CHƯƠNG 3 : ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ XỬ LÝ
3.2 THÀNH PHẦN, TÍNH CHẤT NƯỚC THẢI
Lưu lượng nước thải: Q=200 m3/ng.đ
Bảng 3.1 Các thông số đầu vào và tiêu chuẩn đầu ra của nước thải STT Thông số Đơn vị Giá Trị
[1] QCVN 40:2011/BTNMT – cột B Cmax=C×Kq×Kf 1 pH _ 7,4 6 - 9 2 COD mg/l 450 148,5 3 BOD5 mg/l 315 49,5 4 SS mg/l 170 99 5 Tổng Nitơ mg/l 57 39,6 6 Tổng Photpho mg/l 18 5,94 7 Coliform MPN/100ml 30.000 5.000 Chú thích:
- Đối với nguồn tiếp nhận là sơng, suối, khe, rạch, kênh, mương nhưng khơng có số liệu cụ thể thì áp dụng Kq = 0,9
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải công ty Bao Bì Dương Nguyễn – KCN Nam Tân Un, cơng suất 200 m3/ngày.đêm
Nhận xét: Từ bảng 3.1, ta thấy các thông số ô nhiễm cần phải xử lý trong nước thải của cơng ty Bao bì Dương Nguyễn gồm có độ màu, COD, BOD5 SS, N, P và Coliform để đạt tiêu chuẩn QCVN 40:2011/BTNMT – cột B trước khi thải vào hệ thống xử lý nước thải tập trung của KCN Nam Tân Uyên.
3.3 ĐỀ XUẤT SƠ ĐỒ CƠNG NGHỆ
Hình 3.1 Sơ đồ cơng 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 bơng Đường nước Đường bùn Đường hố chất Đường khí
Đường nước tuần hồn Ghi chú: Bể Anoxic Máy thổi khí Tuần hồn nước Polymer Bể nén bùn Nước thải rửa mực in đã
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cơng ty Bao Bì Dương Nguyễn – KCN Nam Tân Un, cơng suất 200 m3/ngày.đêm
Hình 3.2 Sơ đồ cơng 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 hịa, 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 ơ nhiễm. Sự xáo trộn giúp tránh tình trạng yếm khí sinh ra mùi hơi trong bể cũng như là tránh cặn lắng dưới đáy bể.
Máy thổi khí
Đường nước Đường bùn Đường hố chất Đường khí
Đường nước tuần hồn
Máy thổi khí Polymer
Nước thải sinh hoạt
Bể thu gom Lưới lược rác
Bể trộn cơ khí
Bể tạo bơng
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 hồ 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 cơng ty Bao Bì Dương Nguyễn – KCN Nam Tân Uyên, công suất 200 m3/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 bơng cặn nhỏ sẽ kết dính tạo nên các bơng cặn lớn hơn dễ lắng, sự khuấy trộn giúp duy trì cho các bơng cặn khơng 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 mơi trường thiếu khí. Tại đây q 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 ngồi việc loại bỏ nitơ bằng q 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 q trình khử nitrat) dễ dàng thốt lên khỏi mặt nước giải phóng nitơ. Bể thiếu khí cịn đóng vai trị 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 q 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 q trình sống của vi sinh vật. Trong bể sinh học hiếu khí cịn được lắp đặt bơm chìm bơm tuần hồn 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 hồn lại bể Anoxic, phần cịn 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 cơng ty Bao Bì Dương Nguyễn – KCN Nam Tân Un, cơng suất 200 m3/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 cơng trình đơn vị trong phương án 1 Cơng trình Thơng số COD BOD5TSS 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 cơng ty Bao Bì Dương Nguyễn – KCN Nam Tân Un, cơng suất 200 m3/ngày.đêm
(*) Tính tốn lượng N và P ở bể Aerotank: nờng đơ ̣ BOD dịng 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 hịa, 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 hơi 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 bơng cặn nhỏ sẽ kết dính tạo nên các bông cặn lớn hơn dễ lắng, sự khuấy trộn giúp duy trì cho các bơng cặn khơng 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 cơng ty Bao Bì Dương Nguyễn – KCN Nam Tân Uyên, công suất 200 m3/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 hịa 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 q 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 cơng trình đơn vị trong phương án 2 Cơng trình Thơng số COD BOD5TSS 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 hồ 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 cơng ty Bao Bì Dương Nguyễn – KCN Nam Tân Uyên, công suất 200 m3/ngày.đêm
CHƯƠNG 4
TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ CÁC CƠNG TRÌNH
Các thơng số đầu vào cho tính tốn:
- 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 tốn 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 khơng điều hồ K0 [8] 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 Hệ sớ khơng điều hịa 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 TỐN CƠNG 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 cơng ty Bao Bì Dương Nguyễn – KCN Nam Tân Un, cơng suất 200 m3/ngày.đêm
Chọn ống thép không gỉ Trường Thịnh Phát với đường kính ống theo thơng 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 tốn đường ống dẫn nước ra khỏi bể:
- Đường kính ống dẫn nước thải vào bể điều hồ:
𝐷 = √4 × Qs
max
π × v = √
4 × 20,85
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cơng ty Bao Bì Dương Nguyễn – KCN Nam Tân Un, cơng suất 200 m3/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;
- Cơng suất bơm được tính theo cơng thức: