Hình 3 .1 Hình ảnh thực tế khu xây dựng hệ thống xử lý của công ty
Hình 3.3 Sơ đồ công nghệ phương án 2
Máy ép bùn Bể điều hòa Hố thu Bể khử trùng Máy thổi khí Bể SBR Bể lọc áp lực Bể chứa bùn Song chắn rác Nguồn tiếp nhận
b. Thuyết minh sơ đồ công nghệ phương án 2
Nước thải sinh hoạt của công ty sẽ theo hệ thống đường ống chảy qua song chắn rác để tách các tạp chất thô có kích thước lớn trôi nổi trong nước như giấy, rau, cỏ, rác… rồi chảy đến bể tiếp nhận thu gom tập trung, nhằm đảm bảo cho bơm, công trình và thiết bị phía sau hoạt động ổn định.
Nước thải sau đó sẽ được chảy qua bể điều hòa để điều hòa lưu lượng và nồng độ, tránh quá tải. Bên trong bể có lắp hệ thống sục để tránh hiện tượng phân giải yếm khí diễn ra.
Tiếp theo nước từ bể điều hòa chảy qua bể SBR là bể xử lý nước thải theo phương pháp sinh học hiếu khí dạng mẻ luân phiên nhau. Bể SBR có nhiệm vụ xử lý các hợp chất hữu cơ còn lại trong nước thải. Tại bể SBR nước thải được hòa trộn với bùn hoạt tính, tại đây các chất ô nhiễm sinh học bị phân hủy nhờ các phản ứng sinh hóa, sinh khối tổng hợp BOD và Nito hữu cơ. Sau khi oxy hóa sinh học xảy ra, bùn được lắng và nước nổi trên bề mặt tạo lớp màng phân cách bùn với nước đặc trưng. Nước nổi trên bề mặt sau một thời gian lắng sẽ được tháo ra khỏi bể mà không có bùn cặn. Lượng bùn hoạt tính dư sẽ được xả ra ngoài đưa ra bể chứa bùn và được xử lý định kỳ.
Nước thải sau xử lý sẽ được đưa qua bể khử trùng, tại đây nước thải được châm dung dịch NaOCl vơi liều lượng nhất định để tiệt trùng nước thải trước khi được xả thải ra ngoài môi trường.
Sau khi qua quá trình xử lý cuối cùng, nước thải đảm bảo đạt tiêu chuẩn QCVN 14:2008/BTNMT cột A xả ra môi trường tiếp nhận.
3.3. So sánh 2 phương án, lựa chọn phương án xử lý.
So sánh công nghệ và lựa chọn phương án.
Bảng 3.3: Bảng so sánh 2 phương án: Phương án Phương án 1 (Sử dụng anoxic kết hợp MBBR) Phương án 2 (Sử dụng bể SBR hoạt động liên tục) Ưu điểm + Bể phù hợp sử dụng trong trường trường hợp bất kỳ (cả với lưu lượng nước thải lớn), thông dụng và phổ biển
- Công nghệ đơn giản, dễ vận hành và dễ bảo dưỡng
+ Hệ thống được điều khiển hoàn toàn tự động, vận hành đơn giản, ít sửa chữa
+ Dễ khống chế các con số vận hành, hoạt động ổn định và an toàn
+ Xử lý COD, BOD5 cao + Xử lý độ màu triệt để
+ Giảm tối đa mùi hôi phát sinh
- Cấu tạo đơn giản.
- Hiệu quả xử lý BOD, COD, Nitơ, Photpho … cao.
Nhược điểm
+ Lượng bùn tuần hoàn sinh ra
nhiều - Tốn thời gian hơn so với bể Aerotank không phù hợp với lưu lượng nước thải lớn
- Thời gian xử lý dài ngày
Như vậy, đối với chất lượng nước đầu vào có chứa hàm lượng Nito không quá cao do đó em đề xuất áp dụng công nghệ của phương án 1 để xử lý nước thải vì đây là phương án đơn giản, dễ vận hành, không yêu cầu năng lực vận hành trình độ quá cao cũng như tránh được các sự cố ngoài ý muốn.
3.4. Tính toán thiết kế các hạng mục công trình cho phương án được chọn
Lưu lượng tính toán:
- Lưu lượng nước thải trung bình
𝑄𝑡𝑏𝑛𝑔 = 100 𝑚3/𝑛𝑔à𝑦 đê𝑚
- Lưu lượng nước thải trung bình giờ
𝑄𝑡𝑏 ℎ = 100
24 = 4.2 (𝑚
3/ℎ)
- Lưu lượng nước thải trung bình giây
𝑄𝑡𝑏 𝑠 = 4.2
3600 = 0,0012 (𝑚
3/𝑠) = 1,24( 𝑙/𝑠)
Lưu lượng nước thải theo ngày lớn nhất:
𝑄𝑛𝑔𝑚𝑎𝑥 = 𝑄𝑡𝑏𝑛𝑔 × 𝐾𝑛𝑔𝑚𝑎𝑥
Bảng 3.4: Hệ số điều hòa chung
Hệ số không điều hòa chung K0
Lưu lượng nước thải trung bình Qtb (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
(Nguồn: TCXDVN 51:2008 – Thoát nước, mạng lưới và công trình bên ngoài)
Với 𝑄𝑡𝑏𝑠 =1,24 l/s, ta chọn hệ số không điều hòa 𝐾𝑜𝑚𝑎𝑥 = 2,5 =>𝐾𝑜𝑚𝑖𝑛 = 0,38
- Lưu lượng nước thải theo giờ lớn nhất:
𝑄𝑚𝑎𝑥ℎ = 𝑄𝑡𝑏ℎ × 𝐾𝑜𝑚𝑎𝑥 = 4,2 × 2,5 = 10.5 (m³/h) - Lưu lượng nước thải theo giây lớn nhất :
𝑄𝑚𝑎𝑥𝑠 = 𝑄𝑚𝑎𝑥ℎ
3600 = 10.53 𝑥 1000
3600 = 2.9 (l/s) - Lưu lượng nước thải theo giờ nhỏ nhất:
𝑄𝑚𝑖𝑛ℎ = 𝑄𝑡𝑏ℎ × 𝐾𝑜𝑚𝑖𝑛 = 4,2 × 0,38 = 1,6 (m³/h) - Lưu lượng nước thải theo giây nhỏ nhất:
𝑄𝑚𝑖𝑛𝑠 = 𝑄𝑚𝑖𝑛ℎ
3600 = 1.6 x 1000
3600 = 0,44 (l/s)
3.4.1. Tính toán song chắn rác:
Bề rộng khe hở giữa các song chắn rác (mm) thường lấy bằng 16 ÷ 25 mm,chọn b =20 mm = 0,02 m ( theo Giao trình tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải của
Trịnh Xuân Lai )
Góc nghiêng α =600 ( α = 600 - 900 )
Vận tốc trung bình qua các khe: 𝑉𝑠 = 0,8 m/s Chiều dày thanh song chắn rác: 8 mm
Song chắn rác
- Số khe hở của song chắn rác được tính :
𝑛 = 𝑄𝑚𝑎𝑥
Trong đó: n: Số khe hở
𝑄𝑚𝑎𝑥ℎ : Lưu lượng lớn nhất của dòng thải (m³/h)
b: Khoảng cách giữa các thanh chắn, chọn b = 20mm (thường lấy b = 16÷25mm)
𝑘0: Hệ số tính đến độ thu hẹp của dòng chảy, thường lấy 𝑘0 = 1,05 ( theo Giao trình tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải của Trịnh Xuân Lai )
ℎ1: Chiều sâu mực nước qua song chắn (m), thường lấy bằng chiều sâu mực nước trong cống dẫn, chọn ℎ1 = 0,05 𝑚
𝑉𝑚𝑎𝑥: Tốc độ nước chảy qua song chắn ứng với lưu lượng lớn nhất, thường lấy bằng 0,8 ÷ 1 m/s, chọn 𝑉𝑚𝑎𝑥 = 0,8 m/s. => 𝑛 = 𝑄𝑚𝑎𝑥 ℎ 𝑉𝑚𝑎𝑥 × 𝑏 × ℎ1 × 𝑘0 = 10,5 0,8 × 0,02 × 0,05 × 3600× 1,05 = 5,69
Chọn n = 6 khe, số song chắn là 7 song.
- Chiều rộng máng đặt song chắn rác được tính :
𝐵𝑠 = 𝑠 × (𝑛 − 1) + (𝑏 × 𝑛)
Trong đó : n : Số khe hở
s : Bề dày của thanh song chắn, s = 8÷10 mm. Thường lấy s = 8mm = 0,008m
=> 𝐵𝑠 = 𝑠 × (𝑛 − 1) + (𝑏 × 𝑛) = 0,008 × (6 − 1) + (0,02 × 6) = 0,16 m Chọn 𝐵𝑠 = 0,2 (m)
- Tổn thất áp lực qua song chắn rác : ℎ𝑠 =𝜉×𝑉𝑚𝑎𝑥2
2𝑔 × 𝑘
Trong đó :
𝑉𝑚𝑎𝑥 : Tốc độ nước chảy qua song chắn ứng với lưu lượng lớn nhất. 𝑉𝑚𝑎𝑥= 1m/s g: Gia tốc trọng trường (m/s²)
k: Hệ số tính đến sự tăng tổn thất do song chắn bị bịt kín bởi rác thải, thường lấy k= 2 ÷ 3. Chọn k = 3 ( theo Giao trình tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải của Trịnh Xuân Lai )
ξ: Hệ số tổn thất cục bộ tại song chắn rác phụ thuộc vào tiết diện thanh song chắn được tính bởi: 𝜉 = 𝛽 × (𝑠
𝑏)4⁄3 𝑠𝑖𝑛𝛼
Với 𝛽: Hệ số lấy phụ thuộc vào hình dạng của thanh chắn. Chọn thanh tiết diện hình chữ nhật, 𝛽 = 2,42 𝛼: Góc nghiêng song chắn rác, 𝛼 = 60º => ξ = 2,42 × (0,008 0,02 ) 4 3 ⁄ 𝑠𝑖𝑛60° = 0,62 => ℎ𝑠 =0,62 × 0,8 2 2 × 9,81 × 3 = 0,064(m𝐻2𝑂)
Chiều dài đoan kênh mở rộng trước song chắn: L = 𝐵𝑠− 𝐵𝑘
2𝑡𝑔𝜑.
Trong đó:
𝜑 = 200
𝐵𝑘:Chiều rộng của ông dẫn nước thải vào, chọn 𝐵𝑘= 0,09 m
𝐿 = 0,2−0,09
2𝑡𝑔200 = 0,15𝑚. Chọn L=0,15(m)
- Chiều dài đoạn thu hẹp sau song chắn:
𝐿2 = 0,5 × 𝐿1 = 0,5 × 0,15 = 0,075 (𝑚)
Chiều dài đoạn thu hẹp sau song chắn rác:𝐿 = 𝐿1+ 𝐿2+ 𝐿𝑠
𝐿𝑠: chiều dài đặt buồng song chắn, 𝐿𝑠 không nhỏ hơn 1.,chọn 𝐿𝑠 = 1,4
→Vậy 𝐿 = 0,15 + 0,075 + 1,4 = 1,625 (𝑚)
- Chiều sâu xây dựng của mương đặt song chắn rác:
𝐻𝑥𝑑 = ℎ𝑚𝑎𝑥 + ℎ𝑠+ 0,5
Trong đó: ℎ𝑚𝑎𝑥: độ đầy ứng với chế độ 𝑄𝑚𝑎𝑥 ∶ ℎ𝑚𝑎𝑥 = ℎ1 = 0,1𝑚 ℎ𝑠: Tổn thất áp lực qua song chắn rác.
0,5: Khoảng cách giữa cốt sàn đặt song chắn rác và mực nước cao nhất
Bảng 3.5: Thông số thiết kế song chắn rác
STT Thông số thiết kế Đơn vị Gía trị
1 Chiều rộng, 𝐵𝑠 m 0,2
2 Chiều dài, L m 1,625
3 Chiều cao, 𝐻𝑥𝑑 m 0,67
4 Số khe hở, n khe 6
5 Số thanh SCR thanh 7
6 Chiều rộng mỗi khe mm 20
7 Bề rộng mỗi thanh mm 8
8 Tổn thất áp lực, ℎ𝑠 𝑚𝐻2𝑂 0,064
3.4.2. Hố thu
Vật liệu xây dựng: Bê tông cốt thép, thành hố dày 20cm. Thời gian lưu nước trong bể hố thu từ 1 – 3 giờ.
