2. Tinh thần, thái độ và tác phong làm việc
4.2. XUẤT PHƯƠNG ÁN XỬ LÝ
Thuyết minh sơ đồ công nghệ 1
Nước thải phát sinh từ bệnh viện bao gồm từ nhà bếp và cantin sẽ được đưa qua bể tách dầu, nước thải từ các WC sẽ được đưa qua bể tự hoại và nước thải từ các khu xạ trị sẽ được đưa qua bể phân rã để xử lý các chất phóng xạ vượt chuẩn đầu ra. Sau đó toàn bộ nước thải sau khi được xử lý sơ bộ được đưa vào bể chứa nước thải tập trung, nước thải từ bể chứa tập trung được đưa qua song chắn rác nhằm làm tránh tắc nghẽn bơm và đường ống. Tại đây các loại rác có kích thước lớn được giữ lại và thu gom nhờ vào hệ thống cào rác tự động và liên tục, rác thải sau đó sẽ được đưa đi xử lý. Nước thải sau đó sẽ qua hố thu gom.
Nước thải từ hố thu gom được đưa sang bể điều hòa.Tại bể điều hòa, đầu dò pH sẽ kiểm tra pH của nước thải và đồng thời sẽ được điều chỉnh bằng dung dịch NaOH, HCl. NaOH, HCl được cấp bởi bơm riêng và hoạt động dựa trên tín hiệu nhận được từ
máy điều khiển đặt trong bể. Thông thường khoảng pH làm việc tốt nhất là 6.5 – 7.5. Trong bể điều hòa, nước được khuấy trộn liên tục nhờ máy thổi khí nổi đặt trên mặt nước để điều hòa nồng độ và lưu lượng nước đồng thời ngăn không cho quá trình lắng xảy ra cũng như sinh mùi. Đồng thời bể điều hòa cũng có vai trò là bể chứa nước thải mỗi khi hệ thống dừng lại để sửa chữa hoặc bảo trì.
Sau đó, nước từ bể điều hòa đi sang bể thiếu khí Anoxic nhờ hai bơm chìm hoạt động luân phiên nhau. Tại bể Anoxic có hai máy khuấy trộn chìm khuấy trộn liên tục nhằm tạo ra những vùng thiếu khí để khử nitrat có trong nước thải. Bể Anoxic giúp khử Nitrat trong điều kiện thiếu khí. Quá trình diễn ra nhờ các vi sinh sử dụng Nitrat, Nitrite làm chất oxy hóa để sản xuất năng lượng. Trong bể Anoxic quá trình khử Nitrat sẽ diễn ra theo phả ứng:
6NO3- + 5CH3OH → 5CO2 + 3N2 +7H2O + 6OH-
Bể Anoxic được xây dựng hợp khối với bể lọc sinh học màng MBR. Nước sau khi đi từ bể Anoxic sẽ tự chảy vào bể MBR (Membrane Bioreactor). MBR là sự kết hợp giữa hai quá trình cơ bản trong một đơn nguyên: phân hủy sinh học các chất hữu cơ và kỹ thuật tách sinh khối vi khuẩn bằng màng vi lọc (micro - flitration).
Nước thải đi vào ngăn phản ứng sinh học qua ống thông nhau với bể Anoxic, tại đây quá trình hiếu khí sẽ xử lý các hợp chất hữu cơ có trong nước thải. Trong ngăn phản ứng sinh học các vi sinh vật hiếu khí ( các vi sinh vật sống trong môi trường có oxy ) sẽ xử dụng các chất hữu cơ có trong nước thải như là thức ăn để sinh trưởng và phát triển thành vi sinh vật mới. Một phần chất hữu cơ cũng bị oxy hóa thành khí CO2 và NH3 bằng phương trình phản ứng sau:
Chất hữu cơ + C5H7NO2 (VSV) + 5O2 → 5CO2 + 2H2O + NH3 + VSVmới
Ngoài ra còn diễn ra quá trình Nitrat hóa trong điều kiện cấp khí nhân tạo. Quá trình nitrate hóa ammonia diễn ra theo 2 bước liên quan đến 2 loại vi sinh vật tự dưỡng Nitrosomonas và Nitrobacter.
