Thành phần và tính chất nước thải

6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

3.2.2 Thành phần và tính chất nước thải

Thành phần và lưu lượng nước thải là hai thông số quan trọng nhất, đóng vai trò quyết định trong việc xác định công nghệ, tính toán thiết kế các công trình đơn vị, cũng như lựa chọn thiết bị

Để có cơ sở để đánh giá chất lượng nước thải của Công ty TNHH VMC Hoàng Gia, ngày 10/11/2010, Viện Nghiên Cứu Công Nghệ Môi Trường & Bảo Hộ Lao Động, số 314 Trường Chinh, P.13, Q Tân Bình, Tp. HCM đã tiến hành lấy mẫu nước thải của Công ty tại vị trí đường ống xả thải ra nguồn tiếp nhận. Kết quả phân tích mẫu nước được thể hiện trong bảng 3.1.

Đồ án tốt nghiệp

SVTH: Đỗ Minh Hát GVHD: Ths. Võ Hồng Thi

Bảng 3.1: Thành phần tính chất nước thải công ty TNHH VMC Hoàng Gia

và yêu cầu sau khi xử lý

STT Chỉ tiêu Đơn vị Giá trị QCVN

đầu vào 14:2008/BTNMT (loại A) 01 pH 6,74 5 - 9 02 BOD5 (20oC) mg/l 215 30 03 COD mg/l 421 - 04 Chất rắn lơ lửng (SS) mg/l 36,7 50

05 Phosphat (PO3-4) (tính theo P) mg/l 11,7 6

06 Amoni (tính theo N) mg/l 32,5 5

07 Nitrat (NO3-) ( tính theo N) mg/l 12,5 30

08 Sulfua (tính theo H2S) mg/l 0.4 1,0

09 Dầu mỡ thực vật mg/l 1,25 10

10 Coliform MPN/100ml 2,2 x 105 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 đã cơ bản đạt chỉ tiêu nguồn tiếp nhận chỉ còn một số thông số như BOD, Phosphat, Amoni, Coliforms còn khá cao và cần tiếp tục xử lý đạt loại A - QCVN 14:2008/BTNMT trước khi xả vào nguồn tiếp nhận.

3.3 Đề xuất quy trình công nghệ xử lý phù hợp

Dựa trên việc phân tích lưu lượng, thành phần nước thải, yêu cầu mức độ xử lý, điều kiện kinh tế, kỹ thuật đề xuất 2 phương án xử lý nước thải cho công ty TNHH VMC Hoàng Gia như sau:

Đồ án tốt nghiệp SVTH: Đỗ Minh Hát

3.3.1 Phương án 1

Máy thổi khí

GVHD: Ths. Võ Hồng Thi

Nước thải sinh hoạt 205 m3/ngày.đêm

Giỏ chắn rác

Hố thu nước thải

Bơm

Bể điều hòa Nước tách từ bể nén và sân phơi bùn

Bơm Bơm Bể chứa và Bể SBR nén bùn Bùn dư Bơm Hóa chất khử trùng

Bể trung gian Sân phơi bùn Bơm Bể lọc áp lực Chôn lấp Hạng mục Bể khử trùng hiện hữu Nguồn tiếp nhận QCVN 14-2008, Cột A

N ƣ ớc tá ch bù n Đồ án tốt nghiệp SVTH: Đỗ Minh Hát 3.3.2 Phương án 2

Nước thải sinh hoạt 205 m3/ngày.đêm

Giỏ chắn rác Hố thu nước thải

Bơm Bể điều hòa Máy thổi khí Bơm

Aerotank Bể lắng 2 Hóa chất khử Bể khử trùng GVHD: Ths. Võ Hồng Thi Hạng mục hiện hữu Bơm Bể chứa và nén Bùn dƣ bùn ĐỊNH KỲ HÚT BÙN Bơm trùng Nguồn tiếp nhận QCVN 14-2008, Cột A

Đồ án tốt nghiệp SVTH: Đỗ Minh Hát GVHD: Ths. Võ Hồng Thi 3.3.3 So sánh 2 phương án xử lý Bảng 3.2: So sánh 2 phƣơng án xử lý Phƣơng án Phƣơng án 1 (Bể SBR)

Ƣu điểm - Quá trình xử lý đơn giản, ổn

định không bị ảnh hưởng nhiều khi lưu lượng thay đổi đột ngột. - Không cần hệ thống bùn tuần hoàn.

