b. Thuyết minh sơ đồ công nghệ phương án 2
- Nước thải được dẫn vào hệ thống xử lý, sau khi đi qua song chắn rác nước được đưa qua ngăn tiếp nhận, sau đó đến bể tách dầu mỡ để thu các loại dầu mỡ động thực vật, các loại dầu khác có trong nước thải.
Nư ớc tách bùn Sinh kh ối bùn Chlorin Bể khử trùng Bể lọc sinh học Bể tách dầu mỡ Ngăn tiếp nhận Bể điều hòa Bể chứa và nén bùn
Hệ thống thoát nước của khu vực Song chắn rác Máy thổi khí Thùng rác Xe hút bùn Bể lắng trong
- Nước thải sau đó sẽ được dẫn vào bể điều hòa để điều hòa lưu lượng và nồng độ chất ô nhiễm, nước thải trong bể điều hòa được đảo trộn liên tục nhờ hệ thống sục khí nhằm ngăn quá trình lắng cặn và giảm mùi hôi do phân hủy kị khí sinh ra. Ngoài ra trong bể điều hòa còn dẫn ra quá trình phân hủy sinh học hiếu khí nên cũng làm giảm đáng kể chất ô nhiễm hữu cơ. Không khí được cấp cho bể điều hòa từ một trong hai máy thổi khí A1, A2 chạy luôn phiên (nhằm tăng tuổi thọ thiết bị)
- Sau đó nước thải sẽ được bơm qua bể lọc sinh học. Tại đây nước thải sẽ được tiếp xúc với màng sinh học ở trên bề mặt vật liệu và được làm sạch do vi sinh vật của màng phân hủy hiếu khí sinh ra CO2 và nước, phân hủy kị khí sinh ra CH4 và CO2 làm tróc màng ra khỏi vật liệu lọc, bị nước cuốn theo. Trên mặt giá mang là vật liệu lọc lại hình thành lớp màng mới. Hiện tượng này được lặp đi lặp lại nhiều lần kết quả BOD của nước thải bị vi sinh vật sử dụng làm chất dinh dưỡng phân hủy kị khí cũng như hiếu khí
- Hỗn hợp bùn hoạt tính và nước thải sẽ tự chảy đến bể lắng trong, bể này có nhiệm vụ tách bùn hoạt tính ra khỏi nước. cụ thể nước và bùn sẽ được đưa vào ống lắng trung tâm, dưới tác dụng của trọng lực, bùn sẽ lắng xuống đáy bể, nước sẽ đi lên trên tràn qua các máng thu nước hình răng cưa và chày qua bể khử trùng. Đồng thời, trong bể lắng còn diễn ra quá trình khử tiếp một phần các chất ô nhiễm còn lại trong nước thải (Nitrat, amonium) trong điều kiện thiếu khí.
- Sau đó nước thải sẽ dẫn ra bể khử trùng, tại đây nước thải được cấp dung dịch Chlorin để tiêu diệt các vi sinh vật và và thành phần gây bệnh còn lại trong nước thải như Coliform, Ecoli,… trước khi được bơm ra nguồn tiếp nhận.
- Bùn sinh ra trong quá trình xử lý sẽ được bơm tuần hoàn một phần về bể lọc sinh học để duy trì nồng độ sinh khối tứ 3000 – 4000 mgMLSS/l, phần còn lại sẽ được dẫn vào bể chứa bùn. Lượng bùn nén sẽ được hút định kỳ mỗi năm một lần. Nước thải còn lại sau khi tách bùn sẽ được lại vào mương dẫn sau song chắn rác
- Nước thải sau khi xử lí sẽ đạt Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải sinh hoạt (QCVN14:2008) cột B.
3.3. So sánh 2 phương án, lựa chọn phương án xử lý.
So sánh công nghệ và lựa chọn phương án.
Bảng 3.3: Bảng so sánh 2 phương án: Phương án Phương án 1 Sử dụng bể Aertoten Phương án 2 Lọc sinh học Ưu điểm - Bể phù hợp sử dụng trong trường trường hợp bất kỳ, thông dụng và phổ biển
- Hệ thống được điều khiển hoàn toàn tự động, vận hành đơn giản, ít sửa chữa
- Dễ dàng xây dựng và vận hành - Diện tích sử dụng nhỏ hơn - Xử lý COD, BOD5 cao :
+ Xử lý độ màu triệt để
+ Giảm tối đa mùi hôi phát sinh
- Hiệu quả xử lý BOD, COD, Nitơ, Photpho … cao.
- Tải trọng chất ô nhiễm thay đổi ở giới hạn rộng trong ngày - Ít tiêu thụ năng lượng
Nhược điểm
- Chi phí vận hành đặc biệt chi phí cho năng lượng sục khí tương đối cao, không có khả năng thu hồi năng lượng
- Không chịu được những thay đổi đột ngột về tải trọng hữu cơ.
- Không khí ra khỏi bể lọc thường có mùi hôi thối - Chi phí vận hành cao
- Hiệu suất quá trình phụ thuộc vào nhiệt độ không khí
Như vậy, đối với chất lượng nước đầu vào có chứa hàm lượng Nito không quá cao do đó em đề xuất áp dụng công nghệ của phương án 1 để xử lý nước thải vì đây là phương án đơn giản, dễ vận hành, không yêu cầu năng lực vận hành trình độ quá cao cũng như tránh được các sự cố ngoài ý muốn.
3.4. Tính toán thiết kế các hạng mục công trình cho phương án được chọn
Lưu lượng tính toán:
𝑄𝑡𝑏𝑛𝑔 = 100 𝑚3/𝑛𝑔à𝑦 đê𝑚
- Lưu lượng nước thải trung bình giờ
𝑄𝑡𝑏 ℎ = 100
24 = 4.2 (𝑚
3/ℎ)
- Lưu lượng nước thải trung bình giây
𝑄𝑡𝑏 𝑠 = 4.2
3600 = 0,0012 (𝑚
3/𝑠) = 1,24( 𝑙/𝑠)
Lưu lượng nước thải theo ngày lớn nhất:
𝑄𝑛𝑔𝑚𝑎𝑥 = 𝑄𝑡𝑏𝑛𝑔× 𝐾𝑛𝑔𝑚𝑎𝑥
Trong đó 𝑘𝑛𝑔𝑚𝑎𝑥 là hệ số không điều hòa ngày của nước thải.
Bảng 3.4: Hệ số điều hòa chung
Hệ số không điều hòa chung K0
Lưu lượng nước thải trung bình Qtb (l/s)
<5 10 20 50 100 300 500 1000 ≥5000
𝐾0 𝑚𝑎𝑥 2,5 2,1 1,9 1,7 1,6 1,55 1,5 1,47 1,44
𝐾0 𝑚𝑖𝑛 0,38 0,45 0,5 0,55 0,59 0,62 0,66 0,69 0,71
(Nguồn: TCXDVN 51:2008 – Thoát nước, mạng lưới và công trình bên ngoài)
Với 𝑄𝑡𝑏𝑠 =1,24 l/s, ta chọn hệ số không điều hòa 𝐾𝑜𝑚𝑎𝑥 = 2,5
=>𝐾𝑜𝑚𝑖𝑛 = 0,38
- Lưu lượng nước thải theo giờ lớn nhất:
𝑄𝑚𝑎𝑥ℎ = 𝑄𝑡𝑏ℎ × 𝐾𝑜𝑚𝑎𝑥 = 4,2 × 2,5 = 10.5 (m³/h)
- Lưu lượng nước thải theo giây lớn nhất :
𝑄𝑚𝑎𝑥𝑠 = 𝑄𝑚𝑎𝑥ℎ
3600 = 10.53 𝑥 1000
3600 = 2.9 (l/s)
- Lưu lượng nước thải theo giờ nhỏ nhất:
𝑄𝑚𝑖𝑛ℎ = 𝑄𝑡𝑏ℎ × 𝐾𝑜𝑚𝑖𝑛 = 4,2 × 0,38 = 1,6 (m³/h)