Bước 1: Ammonium được chuyển thành nitrite và được thực hiện bởi Nitrosomonas NH4+ + 1,5O2 → NO2- + H2 + H2O
Bước 2: Nitrite được chuyển hóa thành Nitrate và được thực hiện bởi vi sinh vật Nitrobacter
NO2- + 0,5O2 → NO3-
Nhờ quá trình hoạt động trên của VSV mà các nồng độ chất hữu cơ trong nước thải sẽ giảm dần đến mức độ chấp nhận ( đạt quy chuẩn xả thải ).
Oxy được cấp liên tục vào bể bằng máy thổi khí hoạt động luân phiên và hệ thống phân phối khí đến tận đáy bể. Nhờ đó mà quá trình sinh trưởng của hệ VSV được diễn ra liên tục và ổn định.
Ngăn màng lọc trong bể này được lắp đặt các module màng lọc MBR. Tại đây diễn ra quá trình phân tách hỗn hợp bùn hoạt tính và nước, các chất rắn lơ lửng và các các vi khuẩn gây bệnh nhờ màng lọc MBR. Với kích thước lỗ lọc 0.4 µm, màng MBR chỉ cho phép nước sạch và một số thành phần đi qua, đồng thời giữ lại những chất ô
nhiễm, vi khuẩn và các vi sinh vật có kích thước lớn hơn lỗ màng. Nước thấm xuyên qua lớp màng đi vào ống mao dẫn và được bơm hút đưa sang bể chứa nước.
Quá trình sử dụng màng lọc MBR trong bể giúp nồng độ bùn luôn duy trì ở mức độ cao, do vậy làm tăng hiệu quả xử lý chất ô nhiễm. Trong bể MBR có bố trí hệ thống sục khí bằng đĩa đặt dưới đáy bể để tạo ra sự xáo trộn, tách rời lớp bông bùn bám trên sợi lọc và tránh làm tắc nghẽn màng (mặc dù được sục khí liên tục nhưng bề mặt màng vẫn bị bám bẩn bởi bùn hoạt tính hoặc chất rắn lơ lửng sau một thời gian hoạt động nhất định). Nước được thấm ngược từ ngoài vào trong màng và chất chất rắn lơ lửng, bùn hoạt tính bám vào bề mặt của màng. Màng lọc sẽ loại bỏ chất hữu cơ, loại bỏ chất dinh dưỡng ( nitơ, photpho) cũng như loại bỏ vi khuẩn, vi sinh vật có kích thước cực nhỏ như Coliform, E coli. Nước và bùn được bơm tuần hoàn về bể Anoxic để khử hết Nitơ, Photpho còn lại trong nước đầu ra. Nước sau xử lý đạt tiêu chuẩn sẽ được thải ra cống thải chung của khu dân cư.
Bùn tuần hoàn được bơm về bể Anoxic để duy trì sinh khối. Bùn dư được xả bỏ vào bể chứa bùn, sau đó được bơm vào hệ thống bể chứa bùn. Bùn sau đó sẽ được thu gom đem đi xử lý. Lượng nước tách ra từ bể chứa bùn sẽ được tuần hoàn về hố thu gom để tiếp tục quá trình xử lý.
Thuyết minh sơ đồ công nghệ 2
Nước thải phát sinh từ bệnh viện được dẫn vào hố thu gom nước thải của hệ thống xử lý. Trước khi nước thải vào hố thu gom phải qua song chắn rác nhằm tránh làm tắc nghẽn bơm và đường ống. Tại đây các loại rác có kích thước lớn được giữ lại và thu gom nhờ vào hệ thống cào rác tự động và liên tục. Rác thải được chứa trong thùng rác và được chuyển đến bãi chôn lấp.
Nước thải từ hố thu gom được đưa sang bể điều hòa, đầu dò pH sẽ kiểm tra pH của nước thải và đồng thời sẽ được điều chỉnh bằng dung dịch NaOH, HCl. NaOH, HC1 được cấp bởi bơm riêng và hoạt động dựa trên tín hiệu nhận được từ máy điều khiển đặt trong bể. Thông thường khoảng pH làm việc tốt nhất là 6.5 – 7.5. Trong bể điều hòa, nước được khuấy trộn liên tục nhờ hệ thống phân phối khí để điều hòa nồng độ và lưu lượng nước đồng thời ngăn không cho quá trình lắng xảy ra cũng như sinh mùi. Đồng thời bể điều hòa cũng có vai trò là bể chứa nước thải mỗi khi hệ thống dừng lại để sửa chữa hoặc bảo trì.
