Thông số Đơn vị 3(vào) 4(vào) 5(vào) (ra) 6(vào) (ra)
3.4.KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM JATEST
• Nước thải thí nghiệm jatest là nước thải từ hệ thống xử lý khói của nhà máy • Thông số nước thải đầu vào: SS = 4.325 mg/L; CODV = 2.565 mg O2/L • Nước thải được pha loãng 3 lần
• Phèn sử dụng là phèn nhôm: Al2(SO4)318H2O
Thí nghiệm keo tụ
Hình 3.1 thí nghiệm jatest của nước thải sau bể lắng tro Bảng 3.1: Thông số SS vào – ra của nước thải
STT PH Lương phèn SS vào SS ra H% SS 1 5.97 200 4325 1881 56,504 2 6.05 300 4325 1134 73,771 3 6.34 400 4325 767 82,254 4 6.23 500 4325 825 80,909 5 6.13 600 4325 1051 75,683 6 6.31 700 4325 1408 67,438
Bảng 3.2: Thông số COD vào – ra của nước thải
STT PH Lượng phèn COD vào COD ra H% COD
1 5.97 200 2565 1246 51,419 2 6.05 300 2565 806 68,569 3 6.34 400 2565 557 78,253 4 6.23 500 2565 630 75,405 5 6.13 600 2565 907 64,624 6 6.31 700 2565 985 61,571
Biểu đồ về hiệu suất xử lý SS trong thí nghiệm jatest Hiệu suất khử SS y = -0.0003x2 + 0.31x + 8.7106 R2 = 0.9721 0 20 40 60 80 100 0 100 200 300 400 500 600 700 800 Lượng phèn mg/L h% S S Nhận xét:
o Lượng phèn tối ưu để hịệu quả khử SS tốt là khoảng 350 – 450 mg/L. Ta chọn lượng phèn là 400 mg/L
Biểu đồ về hiệu suất xử lý COD trong thí nghiệm jatest
Hiệu suất khử COD
y = -0.0004x2 + 0.3407xR2 = 0.9893 R2 = 0.9893 0 20 40 60 80 100 0 100 200 300 400 500 600 700 800 Lượng phèn mg/L h% C O D Nhận xét:
o Lượng phèn tối ưu để hịệu quả khử COD tốt nhất là khoảng 350 – 450 mg/L. Ta chọn lượng phèn là 400 mg/L
Dựa vào hai biểu đồ ta nhận xét như sau:
o Lượng phèn 400 mg/l sẽ cho hiệu suất xử lý SS – COD tốt vì vậy ta chọn lượng phèn tối ưu là 400 mg/l vì nước thải pha loãng 3 lần nên lượng phèn cần cho keo tụ là
Hiệu suất xử lý SS là: h = 82,254%
Hiệu suất xử lý COD là: h = 78,253%
Vậy dựa vào thí nghiệm jatest ta có các thông số đầu ra tối ưu là: SSra= 767,5 mg/l; CODra = 557,8 mg/l
CHƯƠNG 4
ĐỀ XUẤT – LỰA CHỌN – TÍNH TOÁN THIẾT KÉ CHI TIẾT CÔNG NGHỆ XỬ LÝ 4.1 CƠ SỞ LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI
• Lựa chọn dây chuyền công nghệ xử lý nước thải là nhiệm vụ hết sức quan trọng. Bởi vì nó quyết định thành công hay thất bại của dự án.
• Các cơ sở khi lựa chọn dây chuyền công nghệ xử lý nước thải: 4.1.1 Kết quả khảo sát hiện trạng:
o Kết quả phân tích thông số ô nhiễm như: BOD; COD; SS; N; P o Lưu lượng nước thải từ các nguồn
o Tải lượng; Tải trọng công trình đơn vị hiện hữu 4.1.2 Tham khảo các tài liệu chuyên ngành
o Tải trọng thiết kế các công trình
o Các tài liệu nghiên cứu về xử lý nước thải mía đường 4.1.3 Kết quả thí nghiệm jatest
o Xác định hàm lượng phèn tối ưu đối với nước thải sau xử lý khói thải 4.1.4 Diện Tích đất sử dụng cho hệ thống xử lý
o Diện tích giành cho khu xử lý là: 47.000 m2 4.2 ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ XỬ LÝ THÍCH HỢP 4.2.1 Các phương án đề xuất:
¾ Phương án 1: Cải tạo và nâng cấp hệ thống xử lý nước thải hiện hữu.
¾ Phương án 2: Thiết kế mới toàn bộ hệ thống xử lý nước thải.
a. Phương án 1: Cải tạo và nâng cấp hệ thống xử lý nước thải hiện hữu.
Nâng cấp hệ thống xử lý nước thải hiện hữu như sau: • Xử lý tại nguồn một số nguồn thải.
• Lắp đặt hệ thống sục khí tại hồ lắng 1.
• Gia cố cụm ao 1 và ao 2 bằng lớp đất sét dày từ 20 – 30cm và đầm chặt tránh ảnh hưởng đến tầng nước ngầm
• Nạo vét bãi sình lầy ở cụm ao 1 và ao 2
• Xây dựng thêm hệ thống dẫn nước từ hồ lắng 2 đến Ao 2
Phương án cải tạo hệ thống xử lý như sau:
• Đối với các nguồn không gây ô nhiễm (nguồn nước thải loại 1), tách ra thành một đường cho thẳng vào nguồn tiếp nhận.
• Nguồn nước thải loại 2: là nguồn ô nhiễm nhẹ nhưng có lưu lượng tương đối lớn do đó nguồn này được cho vào ao 1, sau đó tiếp tục xử lý ở ao 2.
• Nguồn nước thải từ bể lắng tro là nguồn nước ô nhiễm nặng với lưu lượng 150 m3/h, phải được xử lý cục bộ bao gồm các công trình sau: Ngăn tiếp nhận đặt song chắn rác – Bể Điều Hòa – Bể keo tụ, Lắng – Bể sinh học kỵ khí – Bể sinh học hiếu khí – Cụm Ao 1 – Ao 2. Xây dựng thêm bể tách tro để giảm độ ẩm của tro sau đó thu gom trộn chung với bùn thu được trong quá trình lắng, lọc làm phân bón.
• Nguồn nước thải loại 3: đây là nguồn ô nhiễm nặng với lưu lượng 15 m3/h, phải được xử lý cục bộ bao gồm các công trình sau: Ngăn tiếp nhận đặt song chắn rác – Bể điều hòa – Bể trung hòa, Lắng – Bể sinh học kỵ khí – Bể sinh học hiếu khí – Cụm Ao 1 – Ao 2. Đối với nguồn này nên châm thêm N, P bởi vì tỉ lệ COD : N : P quá thấp.
b. Phương án 2: Thiết kế mới toàn bộ Hệ thống xử lý nước thải.
• Chúng ta xây dựng mới toàn bộ Hệ thống xử lý nước thải từ các công trình xử lý cục bộ đến các công trình chung.
Phương án 1: Sơ đồ tổng thể hệ thống xử lý nước thải Q = 150 m3/h
Nguồn nước thải loại 2 Q = 155 m3/h Song chắn rác Bể điều hòa Bể hiếu khí NaOH Sân tách tro
Nguồn nước thải sau bể lắng tro Song chắn rác Bể điều hòa Bể hiếu khí Bể kị khí Nguồn nước thải
Ô nhiễm nặng Q = 15 m3/h Q = 20 m3/h Hồ chứa NT lên men Hồ lắng 1 Hồ lắng 2 Máy thổi khí
Nguồn không gây ô nhiễm Q = 860 m3/h Suối Ayunpa Bể kị khí N, P Bể keo tụ – lắng có lớp chắn song song Bể trung hoà – lắng có lớp chắn song song Nguồn nước thải
Ô nhiễm dầu; mỡ
Song chắn
rác Bể điều hòa Thiết bị tạo áp Máy nén khí Bể tuyển nổi Bể chứa váng dầu mỡ Bể chứa hiện hữu Ao 2 Ghi chú: Phần in nghiêng là Phần làm thêm Ngăn lắng Al2(SO4)318H2O Sân tách cặn
Phương án 2: Sơ đồ tổng thể hệ thống xử lý nước thải Suối Ayunpa Bể hiếu khí Bể lắng ly tâm 2 Cánh đồng tưới Sinh học Sân tách cặn Bể điều hòa Bể hiếu khí Bể kị khí Al2(SO4)318H2O NaOH Sân tách tro Song chắn rác Bể điều hòa Nguồn nước thải
Ô nhiễm dầu, mỡ Q = 20 m3/h
Nguồn nước thải Ô nhiễm nặng Thiết bị tạo áp Máy nén khí Bể tuyển nổi Bể chứa váng dầu, mỡ
Nguồn nước thải không gây ô nhiễm Q = 860 m3/h Nguồn nước thải loại 2
Q = 155 m3/h
Q = 15 m3/h
Nguồn nước thải sau bể lắng tro Q = 150 m3/h Bể kị khí Ngăn lắng Bể điều hòa N, P Bể keo tụ – lắng ly tâm 1 Bể trung hoà – lắng ly tâm 1 Sân tách cặn Song chắn rác Song chắn rác Ao sinh học Tuỳ nghi
4.2.1 Thuyết minh quy trình công nghệ của hệ thống xử lý nước thải a. Phương án 1
Nguyên lý hoạt động
¾ Toàn bộ nước thải loại 1 không gây ô nhiễm ta làm hệ thống thu gom riêng và cho chảy thẳng vào mương dẫn ra suối Ayunpa
¾ Nguồn nước loại 2 là loại nước ô nhiễm nhẹ, đầu tiên cho chảy vào cụm ao 1 sau đó chảy sang ao 2 và ngăn lắng, rồi theo mương dẫn thoát ra suối. Cụm ao 1 gồm 3 hồ nối tiếp nhau. Hồ đầu tiên là hồ sinh học tự nhiên. Hồ tiếp theo cải tạo lại thành hồ hiếu khí cưỡng bức bằng cách bổ sung oxy vào hồ thông qua thiết bị cung cấp là máy thổi khí… Khi đó hiệu quả xử lý của hồ sẽ tăng lên rất nhiều lần so với hiện tại. Hồ còn lại của cụm ao 1 và ao 2 vẫn sử dụng làm hồ sinh học tự nhiên. Ngoài ra ở phần cuối ao trước khi nước thải thoát ra Suối Ayunpa, ta ngăn thành ngăn lắng để kiểm soát SS trong nước thải trước khi thải ra nguồn. Cặn lắng trong Ao được nạo vét định kỳ sau mỗi vụ mùa kết thúc
