chất nước thải đầu vào Bảng 4.2: Các thông sốđầu vào nước thải.
STT Thông số Đơn vị Trị số 1 TSS mg/l 150 2 BOD5 mg/l 250 3 COD mgO2/l 430 4 Tổng N mg/l 57 5 Tổng P mg/l 10,4 6 pH 7,4 7 to oC 28 8 Tổng Coliforms MPN/100ml 104
Nguồn: Lê Thị Xuân, 2009
4.2.3. Các thông số yêu cầu nước thải đầu ra
Chúng tôi thiết kế hệ thống xử lý nước thải đầu ra đạt QCVN 14:2008 nguồn A.
Bảng 4.3: Các thông sốđầu ra của nước thải theo QCVN 14:2008.
STT Thông số Đơn vị Trị số
1 TSS mg/l 50
2 BOD5 mg/l 30
3 Nitrat (NO3-) (tính theo N) mg/l 30 4 Phosphat (PO43-) Tính theo P mg/l 6
5 pH 5 – 9
6 to oC 28
7 Tổng Coliforms MPN/100ml 3000
4.2.4 Hiện trạng xử lý nước
Hiện trạng thoát nước: Nước thải sinh hoạt của Khu Trung tâm được dẫn ra hệ thống cống chính của thành phố và được thải ra kênh rạch xung quanh. Hiện trạng xử lý nước: hiện tại Trung tâm đã có hệ thống xử lý nước thải dành cho khu thí nghiệm nhưng vẫn chưa có hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt chung cho toàn khu vực.
4.2.5 Lưu lượng nước thải
Lưu lượng nước thải sinh hoạt hiện nay trung bình là 200 m3/ngày xác định dựa vào số liệu đo của đồng hồ nước chính của khu trung tâm. Dự kiến số lượng sinh viên của trường ngày càng tăng, phù hợp với định hướng phát triển của trường, do đó, chúng tôi thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt cho Khu Trung tâm với công suất là 400 m3/ngày.
Dưới đây là những thông số tính toán theo công suất nêu trên. - Lưu lượng trung bình theo giờ:
3 400 16,76( / ) 24 24 tb ngd tb h Q Q − = − = = m h Trong đó:
tb h
Q − lưu lượng trung bình theo giờ - Lưu lượng trung bình theo giây:
3 3 16,67 4,63.10 ( / ) 4.63( / ) 3600 3600 tb h tb s Q Q − − m s l s − = = = = Trong đó: tb s
Q − lưu lượng trung bình theo giây
- Lưu lượng nước thải lớn nhất theo ngày đêm:
3
max ngd tb ngd. 0 400.3 1200 ( / )
Q − =Q − k = = m ngd
max ngd
Q − lưu lượng lớn nhất theo ngày đêm
k0 : hệ số không điều hòa theo ngày của nước thải sinh hoạt, quy định ở điều 2.1.2 TCXD 51-84. ởđây chọn k0 = 3.
- Lưu lượng lớn nhất theo giờ:
3
max h tb h. 0 16,67.3 50,01( / )
Q − =Q − k = = m h
- Lưu lượng lớn nhất theo giây:
max s tb s. 0 4,63.3 13,89( / )
Q − =Q − k = = l s
Bảng 4.4: Hệ số không điều hòa chung của nước thải sinh hoạt
LL nước thải trung bình Qtb-s (l/s) 5 15 30 50 100 200 300 500 800 1250 Hệ số không điều hòa k0 3,0 2,5 2,0 1,8 1,6 1,4 1,35 1,25 1,2 1,15
4.3. Đề xuất dây chuyền công nghệ và thuyết minh
4.3.1. Phương án 1
Hình 4.1: Sơ đồ công nghệ hệ thống xử lý nước thải – phương án 1
Ưu điểm:
- Hiệu quả xử lý cao.
- Các chất dinh dưỡng như N, P được xử lý triệt để. - Sinh ra mùi ít khi xử lý bùn.
- Diện tích xây dựng không lớn.
Khuyết điểm:
- Sử dụng khí nén có chi phí đầu tư cao và chi phí vận hành, bảo trì lớn.
