a. Sơ đồ hệ thống xử lý nước thải khách sạn Caravelle Tp.HCM công suất 350 m3/ngày.đêm
Hố thu nước thải tập trung Bể điều hòa Song chắn rác tinh Bể vớt dầu Bể Anoxic Bể Aerotank Bể MBR
Bể thu nước thải đầu ra Bể chứa nước sạch
Máy thổi khí
Đường nước: Đường khí:
Đường nước tuần hoàn: Đường bùn tuần hoàn:
b. Trạm xử lý nước thải khu dân cư Tân Phong Tp.HCM với công suất 100 m3/ngày đêm
Bùn dư Nước thải sinh hoạt
Ngăn lắng cát Song chắn rác Bể gom Bể điều hòa kỵ khí Bể Anoxic Bể hiếu khí FBR Bể lắng Ngăn khử trùng Thải ra rạch Tự Dinh Chlorine Không khí Định kỳ hút bùn 1 năm 1 lần Đường nước: Đường khí: Đường bùn:
Đường bùn tuần hoàn:
CHƯƠNG 3: ĐỀ XUẤT VÀ LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ 3.1 TÍNH CHẤT NƯỚC THẢI ĐẦU VÀO
Lưu lượng nước thải trung bình giờ (𝑸𝒉𝒕𝒃) Qtbh= Qtb.ngày
24 = 300
24 = 12,5 (m3/h)
Lưu lượng nước thải trung bình giây (𝑸𝒔𝒕𝒃) Qstb= Qh tb 3600 = 12,5 3600= 0,0035 (m3/s) = Qh tb.1000 3600 = 12,5.1000 3600 = 3,5 (l/s)
Lưu lượng nước thải lớn nhất (Qmax)
Qmax = Qtb . K 0max
Trong đó:
Komax : là hệ số không điều hòa giờ chung của nước thải.
Bảng 3.1 Hệ số không điều hòa Hệ số không
điều hòa chung K0
Lưu lượng nước thải trung bình Q ( l/s)
5 10 20 50 100 300 500 1000 ≥ 5000
K0max 2,5 2,1 1,9 1,7 1,6 1,55 1,5 1,47 1,44
K0min 0,38 0,45 0,5 0,55 0,59 0,62 0,66 0,69 0,71
(Nguồn: Bảng 2 TCVN 51: 2008) - Lưu lượng ngày lớn nhất:
Qmaxngày = Qngàytb. K0max = 300.2,5 = 750 (m3/ngày) - Lưu lượng giờ lớn nhất:
Qhmax = Qhtb. Komax = 12,5 . 2,5 = 31,25 (m3/h) - Lưu lượng giây lớn nhất:
Qsmax = Qstb.K0max = 0,0035. 2,5= 0,00875 (m3/s)
Lưu lượng nước thải nhỏ nhất (Qmin)
- Lưu lượng ngày lớn nhất:
Qngàymin = Qngàytb. K0min = 300. 0,38 = 114 (m3/ngày) - Lưu lượng giờ lớn nhất:
Qsmin= Qstb.K0min = 0,0035. 0,38 = 0,00133 (m3/s)
Bảng 3.2 Số liệu thành phần tính chất nước thải STT CHỈ TIÊU ĐƠN VỊ GIÁ TRỊ CỘT A QCVN
14:2008/BTNMT GHI CHÚ 1 pH 6,7 5-9 Đạt 2 BOD5 mg/L 200 30 Xử lý 3 COD mg/L 300 - - 4 SS mg/L 220 50 Xử lý 5 Dầu mỡ mg/L 100 10 Xử lý 6 Tổng Nitơ mg/L 40 30 Xử lý 7 Tổng Phospho mg/L 6 6 8 Tổng Coliform MPN/100ml 107 3000 Xử lý
Nhận xét: Theo số liệu bảng trên cho thấy thành phần chất ô nhiễm phải xử lý để đạt
tiêu chuẩn đầu ra là: SS, BOD5, N, dầu mỡ và coliform. Nước thải sau khi xử lý đạt tiêu chuẩn xả thải QCVN 14: 2008/BTNMT, cột A và thải ra nguồn tiếp nhận.
3.2 CƠ SỞ ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ
- Công nghệ xử lý phải đảm bảo chất lượng nước sau xử lý đạt tiêu chuẩn xả thải vào ngườn thải
- Công nghệ đảm bảo mức an toàn cao trong trường hợp có sự thay đổi lớn về lưu lượng và nồng độ chất ô nhiễm
- Công nghệ xử lý phải đơn giản, dể vận hành, có tính ổn định cao, vốn đầu tư kinh phí tối ưu, đảm bảo xử dụng dc trong thời gian lâu dài
3.3 ĐỀ XUẤT, PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ 3.1.1 Đề xuất và thuyết minh công nghệ phương án 1 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 công 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 hòa có tác dụng điều hòa 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 công trình đơn vị tiếp theo.
Nước thải từ bể điều hòa 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 không 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 không cần tuần hoàn 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 công trình đơn vị phương án 1
Công 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 hoàn
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 công 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 hòa có tác dụng điều hòa 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 công 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 hòa 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 bông 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 công trình đơn vị phương án 2
Công 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 TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ
4.1 TÍNH TOÁN CHI TIẾT CÔNG 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 toán
- 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 dòng 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 công trình xử lý sau đó. Loại bỏ dầu mỡ để các công trình phía sau hoạt động tốt.
Tính toán
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 vuông 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