Các thông số thiết kế bể
Lưu lượng nước thải xử lý : 60 m3/ngày đêm.
Các chỉ tiêu chất lượng nước chảy đến nhà máy xử lý nước thải: BOD5 ≤ 400mg/L; SS ≤ 400mg/L; COD ≤ 600mg/ L.
Yêu cầu chất lượng nước thải đầu ra: BOD5 ≤ 30mg/L; SS ≤ 30mg/L; COD ≤ 120mg / L. Lượng BOD5 đầu vào là 175 mg/L
SS = 120 mg/L BOD5 = 0,65 COD Nhiệt độ nước thải 300C
Tỉ lệ BOD toàn phần: N: P = 100: 5:1 Hàm lượng DO duy trì trong bể ở 2 mg/L Hàm lượng N = 8,75 mg/L
F/M=0,2 (chọn theo bảng 1 với hiệu suất xử lý BOD5 là 85-90%) Nồng độ bùn hoạt tính ở đầu vào của bể X=0
- Nhu cầu cấp oxy cho bể
Nhu cầu cấp ôxy trong 1 ngày đêm cho qui trình xử lý vi sinh và khử nitơ như sau:
Qo = 1,2*BOD5 + DO*Q + NOD*=
=1,2*[(175-30)*60000/106]+2*10-6*60000+(8,75*60000/106)*4,5=12,922O2/ngđ) Giá trị nhu cầu ôxy thực tế xác định theo công thức sau:
Qoth=k*Qo =1,2Qo = 1,2*13 =15,6 O2/ngđ)
Thể tích cần cung cấp là VO2=(15,6/32)*24=11,7 m3
Nhu cầu không khí cần cung cấp là: Không khí chiếm 20,9% thể tích là Oxy Vkk= =56 (m3kk/ngđ)
- Tổng lượng bùn thải ra
Tổng lượng bùn sản sinh tính theo công thức:
Gbùn= 0,8(SS)+ 0,3(BOD5)= 0,8(7,2) + 0,3(10,5)=8,91 Kg/ngày
- Thời gian lưu bùn
SRT = =)
- Thể tích của bể UNITANK
V == (m3) Chọn chiều cao xây dựng bể: H=1,2 m
Chiều cao bảo vệ bể: Hbv = 0,3 m
Vậy chiều cao xây dựng bể là Hxd= 1,2+0,3=1,5 m Diện tích bể là S= m2
Vậy kích thước của bể UNITANK là: LxBxH=6mx2mx1,5m
- Tính toán đường kính ống dẫn nước vào và ra khỏi bể UNITANK
Ta có lưu lượng Q= 60 m3
D=
CHƯƠNG 4
VẬN HÀNH VÀ ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG UNITANK 4.1. Vận hành hệ thống UNITANK
Để vận hành hệ thống UNITANK ta cần tiến hành các thao tác: khởi động kỹ thuật, khởi động hệ thống sinh học,...
• Khởi động kỹ thuật:
Kiểm tra hệ thống điện cung cấp cho toàn bộ hệ thống. Kiểm tra hóa chất cần cung cấp và mực nước trong các bể.
Kiểm tra kỹ thuật toàn bộ hệ thống (vận hành các bơm, sục khí, các van, chạy chương trình,..). Đồng thời thực hiện việc thử bằng nước sạch trước khi vận hành hệ thống trên nước thải thực tế.
• Khởi động hệ thống sinh học
Để khởi động hệ thống sinh học thì cần phải có sẳn lượng sinh khối trong các hệ thống xử lý. Sinh khối có thể được phát triển thông qua việc cấp nước thải liên tục vào bể phản ứng. Để tiết kiệm thời gian , cấy vào bể phản ứng sinh khối được lấy từ nhà máy xử lý nước thải đang hoạt động hoặc sinh sinh khối vi sinh chuyên biệt.
Các sinh khối thông thường được nuôi cấy từ các hệ thống xử lý bùn hoạt tính đang hoạt động, hoặc nguồn sinh khối có thể được lấy từ các nguồn khác. Khi đó sẽ đòi hỏi mất nhiều thời gian hơn. Hàm lượng sinh khối sau khi cấy nằm trong khoảng 2g/l. Khởi động tải sinh khối thật thấp không vượt quá giá trị thiết kế. Nếu chất lượng nước thải sau xử lý tốt (BOD, COD, và Nito), tăng tải trọng. Tuy nhiên tăng tải trọng cần đảm bảo hàm lượng sinh khối thích hợp.
• Các thông số cần xem xét trong quá trình vận hành
- COD; BOD; MLSS; MLVSS; N (N-NH3; N-NO2; N-NO3; N kiejdahl), P (ortho P, Poly P)
- Thể tích sinh khối: thể tích bùn lắng sau 30 phút (V Thí nghiệm = 1lít) - Chỉ số thể tích sinh khối: SVI (ml/g) =
- Tải trọng hữu cơ: Với COD: OLR = Với BOD: OLR = - Tải sinh khối:
- Tải trọng bề mặt: là lượng nước chảy vào bể lắng trong một giờ trên một mét vuông bề mặt lắng Vs (m3/m2.h) =
- Thời gian lưu trung bình của sinh khối: là tuổi của sinh khối
MCRT (ngày) =
- Các thông số vận hành hệ thống
4.2. Điều khiển hệ thống UNITANK
Phương pháp tích hợp bùn hoạt tính là quá trình làm giảm sinh hóa. Với những thiết bị như: bình Oxi hóa lỏng, điện cực Oxi hóa, máy đo nồng độ chất thải, lưu lượng kế hay pH kế v..v..có thể giúp điều khiển và theo dõi các sinh vật xử lí một cách đơn giản mà lại chặt chẽ.
Căn cứ vào chất lượng nước thu được và lượng nước sau mỗi chu trình mà thay đổi hoặc ấn định chu kì vận hành, cũng có thể thay đổi điểm dẫn nước để đạt được lượng chất thải tương ứng. Trong hệ thống loại bỏ những chất cặn bã cần thiết, trong bể chứa ngoài thiết bị sục khí, còn được lắp đặt các cánh khuấy. Căn cứ vào số chỉ thị trên máy để biết lượng Oxi cung cấp cho bể hiếu khí, khởi động máy khuấy để đảm bảo đầy đủ lượng Oxi thay thế. Điều kiện thiếu khí hay yếm khí như sơ đồ hình 4.1 biểu thị.
Hình 4.1: Sơ đồ vận hành của vi sinh vật trong bể
Ngoài ra dựa vào giá trị hóa lỏng Oxi của quá trình yếm khí để kiểm soát hoạt động của các cánh khuấy nhằm duy trì lượng Oxi hòa tan trong một phạm vi biến động nhất định. Còn có thể thông qua các thông số trắc định ORP để dễ dàng điều khiển quá trình phản ứng hóa, làm cho dòng các chất cặn đi vào luôn trong trạng thái yếm khí. Từ đó đạt được những yêu cầu xử lí về việc bài bỏ các chất thải.
4.3. Các thông số kiểm soát quá trình xử lý
Tải lượng hữu cơ
Tải lượng hữu cơ cao: DO thấp; bùn sáng nâu, lắng kém, tạo bọt
Tải lượng hữu cơ thấp: DO cao, bùn lắng nhanh, nén tốt, bùn xốp, nâu. Xuất hiện lớp mỡ và váng nổi trên bề mặt
Tải lượng bề mặt thích hợp : 0,3 – 1 m3/m2/h
Bùn lắng kém:
Nổi trên mặt: Quá trình khử nitrat, sinh ra N2, thiếu dinh dưỡng xuất hiện vi khuẩn
filamentous, hoặc dư dinh dưỡng, bùn chết nổi trên bề mặt.
Sinh khối phát triển tản mạn: do tải lượng hữu cơ cao hoặc thấp, dư oxy, nhiễm độc. Sinh khối đông kết: Thiếu oxy, thiếu dinh dưỡng, chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học.
Oxy hoà tan:
Phụ thuộc vào tải lượng hữu cơ và hàm lượng sinh khối. DO thích hợp: 1-2 mgO2/l. Thiếu oxy sẽ làm giảm hiệu quả xử lý, xuất hiện vi khuẩn hình que, nấm, giảm khả năng lắng và ức chế quá trình nitrat hoá.
BOD sau xử lý cao do: Quá tải, Thiếu oxy, pH thay đổi, nhiễm độc, xáo trộn kém.
N sau xử lý còn cao do: Công nghệ chưa ổn định. Có sự hiện diện các hợp chất N khó phân hủy, Sinh khối bùn trong bể cao, nhiễm độc, chết vi khuẩn.
N-NH3 cao do: pH không thích hợp (<6,5 hoặc > 8,5), Tuổi bùn thấp < 10 ngày, DO thấp < 2 mgO2/l, Tải N cao, Hiện diện chất độc, vận hành chưa ổn định, nhiệt độ thấp
N-NO3; N-NO2 cao do: pH không thích hợp (<6,5 hoặc > 8,5), Tải N cao, Hiện diện chất độc, vận hành chưa ổn định, nhiệt độ thấp, dư oxy (bể yếm khí), thiếu chất hữu cơ.
P: Yêu cầu ortho photphat : 1-2 mg/l, Thiếu phải bổ sung.
Các thông số kiểm tra trong quá trình vận hành
Lưu lượng: quyết định khả năng chịu tải của hệ thống và tải lượng bề mặt của bể lắng. Cần đảm bảo lưu lượng ổn định trước khi vào công trình sinh học.
F/M : thích hợp khoảng 0,2 – 0,6. Hạn chế tình trạng pH giảm, bùn nổi, lắng kém. Nếu F/M thấp: là do Vi khuẩn có cấu trúc đặc biệt – nấm, F/M cao: DO thấp, quá tải, bùn nén, lắng kém, có mùi tanh, hiếu quả xử lý thấp.
pH: Thích hợp là 6,5 – 8,5. pH cao do quá trình chuyển hoá N thành N-NH3 tốt, khả năng đệm cao. pH thấp: Quá trình nitrat hoá, hàm lượng HCO3- thấp. Cần tăng
cường hoá chất tăng độ kiềm. Cách khắc phục sự dao động pH này là cần cung cấp đủ dinh dưỡng, hàm lượng hữu cơ, hạn chế quá trình phân hủy nội bào, sử dụng hoá chất tăng độ kiềm
BOD/COD > 0,5 => Thích hợp cho phân hủy sinh học
Kiểm tra thường xuyên BOD và COD tránh hiện tượng thiếu tải hoặc quá tải
Chất dinh dưỡng: N, P đảm bảo tỉ lệ BOD:N:P = 100:5:1, nếu thiếu, phải bổ sung nguồn từ bên ngoài. Nước thải sinh hoạt, không cần thiết bổ sung N, P
Các chất độc : Kim loại năng, dầu mơ, hàm lượng Cl, sunfat, N-NH3 cao…
4.4. Ví dụ hệ thống UNITANK
Địa điểm: Nhà máy xử lý nước thải Khu phát triển công nghệ thành phố Vũ Hán, Trung Quốc
Thời điểm khảo sát: 30 tháng 5 năm 2011 đến 08 tháng 6 năm 2011
4.4.1. Lưu lượng, đặc tính chất lượng nước:
Đối với nước cấp:
- Lưu lượng nước cấp: 1311.3 m3/h - pH nước cấp: 6.71
- hàm lượng SS: 6.49
Mục tiêu chất lượng nước đầu ra: chất lượng nước đầu ra của nhà máy phải đạt tiêu chuẩn cấp độ B với các giá trị sau (đơn vị mg/l)
COD: 60 BOD5: 20 SS: 20 pH: 6-9 NH3-N: 8 (15)
Chú ý: nhiệt độ bên ngoài lớn nhiệt độ tiêu chuẩn 12oC Tổng phospho (TP) :
- Thời điểm trước 31 tháng 12 năm 2005 là 1.5 - Thời điểm từ 1 tháng 1 năm 2006 là 1
Fecal coliform: 10000
4.4.2. Xử lý nước thải chương trình tuyến đường quá trình thực tập, các nguyên tắcvà đặc điểm quá trình và đặc điểm quá trình
Nước thô được đưa vào qua màng lưới tách pha rắn lỏng, những chất cặn bã có kích thước lớn được giữ lại hoặc nổi lên trên. Sau đó thông qua trạm bơm, bùn hoạt tính được đưa vào cung cấp cho bể phản ứng. Sau đó, thông qua băng tải nước được vận chuyển đến bể phản ứng. Dưới tác động của quạt thông gió thực hiện quá trình sục khí. Cuối cùng nước được vận chuyển qua bể lắng thực hiện quá trình lắng cặn. Tại đây, bùn cặn được máy bơm vận chuyển thải ra ngoài. Tại bể sục khí xảy ra quá trình xử lý sinh học bao gồm 2 công đoạn. Đầu tiên là công đoạn khử nước sau đó vận chuyển bùn ra ngoài, thứ hai là công đoạn khử trùng bằng clo. Sau khi khử trùng bằng clo nước phải đạt tiêu chuẩn trước khi thải ra ngoài. Bởi vì nhà máy được thiết lập hệ thống tái sử dụng nước, vì vậy nước sau khi tiệt trùng thông qua bể sẽ trở lại và được tái sử dụng.
Sơ đồ dòng chảy quá trình nhà máy được hiển thị dưới đây:
4.4.2.2. Nguyên tắc quy trình và đặc điểm
Xủ lí nước thải với 3 cấp độ:
- Cấp độ 1 (xử lí vật lí): loại bỏ 70-80% chất rắn lơ lửng. Hoạt động ở chế độ lưới lọc thô và lưới lọc tinh: kiểm soát thời gian và kiểm soát mức độ, kiểm soát thời gian thường được ưu tiên, bắt đầu thiết lập 30 phút một lần. Lưới tinh được sử dụng để loại bỏ các hạt chất rắn lơ lửng lớn hơn, sạch hơn.
- Cấp độ 2 (xử kí sinh học): loại bỏ các chất hữu cơ BOD 80-90%. Bể phản ứng mục đích để loại bỏ BOD, COD, các hạt cặn lơ lửng. Bể có hệ thống sục khí, hệ thống thoáng khí, khử mùi, làm tăng hiệu quả phản ứng, đẩy nhanh quá trình tách cặn. Do hiệu ứng từ các máy sục khí tạo ra xoáy nước làm tăng diện tích tiếp xúc va chạm của cặn làm chúng bám dính nhau từ đó loại bỏ các chất hữu cơ ô nhiễm. Sau quá trình này, hàm lượng chất hữu cơ còn lại chỉ khoảng 5% .
- Cấp độ 3 (xử lí nâng cao): không có sự suy giảm chất hữu cơ N, P,…
4.4.3. Cấu trúc chính, chức năng, kích thước, thiết kế thông số, kiểm soát hoạt động và quản lý bảo trì và quản lý bảo trì
4.4.3.1. Tổng quan xây dựng nhà máy xử lý
Xây dựng Số lượng
Diện tích (m2)
Thông số kĩ thuật xây dựng Thời gian lưu nước Chiều sâu hiệu quả Kích thước Chiều cao
Trạm bơm nước 1 234.5125 18.25*12.85 5 Buồng kết bông 1 171 30*5.7 3 3’ 2.5 Bể unitank 2 6436.605 103.9*61.95 6.5 13h 6 Bể khử trùng 1 516.074 29.9*17.26 4.5 3’ 4 Khu vực lưu trữ 1 59.69 12.7*4.7 4 30’ 3.5 4.4.3.2. Một số lưu ý
Máy bơm khi đi vào hoạt động cần kiểm tra điệp áp, các thông số kĩ thuật, những rung động âm thanh không bình thường để tránh các sự cố nhiệt độ tăng do quá tải, tràn nguyên liệu…
Van đóng mở an toàn ko bị rò rỉ
Động cơ máy bơm không được làm việc liên tiếp, khoảng thời gian nghỉ giữa hai lần hoạt động ít nhất 15 phút
Bể nên được làm sạch thường xuyên, cẩn thận để kiểm tra tránh tình trạng máy bơm bị tắc nghẽn.
4.4.4. Các thông số hoạt động của bể UNITANK
- Bể unitank sục khí oxy hàm lượng 1.5-3.0 mg/l - Thời gian lưu nước là 60 phút
- Nồng độ bùn kiểm soát từ 1,5 ~ 3.0g / l, nếu vượt quá 4.0g / l phải bổ sung bùn, nếu ít hơn 1,5g / l phải thực hiện các biện pháp cần thiết để thúc đẩy sự tăng trưởng của bùn, không thể loại trừ bùn.
- pH kiểm soát trong khoảng 6-9 - Tỉ lệ bùn kiểm soát: 99.4-99.6% - Áp lức nước 6.1-6.15m
Những thay thổi trong mùa hè sẽ ảnh hưởng đến chu kì hoạt động.
4.4.5. Các chỉ số theo từng mục đích sử dụng
Các thiết kế nhà máy và cơ sở dữ liệu chỉ số chất lượng nước: Thông số Giá trị
nước đầu
Tiêu chuẩn
Nước cấp cho nông nghiệp Nước cấp thành phố Thủy lợi Nước Nước Trước xử Sau xử lí
vào đầu ra hạn hán tưới rau lí COD 400 60 200 300 150 871.98 34.01 BOD5 200 20 80 150 80 282.41 16.03 SS 300 20 150 200 100 554.3 12.66 NH3-N 30 8 (15) 12 30 30 14.14 2.88 TN 20 32.94 10.32 TP 5 1.5 5 10 10 9.56 1.03 PH 6-9 5.5-8.5 7.5 7.28
4.4.6. Chi phí đầu tư
Chi phí xây dựng của nhà máy là 70 triệu USD.
Chi phí của nhà máy hoạt động là 0,2-0,3 nhân dân tệ mỗi tấn nước thải.
4.4.7. Vấn đề cần lưu ý về dự án:
Khi nước cấp là quá lớn hoặc trường hợp khi trời mưa, xử lý nước thải tại nhà máy có bị tạm ngưng hoạt động do môi trường xung quanh sẽ tác động xấu đến quá trình xử lý nước thải.
Nhà máy cần thực hiện một số biện pháp cải thiện khả năng xử lý nước và kiểm soát chặt chẽ lượng nước đầu vào cũng như đầu ra.
CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN
Nền kinh tế thế giới nói chung và nước ta nói riêng hiện nay đang phát triển với tốc độ rất nhanh chóng. Nhiều nhà máy xí nghiệp tập trung, các khu đô thị mới, các công trình mới,.. được xây dựng bên cạnh đó là mức sống của con người ngày càng cao kéo theo sự gia tăng về nhu cầu sử dụng nước và theo đó thì lượng nước thải sinh ra cũng ngày càng tăng. Việc xây dựng các trạm xử lý nước thải từ khu dân cư, các khu công nghiệp đạt tiêu chuẩn không gây ảnh hưởng nhiều đến môi trường là vấn đề hết sức quan trọng. Với chuyên đề này thì chúng ta được tìm hiểu thêm về một công nghệ xử lý hiệu quả với những ưu điểm ưu việt, và công nghệ này cũng đang được cải tiến để ngày càng tốt hơn. Hi vọng trong tương lai sẽ có nhiều công nghệ xử lý nước thải tốt hơn nửa và đặc biệt là giá thành rẻ, vận hành dễ dàng để không có công ty hay nhà máy xí nghiệp nào vì sợ tốn chi phí mà xả trực tiếp nước thải chưa xử lý ra môi trường. Nhưng điều quan trọng vẫn nằm ở ý thức con người, chúng ta hãy tăng cường ý thức để bảo vệ lấy nơi mà chúng ta đang tồn tại.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] The system handles domestic wastewater biological method Unitank
[2] ZHANG Fa-gen1, LIU Jun-xin1, SUI Jun2, Sludge concentration dynamic