¾ Nguồn nước thải loại 3 là nguồn ô nhiễm nặng và có PH thấp đầu tiên chảy qua song chắn rác vào bể điều hòa. Từ bể điều hòa nước được bơm sang trung hòa – lắng, tại đây nước dung dịch NaOH được bơm định lượng vào trong bể. Nước thải trung hòa và toàn bộ cặn lơ lửng trong nước thải sẽ được lắng xuống đáy. Cặn này được bơm sang sân tách cặn. Toàn bộ nước sau khi lắng tiếp tục chảy sang bể phân hủy kị khí. Tại bể này diễn ra quá trình phân hủy chất hữu cơ hòa tan có trong nước thải dưới sự tham gia của vi khuẩn kị khí. Loại công trình này thích hợp nhất cho loại nước tải có hàm lượng chất hữu cơ cao COD> 2000 mg/L. Theo kết quả phân tích tỉ lệ N : P so với COD quá thấp, do đó cần thêm hàm lượng N : P vào để quá trình sinh học kị khí phát triển tốt. Tiếp theo là quá trình phân hủy chất hữu cơ dưới sự tham gia của vi khuẩn hiếu khí. Oxy được sử dụng cho quá trình hiếu khí được cung cấp từ máy thổi khí. Nước sau khi được xử lý ở bể sinh học hiếu khí cưỡng bức tiếp tục chảy theo hệ thống thoát nước vào ao 1 và ao 2 rồi thoát ra suối Ayunpa
¾ Nguồn nước thải loại 4 là nguồn nước ô nhiễm nặng và lưu lượng tương đối lớn, đầu tiên cho chảy thẳng vào bể lắng tro sau đó qua song chắn rác vào bể điều hòa. Từ bể điều hòa nước được bơm sang bể phản ứng - keo tụ – lắng để tiếp tục loại bỏ cặn lơ lửng tiếp theo là quá trình sinh học kị khí và hiếu khí cưỡng bức giống như trên. Sau đó đưa vào ao 1 và ao 2…
¾ Nguồn nước thải loại 5 là loại bị ô nhiễm dầu, nhớt (một phần bột mía, xenlulozơ sinh ra trong quá trình băm, ép) đầu tiên chảy qua song chắn rác vào bể điều hòa. Tiếp theo nước thải được bơm nhúng chìm bơm sang bể tuyển nổi tách dầu, nhớt. Sau đó chảy thẳng vào bể chứa hiện hữu và được bơm vào ao 1; ao 2; ngăn lắng rồi ra suối ayunpa
b. Phương án 2
Nguyên tắc hoạt động
¾ Phương án 2 khác với phương án 1 là: xây dựng mới toàn bộ hệ thống xử lý nước thải. Các công trình xử lý cục bộ giống phương án 1 nhưng ở phương án 1 có bể lắng có lớp song song thì phương án 2 thay bằng bể lắng ly tâm 1 và phương án 2 có thêm bể lắng ly tâm 2
¾ Sau khi các nguồn thải ô nhiễm được xử lý cục bộ song, nước thải sau khi xử lý cục bộ được tập trung chảy vào bể lắng 2 có tấm chắn song song để tách cặn lơ lửng trước khi chảy vào cánh đồng tưới sinh học, tại đây quá trình khử nitrat diễn ra. Tiếp theo nước thải chảy tiếp vào hồ sinh học tùy nghi. Tại hồ này chúng ta có thể thả bèo, nuôi Cá, nuôi Trai, nuôi Sò. Nuớc thải của nhà máy được xử lý sinh học lần cuối cùng rồi thải ra suối Ayunpa. Nước thải này chúng ta có thể tưới cây, hoặc dùng cho một đích tưới tiêu cho nông nghiệp. 4.3 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI
a. Phương án 1
I. Tính toán các công trình xử lý cục bộ
A Nguồn nước thải ô nhiễm dầu mỡ Q = 20 m3/h 1. Ngăn tiếp nhận đặt song chắn rác
o Ngăn tiếp nhận có kích thước
Chiều rộng: R = 0.8 m Chiều dài: L = 1 m Cao: H = 1.5 m o Song chắn rác
Kích thướt thanh rộng * dày = 5 mm * 25 mm Khe hở giữa các thanh w = 16 mm
Số song chắn rác n = 37 thanh
Tổn thất áp lực qua thanh chắn rác hl = 3.4 mm 2 Bể điều hòa
Chọn thời gian lưu nước T = 2.5 h Thể tích của bể W = Q * T = 50 m3 Chiều rộng: R = 2.5 m
Chiều dài: L = 5 m Cao: H = 4 m
3 Bể tuyển nổi
Chọn thời gian lưu nước T = 0,5 h Thể tích của bể W = 30 m3
Chiều rộng: R = 2,5 m Chiều dài: L = 4.8 m Cao: H = 2.5 m
Chiều cao xây dựng HXD = 3 m
Thể tích không khí bơm vào: W = 240 m3/h Aùp lực cần thiết H = 5.5m
Số vồi phun: n = 48 cái 4. Bể chứa dầu, mỡ
Thể tích của bể W = 7.5 m3 Chiều rộng: R = 2 m Chiều dài: L = 4.8 m Cao: H = 0.8 m
Chiều cao xây dựng HXD = 1.2 m
B Nguồn nước thải ô nhiễm nặng Q = 15 m3/h Có các thông số sau:
COD = 11.083 mgO2/L BOD5 = 5580 mgO2/L
SS = 182 mg/L 1. Ngăn tiếp nhận đặt song chắn rác o Ngăn tiếp nhận có kích thước
Chiều rộng: R = 0.8 m Chiều dài: L = 1 m Cao: H = 1.5 m o Song chắn rác
Kích thướt thanh rộng * dày = 5 mm * 25 mm Khe hở giữa các thanh w = 16 mm
Số song chắn rác n = 47 thanh
Tổn thất áp lực qua thanh chắn rác hl = 4.2 mm 2 Bể điều hòa
Chọn thời gian lưu nước T = 3 h Thể tích của bể W = Q * T = 45 m3
Chiều rộng: R = 3 m Chiều dài: L = 5 m Cao: H = 3 m
Chiều cao xây dựng HXD = 3,3 m
3. Bể trung hòa – lắng có lớp chắn song song Diện tích vùng lắng F = 5 m2
Chiều rộng: R = 2 m Chiều dài: L = 2,5 m
Tổng chiều dài của bể Ltc = 2.5 + 1 + 0.5 = 4 m Chiều cao xây dựng HXD = 3.5 m
Tải trọng thể tích: A = 72 m3/m2ngày Số tấm chắn song song n = 30 thanh 4. Tính toán lượng N châm vào bể kị khí
Bể chứa urê (nồng độ 10%) và bơm châm dung dịch urê Lưu lượng urê cần cung cấp là 210
100 =2,1 m3/ngày Thời gian lưu dung dịch là 1 ngày
Thể tích bể châm urê là W = 2,2 m3 Chọn chiều cao bể là 1m
Đường kính của bể là: D = 4 *W 4 * 2, 2
π = π = 1,63 m Chọn 2 máy bơm châm urê (1 vận hành, 1 dự phòng) Đặc tính của bơm định lượng: Q = 88 l/h, áp lực 1.5bar 5. Bể chứa xút và bơm châm dung dịch xút (NaOH)
1. Nguồn có lưu lượng Q = 15 m3/h Lưu lượng xút cần cung cấp là 108
100 =1,08 m3/ngày 2. Nguồn có lưu lượng Q = 150 m3/h
Lưu lượng xút cần cung cấp là 720
100 =7,2 m3/ngày
Thời gian lưu dung dịch xút là 0,5 ngày
Thể tích bể châm xút là W = 0,5 * (7,2 + 0,108) = 3,654 m3 Chọn chiều cao bể là 2 m
Đường kính của bể là: D = 4 * 4 * 3, 654
* * 2
W h
π = π = 1,6 m
Nguồn có lưu lượng Q = 15 m3/h
Chọn 2 máy bơm châm xút (1 vận hành, 1 dự phòng) Đặc tính của bơm định lượng: Q = 45 l/h; áp lực 1,5 bar
Nguồn có lưu lượng Q = 150 m3/h
Chọn 2 máy bơm châm xút (1 vận hành, 1 dự phòng) Đặc tính của bơm định lượng: Q = 300 l/h; áp lực 1,5 bar 6. Bể UASB
Thể tích của bể W = 800 m3
Tải trọng bề mặt phần lắng LA = 3 m3/m2ngày Tải trọng thể tích hữu cơ LO = 4 KgCOD/m3ngày Ta tính được thời gian lưu nước T = 58 h
Chia làm 4 đơn nguyên, 1 dự phòng Mỗi đơn nguyên có kích thước