L ỜI CẢM ƠN
3.4XUẤT QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ
Dựa trên việc phân tích lưu lượng, thành phần nước thải, yêu cầu mức độ xửlý, đề tài
đề xuất 2 phương án xử lý nước thải cho KCN. Vềcơ bản thì hai phương án giống nhau về các công trình xửlý sơ bộ. Điểm khác nhau cơ bản giữa hai phương án là công trình
xử lý sinh học: phương án một là bểAnoxic vàAerotank và phương án hai là bểMBBR.
Hình 3.1: Sơ đồ công nghệ phương án 1
Thuyết minh quy trình công nghệ:
Bể tạo bông
Hồ sinh học Thiết bịlược rác tinh
Bểđiều hòa FeCl3 Thổi khí Bể lắng I Polymer Màng MBBR Bể keo tụ Xả thải Hố thu và trạm bơm Bùn lắng Bểnén bùn NaOH, H2SO4 Bùn dư Máy ép bùn Nước dư Thổi khí Bể lắng II Bể khửtrùng Javen
Nước thải từ các nhà máy sản xuất nằm trong khu công nghiệp bao gồm nước thải sản xuất và nước thải sinh hoạt đã xửlý sơ bộ tại nguồn được trộn chung và chảy vào kênh thoát nước thải chung của khuấy công nghiệp. Trước khi chảy vào
kênh nước thải chung tới trạm xửlý nước thải tập trung của KCN, nước thải được tách các tạp chất cơ học nhờ hố ga có đặt lưới chắn rác. Định kỳ làm việc công nhân vệsinh đi kiểm tra thu hồi và vét cát bằng xe đẩy lưu động. Nhờ tách phần lớn các thành phần cơ học và rác có trong nước thải trước khi vào hệ thống xử lý nên hạn chếđược hiện tượng tắc nghẽn, quá trình phân hủy gây mùi ngay trên kênh dẫn.
Nước thải sau khi tách rác đi vào bểđiều hòa. Bể điều hòa có nhiệm vụđiều
hòa lưu lượng và hàm lượng chất thải trong nước thải đi vào nhà máy, đồng thời hạn chế vi sinh kị khí phát triển do có gắn các đĩa phân phối khí.
Trên đường ống dẫn vào bể keo tụthì nước thải được châm NaOH để nâng pH của nước thải lên khoảng 9,2 – 9,7. Với pH cao thì kim loại nặng sẽ chuyển sang dạng hidroxit không tan. Nước thải tiếp tục đi vào bể keo tụ, tại đây chất keo tụFeCl3 được thêm vào để giúp quá trình keo tụ các hidroxit kim loại. Tiếp theo
nước thải đi vào bể tạo bông và sựcó mặt của chất trợ keo tụ là một loại Polymer anion để tiếp tục làm tăng kích thước và trọng lượng bông cặn tạo thuận lợi cho quá trình lắng tiếp theo.
Nước thải sau khi ra khỏi bể lắng I sẽ tự chảy về bểMBBR để xử lý BOD5,
TSS, N, P bởi vi sinh vật hiếu khí và thiếu khí bám ở trên giá thể. Nước thải tiếp tục tự chảy vào bể lắng đứng. Vì một lượng nhỏ vi sinh vật chết sẽ bong tróc ra
khỏi giá thể và trôi theo nước qua bể lắng đứng. Ở bể lắng đứng, vi sinh vật chết
là bùn sinh học lắng xuống đáy bể với tác dụng của trọng lực. Nước thải tự chảy qua hồ sinh học. Tại đây vi sinh vật sử dụng oxy sinh ra từ rêu tảo trong quá trình quang hợp cũng như oxy hóa từ không khí để oxy hóa các chất hữu cơ, rong tảo lại tiêu thụCO2, photphat và nitrat amon sinh ra từ sự phân hủy, oxy hóa các chất hữu cơ bởi vi sinh vật. Tiếp theo nước tự chảy sang bể khửtrùng. Tại bể khửtrùng,
vi khuẩn coliform được xử lý. Cuối cùng nước thải đạt cột A QCVN
40:2011/BTNMT chảy ra cống thoát nước chung.
