xu ly nuoc thai sinh hoat bang mang mbr

MÔN: THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ CHẤT THẢI ĐỀ TÀI: XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT BẰNG MÀNG MBR GVHD: ĐÀO MINH TRUNG NHÓM: 04 BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.. MBR là vi

MÔN: THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ CHẤT THẢI

ĐỀ TÀI: XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT BẰNG MÀNG MBR

GVHD: ĐÀO MINH TRUNG NHÓM: 04

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP HỒ CHÍ MINH

KHOA CNSH & KTMT

V

LỜI MỞ ĐẦU

• Nước ngọt là nguồn tài nguyên quý giá không thể thiếu đối với con người, cùng với sự phát triển của xã hội nhu cầu về nước sạch ngày càng tăng theo nhịp độ phát triển đô thị và phát triển xã hội, ngoài ra nhu cầu về nước ngọt cho nuôi trồng động, thực vật ngày càng nhiều Chất lượng nước cho mỗi đối tượng rất khác nhau nhưng có một điều cơ bản là các cây trồng, vật nuôi, con người tiêu thụ nước cần phải được phát triển bình thường không bị nhiễm độc trước mắt và lâu dài Điều đó đặt ra một vấn đề là cần bảo vệ nguồn nước cũng như môi trường sống quanh ta để đảm bảo cuộc sống lâu bền của loài người trên trái đất

• Để cải thiện tình trạng trên đã có rất nhiều phương pháp xử lý được đưa ra như phương pháp cơ học, hoá-lý, hoá học, sinh học nhưng trong đó phương pháp sinh học là phương pháp đem lại hiệu quả cao về kinh tế và không làm phức tạp thêm môi trường, phù hợp và dễ áp dụng ngoài thực tế Trong một phạm vi nhất định, phương pháp này không cần dùng đến hoá chất mà dùng chính hệ vi sinh vật có sẵn trong nước thải để phân huỷ các chất bẩn

1 Nước thải sinh hoạt

 NTSH là nước xả bỏ sau khi sử dụng cho mục đích sinh hoạt của cộng đồng

 Chúng phát sinh từ các hộ dân cư, có lưu lượng nhỏ, nhưng bố trí trên địa bàn rộng, khó thu gom triệt để nên được xếp vào nguồn phân tán

 Khối lượng NTSH của một cộng đồng dân cư phụ thuộc vào:

 Tập quán ( thối quen)

 Quy mô dân số

MBR là viết tắt cụm từ Membrance Bio Reactor (bể lọc sinh học bằng màng) có thể định nghĩa tổng quát là hệ thống xử lý vi sinh của nước thải bằng công nghệ lọc màng

MBR là kỹ thuật mới xử lý nước thải kết hợp dùng màng với hệ thống bể sinh học thể động bằng quy trình vận hành SBR sục khí

và công nghệ dòng chảy gián đoạn

MBR là kỹ thuật mới xử lý nước thải kết hợp quá trình dùng

màng với hệ thống bể sinh học thể động bằng quy trình vận hành SBR sục khí 3 ngăn và công nghệ dòng chảy gián đoạn MBR là sự cải tiến của quy trình xử lý bằng bùn hoạt tính, trong đó việc tách cặn được thực hiện không cần đến bể lắng bậc 2

2 Màng MBR

II TỔNG QUAN BỂ MBR TRONG XỬ LÝ

NƯỚC THẢI SINH HOẠT

1 Thành phần, đặt tính của nước thải sinh hoạt.

• NTSH chứa khoảng 58% chất hữu cơ và 42% chất khoáng

• Chất hữu cơ chứa trong nước thải bao gồm các hợp chất như

protein (40-50%), hydrat cacbon (25-50%), các chất béo và dầu

mỡ (10%)

• NTSH khi chưa bị phân hủy có màu nâu, chứa nhiều cặn lơ lửng

và chưa bốc mùi khó chịu

• Thành phần của nước thải sinh hoạt gồm 2 loại:

