3. Nội dung đề tài
2.2.2Hệ thống XLNT khu dân cư Tân Bửu, Long An
Hình 2.8: Sơ đồ công nghệ XLNT khu dân cư Tân Bửu, Long An
Song chắn rác Nước thải
Ngăn tiếp nhận
Lắng cát ngang
Bể làm đông tụ sinh hoc & điều hòa Bể lắng I Bể lọc sinh học Bể lắng II Khử trùng Sân phơi cát
Bể gom tái sinh
Sân phơi bùn Nguồn tiếp nhận M àn g vi s in h t u ần h oà n
CHƯƠNG III: LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT 3.1 Tính chất nước thải đầu vào – Yêu cầu nước thải đầu ra
3.1.1 Tính chất nước thải đầu vào
Công suất của hệ thống XLNT Qtrung bình, ngày = 50 m3/ ngày đêm. Các chỉ tiêu đầu vào như sau:
Bảng 3.1: Thông số đầu vào của khu dân cư
STT Thông số Đơn vị Đầu vào
1 pH - 6,1 2 BOD5 (200C) mg/l 250 3 COD mg/l 421 4 Chất rắn lơ lửng(SS) mg/l 300 5 Nitrat NO3- (tính theo N) mg/l 12,5 6 Amoni (tính theo N) mg/l 32,5 7 Sulfua (tính theo H2S) mg/l 0,4 8 Phosphat PO43-( tính theo N) mg/l 11,7 9 Dầu mỡ thực vật mg/l 1,25 10 Coliform MPN/100ml 2,2x105
Nguồn: Viện Nghiên Cứu Công Nghệ Môi Trường & Bảo Hộ Lao Động
3.1.2 Yêu cầu nước thải đầu ra
Nước thải sau xử lý phải đáp ứng QCVN 14:2008/BTNMT Cột A, giá trị C
Bảng 3.2: Thông số đầu vào và đầu ra của nước thải khu dân cư
14:2008/BTNMT Cột A, giá trị C 1 pH - 6,1 6 – 9 2 BOD5 (200C) mg/l 250 30 3 COD mg/l 421 50 4 Chất rắn lơ lửng(SS) mg/l 300 50 5 Nitrat NO3- (tính theo N) mg/l 12,5 30 6 Amoni (tính theo N) mg/l 32,5 5 7 Sulfua (tính theo H2S) mg/l 0,4 1,0 8 Phosphat PO43-( tính theo N) mg/l 11,7 6 9 Dầu mỡ thực vật mg/l 1,25 10 10 Coliform MPN/100ml 2,2x105 3000
Nguồn: Viện Nghiên Cứu Công Nghệ Môi Trường & Bảo Hộ Lao Động
Nhận xét: Bảng thành phần tính chất nước thải trước và sau xử lý cho thấy sau khi nước thải được xử lý sơ bộ tại hầm tự hoại cơ bản đạt chỉ tiêu nguồn tiếp nhận chỉ còn 1 số thông số như BOD, SS, phosphat, coliform còn khá cao và cần tiếp tục xử lý đạt loại A – QCVN14:2008/ BTNMT khi xả vào nguồn tiếp nhận
3.2 Yêu cầu thiết kế
3.2.1 Nguyên tắc lựa chọn
Để lựa chọn các giải pháp công nghệ thích hợp xử lý nước thải ở nước ta hiện nay cần dựa trên 4 nguyên tắc cơ bản:
Phù hợp với thành phần, tính chất nước thải
Phù hợp với điều kiện kinh tế - xã hội và từng đô thị
Kết hợp trước mắt và lâu dài – Đầu tư xây dựng theo khả năng về tài chính nhưng luôn bám sát một dây chuyền công nghệ hoàn chỉnh nhằm từng bước hoàn thiện công nghệ hiện đại trong tương lai
3.2.2 Điều kiện tự nhiên:
Đặc điểm đô thị ở nước ta là tập trung phần lớn ở vùng đồng bằng, do đó còn quan tâm tới 4 vùng đặc trưng: Đồng bằng Sông Hồng (ĐBSH), Ven biển Miền Trung (VBMT), Đông Nam Bộ (ĐNB) và Đồng Bằng Sông Cửu Long (ĐBSCL).
Về nhiệt độ: Nhìn chung, nhiệt độ trung bình hàng năm tương đối cao, thích hợp công nghệ xử lý sinh học, đặc biệt sinh học tự nhiên và công nghệ xử lý sinh học kị khí.
Về thổ nhưỡng: Vùng ĐNB phần lớn là cát, rất thuận lợi cho việc áp dụng công nghệ xử lý nước thải bằng các bãi thấm. Trong khi đó, vùng ĐBSH và ĐBSCL lại có nhiều thuận lợi để áp dụng công nghệ hồ sinh học.
3.2.3 Thành phần và tính chất nước thải
Thành phần, tính chất nước thải đô thị ở nước ta khác xa so với thành phần nước thải ở các thành phố hiện đại của các nước công nghiệp phát triển bởi 3 lý do chính:
Mức sống trung bình của xã hội trong các đô thị còn thấp nên lượng chất nước thải hữu cơ theo người không cao.
Hầu hết các nhà đều có bể tự hoại ( cho dù hoàn thiện hay chưa hoàn thiện), do đó trước khi xả vào cống, nước thải cũng đã được xử lý một phần bằng sinh học kị khí.
Mạng lưới thoát nước ở đô thị nước ta chưa hoàn thiện, về mùa khô được thải đọng lại trong cống rất lâu. Do vậy, trên thực tế cho dù không mong muốn cũng xảy
ra một quá trình xử lý kị khí tương tự như trong bể tự hoại. Vì những lý do này dẫn đến một số đặc trưng:
Nồng độ nhiễm bẩn thấp hơn nhiều so với nước thải ở các nước công nghiệp phát triển. Ở những thành phố lớn như Hà Nội, thành phố Hồ Chí Minh thì BOD5
thường là 150 – 200 mg/l, trong khi các đô thị khác là 100 – 150 mg/l.
Nồng độ các chất rắn lơ lửng (SS) thường dao động rất lớn: về mùa khô rất thấp nhưng khi có mưa lại tăng đột ngột, thậm chí cao hơn hàng chục lần.
Nồng độ NH3 và H2S cao. Cho nên, trong xử lý nước thải nếu lựa chọn giải pháp xử lý bằng sinh học tự nhiên sẽ thuận lợi hơn so với sinh học nhân tạo.
3.2.4 Điều kiện kinh tế - xã hội
Việc thu phí thoát nước sẽ là yêu cầu tất yếu, sớm hay muộn cũng phải thực hiện. Nhìn chung, ở nước ta, tỷ lệ người có mức thu nhập trung bình và thấp vẫn chiếm đa số trong cư dân khu dân cư. Với những khoản chi hàng tháng đối với một số hộ gia đình đã là một áp lực và một khi phí thoát nước được thực hiện đầy đủ thì áp lực đó càng lớn hơn. Vì vậy, giải pháp công nghệ xử lý nước thải trong giai đoạn này trước hết phải đảm bảo mục tiêu quan trọng là giá thành thấp để những người có thu nhập trung bình và thấp có thể trả được và sẵn sàng trả chi phí thoát nước. Để đạt được những mục tiêu này cần lưu ý các vấn đề sau:
- Ưu tiên áp dụng công nghệ xử lý bằng tự nhiên, chỉ khi nào không có điều kiện áp dụng giải pháp này mới tính đến giải pháp khác vì: Công nghệ xử lý bằng tự nhiên giúp giảm giá thành xử lý, đặc biệt là thiết bị nhập khẩu là không đáng kể, hầu như là không tiêu thụ năng lượng điện hoặc nếu có thì ở mức độ rất ít, vận hành đơn giản, không đòi hỏi công nhân kỹ thuật trình độ cao.