Thuyết minh:
Nước thải sinh hoạt từ các phòng sẽđược cho vào hệ thống cống dẫn đến trạm xử lý. Nước thải sẽđược cho qua song chắn rác nhằm loại bỏ rác có kích cỡ lớn và ngăn không cho chúng vào máy bơm, rác được chặn lại tại song
1.Song chắn rác 2.Ngăn tiếp nhận 3.Bể lắng cát 4.BểĐiều hòa 5.Bể lắng đợt 1 6.Bể aerotank 7.Bể lắng đợt 2 8.Bể khử trùng 9.Thùng chứa rác 10.Thùng chứa cát 11.Bể nén bùn Đường bùn 1 2 3 4 5 9 10 11 6 7 8 TKN Đường khí
chắn rác sẽđược tập trung vào các thùng chứa rác và được vận chuyển tới bãi chôn lấp. Sau khi qua song chắn rác nước thải sẽđược cho vào bể tiếp nhận và được vận chuyển tới các công trình kế tiếp qua máy bơm.
Nước thải sẽđược tiếp tục cho qua bể lắng cát. Bể lắng này có nhiệm vụ là loại bỏ cát và các vật cứng có trọng lượng lớn… ra khỏi nước thải nhằm tạo điều kiện thuận lợi cho các công trình sau này, lượng cát sau khi lắng sẽđược sử dụng vào các mục đích khác như xây dựng…
Sau khi qua bể lắng cát nước thải tiếp tục cho qua bể điều hòa với mục đích là ổn định lưu lượng nước, nồng độ, nhiệt độ của nước. Để tránh hiện tượng lắng cặn trong bểđiều hòa và tăng khả năng xáo trộn đồng đều thể tích nước ta có thể sử dụng biện pháp thổi khí hoặc khuấy trộn cơ khí cho bể.
Nước thải sau khi đã được ổn định sẽđược tiếp tục cho qua bể lắng đợt 1. Bể này có nhiệm vụ là loại bỏ các chất có khả năng lắng được, các cặn hữu cơ hay các cặn lơ lững có khả năng lắng … nhằm giảm đi lượng cặn hữu cơ cho công trình sử lý sinh học hay công trình lắng phía sau.
Kế tiếp nước thải sẽ tiếp tục cho qua bể Aerotank trong bể có lắp đặt hệ thống thổi khí nhằm cung cấp oxi cho vi sinh vật, các vi sinh vật này sẽ giúp phân hủy các cặn hữu cơ còn lại sau khi qua bể lắng 1. Cặn hữu cơ sau khi được vi sinh vật phân hủy sẽ phát triển lớn dần lên thành các bông bùn gọi là bùn hoạt tính. Lượng bùn này sẽđược lắng sau khi nước thải tiếp tục cho qua bể lắng 2.
Bể lắng 2 được thiết kế sau bể aerotank nhằm lắng các cặn hữu cơ sau khi đã được vi sinh vật phân hủy ở bể aerotank. Bể lắng 2 được thiết kế sao cho dòng nước chuyển động từ dưới lên chảy vào máng thu nước, bông bùn sẽ được lắng xuống đáy và được gom bởi hệ thống thanh gạt bùn. Lượng bùn này được rút khỏi bể lắng bằng hệ thống bơm bùn, 1 lượng bùn sẽđược tuần hoàn về bể aerotank, bùn dư sẽđược dẫn về bể nén bùn.
Nước thải sau khi qua bể lắng 2 sẽ cho vào bể khử trùng nhằm loại bỏ hàm lượng vi sinh còn lại trong nước trước khi cho ra nguồn tiếp nhận. Hóa chất cho vào bể khử trùng là clorua nước thải sau khi ra nguồn tiếp nhận ở mức A theo tiêu chuẩn nước thải sinh hoạt QCVN 14: 2008.
4.3.2. Phương án 2
Hình 4.2:Sơ đồ công nghệ hệ thống xử lý nước thải – phương án 2
Ưu điểm:
- Hiệu quả xử lý cao.
- Xử lý triệt để cặn lơ lững và các chất hữu cơ. - Chi phí bảo dưỡng thấp.
