Chú thích:
Đƣờng hóa chất Đƣờng bùn Đƣờng khí Đƣờng nƣớc Đƣờng thiết bị
Thuyết minh sơ đồ công nghệ:
Nƣớc thải từ các hộ dân sẽ đƣợc đổ vào hệ thống thoát nƣớc chung của khu dân cƣ. Nƣớc thải sẽ đƣợc dẫn về trạm xử lý tập trung qua lƣợc rác tinh nhằm lƣợc bỏ các cặn rác trƣớc khi vào hệ thống nhằm tránh gây hƣ hại hoặc tắc nghẽn bơm và các công
Thu gom xử lý Hút mỡ định kỳ Bể tách dầu Bể điều hòa Bể Anoxic Bể MBR Bể khử trùng Nguồn tiếp nhận cột A QCVN 14:2008/BTMT Bể chứa bùn Máy ép bùn Máy khuấy Hóa chất KT Nước từ máy ép bùn Máy khuấy Máy thổi khí Đem xử lý theo quy định Bể rửa màng Hóa chất rửa màng Nƣớc thải từ các hộ dân Lƣợc rác tinh
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt cho khu nhà ở Phương Toàn Phát phường Chánh Phú
Hịa, thị xã Bến Cát, tỉnh Bình Dương cơng suất 530 m3/ngày.đêm
trình tiếp theo. Rác thu hồi đƣợc đem đi xử lý. Nƣớc thải sau khi lƣợc rác tinh tiếp tục vào bể tách dầu. Bể tách dầu mỡ đƣợc bố trí thành ngăn dƣới dạng tuyển nổi nhằm loại bỏ dầu mỡ có trong nƣớc thải. Lƣợng dầu mỡ tồn đọng trong bể sẽ đƣợc vớt bỏ định kỳ. Nƣớc thải sau bể tách mỡ sẽ tiếp tục tự chảy vào bể điều hòa. Bể điều hịa có chức năng điều h a lƣu lƣợng, nồng độ và nhiệt độ của nƣớc thải tránh gây hiện tƣợng q tải cho các cơng trình phía sau. Điều này giúp tạo chế độ làm việc ổn định, cải thiện hiệu quả; đồng thời giảm kích thƣớc giá thành các cơng trình đơn vị phía sau, tránh tình trạng quá tải vào các giờ cao điểm. Trong bể điều h a đƣợc lắp đặt máy khuấy chìm dƣới đáy bể với mục đích xáo trộn nƣớc thải đồng thời ngăn ngừa quá trình lắng cặn và quá trình lên men yếm khí xảy ra ở bể điều hịa tránh mùi hơi phát tán xung quanh. Nƣớc thải sau đó đƣợc bơm qua bể thiếu khí - Anoxic. Tại đây bể Anoxic có nhiệm vụ khử Nitrat, khử BOD5. Tại bể Anoxic có lắp đặt máy khuấy chìm để xáo trộn nƣớc duy trì điều kiện thiếu khí và gi p khí N2 dễ dàng thốt lên khỏi mặt nƣớc. Nƣớc thải sau bể Anoxic đƣợc dẫn tới bể MBR, bể sinh học MBR có nhiệm vụ xử lý hàm lƣợng chất hữu cơ h a tan trong nƣớc thải đồng thời tách bùn, vi khuẩn và các chất hòa tan bằng các modul màng. Với hệ thống thổi khí nén vừa cung cấp khí cho vi sinh vật hoạt động, vừa làm nhiệm vụ đẩy các cặn bám khỏi màng hạn chế bị nghẹt. Vi sinh vật, chất ơ nhiễm, bùn hồn tồn bị giữ lại tại bề mặt màng và đồng thời chỉ có nƣớc sạch mới qua đƣợc màng. Nƣớc từ bể MBR nƣớc đƣợc tuần hoàn về bể Anoxic bằng bơm để duy trình nồng độ bùn và hàm lƣợng nitrat trong bể anoxic và định kỳ bùn đƣợc bơm về bể chứa bùn. Nƣớc sau xử lý bằng cơng nghệ màng thì hầu hết vi khuẩn gây bệnh đều bị giữ lại nhƣng để đảm bảo cho an tồn tuyệt đối với mơi trƣờng tiếp nhận nên trƣớc khi xả ra mơi trƣờng cần châm hóa chất khử trùng để đảm bảo khơng có các mầm bệnh gây hại cho môi trƣờng sống. Sau khi ra khỏi bể khử trùng, nƣớc thải đƣợc xả ra nguồn tiếp nhận theo tiêu chuẩn cột A của QCVN 14:2008/BTNMT. Về phần bùn thải trong bể chứa bùn, chúng sẽ đƣợc đƣa qua máy ép bùn để làm ráo nƣớc và giảm thể tích bùn. Sau đó đƣợc đơn vị chun trách thu gom đem đi xử lý theo đ ng quy định.
Hiệu suất xử lý phƣơng án 2:
Bảng 3.3 Hiệu suất xử lý của các cơng trình đơn vị phƣơng án 2
Cơng trình BOD5 TSS TN TP Dầu
mỡ Coliform (MNP/100ml) Lƣợc rác tinh C(mg/l) 310 220 58 14 65 13000 H(%) 5 35 0 0 0 0
Cơng trình BOD5 TSS TN TP Dầu mỡ Coliform (MNP/100ml) Bể tách dầu mỡ C(mg/l) 294,5 146,3 58 14 65 13000 H(%) 10 0 0 0 85 0 Bể điều hòa khuấy trộn C(mg/l) 265,05 146,3 58 14 9,75 13000 H(%) 5 0 0 0 0 0 Bể Anoxic C(mg/l) 251,8 146,3 58 14 9,75 13000 H(%) 20 0 (*) (**) 0 0 Bể MBR C(mg/l) 201,5 146,3 9,75 13000 H(%) 90 95 (*) (**) 0 0 Bể khử trùng C(mg/l) 20,15 7,315 4,89 4,88 9,75 13000 H(%) 0 0 0 0 0 98 Nguồn tiếp nhận C(mg/l) 20,15 7,315 4,89 4,88 9,75 260 QCVN cột A 14:2008/ BTNMT C(mg/l) 30 50 5 6 10 3000
Tính tốn lƣợng N và P của q trình thiếu khí và hiếu khí (*), (**)
Nồng độ BOD dịng vào bể hiếu khí MBR là 201,5 mg/L, N = 58 mg/L, P = 14 mg/L, H = 90%. Ta có tỷ lệ BOD : N : P = 100 : 5 : 1
Nitơ:
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt cho khu nhà ở Phương Toàn Phát phường Chánh Phú
Hòa, thị xã Bến Cát, tỉnh Bình Dương cơng suất 530 m3/ngày.đêm
=> N đã sử dụng cho tổng hợp tế bào ở bể MBR là 9,07 mg/L (*) Lƣợng amonia còn lại (sau khi tổng hợp tế bào) ở bể MBR là:
58 – 9,07 = 48,93 mg/L Lƣợng amonia để chuyển hóa thành nitrat với H = 90% là:
48,93 90% = 44,04 mg/L Lƣợng nitrat chuyển hóa thành N2 với hiệu suất 70% là:
44,04x 70% = 30,8 mg/l
Lƣợng nitrat ra khỏi hệ thống là 13,24 mg/l < 30 mg/l (Thỏa mãn QCVN 14:2008/ BTNMT)
(*) Lƣợng amonia ra khỏi hệ thống:
48,93 – 44,04 = 4,89 mg/L
Lƣợng P tổng hợp tế bào tại bể sinh học MBR:
Áp dụng quy tắc tam suất BOD : P = 100 : 1
=> P đã sử dụng cho tổng hợp tế bào ở bể MBR là 1,8 mg/L
(**) Lƣợng P còn lại sau khi tổng hợp tế bào là: 14 – 1,8 = 12,2 mg/L.
Hiệu suất xử lý Photpho tại bể MBR là 60%. Photpho dòng ra bể MBR là: 12,2 x (100% - 60%) = 4,88 mg/l.
CHƢƠNG 4.
TÍNH TỐN CÁC CƠNG TRÌNH ĐƠN VỊ
4.1. TÍNH TỐN CÁC CƠNG TRÌNH ĐƠN VỊ TRONG PHƢƠNG ÁN 1
Hệ thống xử lý nƣớc thải hoạt động 24/24 vậy lƣợng nƣớc thải đổ ra liên tục. Lƣu lƣợng nƣớc thải trung bình ngày: Qtbngày
= 530 (m3/ngày.đêm) Lƣu lƣợng nƣớc thải trung bình giờ: Qtbh
= 22,08 (m3/h) Lƣu lƣợng nƣớc thải trung bình ngày: Qtbs
= 0,0061 (m3/s) = 6,1 (l/s)
Bảng 4.1 Hệ số khơng điều hịa của nƣớc thải [16] Hệ số khơng Hệ số khơng
điều hịa chung Ko
Lƣu lƣợng nƣớc thải trung bình (l/s)
5 10 20 50 100 300 500 1000 >5000 Komax 2,5 2,1 1,9 1,7 1,6 1,55 1,5 1,47 1,44 Komin 0,38 0,45 0,5 0,55 0,59 0,62 0,66 0,69 0,71 Với lƣu lƣợng Qtbs = 6,1 (l/s), tra bảng 4.1, ta có: Komax = 2,412 , Komin = 0,3954 Lƣu lƣợng giờ lớn nhất: Qmaxh
= Qtbh x Komax = 22,08 x 2,412 = 53,3 m3/h Lƣu lƣợng giây lớn nhất: Qmaxs
= Qtbs x Komax = 6,1 x 2,412 = 14,7 l/s Lƣu lƣợng giờ nhỏ nhất: Qminh
= Qtbh x Komin = 22,08 x 0,3954 = 8,7 m3/h Lƣu lƣợng giây nhỏ nhất: Qmins
= Qtbs x Komin = 6,1 x 0,3954 = 2,4 l/s
4.1.1. Song chắn rác thô
Nhiệm vụ:
Song chắn rác có nhiệm vụ tách các loại tạp chất thơ có kích thƣớc lớn trong nƣớc thải trƣớc khi đƣa nƣớc thải vào các cơng trình xử lý phía sau. Do vậy, nƣớc thải đƣợc dẫn qua lƣới chắn rác để giữ các cặn bẩn có kích thƣớc lớn. Ngoài ra việc sử dụng song chắn rác trong các cơng trình xử lý nƣớc thải c n gi p tránh đƣợc các hiện tƣợng tắc nghẽn đƣờng ống, kênh dẫn và gây hỏng máy bơm.
Tính tốn:
Lƣu lƣợng nƣớc thải theo giờ lớn nhất:
Qmax= 53,3 m3/h = 0,015 m3/s
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt cho khu nhà ở Phương Toàn Phát phường Chánh Phú
Hịa, thị xã Bến Cát, tỉnh Bình Dương cơng suất 530 m3/ngày.đêm
n = x K = x 1,05 ≈ 17 khe (Trang 117/[4]) Trong đó: n: Số khe hở
Qmax: Lƣu lƣợng lớn nhất của nƣớc thải, Qmax= 0,007 m3/s
v: Tốc độ nƣớc chảy qua song chắn, thƣờng lấy 0,6 ÷ 1 m/s. Chọn v = 0,6 m/s l: Khoảng cách giữa các khe hở, l = 16 mm = 0,016 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: N = n – 1 = 17 – 1 = 16 thanh Chiều rộng song chắn rác: Bs = s x (n – 1) + (l x n) = 0,008 x (17 – 1) + (0,016 x 17) = 0,4 m (Trang 118/[4]) Trong đó:
s: Bề dày của thanh song chắn rác, thƣờng lấy s = 0,008m l: Khoảng cách giữa các khe hở, l = 16 mm = 0,016 m
Tổn thất áp lực ở song chắn rác: hs = Ꜫ x x K1 = 0,628 x x 3 = 0,035 ≈ 4 cm (Trang 118/[4]) Trong đó:
vmax: Vận tốc của nƣớc thải qua song chắn ứng với chế độ Qmax, vmax ≤ 1 m/s. Chọn vmax = 0,6 m/s [4]
K1: Hệ số tính đến sự tăng tổn thất do vƣớng mắc rác ở song chắn, K1 = 2 ÷ 3, chọn K1 = 3 [4]
Ꜫ: Hệ số sức cản cục bộ của song chắn rác đƣợc xác định ở công thức: Ꜫ = β x x sinα = 1,83 x
(Trang 118/[4]) β: Hệ số phụ thuộc vào tiết diện ngang của thanh song chắn rác, β = 1,83
α: Góc nghiêng của song chắn so với hƣớng dịng chảy, α = 60˚
Chiều dài phần mở rộng trƣớc thanh chắn rác L1: L1 =
=
= 0,38 m
Trong đó:
Bs: Chiều rộng của song chắn rác, Bs = 0,4 m Bm: Chiều rộng của mƣơng dẫn, chọn Bm = 0,12 m φ: Góc nghiêng chỗ mở rộng, thƣờng lấy φ = 20˚