- Lưu lượng nước thải theo giây nhỏ nhất:
𝑄𝑚𝑖𝑛𝑠 = 𝑄𝑚𝑖𝑛ℎ
3600 = 1.6 x 1000
3.4.1. Tính toán song chắn rác:
Bề rộng khe hở giữa các song chắn rác (mm) thường lấy bằng 16 ÷ 25 mm,chọn b =20 mm = 0,02 m ( theo Giao trình tính toán thiết kế các công trình xử
lý nước thải của Trịnh Xuân Lai )
Góc nghiêng α =600 ( α = 600 - 900 )
Vận tốc trung bình qua các khe: 𝑉𝑠 = 0,8 m/s Chiều dày thanh song chắn rác: 8 mm
Song chắn rác
- Số khe hở của song chắn rác được tính :
𝑛 = 𝑄𝑚𝑎𝑥
𝑉𝑚𝑎𝑥 × 𝑏 × ℎ1 × 𝑘0
Trong đó: n: Số khe hở
𝑄𝑚𝑎𝑥ℎ : Lưu lượng lớn nhất của dòng thải (m³/h)
b: Khoảng cách giữa các thanh chắn, chọn b = 20mm (thường lấy b = 16÷25mm)
𝑘0: Hệ số tính đến độ thu hẹp của dòng chảy, thường lấy 𝑘0 = 1,05 ( theo Giao trình tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải của Trịnh Xuân Lai )
ℎ1: Chiều sâu mực nước qua song chắn (m), thường lấy bằng chiều sâu mực nước trong cống dẫn, chọn ℎ1 = 0,05 𝑚
𝑉𝑚𝑎𝑥: Tốc độ nước chảy qua song chắn ứng với lưu lượng lớn nhất, thường lấy bằng 0,8 ÷ 1 m/s, chọn 𝑉𝑚𝑎𝑥 = 0,8 m/s. => 𝑛 = 𝑄𝑚𝑎𝑥 ℎ 𝑉𝑚𝑎𝑥 × 𝑏 × ℎ1 × 𝑘0 = 10,5 0,8 × 0,02 × 0,05 × 3600× 1,05 = 5,69
Chọn n = 6 khe, số song chắn là 7 song.
- Chiều rộng máng đặt song chắn rác được tính :
𝐵𝑠 = 𝑠 × (𝑛 − 1) + (𝑏 × 𝑛)
Trong đó : n : Số khe hở
s : Bề dày của thanh song chắn, s = 8÷10 mm. Thường lấy s = 8mm = 0,008m => 𝐵𝑠 = 𝑠 × (𝑛 − 1) + (𝑏 × 𝑛) = 0,008 × (6 − 1) + (0,02 × 6) = 0,16 m Chọn 𝐵𝑠 = 0,2 (m) - Tổn thất áp lực qua song chắn rác : ℎ𝑠 =𝜉×𝑉𝑚𝑎𝑥2 2𝑔 × 𝑘 Trong đó :
𝑉𝑚𝑎𝑥 : Tốc độ nước chảy qua song chắn ứng với lưu lượng lớn nhất. 𝑉𝑚𝑎𝑥= 1m/s
g: Gia tốc trọng trường (m/s²)
k: Hệ số tính đến sự tăng tổn thất do song chắn bị bịt kín bởi rác thải, thường lấy k= 2 ÷ 3. Chọn k = 3 ( theo Giáo trình tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải của Trịnh Xuân Lai )
ξ: Hệ số tổn thất cục bộ tại song chắn rác phụ thuộc vào tiết diện thanh song chắn được tính bởi: 𝜉 = 𝛽 × (𝑠
𝑏)4⁄3 𝑠𝑖𝑛𝛼
Với 𝛽: Hệ số lấy phụ thuộc vào hình dạng của thanh chắn. Chọn thanh tiết diện hình chữ nhật, 𝛽 = 2,42 𝛼: Góc nghiêng song chắn rác, 𝛼 = 60º => ξ = 2,42 × (0,008 0,02 ) 4 3 ⁄ 𝑠𝑖𝑛60° = 0,62 => ℎ𝑠 =0,62 × 0,8 2 2 × 9,81 × 3 = 0,064(m𝐻2𝑂)
Chiều dài đoan kênh mở rộng trước song chắn: L = 𝐵𝑠− 𝐵𝑘 2𝑡𝑔𝜑 .
Trong đó:
𝜑 = 200
𝐵𝑘:Chiều rộng của ông dẫn nước thải vào, chọn 𝐵𝑘= 0,09 m
𝐿 = 0,2−0,09
2𝑡𝑔200 = 0,15𝑚. Chọn L=0,15(m)
- Chiều dài đoạn thu hẹp sau song chắn:
𝐿2 = 0,5 × 𝐿1 = 0,5 × 0,15 = 0,075 (𝑚)
𝐿𝑠: chiều dài đặt buồng song chắn, 𝐿𝑠 không nhỏ hơn 1.,chọn 𝐿𝑠 = 1,4
→Vậy 𝐿 = 0,15 + 0,075 + 1,4 = 1,625 (𝑚)
- Chiều sâu xây dựng của mương đặt song chắn rác:
𝐻𝑥𝑑 = ℎ𝑚𝑎𝑥+ ℎ𝑠+ 0,5
Trong đó: ℎ𝑚𝑎𝑥: độ đầy ứng với chế độ 𝑄𝑚𝑎𝑥 ∶ ℎ𝑚𝑎𝑥 = ℎ1 = 0,1𝑚 ℎ𝑠: Tổn thất áp lực qua song chắn rác.
0,5: Khoảng cách giữa cốt sàn đặt song chắn rác và mực nước cao nhất
=> 𝐻𝑥𝑑 = 0,1 + 0,064 + 0,5 ≈ 0,67 (𝑚)
Bảng 3.5: Thông số thiết kế song chắn rác
STT Thông số thiết kế Đơn vị Gía trị
1 Chiều rộng, 𝐵𝑠 m 0,2
2 Chiều dài, L m 1,625
3 Chiều cao, 𝐻𝑥𝑑 m 0,67
4 Số khe hở, n khe 6
5 Số thanh SCR thanh 7
6 Chiều rộng mỗi khe mm 20
7 Bề rộng mỗi thanh mm 8
Hình : Hệ thống song chắn rác
3.4.2. Ngăn tiếp nhận
- Thể tích của ngăn tiếp nhận nước thải là:
𝑉 = 𝑄𝑚𝑎𝑥ℎ × 𝑡 =10,5 × 20
60 = 3.5 (𝑚
3)
Trong đó: + 𝑄𝑚𝑎𝑥ℎ = 10,5 (m3/h) là lưu lượng nước thải lớn nhất giờ.
+ t : Là thời gian lưu nước trong bể thường từ, t = 10 ÷ 60 (phút). Chọn t = 20 (phút).
- Dựa vào thể tích bể ta chọn bể hình hộp chữ nhật có kích thước: Chiều cao hữu ích Hh = 1,2 m,
Chiều cao bảo vệ bể Hbv = 0,4 m
⇒ Chiều cao xây dựng của bể thu gom :
𝐻 = 𝐻ℎ + 𝐻𝑏𝑣 = 1,2 + 0.4 = 1.6 (𝑚) - Diện tích của bể là: 𝐹 = 𝑉 𝐻 = 3.5 1.6 = 2.2 (𝑚 2) Chọn chiều dài bể L = 2 m Chọn chiều rộng bể B = 1,5 m
Thể tích thực xây dựng bể thu gom :
- Ống dẫn nước thải
+ Nước thải được bơm sang bể tách dầu mỡ bằng bơm chìm, với vận tốc nước chảy trong ống là v= 1m/s (thường là 1 - 2,5m/s theo TCVN 51- 2008)
+ Tiết diện ướt của ống:
𝐹 =𝑄𝑚𝑎𝑥 𝑠 𝑣 = 2,9 × 10−3 1 = 2,9 × 10 −3(𝑚3)
+ Đường kính ống dẫn nước thải:
𝐷 = √4 × 𝐹
𝜋 × 𝑣 = √
4 × 2,9 × 10−3
3,14 × 1 = 0.06(𝑚)
Chọn D = 60 mm Công suất bơm nước thải:
𝑁 =𝑄𝑡𝑏× 𝐻 × 𝑝 × 𝑔
1000 × 𝜂 =
2,9 × 10−3× 5 × 1000 × 9.81
1000 × 0,8 = 0.18(𝐾𝑊)
Trong đó : Qtb : Lưu lượng nước thải trung bình (m3/s). H : Chiều cao cột áp (mH2O). Chọn H = 5
p : Khối lượng riêng của nước, = 1000 kg/m3
η : Hiệu suất bơm (%), = 0.7 ÷ 0,9 (chọn η = 0,8) g : Gia tốc trọng trường, g = 9,81 m/s2
Chọn bơm chìm, được thiết kế 2 bơm có công suất như nhau. Các bơm hoạt động luân phiên nhau theo chế độ cài đặt nhăm dảm bảo tuổi tho lâu bền của bơm
Bảng 4.2: Tóm tắt các thông số thiết kế bể thu gom nước thải.
STT Tên thông số Đơn vị Đơn vị Giá trị
1 Thời gian lưu nước t phút 20
2 Kích thước ngăn tiếp nhận Chiều rộng B m 1.5 3 Chiều dài L m 2 4 Chiều cao H m 1,6
5 Đường kính ống dẫn nước thải D mm 60
3.4.3. Bể tách dầu mỡ
Bể tách dầu mỡ có chức năng tách sơ bộ dầu mỡ ra khỏi nước thải, tránh tình trạng bám dính các cặn bẩn dầu mỡ gây tắc, nghẽn thiết bị, đường ống
- Thể tích của bể tách dầu mỡ là:
𝑉 = 𝑄𝑡𝑏ℎ × 𝑡 =4.2 × 20
60 = 1,4(𝑚
3)
Trong đó: + 𝑄𝑡𝑏ℎ = 4,2 (m3/h) là lưu lượng nước thải trung bình giờ. + t : Là thời gian lưu nước trong bể. Chọn t = 20 (phút). Chọn bể hình hộp chữ nhật
Chiều cao hữu ích Hh = 1 m
Chiều cao xây dựng của bể: H = Hh + Hbv = 1+ 0,3 = 1,3 (m) - Diện tích hữu ích của bể là:
𝐹 = 𝑉 𝐻 = 1,4 1,3= 1,1(𝑚 3) Chọn chiều dài bể L = 1,1 m Chọn chiều rộng bể B = 0,8 m - Thể tích xây dựng bể: Vt = L × B × H = 1,1 × 0,8× 1,3 = 1,14 (m3) - Ống dẫn nước thải
Nước thải được bơm sang bể điều hòa bằng bơm chìm, với vận tốc nước chảy trong ống là v= 1m/s (thường là 1-2,5m/s theo TCVN 51-2008)
+ Tiết diện ướt của ống:
𝐹 =𝑄𝑚𝑎𝑥 𝑠 𝑣 = 2,9 × 10−3 1 = 2,9 × 10 −3 (𝑚2)
+ Đường kính ống dẫn nước thải:
𝐷 = √4 × 𝐹
𝜋 × 𝑣 = √
4 × 2,9 × 10−3
- Chọn D = 60 mm
Cứ 1m3 nước thải chứa 2‰ lượng dầu mỡ cần phải vớt. Vậy lượng dầu trung bình cần phải vớt : 100 × 2‰ = 0,2 (m3/ng.đ)
Bảng 4.3: Tóm tắt các thông số thiết kế bể tách dầu mỡ.
