- Vị trí trạm xử lý nước thải là một khu đất gần cầu Tân Vạn, với diện tích đất là 0.82 ha.
- Khu vực quy hoạch định hướng đến năm 2025, thành đơ thị loại II, nên cơ sở kỹ thuật hạ tầng cần đáp ứng đủ các yêu cầu đưa ra của một đơ thị loại II. Trong đĩ cĩ hệ thống xử lý nước thải cũng cần đạt được các chỉ tiêu sau:
+ Dây chuyền cơng nghệ phải kín tránh gây mùi gây ảnh hưởng đến khu dân cư xung quanh
+ Hợp khối các cơng trình cĩ thể để giảm diện tích xây dựng
+ Áp dụng các cơng nghệ hiện đại để tăng hiệu quả xử lý, đồng thời giảm khối tích cơng trình.
+ Quản lý – vận hành – sữa chữa gọn nhẹ và ít phức tạp, tránh gây ảnh hưởng đến mỹ quan và mơi trường sinh thái trong khu đơ thị
+ Nước sau xử lý được tái sử dụng cho mục đích tưới cây xanh và tạo khơng gian thống mát cho trạm xử lý.
- Với mục tiêu như trên sinh viên đề xuất thực hiện thiết kế theo mơ hình hợp khối nhằm giảm diện tích xây dựng cơng trình, sử dụng cơng nghệ mới, sử dụng bể MBBR, nước thải sau khi xử lý ngồi đáp ứng các yêu cầu của tiên chuẩn, cịn cĩ khả năng đưa lại khơng gian thống mát cho trạm xử lý.
- Ngồi ra để vận hành trạm xử lý được dễ dàng, mang lại hiệu quả xử lý cao thì tự động hĩa (TĐH) là phương án hiện nay dần được thiết kế và đưa vào sử dụng nhiều.
3.2 Giới thiệu về cơng nghệ xử lý sinh học bằng phương pháp màng vi sinh chuyển động – Moving Bed Biofilm Reactor (MBBR): chuyển động – Moving Bed Biofilm Reactor (MBBR):
- Trong quy trình xử lý nước thải, áp dụng cơng nghệ màng MBBR cho khu quy hoạch để tiết kiệm diện tích trạm xử lý cũng như hiệu quả xử lý so với bể xử lý sinh học truyền thống Aerotank.
- Cơng nghệ MBBR là cơng nghệ kết hợp giữa các điều kiện thuận lợi của quá trình xử lý bùn hoạt tính hiếu khí và bể lọc sinh học. Bể MBBR hoạt động giống như quá trình xử lý bùn hoạt tính hiếu khí trong tồn bộ thể tích bể. Đây là quá trình xử lý bằng lớp màng biofilm với sinh khối phát triển trên giá thể mà những giá thể này lại di chuyển tự do trong bể. Bể MBBR khơng cần quá trình tuần hồn bùn giống như các phương pháp xử lý bằng màng biofilm khác, vì vậy nĩ tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình xử lý bằng phương pháp bùn hoạt tính trong bể, bởi vì sinh khối ngày càng được tạo ra trong quá trình xử lý. Bể MBBR gồm 2 loại: bể hiếu khí và bể kị khí. Trong quy trình xử lý nước thải của khu quy hoạch, sinh viên ứng dụng cơng nghệ xử lý sinh học hiếu khí tại bể MBBR.
SVTH: NGUYỄN THÀNH LONG LỚP KD09-CTN – MSSV: 09510400770
- Nhân tố quan trọng của quá trình xử lý này là các giá thể động cĩ lớp màng Biofilm dính bám trên bề mặt. Những giá thể này được thiết kế sao cho diện tích bề mặt hiệu dụng lớn để lớp màng biofim dính bám trên bề mặt của giá thể và tạo điều kiện tối ưu cho hoạt động của vi sinh vật khi những giá thể này lơ lững trong nước.