Sau đó, nước từ bể điều hòa được bơm sang bể Anoxic có hai máy khuấy trộn chìm khuấy trộn liên tục nhằm tạo ra những vùng thiếu khí để khử nitrat có trong nước thải. Nước sau khi qua bể Anoxic sẽ tự chảy vào bể Aerotank để xử lý sinh học, trong bể sẽ diễn ra hoạt động của các vi sinh vật hiếu khí sử dụng chất hữu cơ làm nguồn thức ăn cho mình, đồng thời hệ thống cung cấp khí sẽ hoạt động liên tục nhằm giữ cho bùn luôn ở trạng thái lơ lửng . Sau đó, nước thải sẽ qua bể lắng đứng để loại bỏ những bông bùn vừa hình thành trong bể sinh học. Cuối cùng nước thải vào bể tiếp xúc
clorine để khử các vi sinh vật còn sót lại. Nước sau xử lý đạt tiêu chuẩn sẽ được thải ra cống thải chung của khu dân cư.
Bùn lắng trong bể lắng được bơm tuần hoàn về bể Anoxic, lượng bùn dư sẽ được bơm về bể chứa bùn sau đó bùn được bơm sang bể nén bùn để làm giảm độ ẩm của bùn, theo định kỳ sẽ có xe hút bùn đến hút bùn và vận chuyển bùn đến bãi chôn lấp. Nước dư thu được trong bể nén bùn sẽ được bơm về hố thu gom và tiếp tục xử lý.
4.3. HIỆU SUẤT XỬ LÝ CÁC THÔNG SỐ VÀ CÁC CHẤT GÂY Ô NHIỄM CỦA CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ CỦA CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ
Bảng 4. 2 Bảng dự đoán hiệu suất xử lý các thông số và các chất gây ô nhiễm của các công trình đơn vị Phương án 1
Thông số Đơn vị Đầu vào Công trình Hiệu suất (%) Đầu ra BOD5 mg/l 278 Song chắn rác cơ khí 0 278 COD mg/l 525 0 525 TSS mg/l 140 4 134,4 BOD5 mg/l 278 Bể điều hòa 5 264,1 COD mg/l 525 5 498,75 TSS mg/l 134,4 0 134,4 BOD5 mg/l 264,1 Bể Anoxic 10 237,69 COD mg/l 498,75 20 408,38 TSS mg/l 134,4 0 134,4 TN mg/l 77 50 45,27 BOD5 mg/l 237,69 MBR 98 4,75 COD mg/l 408,38 98 8,17 TSS mg/l 134,4 99 1,34 TN mg/l 90,54 (*) 38,5 Tổng Coliforms MPN/100ml 2,6 × 105 99 3900
(*) Tính toán lượng NH4+ và P của quá trình hiếu khí ở bể MBR (lượng NH4+ và P này dùng để tổng hợp tạo ra tế bào mới của các chủng vi sinh vật hiếu khí )
Nồng độ các chất gây ô nhiễm ở đầu vào của bể MBR:
NH4+ = 77 mg/l; P = 5 mg/l; BOD = 237,69 mg/l; H = 98 % (hiệu suất xử lý BOD của bể MBR )
Vi sinh vật tiêu thụ các chất hữu cơ để tổng hợp tế bào,với tỉ lệ sử dụng chất dinh dưỡng Nitơ và Photpho, tỷ lệ này thường trong khoảng :
BOD : N : P = 100 : 5 : 1
Hàm lượng NH4+ đã sử dụng cho quá trình tổng hợp để tạo ra tế bào mới của vi sinh vật hiếu khí ở bể MBR là:
BOD/N = 100/5 => N = ( BOD × H × 5 )/100 = ( 237,69 × 0,98 × 5 )/100=11,65(mg/l) Với hiệu suất xử lý NH4+t đến 50% thì lượng NH4+ còn lại
= 77– (50% x 77) = 38,5 mg/l. (Lượng NH4+ được xử lý là 38,5 mg/l). Lượng NH4+ = 38,5 – 11,65 = 26,85 mg/l chuyển hóa trong bể MBR:
NH4++ 1,855O2 +1,979HCO3- → 0,021 C5H7O2N + 0,979 NO3- + 1,041H2O + 1,874 H2CO3 [15]
NO2- → 0,979 NO3-
26,85 → 26,85
18 × 0,979 × 62 = 90,54 (mg/l)
Tổng hàm lượng NH4+ vào bể Anoxic = 90,54 (mg/l)
Hàm lượng P đã sử dụng cho quá trình tổng hợp tế bào mới của vi sinh vật hiếu khí ở bể MBR là:
BOD/P = 100/1 => BOD/P = 100/5 => P = ( BOD × H × 1 ) / 100 = ( 237,69 × 0,98 × 1 ) / 100 = 2,33 (mg/l)
(mg/l)
Bảng 4. 3 Bảng dự đoán hiệu suất xử lý các thông số và các chất gây ô nhiễm của các công trình đơn vị Phương án 2
Thông số Đơn vị Đầu vào Công trình Hiệu suất (%) Đầu ra BOD5 mg/l 278 Song chắn rác cơ khí 0 278 COD mg/l 525 0 525 TSS mg/l 140 4 134,4 BOD5 mg/l 278 Bể điều hòa 5 264,1 COD mg/l 525 5 498,75 TSS mg/l 134,4 0 134,4 BOD5 mg/l 264,1 Bể Anoxic 10 237,69 COD mg/l 498,75 20 408,38 TSS mg/l 134,4 0 134,4 TN mg/l 96,95 50 48,48 BOD5 mg/l 237,69 Bể Aerotank 82 42,784 COD mg/l 408,38 82 73,508 TSS mg/l 134,4 0 134,4 TN mg/l 77 (*) 13,86 BOD5 mg/l 42,784 Bể Lắng đứng 5 69,833 COD mg/l 73,508 5 40,645 TSS mg/l 134,4 80 26,88 Tổng Coliforms MPN/100ml 2,6 × 105 Bể khử trùng 98,5 3900
(*) Tính toán lượng NH4+ và P của quá trình hiếu khí ở bể Aerotank (lượng NH4+ và P này dùng để tổng hợp tạo ra tế bào mới của các chủng vi sinh vật hiếu khí )
Nồng độ các chất gây ô nhiễm ở đầu vào của bể Aerotank:
NH4+ = 77 mg/l; P = 5 mg/l; BOD = 237,69 mg/l; H = 82 % (hiệu suất xử lý BOD của bể Aerotank )
Vi sinh vật tiêu thụ các chất hữu cơ để sống để hoạt động và đòi hỏi một lượng chất dinh dưỡng Nitơ và Photpho để phát triển, tỷ lệ này thường trong khoảng :
BOD : N : P = 100 : 5 : 1
Hàm lượng Nitrat đã sử dụng cho quá trình tổng hợp để tạo ra tế bào mới của vi sinh vật hiếu khí ở bể Aerotank là:
BOD/N = 100/5 => N = ( BOD × H × 5 ) / 100 = ( 237,69 × 0,82 × 5 ) / 100 = 9,75(mg/l)
Với hiệu suất xử lý Nitrat đến 60% thì lượng NH4+ còn lại là NH4+ còn = 77 – (50% x 77) = 38,5 mg/l. (Lượng Nitrat Nitrat được xử lý là 38,5 mg/l). NH4+ dòng ra của bể Aerotank là 38,5 – 9,75 = 28,75 mg/l
Lượng Nitrat chuyển hóa trong bể aerotank: khả năng chuyển hóa tổng lượng nitơ. NO2- + 1,855O2 +1,979HCO3- → 0,021 C5H7O2N + 0,979 NO3- + 1,041H2O + 1,874 H2CO3 [15]
NO2- → 0,979 NO3-
28,75 → 28,75
18 × 0,979 × 62 = 96,95 (mg/l)
Tổng hàm lượng NO3- vào bể Anoxic = 96,95 (mg/l)
Hàm lượng P đã sử dụng cho quá trình tổng hợp tế bào mới của vi sinh vật hiếu khí ở bể Aerotank là:
BOD/P = 100/1 => BOD/P = 100/5 => P = ( BOD × H × 1 ) / 100 = ( 237,69 × 0,82 × 1 ) / 100 = 1,95 (mg/l)
(mg/l)
Hàm lượng P trong dòng ra của bể Aerotank là: 5 – 1,95 = 3,05 (mg/l)
4.4. TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ
PHƯƠNG ÁN 1
4.4.1. SONG CHẮN RÁC:
Nhằm giữ lại các loại rác có kích thước lớn như giấy, bao bì… trước khi chảy vào hố thu gom. Việc sử dụng song chắn rác trong các công trình xử lý nước thải tránh được các hiện tượng tắc nghẽn bơm, van, đường ống cũng như ngăn cản không cho chúng đi vào các công trình phía sau.
Tính toán
Diện tích tiết diện ướt
W = 𝑄𝑚𝑎𝑥 𝑠 𝑣 = 0,014 0,8 = 0,0175 Trong đó:
𝑄𝑚𝑎𝑥𝑠 : lưu lượng nước thải theo giấy lớn nhất, 𝑄𝑚𝑎𝑥𝑠 = 0,014 (m3/s).
v: Vận tốc chuyển động của nước thải trước song chắn rác. Chọn v = 0,8 (m/s), với v = 0,7 – 1 (m/s).
Tính toán mương dẫn vào song chắn rác
Mương dẫn nước thải có tiết diện hình chữ nhật. Chọn chiều rộng mương: B = 0,15 m.
Độ sâu mực nước trong mương dẫn: h1 =𝑊
𝐵 =
0,0175
0,15 = 0,11 m = 110 mm
Bảng 4. 4 Các thông số tính toán cho song chắn rác làm sạch bằng cơ khí Thông số Đơn vị Phương pháp lấy
rác: cơ khí
Kích thước thanh song chắn: Rộng Sâu mm mm 5÷ 15 25 ÷ 38 khoảng cách giữa thanh
song chắn mm 15 ÷ 75 Vận tốc trong mương Tối đa Tối thiểu m/s m/s 0,6 ÷ 1,0 0,3 ÷ 0,5 Tổn thất áp lực cho phép mm 150 ÷ 600 [4] Chọn:
- Chiều sâu của song chắn rác: b = 25 (mm).
- Khoảng cách giữa các thanh song chắn : d = 16 (mm). - Tốc độ nước chảy qua song chắn: v = 0,8 (m/s).
Giả sử số khe hở của song chắn rác là n số thanh song chắn rác m: m = n + 1. Số khe hở của song chắn rác
n = Qmax
s
v × d ×hn × k = 0,014
0,8 × 0,016 × 0,11× 1,05 = 10,4 = 10 (khe) và có 11 thanh [1]
Trong đó:
- Qmaxs : lưu lượng lớn nhất giây, Qsmax = 0,014(m3/s). - v: vận tốc nước chảy qua song chắn, v = 0,8 (m/s).
- d: khoảng cách giữa các thanh song chắn, d = 16 (mm) = 0,016 (m) - hn: chiều cao lớp nước trong mương, h1 = 0,11 (m).
- k: hệ số tính đến mức độ cản trở của dòng chảy do hệ thống cào rác, k = 1,05.
số thanh song chắn rác: m = n + 1 = 10 + 1 = 11 (thanh). Chiều rộng của song chắn rác được tính theo công thức
Bscr = S × (n – 1) + (b × n) = 0,008 × (10 – 1) + (0,016 × 10) = 0,23 (m). Trong đó:
S: chiều dày của thanh chắn rác, thường S = 0,008 m
Kiểm tra vận tốc dòng chảy ở phần mở rộng trước song chắn rác, vận tốc nước thải trước song chắn rác Vkt ≥ 0,4 m/s
Vkt = Qmax s 𝐵𝑠 ×ℎ1 = 0,014 0,23 ×0,11 = 0,55 (m/s) > 0,4 m/s thỏa mãn Tổn thất áp lực ở song chắn rác hs = ξ×v2 2g× k = 0,83 × 0,8 2 2 × 9,81× 3 = 0,08 (m) = 80 (mm) [1] Trong đó: - hs: tổn thất áp lực ở song chắn rác.
- v: vận tốc của nước thải chảy qua song chắn rác, v = 0,8 (m/s).