(Trang 118/[4])
Bảng 4.2 Hệ số β để tính sức cản cục bộ của song chắn rác
Tiết diện của thanh a b c d e
Hệ số β 2,42 1,83 167 1,02 0,76
(Bảng 3.7/119/[1])
Chiều dài mở rộng sau song chắn rác:
L2 = = = 0,19 m
(Trang 119/[4])
Chiều dài xây dựng của phần mƣơng để lắp đặt song chắn: L = L1 + L2 + Ls = 0,38 + 0,19 +1,5 = 2,07 m
(Trang 119/[4]) Trong đó:
Ls: Chiều dài phần mƣơng đặt song chắn rác, Ls = 1,5m
Chiều sâu xây dựng của phần mƣơng đặt song chắn:
H = hmax + hs + 0,5 = 0,1 + 0,035 + 0,5 = 0,635 m
(Trang 119/[4]) Trong đó:
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt cho khu nhà ở Phương Toàn Phát phường Chánh Phú
Hịa, thị xã Bến Cát, tỉnh Bình Dương cơng suất 530 m3/ngày.đêm
hmax : Độ đầy ứng với chế độ Qmax, hmax = 0,1 m hs: Tổn thất áp lực ở song chắn rác, hs = 0,035 m
0,5: Khoảng cách giữa cột sàn nhà đặt song chắn rác và mực nƣớc cao nhất.
Chiều cao song chắn rác: HSC =
=
= 0,73 m
Tính tốn đƣờng ống dẫn nƣớc thải ra khỏi song chắn rác
Lƣu lƣợng giờ lớn nhất: Qmaxh
= 53,3 m3/h = 0,015 m3/s
Vận tốc nƣớc thải đi trong ống: v = 1,5 m/s (v= 0,7 – 1,5 m/s) (CT 3.31/[4])
Đƣờng kính ống dẫn nƣớc thải ra:
D = √
= √
= 0,113 m
=> Chọn ống nhựa Tiền Phong, uPVC 125 dày 3,7mm (Theo phụ lục 1)
Kiểm tra lại vận tốc trong ống:
v =
=
= 1,4 m/s
=> Nằm trong khoảng v = 0,7 – 1,5 m/s.
Bảng 4.3 Các thông số thiết kế song chắn rác
Tên thông số Ký hiệu Đơn vị Giá trị
Số khe n khe 17
Chiều dài mƣơng L mm 2070
Chiều rộng mƣơng Bm mm 120
Chiều sâu mƣơng H mm 0,635
Chiều dài phần mở rộng trƣớc song chắn L1 mm 380
Chiều dài phần mở rộng sau song chắn L2 mm 190
Chiều rộng song chắn Bs mm 400
Bề dày của thanh song chắn s mm 8
4.1.2. Bể tách dầu mỡ
Nhiệm vụ:
Do nƣớc thải sinh hoạt từ bếp ăn có chứa một hàm lƣợng dầu mỡ và vƣợt so quy chuẩn nên cần phải xử lý trƣớc khi xả thải ra môi trƣờng tiếp nhận. Vì vậy bể vớt dầu mỡ dùng để tách và giữ lại dầu mỡ trong nƣớc trƣớc khi đƣa đến cơng trình xử lý tiếp theo, tránh nghẹt bơm, đƣờng ống và tăng hiệu suất xử lý của các cơng trình phía sau.
Tính tốn:
Tính kích thƣớc bể:
- Lƣu lƣợng nƣớc thải vào bể: 53,3 m3/h - Chọn thời gian lƣu là 1,5h (t = 1,5 – 3h)
Thể tích của bể:
=> Thiết kế bể tách dầu mỡ 3 ngăn:
Thể tích ngăn 1:
V1 = V = 79,95 = 40 m3
Thể tích ngăn 2 và 3:
V2 = V3 = V = x 79,95 = 20 m3
Chiều dài ngăn 1:
L1 =
=
= 5,3 m
Chiều dài ngăn 2 và 3 : L2 = L3 =
= =
= 2.5 m
Chiều cao xây dựng của bể:
Hxd = H + Hbv = 3,5 + 0,5 = 4 m Trong đó:
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt cho khu nhà ở Phương Toàn Phát phường Chánh Phú
Hòa, thị xã Bến Cát, tỉnh Bình Dương cơng suất 530 m3/ngày.đêm
Chọn chiều cao hữu ích của bể tách mỡ là H = 3,5 m Chọn chiều cao bảo vệ của bể tách mỡ là Hbv = 0,5 m
Tính lƣợng dầu mỡ sinh ra mỗi ngày
- Nồng độ dầu mỡ trong nƣớc thải là Cv = 65 mg/l
- Lƣu lƣợng nƣớc thải vào bể: 53,3 m3/h = 1279,2 m3/ngày
Lƣợng dầu mỡ sinh ra mỗi ngày
Cv = 65 (mg/l) 1279,2 (m3/ngày.đêm) 10-3 = 83,2 kg/ngày.đêm.