- Tất cả các giá thể cĩ tỷ trọng nhẹ hơn so với tỷ trọng của nước, tuy nhiên mỗi loại giá thể cĩ tỷ trọng khác nhau. Điều kiện quan trọng nhất của quá trình xử lý này là mật độ giá thể trong bể, để giá thể cĩ thể chuyển động lơ lửng ở trong bể thì mật độ giá thể chiếm tứ 25 – 50% thể tích bể và tối đa trong bể MBBR phải nhỏ hơn 67%. Trong mỗi quá trình xử lý bằng màng sinh học thì sự khuyếch tán của chất dinh dưỡng (chất ơ nhiễm) ở trong và ngồi lớp màng là nhân tố đĩng vai trị quan trọng trong quá trình xử lý, vì vậy chiều dày hiệu quả của lớp màng cũng là một trong những nhân tố quan trọng ảnh hưởng đến hiệu quả xử lý.
- Ưu điểm:
Mật độ vi sinh vật xử lý trên một đơn vị thể tích cao hơn so với hệ thống xử lý bằng phương pháp bùn hoạt tính lơ lửng, vì vậy tải trọng hữu cơ của bể MBBR cao hơn.
+ Chủng loại vi sinh vật xử lý đặc trưng: Lớp màng biofilm phát triển tùy thuộc vào loại chất hữu cơ và tải trọng hữu cơ trong bể xử lý.
+ Sự khuếch tán của chất khí và các chất hịa tan đến vi sinh vật tốt hơn rất nhiều, tốc độ sử dụng cơ chất tăng.
+ Khả năng tạo sinh khối rất lớn (nồng độ bùn hoạt tính trong bể phản ứng cĩ thể đạt 6000 mg/l).
+ Giảm thể tích bể phản ứng sinh học vì bề mặt riêng của các đệm plastic rất lớn, do đĩ cơng nghệ này thích hợp cho các cơng trình xử lý nước thải cĩ quy mơ nhỏ hoặc để nâng cấp các cơng trình đã tồn tại mà khơng đủ diện tích mặt bằng.
+ Quá trình khử Nitơ và phốt pho rất tốt.
+ MBBR cĩ thể sử dụng cho tất cả các loại bể sinh học (aerobic, anoxic, hoặc anaerobic).
+ Hiệu quả xử lý cao và dễ dàng vận hành
- So sánh về khả năng xử lý của bể MBBR và Aerotank truyền thống như sau:
Hệ thống Tải trọng BOD (KgBODm3/ngày) MLSS(mg/L) Diện tích bề mặt (m2/m3) MBBR 10 8000 - 20000 510 - 1200 Bể sinh học hiếu khí Aerotank 1.5 3000 - 5000 510 - 1200
3.3 Sơ đồ dây chuyền cơng nghệ
- Từ việc phân tích lưu lượng và thành phần nước thải và một số yêu cầu xử lý nước trong khu quy hoạch, dây chuyền cơng nghệ xử lý được lưa chọn như sau:
SVTH: NGUYỄN THÀNH LONG LỚP KD09-CTN – MSSV: 09510400770
3.4 Thuyết minh sơ bộ dây chuyền cơng nghệ
- Nước thải tồn khu quy hoạch sau khi được thu gom về hố ga cuối cùng sẽ dẫn thẳng vào trong trạm xử lý, nước thải sẽ đi qua song chắn rác. Tại đây, rác hay các vật rắn lớn trong nước thải sẽ được giữ lại, rác được thu gom về bãi rác. Sau khi qua song chắn rác, nước thải vào bể lắng cát, nhằm loại bỏ các cặn cát ra khỏi nước thải để thuận lợi cho các cơng trình xử lý phía sau. Tại bể lắng cát bố trí hai bơm nhúng chìm để bơm nước thải lên bể điều hịa kết hợp tuyển nổi dầu mỡ.
- Tại bể điều hịa, khơng khí được cung cấp thơng qua hệ thống phân phối khí đặt dưới đáy bể kết hợp, sẽ hịa trộn đồng đều nước thải trên tồn bộ diện tích bể, với nhiệm vụ ngăn ngừa hiện tượng lắng cặn và sinh ra mùi khĩ chịu ở bể, đồng thời cĩ chức năng điều hịa lưu lượng – nồng độ nước thải đầu vào và tuyển nổi lượng dầu mỡ cĩ trong nước thải. Phía trên bể cĩ bố trí cần gạt bọt và hệ thống ống thu gom dầu mỡ. Nhưng sau khi đi qua bể điều hịa, hàm lượng chất lơ lững (SS) > 150 mg/l nên cần đi qua bể lắng I, để cẳn lơ lững SS giảm xuống, nhỏ hơn 150 mg/l. Để các cơng trình sau bể điều hịa hoạt động liên tục với một lưu lượng nhất định cần sử dụng bơm chìm, bơm nước thải từ bể điều hịa lên bể lắng I.
- Tại bể lắng I, hiểu suất lắng 47% nên cặn lơ lững SS sẽ giảm xuống cịn 115 mg/l < 150 mg/l, nên cho phép qua quá tình xử lý sinh học hiếu khí. Chọn bể xử lý sinh học là bể MBBR với các giá thể sinh học.
SVTH: NGUYỄN THÀNH LONG LỚP KD09-CTN – MSSV: 09510400770
- Tại bể MBBR, chất hữu cơ trong nước thải bị ơxy hĩa bởi các vi sinh vật cĩ trong nước thải và các vi sinh vật bám dính trên màng đệm sinh học lơ lửng trong nước thải. Ban đầu, màng đệm này nhẹ hơn nước nên chúng sẽ lơ lửng trên mặt nước nhưng khi cĩ màng vi sinh vật xuất hiện trên bề mặt, khối lượng riêng của đệm sẽ tăng lên và trở nên nặng hơn nước, sau đĩ sẽ chìm xuống dưới. Tuy nhiên, nhờ cĩ chuyển động thủy lực của nước trong bể được cấp bởi hệ thống sục khí, các đệm này sẽ chuyển động liên tục trong nước thải. Các chất hữu cơ cũng bám vào các khe nhỏ của đệm. Các vi sinh vật bám dính trên các đệm sẽ sử dụng chất hữu cơ để tạo thành sinh khối vi sinh vật, trong quá trình này các chất hữu cơ trong nước thải sẽ được xử lý.
- Sau một thời gian, lớp màng vi sinh vật sống bám trên màng đệm sẽ dày lên, dần chết đi và bong ra khỏi màng đệm. Nhờ cường độ sục khí ổn định trong bể MBBR, lớp màng chết này khơng lắng xuống đáy bể, mà sẽ cĩ khuynh hướng trơi lên phía trên và được thu gom vào mương lắng bao quanh chu vi của bể.
- Bể MBBR được thiết kế dạng bể hình chữ nhật, nước sau khi tiếp xúc với các giá thể sinh học sẽ được tự chảy tràn qua bể lắng II, nhưng tại mép chảy tràn để tránh việc các màng đệm – hạt nhựa bị cuốn trơi theo dịng nước, cần đặt tấm lưới xung quanh miệng mương để ngăn các hạt nhựa lại. Tại bể lắng II, bùn sinh học được lắng xuống đáy, lượng bùn hoạt tính được tạo thành sẽ cung cấp ngược lại cho bể MBBR, cịn bùn dư sẽ dùng bơm, bơm về bể chứa bùn.
- Nước từ bể lắng II, sẽ được thu về máng nước cĩ răng cưa và chảy vào mương tiếp xúc, trên nắp mương sẽ gắn các đèn UV chiếu tia cực tím.
- Trong mương tiếp xúc, nước thải sẽ được khử trùng bằng cách chiếu tia UV trực tiếp, với mục đích loại trừ hồn tồn vi sinh vật gây bệnh cịn cĩ trong nước thải và tránh gây mùi khĩ chịu cho dân cư gần trạm xử lý.
- Sau quá trình này, nước thải được dẫn ra hồ hồn thiện cĩ trồng sen và bèo tây. Nhờ bộ rễ của bèo tây, đĩng vai trị bộ lọc tự nhiên, nước thải được làm sạch triệt để và đạt quy chuẩn QCVN 14:2008/BTN&MT (cột A). Hồ sinh học kết hợp đài phun nước, tạo khơng gian thống mát cho trạm xử lý, ngồi ra nước trong hồ dùng để tưới cây trong đơ thị.
- Nước thải từ các máy ép bùn, máy ép rác được đưa về bể điều hịa để lặp lại quá trình xử lý.
- Bể chứa bùn sẽ thu bùn từ bể lắng I và bể lắng II, bùn sẽ được lắng và lớp nước trên mặt được thu về bể điều hịa, cịn lại bùn sẽ được bơm qua máy ép bùn để tách nước, lượng nước từ máy ép bùn sẽ được cho qua bể điều hịa trở lại quá trình xử lý.
IV. TÍNH TỐN CÁC CƠNG TRÌNH ĐƠN VỊ 4.1 Song chắn rác