- Tiêu chuẩn mức độ vệ sinh và yêu cầu chất lượng nước thải sinh sau xử lý là: một quá trình nâng dần từ thấp đến cao, phụ thuộc vào điều kiện kinh tế và mức sống xã hội. Hiện nay, các tiêu chuẩn vệ sinh môi trường liên quan đến xử lý nước thải và xả nước thải vào môi trường tự nhiên còn chưa đồng bộ,
có những điểm còn mâu thuẫn. Thậm chí, có một vài chỉ tiêu không thể đạt được trong xử lý nước tiêu chuẩn. Nếu khai thác điều kiện tiếp nhận của môi trường tiếp nhận, có thể dẫn nước đi xa hơn để tránh xả vào nguồn nước thô trong hệ thống cấp nước và những khu vực đông dân cư…Tuy nhiên, dù yêu cầu xử lý chỉ giới hạn ở mức này, nhưng với những người thiết kế có kinh nghiệm, vẫn có thể làm cho chất lượng nước xử lý cao hơn nếu biết khai thác hợp lý hiện tượng anoxic.
- Tái sử dụng nước thải sau xử lý: đây là vấn đề cũng nên quan tâm vì nó góp phần giảm giá thành xử lý. Kết hợp hài hòa giữa trước mắt và lâu dài.
3.3 Đề xuất công nghệ xử lý
3.3.1 Phương án 1
Thuyết minh quy trình công nghệ phương án 1
Máy sàng rác Hầm tiếp nhận Bể điều hòa Bể lắng I Bể Aerotank Bể lắng II Máy thổi khí chìm Máy thổi khí Bể Phân hủy bùn Bể khử trùng Cặn tinh B ùn dư Nguồn tiếp nhận( QCVN 14:2008/BTNMT Cột A, giá trị C
: Đường nước thải : Đường bùn : Đường khí Bãi chôn lấp N ư ớ c t ác h b ù n SC R
Nước thải từ các hoạt động sinh hoạt của người dân trong dân cư theo hệ thống cống dẫn qua song chắn rác thô, tại đây rác có kích thước lớn hơn 20mm được loại bỏ, cho vào thùng chứa. Nước thải sau khi qua song chắn rác vào hầm tiếp nhận ( hay hố thu gom). Nước trước khi qua bể điều hòa sẽ được đưa qua song chắn rác tinh có nhiệm vụ giữ lại toàn bộ các loại rác có kích thước >2mm, làm giảm hàm lượng chất lơ lửng có trong nước thải, chất thải được đưa vào các thùng chứa bằng inox. Lượng rác từ 2 song chắn rác được thu gom và xử lý tại các nhà máy xử lý chất thải rắn.
Nước từ hố thu gom được bơm qua thiết bị tách rác tinh đến bể điều hòa. Bể điều hòa có nhiệm vụ điều hòa lưu lượng và nồng độ chất bẩn của nước thải, đảm bảo chế độ làm việc ổn định cho các công trình xử lý tiếp theo. Ngoài ra, tại đây nước thải được cấp khí của máy thổi khí, qua hệ thống đĩa phân phối khí nhằm khuấy trộn nước thải điều hòa lưu lượng và tạo điều kiện hiếu khí tránh hiện tượng phân hủy kị khí gây mùi hôi. Nước thải sau bể điều hòa sẽ được bơm về bể lắng I.
Bể lắng có dạng lắng đứng. Nước được phân phối vào ống trung tâm và tạo dòng từ dưới lên, trong quá trình phân phối nước, các cặn lơ lửng sẽ dính bám với nhau tạo thành các bông cặn có kích thước và trọng lượng lớn hơn, để tạo điều kiện cho quá trình lắng tốt hơn dưới tác dụng của trọng lực, phần nước trong sẽ được thu bằng máng thu nước. Nước thải sau khi qua bể lắng I được đưa vào bể Aerotank.
Ở đây, khí được cấp vào, nhờ các đĩa phân phối giúp cho quá trình hòa tan Oxy được hiệu quả. Mục đích trong giai đoạn này là dựa vào hoạt động phân hủy của VSV làm giảm lượng hữu cơ trong nước thải cũng như đông tụ các chất thải dưới dạng keo lắng. Sinh khối vi sinh vật tăng lên đồng thời hàm lượng chất hữu cơ giảm đi.
Sau khi qua bể Aerotank nước được bơm qua bể lắng II, bể lắng II có nhiệm vụ giúp cho việc lắng tách bùn hoạt tính và nước thải đã được xử lý, bùn lắng phần lớn được bơm tuần hoàn lại bể Aerotank, lượng bùn dư được bơm vào bể phân hủy bùn. Nước thải trước khi xả ra nguồn tiếp nhận phải cho qua bể khử trùng, nhằm loại bỏ các vi trùng gây bệnh.
3.3.2 Phương án 2
Thuyết minh sơ đồ công nghệ phương án 2
Hầm tiếp nhận
Lọc rác tinh
Bể điều hòa
Bể lắng đứng
Bểsinh hoc hiếu khí FBR Bể lắng II Bể khử trùng Bể phân hủy bùn Máy thổi khí Máy thổi khí chìm SC R
Nước thải vào
Cặn tươi Bùn dư N ư ớ c tá ch b ù n Nguồn tiếp nhận QCVN 14:2008/BTNMT Cột A, giá trị C Bãi chôn lấp
: Đường nước thải : Đường bùn : Đường khí
Nước thải từ các hoạt động sinh hoạt của người dân trong khu dân cư theo hệ thống cống dẫn qua song chắn rác thô, tại đây rác có kích thước lớn hơn 20mm được loại bỏ, cho vào thùng chứa. Nước thải sau khi qua song chắn rác vào hầm tiếp nhận. Nước trước khi qua bể điều hòa sẽ được đưa qua song chắn rác tinh có nhiệm vụ giữ lại toàn bộ các loại rác có kích thước> 2mm, làm giảm hàm lượng chất lơ lửng có trong nước thải.
Nước từ hố thu gom qua thiết bị tách rác tinh đến bể điều hòa . Bể điều hòa có nhiệm vụ điều hòa lưu lượng và nồng độ chất bẩn của nước thải, đảm bảo chế độ làm việc ổn định cho các công trình xử lý tiếp theo. Ngoài ra, tại đây nước thải được cấp khí của máy thổi khí chìm, nhằm khuấy trộn nước thải điều hòa lưu lượng và tạo điều kiện hiếu khí tránh hiện tượng phân hủy kị khí gây mùi hôi. Nước thải sau bể điều hòa sẽ được bơm về bể lắng I.
Bể lắng có dạng lắng đứng. Bể lắng I có tác dụng lắng bớt một phần cặn hữu cơ trong nước thải, từ đây nước thải được chảy trọng lực sang bể hiếu khí có lớp vật liệu lọc được đặt ngập trong nước
Trong bể sinh học hiếu khí có vật liệu đệm, các chất hữu cơ hòa tan và không hòa tan chuyển hóa thành bông bùn sinh học – quần thể vi sinh vật hiếu khí - có khả năng lắng dưới tác dụng của trọng lực. Nước thải chảy liên tục vào bể sinh học trong đó khí được đưa vào cùng xáo trộn với bùn hoạt tính, cung cấp oxy cho vi sinh phân hủy chất hữu cơ. Dưới điều kiện như vậy, vi sinh dùng chất dinh dưỡng là BOD, N, P trong nước để sinh trưởng tăng sinh khối và kết thành bông bùn ở dạng bám dính. Hỗn hợp này sau một thời gian bám vào vật liệu lọc sẽ bị tróc ra và chảy đến bể lắng sinh học.
