Bài giảng Xử lý nước thải

Cơ sở lý thuyết và phương phỏp tớnh toỏn cỏc cụng trỡnh xử lý nước thải đụ thị.NỘI DUNGThành phần, tớnh chất nước thảiSự ụ nhiễm nguồn nước, bảo vệ nguồn nước khỏi bị ụ nhiễm bởi nước th

1 Số lượng, thành phần các loại nước thải đô thị,

2 Lựa chọn dây chuyền công nghệ xử lý nước thải

và tái sử dụng nước thải,

3 Cơ sở lý thuyết và phương pháp tính toán các công trình xử lý nước thải đô thị.

NỘI DUNG

Thành phần, tính chất nước thải

Sự ô nhiễm nguồn nước, bảo vệ nguồn nước khỏi bị ô nhiễm bởi nước thải

Các phương pháp xử lý nước thải

Xử lý nước thải bằng phương pháp cơ học

Xử lý nước thải bằng biện pháp sinh học trong điều kiện tự nhiên

Xử lý nước thải bằng biện pháp sinh học trong điều kiện nhân tạo

Khử trùng và xả nước thải đã làm sạch ra nguồn

Sơ đồ tổng thể trạm xử lý nước thải

6 7 8 9

CHƯƠNG 1

THÀNH PHẦN, TÍNH CHẤT NƯỚC THẢI

Nguồn nước thải từ các ngôi nhà

Nước thải phân Nước tiểu Nước tắm, giặt, rửa Nước thải nhà bếp Các loại nước

- Nước thải chứa phân, nước tiểu từ các khu vệ

- Nước thải nhà bếp chứa dầu mở và phế thải thực

phẩm từ nhà bếp, máy rửa bát

1.2 Theo đối tượng thoát nước.

đây:

nước thải trường học, nước thải nhà ăn.

- Nước thải hệ thống thoát nước riêng

Việc phân loại nước thải theo hệ thống thoát nước phụ

thuộc vào đối tượng thoát nước, đặc điểm hệ thống

thoát nước của đô thị hoặc khu dân cư và các điều kiện

tự nhiên, điều kiện kinh tế xã hội khác của đô thị.

Các chất bẩn trong nước thải được chia thành 3 nhóm sau đây:

2.2.2 Các chất bẩn trong nước thải sinh hoạt

• Các chất vô cơ gồm 42%: cát, các hạt đất sét, xỉ quặng, các muối khoáng, các axit vô cơ, kiềm vô cơ, các dầu khoáng

nhóm: nhóm NTSX không bẩn ( quy ước sạch ) và nước

bẩn.

• NTSX bẩn có thể chứa nhiều loại tạp chất với nồng độ

khác nhau, có loại chứa chất bẩn chủ yếu là chất vô cơ, có

loại chứa chất bẩn chủ yếu là chất hữu cơ

• Thành phần, tính chất nước thải sản xuất rất đa dạng và

phức tạp Một số loại nước thải chứa các chất độc hại như

nước thải mạ điện chứa kim loại nặng: crôm, niken,…

nước lò giết mổ chể biến phòng dịch nguy hiểm về mặt vệ

Độ ẩm của cặn là tỷ lệ giữa trọng lượng của nước trong cặn với

trọng lượng tổng cộng của cặn và nước (tức là trọng lượng của

cặn ướt ngâm nước)

- Cách xác định và biểu thị độ ẩm :

ở 105oC cho nước bay hơi rồi đem cân trọng lượng cặn khô đó.

+ Biểu thị độ ẩm bằng % :

3.3 Độ tro của cặn

thải gồm các chất hữu cơ và vô cơ

+ Đầu tiên sấy khô ở 105 oC rồi đem cân.

+ Đặt vào lò nung ở 600 oC rồi đem cân Khiđó chất hữu cơ cháy, bay

đi, còn lại chất vô cơ

3.4.1 Các chất keo

Quá trình hiếu khí, quá trình yếm khí hay kỵ khí, quá

trình ni trát hoá và khử ni trat hoá

4.1 Quá trình hiếu khí

• Quá trình khoáng hoá các chất hữu cơ dưới tác dụng của các vi

khuẩn hiếu khí được gọi là quá trình sinh hoá hiếu khí.

• Ứng dụng: làm sạch nước thải chứa các chất bẩn hữu cơ ở

dạng hoà tan và dạng keo.

4.2 Quá trình yếm khí

4.3 Quá trình nitrat hoá

Quá trình nitrát hoá là quá trình ôxy hoá sinh hoá nitơ của các muối amôn, đầu tiên thành nitrit và sau đó thành nitrat dưới tác dụng của vi sinh vật hiếu khí trong điều kiện thích ứng (có ôxy và nhiệt độ trên 40C)

4.3.2 Ý nghĩa của quá trình nitrat hoá

Quá trình khử nitrát là quá trình tách ôxy khỏi nitrit, nitrat dưới tác

dụng của các vi khuẩn kỵ khí (vi khuẩn khử nitrat).

Các điều kiện cần có để xử lý nước thải :

1 Phải có O2 để ôxy hoá hiếu khí các chất bẩn hữu cơ.

- Nguồn cung cấp O2: không khí.

- Quá trình diễn ra : - Hoà tan ôxy (cung)

- Tiêu thụ ôxy (cầu).

2 Sự có mặt của vi sinh vật.

5.2 Diễn biến của quá trình khoáng hoá

Quá trình khoáng hoá các chất hữu cơ diễn ra được là nhờ tác

dụng của vi sinh vật khoáng hoá và còn gọi là quá trình ôxy hoá

sinh hoá

Quá trình diễn ra theo 2 giai đoạn :

5.3 Quy luật của quá trình tiêu thụ ôxy (ôxy hoá)

Biểu thị quy luật :

định tỷ lệ nghịch với độ bão hoà ôxy và tỷ lệ thuận với độ thiếu hụt ôxy.