 Nước thải nhiễm bẩn do chất bài tiết của con người từ các phòng

vệ sinh

 Nước thải nhiễm bẩn do các chất thải sinh hoạt: cặn bã từ nhà bếp, các chất rửa trôi, kể cả làm vệ sinh sàn nhà

Chỉ số ô nhiễm Đơn vị

tính

Khoảng giá trị đặc trƣng của NT sinh hoạt (*)

2 Công nghệ xử lý bằng màng MBR.

 Quy trình xử lý bể sinh học bằng màng MBR (Membrane Bio

Reactor) có thể loại bỏ chất ô nhiễm và vi sinh vật rất triệt để nên hiện nay được xem là công nghệ triển vọng nhất để xử lý nước

thải

2 Công nghệ xử lý bằng màng MBR.

Ưu điểm của màng lọc MBR:

-Tăng hiệu qủa sinh học 10-30%

-Thời gian lưu nước ngắn (HRT:6h) -Thời gian lưu bùn dài (SRT: 6 tháng) -Bùn hoạt tính tăng 2-3 lần

-Không có lắng thứ cấp -Quy trình điều khiển tự động -Dễ điều chỉnh hoạt động sinh học -Chất lượng đầu ra không còn vi sinh vật -Tiết kiệm được diện tích xây dựng (vì không cần xây bể lắng &

bể khử trùng) -Tải trọng chất hữu cơ cao -Loại bỏ tất cả vi khuẩn, vi sinh vật có kích thước cực nhỏ, các Coliform, E-Col

Vai trò của MBR:

 Bể sinh học màng MBR có thể phù hợp để xử lý rất nhiều loại nước thải khác nhau như: nước thải sinh hoạt, nước thải đô thị, nước thải công nghiệp, nứơc thải nhà máy, nước rĩ rác, nước thải thuỷ hải sản……

- Tiền xử lý : lưới lọc, song chắn rác

- Xử lý bậc 1: khử các chất hữu cơ, vô cơ, vi sinh vật,các tạp chất rắn…

- Xử lý bậc 2: Phân tách 2 pha rắn và pha lỏng khi ra màng

2 Công nghệ xử lý bằng màng MBR.

1 Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng màng MBR

1.1 Sơ đồ công nghệ

Sử dụng công hiếu khí, thiếu khí kết hợp, sử dụng màng sinh học

để xử lý nước thải có chứa hàm lượng BOD5, COD, Nitơ và

photpho

III LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ

Nước thải Song chắn rác

Sân phơi bùn Phương án 1:

Trước khi vào hệ thống, nước được đưa qua song chắn rác nhằm giữ lại các loại rác có kích thước lớn

 Bể thiếu khí (Anoxic) nhằm phân hủy hợp chất hữu cơ và đề Nitrat hóa (khử Nitrat) trong điều kiện thiếu khí

 Sau khi xử lý sơ bộ nước thải sẽ được đưa vào bể hiếu khí ( bể

Areotank) có sử dụng màng lọc sinh học MBR.Tại đây, nước thải sẽ được thấm xuyên qua vách màng vào ống mao dẫn nhờ những lỗ

rỗng cực nhỏ từ 0.01-0.2um Màng chỉ cho nước sạch đi qua còn những tạp chất rắn, hữu cơ, vô cơ sẽ được giữ lại trên bề mặt màng

 Sau đó đến bể khử trùng, châm hóa chất vào và được đưa đến nguồn tiếp nhận

1.2 Thuyết minh sơ đồ công nghệ

Nước thải Song chắn rác

Thuyết minh sơ đồ công nghệ

 Trước khi vào hệ thống, nước được đưa qua song chắn rác thô

nhằm giữ lại các loại rác có kích thước lớn như: Bao ni-lông,

nhánh cây, vỏ nắp chai, tóc và các vật chất khác có kích thước lớn hơn 1.5mm

 Sau đó, nước đi qua các bể:

