d. Phạm vi và phương phỏp nghiờn cứu
2.2.2. Cỏc yếu tố ảnh hưởng tới quỏ trỡnh lắng
Tỷ trọng của cỏc hạt cặn: Vận tốc lắng tăng theo tỷ trọng của hạt cặn trong nước. Tỷ trọng của nước: Vận tốc lắng phụ thuộc vào tỷ trọng của nước. Vận tốc lắng của cỏc hạt cặn sẽ giảm khi tỷ trọng của nước tăng.
Kớch thước hạt cặn: Theo một trong những cụng thức đó nờu ở trờn, vận tốc lắng tỷ lệ với bỡnh phương đường kớnh hạt. Như vậy, với một hạt cặn, khi kớch thước của nú tăng lờn 10 lần thỡ vận tốc lắng sẽ tăng lờn 100 lần.
Nhiệt độ của nước: Vận tốc lắng phụ thuộc vào độ nhớt của nước mà độ nhớt của nước lại phụ thuộc rất lớn vào nhiệt độ của nước.
Do đú, nhiệt độ của nước cú ảnh hưởng rất lớn đến vận tốc lắng của cỏc hạt cặn. Nhiệt độ của nước càng tăng thỡ vận tốc lắng của cỏc hạt cặn đơn lẻ cằng giảm. Khi nhiệt độ của nước về mựa đụng là 5oC và mựa hố là 30o C thỡ vận tốc lắng về mựa hố giảm bằng một nửa so với mựa đụng.
Chế độ dũng chảy: trong thực tế, dũng chảy trong cỏc bể lắng thường khụng đạt chế độ chảy tầng lý tưởng. Bờn trong cỏc dũng chảy theo hướng chủ đạo cũn xuất hiện cỏc dũng chảy rối theo hướng bất kỳ và cuốn cỏc hạt cặn theo quỹ đạo chuyển động khụng gian. Để đạt được chế độ chảy tầng, hệ số Reynolds trong bể lắng phải cú giỏ trị nhỏ hơn 2000. Tại cỏc vựng khỏc nhau trong bể lắng, hệ số Reynolds cú giỏ trị rất khỏc nhau. Giỏ trị trung bỡnh cú thể tớnh theo cụng thức:
0 v .R Re=
υ [2-28]
Trong đú:
+ v0: là tốc độ trung bỡnh của nước trong bể
+ R: bỏn kớnh thuỷ lực
+ υ: độ nhớt động lực của nước
Nồng độ cặn lắng khụng đều nhau cũng là yếu tố ảnh hưởng tới quỏ trỡnh lắng. Cặn lắng khụng đều trờn diện tớch đỏy bể sẽ làm cho bề mặt vựng nộn cặn trở nờn gồ ghề, mặt khỏc dũng chảy thế chỗ của nước ở vựng cú mật độ cặn rơi cao sẽ mạnh hơn cỏc vựng khỏc, cả hai yếu tố trờn đều là nguyờn nhõn gõy nờn cỏc xoỏy nước bờn dưới vựng lắng.
Trờn mặt bể ảnh hưởng của giú cú thể tạo nờn cỏc dũng xoỏy theo chiều ngang hoặc dọc, … và phỏ vỡ chế độ chảy tầng trong bể lắng. Để hạn chế ảnh hưởng của cỏc dũng nước xoỏy, bể lắng phải cú cấu tạo phự hợp để đảm bảo thế cõn bằng giữa lực quỏn tớnh, lực ỳ và lực hỳt trọng trường tỏc động lờn cỏc phần tử nước. Tương quan đú được biểu thị bằng hệ số Froude.
u Fr gh = [2-29] Trong đú : + u: vận tốc dũng chảy (m/s); + g: gia tốc trọng trường (m²/s); + h: độ sõu dũng chảy (m). 2.3. Quỏ trỡnh làm khụ bựn
2.3.1. Đặc điểm của bựn cặn nước thải rửa lọc
Tớnh chất đặc trưng của bựn khi xử lý nước sinh hoạt bằng cụng nghệ truyền thống thường cú: BOD là 30 ữ 300 mg/l, COD là 30 ữ 5000 mg/l, pH = 6-8; tổng chất rắn 0,1 ữ 4%, bựn cặn cú tỷ trọng từ 1,012 -1,04 tấn/m3; bựn cặn thụ thường cú độ ẩm lớn (>97%) [8, tr496].
Bựn cú độ ẩm lớn gõy bất lợi cho quỏ trỡnh lưu trữ cũng như xử lý bựn. Vỡ vậy bựn cần phải tỏch nước trước khi thải bỏ nhằm giảm độ ẩm của bựn cặn, giảm thể tớch từ đú giỳp cho việc xử lý, lưu trữ, vận chuyển cũng như thải bỏ sẽ dễ dàng hơn.
2.3.2. Phương phỏp làm khụ tự nhiờn (sõn phơi bựn)
Sõn phơi bựn cú chức năng làm mất nước bựn cặn (giảm độ ẩm bựn cặn chớn từ 97 ữ 98% xuống cũn 80%) trong điều kiện tự nhiờn. Nước tỏch khỏi cặn bằng cỏch nộn, bay hơi, thấm xuống đất,…
Hình 2-10. Sõn phơi bựn Hiện nay người ta phơi bựn trong cỏc loại sõn phơi
+ Sõn phơi bựn nền đất tự nhiờn khi đất là cỏt, ỏ cỏt và mực nước ngầm trờn 1,5 m;
+ Sõn phơi bựn nền nhõn tạo, kết hợp lắng và rỳt nước bề mặt, khi đất chắc, ớt thấm nước;
+ Sõn phơi và nộn bựn.
Sõn phơi bựn cần được cấu tạo từ trờn xuống là lớp vật liệu lọc và hệ thống thu gom nước thải. Diện tớch sõn phơi phải đủ lớn để tạo điều kiện bốc hơi nước. Sõn phơi cần cấu tạo theo nhiều ngăn, để duy trỡ cỏc hoạt động đổ bựn ướt, phơi khụ, lấy bựn khụ cựng một thời điểm. Cỏc ngăn chứa bựn trong sõn phơi bựn tiếp nhận bựn luõn chuyển theo chu kỳ. Sau một thời gian khi lượng bựn tiếp nhận rỳt nước và bốc hơi khụ đi. Sau phơi thể tich bựn giảm 2,5 – 3 lần.
− Ưu điểm:
+ Đơn giản trong thiết kế, xõy dựng,
+ Chi phớ đầu tư ở mức vừa phải, cú thể tận dụng cỏc ao hồ sẵn cú.
+ Quản lý đơn giản.
− Nhược điểm:
+ Chịu ảnh hưởng của thời tiết,
+ Hiệu quả khụng cao, tốn nhiều diện tớch.
+ Gõy ụ nhiễm mụi trường
2.3.3. Làm khụ bựn cặn bằng phương phỏp cơ học
Đốivới cỏc trạm khụng đủ diện tớch đất xõy dựng sõn phơi bựn, những vựng khớ hậu mưa nhiều người ta thường làm khụ chỳng bằng cỏc thiết bị cơ khớ. Cỏc loại thiết bị này là:
+ Mỏy lọc chõn khụng cú khả năng giảm độ ẩm đến 75% ữ 80%;
+ Mỏy ộp lọc băng tải giảm độ ẩm đến
+ Mỏy quay ly tõm giảm độ ẩm đến 65% ữ 75%;
+ Mỏy xung lọc giảm độ ẩm đến 82% ữ 94%. Thiết bị ộp bựn băng tải
Nguyờn tắc hoạt động: Bựn và polyme được bơm lờn buồng trộn, bờn trong buồng trộn bựn sẽ được trộn với polyme, sau khi bựn kết thành khối trờn mỏy ộp đai nước sẽ được tỏch ra, bựn sau khi qua băng tải được xả vào thự chứa bựn.
− Ưu điểm:
+ Hiệu suất cao, khối lượng cặn giảm 12,5 lần
+ Dựng cho nhiều cụng suất
+ Bố trớ cụng trỡnh nhỏ gọn, tốn ớt diện tớch.
− Nhược điểm:
+ Chi phớ đầu tư lớn
+ Chi phớ vận hành cao (chi phớ điện, húa chất).
2.3.4. Làm khụ bựn cặn bằng nhiệt
Nguyờn tắc hoạt động: Quỏ trỡnh sấy là quỏ trỡnh sử dụng năng lượng nhiệt chuyển tới khối bựn để làm bay hơi nước.