STT Tên thông số Kĩ hiệu Đơn vị Giá trị
1 Chiều dài bể L m 1,1
2 Chiều rộng bể B m 0,8
3 Chiều cao xây dựng H m 1,3
4 Chiều cao lớp nước Hh m 1
5 Thời gian lưu nước t Phút 20
6 Đường kính ống dẫn nước thải D Mm 60
Hình : Sơ đồ bể tách dầu mỡ
3.4.4. Bể điều hòa
Bể điều hòa lưu lượng và nồng độ cấu tạo hình hộp chữ nhật,được xây dựng bằng vật liệu bê tông cốt thép. Bên trong bể điều hòa được thiết kế hệ thống phân phối khí,các máy nén khí cung cấp oxy vào trong nước thỉa hệ thống phân phối khí gồm một ống dẫn khi được chia làm nhiều ống nhánh đặt theo chiều dài của bể.
- Tính toán kích thước bể
Thể tích bể điều hòa 𝑉 = 𝑄 𝑚𝑎𝑥ℎ × 𝑡 (𝑚3) Trong đó:
V: thể tích bể điều hòa 𝑚3
𝑄 𝑚𝑎𝑥ℎ : Lựu lượng nước thải lớn nhất 𝑄 𝑚𝑎𝑥ℎ = 10,5 𝑚3/h
t: thời gian lưu của nước thải trong bể, chọn t = 5,5h ( theo Giáo trình tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải của Trịnh Xuân Lai )
Thể tích bể điều hòa là V = 10,5 × 5,5 = 54,7 𝑚3. Chon V = 55 m3
Lựa chọn chiều cao hữu ích của bể là h = 3,4 m Chiều cao bảo vệ Hbv = 0,4 m
Chiều cao tổng cộng là: H = 3,4 + 0,5 = 3,8 m Diện tích mặt bằng: 𝑆 =𝑉
ℎ = 55
3,3 = 16,68 (m2)
Lựa chọn xây dụng chiều dài bể L = 5,56 m, chiều rộng B = 3 m. Thể tích thực của bể điều hòa : L × B × H =5,56 × 3 × 3,8 = 63,384 𝑚3 Lưu lượng khí cần cấp cho bể điều hòa (𝑚3/ℎ)
𝑄𝑘𝑘 = 𝑞𝑘𝑘 × 𝑉
Trong đó: 𝑄𝑘𝑘 là lưu lượng khí cung cấp cho bể điều hòa (𝑚3/ℎ)
𝑞𝑘𝑘 tốc độ cấp khí cho về điều hòa, v = 0,01 ÷ 0,015 𝑚3/𝑚3. 𝑝ℎú𝑡
Chọn 𝑞𝑘𝑘 = 0.015 𝑚3/𝑚3. 𝑝ℎú𝑡
V: dung tích bể điều hòa
𝑄𝑘𝑘 = 0,015 × 60 × 63,384 = 57,05 (𝑚3/h) Chọn Qkk = 58 (𝑚3/h)
Không khí được cấp vào bể điều hòa để tăng khả năng khuấy trộn và duy trì nồng độ oxi trong bể. Không khí được máy nén đưa vào bể, hệ thống phân phối khí dạng đục lỗ. Đặt ống dọc theo chiều dài bể và nằm trên các tấm đỡ cách đáy 5cm
Chọn hệ thống cấp khí là ống có lỗ khoan,hệ thống gồm một ống chính đặt dọc theo chiều dài,chiều dài ống chính là 5m và 5 ống nhánh chạy dọc theo chiều rộng của bể chiều dài mỗi ống nhánh là 2m, đặt cách nhau 1m ở mỗi phía theo chiều