Tuần hoàn nước SCR Nước thải Hố thu gom Bể tách dầu Bể điều hòa Bể anoxic Bể aerotank Bể lắng Bể khử trùng Máy thổi khí CaOCl2. Tuần hồn bùn Bể chứa bùn Định kỳ vớt mỡ Vớt rác đi xử lý Máy khuấy chìm Nguồn tiếp nhận QCVN 14:2008/BTNMT cột B
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 lưới chắn rác 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 hồn tồn 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 còn 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 3.4: Hiệu suất xử lý phương án 1
Cơng trình BOD5 Dầu
mỡ SS N P Coliform
Song chắn rác 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 hiếu khí 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
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 5 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
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).
3.2.2. Phương án 2
hình 3.2 Sơ đồ cơng nghệ 2. THUYẾT MINH SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ:
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 lưới chắn rác 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.
Vớt rác đi xử lý
Bể tách mỡ
Bể điều hòa khuấy trộn
Bể SBR Bể khử trùng Máy thổi khí CaOCl2 Bể chứa bùn Định kỳ vớt mỡ Nước thải Hố thu gom Nguồn tiếp nhận QCVN 14:2008/BTNMT cột B SCR Ghi chú: đường nước đường hóa chất đường bùn đường khí
Nước thải chung sẽ được dẫn đến bể điều hòa. Tại đây bể sẽ gắn hệ thống sục khuấy trộn để điều hịa lưu lượng và nồng độ chất ơ nhiễm, nước thải trong bể điều hòa được đảo trộn liên tục bằng hệ thống sục khí nhằm ngăn q trình lắng cặn và làm giảm mùi hơi do phân hủy kỵ khí sinh vật, giảm bớt sự dao động của hàm lượng các chất bẩn trong nước do q trình thải ra khơng đều, 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 3.5: Hiệu suất xử lý phương án 2
Cơng trình BOD5 Dầu mỡ SS N P Coliform Song chắn rác 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 60 20 0 Bể khử trùng C(mg/l) 23,75 16 19,73 18 5,6 1,1x105 H(%) 0 0 0 0 0 98 Đầu ra C(mg/l) 23,75 16 19,73 18 5,6 2200
3.3. PHÂN TÍCH ƯU NHƯỢC ĐIỂM CỦA HAI PHƯƠNG ÁN
Cả hai phương án được đưa ra ở trên đều có cơng trình xử lý sơ bộ tương đối giống nhau. Nhìn chung, ở giai đoạn xử lý sơ bộ, sự khác nhau giữa hai phương án là không đáng kể.
Do đó, ta sẽ đưa ra bảng so sánh hai cơng trình chính (cơng trình xử lý sinh học) của hai phương án trên để đưa ra phương án lựa chọn:
Bảng 3.6 So sánh hai phương án
Phương án 1 Phương án 2
Cơng trình Bể điều hịa sục khí Bể điều hịa 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 hôi 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 hữu cơ có trong nước thải triệt để.
- Sử dụng rộng rãi. - Cấu tạo đơn giản.
- Hiệu suất xử lý cao: có khả năng khử Nitơ, Phospho cũng như hàm lượng chất dinh dưỡng cao.
- Tiết kiệm năng lượng - Không cần sử dụng bể lắng riêng biệt.
- Lượng bùn dư phát sinh từ công đoạn xử lý sinh học thấp.
