đề xuất phương án và tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho chợ Vĩnh Tân

trình bày đề xuất phương án và tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho chợ Vĩnh Tân

Chương 4

ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN VÀ TÍNH TOÁN

THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHO CHỢ VĨNH TÂN

4.1 CƠ SỞ ĐỂ ĐƯA RA PHƯƠNG ÁN XỬ LÝ

4.2PHƯƠNG ÁN XỬ LÝ NƯỚC THẢI

4.3GIẢI TRÌNH SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ

4.4 TÍNH TOÁN

4.5 DỰ TOÁN KINH PHÍ

Chương 4: ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN VÀ TÍNH TOÁN THIẾT KẾ

HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHO CHỢ VĨNH TÂN

4.1 Cơ sở để đưa ra phương án xử lý

Việc lựa chọn phương án xử lý là một bước hết sức quan trọng trong việc quyết định sự thành công hay thất bại của công trình xử lý nước thải Vì vậy khi lựa chọn phương án xử lý cần quan tâm đến các vấn đề sau:

• Thành phần, tính chất, lưu lượng của nước thải

Mỗi loại nước thải có tính chất hoá lý, sinh học khác nhau, các thông số ô nhiễm khác nhau Tính chất của nước thải phụ thuộc vào từng loại hình sản xuất riêng biệt, từng loại sản phẩm khác nhau Tính chất của nước thải quyết định lớn nhất đến khả năng xử lý và phương pháp xử lý Thành phần nước thải bao gồm những chất ô nhiễm nào và hàm lượng, nồng độ dòng thải sẽ ảnh hưởng rất lớn đấn việc lựa chọn phương pháp xử lý

• Tiêu chuẩn thải ra ngoài

Mỗi loại nước thải đều được giới hạn bởi một mức độ thải nhất định Tiêu chuẩn môi trường quy định cụ thể cho mỗi loại nước thải riêng biệt Trong quá trình lựa chọn phương pháp và công nghệ xử lý cần xác định mục tiêu cần đạt được để đề xuất công nghệ cho hợp lý vì mỗi tiêu chuẩn xả thải khác nhau sẽ làm thay đổi yêu cầu công nghệ

• Điều kiện tự nhiên, khí hậu, địa chất, thuỷ văn hay điều kiện xã hội tại khu vực mà công trình xây dựng

Vấn đề này là vấn đề cần quan tâm khi quyết định lựa chọn công trình xử lý Có thể công nghệ xử lý là phù hợp và đạt kết quả tốt trên mô hình nhưng khi xây dựng thực tế lại không đạt được hiệu quả như mong muốn; đó là do chịu sự ảnh hưởng của các điều kiện tự nhiên Ngoài ra, các yếu tố tự nhiên còn ảnh hưởng lớn đến độ bền của công trình theo thời gian.

• Tính khả thi của công trình khi xây dựng cũng như khi hoạt động

• Quy mô và xu hướng phát triển

• Khả năng đáp ứng thiết bị cho hệ thống xử lý

• Đặc điểm nguồn tiếp nhận nước thải Tình hình thực tế và khả năng tài chính (ví dụ như: chi phí đầu tư, chi phí hoá chất, xây dựng, quản lý vận hành và bảo trì)

Bất kì một loại nước thải nào cũng có thể xử lý được Tuy nhiên, xử lý với công nghệ nào để phù hợp với điều kiện kinh tế của đối tượng là điều đáng quan tâm Phải xây dựng hệ thống xử lý sao cho nước thải sau xử lý nằm trong giới hạn cho phép với chi phí sao cho có thể chấp nhận được

4.2 Phương án xử lý nước thải

4.2.1 Sự cần thiết của việc xử lý nước thải

Nuớc thải của khu chợ Vĩnh Tân có hàm lượng dầu mỡ và tải lượng ô nhiễm cao, vượt quá TCVN 5945:2005 nhiều lần Vì khu chợ nằm trong vùng khu dân cư sinh sống nên nước thải và mùi hôi từ khu chợ sẽ ảnh hường đến sinh hoạt của người dân xung quanh, nên cần phải có biện pháp kiểm soát ô nhiễm nước thải, trong đó xử lý nước thải là một yêu cầu hết sức cần thiết

4.2.2 Đề xuất phương án xử lý nước thải

• Các thông số tính toán thiết kế

Lưu lượng nước thải ngày đêm : 50 m3/ngày đêm

Bảng 4.1: Các thông số đầu vào của nước thải tại chợ Vĩnh Tân

STT Tên thông số Đơn vị Số liệu

Bảng 4.2: Các thông số đầu ra của nước thải cột A (TCVN 5945 : 2005 )

STT Tên thông số Đơn vị Số liệu

Các thông số ô nhiễm trong nước thải của chợ Vĩnh Tân là tương đối lớn Các thông số này vượt quá nhiều lần so với tiêu chuẩn cho phép của Bộ Khoa học Công nghệ và Môi trường (TCVN 5945 - 2005); BOD5 gấp 13 lần, SS gấp 12 lần, COD gấp 13 lần so với tiêu chuẩn cho phép Nhưng nhìn chung đặc trưng cơ bản của nước thải tại khu chợ là ô nhiễm hữu cơ nồng độ cao

Theo Quyết Định số 22/2006/QĐ-BTNMT của Bộ Trưởng BTNMT quy định: Nồng độ tối đa cho phép các chất ô nhiễm trong nước thải của các cơ sở sản xuất, chế biến, kinh doanh, dịch vụ thải ra các vực nước được tính:

Cmax = C x Kq x Kf

Trong đó : + Cmax : nồng độ tối đa cho phép của chất ô nhiễm trong nước thải của các cơ sở sản xuất, chế biến, kinh doanh, dịch vụ thải ra các vực nước, tính bằng mg/l

+ C : giá trị nồng độ tối đa cho phép của chất ô nhiễm quy định trong Tiêu Chuẩn Việt Nam TCVN 5945:2005

+ Kq : hệ số theo lưu lượng/dung tích nguồn tiếp nhận nước thải + Kf : hệ số theo lưu lượng nguồn thải

Dựa vào công thức trên, ta tính nồng độ tối đa cho phép trong nước thải ra cho các thông số: BOD, COD, SS, dầu mỡ, tổng Nitơ, amoni, tổng Phốtpho.(Với

4.3 Giải trình sơ đồ công nghệ

Nước thải từ hoạt động kinh doanh và vệ sinh chợ theo mương thu nước chảy đến song chắn rác Đây là công trình xử lý sơ bộ đầu tiện, tại đây các chất thô có kích thước lớn sẽ được giữ lại ở các song chắn này, chất lơ lửng được loại bỏ 1 phần Sau khi qua song chắn rác nước thải được tập trung ở hầm tiếp nhận rồi được bơm qua bể lắng cát và tách mỡ nhờ bơm nhúng chìm đặt bên trong bể Tại bể lắng cát và tách mỡ, hàm lượng chất lơ lửng và dầu mỡ được tách và thu gom riêng Nước thải được tiếp tục dẫn đến bể điều hoà bằng hình thức tự chảy, bể điều hoà có nhiệm vụ khuấy trộn đều nước thải và giúp ổn định lưu lượng, làm cho hoạt động của công trình sau hiệu quả hơn Bể điều hoà được thiết kế với hệ thống phân phối khí dạng ống có đục lỗ lắp đặt ở đáy bể giúp cho việc xáo trộn nước được tốt hơn và tăng cường lượng oxy hoà tan trong nước thải Hơn nữa, việc cung cấp oxy sẽ làm giảm bớt lượng BOD, COD trong nước thải với thời gian lưu nước trong bể là 4 h Nước thải từ bể điều hoà sẽ được bơm sang bể keo tụ tạo bông nhờ bơm nhúng chìm Đồng thời với quá trình này là dung dịch chất keo tụ tạo bông là phèn Al2(SO4)3, được châm vào với liều lượng nhất định từ các thiết bị pha chế thông qua bơm định lượng

Sau khi thực hiện quá trình trung hòa và keo tụ tạo bông, nước thải được chảy qua bể lắng 1 Tại đây xảy ra quá trình lắng, những hạt cặn có trọng lượng lớn hơn lực đẩy của nước sẽ lắng xuống đáy bể Ngược lại những hạt cặn nào có trọng lượng nhỏ hơn sẽ nổi lên trên mặt nước Thời gian lưu nước trong bể lắng I là 1.5h Cặn lắng ở đáy bể được bơm vào bể chứa bùn theo định kỳ

Sau đó nước thải được dẫn sang bể Aerotank, với chế độ khuấy trộn hoàn toàn ( dưới áp lực của hệ thống phân phối khí dạng đĩa) và khả năng xử lý tốt các chất hữu cơ của bùn hoạt tính tuần hoàn, hầu hết các chất hữu cơ được phân huỷ thành các bông bùn Hỗn hợp nước - bùn từ bể Aerotank sẽ được đưa vào bể lắng đợt 2, bể này có nhiệm vụ lắng và tách bùn ra khỏi nước dước tác dụng của trọng lực Bể lắng đợt 2 được thiết kế theo dạng bể lắng đứng với tiết diện tròn, nước thải sẽ được phân phối vào bể từ ống trung tâm và ra ngoài theo máng lắng đặt ở thành trong của bể Bể lắng đợt 2 được thiết kế với thời gian lưu nước là 1.5 h Bùn sau khi lắng, một phần sẽ được bơm tuần hoàn về bể Aerotank, phần còn lại sẽ được đưa vào bể chứa bùn và lưu ở đó trong 30 ngày sau đó xe hút bùn chuyên dùng sẽ hút đem đi xử lý đúng nơi quy định Và cuối cùng nước thải được đưa đến bể tiếp xúc để khử trùng trước khi cho vào nguồn tiếp nhận Lượng Clo sử dụng trong bể khử trùng là 3 g/m3 nước thải nhằm loại bỏ những vi khuẩn gây bệnh

= 0,58 l/s ⇒ Kc = 1,5 + 2,5 0 , 58 = 3,404

− Hệ số không điều hoà ngày (Kng):

Kng = 1,13 ÷ 1,3 ; chọn Kng = 1,25 (Theo Trần Đức Hạ, 2002, Xử lý nước thải sinh hoạt qui mô vừa và nhỏ, NXB Khoa Học và Kỹ Thuật)

− Hệ số không điều hoà giờ (Kh):

4.4.1 Song Chắn Rác

4.4.1.1 Chức năng:

Song chắn rác là công đoạn xử lý sơ bộ đầu tiên trong hệ thống xử lý nhằm loại bỏ tạp chất bẩn có kích thước lớn để tránh ảnh hưởng đến các công trình xử lý sau, đảm bảo an toàn và điều kiện làm việc của hệ thống Việc sử dụng song chắn rác sẽ tránh được các hiện tượng tắc nghẽn đường ống, mương dẫn và hư hỏng bơm do rác gây ra

max : lưu lượng nước thải theo giờ lớn nhất, m3/h

 v: vận tốc nước qua song chắn rác ; chọn v = 0,6 m/s

= 0,00026,2 = 0,013 m

− Số khe hở giữa các thanh chắn (n):

h b v

Q

.

+ Qs

max : lưu lượng nước thải theo giây lớn nhất, l/s + v : vận tốc nước chảy qua khe, m/s ; chọn v = 0,6 m/s + b : bề rộng khe hở giữa các thanh chắn, m ; b = 16mm ÷ 50

10 97 ,

= 16,57 kheChọn n = 17 khe

− Bề rộng thiết kế của song chắn rác (Bs):

Lấy bờ làm song chắn

− Tổn thất áp lực qua song chắn rác (hs):

g

v

2

81 , 9 2

6 , 0 83 , 0

= 0,42 m

− Chiều dài xây dựng mương đặt song chắn rác (L):

L = l1 + l2 + ls [4A]

Trong đó: + ls: chiều dài buồng đặt song chắn rác ; chọn ls = 1,2m

⇒ L = 0,27 + 0,135 + 1,2 = 1,6 m

 Số liệu thiết kế song chắn rác:

Bảng 4.4: số liệu thiết kế song chắn rác

− Hàm lượng chất ô nhiễm sau khi qua song chắn rác:

+ Hàm lượng BOD5 giảm 5% còn lại :

4.4.2.2 Vật liệu:

Hầm tiếp nhận được xây dựng bằng betông, có dạng hình chữ nhật Trong hầm tiếp nhận có bố trí 1 bơm chìm Thiết kế rổ chắn rác bằng inox đặt bao quanh bơm có tác dụng ngăn không cho rác làm tắc nghẽn bơm.

4.4.2.3 Tính toán:

− Chọn thời gian lưu nước trong hầm tiếp nhận là t = 20 phút

− Thể tích của hầm tiếp nhận(Vh):

Vh = Qh

max.t = 5 , 67 6020 = 1,89 m3

− Chọn chiều cao của hầm là H = 1,5 m

− Chiều dài (L) và chiều rộng (B) tương ứng là: L = 1,3m và B =1m

 Số liệu thiết kế hầm tiếp nhận:

Bảng 4.5: Số liệu thiết kế hầm tiếp nhận

STT Tên thông số Đơn vị Số liệu

4.4.3 Bể Lắng Cát Và Tách Dầu

4.4.3.1 Chức năng:

Trong nước thải của khu chợ chứa nhiều váng dầu mỡ và cặn cát làm ngăn cản sự hoà tan oxy vào nước Bể lắng cát và tách dầu có tác dụng loại bỏ các váng dầu mỡ và cặn cát này Sau khi qua bể lắng cát và tách dầu, nước được đưa đến công trình xử lý tiếp theo Bể tách mỡ có nhiệm vụ giữ lại phần mỡ váng nổi lên trên bề mặt nước thải, đảm bảo cho công trình phía sau hoạt động tốt Phần mỡ nổi lên trên mặt bể sẽ theo đường ống thu mỡ chảy đến thùng chứa, sau đó được giao cho công ty môi trường đô thị thu gom và xử lý

Bể được chia thành 2 ngăn, ngăn thứ nhất có nhiệm vụ thu mỡ, ngăn thứ 2 có nhiệm vụ tách các hạt cặn lơ lửng và chất bẩn

4.4.3.2 Vật liệu:

Bể được xây dựng bằng bêtông

4.4.3.3 Tính toán:

− Chọn thời gian lưu nước trong bể là t = 2h

− Thể tích của bể (Vbể):

F = 8 2

5 , 1

12

m H

− Chọn mực nước thấp nhất trong bể là 0,5m

− Thể tích cần thiết của bể là :

 Số liệu thiết kế bể lắng cát và tách dầu:

Bảng 4.6: Số liệu thiết kế bể lắng cát và tách mỡ

− Hàm lượng chất ô nhiễm qua bể lắng cát, tách mỡ, giảm còn:

+ Hàm lượng BOD5 giảm 5%, còn lại :

4.4.4.2 Vật liệu:

Xây dựng bằng bêtông , dạng hình chữ nhật Có hệ thống sục khí bên trong

4.4.4.3 Tính toán:

− Chọn thời gian lưu nước trong bể điều hoà là t = 4h

− Thể tích lý thuyết của bể điều hoà là (Vlt):

Vlt = Qh

max.t = 5,67 4 = 22,68 m3

− Thể tích thực tế của bể (Vtt):

Vtt = 120% Vlt = 120% 22,68 = 27,216 m3 [4A]

− Chọn chiều sâu của bể là 2,0m

− Chiều cao bảo vệ là hbv = 0,5m

− Vậy chiều cao tổng cộng của bể là

 Lượng khí cần thiết sục khí cho bể điều hoà:

Để tránh hiện tượng lắng cặn và ngăn chặn mùi trong bể điều hoà cần cung cấp 1 lượng không khí thường xuyên

− Lưu lượng khí cần cung cấp cho bể điều hoà (Lkk):

Trong đó : + Vbể : thể tích xây dựng bể điều hoà

+ Vkk : tốc độ cấp khí trong bể điều hoà (m3/m3.h), thì Vkk

− Số ống nhánh là (Nống):

− Đường kính các lỗ trên ống nhánh θlỗ = 2mm ÷ 5mm ; chọn θlỗ = 3mm

− Vận tốc khí qua lỗ vlỗ = 5 ÷ 20m/s ; chọn vlỗ = 10m/s

− Diện tích 1 lỗ trên ống nhánh (flỗ):

= 7,065.10-6 m2

− Tổng diện tích lỗ trên ống nhánh (Flỗ):

10 07 , 6

−

−

= 85,9 lỗ

− Vậy nlỗ = 86 lỗ

− Số lỗ trên 1 ống nhánh (m):

m = n4lo

= 864 = 21 lỗ

− Áp lực cần thiết cho hệ thống nén khí:

Hct = hd + hc + hf + H Trong đó : + hd : tổn thất áp lực do ma sát dọc theo chiều dài trên đường ống dẫn khí

+ hc : tổn thất cục bộ + hf : tổn thất áp lực qua thiết bị phân phối, hf <0,5m ; chọn hf

.

102

1

N = ( ).0,006

7 , 0 102

1 4

, 1

 Số liệu thiết kế bể điều hoà:

Bảng 4.7: Số liệu thiết kế bể điều hoà

4 Đường kính ống dẫn khí vào bể (dống) mm 30

7 Đường kính 1 lỗ trên ống nhánh (θlỗ) mm 3

− Hàm lượng chất ô nhiễm qua bể điều hoà, giảm còn:

+ Hàm lượng BOD5 giảm 35%, còn lại :

4.4.5.2 Vật liệu:

Được xây dựng bằng bê tông, có hệ thống khuấy trộn bằng cánh khuấy có gắn động cơ Và cho thêm vào bể phèn nhôm nhờ bơm định lượng

− Xây dựng 1 ngăn phản ứng có kích thước: H x B = 1m x 1m

− Chọn chiều cao bảo vệ : hbv = 0,3 m

− Chiều cao tổng cộng của bể : Hxd = H + hbv

= 1 + 0,3 = 1,3m

− Tiết diện ngang của bể là :

− Tính toán hệ thống cánh khuấy :

− Cấu tạo của buồng khuấy gồm 1 trục quay và 4 cánh khuấy đặt đối xứng qua trục, toàn bộ đặt theo phương thẳng đứng

− Tổng diện tích cánh khuấy : lấy bằng 15% ÷ 20% diện tích mặt cắt ngang bể ; chọn bằng 15%

Fc = F x 15% = 1 x 15% = 0,15 m2

− Diện tích của một bản cánh khuấy: 0 , 0375

4

15

15 , 0

=

− Tỷ lệ cánh khuấy so với tiết diện ngang của bể :

15 15 , 0 1

15 , 0

− Khoảng cách từ mép ngoài đến tâm quay: R = 0,4m

− Mỗi buồng bố trí đặt 1 động cơ điện, tốc độ quay lần lượt như sau:+ Buồng 1 : 7 vòng/phút

+ Buồng 2 : 6 vòng/phút+ Buồng 3 : 4 vòng/phút

− Cường độ khuấy trộn: 90S- ; 70S- ; 40S

-− Kiểm tra chỉ tiêu làm việc:

+ Buồng 1:

− Dung tích : W1 = 0,95m3

− Tốc độ khuấy : n1 = 7vòng/phút

− Tốc độ chuyển động tương đối của bản cánh khuấy so với nước:

60

75 , 0 7 4 , 0 14 , 3 2 60

75 , 0

2 1

=

x xRxn

− Công suất cần thiết để quay cánh khuấy :

N1 = 51 x C x F x v1 = 51 x 1,5 x 1 x 0,223 = 0,8 kWTrong đó : C = 1,5 ( tỷ lệ thước cánh khuấy ; chọn 1,5)

− Năng lượng tiêu hao cho việc khuấy trộn 1m3 nước:

84 , 0 95 , 0

8 , 0

84 , 0

− Giá trị Gradien tốc độ lớn hơn so với giả thuyết nên ta giảm tốc độ khuấy xuống còn 6,6 vòng/phút Tính lại các chỉ tiêu:

60

75 , 0 6 , 6 4 , 0 14 , 3 2 60

75 , 0

2 1

=

x xRxn

N1 = 51 x C x F x v1 = 51 x 1,5 x 1 x 0,2073 = 0,68 kW

714 , 0 95 , 0

68 , 0

714 , 0

− Tốc độ khuấy : n2 = 6vòng/phút

− Tốc độ chuyển động tương đối của bản cánh khuấy so với nước:

60

75 , 0 6 4 , 0 14 , 3 2 60

75 , 0

2 2

=

x xRxn

− Công suất cần thiết để quay cánh khuấy :

N2 = 51 x C x F x v2 = 51 x 1,5 x 1 x 0,1883 = 0,508 kWTrong đó : C = 1,5 ( tỷ lệ thước cánh khuấy ; chọn 1,5)

− Năng lượng tiêu hao cho việc khuấy trộn 1m3 nước:

54 , 0 95 , 0

508 , 0

54 , 0

µ

Trong đó : µ = 0,0092 kgm2/s – độ nhớt động lực của nước ở 250C

− Giá trị Gradien tốc độ lớn hơn so với giả thuyết nên ta giảm tốc độ khuấy xuống còn 6,6 vòng/phút Tính lại các chỉ tiêu:

v2 = 0 , 176

60

75 , 0 6 , 5 4 , 0 14 , 3 2 60

75 , 0

2 2

=

x xRxn

N2 = 51 x C x F x v2 = 51 x 1,5 x 1 x 0,1763 = 0,42 kW

438 , 0 95 , 0

42 , 0

438 , 0

− Tốc độ khuấy : n3 = 4vòng/phút

− Tốc độ chuyển động tương đối của bản cánh khuấy so với nước:

60

75 , 0 4 4 , 0 14 , 3 2 60

75 , 0

2 3

=

x xRxn

− Công suất cần thiết để quay cánh khuấy :

N3 = 51 x C x F x v3 = 51 x 1,5 x 1 x 0,12563 = 0,15 kWTrong đó : C = 1,5 ( tỷ lệ thước cánh khuấy ; chọn 1,5)

− Năng lượng tiêu hao cho việc khuấy trộn 1m3 nước:

16 , 0 95 , 0

15 , 0

16 , 0

µ

Trong đó : µ = 0,0092 kgm2/s – độ nhớt động lực của nước ở 250C

− Giá trị Gradien tốc độ lớn hơn so với giả thuyết nên ta giảm tốc độ khuấy xuống còn 6,6 vòng/phút Tính lại các chỉ tiêu:

60

75 , 0 9 , 3 4 , 0 14 , 3 2 60

75 , 0

2 3

=

x xRxn

N3 = 51 x C x F x v3 = 51 x 1,5 x 1 x 0,12253 = 0,14 kW

148 , 0 95 , 0

14 , 0

148 , 0

µ

 Số liệu thiết kế bể keo tụ tạo bông:

Bảng 4.8: Số liệu thiết kế bể keo tụ tạo bông

Buồng 1 Buồng 2 Buồng 3

5 Tốc dộ chuyển động

tương đối

4.4.6 Bể lắng I

4.4.6.1 Chức năng:

Sau khi nước thải qua song chắn rác, bể lắng cát và tách dầu, bể điều hoà Trong nước thải chứa hàm lượng chất lơ lửng tương đối cao (313,2mg/l) Vì vậy cần xây dựng bể lắng đợt I, bể lắng I có tác dụng lắng cát tạp chất phân tán nhỏ (chất lơ lửng) dưới dạng cặn lắng xuống đáy bể Cặn được xả ra bằng phương pháp bơm xả cặn

4.4.6.2 Vật liệu:

Bể lắng I được xây bằng bêtông, có dạng hình tròn trên mặt bằng Đáy bể lắng là hình nón cụt, bên trong có ống trung tâm để phân phối và giảm tốc độ chảy của nước vào bể.

4.4.6.3 Tính toán:

Vì lưu lượng nước thải nhỏ nên ta chọn bể lắng I là dạng bể lắng đứng

− Diện tích tiết diện ướt của ống trung tâm ( f ) :