Một trong nhiệm vụ của quá trình xử lý nước thải là chuyển các chất ơ nhiễm từ dạng hịa tan sang dạng rắn và tách các chất rắn ra khỏi pha lỏng. Các chất rắn sau khi khử nước (làm đậm đặc) được gọi chung là bùn, chứa nhiều thành phần khác nhau và phải được thải bỏ hợp lý. Bùn sinh ra từ hệ thống xử lý nước thải thường ở dạng lỏng có chứa từ 0,25 -12% chất rắn tính theo khối lượng tùy thuộc vào công nghệ xử lý nước thải được áp dụng. Trong những thành phần cần xử lý, bùn chiếm thể tích lớn nhất và kỹ thuật xử lý cũng như thải bỏ bùn là một trong những vấn đề phức tạp nhất trong quá trình xử lý nước thải.
2.4.1 Phương pháp xử lý bùn bằng bể nén bùn
+ Phương pháp xử lý bùn thải bằng bể nén bùn hay bể cô đặc bùn là một trong những cách xử lý rất hay được áp dụng hiện nay. Mục đích chính của việc nén bùn chính là tăng nồng độ chất rắn của bùn và đồng thời làm giảm đi độ ẩm của bùn.
+ Đây cũng là cách xử lý bùn thải sơ bộ trước khi đưa qua các q trình xử lý phía sau như sân phơi bùn hoặc máy ép bùn khung bản.
2.4.2 Phương pháp xử lý bùn thải bằng sân phơi bùn
+ Một trong những cách xử lý bùn thải lâu đời nhất là sử dụng sân phơi bùn. Sân phơi bùn thường được thiết kế thành nhiều ngăn hoạt động luân phiên nhằm tránh gián đoạn quá trình xử lý bùn thải. Phương pháp này có thể áp dụng cả với bùn sinh học và bùn hóa lý.
+ Ưu điểm:
- Cấu tạo đơn giản. - Giá thành xây dựng rẻ.
- Vật tư dễ kiếm và có thể thay thế. + Nhược điểm:
- Tốn nhân công thu gom nạo vét bùn - cơng việc có tính chất độc hại cao - Hoạt động không hiệu quả
- Tốn diện tích
2.4.3 Xử lý bùn thải bằng phương pháp phân hủy yếm khí và hiếu khí
Q trình xử lý bùn thải bằng phương pháp phân hủy yếm khí hoặc hiếu khí thường được áp dụng cho các loại bùn sinh ra trong hệ thống xử lý nước thải sử dụng công nghệ sinh học. Lượng bùn sinh học có khả năng phân hủy nội bào dựa vào các q trình yếm khí và hiếu khí. Bể phân hủy bùn thường được kết hợp với bể nén bùn để tiết kiệm diện tích.
+ Với Bể phân hủy bùn yếm khí: Bể phân hủy bùn tồn tại lớp vi sinh vật lơ lửng trong tồn bộ khơng gian bể, lượng bùn thải sẽ phân hủy giảm thể tích, lượng nước trong sau khi phân hủy sinh ra được tuần hồn lại bể điều hịa.
+ Với Bể phân hủy bùn hiếu khí: Bố trí hệ thống sục khí cấp khí giống bể sinh học hiếu khí. Do thiếu dưỡng chất, nên trong bể phân hủy bùn sinh học diễn ra các quá trình phân hủy nội bào, các vi sinh vật sử dụng cơ chất là xác của các vi sinh vật chết, dẫn đến làm giảm thể tích lượng bùn sinh ra.
2.4.4 Phương pháp xử lý bùn thải bằng máy ép bùn khung bản
+ Với máy ép bùn khung bản, lượng bùn sinh ra trong hệ thống xử lý nước thải được bơm màng hút và đẩy vào các khung bản máy ép bùn. Với kích thước của lớp lưới lọc nhỏ hơn kích thước của bùn cặn, nên bùn thải được giữ lại giữa các lớp vải lọc, nước trong đi qua lớp vải lọc và ra ngoài.