Bể tạo bông
Bể lắng II Thiết bị lược rác tinh
Bểđiều hòa Thổi khí Polyme Javen Anoxic FeCl3 BểAEROTANK Bể keo tụ Bồn lọc áp lực Bể trung gian Hố thu và trạm bơm Bểnén bùn Bể khửtrùng Thổi khí NaOH H2SO4 Máy nén bùn Bùn tuần hoàn Bùn lắng Nư ớc dư Bể lắng I Nước tuần hoàn Bùn dư
Hình 3.2: Sơ đồ công nghệ phương án 2
Thuyết minh quy trình công nghệ:
Nước thải từcác cơ sở sản xuất trong KCN Nhơn Hòa sẽ tự chảy về hố thu của nhà máy xử lý nước thải theo đường ống chính. Nước thải trước khi đi vào hố thu đi qua song chắn rác để loại bỏ những loại rác thô để bảo vệbơm trong hố thu. Nước thải từ hốthu được luân phiên bơm bằng 2 bơm chìm lên thiết bị lược rác tinh. Thiết bị này dùng để tách các loại rác, đá, sỏi có kích thước lớn hơn 1,5mm
ra khỏi nước thải.
Nước thải sau khi tách rác đi vào bểđiều hòa. Bể điều hòa có nhiệm vụđiều
hòa lưu lượng và hàm lượng chất thải trong nước thải đi vào nhà máy, đồng thời hạn chế vi sinh kị khí phát triển do có gắn các đ a phân phối khí. Nước thải từ bể điều hòađược bơm qua hệ thống xửlý hóa học bằng 2 bơm chìm.
Trên đường ống dẫn vào bể keo tụ thì nước thải được châm NaOH để nâng pH của nước thải lên khoảng 9,2 - 9,7. Với pH cao thì kim loại nặng sẽ chuyển sang dạng hidroxit không tan. Nước thải tiếp tục đi vào bể keo tụ tại đây chất keo tụFeCl3 được thêm vào đểgiúp quá trình keo tụ các hidroxit kim loại. Tiếp theo nước thải đi vào bể tạo bông và sựcó mặt của chất trợ keo tụ là một loại polimer
anion để tiếp tục làm tăng kích thước và trọng lượng bông cặn tạo thuận lợi cho quá trình lắng tiếp theo. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Sau bể tạo bông là bể lắng sơ cấp (lắng I) các chất kết tủa lắng xuống đáy bể,
dưới đáy bểcó hệ thống cào bùn vào trung tâm đáy bể hình nón và được 2 bơm
bùn luân phiên định kì bơm về bểnén bùn.
Nước tiếp tục được đưa về bể phân hủy sinh học trong điều kiện thiếu khí oxy – bể anoxic. Khoảng pH trên không ảnh hưởng nhiều đến sự phát triển của vi khuẩn khử nitrat hóa trong bể anoxic. Quá trình này nhằm loại bỏ một phần các hợp chất hữu cơ trong nước thải đồng thời khử Nito từ Nitrat do dòng tuần hoàn từ bể hiếu khí. Bể Anoxic là nơi lưu trú của các chủng vi sinh khử N, P nên quá trình nitrat hóa và quá trình photphoril hóa xảy ra liên tục tại đây. Sau đó toàn bộ
hỗn hợp nước và bùn hoạt tính được dẫn vào bểAerotank. Tại đây, quá trình xử lý sinh học hiếu khí sử dụng oxy và các hợp chất hữu cơ trong nước làm chất dinh
dưỡng để duy trì sự sống, phát triển sinh khối và kết thành bông bùn, nhờđó các
chất hữu cơ trong nước thải giảm đáng kể. Aerotank xáo trộn hoàn toàn nhờ thiết bị sục khí.
Sau đó nước tự chảy về bể lắng thứ cấp (bể lắng II), bể lắng II có nhiệm vụ giúp cho việc lắng tách bùn hoạt tính và nước thải đã được xửlý, bùn lắng phần lớn được bơm tuần hoàn lại bểAerotank, lượng bùn dưđược bơm vào bểnén bùn.
Đểđảm bảo nước thải đầu ra đạt QCVN 40:2011/BTNMT, cột A, ta tiến hành lọc lại nước thải sau khi lắng. Do đó nước thải sau lắng II cho chảy vào bể chứa
trung gian. Bể chứa trung gian có nhiệm vụđiều hòa lưu lượng trước khi bơm lên
lại những cặn lơ lửng và kết tủa chưa lắng ở các công trình trước. Sau một thời gian hoạt động, ta tiến hành rửa ngược bể lọc. Nước sau rửa lọc được đưa về bể điều hòa và thực hiện quá trình xử lý tiếp theo. Nước thải trước khi xả ra nguồn tiếp nhận phải cho qua bể khửtrùng (khửtrùng bằng NaOCl) nhằm loại bỏ các vi
trùng gây bệnh.
3.4.2. Hiệu suất các công trình
Bảng 3.2. Hiệu suất công trình đơn vị
Hạng mục COD BOD SS N P Màu
Bểđiều hòa N(mg/l) ồng độ 750 400 400 60 20 200 Hiệu suất (%) 10 10 0 0 0 0 Bể keo tụ - tạo bông Nồng độ (mg/l) 675 360 400 60 20 200 Hiệu suất (%) 0 0 0 0 0 0 Bể lắng I N(mg/l) ồng độ 675 360 400 60 20 200 Hiệu suất (%) 40 40 80 0 80 80 Bể MBBR N(mg/l) ồng độ 405 216 80 60 4 40 Hiệu suất (%) 90 90 90 70 70 0 Lắng II Nồng độ (mg/l) 40,5 21,6 8 18 1,2 40 Hiệu suất (%) 20 20 30 0 10 0 Hồ sinh học N(mg/l) ồng độ 32,4 17,28 5,6 18 1,08 40 Hiệu suất (%) 0 40 0 90 90 0 Thải ra nguồn tiếp nhận Nồng độ (mg/l) 32,4 10,368 5,6 1,8 0,108 40
QCVN 40-2011 (A)
Nồng độ
(mg/l) 67,5 27 45 18 4 45
• Hiệu suất công trình đơn vị của sơ đồ công nghệ 2 Bảng 3.3. Hiệu suất công trình đơn vị
Hạng mục COD BOD SS N P Màu
Bểđiều hòa N(mg/l) ồng độ 750 400 400 60 20 200 Hiệu suất (%) 10 10 0 0 0 0 Bể keo tụ - tạo bông Nồng độ (mg/l) 675 360 400 60 20 200 Hiệu suất (%) 0 0 0 0 0 0 Bể lắng I Nồng độ (mg/l) 675 360 400 60 20 200 Hiệu suất (%) 40 40 80 0 80 80 Bể Anoxic N(mg/l) ồng độ 405 216 80 60 4 40 Hiệu suất (%) 20 10 0 85 0 0 Bể Aerotank N(mg/l) ồng độ 324 194,4 80 9 4 40 Hiệu suất (%) 85 85 0 32 2 0 Lắng II Nồng độ (mg/l) 48,6 29,16 80 6,12 3,92 40
Hiệu suất (%) 20 20 30 0 10 0 Bể lọc áp lực N(mg/l) ồng độ 38,8 23,3 56 6,12 3,528 40 Hiệu suất (%) 0 0 90 0 0 0 Thải ra nguồn tiếp nhận Nồng độ (mg/l) 38,8 23,3 5,6 6,12 3,528 40 QCVN 40-2011 (A) Nồng độ (mg/l) 67,5 27 45 18 4 45
CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ
4.1. MỨC ĐỘ CẦN THIẾT XỬ LÝ VÀ CÁC THÔNG SỐ TÍNH TOÁN 4.1.1. Mức độ cần thiết xử lý 4.1.1. Mức độ cần thiết xử lý
Mức độ cần thiết phải xửlý hàm lượng chất lơ lửng SS:
𝑆𝑆𝑆𝑆=𝑆𝑆𝑆𝑆𝑣𝑣− 𝑆𝑆𝑆𝑆𝑟𝑟
𝑆𝑆𝑆𝑆𝑣𝑣 × 100% =400−45
400 × 100% = 89%
Trong đó: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- SSv: Hàm lượng chất lơ lửng trong nước thải chưa xử lý (mg/l).
- SSr: Hàm lượng chất lơ lửng trong nước thải sau xử lý cho phép xả thải vào nguồn nước (mg/l).
Mức độ cần thiết phải xửlý hàm lượng BOD 𝐵𝐵𝐵𝐵𝐵𝐵 =𝐵𝐵𝐵𝐵𝐵𝐵𝐵𝐵𝐵𝐵𝐵𝐵5𝑣𝑣− 𝐵𝐵𝐵𝐵𝐵𝐵5𝑟𝑟
5
𝑣𝑣 × 100% =400400−27× 100% = 93%
Trong đó:
- 𝐵𝐵𝐵𝐵𝐵𝐵5𝑣𝑣: Hàm lượng BOD5trong nước thải đầu vào (mg/l).
- 𝐵𝐵𝐵𝐵𝐵𝐵5𝑟𝑟: Hàm lượng BOD5 trogn nước thải sau xửlý cho phép xả thải vào nguồn nước, (mg/l).
Mức độ cần thiết phải xửlý hàm lượng COD: 𝐶𝐶𝐵𝐵𝐵𝐵 =𝐶𝐶𝐵𝐵𝐵𝐵𝐶𝐶𝐵𝐵𝐵𝐵𝑣𝑣− 𝐶𝐶𝐵𝐵𝐵𝐵𝑟𝑟
𝑣𝑣 × 100% =750750−67,5× 100% = 91%
Trong đó:
- CODv: Hàm lượng COD trong nước thải đầu vào, (mg/l).
- CODr: Hàm lượng COD trong nước thải sau xử lý cho phép xả thải vào nguồn
nước, (mg/l).
4.1.2. Xác định các thông số tính toán
Hệ thống xửlý nước thải hoạt động 24/24 vậy lượng nước thải đổ ra liên tục.
Lưu lượng trung bình ngày:
𝑄𝑄𝑡𝑡𝑡𝑡𝑛𝑛𝑛𝑛𝑑𝑑 = 1500𝑚𝑚3/𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛 Lưu lượng trung bình giờ:
𝑄𝑄𝑡𝑡𝑡𝑡𝑛𝑛𝑔𝑔ờ =𝑄𝑄𝑡𝑡𝑡𝑡 𝑛𝑛𝑛𝑛𝑑𝑑 24 =
1500
24 = 62,5 𝑚𝑚3/ℎ
𝑄𝑄𝑡𝑡𝑡𝑡𝑠𝑠 =𝑄𝑄3,6𝑡𝑡𝑡𝑡ℎ =62,53,6 = 17,4 𝑙𝑙/𝑠𝑠
Bảng 4.1 Hệ số không điều hòa chung ( bảng 2, [5])
Hệ số không điều
hòa chung K0
Lưu lượng nước thải trung bình
5 10 20 100 1000 >=
5000
K0max 2,5 2,1 1,9 1,6 1,47 1,44
Komin 0,38 0,45 0,5 0,59 0,69 0,71 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Với lưu lượng là 10 l/s < 17,4 l/s < 20 l/s từ nội suy ta có:
K0max= 1,95 Komin= 0,48
Lưu lượng giờ lớn nhất:
Hệ sốkhông điều hòa, giờ cao điểm: kmax= 1,95
𝑄𝑄𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚ℎ = 62,5 × 1,95 = 122 𝑚𝑚3/ℎ Lưu lượng giây lớn nhất:
𝑄𝑄𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑠𝑠 =𝑄𝑄3600𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚ℎ =3600122 = 0,034 𝑚𝑚3/𝑠𝑠 Lưu lượng giờ nhỏ nhất:
Hệ sốkhông điều hòa, giờ thấp điểm: Komin= 0,48
𝑄𝑄𝑚𝑚𝑔𝑔𝑛𝑛ℎ = 62,5 × 0,48 = 30𝑚𝑚3/ℎ Lưu lượng giây nhỏ nhất:
𝑄𝑄𝑚𝑚𝑔𝑔𝑛𝑛𝑠𝑠 =3600𝑄𝑄𝑚𝑚𝑔𝑔𝑛𝑛ℎ =360030 = 0,008𝑚𝑚3/ℎ
4.2. Tính toán các công trình đơn vị theo phương án 1. 4.2.1. Bể thu gom – Hầm bơm 4.2.1. Bể thu gom – Hầm bơm
Nhiệm vụ:
Tập trung nước thải từ các nhà máy trong khu công nghiệp về trạm xử lý.
Tính toán:
Chọn thời gian lưu nước: t= 20 phút (10 - 60 phút)
𝑊𝑊 =𝑄𝑄𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚.ℎ ×𝑡𝑡 =122 �𝑚𝑚 3 ℎ �× 20 (𝑝𝑝ℎú𝑡𝑡) 60 (𝑝𝑝ℎℎú𝑡𝑡) = 40,6 𝑚𝑚 3 Chọn chiều cao hữu ích của bể H= 3m
Chiều cao xây dựng của bể thu gom Hxd= H+hbv
Với: H: Chiều cao hữu ích của bể, H= 3m Hbv: Chiều cao bảo vệ, hbv= 0,5m Hxd= 3+0,5= 3,5 (m)
Diện tích mặt bằng:
𝐴𝐴=𝑊𝑊𝐻𝐻 =40,63,5 = 11,6(𝑚𝑚2)
Kích thước bểthu gom: L x B x H= 3,6 x 3,3 x 3,5= 41,6 (m3)
Nước thải theo cống chung có D= 500mm đi vào trong bể thu gom.
→Vận tốc chảy nhỏ nhất trong cống với D= 500mm, vmin = 0,9m/s (Điều 4.6.1, [5])
Theo điều (6.2.5, [5]) thì độsâu đặt ống đối với nơi có nhiều xe cơ giới đi lại Hmin
= 0,7m. Vậy, Chọn H = 1m.
Ống dẫn nước thải sang bể điều hòa.
Lưu lượng: 𝑄𝑄𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑠𝑠 = 0,034𝑚𝑚3/𝑠𝑠
Nước thải được bơm sang bểđiều hòa nhờ một bơm chìm, với vận tốc nước chảy trong ống là v = 1,5 m/s (1,2 – 2 m/s, [5])
Tiết diện ướt của ống:
𝐴𝐴 =𝑄𝑄𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑠𝑠𝑣𝑣 =0,0341,5 = 0,023 (𝑚𝑚2)
Đường kính ống dẫn nước thải ra: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
𝐵𝐵 =�4 ×𝐴𝐴 𝜋𝜋×𝑣𝑣 =�
4 × 0,023
𝜋𝜋× 1,5 = 0,139 𝑚𝑚
Chọn ống dẫn nước thải ra làm bằng nhựa uPVC có D= 140mm Vậy vận tốc thực trong ống:
𝑣𝑣 =4 ×𝜋𝜋×𝑄𝑄𝐵𝐵𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑠𝑠2 =4 × 0,023𝜋𝜋× 0,142 = 1,49 (𝑚𝑚𝑠𝑠)
→Thỏa v= 1,2 – 2 m.s.
Chọn máy bơm:
𝑄𝑄𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 = 122𝑚𝑚ℎ3 = 0,034𝑚𝑚𝑠𝑠3,𝐶𝐶ộ𝑡𝑡 á𝑝𝑝𝐻𝐻 = 10𝑚𝑚 Công suất bơm:
𝑁𝑁 =𝑄𝑄×1000 ×𝜌𝜌×𝑛𝑛×η 𝐻𝐻 =0,034 × 1000 × 9,81 × 101000 × 0,8 = 4,16𝑘𝑘𝑊𝑊 = 5,5𝐻𝐻𝑝𝑝 Trong đó:
- η: Hiệu suất chung của bơm từ 0,72 – 0,93, chọn η= 0,8 - 𝜌𝜌: Khối lượng riêng của nước 1000 kg/m3.
Chọn bơm chìm: Shinmaywa CVM 80 Công suất: 4,5 kW
Cột áp: 12,4m Xuất xứ: Nhật bản
Đơn giá: 40.000.000 VNĐ
Chọn bơm chìm, được thiết kế2 bơm có công suất như nhau (4,16 kW). Trong
đó 1 bơm đủ để hoạt động với công suất tối đa của hệ thống xửlý, 1 bơm còn
lại là dựphòng.
Bảng 4.2. Tổng hợp tính toán bể thu gom
Thông số Kí hiệu Đơn vị Giá trị
Thời gian lưu nước t phút 20
Kích thước
bể thu gom Chiều dài L mm 3600
Chiều rộng B mm 3200 Chiều cao H mm 3500 Đường kính ống dẫn nước thải ra D mm 140 Thể tích bể thu gom Wt m3 41,6 4.2.2. Lưới lọc tinh
Chọn lưới lọc inox 201 Mesh 40 có kích thước ô lưới là 0,4mm
Kích thước lưới lọc chọn: L x B x H= 1000(mm) x 1000(mm) x 1000(mm)
Đơn giá: 130.000 (giá/m2)
4.2.3. Bể điều hòa
• Nhiệm vụ:
Điều hòa lưu lượng và nồng độ, tránh cặn lắng và làm thoáng sơ bộ. Qua đó oxy hóa một phần chất hữu cơ, giảm kích thước các công trình đơn vị phía sau và
tăng hiệu quả xửlý nước thải của trạm.
Thể tích bểđược xây dựng theo biểu đồlưu lượng và biểu đồdao động của nồng (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
độ chất bẩn bên trong chất thải. Do đó không có biểu đồ theo dõi, ta căn cứ vào thực nghiệm. Thời gian lưu tại vểđiều hòa t= 4 – 8h. Ta chọn t= 4h
Thể tích cần thiết của bể: 𝑊𝑊 =𝑄𝑄𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚ℎ ×𝑡𝑡 = 122 × 6 = 732 𝑚𝑚3 Chọn chiều cao của bể: H= 4m. Diện tích mặt bằng: 𝐴𝐴=𝑊𝑊 𝐻𝐻 = 732 4 = 183𝑚𝑚2.
Chiều cao xây dựng của bể: Hxd= H+hbv= 4 + 0,5= 4,5 m
Với H: Chiều cao hữu ích của bể, H= 3m Hbv: Chiều cao bảo vệ, hbv= 0,5m
Kích thước của bểđiều hòa: L x B x Hxd= 15m x 12,5m x 4,5m Thể tích thực của bểđiều hòa: Wt= 15 x 12,5 x 4,5= 843,75 m3.
Tính toán hệ thống đĩa, ống, phân phối khí. Hệ thống đĩa
Bảng 4.3. Các dạng khuấy trộn ở bể điều hòa
Dạng khuấy trộn Giá trị Đơn vị
Dạng khuấy trộn cơ khí 4 - 8 w/m3 thể tích bể
Tốc độ khí nén 10 - 15 L/m3phút (m3thể tích