 Sau khi xử lý sơ bộ nước thải sẽ được đưa vào bể hiếu khí ( bể

Areotank) có sử dụng màng lọc sinh học MBR Bể hiếu khí

(Oxic): diễn ra quá trình phân hủy hợp chất hữu cơ và quá trình Nitrat hóa trong điều kiện cấp khí nhân tạo

 Sau đó được đưa đến nguồn tiếp nhận

 Chọn phương án 2:

 Bể MBR không sử dụng hóa chất, nên không cần bể khử trùng

 Không sử dụng bể lắng, tiết kiệm diện tích xây dựng

 Loại bỏ tất cả vi khuẩn, vi sinh vật có kích thước cực nhỏ, các Coliform, E-Col

Lựa chọn công nghệ

IV TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ

Lưu lượng trung bình ngày đêm:

Chọn chiều rộng thiết kế: B s = 0,7m

Chiều dài thanh chắn: L = 0,8m

Bề dày thanh chắn S = 0,008m, chiều rộng khe hở: b = 0,02m

Số khe hở song chắn rác là:

N =𝑩𝒔 +𝑺

𝑺+𝒃 = 𝟎,𝟕+𝟎,𝟎𝟎𝟖

𝟎,𝟎𝟎𝟖+𝟎,𝟎𝟐 = 𝟐𝟓, 𝟑, nên chọn 25 khe hở

Vậy tổng số thanh là: 25 – 1 = 24( thanh)

Vận tốc dòng chảy trong mương: V = 𝑽𝒔 ∗𝒃∗𝒏

1 Song chắn rác.

𝜶: góc nghiêng dặt song chắn rác theo mặt ngang, chọn 𝜶 = 𝟒𝟓𝟎

𝜷: hệ số phụ thuộc vào hình dạng song chắn rác, lấy 𝜷 = 𝟐, 𝟒𝟐.(theo trang 31 sách xử lý nước thải trường Đại học KTHN.PGS-PTS

Hoàng Huệ)

Góc mở buồng đặt song chắn rác lấy = 20 0

Chiều dài đoạn mở rộng trước song chắn rác là:

l 1 =𝟐∗𝒕𝒈𝟐𝟎𝑩𝒔−𝑩𝒌𝟎 = 𝟎,𝟕−𝟎,𝟓𝟎,𝟕𝟐𝟖 = 𝟎, 𝟐𝟕𝟒𝟕𝒎, chọn l 1 = 0,275m.(giả sử chiều rộng mương dẫn nước B k =0,5m)

Chiều dài đoạn ống thu hẹp sau song chắn rác:

l 2 =0,5*l 1 =0,5*0,275= 0,1374m.

Chiều dài phần mương đặt song chắn rác lấy l s =2m

Chiều dài xây dựng mương đặt song chắn rác là:

Lưu lượng giờ max = 70,83m 3 /h.

Chọn thời gian lưu nước: t= 60 phút

Thể tích bể tiếp nhận là: V tn =t*Q max h = 60/60*70,83=70,83m 3

Chọn chiều cao công tác của bể là: h 1 =3,5m,

Chiều cao an toàn h= 0,5m

Chiều cao toàn bể là: H= h+h 1 =0,5+3,5=4m

Chọn bể có tiết diện hình vuông:L*B=5*5

2 Bể tiếp nhận.

Các thông số đầu vào.

Q max h = 70,83m 3 /h ; Q max ngày = 1700m 3 /ngđ

Q min h = 16,67m 3 /h ; Q tb ngày =1000m 3 /ngđ ; Chọn thời gian lưu nước

là 4 giờ.

Thể tích bể điều hòa là: V đh =t* Q max h = 4*70,83= 283,32m 3

Chọn chiều cao hữu ích của bể h 1 =4m, chiều cao an toàn h=0,5m=> chiều cao toàn phần của bể là: H= h 1 +h=4+0,5=4,5m.

Tiết diện bể: F = 𝑽𝒉đ𝒉

𝟏 = 𝟐𝟖𝟑,𝟑𝟐

𝟒 = 𝟕𝟎, 𝟖𝟑 m 2

3 Bể điều hòa.

Đĩa tán khí: chọn D=80m,v sục =0,1m 3 /phút

Tổng số đĩa tán khí trên 1 ống nhánh:

N =𝒒𝒌𝒉í

𝒗𝒔ụ𝒄 = 𝟏,𝟐𝟏𝟓𝟎,𝟏 = 𝟏𝟐 𝟏𝟓 đĩ𝒂 Chọn n=12 đĩa

Lưu lượng BOD đầu vào: 600 mg/l

BOD đầu ra <= 20 mg/l, hàm lượng cặn lơ lửng 30mg/l gồm 65% cặn hữu cơ

Hiệu quả xử lý:

 Lương cặn hữu cơ trong nước ra khỏi bể lắng: 0,65 30 = 19,5 mg/l

 Lượng cặn hữu cơ tính theo COD : 1,42 19,5 0,7 = 19,3 mg/l

 Lượng BOD có trong cặn ra khỏi bể: 0,6 19,3 = 11,58 mg/l

 Lượng BOD hòa tan ra khỏi bể lắng: 20 – 11,58 = 8,42 mg/l

 Hiệu quả xử lý tính theo BOD hòa tan:

E = 𝟔𝟎𝟎−𝟖,𝟒𝟐

𝟔𝟎𝟎 𝟏𝟎𝟎 = 98,6 %

4 Bể hiếu khí

𝟒 =170,1 m 3

Chọn chiều cao làm việc 2 m

Diện tích mỗi hành lang: S = V 1 /H = 170,1/2 = 85 m 2

Chọn chiều dài bể: L = 20 m

Chiều rộng mỗi hành lang: B = 4,25m

Hàm lƣợng nitrat hóa trên màng vi lọc:

 Hiệu quả vận chuyển oxy qua màng: 3,5%

Hệ số an toàn sử dụng trong thiết kế thực tế là 0,6

Khối lƣợng riêng của không khí là 1,2 kg O 2 /m 3

Lƣợng không khí yêu cầu cần theo lý thuyết(giả sử không khí chiếm 23,2% O 2 theo khối lƣợng không khí) là:

Khối lượng BOD 5 đầu vào là:

M =Q*S 0 =1000*10 3 *600*10 -6 =600kg/ngđ

Trong đó: Q: công suất của trạm xử lý

S 0 : nồng độ BOD 5 đầu vào của trạm xử lý Hiệu suất xử lý bùn: 45%

Tổng khối lượng bùn sau xử lý: 600*0,45=270kg/ngđ Giả sử MLSS là: 2500mg/l =25kg/m 3

Lượng sinh khối gia tăng mỗi ngày tính theo MLSS là: 270/25 =10,8m 3 /ngđ

Chọn thời gian lưu bùn: t= 14 ngày

Thể tích bể chứa bùn: 10,8*14=151,2m 3

6 Bể nén bùn

1 Kết luận

 Qua thời gian thực hiện đề tài những nội dung làm được là thu thập và khảo sát được các số liệu về thành phần và tính chất đặc trưng của nước thải sinh hoạt

 Biết được công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng màng MBR, tính toán thiết kế các bể xử lý nước thải.

V KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ

 Nước thải sinh hoạt nói chung và tất cả các nguồn nước thải nói riêng điều ảnh hưởng đến con ngừơi và môi trường, do đó cần phải lưu ý trong việc vận hành hệ thống gồm:

 Hệ thống phải được kiểm soát thường xuyên để đảm bảo chất lượng đầ ra

 Cần đào tạo cán bộ kỹ thuật và quản lý môi trường có trình độ,

có ý thức trách nhiệm.

 Thường xuyên quan trắc chất lượng nước thải xử lý đầu ra

2 Kiến nghị

 Sách tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải TS TRỊNH XUÂN LAI NXB xây dựng