Lƣu lƣợng dầu mỡ sinh ra mỗi ngày:
Q =
= 104 l/ngày.đêm
Tỷ trọng của dầu mỡ = 0,8 ; tỷ trọng của dầu mỡ = 1kg/l
Tính tốn ống dẫn nƣớc thải ra khỏi bể tách mỡ
Lƣu lƣợng nƣớc thải vào bể: = 0,015 m3/s
Vận tốc nƣớc thải đi trong ống: v = 1 m/s Với (v = 0,7 – 1,5m/s).
Đƣờng kính ống dẫn nƣớc thải ra:
√ √
=> Chọn ống nhựa Tiền Phong, uPVC 140 dày 5,4mm (Theo phụ lục 1)
Vận tốc thực của nƣớc thải trong ống:
v =
=
= 1,15 m/s
=> Thỏa v = 0,7 – 1,5m/s
Bảng 4.4 Các thông số thiết kế bể tách dầu mỡ
Tên thông số Ký hiệu Đơn vị Giá trị
Kích thƣớc ngăn tách mỡ 1 L x B m2 5,3 x 2,3
Kích thƣớc ngăn tách mỡ 2 L x B m2 2,5 x 2,5
Chiều cao xây dựng bể tách mỡ Hxd m 4
Thể tích bể tách mỡ V m3 82,95
Đƣờng kính ống dẫn nƣớc ra D mm 140
4.1.3. Giỏ lƣợc rác
Nhiệm vụ:
Nƣớc thải qua giỏ lƣợc rác, đây là một trong những thiết bị xử lý cơ học, nhằm hạn chế tải lƣợng ô nhiễm của chất thải, loại bỏ các loại cặn thải, có thể lọc các kích thƣớc lỗ nhỏ hơn 2 mm từ nguồn nƣớc thải, đảm bảo cho các cơng trình xử lý phía sau đạt hiệu quả cao.
Tính tốn:
Thiết bị lƣợc rác đƣợc đặt hàng gia công với vật liệu bằng thép không gỉ. Giỏ chắn rác có hình dạng trụ vng bao quanh là lƣới đục lỗ với kích thƣớc lỗ là 2 mm. Kích thƣớc đƣợc tính tốn nhƣ sau: Tổng diện tích lỗ: Trong đó: Q: Lƣu lƣợng nƣớc lớn nhất bằng 0,0148 m3/s V: Vận tốc nƣớc qua các lỗ chọn bằng 0,2 m/s Kích thƣớc giỏ chắn rác là: √ => Chọn kích thƣớc của giỏ chắn rác: L x B x H = 0.4 m x 0.4 m x 0.4 m
Bảng 4.5 Các thông số thiết kế giỏ lƣợc rác
Tên thông số Ký hiệu Đơn vị Giá trị
Chiều dài giỏ lƣợc rác L m 0,4
Chiều rộng giỏ lƣợc rác B m 0,4
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt cho khu nhà ở Phương Toàn Phát phường Chánh Phú
Hịa, thị xã Bến Cát, tỉnh Bình Dương cơng suất 530 m3/ngày.đêm
4.1.4. Bể điều hịa sục khí
Nhiệm vụ
Nƣớc thải đƣợc dẫn đến bể điều hịa. Bên trong bể đƣợc bố trí hệ thống sục khí liên tục nhằm điều h a lƣu lƣợng, hịa trộn nồng độ các chất ô nhiễm trong nƣớc thải, tránh lắng cặn và giảm mùi hơi.
Tính tốn
Lƣu lƣợng nƣớc thải trung bình ngày: Qtbngày = 530 m3/ngày.đêm Lƣu lƣợng nƣớc thải trung bình giờ: Qtbh
= 22,08 (m3/h) Lƣu lƣợng giờ lớn nhất: Qmaxh = 53,3 m3/h