- Ít sinh mùi khi xử lý bùn. - Diện tích xây dựng không lớn.
Khuyết điểm:
- Khi vận hành hệ thống đòi hỏi người vận hành phải có kiến thức và kinh nghiệm. 1. Song Chắn rác 2. Hầm tiếp nhận 1’. Thùng rác 3. Bể lắng cát 3’. Sân Phơi cát 4. Bểđiều hòa 5. Bể lắng 1 6. Bể Aerotank 7. Bể lắng 2 8. Bể chứa nước sau xử lý 9. Bể nén bùn 10. Máy ép bùn Đường nước Đường bùn Đường khí 2 1 3 4 5 6 7 8 1’ 3’ 9 10 DDKT Đường bùn Hóa ch ấ t Bùn tuần hoàn Bơm thổi khí Bơm thổi khí Bơm thổi khí Nguồn tiếp nhận
Thuyết minh:
Nước thải sinh hoạt được thu gom bằng hệ thống thoát nước thải sinh hoạt của Khu trung tâm về trạm xử lý, trước khi vào bể tiếp nhận nước thải được cho qua song chắn rác nhằm loại bỏ rác có kích cở lớn và trong bể tiếp nhận có hệ thống sục khí nhằm tránh khả năng lắng cặn của nước thải. Sau khi nước thải trong bể tiếp nhận đạt đến mức nhất định sẽ được bơm đến bể lắng cát ngang. Tại bể lắng cát ngang, các chất rắn vô cơ, có trọng lượng lớn sẽ bị tách ra khỏi nước và được xả vào sân phơi cát sau một khoảng thời gian nhất định.
Sau đó nước thải được dẫn đến bể điều hòa lưu lượng với hệ thống sục khí để chống khả năng lắng cặn tại bể, tiếp đó nước thải sẽ được bơm từ bể điều hòa đến bể lắng đợt 1. Sau khi lắng nước tự chảy sang bể aeroten.
Tại bể aeroten nước thải được xử lý bằng quá trình sinh học hiếu khí. Quá trình hiếu khí được duy trì bằng hệ thống phân phối khí được bố trí trong bể bằng máy thổi khí.
Nước sau khi ra khỏi bể aeroten, được dẫn đến bể lắng đợt 2. Bể lắng đợt 2 làm nhiệm vụ tách bùn hoạt tính và nước sau xử lý sinh học.
Nước sau xử lý sinh học được khử trùng bằng dung dịch clorua vôi. Dung dịch clorua vôi được cho vào trên đường ống dẫn nước từ bể lắng đợt 2 đến bể chứa, nước tiếp tục quá trình tiếp xúc tại bể chứa nước sau xử lý.
Nước sau khử trùng đạt tiêu chuẩn loại A theo QCVN 14; 2008. Nước này được chứa trong bể chứa ở một mức nhất định, phần dư sẽ tự động tràng xả thải vào nguồn tiếp nhận.
Bùn hoạt tính từ bể lắng đợt 2 được tuần hoàn một phần trở lại bể aeroten để bổ sung thêm vi sinh vật cho bể aeroten. Cặn tươi từ bể lắng 1 và cặn dư của bể lắng 2 được bơm đến bể nén bùn trọng lực và làm giảm lượng nước chứa trong bùn sau đó bùn sẽđược đưa đến máy ép bùn. Bùn sau khi ép sẽđược vận chuyển đến những nơi xử lý chất thải rắn.
Ö Như vậy phương án 2 có nhiều ưu điểm hơn.
Chúng tôi chọn phương án 2 để thiết kế cho hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt của Khu Trung tâm.
4.4. Tính toán các công trình đơn vị theo phương án 2
Song chắn rác làm nhiệm vụ loại bỏ các tạp chất có kích thước lớn hơn 5 mm chủ yếu lá các loại rác hữu cơ có trong nước thải. Đây cũng là công trình rất quan trọng vì nó quyết định đến sự làm việc tốt của các công trình phía sau.
a. Tính toán mương dẫn
Chọn vận tốc nước chảy trong mương là 0,7 m/s. Chiều rộng của mương