− Ưu điểm:
+ Hiệu suất rất cao, khối lượng cặn giảm 60 lần.
+ Dựng cho cụng suất suất nhỏ.
− Nhược điểm:
+ Sử dụng rất hạn chế chỉ ỏp dụng cho hàm lượng cặn nhỏ.
+ Tiờu tốn nhiệt lượng lớn.
2.4. Kết luận chương 2
Như vậy do tớnh chất của nước thải rửa lọc nờn trong quỏ trỡnh xử lý cần phải xử lý bằng phương phỏp keo tụ tạo bụng cặn để tăng hiệu quả lắng. Quỏ trỡnh lắng cú thể loại bỏ một lượng lớn cỏc chất bẩn trong nước thỉ rửa lọc. Quỏ rỡnh lắng cú thể sử dụng nhiều loại bể lắng khỏc nhau, tựy thuộc vào tớnh chất và yờu cầu của từng trạm xử lý.
Bựn cặn cú độ ẩm lớn (>97%) do đú cần tỏch nước ra khỏi bựn để giảm thể tớch bựn bằng phương phỏp tự nhiờn hoặc cưỡng bức. cú thể sử dụng sõn phơi bựn, thiết bị ộp bựn bằng băng tải…
CHƯƠNG 3. ĐỀ XUẤT CễNG NGHỆ XỬ Lí, THU HỒI VÀ TÁI SỬ DỤNG NƯỚC THẢI RỬA LỌC
3.1. Đề xuất một số dõy chuyền cụng nghệ xử lý nước thải rửa lọc
3.1.1. Dõy chuyền cụng nghệ cho cỏc nhà mỏy cú diện tớch đất nhỏ.
3.1.1.1. Dõy chuyền cụng nghệ
nước thô
đầu vào bể trộn bể phản ứng bể lắng bể lọc nhanh
bể điều hòa làm khô bùn nư ớc th ải r ửa lọ c nước xả rửa bể lắng
nước thu hồi
nước bề mặt bể chứa trạm bơm cấp 2 khử trùng cấp nước vào mạng bể lắng bùn bùn khô bể điều hòa xả tr àn xả nước lọc đầu ra hệ thống thoát nước châm phèn đứng bằng băng tải
Hình 3-12. Sơ đồ đề xuất dõy chuyền cụng nghệ 1
3.1.1.2. Mụ tả quy trỡnh hoạt động
Nước thải rửa lọc và nước xả rửa bể lắng được tập trung về bể điều hoà. Từ bể điều hoà chỳng được bơm lờn cỏc bể lắng bựn đứng và được chõm phốn và cỏc hoỏ chất keo tụ, trợ lắng. Nước sau quỏ trỡnh lắng được bơm trở lại dõy chuyền xử lý chớnh hoặc xả ra hệ thống thoỏt nước. Với mỗi nhà mỏy cú đặc điểm nước thụ và hiệu suất cỏc cụng trỡnh khỏc nhau nờn vị trớ nước thu hồi quay trở lại dõy chuyền chớnh cũng khỏc nhau.
Bựn từ cỏc bể lắng bựn đứng sẽ được đưa về dõy chuyền ộp bựn băng tải. Nước được tỏch ra từ quỏ trỡnh làm khụ bựn cú thể được đưa về bể điều hoà để cựng bơm chung về dõy chuyền xử lý chớnh hoặc xả vào hệ thống thoỏt nước
Xõy dựng thờm một bể điều hoà để lưu nước xả lọc đầu và xả tràn bể chứa. Sau đú sử dụng bơm trực tiếp bơm về đầu bể lọc trong dõy chuyền xử lý chớnh. Việc xõy dựng nhiều bể điều hoà cú thể làm tăng chi phớ xõy dựng và chi phớ quản lý nhưng đảm bảo cho hệ thống làm việc ổn định hơn, giảm khối tớch cỏc cụng trỡnh, chia nhỏ lưu lượng đưa về cỏc cụng trỡnh trong dõy chuyền xử lý chớnh.
Cỏc bơm kỹ thuật đặt tại cỏc bể điều hoà nờn sử dụng cỏc loại bơm nước thải chỡm. Số lượng bơm và cụng suất bơm cú thể tớnh toỏn tuỳ theo cụng suất xử lý của từng nhà mỏy. Tối đa hoỏ khả năng tự chảy trong dõy chuyền xử lý.
3.1.1.3. Phạm vi ỏp dụng:
Dõy chuyền cụng nghệ cú thể ỏp dụng đối với những nhà mỏy cú cụng suất lớn Q ≥ 10.000 m3/ngđ;
− Nhà mỏy cú diện tớch mặt bằng hạn chế;
− Nhà mỏy cú trữ lượng nước ngầm ớt, thiếu nguồn bổ cập, cụng trỡnh thu cchs xa nhà mỏy.
3.1.2. Dõy chuyền cụng nghệ cho cỏc nhà mỏy cú diện tớch dất lớn3.1.2.1. Dõy chuyền cụng nghệ 3.1.2.1. Dõy chuyền cụng nghệ nước thô đầu vào bể trộn phản ứng bể lắng bể điều hòa bể lọc nhanh làm khô bùn nước thu hồi
nước bề mặt bể chứa trạm bơm cấp 2 khử trùng cấp vào mạng bể lắng bùn bùn khô châm phèn bể điều hòa xả tr àn xả nước lọc đầu ra hệ thống thoát nước bể bể điều hòa ly tâm bằng sân phơi bùn nư ớc th ải r ửa lọ c nư ớc x ả rử a bể lắ ng
Hình 3-13. Sơ đồ đề xuất dõy chuyền cụng nghệ 2
3.1.2.2. Mụ tả quy trỡnh hoạt động
Nước thải rửa lọc và nước xả rửa bể lắng được tập trung thu gom lại và đưa về hai bể điều hoà khỏc nhau Từ bể điều hoà chỳng được bơm lờn cỏc bể lắng bựn ly tõm và được chõm phốn và cỏc hoỏ chất keo tụ, trợ lắng. Nước sau quỏ trỡnh lắng được bơm trở lại dõy chuyền xử lý chớnh hoặc xả ra hệ thống thoỏt nước. Với mỗi nhà mỏy cú đặc điểm nước thụ và hiệu suất cỏc cụng trỡnh khỏc nhau nờn vị trớ nước thu hồi quay trở lại dõy chuyền chớnh cũng khỏc nhau.
Bựn từ cỏc bể lắng bựn đứng sẽ được đưa về dõy chuyền ộp bựn băng tải. Nước được tỏch ra từ quỏ trỡnh làm khụ bựn cú thể được đưa về bể điều hoà để cựng bơm chung về dõy chuyền xử lý chớnh hoặc xả vào hệ thống thoỏt nước
Nước xả lọc đầu và xả tràn bể chứa cú thể tập trung về một bể điều hũa nhỏ hơn sau đú bơm trực tiếp về đầu bể lọc. Lượng nước xả lọc đầu này tương đối lớn và
cú chất lượng tốt khụng nờn đưa xuống bể điều hũa nước thải rửa lọc để rồi bị nhiễm bẩn, bị hũa trộn và lại qua thờm rất nhiều cụng trỡnh xử lý.
Bựn cặn sau khi làm khụ được vận chuyển đem đi chụn lấp hoặc tỏi sử dụng
3.1.2.3. Phạm vi ỏp dụng:
Dõy chuyền cụng nghệ cú thể ỏp dụng đối với những nhà mỏy cú cụng suất lớn Q ≥ 10.000 m3/ngđ;
− Nhà mỏy cú diện tớch mặt bằng hạn chế;
− Nhà mỏy cú trữ lượng nước ngầm ớt, thiếu nguồn bổ cập, cụng trỡnh thu cchs xa nhà mỏy.
3.2. Cỏc cụng trỡnh chớnh trong dõy chuyền
3.2.1. Bể chứa điều hũa nước thải
3.2.1.1. Bể điều hũa nước thải rửa lọc
Bể chứa và điều hũa nước thải rửa lọc: từ đõy, nước thải rửa lọc sẽ được tập trung từ hệ thống thu gom để sau đú phõn phối đều đến cỏc đơn nguyờn bể lắng. Ngoài ra cũn cú nhiệm vụ điều hũa để ổn định lưu lượng (một phần là chất lượng) nước vào bể lắng. Do vậy bể dung tớch bể phải được tớnh toỏn trong cỏc trường hợp khỏc nhau, sau đú lựa chọn ra diện tớch nhỏ nhất chấp nhận được để giảm tối đa chi phớ xõy dựng. Cấu tạo bể phải tớnh toỏn để nước thải khụng lắng cặn trong bể. Trường hợp này cú thể sử dụng mỏy bơm tuần hoàn nước trong bể.
Hình 3-14. Sơ đồ đề xuất dõy chuyền cụng nghệ 2
1.Ống xả nước rửa lọc vào bể; 1. ống tràn; 3. Mỏy bơm chỡm thoỏt nước; 4. ống dẫn nước lờn bể trụn.
Bể điều hoà lưu lượng (Hỡnh 3-3) thường cú cấu tạo dạng trũn, ống dẫn nước rửa vào cú miệng xả song song với chu vi bể, kh nước vào tạo thành chuyển động xoay, xúi và hoà cặn vào hố thu của bơm.
Dung tớch bể được tớnh toỏn đảm bảo lưu hết toàn bộ lưu lượng nước thải rửa lọc hỡnh thành trong quỏ trỡnh rửa. Thụng thường thời gian này lấy bằng thời gian giữa hai lần rửa bể kế tiếp nhau trong một ngày. Phụ thuộc vào số bể lọc và tần suất rửa bể trong nhà mỏy.
3.2.2. Trạm bơm và mỏy bơm nước thải
Trạm bơm và mỏy bơm nước thải: lưu lượng, ỏp lực và số lượng mỏy bơm phải được lựa chọn để cú thể sử dụng tất cả cỏc mỏy bơm lắp đặt trong trường hợp cụng suất thiết kế tối đa. Khi cụng suất thấp hơn cụng suất thiết kế tối đa, cỏc bơm sẽ làm việc luõn phiờn. Phải tớnh đến trường hợp trạm bơm khụng hoạt động nhưng nước cú thể tự chảy đến cụng trỡnh tiếp sau, thường xảy ra đối với nhà mỏy cú quy mụ cụng suất lớn.
Để nõng cao hiệu suất cỏc trạm bơm sẽ được xõy dựng hợp khối với cỏc cụm bể. Cụng suất bơm sẽ được tớnh toỏn phự hợp với thời gian lưu nước trong bể nộn bựn đảm bảo hệ thống làm việc điều hũa.
3.2.4. Bể lắng bựn
Bể lắng: cỏc cụng đoạn trộn, phản ứng lắng thường được kết hợp tại cụng trỡnh này. Tuy nhiờn bể cần cấu tạo để cú thể đưa nước đến thẳng cụng đoạn lắng bỏ qua trộn, phản ứng khi cần. Nếu cần thiết và cú điều kiện thuận lợi, bể lắng nờn đặt tại vị trớ đủ cao, để nước và bựn cú thể tự chảy đến cỏc cụng trỡnh tiếp theo. Trong vận hành, cần định kỳ kiểm tra chất lượng nước sau lắng để cú thể điều chỉnh cỏc thụng số kỹ thuật của bể. Cỏc bộ phận xả tràn, xả kiệt, lấy nước mẫu, .... cần được lắp đặt
Tựy vào cụng suất xử lý cú thể lựa chọn cỏc bể nộn bựn đứng hoặc bể nộn bựn li tõm. Khi cụng suất xử lý nước thải nhỏ hơn 3000 m3/ngd ta nờn sử dụng cỏc loại bể nộn bựn đứng. Khi cụng suất xử lý lớn hơn ta sẽ sử dụng cỏc cụng trỡnh nộn bựn bằng li tõm nhằm tiết kiệm diện tớch và nõng cao hiệu suất xử lý.
3.2.2.1. Thụng số tớnh toỏn bể lắng bựn đứng
Tớnh toỏn bể lắng bựn đứng :
Diện tớch tiết diện ngang của vựng lắng được xỏc định theo cụng thức : F = β . Qv N tt. . 6 , 3 [3-30] Trong đú :
− Q : lưu lượng nước thải tớnh toỏn
− vtt : Tốc độ tớnh toỏn dũng nước đi lờn. Chọn vtt < 0,6 với 0,6 là giỏ trị tốc độ rơi của cặn xỏc định theo thực nghiệm với nước thải cú hàm lượng cặn từ 2000 – 3000 mg/l.