Hình 3.1 Sơ đồ công nghệ lựa chọn theo phương án 1.
Clo
Tuần hoàn bùn
Nước thải sinh hoạt
Bể điều hoà khuấy trộn Bể thu gom Lưới lược rác Bể trộn cơ khí Bể lắng đứng Bể Aerotank Bể lắng 2 Bể khử trùng
Nước thải sau xử lý QCVN 40:2011/BTNMT – cột B Bãi rác Bể chứa bùn Máy ép bùn Nước tách bùn PAC Bể tạo bông Đường nước Đường bùn Đường hoá chất Đường khí
Đường nước tuần hoàn Ghi chú: Bể Anoxic Máy thổi khí Tuần hoàn nước Polymer Bể nén bùn Nước thải rửa mực in đã
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải công ty Bao Bì Dương Nguyễn – KCN Nam Tân Uyên, công suất 200 m/ngày.đêm
Hình 3.2 Sơ đồ công nghệ lựa chọn theo phương án 2. 3.3.1 Phương án 1
*Thuyết minh sơ đồ công nghệ 1:
Nước thải rửa mực in phát sinh trong quá trình sản xuất đã được xử lý sơ bộ và nước thải sinh hoạt của công nhân chảy qua thiết bị lược rác và các tạp chất có kích thước lớn như vụn giấy, rác... rồi đi vào bể thu gom.
Nước thải từ hố gom sẽ được bơm chìm bơm lên bể điều hòa, tại đây nước thải sẽ được khuấy trộn đều dưới tác dụng của máy khuấy chìm để ổn định lưu lượng, nồng độ các chất ô nhiễm. Sự xáo trộn giúp tránh tình trạng yếm khí sinh ra mùi hôi trong bể cũng như là tránh cặn lắng dưới đáy bể.
Máy thổi khí
Đường nước Đường bùn Đường hoá chất Đường khí
Đường nước tuần hoàn
Máy thổi khí Polymer
Nước thải sinh hoạt
Bể thu gom Lưới lược rác
Bể trộn cơ khí
Bể tạo bông
Bể trung gian
Nước thải sau xử lý
QCVN 40:2011/BTNMT – cột B Bãi rác Bể chứa bùn Nước tách bùn PAC Bể điều hoà sục khí Ghi chú: Bể MBR Bể lắng đứng Máy ép bùn Bể nén bùn Nước rửa mực in đã xử lý sơ bộ
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải công ty Bao Bì Dương Nguyễn – KCN Nam Tân Uyên, công suất 200 m/ngày.đêm
Nước thải từ bể điều hòa sẽ được bơm lên bể trộn bằng bơm chìm. Tại bể trộn một lượng phèn PAC sẽ được châm vào để thực hiện keo tụ nước thải, phèn PAC sẽ được trộn đều với nước thải bằng các motor cánh khấy với tốc độ quay lớn. Sau khi đã tiếp xúc đều với phèn nước thải sẽ chảy sang bể phản ứng tạo bông. Tại bể tạo bông nước thải sẽ được châm thêm polyme trợ keo tụ, dưới tác dụng quay của các motor cánh khuấy các bông cặn nhỏ sẽ kết dính tạo nên các bông cặn lớn hơn dễ lắng, sự khuấy trộn giúp duy trì cho các bông cặn không lắng dưới đáy bể. Sau khi thực hiện quá trình keo tụ tạo bông tại cụm bể keo tụ tạo bông, hỗn hợp nước và cặn sẽ chảy xuống bể lắng đứng, tại đây cặn sẽ được lắng dưới đáy bể và được tập trung tại phần chứa cặn, phần nước trong sẽ theo máng răng cưa và máng thu nước dẫn đến bể sinh học thiếu khí (Anoxic). Phần bùn dư sẽ được bơm bùn bơm đến bể chứa bùn để thực hiện các quá trình xử lý bùn.
Sau khi lắng cặn tại bể lắng đứng, nước thải được dẫn sang bể Anoxic để xử lý trong môi trường thiếu khí. Tại đây quá trình khử nitrat diễn ra sẽ loại bỏ một lượng lớn Nitơ trong nước thải, ngoài ra một lượng BOD, COD cũng được loại bỏ. Trong quá trình này ngoài việc loại bỏ nitơ bằng quá trình khử nitrat thì một phần nitơ và photpho sẽ được loại bỏ bằng quá trình tăng sinh khối của vi sinh. Trong bể Anoxic có lắp các máy khuấy chìm nhằm tạo ra sự xáo trộn trong bể giúp bọt khí N2 (từ quá trình khử nitrat) dễ dàng thoát lên khỏi mặt nước giải phóng nitơ. Bể thiếu khí còn đóng vai trò là một hệ chọn lọc vi sinh để chống lại hiện tượng bùn nổi do vi khuẩn dạng sợi gây ra. Tiếp theo nước thải sẽ được dẫn sang bể Aerotank, tại đây sẽ diễn ra quá trình phân hủy hợp chất hữu cơ và quá trình nitrat hóa trong điều kiện hiếu khí với khí được cấp từ hệ thống đĩa phân phối khí. Lượng khí cấp vào bể giúp cung cấp oxy cho VSV hiếu khí chuyển hóa chất hữu cơ hòa tan thành nước và CO2, nitơ hữu cơ thành nitrat. Quá trình xáo trộn đều nước và bùn hoạt tính tạo điều kiện để vi sinh vật tiếp xúc tốt với các cơ chất cần xử lý, giải phóng các khí ức chế quá trình sống của vi sinh vật. Trong bể sinh học hiếu khí còn được lắp đặt bơm chìm bơm tuần hoàn hỗn hợp bùn và nước thải chứa nitrat tuần hoàn về bể Anoxic tạo điều kiện cho quá trình khử nitrat để xử lý nitơ, hỗn hợp nước và bùn còn lại sẽ tự chảy đến bể lắng sinh học.
Bể lắng sinh học có nhiệm vụ lắng và tách bùn hoạt tính ra khỏi nước. Tại bể lắng, nước thải đi từ tâm ra, bùn sẽ lắng xuống và được gom vào đáy bể. Một phần bùn lắng sẽ được tuần hoàn lại bể Anoxic, phần còn lại sẽ được đưa tới bể nén bùn để xử lý. Nước thải sau lắng chảy vào bể khử trùng, tại bể khử trùng clo được châm vào để khử trùng và xử lý các vi khuẩn gây bệnh, đảm bảo đáp ứng các yêu cầu về chất lượng nước thải đầu ra. Nước thải đầu ra của hệ thống xử lý sẽ chảy về trạm xử lý nước thải tập trung của KCN Nam Tân Uyên.
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải công ty Bao Bì Dương Nguyễn – KCN Nam Tân Uyên, công suất 200 m/ngày.đêm
Bùn lắng hóa lý và bùn dư từ bể lắng sinh học sẽ được đưa tới bể chứa bùn, tại đây bùn sẽ được lưu lại đến một thể tích nhất định và bơm vào bể nén bùn. Hỗn hợp bùn hóa lý và sinh học được lưu tại bể nén bùn sẽ tiếp tục tách pha, giảm độ ẩm của bùn, bùn sẽ được bơm định kỳ vào máy ép bùn. Nước sau ép bùn sẽ được gom về hố thu gom để tiếp tục xử lý. Bánh bùn khô sẽ được tập kết tại khu chứa bùn và định kỳ sẽ có đơn vị đến thu gom và xử lý.
Bảng 3.2 Hiệu suất ước tính các công trình đơn vị trong phương án 1 Công trình Thông số COD BOD5 TSS N P Coliform
C đầu vào 450 315 170 57 18 30.000 Lưới lược rác H (%) 0 0 5 0 0 0 C 450 315 161,5 57 18 30.000 Bể điều hoà khuấy trộn H (%) 3 5 0 0 0 0 C 436,5 299,25 161,5 57 18 30.000 Bể trộn + Bể tạo bông + bể lắng 1 H (%) 20 14 55 0 65 0 C 349,2 257,4 72,7 57 6,3 30.000 Bể Anoxic H (%) 10 15 0 50 0 0 C 314,3 218,8 - 28,5 6,3 30.000 Bể Aerotank + lắng 2 H (%) 56 80 60 * * 0 C 138,3 43,8 29,1 19,75 4,7 30.000 Bể khử trùng H (%) 0 0 0 0 0 90 C 138,3 43,8 29,1 19,75 4,7 3.000 QCVN 40:2011/BTNMT – Cột B Cmax 148,5 49,5 99 39,6 5,94 5.000
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải công ty Bao Bì Dương Nguyễn – KCN Nam Tân Uyên, công suất 200 m/ngày.đêm
(*) Tính toán lượng N và P ở bể Aerotank: nồng đô ̣ BOD dòng vào bể Aerotank là 218,8 mg/l, N = 28,5 mg/l, P = 6,3 mg/l, H = 80%. Ta có tỷ lệ: BOD:N:P= 100:5:1 →𝐵𝑂𝐷 𝑁 =100 5 → 𝑁 = 𝐵𝑂𝐷×𝐻×5 100 =218,8×0,8×5 100 = 8,752 𝑚𝑔 𝑙⁄
→ N đã sử du ̣ng cho tổng hợp tế bào ở bể Aerotank là 8,752 mg/l. N dòng ra của bể Aerotank là 28,5 – 8,752 = 19,75 mg/l. Tương tự, ta có: 𝐵𝑂𝐷 𝑃 =100 1 → 𝑃 =𝐵𝑂𝐷×𝐻×1 100 =218,8×0,75×1 100 = 1,641 𝑚𝑔 𝑙⁄
→ P đã sử du ̣ng cho tổng hợp tế bào ở bể Aerotank là 1,641 mg/l. P dòng ra của bể Aerotank là 6,3 – 1,641 = 4,7 mg/l.
3.3.2 Phương án 2
*Thuyết minh sơ đồ công nghệ 2:
Nước thải rửa mực in phát sinh trong quá trình sản xuất và nước thải sinh hoạt của công nhân chảy qua thiết bị lược rác và các tạp chất có kích thước lớn như vụn giấy, rác... rồi đi vào bể thu gom.
Nước thải từ hố gom sẽ được bơm chìm bơm lên bể điều hòa, tại đây nước thải sẽ được khuấy trộn đều dưới tác dụng của máy khuấy chìm để ổn định lưu lượng, nồng độ các chất ô nhiễm. Sự xáo trộn giúp tránh tình trạng yếm khí sinh ra mùi hôi trong bể cũng như là tránh cặn lắng dưới đáy bể.
Nước thải từ bể điều hòa sẽ được bơm lên bể trộn bằng bơm chìm. Tại bể trộn một lượng phèn PAC sẽ được châm vào để thực hiện keo tụ nước thải, phèn PAC sẽ được trộn đều với nước thải bằng các motor cánh khấy với tốc độ quay lớn. Sau khi đã tiếp xúc đều với phèn nước thải sẽ chảy sang bể phản ứng tạo bông.
Tại bể tạo bông nước thải sẽ được châm thêm polyme trợ keo tụ, dưới tác dụng quay của các motor cánh khuấy các bông cặn nhỏ sẽ kết dính tạo nên các bông cặn lớn hơn dễ lắng, sự khuấy trộn giúp duy trì cho các bông cặn không lắng dưới đáy bể. Sau khi thực hiện quá trình keo tụ tạo bông tại cụm bể keo tụ tạo bông, hỗn hợp nước và cặn sẽ chảy xuống bể lắng đứng, tại đây cặn sẽ được lắng dưới đáy bể và được tập trung tại phần chứa cặn, phần nước trong sẽ theo máng răng cưa và máng thu nước dẫn đến bể sinh học màng MBR.
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải công ty Bao Bì Dương Nguyễn – KCN Nam Tân Uyên, công suất 200 m/ngày.đêm
cơ, vi sinh sẽ được giữ lại trên bề mặt màng, kết hợp với lượng khí cấp vào bể giúp cung cấp oxy cho VSV hiếu khí chuyển hóa chất hữu cơ hòa tan thành nước và CO2, nitơ hữu cơ thành nitrat. Quá trình xáo trộn đều nước và bùn hoạt tính tạo điều kiện để vi sinh vật tiếp xúc tốt với các cơ chất cần xử lý, giải phóng các khí ức chế quá trình sống của vi sinh vật. Nước sạch sẽ được đưa ra ngoài theo hệ thống ống thu nước từ các tấm màng và định kỳ hút bùn dư ra bể chứa bùn.
Nước thải sau màng MBR sẽ chảy về trạm xử lý nước thải tập trung của KCN Nam Tân Uyên.
Bùn lắng hóa lý và bùn dư sẽ được đưa tới bể chứa bùn, tại đây bùn sẽ được lưu lại đến một thể tích nhất định và bơm vào bể nén bùn. Hỗn hợp bùn hóa lý và sinh học được lưu tại bể nén bùn sẽ tiếp tục tách pha, giảm độ ẩm của bùn, bùn sẽ được bơm định kỳ vào máy ép bùn. Nước sau ép bùn sẽ được gom về hố thu gom để tiếp tục xử lý. Bánh bùn khô sẽ được tập kết tại khu chứa bùn và định kỳ sẽ có đơn vị đến thu gom và xử lý.
Bảng 3.3 Hiệu suất ước tính các công trình đơn vị trong phương án 2 Công trình Thông số COD BOD5 TSS N P Coliform
C đầu vào 450 315 170 57 18 30.000 Song chắn rác H (%) 0 0 5 0 0 0 C 450 315 161,5 57 18 30.000 Bể điều hoà sục khí H (%) 3 5 0 0 0 0 C 436,5 299,25 161,5 57 18 30.000 Bể trộn + Bể tạo bông + bể lắng 1 H (%) 20 14 55 0 65 0 C 349,2 257,4 72,7 57 6,3 30.000 Bể MBR H (%) 68 92 95 92 90 90 C 111,75 20,6 3,64 4,6 0,63 3000 QCVN 40:2011/BTNMT– Cột B Cmax 148,5 49,5 99 39,6 5,94 5.000
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải công ty Bao Bì Dương Nguyễn – KCN Nam Tân Uyên, công suất 200 m/ngày.đêm
CHƯƠNG 4
TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH
Các thông số đầu vào cho tính toán:
- Lưu lượng: Q = 200 m3/ngày đêm - Nồng độ các chất ô nhiễm: pH = 7,4 TSS = 170 mg/l BOD5 = 315 mg/l COD = 450 mg/l TN = 57 mg/l TP = 18 mg/l Coliform = 30.000 MNP/100ml
Tính toán các lưu lượng thiết kế:
- Lưu lượng ngày trung bình: Qngàytb = 200 m3/ngđ
- Lưu lượng giờ trung bình: Qhtb = 200
24 = 8,34 (m3/h) = 2,32 (l/s)
Bảng 4.1 Hệ số không điều hoà K0 [8] Hệ số không
điều hòa 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 Hệ số không điều hòa chung k lấy theo Bảng 3-1 TCXDVN 51:2008, với 𝑄𝑡𝑏𝑠 = 2,32 (l/s) theo bảng tính được: K0 max =2,5 ;K0 min =0,38
- Lưu lượng giờ lớn nhất: Qhmax= Qhtb×K0max= 8,34× 2,5 = 20,85 m3/h = 0,0058 m3/s - Lưu lượng giờ nhỏ nhất: Qhmin=Qhtb×K0min = 8,34 × 0,38 = 3,17 m3/h = 0,0009 m3/s
4.1 TÍNH TOÁN CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ PHƯƠNG ÁN 1 4.1.1 Thiết bị lược rác và bể thu gom 4.1.1 Thiết bị lược rác và bể thu gom
4.1.1.1 Thiết bị lược rác
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải công ty Bao Bì Dương Nguyễn – KCN Nam Tân Uyên, công suất 200 m/ngày.đêm
Chọn ống thép không gỉ Trường Thịnh Phát với đường kính ống theo thông số của máy.
Bảng 4.2 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
Đường kính ống dẫn nước vào 125 mm
Đường kính ống dẫn nước ra 65 mm
4.1.1.2 Bể thu gom
- Thể tích bể thu gom:
𝑉 = 𝑄𝑠𝑚𝑎𝑥× 𝑡 = 0,0058 × 30 × 60 = 10,44 𝑚3 [7]
Trong đó:
: lưu lượng nước thải, 𝑄𝑠𝑚𝑎𝑥 = 0,0058 m3/s
t: thời gian lưu nước, t = 10 ÷ 30 phút, chọn t = 30 phút. [7] - Kích thướ c bể:
Chọn chiều sâu hữu ích: h= 2,5 m. Chiều cao bảo vệ: hbv = 0,5 m
Chiều cao xây dựng của bể: hxd = h+ hbv = 2,5 + 0,5 = 3 m. - Diện tích bể: 𝑆 =𝑉 𝐻 = 10,44 2,5 = 4,176 𝑚 2 Chọn B×L = 1,7 m x 2,5 m.
Kích thước xây dựng của bể thu gom: H×B×L = 3m × 1,7m ×2,5 m = 12,75 m3
Tính toán đường ống dẫn nước ra khỏi bể:
- Đường kính ống dẫn nước thải vào bể điều hoà:
𝐷 = √4 × Qs
max
π × v = √
4 × 20,85
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải công ty Bao Bì Dương Nguyễn – KCN Nam Tân Uyên, công suất 200 m/ngày.đêm
Chọn ống nhựa PVC Bình Minh có đường kính D = 90 mm. Trong đó:
v: vận tốc nước chảy trong ống, v ≥ 0.4 m/s, chọn v = 1 m/s; [7]
- Kiểm tra lại vận tốc dòng chảy trong ống: 𝑣 = 4 × Qs max (dống)2 × π= 4 × 20,85 (0,09)2 × π × 3600 = 0,91 ≈ 1 𝑚 𝑠⁄ (𝑡ℎ𝑜ả 𝑚ã𝑛) Chọn bơm: Cột áp bơm: H = 5 mH2O;
- Công suất bơm được tính theo công thức: 𝑁𝑙𝑡 =Qs max × g × ρ × H 1000η = 20,85 × 9,81 × 1000 × 5 1000 × 0,8 × 3600 = 0,36 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 = 0,36×1,2 = 0,432 kW
Chọn 2 bơm Tsurumi 50U2.75 có công suất 0,75 kW (1 hoạt động, 1 dự phòng).
Bảng 4.3 Thông số thiết kế bể thu gom
Thông số thiết kế Đơn vị Giá trị
Chiều dài m 2,5
Chiều rộng m 1,7
Chiều cao m 3
Bể được xây bằng bê tông cốt thép, thành dày a = 200mm
4.1.2 Bể điều hoà khuấy trộn
Bể điều hòa có nhiệm vụ điều hòa lưu lượng và nồng độ nước thải giúp các công trình sinh học đạt hiệu quả xử lý cao.
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải công ty Bao Bì Dương Nguyễn – KCN Nam Tân Uyên, công suất 200 m/ngày.đêm
- Thể tích bể điều hòa:
V = Q × t = 20,85 × 5 = 104,25 m3 (CT (3-112)/162/[7])
Trong đó:
Q: lưu lượng nước thải giờ lớn nhất, Qhmax = 20,85 m3/h