Chọn thời gian lưu nước là t = 70 phút. ( theo Giao trình tính toán thiết kế các công
trình xử lý nước thải của Trịnh Xuân Lai )
- Thể tích bể thu gom:
V = Qmaxh × t = 10,5 ×70
60= 18 (m³)
Chọn chiều cao hữu ích h = 3.3 m, chiều cao bảo vệ ℎ𝑏𝑣 = 0,5m. Vậy chiều cao tổng cộng: H = h + ℎ𝑏𝑣 = 3.3 + 0,5 = 3,8 (m) Diện tích mặt bằng: 𝑆 =𝑉 ℎ = 18 3.8 = 4.8 (m2) Chiều dài: L = 1.5 m Chiều rộng: B = 3 m
Vậy thể tích xây dựng bể thu gom là: V = 1.5 ×3 × 3.8 = 22,5 (m³)
Chọn vật liệu xây dựng bể là bê tông cốt thép, thành bể dày 200mm. Đáy bể được đổ một lớp bê tông lót dày 200mm, lớp trên là bê tông cốt thép dày 200mm.
- Tính toán bơm dùng trong bể hố thu:
Thiết kế 2 bơm hoạt động luân phiên, dùng để bơm nước sang bể điều hòa. Lưu lượng bơm 𝑄𝑚𝑎𝑥ℎ = 10,5 m³/h
Thiết kế ống dẫn nước thải PVC có đường kính: 100 mm, chiều dày ống 3,2 mm, đường ống dài 10m.
Vận tốc nước trong ống: V = 4×Qmaxh
π×D2 =4×10.5
π×0,12 = 1,99 x 103 m/h = 0,55 m/s
Từ định luật Bernulli, xác định cột áp của bơm: 𝐻 = 𝐻1+ 𝐻2+ 𝐻3
Trong đó:
𝐻1 : Cột áp hình học, H1 = Z1+ Z2 𝑍1 : Chiều cao ống đẩy 𝑍1 = 8m
𝑍2 : Chiều cao ống hút, 𝑍2 = 0m
𝐻2 : Cột áp khắc phục sự chênh lệch cột áp ở 2 đầu đoạn ống
H2 =P2− P1 ρ − g 𝑃1 : Áp suất dòng chảy khi vào máy bơm
𝑃2 : Áp suất dòng chảy khi ra máy bơm
P1 = P2 => H2 = 0 𝐻3: tổn thất cục bộ trên đường ống, H3 =(λ×
L
D+∑ ξ)×v2 2g
Với: L, D: chiều dài và đường kính ống λ: Hệ số ma sát λ = 0,0159 D0,226 × (1 +0,684 v )0,226 = 0,0159 0,10,226× (1 +0,684 0,5 )0,226 = 0,027 (m) ∑ 𝜉 : Tổng tổn thất cục bộ, ∑ 𝜉 = 7,15 H3 =(λ× L D+∑ ξ)×v2 2g =(0,027× 10 0,2+7,15)×0,52 2×9,81 = 0,11 (m) Cột áp của bơm: H = H1+ H2+ H3 = 8 + 0 + 0,11 = 8,11 (m) - Công suất của bơm:
N = Q×H×ρ×g
1000×n =15,63×8,11×1000×9,81
1000×0,8×3600 = 0,45 kW
Trong đó:
𝜌: khối lượng riêng của nước n: hiệu suất của máy bơm
Chọn 2 bơm hoạt động luân phiên có lưu lượng Qmax = Qmaxh = 10.5 m³/h, công suất 0,45 kW, cột áp H = 8m.
CBOD5 giảm 5% sau khi qua SCR và hố thu:
𝐶𝐵𝑂𝐷5 = 500. (100 − 5)% = 475 mg/l
CCOD giảm 5% sau khi qua SCR và hố thu:
𝐶𝐶𝑂𝐷 = 900. (100 − 5)% = 855 mg/l
CTSS giảm 4% sau khi qua SCR và hố thu :
𝐶𝑇𝑆𝑆 = 650. (100 − 4)% = 624 mg/l
Bảng 3.6: Thông số thiết kế bể hố thu
STT Thông số Đơn vị Giá trị
1 Chiều cao xây dựng bể m 3.8
2 Chiều dài bể m 1.5
3 Chiều rộng bể m 3
4 Thể tích xây dựng bể m³ 22,5
5 Thời gian lưu h 1,16
Hiệu quả xử lý
Thông số Hiệu suất xử lý Đầu vào Đầu ra
BOD5 5% 500 mg/l 475 mg/l
COD 5% 900 mg/l 855 mg/l