Sau khi qua bể sinh học hiếu khí, nước sẽ chảy thủy lực qua bể lắng II để lắng lại những bông bùn hoạt tính, phần nước trong sẽ chảy qua bể khử trùng để khử vi sinh vật còn lại trong nước thải trước khi ra nguồn tiếp nhận.
Phần bùn từ bể lắng I và bể lắng II sẽ dẫn qua bể phân hủy bùn kị khí, sau đó được hút định kì.
3.3.3 Nhận xét và lựa chọn
Phương án 1:
- Tiết kiệm diện tích xây dựng lớn so với các hệ thống xử lý sinh học tự nhiên như: Mương oxy hóa…
- Nồng độ Nitơ và phospho vẫn cao sau khi xử lý - Chi phí đầu tư lớn
- Khó vận hành và kiểm soát
- Nhân viên vận hành phải có trình độ
Phương án 2
- Xử lý được Nitơ và phospho
- Khả năng lắng cặn bông bùn tốt hơn - Chi phí đầu tư lớn
- Dễ vận hành
- Hiệu quả xử lý cao. Hiệu quả xử lý COD 80- 95%
Do phương án 2 có nhiều ưu điểm nổi bật vượt trội so với phương án 1, vì vậy ta sử dụng phương án 2 để xây dựng hệ thống xử lý nước thải cho khu dân cư
CHƯƠNG IV: TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ 4.1 Nhiệm vụ thiết kế và cơ sở tính toán
4.1.1 Nhiệm vụ thiết kế
Thiết kế công nghệ khu dân cư, với lưu lượng trung bình ngày đêm là 1200m3/ ngày. Yêu cầu tính toán thiết kế về mặt công nghệ đối với hệ thống xử lý nước thải trên, thể hiện mặt bằng của hệ thống xử lý nước thải. Tiêu chuẩn của nước thải sau xử lý là QCVN 14:2008/BTMT, Cột A, giá trị C. Nồng độ chất ô nhiễm và yêu cầu về chất lượng nước xả vào nguồn tiếp nhận được thể hiện ở bảng sau:
Bảng 4.1: Thông số đầu vào và đầu ra của nước thải khu dân cư
STT Thông số Đơn vị Đầu vào 14:2008/BTNMTQCVN
Cột A, giá trị C 1 pH - 6,1 6 – 9 2 BOD5 mg/l 250 30 3 COD mg/l 400 50 4 Chất rắn lơ lửng (SS) mg/l 300 50 5 Nitrat NO3-( tính theo N) mg/l 32 15 6 Phosphat PO43-( tính theo N) mg/l 8 4 7 Amoni ( tính theo N) mg/l 32,5 5 8 Sulfua (tính theo H2S) mg/l 0,4 1,0 9 Dầu mỡ thực vật mg/l 1,25 10 10 Coliform MPN/100ml 2,2x105 3000
Nguồn: Viện Nghiên Cứu Công Nghệ Môi Trường và Bảo Hộ Lao Động
BOD tương đối thấp nên công nghệ xử lý phù hợp là công nghệ xử lý sinh học. Ngoài ra, trong nước thải sinh hoạt của khu dân cư còn có hàm lượng vi sinh dù ít hay nhiều, nó là nguồn lây truyền khi thải ra môi trường, vì vậy phải có hệ thống khử trùng nước thải trước khi xả ra nguồn tiếp nhận.
4.1.2 Cơ sở tính toán
Nội dung xác định các thông số tính toán: - Lưu lượng tính toán
- Mức độ cần xử lý nước thải
• Các lưu lượng tính toán cần xác định
Lưu lượng trung bình ngày đêm: = 1200m3 / ngày
Lưu lượng trung bình giờ:
= = = 50 m3/h
Lưu lượng giây trung bình: