Tiểu Luận Đề xuất công nghệ xử lý nước thải khu đô thị mới qui mô 8000 dân

ĐẶC ĐIỂM CỦA NƯỚC THẢI KHU ĐÔ THỊ MỚI Nước thải khu đô thị mới chủ yếu là nước thải sinh hoạt, nước thải sinh hoạt là nước thải phát sinh từ các hoạt động sinh hoạt của các cộng đồng dân

Nguyễn Thị Hải Uyên Phạm Thành Tâm

Tp.HCM, tháng 11 năm 2011

MỤC LỤC

1. ĐẶC ĐIỂM CỦA NƯỚC THẢI KHU ĐÔ THỊ MỚI 4

2. ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ 5

2.1 Lưu lượng nước thải 5

2.2 Chất lượng nước thải đầu vào 5

2.3 Chất lượng nước thải đầu ra 6

2.4 Đề xuất qui trình công nghệ 6

3. NHIỆM VỤ CỦA CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ CỦA CÔNG NGHỆ XỬ LÝ 9 3.1 Bể tiếp nhận 9

3.2 Lược rác tinh và bể tách dầu mỡ 9

3.3 Bể điều hòa 9

3.4 Bể phản ứng sinh học từng bể SBR (Sequencing batch reactor) 10

3.5 Cụm bể phản ứng (xử lý hóa lý) 13

3.6 Bể lắng thứ cấp 13

3.7 Bể khử trùng 13

3.8 Bể chứa bùn 13

3.9 Máy ép bùn dây đai 14

4. NHỮNG ƯU ĐIỂM VƯỢT TRỘI CỦA HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI 15 5. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ 16

5.1 Hiệu suất xử lý 16

5.2 Bể tiếp nhận 16

5.3 Bể tách dầu 17

5.4 Bể điều hòa 17

5.5 Bể phản ứng sinh học từng mẻ 18

5.7 Bể lắng thứ cấp 20 5.8 Bể khử trùng 21 5.9 Bể chứa bùn 21

1 ĐẶC ĐIỂM CỦA NƯỚC THẢI KHU ĐÔ THỊ MỚI

Nước thải khu đô thị mới chủ yếu là nước thải sinh hoạt, nước thải sinh hoạt là nước thải phát sinh từ các hoạt động sinh hoạt của các cộng đồng dân cư như: khu vực đô thị, trung tâm thương mại, khu vực vui chơi giải trí, cơ quan công sở,…

Nước thải sinh hoạt chứa nhiều chất hữu cơ dễ phân hủy, dầu mỡ, chất tẩy rửa, ngoài ra còn chứa các thành phần vô cơ, vi sinh vật và các loại mầm bệnh được lây truyền bởi các vi sinh vật có trong phân bao gồm các nhóm chính là virus, vi khuẩn, nguyên sinh bào và giun sán

Tính chất đặc trưng của nước thải đặc trưng của khu đô thị mới như sau

- Khu đô thị qui mô 8000 dân

2.1 Lưu lượng nước thải

- Theo số liệu như chuyên cho ở trên, lưu lượng nước thải được tính toán cho công trình như sau:

Tiêu chuẩn cấp nước

lit/người/ng

Lượng nước thải về trạm xử lý tập trung m3/ng đêm 2380

Công suất thiết kế trạm xử lý nước thải tập

2.2 Chất lượng nước thải đầu vào

- Nước thải đầu vào tương ứng với giá trị đặc trưng của nước thải sinh hoạt khu

đô thị mới như bảng sau

2.3 Chất lượng nước thải đầu ra

Nước thải đầu ra đạt đối với nguồn nước loại A theo QCVN 14:2008/BTNMT như bảng sau

2.4 Đề xuất qui trình công nghệ

- Để lựa chọn công nghệ xử lý hiệu quả nhất cho mức đầu tư thấp nhất luôn luôn phụ thuộc vào những yếu tố sau đây:

 Loại nước thải

 Lưu lượng vào hàng ngày

 Nồng độ chất ô nhiễm đầu vào

 Tiêu chuẩn nước thải sau xử lý

- Dựa vào Tính thích hợp về kinh tế kỹ thuật của phương pháp xử lý, ưu và nhược điểm của từng công trình đơn vị xử lý Phương án lựa chọn công nghệ kết hợp xử lý hóa lý và sinh học bằng công nghệ bể phản ứng sinh học từng mẻ (SBR)

về bể gom dầu

mỡ

Máy thổi khí

Bể tiếp nhận

Bể tách dầu tank

3 NHIỆM VỤ CỦA CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ CỦA CÔNG NGHỆ XỬ

LÝ

3.1 Bể tiếp nhận

- Nước thải từ các khu dân cư sau sẽ theo hệ thống cống dẫn đến bể tiếp nhận Tại bể tiếp nhận, đặt giỏ song chắn rác 10mm để loại bỏ các loại rác có kích thước lớn hơn 10mm

- Thiết bị này có các ưu điểm sau:

 Ngăn chặn sự mài mòn động cơ bơm tại các chu trình xử lý đơn vị tiếp theo

 Ngăn chặn các chất lạ trong bể xử lý sinh học mà có thể gây kết tụ thành các chất rắn nổi trong bể sinh học dẫn đến hệ thống xử lý kém hiệu quả

- Trong bể đặt bơm chìm để bơm nước thải đến bể tách dầu

3.2 Lược rác tinh và bể tách dầu mỡ

- Trước khi đến bể tách dầu, nước thải được cho qua trống lược rác tinh 2mm để lọai bỏ các loại chất rắn có kích thước lớn hơn 2mm Thiết bị tách rác hoạt động liên tục và rác được đưa vào thùng chứa rác Lượng rác này được định kỳ thu gom và xử lý, nước thải tự chảy vào bể tách dầu mỡ

- Dầu mỡ là một yếu tố ảnh hưởng đến quá trình xử lý sinh học, nên cần phải loại

bỏ dầu mỡ có trong nước thải trước khi vào các hạng mục công trình phía sau

- Bể tách dầu hoạt động dựa vào nguyên tắc trọng lực, dầu mỡ nổi trên mặt nhờ

có trọng lượng nhẹ hơn nước và được cào vào máng thu rơi xuống thùng chứa dầu, cặn lắng được tách một phần lắng xuống đáy bể và được bơm đến bể chứa bùn Dầu thu được được xử lý theo định kỳ

3.3 Bể điều hòa

- Vì đặc tính tối ưu của hệ thống xử lý, bể điều hòa không thể thiếu trong công nghệ xử lý nước thải Bể sẽ điều hòa dòng lưu lượng xuyên suốt trạm xử lý, giảm đáng kể dao động thành phần nước thải đi vào các công đoạn phía sau Trong suốt giờ cao điểm, lưu lượng dư sẽ đuợc giữ lại trong bể điều hòa Hơn nữa, bể điều hòa còn có một số thuận lợi như:

 Cân bằng lưu lượng để sự biến động lưu lượng nhỏ nhất

 Cân bằng tải lượng các chất

 Đảm bảo tính liên tục cho hệ thống

 Kiểm soát các chất có độc tính cao

- Máy thổi khí được sử dụng để điều hòa lưu lượng cũng như nồng độ của nước thải Bể này còn có vai trò như bể chứa khi hệ thống dừng lại để sửa chữa hoặc bảo trì

- Bơm chìm được sử dụng để bơm nước thải đến bể sinh học từng mẻ SBR Thiết

bị đo lưu lượng được lắp đặt trên đường ống bơm để xác định lượng nước thải

đi vào hệ thống theo ngày và theo giờ

3.4 Bể phản ứng sinh học từng bể SBR (Sequencing batch reactor)

- Nước thải các chất hữu cơ hòa tan và các chất rắn lơ lửng, sẽ tiếp tục chảy đến

bể phản ứng sinh học từng mẻ SBR là dạng bể bùn họat tính hiếu khí kết hợp thiếu từng đoạn nên có khả năng xử lý tổng hợp: khử BOD, nitrat hóa và khử

NO3- thành N2

- Quá trình khử nitơ: bao gồm 2 quá trình, nitrate hóa và khử nitrate

 Quá trình nitrate hóa: NH3NO2NO3

 Quá trình khử nitrate: NO3NO2NON2ON2

- Quy trình phản ứng từng mẻ liên tục là quy trình tuần hoàn với chu kỳ thời gian sinh trưởng gián đoạn mà khả năng thích ứng với một sự đa dạng của quá trình bùn hoạt tính – như là khuấy trộn hoàn chỉnh theo lối thông thường, tháo lưu lượng, tiếp xúc ổn định và các chu trình sục khí kéo dài Mỗi bể SBR một chu

kỳ tuần hoàn bao gồm “LÀM ĐẦY”, “SỤC KHÍ”, “LẮNG”, và “CHẮT”

Phản ứng bể SBR không phụ thuộc đơn vị xử lý khác và rất thường xuyên chúng hoạt động liên tục trong chu trình đem lại nhiều lợi ích kinh tế như:

 Kết cấu đơn giản và bền hơn

 Hoạt động dễ dàng và giảm đòi hỏi sức người

 Thiết kế chắc chắn

 Có thể lắp đặt từng phần và dễ dàng mở rộng thêm

 Hiệu quả xử lý chất ô nhiễm cao

 Cạnh tranh giá cài đặt và vận hành

 Khả năng khử được Nitơ và Photpho cao

 Ổn định và linh hoạt bởi thay đổi tải trọng

- Chu trình SBR thông thường, không gây vướng cho các bọt khí mịn ra khỏi màng đĩa phân phối được dùng cung cấp nhu cầu oxy từ máy thổi khí cho sự sinh trưởng của vi khuẩn Tốc độ quay chậm của quạt gió của thiết bị trộn chìm được xem như cách thay đổi luân phiên khác của thiết bị thổi khí cho quy trình SBR

- Hệ thống SBR yêu cầu vận hành theo chu kỳ để điều khiển quá trình xử lý Hoạt động chu kỳ kiểm soát toàn bộ các giai đoạn của quy trình xử lý bao gồm: thời gian nước vào, thời gian xục khí, thời gian lắng và thời gian tháo nước Mỗi bước luân phiên sẽ được chọn lựa kỹ lưỡng dựa trên hiểu biết chuyên môn

về các phản ứng sinh học

a) Giai đoạn “LÀM ĐẦY”: Đưa nước thải đủ lượng đã qui định trước vào bể

SBR và nó bắt đầu các chất ô nhiễm sinh học bị thối rửa

b) Giai đoạn “SỤC KHÍ”: Máy thổi khí và đĩa phân phối khí với kích thước

bọt khí mịn cung cấp oxi cho bể Lượng khí cung cấp nhằm mục đích:

 Cung cấp oxy cho sinh vật hiếu khí chuyển hóa chất hữu cơ thành nước

và CO2, Nitơ hữu cơ và amomia thành Nitrat

 Xáo trộn đều nước thải với bùn hoạt tính tạo điều kiện để vi sinh vật tiếp xúc tốt hơn với các chất cần xử lý và đồng thời giúp cho quá trình khử nitrate xảy ra

c) Giai đoạn “LẮNG”: Sau khi oxy hoá sinh học xảy ra, bùn được lắng và

nước nổi trên bề mặt tạo lớp màng phân các bùn nước đặt trưng

d) Giai đoạn “CHẮT”: Nước nổi trên bề mặt sau thời gian lắng (nước đầu ra

đã xử lý) được tháo ra khỏi bể SBR mà không có cặn nào theo sau bằng thiết bị thu nước bề mặt dạng phao (decanter) Những ưu điểm của việc thu nước sau lắng bằng decanter:

 Ngăn chặn một cách hiệu quả thời điểm dừng chắt nước, các vật nổi, hay chất rắn có thể lắng được từ dòng chảy vào máng thu

 Không kênh càng

 Thời gian chắt nước ngắn

 Không cần bảo trì thường xuyên

 Không sử dụng điện, hơi, hay thủy lực

 Lựa chọn máng chắt nước phù hợp với mức nước tháo thay đổi

 Không cần cơ cấu nâng và điều khiển khi nó vẫn giữ nổi vững trong nước

- Chu trình hoạt động tuần hoàn được chọn chọn cho bể SBR như sau:

Thời gian (h) Bể SBR A Bể SBR B

chìm

- Bởi thao tác thời gian tuần hoàn như trên, bể phản ứng SBR thêm nhiều hiệu quả xử lý BOD, Ammonia, Nitơ và các chất khác

3.5 Cụm bể phản ứng (xử lý hóa lý)

- Nước thải sau khi qua bể xử lý sinh học, sẽ được bơm vào ngăn hóa chất keo tụ

và tạo bong, hóa chất sẽ được châm vào các ngăn để quá trình phản ứng keo tụ

và tạo bông được thuận lợi

- Các ngăn phản ứng đều có motor khuấy để tạo điều kiện cho nước thải và hóa chất tiếp xúc tốt với nhau Quá trình keo tụ sẽ kết tủa những cặn nhỏ và tạo thành những bông cặn lớn hơn tại bể tạo bông và dễ dàng lắng xuống đáy bể lắng hóa học

- Khí được cấp vào bể chứa bùn bằng máy thổi khí để khử mùi và tạo điều kiện khuấy trộn đều đông thời tiếp tục quá trình phân hủy sinh học để giảm thể tích bùn

3.9 Máy ép bùn dây đai

- Bùn sau khi nén ở bể chứa bùn sẽ được bơm đến máy ép bùn để phân riêng nước và bùn

- Tỉ lệ độ ẩm của bánh bùn sau khi ép: 65 – 85% sẽ được chôn lấp hay được đem

đi xử lý chất thải rắn Nước sau khi ép sẽ được dẫn về bể tiếp nhận

4 NHỮNG ƯU ĐIỂM VƯỢT TRỘI CỦA HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI

 Kết hợp giữa phương pháp hóa lý và sinh học Hai phương pháp này bổ trợ cho nhau trong việc xử lý nước thải

 Dễ dàng mở rộng quy mô trong tương lai

 Với tính chất nước thải của khu công nghiệp, thì quy trình này khả thi và đảm bảo chất lượng nước thải đầu ra đạt tiêu chuẩn Đồng thời đây cũng là một qui trình đơn giản nhất, dễ vận hành nhất với chi phí xử lý thấp trong các qui trình xử lý nước thải khu công nghiệp

 Bên cạnh đó, với hệ thống điều khiển tự động, nhà máy XLNT được vận hành theo lưu lượng đầu vào thực tế, điều chỉnh công suất hệ thống theo công suất thực tế Vì thế chúng ta có thể tiết kiệm chi phí vận hành của hệ thống trong trường hợp nước thải đầu vào chưa đạt đến công suất thiết kế là

2000 m3/ngày đêm

 Các bể xử lý và các thiết bị đều được thiết kế tạo điều kiện bảo dưỡng dễ dàng mà không phải dừng hệ thống

 Yêu cần công nhân tối thiểu cho vận hành và bảo dưỡng

 Điều khiển tự động hoàn toàn bởi hệ thống PLC, công nhân vận hành có thể báo cáo về hoạt động của thiết bị và hệ thống theo từng ngày

 Bùn thải thấp nên giảm chi phí quản lý xử lý bùn thải

 Diện tích sử dụng đạt theo yêu cầu mong đợi

5 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ

5.1 Hiệu suất xử lý

Ite

Đầu vào Đầu ra Bể tách dầu Bể cân bằng SBR

Xử lý hóa lý + lắng 2

Khử trùng mg/

l

mg/

mg/l %

mg/l %

mg/l %

mg/l %

5

5

%

27

8

10

%

18

8

5

%

10

00

100

%

107

0

%

107

0

%

107

0

%

107

0

%

3,00

0

100

%

5.2 Bể tiếp nhận

Lưu lượng giờ lớn

Tần suất bơm lần/ngày 4.0

Lưu lượng giờ lớn

Lưu lượng giờ

Thời gian lưu nước h 8.00

Lưu lượng khí cấp cho bể m3/m3 ww 16.79 Lượng không khí thổi 1h/

Lưu lượng giờ trung bình m3/h 112.5

Số bể 2.0

Lưu lượng giờ trung bình m3/h 112.5

THÔNG SỐ ĐƠN VỊ GIÁ TRỊ

Lưu lượng giờ trung

Thể tích bể m3

101.6

98.2

199.8

Chiều cao mực bùn m

4.5

4.5

4.5

Chiều cao an toàn m

0.5

0.5

0.5

Tổng chiều cao bể m

5.0

5.0

5.0

9.5

9.5

6.0

2.4

2.3

7.4