- Không cần bể lắng II.

- Giảm diện tích đất xây dựng và chi phí đầu tư.

- Có khả năng khử được các hợp chất chứa N, P.

Nhƣợc điểm - Công nghệ sinh học - bể SBR

đòi hỏi sự ổn định tính chất nước thải trước xử lý.

- Người vận hành phải có kinh ngiệm và thường xuyên theo dõi chặt chẽ các giai đoạn XLNT của bể SBR.

Phƣơng án 2 (Bể Aerotank)

- Bể Aerotank phù hợp sử dụng trong trường hợp nước thải có lưu lượng bất kì.

- Hệ thống được điều khiển hoàn toàn tự động, vận hành đơn giản, ít sửa chữa.

- Dễ khống chế các thông số vận hành

- Hiệu quả xử lý BOD, COD khá cao

- Lượng bùn sinh ra nhiều

- Khả năng xử lý N, P không cao

Nhận xét: Sau khi so sánh ưu, nhược điểm 2 công nghệ xử lý thấy rằng: Phương án 1 có nhiều ưu điểm phù hợp với yêu cầu thiết kế cho trạm xử lý nước thải công ty TNHH VMC Hoàng Gia về quy mô, kinh tế, quản lý, vận hành. Chính vì vậy chọn phương án 1 để tính toán thiết kế cho trạm xử lý nước thải công ty TNHH VMC Hoàng Gia công suất 205m3/ngày.đêm.

Đồ án tốt nghiệp

SVTH: Đỗ Minh Hát GVHD: Ths. Võ Hồng Thi

3.3.4 Thuyết minh quy trình công nghệ lựa chọn ( Phương Án 1 )

Nước thải từ hầm tự hoại của nhà vệ sinh tự chảy về hố thu của trạm xử lý nước thải theo đường ống chính. Nước thải trước khi đi vào hố thu đi qua giỏ chắn rác để loại bỏ những loại rác thô để bảo vệ bơm trong hố thu. Nước thải từ hố thu được luân phiên bơm bằng 2 bơm chìm vào bể điều hòa.

Bể điều hòa có nhiệm vụ điều hòa lưu lượng và hàm lượng chất thải trong nước thải đi vào trạm xử lý, Bể điều hoà được lắp đặt hệ thống sục khí để khuấy trôn và giảm một phần BOD. Nước thải từ bể điều hòa được bơm qua bể Sequencing Batch Reactor (SBR) bằng 2 bơm chìm.

Trong bể SBR (Sequencing Batch Reactor) ta bố trí hệ thống phân phối khí trên khắp diện tích bể. Bể hoạt động gồm 5 pha thực hiện nối tiếp nhau: pha làm đầy (Fill), pha phản ứng (React), pha lắng (Settle), pha tháo nước sạch (Decant), pha chờ (Idle).

Thải bỏ bùn không nằm trong các hoạt động của bể SBR vì không có thời gian định cho quá trình thải bỏ. Bùn thường được thải bỏ trong pha lắng hoặc pha chờ. Khối lượng bùn và tầng số thải bùn được quy định dựa vào hiệu quả xử lý mong muốn. Do quá trình sục khí và lắng diễn ra trong cùng một bể nên không có bùn chết trong quá trình phản ứng và không cần phải tuần hoàn bùn để duy trì nồng độ bùn trong bể phản ứng. Bùn được xả hút định kỳ về bể chứa nén bùn để giảm lượng ẩm có trong bùn đến mức cho phép trước khi bơm lên sân phơi bùn. Còn phần nước trong được thu bằng một thiết bị đặt biệt dùng cho bể SBR chảy về bể chứa trung gian. Từ bể chứa trung gian được bơm lên bể lọc áp lực để tách các cặn lơ lửng còn lại trong nước thải rồi từ đây được dẫn sang bể tiếp xúc, tiếp xúc vơi clorine trong một thời gian nhất định sau khi thải ra bể khử trùng, nước thải đã đạt tiêu chuẩn đối với nguồn thải loại A theo QCVN 14 - 2008 và có thể xả ra nguồn tiếp nhận.

Đồ án tốt nghiệp

SVTH: Đỗ Minh Hát GVHD: Ths. Võ Hồng Thi

CHƢƠNG 4: TÍNH TOÁN CÔNG TRÌNH XỬ LÝ 4.1 Mục tiêu

Tính toán thông số dòng vật chất, kích thước công trình. Gía trị lưu lượng dùng để thiết kế:

Hệ số không điều hòa của nhà máy là: Kmax = 2,5, Kmin = 0,4 QTB = 205 m3/ngày = 205 m3/24h = 8,54 m3/h

Qmax = 2.5QTB = 2,5 x 205 m3/ngày = 512,5 m3/24h = 21,35 m3/h Qmin = 0.4QTB = 0,4 x 205 m3/ngày = 82 m3/24h = 3,42 m3/h Bảng 4.1 Các thông số lưu lượng dùng trong thiết kế.

Thông số Ký hiệu, đơn vị Giá trị Lưu lượng giờ trung bình QTB (m3/h) 8,54 Lưu lượng giờ lớn nhất Qh,max (m3/h) 21,35 Lưu lượng giờ nhỏ nhất Qh,min (m3/h) 3,42

4.2 Tính toán

4.2.1Giỏ chắn rác:

Giỏ chắn rác gữi lại các tạp chất có kích thước lớn hơn 5mm.

Do công suất nhỏ và lượng rác không nhiều, chọn giỏ chắn rác thủ công dạng giỏ chứa. Khung gia công bằng V3 inox 304, lưới bao bằng inox 304 lỗ 3 - 5 ly. Rác thu gom được hợp đồng với công ty môi trường đô thị thu gom và xử lý.

Bảng 4.2Các thông số chọn giỏ chắn rác Thông số Làm sạch thủ công Kích thước giỏ chắn rác: Rộng, mm 300 Di, mm 300 Cao, mm 500 Kích thước lỗ, mm 3-5

Đồ án tốt nghiệp

SVTH: Đỗ Minh Hát GVHD: Ths. Võ Hồng Thi

4.2.2 Hầm bơm tiếp nhận

4.2.2.1 Nhiệm vụ:

Hầm tiếp nhận nước thải là nơi tập trung toàn bộ nước thải từ các hầm tự hoại của công ty để đảm bảo lưu lượng tối thiểu cho bơm nước về bể điều hịa hoạt động an toàn.

4.2.2.2 Tính toán:

Hầm bơm đã được công ty TNHH VCM Hoàng Gia xây sẵn và trang bị hai bơm chìm để bơm vào cống thoát nước chung của khu vực.

Kích thước thực tế của hầm bơm: Dài x Rộng x Cao = 3,5 x 1,8 x 3m Thể tích thực của bể: V = 18,9 m3

Theo lý thuyết thể tích hầm bơm được tính: V = Qh,max .t Trong đó: V Thể tích hầm bơm, V = 18,9 m3

Qh,max : lưu lượng lớn nhất trong một giờ t: thời gian lưu nước của hầm bơm

t V  18,9m3 3  0,885m  53phut1

Q 21,35m / h

Với thời gian lưu nước ở hầm bơm t = 53 phút hoàn toàn thỏa mãn quy phạm 10 - 30 phút. Chọn hầm tiếp nhận này làm hầm bơm bơm nước vào bể điều hòa.

Tại hầm tiếp nhận công ty TNHH VMC Hoàng Gia đã trang bị hai bơm chìm để bơm nước thải vào mạng lưới thoát nước chung của khu vực. Công suất của mỗi bơm N=1 Hp, cột áp H=8m, lưu lượng 12,5m3/h, hãng sản xuất HCP Đài Loan.

Ống chuyển nước từ hầm tiếp nhận về bể điều hòa là ống nhựa uPVC 90mm. Do đó ta chọn hai bơm này để bơm nước vào bể điều hòa.