+ Việc lựa chọn máy ép bùn khung bản dựa vào từng ngành nghề sản xuất phát sinh nước thải và phụ thuộc vào lưu lượng nước thải cần xử lý.
Đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho Khách sạn Elisa, cơng suất 103 phịng
CHƯƠNG 3
ĐỀ XUẤT – PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ 3.1 Cơ sở lựa chọn công nghệ
3.1.1 Lưu lượng nước thải cần xử lý Lưu lượng nước thải cần xử lý:
+ Lưu lượng cấp nước trung bình ngày:
Qsh = 𝑁 ×𝑞 ×𝑓
1000 = 320 × 200 ×99%
1000 = 63,36 (m3/ngày) (CT 3-1/ [1]) Trong đó:
q: Tiêu chuẩn cấp nước (Bảng 3.1/ [1]) q = 200 (l/người.ngày) N: số dân tính tốn ứng với tiêu chuẩn cấp nước
N = 300 + 100 + 15 = 315 người Chọn N = 320 người Quy mơ khách lưu trú dự kiến tối đa cho tồn khách sạn là 300 người Quy mô phục vụ của nhà hàng: 100 người
Số lượng nhân viên: 15 người
f: Tỷ lệ dân được cấp nước ( f = 99%) (Bảng 3.1/ [1])
+ Lưu lượng nước thải sinh hoạt thường từ 80% đến 100% lưu lượng nước cấp [2]
Lưu lượng thải lấy bằng 100% lượng nước cấp cho sinh hoạt
+ Lưu lượng nước thải dùng cho sinh hoạt:
Qnt = Qsh x 100% = 63,36 x 100% = 63,36 (m3/ngày) + Nước công cộng, dịch vụ, nước dự phòng:
Qcc = Qdp = Qdv = 10%Qsh = 10% x 63,36 = 6,336 (m3/ngày) + Như vậy lượng nước thải được thu gom:
Q = Qnt + Qcc + Qdp + Qdv = 63,36 + 6,336 + 6,336 + 6,336 = 82,36 (m3/ngày)
Vậy công suất của trạm xử lý:
Q = 100 m3/ngày = 4,2 m3/h = 0,002 m3/s = 2 l/s Lưu lượng nước thải lớn nhất:
Qmax = Q x Kmax Trong đó:
- Kmax: là hệ số khơng điều hịa giờ chung của nước thải.
Bảng 3.1 Hệ số khơng điều hịa (Bảng 3.1/5/ [3])
Hệ số khơng điều hịa chung
K0
Lưu lượng nước thải trung bình Q (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 - Q = 2 l/s < 5 l/s Lấy K0 = 5 ( Mục 3.2/5/ [3])
+ Lưu lượng nước thải ngày lớn nhất:
Qmax = Q x K0 = 100 x 5 = 500 m3/ngày + Lưu lượng nước thải giờ lớn nhất:
Qhmax = 500
24 = 20,8 m3/h + Lưu lượng nước thải giây lớn nhất:
Qsmax = 20,8
3600 = 0,006 m3/s
3.1.2 Nguồn gốc và thành phần tính chất của nước thải khách sạn a. Nguồn gốc của nước thải
+ Nước thải từ bếp, nhà hàng trong khách sạn: Nước thải này chứa các chất dầu mỡ, phế thải thực phẩm từ nhà bếp, máy rửa bát và có nhiều chất hữu cơ, các chất dinh dưỡng khác. Nước thải sẽ đưa đến hệ thống xử lý nước thải khách sạn chung, còn chất thải sẽ được thu gom và xử lý chất thải nhà hàng.
+ Nước thải từ nhà vệ sinh, từ các hoạt động sinh hoạt cá nhân của khách và các nhân viên trong khách sạn: Trong nước thải chứa nhiều vi khuẩn gây bệnh và dễ gây mùi hôi thối. Hàm lượng các chất hữu cơ và các chất dinh dưỡng như Nitơ và Photpho cao… + Nước thải từ các thiết bị nhà vệ sinh như bồn tắm, chậu giặt, chậu rửa mặt: Chủ yếu chứa các chất lơ lửng, chất tẩy rửa. Nồng độ các chất hữu cơ trong loại nước thải này thấp và thường khó phân hủy sinh học. Trong nước thải chứa nhiều tạp chất vô cơ.
b. Thành phần tính chất nước thải của khách sạn
Nước thải khách sạn thuộc tính chất của nước thải sinh hoạt, có thành phần chủ yếu là các chất vô cơ, hữu cơ và vi sinh vật được thể hiện theo bảng sau:
Đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho Khách sạn Elisa, cơng suất 103 phịng
Bảng 3.2 Thông số các chất ô nhiễm trong nước thải
STT Thông số Đơn vị Giá trị đầu vào QCVN 14:2008/BTNMT Cột B So sánh 1 pH - 6,5 – 7,5 5 - 9 Đạt 2 BOD5 mg/l 250 50 Chưa đạt 3 COD mg/l 400 - - 4 TSS mg/l 350 100 Chưa đạt 5 Tổng Nito mg/l 100 - - 6 Amoni (Tính theo N) mg/l 70 10 Chưa đạt 7 Nitrat (Tính theo N) mg/l - 50 - 7 Tồng P mg/l 20 - - 8 PO43- (Tính theo P) mg/l 11 10 Chưa đạt 9 Dầu mỡ mg/l 70 20 Chưa đạt 10 Coliforms MNP/100ml 15000 5000 Chưa đạt
Theo số liệu trên cho thấy các thành phần ô nhiễm phải được xử lý là BOD5, TSS,
Amoni, PO43-, dầu mỡ, coliforms để đạt tiêu chuẩn đầu ra. Nước thải sau khi xử lý đạt tiêu chuẩn xả thải QCVN 14:2008/BTNMT, cột B.
3.2 Lựa chọn công nghệ xử lý
+ Dựa vào tính chất nước thải đầu vào (theo bảng 3.2)
+ Yêu cầu về chất lượng nước thải sau xử lý (theo QCVN 14:2008/BTNMT – cột B) + Quy mô công suất (100 m3/ngày)
3.2.1 Phương án 1: a. Sơ đồ công nghệ a. Sơ đồ cơng nghệ
b. Thuyết minh quy trình cơng nghệ:
+ Nước thải từ nhà bếp, sinh hoạt của khách và các công nhân viên trong khách sạn sau khi qua song chắn rác sẽ đến hố thu gom.
+ Nước tại bể thu gom chảy qua bể tách dầu mỡ, tại đây dầu mỡ được loại bỏ và đem đi xử lý. Nước thải được dẫn vào bể điều hòa để ổn định lại lưu lượng và nồng độ chất thải có trong nước thải trước khi vào các cơng trình xử lý hóa lý hay sinh học. Trong bể điều hịa có đặt thiết bị khuấy trộn để giúp xáo trộn đều nguồn nước thải cũng như tránh tình trạng cặn lắng xuống đáy bể, xảy ra hiện tượng phân hủy yếm khí dưới đáy. Bơm được lặp đặt trong bể điều hòa để đưa nước lên bể lắng đợt I, bể lắng ở đây được chọn là bể lắng đứng có vai trị khử SS. Nước thải theo tấm hướng dòng đi ra bể lắng đứng
Nước thải từ nhà
hàng, khách sạn Hố thu gom Bể tách dầu Bể điều hòa Nguồn tiếp nhận QCVN 14:2008/BTNMT Cột B Nước thải từ hồ bơi Nơi xử lý Bể chứa bùn Bể lắng II Bể khử trùng Xử lý Bể lắng I Bể Anoxic Bể Arotank Chú thích: Đường nước : Đường bùn : Đường hóa chất : Đường CTR : Đường khí : Máy thổi khí Máy thổi khí Máy khuấy Hóa chất Xử lý
Đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho Khách sạn Elisa, cơng suất 103 phịng
và tách cặn tại đây, nước chuyển động thẳng đứng theo chiều từ dưới lên trên còn các hạt cặn rơi từ trên xuống đáy bể. Phần nước sau lắng được thu vào hệ thống máng tràn và được dẫn vào bể anoxic. Phần bùn thải được bơm sang bể chứa bùn.
+ Trong công nghệ này, bể anoxic được sử dụng nhằm khử nitơ. Nước thải sau đó sẽ tiếp tục tự chảy vào bể Arotank. Nước thải sau khi xử lý sơ bộ còn chứa phần lớn các chất hữu cơ ở dạng hoà tan cùng các chất lơ lửng đi vào Aerotank. Tại đây quá trình xử lý sinh học sẽ diễn ra với sự tham gia của các VSV hiếu khí… Các VSV này sử dụng các chất ô nhiễm có trong nước thải như BOD, COD,… làm thức ăn với sự có mặt của oxi. Do đó trong bể Aerotank có bố trí dàn ống phân phối khí nhằm mục đích cung cấp và khuếch tán đều oxi vào trong nước. Hỗn hợp bùn hoạt tính và nước thải sẽ tự chảy đến bể lắng đợt II, bể này có nhiệm vụ tách bùn hoạt tính ra khỏi nước. Cụ thể, nước và bùn được đưa vào ống lắng trung tâm, dưới tác dụng của trọng lực bùn sẽ lắng xuống đáy bể, nước sẽ đi lên trên tràn qua máng thu nước hình răng cưa. Một phần bùn hoạt tính sinh ra sẽ được tuần hồn lại bể Anoxic để duy trì nồng độ sinh khối. Phần nước sạch trong bể lắng II được đưa qua bể khử trùng. Tại bể khử trùng được châm Clo diệt những vi khuẩn cịn sót lại. Nước thải sau khi đạt tiêu chuẩn QCVN 14:2008/BTNMT, cột B sẽ được thải ra nguồn tiếp nhận.
c. Hiệu suất các cơng trình xử lý ở phương án 1:
Bảng 3.3 Hiệu suất các cơng trình xử lý ở phương án 1 [2],[4],[6],[8] Hạng mục BOD COD TSS NH4+ PO43- Coliform Dầu
mỡ Nồng độ đầu vào (mg/l) 250 400 350 70 11 15000 70 Song chắn rác Nồng độ (mg/l) 250 400 350 70 11 15000 70 Hiệu suất(%) 5 5 5 0 0 0 0 Hố thu gom Nồng độ (mg/l) 237,5 380 332,5 70 11 15000 70 Hiệu suất(%) 0 0 0 0 0 0 0 Bể tách dầu mỡ Nồng độ (mg/l) 237,5 380 332,5 70 11 15000 70 Hiệu suất(%) 10 10 10 0 0 0 85 Bể điều hòa Nồng độ (mg/l) 213,8 342 299,3 70 11 15000 10,5
Hiệu suất(%) 5 5 5 0 0 0 0 Bể lắng I Nồng độ (mg/l) 203,1 324,9 284,3 70 11 15000 10,5 Hiệu suất(%) 25 25 50 0 0 0 0 Bể Anoxic Nồng độ (mg/l) 152,3 243,7 142,2 70 11 15000 10,5 Hiệu suất(%) 20 15 0 80 0 0 0 Bể Arotank Nồng độ (mg/l) 121,8 207,1 142,2 14 11 15000 10,5
Hiệu suất(%) 85 80 0 BOD:N:P= 100:5:1 0 0 Bể lắng II Nồng độ (mg/l) 18,3 41,4 142,2 8,8 9,8 15000 10,5 Hiệu suất(%) 0 0 70 0 0 0 0 Bể khử trùng Nồng độ (mg/l) 18,3 41,4 42,7 8,8 9,8 15000 10,5 Hiệu suất(%) 0 0 0 0 0 95 0 Nguồn tiếp nhận 18,3 41,4 42,7 8,8 9,8 750 10,5 QCVN 14:2008/BTNMT Cột B 50 - 100 10 10 5000 20
Tính tốn lượng N,P của q trình hiếu khí:
Nồng độ đầu vào: BOD = 121,8 mg/l; N = 14 mg/l; P = 11 mg/l; H = 85% Ta có tỷ lệ BOD : N : P = 100 : 5 : 1 BOD N = 100 5 → N = BOD x H x 5 100 = 121,8 x 0,85 x 5 100 = 5,2 mg/l
→ N đã sử dụng cho quá trình tổng hợp tế bào ở bể Aerotank giai đoạn hiếu khí là 5,2 mg/l → N dịng ra của bể: 14 – 5,2 = 8,8 mg/l BOD P = 100 1 → P = BOD x H x 1 100 = 121,8 x 0,85 x 1 100 = 1,2 mg/l → P đã sử dụng cho tổng hợp tế bào ở bể Aerotank là 1,2 mg/l
Đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho Khách sạn Elisa, cơng suất 103 phịng
→ P dòng ra của bể: 11-1,2 = 9,8 mg/l
3.2.2 Phương án 2 a. Sơ đồ công nghệ a. Sơ đồ cơng nghệ
Chú thích:
Đường nước : Đường khí : Đường CTR: Đường bùn : Đường hóa chất :
b. Thuyết minh quy trình cơng nghệ:
+ Nước thải tập trung từ nhà bếp, sinh hoạt của khách và các công nhân viên trong khách sạn sau khi qua song chắn rác sẽ đến hố thu gom.
+ Sau đó, nước thải tại hố thu gom tiếp tục được bơm đến cơng trình xử lý tiếp theo là bể tuyển nổi. Trong quá trình tuyển nồi, các hạt cặn kích thước lớn sẽ lắng xuống đáy bể và được dưa vào bể chứa bùn. Ngồi ra, khí được sục vào nước thải. Các bọt khí đó dính kết với các hạt và khi các hạt đủ lớn sẽ cùng nhau tạo thành những lớp bọt nổi lên bề mặt và được loại bỏ nhờ thiết bị gạn cặn nổi. Nhờ vậy, dầu mỡ được tách ra khỏi nước thải và thu gom định kì để đem đi xử lý. Phần bùn được dẫn về bể chứa bùn. Tiếp
Nước thải từ nhà
hàng, khách sạn Hố thu gom Bể tuyển nổi Bể điều hòa Nguồn tiếp nhận QCVN 14:2008/BTNMT Cột B Bể chứa bùn Bể màng MBR Bể chứa nước rửa màng MBR Xử lý Xử lý Máy thổi khí Máy thổi khí Xử lý
theo, nước thải được dẫn qua bể điều hòa. Tại bể điều hòa, nước thải sẽ được điều hòa lưu lượng và nồng độ nước thải. Hệ thống khuấy trộn đặt trong bể được sử dụng để ngăn ngừa hiện tượng lắng cặn ở bể sinh ra những mùi khó chịu. Ngồi ra, bể điều hịa cịn có vai trị như bể chứa khi hệ thống dừng lại để sửa chữa hoặc bảo trì.
+ Sau đó nước được dẫn vào bể màng sinh học MBR. Trong bể được lắp đặt các module màng lọc MBR. Tại đây diễn ra quá trình phân tách giữa nước sạch với hỗn hợp bùn hoạt tính, các chất rắn lơ lửng và vi khuẩn gây bệnh nhờ màng MBR. Với kích thước lỗ lọc 0,05 µm, màng MBR chỉ cho phép nước sạch và một số thành phần đi qua, đồng thời giữ lại những chất ơ nhiễm và các vi sinh vật có kích thước lớn kích thước lỗ màng. Q trình sử dụng màng lọc MBR trong bể giúp nồng độ bùn ln được duy trì ở mức độ cao, do vậy làm tăng hiệu quả xử lý chất ô nhiễm. Bùn dư sinh ra trong bể sẽ được bơm qua bể chứa bùn. Nước thải sau khi đạt tiêu chuẩn QCVN 14:2008/BTNMT, cột B sẽ được thải ra nguồn tiếp nhận. Một phần nước được chuyển sang bể chứa nước rửa