Tuần hoàn nước Lược rác tinh
Nước thải vào
Hố thu gom Bể tách mỡ Bể điều hòa Bể anoxic Bể aerotank Bể lắng Bể khử trùng QCVN 14:2008 cột B Máy thổi khí CaOCl2. Tuần hồn bùn Bể chứa bùn Định kỳ vớt mỡ Vớt rác đi xử lý Máy khuấy chìm Đường nước Đường bùn Đường khí Đường hóa chất
Ghi chú Bùn đi
Thuyết minh phương án 1:
Nước thải từ nhà vệ sinh sau khi được xử lý sơ bộ tại bể tự hoại và nước thải từ nhà bếp nấu ăn, rửa tay… sẽ được dẫn qua lược rác tinh để loại bỏ các cặn rác thơ có kích thước lớn như: bao nylon, vải vụn, cành cây, giấy… tránh gây hư hại hoặc tắc nghẽn bơm và các cơng trình tiếp theo, rác thu hồi được đem đi xử lý. Nước thải sau khi qua lưới chắn rác tiếp tục đến hố thu gom.
Từ hố thu gom, nước thải sẽ qua ngăn tách mỡ giúp loại bỏ lượng dầu mỡ trong nước thải tránh gây ảnh hưởng đến vi sinh và tắc nghẽn đường ống phía sau.
Nước thải chung sẽ được dẫn đến bể điều hòa. Tại đây bể sẽ gắn hệ thống sục khí nhằm giảm bớt sự dao động của hàm lượng các chất bẩn trong nước do q trình thải ra khơng đều, ổn định lưu lượng và nồng độ, 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 tiếp tục từ bể điều hòa được chảy về bể Anoxic. Ở đây, nước thải được hòa trộn với vi sinh vật. Trong điều kiện thiếu khí, vi sinh vật sẽ loại bỏ các hợp chất chứa N và P. Sau đó, tồn bộ hỗn hợp nước và bùn hoạt tính 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 chất hữu cơ trong nước thải giảm đáng kể. Aerotank xáo trộn hoàn toàn nhờ thiết bị sục khí. Nước từ bể Aerotank được tuần hồn về bể Anoxic với lưu lượng từ 2 – 4Q. Sau đó, hỗn hợp bùn hoạt tính và nước thải chảy sang bể lắng đứng. Có nhiệm vụ lắng và tách bùn hoạt tính ra khỏi nước thải. Bùn lắng một phần được
bơm tuần hoàn lại bể Anoxic 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 loại vi sinh vật gây bệnh trong nước thải trước khi thải ra môi trường. Hàm lượng Chlorine cung cấp vào nước thải ổn định qua bơm định lượng hóa chất. Ngồi tác dụng khử trùng, Chlorine cịn là một tác nhân oxy hóa mạnh, do đó có thể oxy hóa các chất hữu cơ cịn tồn tại trong nước thải.
Nước thải sau khi qua bể khử trùng đạt cột B QCVN 14:2008/BTNMT được thải ra mơi trường ngồi.
Phần bùn tươi cần xử lý ở bể chứa bùn sẽ được kết hợp với đơn vị khác mang đi xử lý.
Bảng 3.2 Bảng hiệu suất quá trình xử lý
Cơng trình BOD5 Dầu
mỡ SS N P Coliform Lược rác tinh C(mg/l) 250 80 145,3 45 7 1,1x105 H(%) 0 0 5 0 0 0 Hố thu gom C(mg/l) 250 80 138,4 45 7 1,1x105 H(%) 0 0 0 0 0 0 Bể tách mỡ C(mg/l) 250 80 138,4 45 7 1,1x105 H(%) 0 80 5 0 0 0 Bể điều hòa C(mg/l) 250 16 131,5 45 7 1,1x105 H(%) 5 0 0 0 0 0 Bể Anoxic C(mg/l) 237,5 16 131,5 45 7 1,1x105 H(%) 10 0 0 60 0 0 Bể aerotank C(mg/l) 213,75 16 131,5 18 7 1,1x105 H(%) 80 0 0 35 15 0 Bể lắng C(mg/l) 42,75 16 131,5 6,3 5,95 1,1x105 H(%) 0 0 80 0 0 0 Bể khử trùng C(mg/l) 42,75 16 26,3 6,3 5,95 1,1x105 H(%) 0 0 0 0 0 98 Đầu ra C(mg/l) 42,75 16 26,3 6,3 5,95 2200 QCVN 14:2008 cột B C(mg/l) 50 20 100 10 10 5000
Tính tốn lượng N và P ở bể Aerotank: nồng độ BOD dòng vào bể Aerotank là: 213,75 (mg/l); N= 18 (mg/l); P = 7 (mg/l).
Ta có tỷ lệ: BOD:N:P = 100:5:1 𝐵𝑂𝐷
𝑁 = 100
N = 𝐵𝑂𝐷𝑥𝐻𝑥5
100 = 213,75𝑥0.8𝑥5
100 = 8,55 (mg/l)
Nitơ đã sử dụng cho tổng hợp tế bào ở bể Aerotank là 8,55 (mg/l). Nitơ dòng ra
của bể Aerotank là: 18 – 8,55 = 9,45 (mg/l). Tương tư, ta có: 𝐵𝑂𝐷 𝑃 = 100 1 P = 𝐵𝑂𝐷𝑥𝐻𝑥1 100 = 213,75𝑥0.8𝑥1 100 = 1,71 (mg/l).
P đã sử dụng để tổng hợp tế bào ở bể Aerotank là 1,71 (mg/l). P dòng ra của bể
Aerotank là: 7-1,71 = 5,29 (mg/l).
3.3.2 Đề xuất và thuyết minh công nghệ 2
Phương án 2: Ghi chú: : Đường nước : Đường bùn : Đường khí : Đường hóa chất Lượt rác tính Hố thu gom Bể tách mỡ Bể điều hòa Bể SBR Bể khử trùng QCVN 14:2008 cột B Máy thổi khí CaOCl2 Bể chứa bùn Định kỳ vớt mỡ Nước thải Vớt rác đi xử lý Máy khuấy Bùn đi xử lý
Thuyết minh công nghệ 2:
Nước thải từ nhà vệ sinh sau khi được xử lý sơ bộ tại bể tự hoại và nước thải từ: nhà bếp nấu ăn, rửa tay… sẽ được dẫn qua thiết bị lược rác tinh để loại bỏ các cặn rác thơ có kích thước lớn như: bao nylon, vải vụn, cành cây, giấy… tránh gây hư hại hoặc tắc nghẽn bơm và các cơng trình tiếp theo, rác thu hồi được đem đi xử lý. Nước thải sau khi qua lưới chắn rác tiếp tục đến hố thu gom.
Từ hố thu gom, nước thải sẽ qua ngăn tách mỡ giúp loại bỏ lượng dầu mỡ trong nước thải tránh gây ảnh hưởng đến vi sinh và tắc nghẽn đường ống phía sau.
Nước thải chung sẽ được dẫn đến bể điều hòa. Tại đây bể sẽ gắn hệ thống sục khí nhằm giảm bớt sự dao động của hàm lượng các chất bẩn trong nước do quá trình thải ra không đều, ổn định lưu lượng và nồng độ, 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 khi qua bể điều hòa nước thải sẽ được bơm đến bể SBR, bể SBR là một dạng cơng trình xử lý sinh học nước thải bằng bùn hoạt tính, trong đó diễn ra q trình thổi khí, lắng bùn và gạn nước thải. Bùn hoạt tính có oxi, chúng sẽ phân hủy các chất hữu cơ tạo thành cặn và sẽ lắng xuống ở tại bể SBR. Nước trong bể SBR được gạn ra khỏi bể lắng thiết bị thu nước bề mặt sau khi ra khỏi bể và cuối cùng trước khi xả ra nguồn tự nhiên nước được cho vào bể khử trùng để khử trùng nước.
Nước thải sau khi khử trùng đảm bảo đạt tiêu chuẩn QCVN 14:2008/BTNMT, cột B sẽ được thải ra hệ thống thoát nước khu vực.
Bảng 3.3 Bảng hiệu suất quá trình xử lý
Cơng trình BOD5 Dầu mỡ SS N P Coliform
Lươc rác tinh C(mg/l) 250 80 145,3 45 7 1,1x105 H(%) 0 0 5 0 0 0 Hố thu gom C(mg/l) 250 80 138,4 45 7 1,1x105 H(%) 0 0 0 0 0 0 Bể tách mỡ C(mg/l) 250 80 138,4 45 7 1,1x105 H(%) 0 80 5 0 0 0 Bể điều hòa C(mg/l) 250 16 131,5 45 7 1,1x105 H(%) 5 0 0 0 0 0 Bể SBR C(mg/l) 237,5 16 131,5 45 7 1,1x105
H(%) 90 0 85 85 20 0 Bể khử trùng C(mg/l) 23,75 16 19,73 6,75 5,6 1,1x105 H(%) 0 0 0 0 0 98 Đầu ra C(mg/l) 23,75 16 19,73 6,75 5,6 2200 QCVN 14:2008 cột B C(mg/l) 50 20 100 10 10 5000
3.3.3 Phân tích ưu nhược điểm hai cơng nghệ
Bảng 3.4 So sánh ưu nhược điểm của 2 phương án
Phương án 1 Phương án 2
Cơng trình Bể điều hịa sục khí Bể điều hòa khuấy trộn Ưu điểm - Sục khí giúp điều hịa
lưu lượng và chống lắng cặn hữu cơ trong bể gây phân hủy kị khí, giảm phát sinh mùi hơi; đồng thời để oxy hóa một phần chất hữu cơ thành các chất đơn giản thuận lợi cho các quá trình xử lý tiếp theo.
- Khuấy trộn giúp điều hòa lưu lượng và chống lắng cặn hữu cơ trong bể gây phân hủy kị khí giảm phát sinh mùi hơi đáng kể.
Nhược điểm - Không sử dụng bể điều hịa sục khí phía trước cơng trình kị khí
- Do thiếu oxy nên một phần chất hữu cơ chưa được oxy hóa thành các chất đơn giản để thuận lợi cho quá trình xử lý tiếp theo.
Cơng trình Cụm bể sinh học (Anoxic,Aerotank,Lắng)
Bể SBR Ưu điểm - Sử dụng nhiều trong các
ngành có hàm lượng chất hữu cơ cao; xử lý các chất
- Hiệu suất xử lý cao: có khả năng khử Nitơ, Phospho cũng như hàm
- Sử dụng rộng rãi. - Cấu tạo đơn giản. - Lượng bùn dư phát sinh từ công đoạn xử lý sinh học thấp. - Cơng nghệ ít sử dụng hóa chất vì có q trình xử lý hóa lý sau q trình xử lý sinh học. - Xử lý nước thải đạt cột B QCVN14:2008/BTNMT - Không cần sử dụng bể lắng riêng biệt. - Xử lý nước thải đạt cột B QCVN14:2008/BTNMT
Nhược điểm - Bể anoxic: hàm lượng nitơ đầu vào thấp, cần phải hồi lưu nước thải từ bể aerotank về bể anoxic
- Cần cung cấp khơng khí thường xuyên cho vi sinh vật hoạt động
- Do bùn trong SBR không rút hết nên hệ thống thổi khí có khả năng bị tắc nghẽn.
- Thích hợp với nước thải có cơng suất <5000 m3/ngày.đêm
CHƯƠNG 4: TÍNH TỐN CƠNG TRÌNH HAI PHƯƠNG ÁN
Thông số đầu vào của nước thải:
Hệ thống xử lý nước thải hoạt động 24/24, vậy lượng nước đổ ra liên tục. Lưu lượng nước thải: 𝑄𝑛𝑔à𝑦.đê𝑚𝑡𝑏 = 300 m3/ngày.đêm.
Lưu lượng trung bình giờ: 𝑄𝑡𝑏ℎ = 𝑄𝑡𝑏
𝑛𝑔à𝑦 24 =300
24 = 12,5 m3/h Lưu lượng trung bình giây: 𝑄𝑡𝑏𝑠 = 𝑄𝑡𝑏
ℎ
3600 =12,5
3600 = 0,003 m3/s = 3 l/s
Hệ số khơng điều hịa chung k lấy theo Bảng 3-1 TCXDVN 51:2008, phụ thuộc vào lưu lượng nước thải trung bình ngày 𝑄𝑡𝑏𝑛𝑔à𝑦
Bảng 4.1 Bảng hệ số khơng điều hóa K0
Hệ số khơng điều hịa chung
K0
Lưu lượng nước thải trung bình (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 Với 𝑄𝑡𝑏𝑠 = 3 (l/s) < 5 l/s thì lấy K0 bằng 5 nên ta có: K0 max = 2,5; K0 min = 0,38
𝑄𝑚𝑎𝑥ℎ = 𝑄𝑡𝑏ℎ× K0 max = 12,5×2,5 = 31,25 m3/h
𝑄𝑚𝑖𝑛ℎ = 𝑄𝑡𝑏ℎ× K0 min = 12,5×0,38 = 4,75 m3/h
4.1 Tính tốn cơng trình đơn vị phướng án 1: 4.1.1 Lược rác tinh 4.1.1 Lược rác tinh
Nhiệm vụ:
Lược rác tinh là hạng mục đầu tiên của hệ thống thoát nước nhiệm vụ của chúng là ngăn cản các rác thải có kích thước lớn lọt vào hệ thống tránh tình trạng tắt nghẽn bơm và đường ống phía sau.
Tính tốn:
Ta có bảng thơng số thiết kế lưới chắn rác:
Bảng 3.5 Thông số kỹ thuật Thiết bị Mega STS-500
Thông số Giá trị Đơn vị
Khe lưới 0,5 m Diện tích lưới lọc 900×500 m2 Trọng lượng 150 kg Công suất 32 m3/h 4.1.2 Hố thu gom Nhiệm vụ
Thu nhận toàn bộ nước thải của khách sạn và lưu nước trong khoảng thời gian ngắn trước khi bơm lên hệ thống xử lý
Tính tốn
Kích thước bể thu gom:
Thời gian lưu nước, t = 10 – 30 phút, chọn thời gian lưu nước trong hố thu gom (t) là 15 phút. (Mục 9.4.2/412/[1])
Thể tích hớ thu gom:
𝑉= 𝑄ℎ𝑚𝑎𝑥 × t = 31,25×15
60= 7,8 m3
Chọn chiều cao hữu ích h = 1,5 m. Chiều cao an toàn hf = 0,5 m. Chiều cao tổng cộng:
H = h + hf = 1,5 + 0,5 = 2 m
-Diện tích hớ thu gom:
𝐹 = 𝑉
ℎ = 7,8
1,5 = 5,2 m2
Chọn kích thước bể gom tiếp nhận: L x B = 1,8 m x 3 m Thể tích thực của hố thu gom:
V = L x H x B = 1,8 x 1,5 x 3 = 8,1 m3
Tính tốn đường ớng dẫn nước vào bể thu gom:
- Đường kính ống dẫn nước thải vào bể thu gom: D = √4 × Qsmax
π×v = √ 4×31,25
Chọn ống dẫn nước sang bể thu gom là ống nhựa Tiền Phong u-PVC có D = 107,8mm, dày 2,2mm đường kính DN = 110 (mm).
Trong đó: v: Vận tốc nước chảy trong ống do chênh lệch độ cao, v ≥ 0.4 m/s, chọn v = 1 m/s; (Mục 3.37/14/[10])
- Kiểm tra lại vận tốc dòng chảy trong ống: v = 4 ×Qs
max
(dống)2 × π = 4 ×31,25
(0,1078)2 ×π×3600 = 0,95 m/s ≈ 1m/s ( Thỏa mãn v ≥ 0.4 m/s).
Chọn bơm dẫn nước thải sang tách dầu:
Lưu lượng bơm: Qb = Qmaxh = 31,25 m3/h Cột áp bơm: H = 5 mH2O;
Cơng suất bơm được tính theo cơng thức: Nlt = Qs max × g × ρ × H 1000η = 31,25×9,81×1000×5 1000×0,8×3600 = 0,53 kW Trong đó: + g: Gia tốc trọng trường, g = 9.81 m2/s
+𝜌: Khối lượng riêng của nước, 1000 kg/m3
+η: Hiệu suất chung của bơm 0,72 – 0,93, chọn η = 0,8 +Nlt: Công suất lý thuyết của máy bơm (kW).
Công suất thực tế của bơm: Ntt = Nlt × 1,2 = 0,53×1,2 = 0,64 kW = 0,85HP Chọn 2 bơm chìm hiệu Tsurumi (1 bơm hoạt động và 1 bơm dự phòng): Model: 50B2.75H
Công suất: 0,75 kW Cột áp: max 6 m
Bảng 4.4 Thông số thiết kế hố thu gom
Thông số thiết kế Đơn vị Giá trị
Thời gian lưu nước Giờ 0,25
Chiều dài mm 1800
Chiều rộng mm 3000
Chiều cao xây dựng mm 2000
Chiều cao hữu ích mm 1500
Ống dẫn nước thải mm 110
Cơng suất bơm thốt nước kW 0,64
4.1.3 Bể tách mỡ
Nhiệm vụ:
Có chức năng loại bỏ bớt dầu mỡ, tránh hiện tượng tắc nghẽn đường ống và bơm ở các cơng trình phía sau. Váng dầu mỡ nổi lên trên, tiến hành vớt váng dầu mỡ bằng phương pháp thủ cơng định kì 1 ngày/lần. Nước đã được tách dầu mỡ sẽ tự chảy sang bể điều hịa bằng ống thơng khoang.
Tính tốn:
Vận tốc ngang của dòng nước trong bể tách dầu từ 4-6 mm/s. Chọn vn = 14,4 m/h = 0,04 m/s. (Mục 7.60/50/[10])
Vận tốc nổi của hạt dầu từ 0,4- 0,6 mm/s chọn vd = 0,4 mm/s = 1,44 m/h = 0,0004
(Mục 7.60/50/[10])
Lập tỉ số 𝑣𝑛
𝑣𝑑 =14,14
1,44 = 10 Bảng giá trị Ft và F:
Bảng 4.5 Bảng giá trị Ft và F 𝒗𝒏 𝒗𝒏 𝒗𝒅 Ft F 6 1,14 1,37 10 1,27 1,52 15 1,37 1,64 20 1,45 1,74
(Nguồn: Bài giảng Cơng nghệ xử lý nước thải PGS.TS.Lê Hồng Nghiêm)
𝑣𝑛 𝑣𝑑 = 10 từ bảng giá trị suy ra Ft = 1,27 -Diện tích bề mặt F = 𝑄𝑚𝑎𝑥 ℎ .𝐹𝑡 𝑣𝑑 = 31,25×1,27 1,44 = 27,6 m2
Chọn chiều sâu nước chảy của bể: H = 2 m (Mục 7.61/50/[10]) Chọn chiều cao công tác của bể: H = 2,5 m
Chiều cao xây dựng bể
Hxd = H + hbv = 2 + 0,5 = 2,5 m Trong đó:
+H: chiều cao công tác của bể, H = 2 m; +hbv: chiều cao bảo vệ, hbv = 0,5 m.
Chọn chiều rộng của một ngăn bể: B= 3 m (Mục 7.61/50/[10])
Số ngăn tách mỡ khơng ít hơn 2. Chọn số ngăn tách mỡ là: 3 (Mục 7.61/50/[10]) Chiều dài của bể
L =𝐹
𝐵 = 27,6
3 = 9,2 m chọn L = 9,3 m Thời gian lưu nước trong bể
t = 𝑉
𝑄𝑚𝑎𝑥ℎ = 𝐿.𝐵.𝐻
𝑄𝑚𝑎𝑥ℎ =9,3×3×2,5
31,25 = 2,23 h 134 phút
Lượng dầu mỡ sinh ra mỗi ngày = Cv × 𝑄𝑚𝑎𝑥ℎ = 80 (mg/l) × 31,25 (m3/h) × 1000 = 2500000 mg/h = 2,5 kg/h.
Lưu lượng dầu mỡ sinh ra mỗi ngày:
𝑄𝑑ầ𝑢 =
2,5(𝑘𝑔
ℎ) 0,8(𝑔
𝑙) = 3,125 l/h = 75 l/ngày.đêm
Trong đó: Tỷ trọng của dầu mỡ 𝜌𝑑 = 0,8𝜌𝑛 (Mục 7.61/50/[10])
Tính tốn ống dẫn nước thải ra khỏi bể tách mỡ:
Vận tốc nước chảy trong ống có v =0,75-1,5 m/s (Mục 3.24/11/[10]). Chọn v = 1,5 m/s
Đường kính ống dẫn nước thải ra:
𝐷 = √4 × 𝑄𝑚𝑎𝑥
𝑠
𝜋 × 𝑣 = √
4𝑥31,25
𝜋𝑥1,5𝑥3600= 0,085 (𝑚)
Vậy chọn ống dẫn nước thải ra làm bằng nhựa u-PVC Tiền Phong có đường kính trong D = 84,2 mm, độ dày 2,9mm, DN 90mm.