CHƯƠNG 3 : ĐỀ XUẤT VÀ LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ
3.3 XUẤT, PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ
3.1.1 Đề xuất và thuyết minh công nghệ phương án 1
SCR Bơm Bùn Máy thổi khí Đem xử lý theo quy định Nước tách bùn Polymer Nơi xử lý CTR, dầu Nước thải sinh hoạt
Hố thu gom – tách dầu Bể điều hòa Bể SBR Bể khử trùng Nguồn tiếp nhận QCVN 14:2008/BTNMT, cột A Bể chứa và nén bùn Sân phơi bùn Chlorine
Chú thích:
: Đường khí : Đường bùn : Đường nước : Đường hóa chất
Thuyết minh sơ đồ công nghệ
Nước thải được chia thành nhiều dòng khác nhau: từ việc tắm giặt của người dân, từ
các hầm tự hoại 3 ngăn và từ các nhà bếp, nhà hàng theo hệ thống thoát nước riêng được dẫn đến bể tiếp nhận có đặt song chắn rác. Song chắn rác có nhiệm vụ loại bỏ các chất hữu cơ có kích thước lớn, như bao nilong, lá cây, vải vụn, nhằm tránh gây hư hại bơm hoặc tắc nghẽn các cơng trình phía sau. Lượng rác thu gom được đem đi xử lý.
Trước khi đến bể điều hòa, nước thải sẽ đi qua lưới lọc rác nhằm loại bỏ những loại rác có kích thước nhỏ. Dầu được tách ra lớp nước thải bằng máy gạt dầu mỡ. Dầu và cặn loại bỏ được thu gom đi xử lý.
Bể điều hịa có tác dụng điều hịa lưu lượng và nồng độ nước thải, tránh hiện tượng quá tải vào các giờ cao điểm, do đó giúp hệ thống xử lý làm việc ổn định đồng thời giảm kích thước các cơng trình đơn vị tiếp theo.
Nước thải từ bể điều hịa được bơm qua bể SBR bằng 2 bơm chìm. Trong bể SBR ta bố trí hệ thống phân phối ống khí trên khắp diện tích bể. Bể hoạt động bao gồm 5 pha thực hiện nối tiếp nhau: pha làm đầy (Fill), pha phản ứng(React), pha lắng (Scettle), pha tháo nước sạch (Decant), pha chờ (Idle).
Thải bỏ bùn không nằm trong các hoạt động của bể SBR vì khơng có thời gian quy định cho quá trình thải bỏ. Bùn thường được thải bỏ trong pha lắng hoặc pha chờ. Khối lượng bùn và tần số thải bùn được quy định dựa vào hiệu quả xử lý mong muốn. Do quá trình sục khí và lắng diễn ra trong cùng một bể nên khơng cần tuần hồn bùn để duy trì nồng độ bùn trong bể phản ứng. Bùn được xả hút định kỳ về bể chứa và nén bùn để giảm lượng ẩm có trong bùn đến mức cho phép trước khi bơm lên sân phơi bùn. Còn phần nước trong được gạn ra khỏi bể bằng thiết bị thu nước bề mặt. Chu kỳ tuần hoàn bao gồm làm đầy, sục khí, lắng, tháo nước sạch, chờ bởi thao tác gián đoạn vậy nên khả năng xử lý Nitơ và Photpho cao.
Nước thải sau khi được xử lý sinh học sẽ được khử trùng với chlorine trong một khoảng thời gian nhất định trước khi xả vào nguồn tiếp nhận, nước thải đã đạt tiêu chuẩn đối với nguồn thải loại A theo QCVN 14: 2008 và có thể xả ra nguồn tiếp nhận.
Bảng 3.3 Bảng hiệu suất xử lý của cơng trình đơn vị phương án 1
Cơng trình BOD SS N P Dầu mỡ
Song chắn rác C (mg/l) 200 220 40 6 100 Hiệu suất 5% 5% 0% 0% 0% Thanh gạt dầu C (mg/l) 190 209 40 6 100 Hiệu suất 5% 5% 0% 0% 90% Bể điều hòa C (mg/l) 180,5 209 40 6 10 Hiệu suất 5% 0% 0% 0% 0% Bể SBR C (mg/l) 171,5 209 40 6 10 Hiệu suất 90% 80% 80% 75% % Đầu ra C (mg/l) 17 41 8 1,5 9,5 QCVN 14 :2008/ BTNMT C (mg/l) 30 50 30 6 10
3.1.2 Đề xuất và thuyết minh công nghệ phương án 2
Nước thải sinh hoạt
Hố thu gom Bể điều hòa Bể Anoxic Bể Aerotank Bể lắng đứng Bể khử trùng Nguồn tiếp nhận QCVN 14: 2008,cột A Bể nén bùn Máy ép bùn Máy thổi khí Chlorin Đem thải bỏ theo quy định Bùn tuần hoàn Bùn dư Nơi xử lý CTR, dầu Nước tuần Bơm Bơm SCR Nước tuần hồn
Chú thích:
: Đường khí : Đường bùn : Đường nước : Đường hóa chất
Thuyết minh sơ đồ công nghệ
Nước thải được chia thành nhiều dòng khác nhau: từ việc tắm giặt của người dân, từ
các hầm tự hoại 3 ngăn và từ các nhà bếp, nhà hàng theo hệ thống thoát nước riêng được dẫn đến bể tiếp nhận có đặt song chắn rác. Song chắn rác có nhiệm vụ loại bỏ các chất hữu cơ có kích thước lớn, như bao nilong, lá cây, vải vụn, nhằm tránh gây hư hại bơm hoặc tắc nghẽn các cơng trình phía sau. Lượng rác thu gom được đem đi xử lý.
Trước khi đến bể điều hòa, nước thải sẽ đi qua lưới lọc rác nhằm loại bỏ những loại rác có kích thước nhỏ. Dầu được tách ra lớp nước thải bằng máy gạt dầu mỡ. Dầu và cặn loại bỏ được thu gom đi xử lý.
Bể điều hịa có tác dụng điều hịa lưu lượng và nồng độ nước thải, tránh hiện tượng quá tải vào các giờ cao điểm, do đó giúp hệ thống xử lý làm việc ổn định đồng thời giảm kích thước các cơng trình đơn vị tiếp theo.
Sau đó nước thải được bơm đến bể Anoxic. Trong bể Anoxic sẽ xảy ra quá trình khử nitrat.
Nước thải tiếp tục từ bể Anoxic được dẫn vào bể Aerotank. Tại đây, quá trình xử lý sinh học hiếu khí với bùn hoạt tính diễn ra nhờ lượng oxy hịa tan trong nước. Các vi sinh vật 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 bơng bùn, nhờ đó các hợp chất hữu cơ trong nước thải giảm đáng kể. Aerotank xáo trộn nhờ thiết bị sục khí.
Sau đó, hỗn hợp bùn hoạt tính và nước thải chảy sang bể lắng II. Bể lắng II có nhiệm vụ lắng và tách bùn hoạt tính ra khỏi nước thải. Bùn lắng một phần tuần hoàn lại bể Aerotank để ổn định mật độ cao vi khuẩn và tạo điều kiện phân hủy nhanh chất hữu cơ, phần còn lại sẽ được bơm qua bể nén bùn và tiếp tục xử lý.
Nước thải sau khi lắng sẽ tràn qua máng răng cưa vào máng tràn và dẫn qua bể khử trùng để loại bỏ các vi sinh vật gây bệnh trong nước thải trước khi thải ra môi trường.
Hàm lượng chlorin cung cấp vào nước thải ổn định qua bơm định lượng hóa chất. Nước thải sau khi khử trùng đảm bảo đạt tiêu chuẩn QCVN 14:2008/ BTNMT, cột A và có thể xả ra nguồn tiếp nhận.
Bảng 3.4 Bảng hiệu suất xử lý của cơng trình đơn vị phương án 2
Cơng trình BOD5 SS N P Dầu mỡ
Song chắn rác C (mg/l) 200 220 40 6 100 Hiệu suất 5% 5% 0% 0% 0% Thanh gạt dầu C (mg/l) 190 209 40 6 100 Hiệu suất 5% 0% 0% 0% 90% Bể điều hòa C (mg/l) 180,5 209 35 8 10 Hiệu suất 5% 0% 0% 0% 0% Bể Anoxic C (mg/l) 171,5 209 35 6 10 Hiệu suất 15% 0% 80% 0% 0% Bể Aerotank C (mg/l) 145 209 7 6 10
Hiệu suất 85% 0% BOD:N:P = 100:5:1 0%
Bể lắng đứng C (mg/l) 21 209 1,5 4,9 10
Hiệu suất 5% 80% 0% 0% 0%
Đầu ra C (mg/l) 20 41 1,5 4,9 10
QCVN 14:2008/
CHƯƠNG 4: TÍNH TỐN CÁC CƠNG TRÌNH ĐƠN VỊ
4.1 TÍNH TỐN CHI TIẾT CƠNG TRÌNH ĐƠN VỊ THEO PHƯƠNG ÁN 1 4.1.1 Song chắn rác 4.1.1 Song chắn rác
Nhiệm vụ
- Song chắn rác có nhiệm vụ tách các loại rác từ khu chung cư vào hệ thống thu gom chảy vào trạm xử lý như xương cá, các loại vỏ nghêu, đồ ăn thừa, rau. Lượng rác thải được tách ra ở song chắn rác sẽ đưa đi làm thức ăn cho gia súc hoặc giao cho nơi xử lý chất thải rắn xử lý.
- Tránh tắc nghẽn đường ống, mương dẫn và gây hỏng hóc bơm.
Tính tốn
- Mương dẫn nước thải có hình chữ nhật, có độ dốc I = 0,0008 [5] - Song chắn rác được đặt nghiêng với mặt đất 1 góc 600
- Chọn tốc độ dòng chảy trong mương Vm = 0,3 m/s
- Giả sử độ sâu đáy cuối cùng của mạng lưới thoát nước bẩn là 0,5 m - Chọn kích thước SCR: Bề rộng x bề dày thanh = 2 x 25 mm
- Chọn kích thước mương: rộng x sâu = Bm x Hm = 0,3m x 0,5m
Chiều sâu lớp nước trong mương
h = 𝑄𝑠
𝑚𝑎𝑥
Vm. Bm =
0,00875
0,3 . 0,3 = 0,01 m
Số khe hở của song chắn rác
n = 𝑄𝑠𝑚𝑎𝑥
b .h .Vmax. k0 = 0,00875
0,015 .0,15.0,8 . 1,05 = 4,8 khe Chọn 5 khe.
Suy ra số thanh : m = n + 1 = 5 + 1 = 6 thanh Trong đó:
Qsmax : Lưu lượng giây lớn nhất
b: Bề rộng khe hở giữa các song chắn rác. Chọn b = 15 mm (Theo TCVN 7957:
2008)
k0: Hệ số tính đến độ thu hẹp của dịng chảy khi sử dụng công cụ cào rác cơ giới. k0 1,05.
h: Chiều sâu mực nước qua song chắn rác thường lấy bằng chiều sâu lớp nước trong mương dẫn. Chọn h = 0,15 m
Vmax : Tốc độ chuyển động của nước thải trước song chắn rác. Ứng với lưu lượng lớn nhất qua khe hở song chắn rác cơ giới từ 0,8 – 0,1 m/s (Theo
TCVN 7957: 2008). Chọn Vmax = 0,8 m/s
Chiều rộng song chắn rác
Bs = [(n.b) + (n -1).s] = [(5.0,015 ) + (5 – 1).0,025] = 0,175 m Trong đó :
Bs: Chiều rộng song chắn rác,m
s: Chiều dày song chắn rác, m (s = 25 – 38 mm, chọn s = 25 mm = 0,025 m)
n: Số khe hở, n = 5 khe
b: khoảng cách giữa các thanh, m; b = 16 – 50 mm, chọn b = 15 mm = 0,015 m
Tổn thất áp lực qua song chắn rác hs = 1 0,7. (Vmax2 − U2 2.g ) = 1 0,7. (0,82− 0,32 2.9,81 ) = 0,04 m Trong đó: hs: Tổn thất áp lực qua song chắn rác, m
Vmax: Tốc độ dòng chảy qua song chắn rác, Vmax = 0,8 m/s
U: Tốc độ dòng chảy trong kênh dẫn song chắn rác, m/s U = ∑b
∑b+ Bs = n.b
n.b+ Bs = 5 .0,015
5.0,015+0,175= 0, 3 m/s
Chiều sâu xây dựng mương chứa song chắn rác
Hm = h + hs + hbv = 0,15 + 0,04 + 0,5 = 0,68 m Trong đó:
h: Chiều sâu lớp nước thải trong mương dẫn
hs: Tổn thất áp lực của song chắn rác
hbv: Chiều cao bảo vệ. Chọn h = 0,5m
Do song chắn rác nằm nghiêng so với mặt phẳng 1 góc 60 độ nên chiều dài mỗi thanh của song chắn rác là:
L = Hm
sinα= 0,68
sin 600= 0,78 m
L1 = Bs− BK
2 tanφ = 0,175−0,1
2.tan 20 = 0,1 m Trong đó:
𝜑: Góc mở rộng của buồng đặt song chắn rác. Thường 𝜑= 200
Bk: Chiều rộng của mương dẫn nước thải vào. Chọn Bk = 0,1 m
Chiều dài đoạn thu hẹp sau song chắn rác
L2 = 0,5 . L1= 0,5 × 0,1 = 0,05 m
Chiều dài xây dựng mương đặt song chắn rác
L = L1 + L2 + Ls = 0,1 + 0,05 + 1,5 = 1,65 m Trong đó:
L1: Chiều dài phần mở rộng trước song chắn rác
L2: Chiều dài đoạn thu hẹp sau song chắn rác
Ls: Chiều dài buồng đặt song chắn rác, chọn Ls = 1,5 m ( Ls ≥ 1,0 m,[5])
Bảng 4.1 Thông số thiết kế song chắn rác
STT Tên thông số Ký hiệu Giá trị Đơn vị
1
Kích thước thanh chắn
Bề rộng s 8 mm
Khoảng cách giữa các thanh b 0,015
Số thanh n 5 2 Kích thước song chắn rác Chiều dài L 1,65 M Chiều rộng Bs 0,175 M Góc nghiêng SCR 𝛼 60 Độ
4.1.2 Hố thu gom – tách dầu Nhiệm vụ Nhiệm vụ
Hố thu gom được xây dựng với mục đích chứa nước thải sau song chắn rác và thu gom nước thải để bơm lên các cơng trình xử lý sau đó. Loại bỏ dầu mỡ để các cơng trình phía sau hoạt động tốt.
Tính tốn
Thể tích hố thu gom
Vb = Qhmax . t = 31,25 . 15 phút . 1h
60 phút= 7,8 m3
- Trong đó:
t: thời gian lưu nước, t = 10 – 30 phút. Chọn t = 15 phút ([5]/ tr 412). Chọn thời gian lưu như vậy để đề phòng trường hợp lưu lượng ít dẫn đến cháy bơm hoặc thời gian lưu nước ít hơn 30 phút để tránh hiện tượng yếm khí gây ra mùi hôi ở nước thải.
- Chọn:
chiều sâu hữu ích h = 2 m
chiều cao bảo vệ của hầm bơm tiếp nhận là: hbv = 0,5 m
Chiều cao xây dựng của hầm tiếp nhận là: H = h + hbv = 2 + 0,5 = 2,5 m
- Chọn hố thu gom có tiết diện ngang là là hình vng trên mặt bằng, vậy đường
kính hố thu gom là:
𝐹 = 𝑉
𝐻 = 7,8
2 = 3,9 m2
Chọn L = 2,5m, B= F/L = 3,9/2,5 = 1,56 m
Kích thước hố thu gom: L x B x H = 2,5m x 1,6m x 2m
Đường ống
- Ống dẫn nước thải ra:
Nước thải được bơm sang bể điều hịa nhờ một bơm chìm với vận tốc nước chảy trong ống là v = 2 m/s (v = 1 – 2,5 m/s theo TCVN 51: 2008)
Tiết diện ướt của ống:
A = Qs max
v = 0,00875
2 = 0,004 m2
Đường kính ống dẫn nước thải : dr = √4 π . A v = √ 4 π. 0,004 2 = 0,05 m Chọn ống nhựa Bình Minh PVC D = 60 mm Tính lại vận tốc thực của dòng nước trong ống:
v = 4.A
dr2.π = 4.0,004
Thỏa mãn điều kiện v = 1 – 2,5 m/s (Theo TCVN 51: 2008) - Chọn máy bơm:
Qhmax = 31,25 (m3/h) = 0,009 (m3/s) Công suất bơm:
N = Q.ρ.g.H
1000 η =0,009.1000.9,81.10
1000.0,8 = 1,1 (kw)
Trong đó:
H: Cột áp 8 – 10 m, chọn H= 10m
η: Hiệu suất chung của bơm từ 0,7 – 0,9 , chọn η = 0,8
ρ: Khối lượng riêng của nước 1000 (kg/m3)
Công suất thực tế của bơm, với hệ số 𝛽 là hệ số an toàn 1 – 2,5. Chọn 𝛽 = 1,2
Ntt = 𝛽. N = 1,2. 1,1 = 1,32 (kw) = 1,8(Hp)
Chọn bơm chìm, được thiết kế 2 bơm có cơng suất như nhau (2 Hp). Trong đó 1 bơm đủ để hoạt động với công suất tối đa của hệ thống xử lý, 1 bơm còn lại là dự phòng.
Thiết bị tách dầu mỡ ( máy vớt váng dầu Abanaki )
Hạn chế lượng hợp chất nổi và một phần hợp chất trong hỗn hợp nhũ tương → không gây ảnh hưởng tới cơng trình xử lý hóa lý phía sau. Hạn chế cát và các chất bồi tích trong các cơng trình hóa lý (gây cản trở khi tập trung và thu gom dầu).
Hàm lượng dầu mỡ giảm đi 90% còn lại: 100 – (100. 90%)= 10 (mg/l).
Bảng 4.2 Bảng thông số thiết kế bể thu gom
STT Thông số thiết kế Ký hiệu Đơn vị Giá trị
1 Thể tích của bể Vb m3 10
2 Chiều dài bể L m 2,5
3 Chiều rộng bể B m 1,6
4 Chiều cao bể H m 2,5
6 Ống dẫn nước ra dr mm 60
7 Bơm N Hp 2
4.1.3 Bể điều hòa
Nhiệm vụ
- Nâng cao xử lý sinh học, giảm nhẹ quá tải, pha loãng các chất gây ức chế sinh học và ổn định pH.
- Ổn định tải lượng để thuận tiện hơn trong việc chuẩn bị và châm hóa chất. - Điều hịa nồng độ và lưu lượng nước thải đầu vào.
Tính tốn
Thể tích bể điều hịa:
Thể tích làm việc của bể điều hòa:
V = Qhmax . t = 31,25 . 4 = 125 m3
Trong đó:
t: Thời gian lưu nước trong bể điều hòa t = 4 – 8h. Chọn t = 4h [5] Chọn chiều cao hữu ích của bể h = 4,5 m, chiều cao bảo vệ hbv = 0,5m
Chiều cao xây dựng của bể:
Hxd = hbv + h = 0,5 + 4,5 = 5 (m) Diện tích của bể:
F = V
h=125
4,5 = 27,78 (m2) Kích thước bể điều hịa: L x B x H = 5,5m x 5m x 5m Thể tích xây dựng bể điều hịa là:
Vt = L. B. H = 5,5 . 5 . 5 = 137,5 (m3) Thời gian lưu nước thực tế:
t = 𝑉𝑡 𝑄ℎ𝑚𝑎𝑥 =
137,5
31,25= 4,4 ℎ
Nước thải được bơm từ bể tiếp nhận vào bể điều hòa. Chọn vận tốc nước chảy trong ống là vống = 2 m/s. Tiết diện ướt của ống là:
A = Qs max v =0,00875 2 = 0,004 m2 Đường kính ống là: dống = √π.v4.A ống = √4.0,004 𝜋.2 = 0,05 (m) = 50 (mm) Chọn ống PVC Bình Minh ∅ 60 mm. Tính lại vận tốc thực của dịng nước trong ống:
vốngtt = 4.A