- Xử lý nước thải đạt cột B QCVN14:2008/BTNMT
- 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 THIẾT KẾ CÁC CƠNG TRÌNH ĐƠN VỊ
Số liệu đầu vào:
Lưu lượng trung bình ngày
𝑄𝑛𝑔à𝑦𝑡𝑏 = 200 𝑚3⁄𝑛𝑔à𝑦. đê𝑚
= 8,33 𝑚3⁄ℎ = 0,139 𝑚3⁄𝑝ℎú𝑡 = 0.0023 𝑚3⁄𝑔𝑖â𝑦 = 2.3 𝑙 𝑠⁄
(Mỗi ngày hệ thống làm việc 20 giờ)
Bảng 4.1 Hệ thống không điều hịa chung Hệ số
khơng điều
hịa chung
Lưu lượng nước thải trung bình qtb (l/s)
5 10 10 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 Chú thích: khi lưu lượng trung bình của ước nhỏ hơn 5 l/s thì k0 = 5
Nguồn: TCVN 7857/2008
Trong đó: 𝑘𝑛𝑔𝑚𝑎𝑥 : hệ số khơng điều hịa gày của nước thải [Theo điều 4.1.2 : TCVN 7857/2008] , chọn 𝑘𝑛𝑔𝑚𝑎𝑥 = 1,2
Lưu lượng ngày lớn nhất:
𝑄𝑛𝑔𝑚𝑎𝑥 = 𝑄𝑛𝑔𝑡𝑏 × 𝑘𝑛𝑔𝑚𝑎𝑥 = 200 × 1,2 = 240 m3/ngày đêm
Với lưu lượng là 2.3l/s < 5l/s nên ta được 𝑘ℎ𝑚𝑎𝑥 = 2.5, 𝑘ℎ𝑚𝑖𝑛 = 0,38 Lưu lượng giờ lớn nhất:
𝑄ℎ𝑚𝑎𝑥 = 𝑄ℎ𝑡𝑏× 𝑘0 = 8.33 × 2.5 = 20.83 m3/h = 0.35 m3/phút = 5.78 × 10-3 m3/s
4.1. HỐ THU GOM 4.1.1 Nhiệm vụ 4.1.1 Nhiệm vụ
Nhiệm vụ: Tập trung toàn bộ nước thải sinh hoạt của khu căn hộ để đảm bảo lưu lượng cho bơm hoạt động an tồn thì nó cịn có nhiệm vụ vớt dầu mỡ. Trong bể thu gom, dầu mỡ có thể tách theo nguyên lý trọng lực, dầu mỡ sẽ nổi lên trên và bị vớt ra khỏi bể theo định kỳ.
4.1.2 Tính tốn thiết kế Thể tích hầm bơm tiếp nhận: vb = Qh max× t = 20.83×20 60 = 6.94 m3 Chọn thể tích vb = 7 m3. Trong đó:
t: Thời gian lưu nước ở hầm bơm. Chọn t = 20 phút (Thời gian lưu nước trong hố thu từ 15-30 phút (Mục 9.4.2/412/[1])
Qh
max: Lưu lượng nước lớn nhất theo giờ.
Chọn chiều sâu hữu ích h = 2 m, chiều cao bảo vệ là hbv = 0,5 m. Chiều sâu tổng cộng:
H = h + hbv= 2 + 0,5 = 2,5m Diện tích hầm bơm:F = Vb
H = 7
2,5 = 2.8 m2
Chọn kích thước hầm bơm tiếp nhận như sau: B × L = 3,5 m × 2,2 m Thể tích xây dựng của bể thu gom:
Wt = L × B × Hxd = 2,2 × 3,5 × 2,5 = 19,25 (m3)
- Tính tốn đường ống dẫn nước thải ra khỏi bể
Lưu lượng trung bình giờ lớn nhất:
Qhmax= 20.83 (m3⁄h) = 0.0057 (m3⁄s).
Vận tốc nước chảy trong ống do chênh lệch độ cao, v ≥ 0.4 m/s, chọn v = 0,7 m/s; (Mục
3.37/14/[5])
Đường kính ống dẫn nước thải vào:
D = √4 ×Qmax h
π × v = √
4 ×20.83
3,14 × 0.7 × 3600 = 0.1 (m)
Chọn ống dẫn nước thải ra làm bằng nhựa PVC có ∅ =110 mm.
Ống dẫn nước thải ra:
A = Qmaxs
v = 0.0057
2 = 2.85× 10−3 m2
D = √4 ×𝐴 π × v= √
4 × 2.85 × 10−3
3,14 × 2 = 0. 042(m)
Chọn D = 42 mm
- Tính tốn, lựa chọn bơm nước thải vào bể điều hịa:
Cơng suất bơm:
N = Q × ρ × g × H
1000 × η =
0,0057 × 1000 × 9,81 × 10
1000 × 0,8 = 0.69 (Kw)
Trong đó:
η: hiệu suất chung của bơm, η = 0,72 − 0,93. chọn η = 0,8.
ρ: khối lượng riêng của nước, ρ = 1000 kg m⁄ 3. Cột áp bơm: H =10 m.