- Biểu thị độ thiếu hụt : phần mười, % hoặc mg/l

Da = độ thiếu hụt ôxy lúc ban đầu,mg/l ;

Dt = độ thiếu hụt ôxy của nước sau thời gian t, ngđ

Dt = Da  10 −k2t

Các yếu tố ảnh hưởng đến k2 :

To = 20 oC → k2 = 0,2/ngđ

Trong nước thải sinh hoạt, các chất hữu cơ chủ yếu là

cácbonhydrat (CHO) như là đường, xenlulozơ; các chất béo và

dầu mỡ (CHNO) như là axitbéo dễ bay hơi; các chất đạm

(CHOSP) như là axit amin, amoni và ure (CHON)m Do khó khăn

trong việc xác định các thành phần hữu cơ riêng biệt, người ta

thường xác định tổng các chất hữu cơ thông qua lượng oxy tiêu

thụ.

6.1 Nhu cầu oxy tiêu thụ theo lý thuyết

(Theoretical Oxygen Demand- ThOD )

6.2 Nhu cầu oxy hoá học (Chemical Oxygen

Demand- COD )

Định nghĩa: COD là lượng oxy cần thiết để oxy hóa hoàn toàn

các chất bẩn hữu cơ có trong nước thải bằng các chất oxy hoá mạnh như Kali pemanganat (KMnO 4) vàhoặc Kali dicromat ( K 2 Cr 2 O 7 ).

6.2 Nhu cầu oxy sinh hoá (Biological Oxygen BOD )

Demand-O H CO Cr H

O Cr O H

C b

3 2

7

thường trong nước thải sinh hoạt ở điều kiện 20

cho quá trình sinh hoá là ổn định (BOD20).

Mối quan hệ gần đúng giữa các nhu cầu oxy trong nước thải sinh

hoạt có thể xác định gần đúng theo tỷ lệ sau:

a0- Tiêu chuẩn tải lượng đơn vị theo chất lơ lửng, g/ng.ngđ

q - tiêu chuẩn thải nước, l/ng.ngđ.

a 10000

mg/l hoặc g/ m3

LSH =

q

• CSH,CCN - Hàm lượng chất lơ lửng của nước thải sinh hoạt và

nước thải sản xuất, mg/l;

• QSH, QCN- Lưu lượng nước thải sinh hoạt và nước thải sản xuất,

m3/ngđ

b Theo BOD

CHH =

CN SH CN CN SH SH

QQQ.CQ.C+

Định nghĩa: Dân số tương đương là dân số gây ra một lượng bẩn

tương đương với lượng chất bẩn do nước thải công nghiệp tạo nên.

a Dân số tương đương theo chất lơ lửng:

NTĐ =

0

aQ

CCN CN

ổn định tương đối S của nước thải.

Độ ổn định liên quan mật thiết với thời gian thối rữa chất lỏng và

có thể tính theo công thức:

S-Độ ổn định tương đối của nước thải;

t-Thời gian thối rữa chất lỏng

đô thị dao động từ 5 đến 50 mg/l

• Bùn cặn nước thải chứa phần lớn các chất hữu cơ, ni tơ,

thường bổ sung thêm kali để trộn cùng bùn cặn làm phân bón

tạo đất chua phèn.

10 SỬ DỤNG NƯỚC THẢI

• NTSH chứa nhiều chất hữu cơ và nguyên tố dinh dưỡng, là môi

trường cho tảo và các loại sinh vật khác phát triển.Theo chu

và các loại thuỷ sinh khác.

• Sử dụng nước thải nuôi cá mang lại hiệu quả kinh tế cao, tuy

các yếu tố cần thiết để phát triển

CHƯƠNG 2

SỰ Ô NHIỄM NGUỒN NƯỚC, BẢO VỆ NGUỒN NƯỚC KHỎI BỊ Ô NHIỄM BỞI NƯỚC THẢI

1.1 Sự nhiễm bẩn tự nhiên

• Do sự rửa trôi các chất bẩn từ trên mặt đất.

• Do sự phân huỷ thối rữa : vi sinh vật và sinh vật.

1.2 Sự nhiễm bẩn nhân tạo

Do việc xả nước thải sinh hoạt và công nghiệp một cách vô tổ

chức, bừa bãi.

• Xuất hiện các chất nổi trên bề mặt nước và các cặn lắng chìm xuống đáy nguồn.

• Thay đổi thành phần hoá học của nước nguồn.

• Lượng ô xy hoà tan trong nước nguồn giảm

• Các vi khuẩn thay đổi về dạng và về số lượng Có xuất hiện cả

Nguồn nhiễm bẩn như vậy có ảnh hưởng rất lớn đến việc sử dụng nguồn vào mục đích cấp nước, nuôi cá

2 QUÁ TRÌNH TỰ LÀM SẠCH CỦA

NƯỚC NGUỒN

với nước thải

Đặc trưng bởi:

-Số lần pha loãng:

Trong đó:

Cnth: Nồng độ chất bẩn của nước thải cho phép xả vào nguồn ;

nước;

q: Lưu lượng thải xả vào nguồn ;

Ccp: Nồng độ chất thải cho phép của chất thải xả vào nguồn.

Cnth= a . Q + q ( Ccp− Cng) + Cng

: Hệ số phụ thuộc vàođộ khúc khuỷu của sông,

: Hệ số phụ thuộc vàovị trí điểm xả nước thải, =1xả ven bờ

=1,5 xả giữa sôngE: Hệ số khuyếch tán rối, giả sử sông dài vô tận→ Xđ theo công thứcthực nghiệm của Ferolop:

Có a, thayngược lại→ Cnth

q E ξ

=

th

xx

Khi xả nước thải vào nơi tiếp nhận, do nước thải có nhiều chất

hữu cơ → các VK oxy hoá chất hữu cơ làm thiếu một lượng

ôxy → xảy ra hiện tượng khuyếch tán oxy từ ngoài vào trong

nước qua bề mặt , quá trình tiêu thụ oxy được đặc trưng bởi mô

D a- Độ thiếu hụt oxy ban đầu, mg/l;

D t- Độ thiếu hụt oxy ở thời điểm t, mg/l;

k 1- Tốc độ hoà tan, ngày-1;

L t-BOD của nước sông và nước thảisau thời gian t, mg/l

→ Thời gian tới hạn của nước thải ( từ khi bắt đầu tiêu thụ oxy tới khi nồng độ oxy hoà tan nhỏ nhất)

a t k t k 1 2 a

1 ( 10 1 10 2 ) D 10 2

k k L

−

Trong đó:

Lbs- BOD bổ sung trong nước thải trong thời gian t

Trong tính toán k1,ngvà k1,nth(hh nước thải và nước nguồn) lấy

giống nhau ở cùng một nhiệt độ để dễ tính, ở 200C thì k1,ng=k1,nth=

0,1 ngày-1;

bsng

nth

n trước khi xả ra nguồn phải đáp ứng hai điều kiện sau đây :

ĐK cần:

nước nguồn theo mục đích sử dụng.

(Quy định trong các TCVN 5942-1995 đối với nước mặt , TCVN 5943-1995 đối với nước biển ven bờ , TCVN 6774:2000 đối với

nước mặt nuôi trồng thuỷ sản và TCVN 6773:2000 đối với

nước tưới nông nghiệp).

ĐK đủ:

vực hạ lưu miệng xả

(Quy định trong các TCVN 5945-1995 - tiêu chuẩn xả đối với

nước thải công nghiệp , TCVN 6772:2000-tiêu chuẩn xả đối với

nước thải sinh hoạt , TCVN 6980:2001- tiêu chuẩn nước thải

công nghiệp thải vào vực nước sông dùng cho mục đích cấp

nước sinh hoạt, TCVN 6981:2001- tiêu chuẩn nước thải công

4 XÁC ĐỊNH MỨC ĐỘ CẦN THIẾT LÀM SẠCH NƯỚC THẢI.

4.1 Theo chất lơ lửng

Do thực tế sông hồ nước ta có hàm lượng cặn lơ lửng lớn hơn TCVN 5942 :1995 → người ta xác định mức độ cần thiết làm sạch dựa vào việc quy định hàm lượng chất lơ lửng không được tăng lên quá 1 giới hạn nào đó

Phương trình cân đối vật chất:

a.Q.Cng+ q.Cnth= (a.Q +q ) (Cng+ b)

Trong đó:

vào nguồn (phụ thuộc vào loại nguồn nước), g/m3;(lấy theo

TCXDVN51 : 2006)

thải, g/m3 ;

a - hệ số xáo trộn ;

Q - lưu lượng nước nguồn (trung bình tháng nhỏ nhất) m3/sec ;

q - Lưu lượng nước thải, m3/sec ;

q

Trong đó:

độ bẩn ban đầu của nước thải) g/m3 ; mg/l

aQ + − + +

Từ công thức chung ta lại có :

thuộc vào loại nguồn nhận nước thải, tra PL QP TCXDVN

51:2006.

t k T s a T s

t L

L+ = + 10−1

t k T s t T s

1

1 10

L 10



TB

v

L (ngđ)

4.3 Theo lượng ô xy hoà tan trong nước nguồn.

4.4 Theo sự thay đổi pH của nước nguồn.

Công nghệ xử lý nước thải là tổ hợp các biện pháp, quy trình

và các công trình dùng để xử lý nước thải.

2 Xử lý cơ học- Thế kỷ 19 (Xử lý bậc 1)

3 Phát minh của Louis Paster Xử lý sinh học (Xử lý bậc 2)

4 Xử ký sinh học Xử lý hóa học + Hóa lý (Xử lý bậc 2)

5 Xử lý triệt để (Xử lý bậc 3 – Khử chất vô cơ chứa Nito- N2

1.1 Xử lý sơ bộ

đá, giấy, vải…và các chất vô cơ ra khói nước thải để không ảnh hưởng đến biện pháp xử lý sinh học tiếp

1 Song chắn rác, lưới chắn rác, lưới lọc

2 Bể lắng cát

3 Bể vớt mỡ, dầu, dầu mỏ

4 Bể điều hòa lưu lượng và nồng độ

5 Bể lắng (Ngang, đứng, ly tâm, lắng với lớp mỏng)

1.2 Xử lý cơ học

trên bề mặt ra khói nước thải.

1 Bể lắng (Ngang, đứng, ly tâm, lắng với lớp mỏng)

2 Bể lọc (Với các loại vật liệu lọc khác nhau)

khỏi nước thải.

lọc sinh vật cao tải, Aerôten, SBR, MBR, MBBR, C-Tech,

Xử lý sinh học hoàn toàn khi BOD của nước thải giảm đến 90

Thường dùng để XLNT đậm đặc hoặc xử lý bùn cặn của trạm

XLNT.

bể UASB

Giai đoạn xử lý sinh học được tiến hành sau giai đoạn xử lý cơ

học Bể lắng ở giai đoạn xử lý cơ học được gọi là bể lắng đợt 1

hay gọi một cách đơn giản là bể lắng I.