Bảng 4.3 Các thông số thiết kế và kích thước hầm bơm tiếp nhận

STT Thông số Đơn vị Giá trị

1 Lưu lượng giờ lớn nhất, Qhax m3/h 21,35 2 Thời gian lưu nước, t phút 53 3 Thể tích thực hầm bơm, V m3 18,9

Đồ án tốt nghiệp

SVTH: Đỗ Minh Hát GVHD: Ths. Võ Hồng Thi

4 Chiều sâu hữu ích, h m 2

5 Kích thước hầm bơm Chiều dài, L m 3,5 Chiều rộng, B m 1,8 Chiều sâu tổng cộng, H m 3 4.2.3 Bể điều hòa 4.2.3.1 Nhiệm vụ

Do tính chất nước thải thay đổi theo từng ca và không ổn định. Vì vậy cần thiết xây dựng bể điều hòa để điều hòa về lưu lượng và nồng độ nước thải. Đồng thời khi làm thoáng nhờ cấp khí ôxy vào nước thải sẽ tránh sinh mùi hôi thối tại đây và làm giảm khoảng 20 -30% hàm lượng COD, BOD có trong nước thải.

Việc sử dụng bể điều hòa trong quá trình xử lý mang lại một số thuận lợi sau:

+ Ổn định lưu lượng và nồng độ các chất đi vào công trình xử lý sinh học.

+ Tăng cường hiệu quả xử lý nước thải của công trình xử lý sinh học phía sau, như giảm thiểu hoặc loại bỏ hiện tượng gây sốc do tăng tải trọng đột ngột, pha loãng các chất gây ức chế cho quá trình xử lý sinh học, ổn định pH của nước thải mà không cần tiêu tốn nhiều hóa chất.

+ Giúp cho nước thải cấp vào các bể sinh học được liên tục trong giai đoạn các phân xưởng không xả nước.

4.2.3.2 Tính toán

 Kích thước bể:

Thời gian lưu nước trong bể điều hòa 4 - 8h, Chọn t = 6h Thể tích bể điều hòa

V Qht  8,54m 3 3

/h  6h  51,25m

Chọn bể hình khối chữ nhật, chiều cao làm việc h = 4m, chiều cao bảo vệ hbv=1m

Đồ án tốt nghiệp SVTH: Đỗ Minh Hát Diện tích mặt bằng bể F  V H GVHD: Ths. Võ Hồng Thi 51,25m 3 2  12,8m 4m

Kích thước bể điều hòa: L x B x H = 4m x 3,5m x 5m Vật liệu xây dựng

Chọn vật liệu xây dựng bể điều hòa là bê tông cốt thép M250, thành dày

200mm, bản đáy dày 300 mm, sắt Nhật đan thành hai lớp, @200 phi 14, chống thấm sika bên trong 2 lớp, bên ngoài quét bentum.

Thông số và kích thước bể thể hiện trong bảng 4.4.

Bảng 4.4 Thông số và kích thước bể điều hoà

STT Thông số Đơn vị Giá trị

1 Thời gian lưu nước, t H 6

2 Thể tích thực của bể, V m3 70

3 Chiều cao làm việc, h M 4

4 Chiều cao bảo vệ, hbv M 1

5 Chiều cao xây dựng, H M 5

6 Bề rộng của bể, B M 3,5

7 Chiều dài bể, L M 4

Dạng khuấy trộn, tính thiết bị xáo trộn bể điều hòa: Bảng 4.5 Các dạng khuấy trộn ở bể điều hòa

Dạng khuấy trộn Giá trị Đơn vị Khuấy trộn cơ khí 4 - 8 W/m3 thể tích bể Khí nén, tốc độ khí nén 10 - 15 L/m3.ph (m3 thể tích bể)

Do nhiệt độ của nước thải ở khoảng 200C - 250C trong khi nhiệt độ của khí từ máy thổi khí cao hơn nhiều (khoảng 400C) nên khi cấp khí vào bể điều hòa vừa h òa trộn các dòng nước vừa nâng nhiệt độ của nước thải (vì yêu cầu của nước thải khi vào các công trình sinh học là phải có nhiệt độ từ 28 ÷ 35oC để thích hợp cho các phản ứng sinh học).

Đồ án tốt nghiệp

SVTH: Đỗ Minh Hát GVHD: Ths. Võ Hồng Thi

Vậy chọn khuấy trộn bể điều hòa bằng hệ thống thổi khí Lượng khí nén cần thiết cho khuấy trộn

qk RVtt  0,014m3/m3.ph70m Với 3  0,98m3/ph  980L/ ph R: Tốc độ khí nén, R = 10 - 15L/m3.ph, chọn R = 14L/m3.ph Vtt: Thể tích thực tế của bể, Vtt = 70m3

Chọn đĩa phân phối khí bố trí theo chu vi thành có lưu lượng khí 120l/ph. Số đĩa phân phối khí cần thiết cho khuấy trộn

n  q K

r

980L/ ph

  8,2 cái, chọn 9 cái

120L/ ph

Chọn đĩa phân phối khí tinh loại EPDM, đĩa mịn 9”, đường kính 270mm Theo chiều dài bể đặt 3 đĩa, đĩa cách thành bể 0,67m, các đĩa cách nhau:

n  40,672

2 1,33m

Theo chiều rộng bể đặt 3 đĩa, đĩa cách thành bể 0,55m, các đĩa cách nhau:

n  3,50,552 2 1,2m  Tính toán ống dẫn khí nén: Đường ống chính: D  4q KK vKhi  40,0154   0,036m 36mm 153,14

qKK lưu lượng không khí cần thiết, qKK=924l/ph = 0,0154m3/s Vkhi vận tốc dòng khí 15m/s

Vậy chọn ống dẫn khí chính phân phối vào bể điều hòa là ống inox SUS304  42mm Đường ống nhánh d  4q KK vKhi  40,00308   0,0255m 63,14

Đồ án tốt nghiệp

SVTH: Đỗ Minh Hát GVHD: Ths. Võ Hồng Thi

vKhí vận tốc không khí trong ống chọn 6m/s

Vậy chọn ống dẫn khí nhánh vào bể điều hòa bằng inox SUS304  27mm.  Tính toán bơm nước thải vào bể SBR.

Lưu lượng bơm: Q= 25,625m3 vậy lưu lượng mỗi bơm 25,625 m3/3h = 8,542 m3/h = 205m3/ngày

Cột áp bơm: H = 10 m Công suất bơm:

N = Q  g H

1000

20510009,8110

= = 0,274 kW.

24606010000,85

Chọn loại bơm nhúng chìm đặt tại bể điều hòa có lưu lượng Qb = 8,542m3/h. Cột áp H =10 m, công suất N = 0,5 Hp, hãng sản xuất Tsurumi - Nhật.

Đường ống dẫn nước vào bể SBR:

Vận tốc dòng chảy trong ống có áp là v = 0,7 - 1,5 m/s. Chọn v=1,0 m/s. Đường kính ống dẫn nước: D = 4xQ xv 4x205  =0,055 (m).  1,0x246060

Kiểm tra lại vận tốc nước trong ống: V= 4xQ 2 4x205  1,2m/s > v=1m/s 2 xD x(0,05) x x60x60  thõa điều kiện.

Vậy chọn ống nước sang bể SBR là ống nhựa uPVC có  60mm.  Vật liệu xây dựng

Chọn vật liệu xây dựng bể điều hòa là BTCT M250, thành dày 200mm, bản đáy dày 300 mm, sắt Nhật đan thành hai lớp, @200 phi 14, chống thấm sika bên trong 2 lớp, bên ngoài quét bentum.

4.2.4 Bể SBR

Các thông số đầu vào của bể SBR: - Công suất thiết kế: Q=205m3/ngđ. - BOD5 = 215 mg/l.

Đồ án tốt nghiệp

SVTH: Đỗ Minh Hát GVHD: Ths. Võ Hồng Thi

- COD = 420 mg/l

Các thông số đầu ra: (Theo tiêu QCVN 14 - 2008, cột A) - BOD5  30 mg/l

- COD  - mg/l

Các thông số thiết kế:

- Nồng độ bùn hoạt tính ở đầu vào của bể X0 =0.

- Thời gian lưu bùn (tuổi của bùn)  c=10 - 30 ngày, chọn 10 ngày - Tỷ số F/M = 0,05-0,2 ngày-1

- Nồng độ bùn hoạt tính lơ lửng trong bể: X=2000 - 5000 mg/l, chọn X=3500