Cơng suất tính tốn: Ntt = 0.69 (Kw) = 1 (Hp)
Chọn 2 bơm chìm hiệu Tsurumi (1 bơm hoạt động và 1 bơm dự phịng): Model: 50B2.75H
Cơng suất: 0,75 kW Cột áp: max 6 m
Bảng 4.2 Thông số thiết kế hố thu gom
STT Thông số Ký hiệu Đơn vị Giá trị
1 Thời gian lưu nước T phút 20
2 Kích
thước bể
Chiều dài L mm 2200
Chiều rộng B mm 3500
Chiều cao hữu ích H mm 2000
Chiều cao xây dựng Hxd mm 2500
3 Đường kính ống dẫn nước thải
vào D mm 110
4 Đường kính ống dẫn nước thải ra D mm 42
4.2 TÍNH TỐN LƯỚI CHẮN RÁC 4.2.1 Nhiệm vụ 4.2.1 Nhiệm vụ
Lưới chắn rác là cơng trình xử lý đầu tiên trong trạm xử lý nước thải sinh hoạt nhằm giữ lại các tạp chất có kích thước tương đối lớn, chủ yếu là rác có trong nước thải, tránh tình trạng tắt nghẽn bơm và đường ống phía sau.
4.2.2 Tính tốn
Chọn lưới cố định có kích thước mắt lưới d = 1mm, tải trọng L = 700 l/m2.phút. Hiệu quả xử lý cặn lơ lửng E = 10%.
Giả sử lưới chắn rác được chọn có kích thước: L x B x H = 0,7m x 0,7m x 0,7m Diện tích bề mặt lưới yêu cầu:
A = 𝑄𝑚𝑎𝑥 ℎ 𝐿𝐴 = 20.58 ×1000 700 ×60 = 0,5 m2 Số lưới chắn rác: n = 𝐴 𝐵×𝐻 = 0,5 0,7×0,7 = 1 lưới Diện tích bề mặt làm việc thực tế: A = n × B × L = 1 × 0,7 × 0,7 = 0,49 m2
Bảng 4.3 Thông số thiết kế lưới chắn rác (hình nêm) (Bảng 10.5/451/[1])
Thơng số Đơn vị Lưới cố định Lưới quay
Hiệu quả khử cặn lơ lửng % 5 – 25 5 – 25 Tải trọng l/m2.phút 400 - 1200 600 - 4600 Kích thước mắt lưới mm 0,2 – 1,2 0,25 – 1,5 Tổn thất áp lực m 1,2 – 2,1 0,8 – 1,4
Công suất motor HP - 0,5 - 3
Chiều dài trống quay m - 1,2 – 3,7 Đường kính trống m - 0,9 - 1,5 Tải trọng bề mặt làm việc thực tế: 𝐿𝐴𝑡ℎ= 𝑄𝑚𝑎𝑥 ℎ 𝐿 ×𝐵×𝑛 = 20.85 ×1000 0,7 ×0,7×1×60 = 709 l/m2.phút. Hàm lượng cặn lơ lửng còn lại sau khi qua lưới chắn rác:
C = (1 – 0,1)× 145 mgSS/L = 130,5 mgSS/L Chọn lưới chắn rác có tiết diện hình vng: L = B = 0,7m.
Bảng 4.4 Tóm tắt các thơng số thiết kế lưới chắn rác
STT Các thơng số tính tốn Kí hiệu Đơn vị Giá trị
1 Số lưới chắn rác n lưới 1
2 Chiều dài lưới chắn L mm 700
3 Chiều rộng lưới chắn B mm 700
4 Chiều cao lưới chắn H mm 700
5 Kích thước mắt lưới d mm 1
4.3 TÍNH TỐN BỂ TÁCH MỠ 4.3.1 Nhiệm vụ:
Là nơi tiếp nhận nước thải từ nước thải xám từ nhà bếp trước khi bơm vào bể điều hịa. 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 3-7 ngày/lần. Nước đã được tách dầu mỡ sẽ tự chảy sang bể điều hịa bằng ống thơng khoang.
4.3.2 Tính tốn:
Kích thước bể.
Lưu lượng nước thải vào bể: 𝑄𝑚𝑎𝑥ℎ =20,83 m3/h