Phương pháp hoá học và hoá lý học được ứng dụng chủ yếu để

xử lý nước thải công nghiệp

1.5 Một số sơ đồ công nghệ XLNT

Dây chuyền công nghệ xử lý nước thải là tổ hợp công trình ,

các chất keo và hoà tan Khử trùng là khâu cuối cùng.

Khử trùng.

- Sau xử lý cơ học.

- Sau xử lý sinh học.

1.5 Một số sơ đồ công nghệ XLNT

• Quy mô (công suất ) và đặc điểm đối tượng thoát nước (lưu vực phân tán của đô thị, khu dân cư, bệnh viện …).

• Đặc điểm nguồn tiếp nhận nước thải và khả năng tự làm sạch của nó.

• Mức độ và các giai đoạn XLNT cần thiết.

• Điều kiện tự nhiên khu vực: đặc điểm khí hậu, thời tiết, địa hình, địa chất thuỷ văn

• Điều kiện cung cấp nguyên vật liệu để xử lý nước thải tại địa phương.

Sơ đồ này được ứng dụng khi lưu lượng nước thải dưới 25

m3/ng.đ Khi chỉ yêu cầu xử lý sơ bộ thì có thể ứng dụng theo

sơ đồ ở hình vẽ 3-1a , trường hợp yêu cầu cả xử lý sinh học có

thể ứng dụng theo sơ đồ ở hình vẽ 3-1b .

b)

Hình 3-1 - Sơ đổ trạm xử lý có công suất dưới 25 m3/ng.đ

I- Nước thải ; I'- Nước thải đã xử lý ;

1- Bể tự hoại ; 2- Bãi lọc ngầm (hoặc hồ sinh vật, biôphin)

Hình 3-2 - Sơ đổ trạm xử lý nước thải công suất dưới 5000 m3/ng.đ

1 - Song chắn rác; 2 - Bể lắng cát; 2’ - Sân phơi cát

3 - Bể lắng 2 vỏ; 3’ - Sân phơi bùn; 4 - Bể tiếp xúc

5 - Biôphin cao tải; 6 - Bể lắng đợt II

Dây chuyền với Q >10.000 m3/ng.đ

Khi chỉ yêu cầu xử lý cơ học

Khi có yêu cầu xử lý sinh học hoàn toàn

Sơ đồ trạm xử lý dùng Aerôten với làm sạch sinh học hoàn toàn.

Hình 3-6 Sơ đồ trạm xử lý dùng Aerôten với làm sạch sinh học không hoàn toàn.

1 - Song chắn rác; 1’ - Máy nghiền rác; 2 -Bể lắng cát; 2’ - Sân phơi cát;

6 -Bể lắng đợt II; 7 -Bể lắng đợt I; 8 - Bể mêtan; 9 - Sân phơi bùn;

10 - Nồi hơi; 11 - Bể chứa khí đốt; 12 - Aerôten; 13 - Bể nén bùn;

14 -Bể làm thoángsơ bộ; 15 - Trạm khí nén 16 -Bể tái sinh

Sơ đồ hệ thống XLNT phân tán bằng bãi lọc trồng cây – Hồ sinh học

Đầm ngập nước

Nguồntiếp nhận

Lắng cátngang

Bể lắng 1

Bể điềuhòa

Bể tuyểnnổi

Songchắn rác

Hầmbơm

Nướcthải đầuvào

73 74

Hình 4-1 Tiết diện các thanh của song chắn rác và sơ đồ đặt song chắn rác đơn giản.

a Tiết diện các thanh dọc b Mặt cắt c Mặt bằng.

B's

Hình 4-2 Sơ đồ đặt song chắn rác

theo chiều đứng Hình 4-3 Sơ đồ đặt song chắn rác theo một góc x so với chiều dòng chảy

Hình 4-4 Song chắn rác thô Hình 4-5 Song chắn rác tinh

- Theo chiều rộng khe hở :

+ Loại thô với chiều rộng khe hở từ 30 đến 200 mm.+ Loại thường với chiều rộng khe hở từ 5  25 mm.Trong thực tế SCR có b<16mm ít được sử dụng

- Theo đặc điểm cấu tạo:

+ Loại cố địnhvới cào rác thủ công

+ Loại cào rác chuyển độngvà kết hợp với máy nghiền rác

-Theo phương pháp lấy rác: Thủ công hoặc cơ giới

5

6

7

8

d Phạm vi áp dụng

-Lượng rácdưới0,1 m 3 /ngđ: Song chắn rác thủ công

-Lượng ráclớn hơn0,1 m 3 /ngđ: Song chắn rác cơ giới+

- Cóthể dùngbùn hoạt hoá dưlàmnước công tác

- Tiết diện của các thanh kim loại :

S x b = 10 x 40; 8 x 50 mm hoặcd = 8-10 mm

e Vị trí

-Theo chiều đứng,  = 45  90 o(thông thường 60o)

-Theo mặt bằng: vuông góc hoặc tạo thành một

góc x so với hướng nước chảy

-Song chắn rác được đặt ở kênh máng mở rộng (

= 20o)

-Song chắn rác phải đặt ở tất cả các trạm xử lý

(Nếu trạm bơm thoát nước chính đặt ngay trong trạm xử lý

và trong trạm bơm đã có SCR chiều rộng b=16mm thì có

thể không cần đặt SCR trong TXL nữa).

1.2 Tính toán SCR

chiều dài, chiều rộng mángbố trí SCR, tổn thất áp lực

V h b xK q

1

(4-2)

q max-lưu lượng tối đa của nước thải, m3/sec ;

b-chiều rộng khe hở giữa các thanh, m ;

-diện tích tiết diện ướt của song chắn m2;

  2  k :cào thủ công;

  1,2  k:cào cơ giới; (k-diện tích tiết diện ướt

kênhdẫn vào)

V S -tốc độ nước qua song chắn - m/sec:

V S = 0,7 m/s : lưu lượng trung bình.Tại sao ?

V S < 1 m/s : lưu lượng tối đa

- Chiều rộng tổng cộng của song chắn là:

Trong đó: S-chiều dầy thanh

l1 =

tgB

Trong đó: Bk-chiều rộng của kênh dẫn nước vào

Khi songchắn rác đặt một góc (hình 4-4):

Khi lưu lượng nhỏ nhất, tốc độ nước ở đoạn kênh mở rộng

trước song chắn phải  0,4 m/s (tránh lắng cặn)

b Xác định tổn thất áp lực qua song chắn rác

Tổn thất áp lực phụ thuộc: độ thu hẹp của tiết diện ướt, tỷ

lệ giữa chiều dày thanh và chiều rộng khe hở, hình dạng

thanh và góc nghiêng song chắn, đặc tính các chất bẩn thô trong nước thải

hS =

g

V max

k -hệ số tăng tổn thất áp lực (vướng mắc rác ở song chắn)

b Xác định tổn thất áp lực qua song chắn rác (Tiếp)

-góc nghiêng so với mặt phẳng ngang ;

-hệ số phụ thuộc vào tiết diện ngang của thanh song chắn:  =2,42 khi thanh hình CN;  =1,83 khi dạng tròn

 = β α

3

sinb

S

c Lượng rác giữ lại trên SCR

Lượng rác giữ lại phụ thuộc loại nước thải, chiều rộng khe hở

N tt: Dânsố tính toán theo chất lơ lửng mà trạm XLNT

phục vụ;

a Lượng rác tính theo đầu người trong một năm

a = 6 l khichiều rộng khe hởb = 16 mm, vàa = 5 l khib = 20

N

Tách cáchợp chấtvô cơ không tan(chủ yếu là cát) khỏi

nước thải để các công trình phía sau làm việc ổn định

Cáchạt này có tỷ trọng và kích thước tương đối lớn:

+ d=0,20,25mm- trong NTĐT;

+Độ lớn thuỷ lực Uo=1825mm/s;

+Tỷ trọng lớn hơn của nước rất nhiều

-Lưu lượng nước thải 100 m 3 /ngđ:phải có bể lắng cát.

Q max ).Thời gian lắng từ 0,53 phút

Chú ý: Khi mặt bằng không cho phép có thể chuyển BLC ngang chuyển động thẳng sang BLC ngang chuyển động tròn.

BLC ngang dùng cho côngsuất lớn, >1000  1triệu

Dùng chotrạm XLNT có công suất bé, tốn điện

+ Bể lắng cát tiếp tuyến(bể tròn): Nước vào theophương tiếp tuyến sẽ tạo chuyển động quay Phải xây bểtròn khó và khôngtiện

+ Bể lắng cát thổi khí Tạo chế độ chuyển độngquay nhờ thối khí nén.Hạt cặn luôn ở trạng thái lơ lửng, dùng chotrạm XLNT công suất lớn(>2000m 3 /ngđ)

V

U1

12

1-Mương dẫn nước thải

2-Phần công tác của bể lắng cát, phần này phải bảo đảm

3-Hố tập trung cát

Tính toán giữ được cát từ 2 đến 5 ngày tính với 0,02 l/ng.ngđ

4-Đập tràn ở phía sau bể lắng cát để ổn định dòng chảy

5-Mương dẫn nước thải sau bể lắng cát

6-Thiết bị nâng thuỷ lực

Cấu tạo bể lắng cát ngang

A A

A-A

1

1.ống dẫn nước thải vào2.Ngăn lắng cát3.Ống thu nước vào4.Hố tập trung cát5.Thiết bị thu cát

4 3

-Bể có chiều sâu không lớn nên không bị lắng chèn ép.

Bể lắng cát ngang là những bể hoặc kênh dài chữ nhật

trên mặt bằng (hình 4 -6)

-Nước chuyển động đều tốc độ V: hạt có kích thước nhất

định chuyển động theo dòng nước, dưới tác dụng trọng

lượngbản thân lắng xuống đáy bể với tốc độ U Kết quả

tốc độ thực tế = tổng các vec tơ tốc độ trên; hạt chuyển

động theo quỹ đạo thẳng

•Đối với nước thải sinh hoạt:

- Q max : V th = 0,3 m/s

- Q min : V th = 0,15 m/s.

Thời gian nước lưu lại từ 30 - 60 s khi Qmax

Cặn lắng chứa một lượng tạp chất hữu cơ nhất định:

V < 0,15 m/s : lượng chất hữu cơ lắng xuống nhiều  giữ V

h 1-chiều sâu công tác ; m

U -tốc độ lắng của hạt có kích thước xác định trong môi trường lỏng chuyển động rối, m/s

(4-10)

Trong đó:

L-chiều dài công tác ; m

- Để tính tới ảnh hưởng của dòng chảy rối, Karpinski AA

xácđịnh tốc độ lắng theo:

- Kết quả phương pháp tính toán này đã được đưa vào quyphạm:

- U0 và U -độ lớn thuỷ lực (tốc độ lắng tự do ở trạng tháitĩnh và động) (mm/s) xác định theo bảng trongTCVN 51:2006

t =

max

VL

W-tốc độ thành phần chảy rối theo phương thẳng đứng :

W = 0,05 V max

K = U0/ U: hệ số chọn theo bảng trong TCVN 51:84

H-Chiều cao tính toán Đối với bể thổi khí : H = 1/2H

Chọn d mincủa hạt cần giữ lại tuỳ thuộc loại công trình xử

lý sau nó:Cặn của bể lắng được xử lý ở bể mêtan, bể lắng

haivỏ : d min = 0,2  0,25 mm.

Để tạo V đều trong bể, lối vào bể xây dựng kiểu kênh mở

rộng, lối ra kiểu thu hẹp, chiều dài tương ứng là l2và l3

- Diện tích mặt thoáng F của nước:

-Chiều sâu lớp cặn lắng xuống h2phụ thuộc lượng cặn

lắng, thời gian giữa hai lần xả

- Thể tích phần cặn lắng xuống là:

Trong đó:

N tt- dânsố tính toán theo chất lơ lửng ; người

p-lượng cặn theo đầu người, nước thải sinh hoạt: p = 0,02 l/ng.ng.đ

T -thời gian giữa hai lần xả cặn, T = 2  4 ngày đêm

Cặn lắng: Độ tro 85 %, trong đó cát = 60 % (bể làm việctốt)

Độ ẩm = 60 %, trọng lượng thể tích 1,5 T/m3

-Chiều sâu của lớp cặn h2:

W c = 1000T.p

h2 = n.b.L

- Chiều sâu tổng cộng của bể lắng cát:

-Để ổn định V khi Q thay đổi, cửa ra của bể xây dựng đậptràn

- Chiều cao đập tràn:

p - độ chênh giữa đáy bể và đáy đập tràn ;

H max , H min-chiều sâu lớp nước trong bể ứng với qmax, qmin, với V = 0,3 m/s

3 / 2 min 3 / 2 max

−

− (4-18)

b = ( )3 / 2 max max

Hp2m

3 BỂ LẮNG

Bể lắng :giữ lại các chấtkh.tan h.cơ, trạng thái chìm - nổi

Trong NT hàmlượng cặn LL:200 500 mg/l

3.1 Động học quá trình lắng nước thải

Bể lắng giữ lại các tạp chất thô - không tan, chủ yếu dạng

hữu cơ.

Phần tử hữu cơ là những bôngdạng rất khác nhau,

trọng lượng riêng rất nhỏ  quá trình lắng bông cặn diễn ra

43

Đồ thị về mối quan hệgiữa hiệu suất lắng vớithời gian lắng và hàmlượng chất lơ lửng ban đầu

1.Với C 0 = 200 mg/l 2.Với C 0 = 300 mg/l 3.Với C 0 = 400 mg/l 4.Với C 0 = 500 mg/l

6 0

Hình 4-21.Biểu đồ lắng các tạp chất không tan trong nước thải sinh hoạt

Quá trình lắng của các hạt rời rạc ổn định được chấpnhận là mối tương quan đơn giản, cho phép tínhthời gian lắng cần thiết Tđể đạt được hiệu suất lắng yêu cầu khi cócáckết quả thí nghiệm trong ống lắng h

T/H = t /h với E = const.

Trong đó:

H-Chiều cao lớp nước trong bể lắng,

h-Chiều cao lớp nước trong ống lắng,m

T-thời gian lắng trong bể lắng để đạt được E cần thiết;

t Thời gian lắng trong mô hình thí nghiệm;

33

34

35

36

Quá trình lắng hạt lơ lửng có khả năng dính kết,

tạo bôngtuân theotỷ lệ giữa thời gian lắng và chiều

cao lắng, nhưng không phải mối quan hệ tuyến tính

Khi đó T, H có thể xác định từ t, h :

T = t.(H/h) n

n-chỉ số mũ, thể hiện sự ảnh hưởng của dính kết

Quá trìnhlắng - nổi lên tiếp diễn rất lâu, sau 2 giờ lắng,

hiệu suất hầu như không tăng

xuống hoặc nổi lên rồi

Điều này đúng với đa số các loại nước thải.

3.2 Phân loại

a Theo mức độ cần thiết làm sạch nước thải:

Lắng ởgiai đoạn sơ bộtrước khi xử lý trong các công trình

khácphức tạp hơn hoặc lắng ởgiai đoạn kết thúccủa qúa

Bể hoạt động theo chu kỳ (SBR); Bể hoạt động liên tục,…

d Theo hướng chuyển động của nước :

➢Bể lắng ngang-nước chuyển động theo phương ngang;

➢Bể lắng đứng-nước chuyển động theo ph.đứng từdưới lên trên;

➢Bể lắng ly tâm-loại biến dạng của bể lắng ngang, nước chuyển động từ tâm ra chung quanh theo phươnggần như bể lắng ngang

➢Bể lắng trong có tầng cặn lơ lửng-nước lọc qua lớp cặn

lơ lửng do chính các cặn bẩn tạo thành

➢Bể lắng lớp mỏng– trong bể có đặt các tấm mỏng nghiêng

để hướng dòng và tăng diện tích làm việc của bể

Lượng SS cho phép sau khi ra khỏi BLĐ1: Phụ thuộc vào

SS trước khi xả ra nguồn chọn tlắng cần thiết

Chọn loại bể lắng, cấu tạo dựa trên cơ sở so sánh KT-KT,

các điều kiện địa phương.

37

38

39

40

1 2

3

4 5 6

2 Tấm chắn phía trênngập trong nước 0,5 1 m,

cách 1 từ 0,5 1 m để phân phối nước đều theo chiều sâu

3 Vùng công tác của bể lắng ngang, chiều cao công tác

i=1-2%

1 2

3

4 5 6

7

8

4 Tấm chắn phía dưới: để thu đều nước trên toàn bộ

bề sâu và giữ các chất trôi nổi(dầu, mỡ,rác);

5 Ống thu chất nổi,dầu mỡ;

6 Hệ thống băng cào để cào bùn cặn về hố tập trung cặn

Nếu không dùng băng cào thì kết cấu bể sẽ thay đổi ntn ?

7 Hố tập trung bùn cặn với thời gian lưu bùn từ 48h khi gạt bùn cơ giới và từ 12h khi gạt bùn từ trượt ( ứng với i>0,05)

hth

0.5-1

0.25-0.5 0.25-0.5

i=1-2%

1 2

3

4 5 6

7 8

HXD = hbv+ hct+ hth+ hc

Trong đó:

h bv-Chiều cao bảo vệ, lấy từ0,25 0,4m;

h ct-Chiều cao công tác, lấy từ1,5 3m;

h th-Chiều cao trung hoà ( phần chuyển giao), lấy bằng0,4m;

h c-Chiều cao lớp cặn, thường0,2 0,4m.

-Số đơn nguyên của bể lắng ≥2

3.3.2 Lý thuyết cơ bản để tính toán bể lắng ngang

Dựa trên các giả thuyết sau:

1 -Tốc độ nước ở mọi điểm trong mỗi mặt cắt ngang như nhau

2-Các hạt lơ lửng có tốc độ lắng Uo điều hoà, không đổi theo thời gian

L

- Tốc độ di chuyển của hạt lơ lửng Uotheophương thẳngđứng do tác dụng trọng lực

- Tốc độ chuyển động thẳng Vcủa nước dọc bể

Quĩ đạo chuyển động của hạt ở đây là một đường thẳng ab (tổng hợp của hai vecto Uo và V)

Nguyên lý hoạt động của bể:

Xét một hạt cặn vào bể ở vị trí a, giả sử hạt nằm trên mặtnước tại đầu bể

Hạt a có bị giữ lại hay không tuỳ thuộc tương quan giữa Uo,

V Hạt có tốc độ lắng U1, tốc độ trung bình V của nước sẽchuyển dịch theo đường ab’  các hạt có quĩ đạonằm dưới đường ab sẽ bị giữ lại

45

46

47

48

Trong giới hạn L  hạt lắng xuống tốc độ U2 nhỏ hơn, quĩ

đạo ab'' không cắt đáy bể

hạt bị cuốn theo dòng nước ra khỏi bể

Với H, L, V cho trước, tìm được Uo, với Uođó hạt qua

điểm

bnằm xa nhất trên đáy bể  bể giữ lại tất cả các hạt có

U  Uo Uo = Umin đối với bể lắng đó, gọi là độ lớn

thuỷ lực của hạt cặn nhỏ nhất cần giữ lại

Hạt nhỏ hơn có U < Uo không kịp lắng trong phạm vi chiều

dài bể, sẽ trôi đi

o ct

U k h v

h h k

h k 100 U

Theo 20 TCVN51:2006 có:

Trong đó:

v-vận tốc trong vùng công tác,v =5 10 mm/s;

h ct-1,53 m;

k- Hệ số phụ thuộc vào cấu tạo bể lắng, với BLNk=0,5;

Uo- Độ lớn thuỷ lực của các hạt, theo TCVN 51-2006

B L B

dưới lên trên.

49

50

51

52

Bể lắng ly tâm

-Dùng làm bể lắng đợt I,II: Q>20000 m3/ngđ; D=16-40m

D/Htại máng thu ở chu vi bằng 6-10;

-Liên Xô thường dùng nhất bể lắng ly tâm BTCT- NTSH,

D=40m; chiều cao bể bằng 4m;

-Thời gian lắng nước (lưu lại trong bể) 1,4h

-Hiệu suất lắng 55%

3.4.2 Cấu tạo của bể

3.4.2 Cấu tạo của bể

53

54

55

56

3.4.2 Cấu tạo của bể

3.4.2 Cấu tạo của bể

3.4.2 Cấu tạo của bể

-Trung tâm bể xây các hố thu cặn

Dung tích cặn tính theo T : T = 4 h

-Tường bên hố thu nghiêng 60o

-Những thanh gạt chuyển động 2 - 3 vòng/h, làm việc liên tục hoặc chu kỳ tuỳ lượng cặn lắng xuống

Làm việc chu kỳ: thanh gạt hoạt động 1htrước khi xả

-Xả cặn có thể tự động hoá: tự chảy: P=95%; bơm : P=93%.

-Khi t lắng = 0,5  1 h  giữ lại chủ yếu chất lơ lửng, xả cặnnhờ bơm : P  93%.

-Khi t lắng = 0,5  1 h  giữ lại chủ yếu chất lơ lửng,

xả cặn nhờ bơm : P  93%

-D ống xả cặn phải tính : D  200 mm

-Chiều cao từ mực nước tới đỉnh bể = 0,3 m

-Số bể công tác : N  2, không phụ thuộc Q trạm

-Với cùng Q : bể có kích thước lớn kinh tế hơn các

6 7

2 3 4 5

6 7

1 Máng dẫn nước vào; 2 ống trung tâm; 3 ống loe;

4 Tấm chắn; 5.Vùng công tác; 6 Máng tập trung nước;

7 Ống thu chất nổi, rác nghiền 8 Vùng chứa cặn; 9 ống xả cặn dưới áp lực

thuỷ tĩnh.

-Nước vào ống trung tâm xuống dưới, ra khỏi ống thay đổi hướng, từ từ chuyển động lên máng thu

Trọng lượng riêng chất không tan > nước  lắng xuống

Nước phân phối điều hoà theo tiết diện ngang hay không tuỳ thuộc : tốc độ chảy trong ống trung tâm V1,trong bản thân

-Hạt cặn có khuynh hướng ch.động cùng lớp nước = V nước

-Nhưng do tác dụng trọng lực, cặn có khuynh hướng lắng

xuống tốc độ Uo

(Uo phụ thuộc k.thước, h.dạng, trọng lượng hạt, độ nhớt nước)

Để hạt ở lại bể : V = Uo : hạt lơ lửng, Uo > V : hạt lắng xuống.

-Nước chứa tạp chất cơ học, độ lớn thuỷ lực khác nhau

nước qua bể với V = const, vị trí hạt tạp chất khác nhau

-Một số hạt (Uo = V) lơ lửng, còn lại (Uo < V) theo nước lên

trên, ra khỏi bể Trên đường đi gặp một vùng (lớp) nước –

lớp lọc lơ lửng, qua lớp đó những hạt nhỏ nhất dính kết thành

những hạt lớn hơn và bị giữ lại

-Theo qui phạm, nước thải sinh hoạt : V = 0,7 mm/s

tlắng phụ thuộc mức độ làm trong nước :

t = 0,5h (trước cánh đồng lọc)  1,5 h (trước aêrôten, lọc

s.học)

-Mực nước xác định bởi máng thu nước đã lắng

-Thể tích phần chứa cặn phụ thuộc chu kỳ xả cặn: T  2

ngđ

- Xả cặn : áp lực thuỷ tĩnh (1,5  2 m) so với mực nước

trongbể

- P= 95 %

-Ưu điểm: xả cặn thuận tiện, ít diện tích xây dựng

-Nhược điểm: H lớn tăng giá thành XD (vùng có nước ngầm, D 10mnhiều bể)

Diện tích tiết diện ướt (vùng gạch chéo) là bề mặt nghiêng của hình trụ; D trụ = D loe ống trung tâm

3.6.Phương pháp tổ hợp tính toán các loại bể lắng đợt một theo quy phạm

-Đại lượng cơ bản: tốc độ trung bìnhdòng chảy vùng công tác

-Lắng ly tâm (mặt cắt khoảng nửa bán kính bể),

-Lắng ngang: v = 5 - 7 mm/s.

-Chiều dài bể lắng ngang:

o

UKHvL

QR







=65

66

67

68

Q-Lưu lượng tính toán (m3/h)

H K 1000

22400 1 1

E 147 , 0 t



 đối với nước thải thành phố khi tính

bể lắng đợt 1 có thể chọn theo 28-20 TCN 51-2006

-Dung tích phần chứa cặn W:

4 C t o

10 ) p 100 (

T Q ).

C C ( W



−

−

C 0 , C t-nồng độ chất lơ lửng trước, sau lắng, (mg/l, g/m3)

Q-lưu lượng tính toán của nước thải, m3/ngđ

-Cỏt→ đưa ra sõn phơi cỏt;

-Cặn lắng: Tiờu chuẩn 1 người/1 ngày thải ra là

Là bựn cặn hỡnh thành trong quỏ trỡnh xử lý sinh học gồm

bựn hoạt tớnh dư hoặc màng sinh vật phụ thuộc vào quỏ trỡnh xử lý

• Lượng bựn cặn C = 810 g/ng.ngày với bựn hoạt tớnh dư (=99%)

• C = 25 35 g/ng.ngày với bựn màng sinh vật (=96%)

• Thành phần hữu cơ 7075%, lượng Ecụli=4.1063.107 cụli/1g chất khụ cặn

5.1.2 Cỏc phương phỏp xử lý bựn cặn trong nước thải

→ Khử độc (hỡnh vẽ)

Tách n-ớc sơ bộ

(khử các chất hữu cơ dễ gây phân hủy)

ổn định bùn cặn Bùn cặn t-ơi

(Giảm 60% n-ớc bùn)

(Tăng khả năng nhả n-ớc của bùn cặn)

XL sơ bộ bùn cặn

Làm khô bùn cặn (Làm mất n-ớc, giảm độ ẩm)

Khử độc

(Thu hồi chất quý)

Sử dụng lại bùn cặn (Làm phân bón hoặc dự trữ)

Vận chuyển bùn cặn73

74

75

76

a.Quá trình tách nước sơ bộ

- Mục đích:

+ Giảm thể tíchcủa công trình xử lý bùn cặn tiếp theo;

+ Giúp cho quá trình lên men bùn cặn thuận lợi vì nếu

bùn cặn có độ ẩm lớn thì quá trình lên men bị hạn chế

-Dùng phương pháp trọng lực để tách nước tự do:

-P= 99% → 9798%, t =824h tùy loại bùn hoạt tính

b.Ổn định bùn cặn

Mục đích: Chất h/cơ dễ bị phân hủy sinh học nên khả năng

gây hôi thối giảm đi, đồng thời một số hợp chất hữu cơ khó

bị oxy hóa có khả năng bị oxy hóa sinh hóa để cây trồng

hấp thụ

-Có 2 phương pháp:

+ Lên men: Ôxy hóa theo nguyên lý lên men;

+ Ổn định hiếu khí: thực chất là quá trình oxy

hóa hiếu khí, quá trình này vi khuẩn bị tiêu diệt( trứng giun

Các bước xử lý bùn cặn:

a Sục rửa bùn cặn bằng nước hoặc khí nén

b Ổn định

c Giảm sự kháng lọc bằng cách keo tụ bùn cặn(không làm giảm độ ẩm của bùn cặn)

d Làm khô bùn cặn: Giảm 60% 80% để vận chuyển đưa

đi nơi khác Có 2 cách làm khô:

d1) + Ổn định xong bơm ra điều kiện tự nhiên (sân phơi bùn);

+ Thu nước dưới đáy sân;

77

78

79

80

d2)Làm khô bùn cặn bằng biện pháp cơ học

-Tạo xung ( chế độ rung);

e.Qúa trình khử độc bùn cặn( thường với bùn

cặn của nước thải công nghiệp)

5.2.Bể tự hoại

a Khái niệm

Bể tự hoạilàmột loại bể códạng trònhoặcchữ nhậttrên

men phân hủy cặn lắng.