thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt khu căn hộ cao tầng Phú Thạnh

trình bày về thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt khu căn hộ cao tầng Phú Thạnh

LỜI CẢM ƠN

Trong những năm tháng ngồi trên ghế nhà trường Đại học Kỹ thuật - Công nghệ Thành phố Hồ Chí Minh em đã được trang bị một hành trang bước vào đời quí báu, một kiến thức tổng hợp chuyên ngành mà em thích và đã học trong suốt

4 năm qua Giờ nay sau 4 năm học tập cũng là lúc em tổng hợp được những gì mình có thể viết nên cuốn đồ án tốt nghiệp này

Để em có được như ngày hôm nay, em không thể nào quên công ơn của các Thầy Cô trong trường, đặc biệt là các Thầy Cô trong khoa Môi Trường Và Công Nghệ Sinh Học đã tận tình giúp đỡ và dìu dắt em nên người Bên cạnh đó, em cũng cảm ơn gia đình đã tạo điều kiện giúp đỡ, động viên em trong những năm tháng qua Công ơn ấy sẽ mãi đi sâu vào trong tâm trí em

Trong thời gian thực hiện đồ án em cũng nhận được rất nhiều sự quan tâm và giúp đỡ của quý Thầy Cô Không có gì hơn em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến quí Thầy Cô, đặc biệt là Thầy Nguyễn Xuân Trường và đã tận tình hướng dẫn em trong thời gian qua

Em xin chân thành cảm ơn

SVTH: NGUYỄN THỊ ĐẸP Thành phố HCM, 12/2007

LỜI CẢM ƠN 1

CHƯƠNG I MỞ ĐẦU 1

I.1 SỰ CẦN THIẾT CỦA LUẬN VĂN 1

I.2 NỘI DUNG LUẬN VĂN 1

I.3 GIỚI HẠN CỦA LUẬN VĂN 2

I.4 PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN 2

CHƯƠNG II 3

GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ KHU CĂN HỘ CAO TẦNG PHÚ THẠNH – CIENCO5, Q.TÂN PHÚ, TP.HCM 3

II.1 ĐỊA ĐIỂM 3

II.2 ĐỊA HÌNH 4

II.3 ĐỊA CHẤT: 4

II.4 NỘI DUNG CỦA DỰ ÁN 5

II.4.1 Quy hoạch sử dụng đất 5

II.4.2 Qui mô xây dựng của dự án 6

II.4.3 Hệ thống đường giao thông 6

II.4.4 Cấp điện 7

II.4.5 Quy hoạch cấp nước 7

II.4.6 Hệ thống thoát nước 9

II.5 HIỆN TRẠNG THOÁT NƯỚC THẢI CỦA KHU CĂN HỘ 10

CHƯƠNG III TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ 11

III.2 NGUỒN GỐC PHÁT SINH NƯỚC THẢI SINH HOẠT 11

III.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI 12

III.3.1 Phương pháp xử lý cơ học 12

III.3.1.1 Song chắn rác 13

III.3.1.2 Bể lắng cát 14

III.3.1.3 Bể lắng 16

III.3.2 Phương pháp xử lý sinh học 21

III.3.2.1 Bể lọc sinh học 22

III.3.2.2 Bể Aerotank 23

CHƯƠNG IV 38

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XLNT KHU CĂN HỘ CAO TẦNG PHÚ THẠNH – CIENCO5, 38

Q.TÂN PHÚ 38

IV.1 NGUYÊN TẮC XỬ LÝ NƯỚC THẢI 38

IV.2 CÁC THÔNG SỐ PHỤC VỤ TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRẠM XỬ LÝ TẬP TRUNG 38 IV.3 LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ 39

IV.4 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ 41

IV.4.1 Qui trình công nghệ xử lý nước thải tập trung khu căn hộ 41

IV.4.2 Thuyết minh quy trình công nghệ 42

IV.4.3 Tính toán các công trình đơn vị 44

IV.4.3.1 Song chắn rác tinh 44

IV.4.3.2 Hố thu 44

IV.4.3.3 Bể điều hòa 45

IV.4.3.4 Bể lắng I 50

IV.4.3.7 Bể chứa bùn 74

IV.4.3.8 Bể khử trùng 76

CHƯƠNG V KHAI TOÁN CÔNG TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI 78

V.1 VỐN ĐẦU TƯ CHO TỪNG HẠN MỤC CÔNG TRÌNH 78

V.1.1 Phần xây dựng 78

V.1.2 Phần thiết bị 79

V.2 CHI PHÍ QUẢN LÝ VÀ VẬN HÀNH 79

V.2.1 Chi phí công nhân 79

V.2.2 Chi phí điện năng 80

V.2.3 Chi phí hóa chất 80

V.3 TỔNG CHI PHÍ QUẢN LÝ HÀNG NĂM 81

V.4 TỔNG CHI PHÍ ĐẦU TƯ 81

CHƯƠNG VI KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ 82

VI.1 KẾT LUẬN 82

VI.2 KIẾN NGHỊ 82

***

CIENCO 5: tổng công ty xây dựng công trình giao thông 5

SS: Suspended solid – Chất rắn lơ lửng

VS: Volatile Soild - Chất rắn bay hơi, mg/l

BOD: Bio – Chemical Oxygen Demand – Nhu cầu oxy sinh hóa

BOD5: Nhu cầu oxy sinh hóa đo ở 200C – đo trong 5 ngày

DO: Dissolved Oxygen - Lượng oxy hoà tan

MPN: Most Probable Number - Số vi khuẩn lớn nhất có thể đếm được (phương pháp xác định vi sinh)

COD: Chemical Oxygen Demand – Nhu cầu oxy hóa học

PCCC: Phòng cháy chữa cháy

XLNT: Xử lý nước thải

KPH: Không phát hiện được

TCVN: Tiêu chuẩn Việt Nam

TCXD:Tiêu chuẩn xây dựng

NTSH: Nước thải sinh hoạt

F/M: Food – Microganism Ration - Tỷ lệ thức ăn cho vi sinh vật

MLSS: Mixed Liquor Suspends Soid - Chất rắn lơ lửng trong bùn lỏng, mg/l MLVSS: Mixed liquor Volatile Suspends Soid - Chất rắn lơ lửng bay hơi trong bùn lỏng, mg/l

SVI: Sludge Volume Index - Chỉ số thể tích bùn mg/l

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng1: Cơ cấu và mục đích sử dụng đất trong khu căn hộ

Bảng 2: Gía trị đặc trưng các thông số động học K, Ks, Y, Kd trong quá trình xử lý nước thải

Bảng 3:Các thông số thiết kế song chắn rác

Bảng 4: Thông số thiết kế hố thu

Bảng 5: Thông số thiết kế bể đều hòa

Bảng 6: Thông số thiết kế bể lắng I

Bảng 7: Thông số thiết kế bể Aerotank

Bảng 8: Thông số thiết kế bể lắng II

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình1: Sơ đồ khối xử lý nước thải

Hình 2: Sơ đồ mặt cắt theo nước hệ thống xử lý nước thải Hình 3: Mặt bằng hệ thống xử lý nước thải

CHƯƠNG I MỞ ĐẦU

I.1 Sự cần thiết của luận văn

Khu căn hộ cao tầng Phú Thạnh – CIENCO 5, được xây dựng với quy mô 13.521m2 tại 53 Nguyễn Sơn, phường Phú Thạnh, Quận Tân Phú, Tp.HCM theo Quyết định phê duyệt quy hoạch chi tiết số 4253/QĐ-CT ngày 03/11/2003 của UBND Tp.HCM Theo quy hoạch khu căn hộ được phép xả thải nước thải từ khu căn hộ phải ít gây ô nhiễm

Khu căn hộ cao tầng Phú Thạnh – CIENCO 5 đang trong giai đoạn triển khai xây dựng cơ sở hạ tầng, trong đó Khu căn hộ phải xây dựng một hệ thống xử lý nước thải tập trung với công suất 750 m3/ngày.đêm Hệ thống xử lý nước thải này có nhiệm vụ tiếp nhận nước thải từ các bể tự hoại trong khu căn hộ cao tầng để xử lý đạt mức I, TCVN 6772:2000 trước khi thải ra cống rãnh, cống thoát nước chung của đô thị

Thông qua nghiên cứu đánh giá tác động môi trường của khu căn hộ cao tầng Phú Thạnh – CIENCO 5, em đề xuất phương án thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho khu căn hộ này theo công nghệ xử lý sinh học cổ điển Kết quả tính toán được thể hiện thông qua luận văn tốt nghiệp đại học của em

I.2 Nội dung luận văn

Luận văn được chia làm 6 chương

Chương I: Mở đầu

Nêu lên sự cần thiết, nội dung, giới hạn và phương pháp thực hiện luận văn Chương II: Giới thiệu sơ lược về khu căn hộ cao tầng Phú Thạnh – CIENCO 5 Chương III: Tổng quan phương pháp xử lý nước thải sinh hoạt

Chương IV: Tính toán thiết kế các công trình đơn vị

Chương V: Khai toán công trình xử lý nước thải

Chương VI: Kết luận và kiến nghị

I.3 Giới hạn của luận văn

Nước thải sinh hoạt từ các căn hộ của Khu căn hộ cao tầng Phú Thạnh – CIENCO 5 có mức ô nhiễm thấp

Công nghệ xử lý nước thải đề xuất theo phương pháp sinh học hiếu khí cổ điển, cho phép xử lý nước thải với các thông số thiết kế đầu vào của hệ thống xử lý đạt tương đương tiêu chuẩn mức I, TCVN 6772:2000 – chất lượng nước thải – nước thải sinh hoạt – giới hạn ô nhiễm cho phép

Thời gian thực hiện đề tài từ ngày 1/10 đến 25 / 12 / 2007

I.4 Phương pháp thực hiện

Một số phương pháp thực hiện được áp dụng trong luận văn như sau:

Phương pháp thống kê số liệu: Phương pháp này nhằm thu thập và xử lý số liệu đầu vào phục vụ tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải tập trung: điều kiện địa chất, thủy văn, địa hình, lưu lượng thải, nồng độ các chất ô nhiễm …

Phương pháp so sánh: Phương pháp này nhằm đánh giá hiệu quả xử lý nước thải đầu vào và ra theo tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN 6772: 2000 – chất lượng nước thải – nước thải sinh hoạt – giới hạn ô nhiễm cho phép)

Phương pháp phân tích chi phí lợi ích : Nhằm đánh giá hiệu quả kinh tế trong quá trình xử lý nước thải của các phương án xử lý

Phương pháp chuyên gia: lấy ý kiến của các chuyên gia về các nội dung liên quan đến luận văn

CHƯƠNG II

GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ KHU CĂN HỘ CAO TẦNG PHÚ THẠNH – CIENCO5, Q.TÂN

PHÚ, TP.HCM

II.1 Địa điểm

Khu Căn hộ cao tầng Phú Thạnh – CIENCO 5 thuộc Quận Tân Phú, Tp.HCM là một Quận mới được thành lập vào năm 2003 Về địa giới hành chính, phía Đông của Quận Tân Phú giáp Quận Tân Bình, phía Tây giáp Quận Bình Tân, phía Nam giáp các Quận 6 và Quận 11, phía Bắc giáp Quận 12

Khu căn hộ cao tầng Phú Thạnh – CIENCO 5 đặt trên khu đất có diện tích 13.521m2 Vị trí giới hạn tương đối của khu đất như sau:

– Phía Đông Bắc giáp đường Nguyễn Sơn lộ giới 24 m;

– Phía Tây Nam giáp đường Thoại Ngọc Hầu lộ giới 60 m;

– Phía Tây Bắc giáp khu nhà ở liên kế đã xây dựng;

– Phía Đông Nam giáp khu nhà ở liên kế đã xây dựng;

+ Cách siêu thị Maximax Cộng Hòa 2km;

+ Cách tòa nhà Etown 1.5km;

+ Cách Công Viên Văn Hóa Đầm Sen 2km;

+ Cách trung tâm hành chính Quận Tân Phú 500m;

+ Cách sân bay Tân Sơn Nhất 5km;

Thuận lợi

– Giao thông thuận lợi do khu vực dự án có1 mặt giáp với đường Nguyễn Sơn (lộ giới 24m) và1 mặt giáp đường Thoại Ngọc Hầu (lộ giới 60m) rất thuận lợi cho việc bố trí phân luồng giao thông cho dự án, tránh được tình trạng ùn tắc giao thông vào các giờ cao điểm như các dự án khác

– Chất lượng nước ngầm ổn định, mạng lưới điện có sẵn đảm bảo cung cấp đầy đủ cho dự án trong giai đoạn thi công xây dựng

II.3 Địa chất:

Các lớp đất trong khu vực khảo sát tính từ mặt nền hiện hữu bao gồm:

– Lớp 1: lớp san lấp, có bề dày 0.9m;

– Lớp 2: lớp sét pha màu nâu đỏ xám xanh dẻo mềm, có bề dày trung bình 2m; – Lớp 3a: lớp sét pha lẫn sạn sỏi Laterite màu nâu đỏ vàng cứng, có bề dày trung bình từ 1.5 ÷ 4m;

– Lớp 3b: lớp sét, sét pha màu nâu đỏ xám xanh nửa cứng đến cứng, có bề dày trung bình từ 5.3 ÷ 12m;

– Lớp 4a: lớp cát pha màu hồng dẻo, có bề dày từ 4.7 ÷ 27.5m;

– Lớp 4b: lớp cát trung lẫn sét màu hồng, có bề dày từ 4 ÷ 21.5m;

– Lớp 4c : lớp cát pha màu hồng dẻo : có bề dày từ 4 ÷ 16.1m;

– Lớp 4d: lớp sét pha màu xanh nhạt, dẻo, cứng;

– Lớp 5: lớp sét màu nâu đỏ, vàng cứng, có bề dày trung bình 10m;

– Lớp 6: lớp cát pha màu vàng, nâu dẻo;

(Nguồn: Dự án đầu tư Khu căn hộ cao tầng Phú Thạnh – Cienco 5, 5/2007 )

Nhìn chung, khu vực Dự án có địa chất tương đối tốt nên sử dụng phương án cọc khoan nhồi là thích hợp nhất

Tuỳ thuộc tải trọng cụ thể của từng công trình có thể chọn giải pháp móng cho hợp lý để đảm bảo độ ổn định của công trình

II.4 Nội dung của dự án

Dự án xây dựng khu căn hộ cao tầng Phú Thạnh – CIENCO 5 được đầu tư xây

dựng nhằm đáp ứng nhu cầu chỗ ở cư trú, tạm trú cho người dân đang tăng cao tại khu vực, phù hợp với định hướng phát triển của phường Phú Thạnh

Theo tính toán của chủ đầu tư, quy mô dân số của khu căn hộ : 2.983 người

II.4.1 Quy hoạch sử dụng đất

Khu căn hộ cao tầng Phú Thạnh – CIENCO 5 triển khai xây dựng đầy đủ

hệ thống hạ tầng và tiện ích công cộng trên khu đất 13.521m2 Khu đất được chia thành các đơn vị thuậän tiện cho sinh hoạt cộng đồng, bố trí các công trình dịch vụ công cộng với bán kính hợp ly ù

Qui hoạch sử dụng đất Khu căn hộ cao tầng Phú Thạnh – CIENCO 5 được

tóm tắt trong bảng 1

Bảng1: Cơ cấu và mục đích sử dụng đất trong khu căn hộ

(m 2 )

Tỷ lệ (%)

1 Diện tích xây dựng khối căn hộ cao tầng 5.400 40%

4 Diện tích trạm xử lý nước thải tập trung 500 3,6%

Nguồn: Dự án đầu tư Khu căn hộ cao tầng Phú Thạnh - 05/2007

II.4.2 Qui mô xây dựng của dự án

Khu căn hộ cao tầng Phú Thạnh - CIENCO5 được xây dựng trên khu đất có diện tích 13.521m2, gồm có 2 khối chính là khối A và khối B cao 16 tầng, bao gồm:

1 tầng hầm để xe ô tô, xe máy và các phòng phụ trợ

Khu thương mại ở tầng 1, tầng 2

14 tầng căn hộ (trong đó gồm 13 tầng căn hộ, 1 tầng căn hộ có gác lửng)

Chia làm 2 khối gồm 5 đơn nguyên: 784 căn hộ

Khối A: gồm 2 đơn nguyên, tầng 1 và tầng 2 là khu thương mại, từ tầng 3

đến tầng 15 là các căn hộ, gồm 11 căn hộ/tầng/đơn nguyên, tầng 16 gồm các căn hộ thường Mỗi đơn nguyên gồm các căn hộ tập trung tại sảnh tầng có 3 thang máy và 1 thang bộ thoát nạn, 1 thang bộ ở cuối hành lang Mặt bằng tầng điển

hình gồm 22 căn hộ/1 tầng và tầng thứ 16 với mặt bằng bố trí gồm 22 căn hộ

Vậy công suất thiết kế khối A là : (22 x 13) + (22 x 1) = 308 căn hộ/khối A

Khối B: gồm 3 đơn nguyên Trong đó 02 đơn nguyên có 11 căn

hộ/tầng/đơn nguyên, 01 đơn nguyên có 12 căn hộ/tầng/đơn nguyên; 01 thang bộ thoát nạn; 01 thang bộ tại cuối hành lang Tầng trệt và tầng 2 là khu thương mại, từ tầng 3 đến tầng 15 là các căn hộ, tầng 16 gồm các căn hộ thường Mặt bằng tầng điển hình gồm 34 căn/1 tầng và tầng thứ 16 với mặt bằng bố trí gồm 34 căn hộ

Vậy công suất thiết kế căn hộ khối B là : (34 x 13) + (34 x 1) = 476 căn hộ/khối B

II.4.3 Hệ thống đường giao thông

Khu căn hộ cao tầng Phú Thạnh được bố trí theo hướng Tây Bắc – Đông Nam đã tạo ra mối giao lưu thuận lợi với các quận khác như Quận Bình Tân, Quận Tân Bình, Quận 11, Quận 6

Khu dự án một mặt giáp với đường Nguyễn Sơn và mặt kia giáp đường Thoại Ngọc Hầu – là các trục đường liên thông giữa Quận Tân Phú với các quận khác, thuận lợi cho việc giao thông đi lại cũng như vận chuyển vật liệu xây dựng cho công trình

Hệ thống đường giao thông nội bộ được trải nhựa Bê tông nóng đảm bảo cho công tác PCCC

Trong khuôn viên khu căn hộ có 2 trục đường nội bộ chạy dọc suốt trước và sau khu căn hộ, trục đường phía trước phục vụ cho khách đi vào trung tâm thương mại, trục đường phía sau dành riêng phục vụ cho khối căn hộ Toàn bộ hệ thống đường này đều được thiết kế với kết cấu mặt đường nhựa theo tiêu chuẩn kết cấu đường ô tô trong đô thị

II.4.4 Cấp điện

Điện chủ yếu được cung cấp để phục vụ cho nhu cầu sinh hoạt của khu căn hộ, khu thương mại, các công trình công cộng, chiếu sáng lối đi và sân bãi Khu căn hộ được cấp điện từ 2 trạm biến thế đặt bên ngoài khối nhà chính

II.4.5 Quy hoạch cấp nước

(1) Nguồn cấp nước

Nguồn nước cấp cho khu căn hộ được lấy từ nhà máy nước Thủ Đức và Bình

An qua hệ thống cấp nước của Thành phố ( 2.000, 600 mm hiện có và 600,

800, 1.000, 15mm dự kiến), sau đó được dẫn vào đường nội bộ cấp vô 2 bể ngầm (350m3/1bể) dùng để dự trữ nước cho sinh hoạt và cứu hỏa rồi bơm lên bể chứa trên mái trước khi chuyển đến các thiết bị sử dụng Mỗi khối nhà có một trạm bơm nước cấp

(2) Mạng lưới cấp nước

Toàn chung cư có 2 bể nước ngầm 350m3/1bể x 2bể = 700m3 Mỗi khối có 1 bể nước 350m3 – trong đó có 250m3 nước sinh hoạt và 100 m3 nước cứu hỏa (bố trí ngầm dưới sân ngoài hồ bơi)

Khu căn hộ có 5 bể chứa nước trên mái, mỗi bể chứa 100 m3 nước Mỗi đơn nguyên có 1 bể chứa nước mái 100 m3 và 2 hệ thống phân phối cấp nước từ bể chứa xuống các tầng

Ngoài ra, mỗi đơn nguyên còn có 2 bơm nước sinh hoạt (1 hoạt động, 1 phòng luân phiên) để bơm nước từ bể nước ngầm 350 m3 lên hồ nước trên mái Bơm nước được sử dụng là bơm NB40 – 250/257

Q 1bơm = 57m3/h ; H = 90m ; N = 30 KW

Ống cấp nước từ bể nước trên mái xuống các tầng là ống PVC 114, 90, 60,

49, 42, 34, 27, 21

(3) Lưu lượng cấp nước sinh hoạt

Tính toán nhu cầu cấp nước cho toàn bộ khu căn hộ như sau:

Tiêu chuẩn cấp nước:

- Khu dân cư : 250 lít/người/ngày (2.983 người)

- Khu dịch vụ : 30lít/ người/ngày (1.000 người)

- Nhà trẻ: 70 lít/ người/ngày (150 cháu)

(4) Hệ thống cấp nước chữa cháy:

– Tiêu chuẩn cấp nước:

+ Cứu hỏa trong nhà:

QPCCC(1) = 2,5 l/s x 2 đám cháy x 2 nguyên đơn = 10 l/s = 36m3/h

+ Cứu hỏa ngoài nhà :

QPCCC(2) = 10 l/s

– Lưu lượng cấp nước cứu hỏa trong nhà :

– Một hệ thống cấp nước chữa cháy bên trong và bên ngoài nhà mạch vòng khép kín bằng ống STK þ168 – 90 – 60

– Một hệ thống chữa cháy tự động, tự động xả nước khi nhiệt độ 6800C

– Hệ thống hộp kỹ thuật chữa cháy (mỗi hộp có 1 lăng phun nước, 1 van chữa cháy chuyên dùng và một cuộn vòi nylon 25m) được lắp đặt ở hành lang 2 cầu thang mỗi đơn nguyên

– Bên ngoài nhà được bố trí 2 trụ nước chữa cháy quanh tòa nhà dành cho lực lượng chữa cháy chuyên nghiệp

– Một hệ thống bình chữa cháy xách tay bằng khí CO2 loại 5kg và bình bột 8kg đặt kết hợp với hộp chữa cháy

– 3 máy bơm chữa cháy chuyên dùng: 1 máy bơm chữa cháy sử dụng động cơ điện và một máy bơm động cơ nổ, lấy nước từ bể nước ngầm nạp vào hệ thống chữa cháy

– Một hệ thống báo cháy tự động gồm: một trung tâm xử lý báo cháy gồm kênh, hệ thống đầu dò nhiệt, hệ thống nút báo động khẩn cấp cùng hệ thống còi đèn tín hiệu báo động khi có cháy xảy ra

– Một hệ thống đèn thoát hiểm được bố trí cho thoát hiểm của toàn công trình khi có nguy cơ khẩn cấp

– Hệ thống chống sét gồm 2 kim thu sét chủ động có bán kính bảo vệ > 75m tại

vị trí thấp hơn đầu kim 6m, 2 đường thoát sét riêng biệt cho một kim thu sét

II.4.6 Hệ thống thoát nước

(1) Hệ thống thoát nước mưa

- Hướng thoát: Nước mưa của khu quy hoạch được thu gom cào các hố ga để tách cặn lắng, rồi theo tuyến cống nước mưa chung của khu vực quy hoạch (D500) thải vào hệ thống cống thoát nước chung của khu đô thị

(2) Hệ thống thoát nước thải

(a) Lưu lượng tính toán

Theo tính toán, lượng nước thải của toàn bộ khu căn hộ bao gồm: lượng nước thải sinh hoạt + lượng nước thải từ hoạt động dịch vụ, nhà hàng + nước thải rửa ngược của hệ thống hồ bơi = 80% lượng nước cấp cho toàn khu

(b) Mạng lưới thoát nước

Ban đầu, nước thải sinh hoạt từ các căn hộ được thải ra 5 cụm hầm tự hoại đặt ngầm dưới sân ngoài của 5 đơn nguyên Sau đĩ, nước thải được dẫn vào các hố

ga của hệ thống cống thoát nước thải đến trạm xử lý nước thải tập trung của Khu căn hộ để xử lý đạt tiêu chuẩn môi trường trước khi thải ra ngoài mơi trường

II.5 Hiện trạng thoát nước thải của khu căn hộ

Hiện tại, khu căn hộ đang trong quá trình triển khai xây dựng cơ sở hạ tầng nên chưa có hệ thống thoát nước chung Nước mưa và nước thải trong khu vực chủ yếu là tự thấm và thoát nước tự chảy theo độ dốc tự nhiên

CHƯƠNG III

TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ

NƯỚC THẢI SINH HOẠT

III.1 Mục đích và yêu cầu của việc xử lý nước thải sinh hoạt

Mục đích của việc xử lý nước thải sinh hoạt là loại bỏ các chất ô nhiễm có trong nước thải để nước thải đạt đến mức chấp nhận được theo tiêu chuẩn qui định

Yêu cầu mức độ xử lý phụ thuộc vào nguồn tiếp nhận nước thải và qui định của từng khu vực khác nhau

Hiện tại theo quy định của Việt Nam, nước thải sinh hoạt khi thải ra môi trường phải đáp ứng theo tiêu chuẩn TCVN 6772:2000 – Chất lượng nước – Nước thải sinh hoạt – Giới hạn ô nhiễm cho phép Trong đó, tiêu chuẩn chia làm 3 mức phụ thuộc theo quy mô, diện tích sử dụng của cơ sở dịch vụ, công cộng, chung cư (nội dung tiêu chuẩn được trích dẫn trong phần phụ lục)

III.2 Nguồn gốc phát sinh nước thải sinh hoạt

Nước thải sinh hoạt thải ra từ các hộ dân cư, khu thương mại v.v… có chứa các thành phần cặn bã (TSS), các chất lơ lửng, các chất hữu cơ (BOD/COD), chất dinh dưỡng (N,P) với hàm lượng cao và vi sinh gây bệnh (Ecoli, coliform…) Các chất hữu cơ chủ yếu trong nước thải sinh hoạt là các hydratcacbon Đây là chất dể

bị sinh vật phân hủy bằng cơ chế sử dụng oxy hòa tan trong nước để oxy hóa các chất hữu cơ Hàm lượng các chất hữu cơ dễ bị vi sinh vật phân hủy được xác định gián tiếp qua nhu cầu oxy sinh hóa(BOD5), sự ô nhiễm chất hữu cơ sẽ dẫn đến sự suy giảm các nồng độ oxy hòa tan trong nước do vi sinh vật sử dụng để phân hủy

Với hàm lượng chất lơ lửng là một chỉ tiêu cơ bản để đáng giá chất lượng nước thải Căn cứ vào chỉ tiêu này ta có thể tiến hành thiết kế các loại bể lắng và xác định số lượng cặn lắng

Hàm lượng BOD là chỉ tiêu dùng để tính toán công trình xử lý sinh học Với nguồn nước khác nhau, đôi khi cùng một nguồn nước nhưng ở những thời điểm khác nhau thì chỉ tiêu BOD có giá trị khác nhau

III.3 Các phương pháp xử lý nước thải

Các loại nước thải sinh hoạt đều chứa các tạp chất gây nhiễm bẩn có tính chất rất khác nhau: từ các chất rắn không tan, đến các loại chất khó tan và những hợp chất tan trong nước Xử lý nước thải sinh hoạt là loại bỏ tất cả các tạp chất trong nước thải làm cho nước thải trước khi thải ra ngoài đạt được tiêu chuẩn cho phép Đạt được tiêu chuẩn cho phép chúng ta thường dựa vào thành phần tính chất của nước thải để lựa chọn phương pháp xử lý thích hợp Sau đây là các phương pháp xử lý nước thải:

III.3.1 Phương pháp xử lý cơ học

Quá trình xử lý cơ học thường được áp dụng ở giai đoạn đầu của quá trình xử lý nước thải hay còn gọi là quá trình xử lý sơ bộ, quá trình này dùng để loại bỏ các tạp chất vô cơ và hữu cơ trong nước thải Giai đoạn xử lý này bao gồm các quá trình mà khi nước thải đi qua quá trình đó sẽ không thay đổi tính chất hoá học và sinh học của nó Nó là một bước đệm nhằm nâng cao chất lượng và hiệu quả cho các bước xử lý tiếp theo của hệ thống xử lý nước thải

Có nhiệm vụ loại ra khỏi nước thải tất cả các vật thể gây tắc nghẽn đường ống làm hư hại máy bơm và làm giảm hiệu quả xử lý

Xử lý nước thải bằng phương pháp cơ học có nhiều phương pháp khác nhau Tuy nhiên, tuỳ theo thành phần và tính chất nước thải xử lý mà các công trình sau đây có thể áp dụng:

Song chắn rác Bể lắng cát Bể lắng

Để tách cặn, rác người ta dùng:

Song chắn rác được sử dụng nhằm loại bỏ rác có kích thước lớn có nguồn gốc hữu cơ ra khỏi nước thải trước công đoạn xử lý tiếp theo với mục đích bảo vệ các thiết bị như bơm, ống dẫn… Song chắn rác thường đặt trước hệ thống xử lý nước thải Rác được công ty môi trường đô thị vận chuyển đi chôn lấp an toàn

Song chắn rác là công trình xử lý sơ bộ để chuẩn bị điều kiện cho việc xử lý nước thải sau đó Trường hợp ở trạm bơm chính đã đặt song chắn rác với kích thước 16mm thì không nhất thiết phải đặt nó ở trạm xử lý nữa (đối với trạm xử lý công suất nhỏ)

Song chắn rác gồm các thanh đan sắp xếp cạnh nhau ở trên mương dẫn nước Khoảng cách giữa các thanh đan gọi là khe hở Song chắn rác có thể phân làm

ba nhóm:

 Theo khe hở song chắn phân biệt loại thô (30 – 200mm) và loại trung bình (5 – 25mm) Đối với nước thải sinh hoạt khe hở song chắn nhỏ hơn 16mm thực tế ít được sử dụng

 Theo đặc điểm cấu tạo phân biệt loại cố định và loại di động Song chắn rác loại di động (không cố định) vì do thiết bị và quản lý phức tạp nên ít sử

sắt gắn liền với hệ xích quay, làm việc 1 – 2 lần trong ngày Rác chuyển tới máy nghiền (nếu lượng rác W > 0,1 m3/ngày đêm) và sau khi nghiền nhỏ

 Theo phương pháp lấy rác phân biệt loại thủ công và loại cơ giới Song chắn rác cơ giới sử dụng trong trường hợp lượng rác w > 0,1m3/ngày.đêm, rác chuyển tới máy nghiền bằng băng chuyền (thường đặt tại nhà song chắn rác)

Song chắn rác thường đặt nghiêng so với mặt nằm ngang một góc 45 – 900(thường chọn 600) để tiện lợi khi cọ rửa, theo mặt bằng cũng có thể đặt vuông góc hoặc tạo thành góc so với hướng nước chảy

Bể lắng cát thường dùng để tách các tạp chất rắn vô cơ không tan ra khỏi nước thải đó chính là cát, nhằm đảm bảo cho các thiết bị cơ khí như máy bơm không bị cát, sỏi bào mòn chóng hỏng, tránh tắc nghẽn các đường ống dẫn và gây ảnh hưởng xấu đến hiệu suất làm việc của các quá trình xử lý tiếp theo

Nước qua bể lắng dưới tác dụng của trọng lực, cát nặng sẽ lắng xuống đáy và kéo theo một phần chất đông tụ

Do đó, xây dựng bể lắng cát cho các công trình xử lý nước thải khi lưu lượng lớn hơn 100 m3/ngày,đêm là cần thiết

Theo nguyên lý làm việc, ta chia bể lắng cát thành hai loại:

- Bể lắng cát ngang

- Bể lắng cát đứng

1 Bể lắng cát ngang

Bể lắng cát ngang nước chảy thẳng thường có hố thu cát ở đầu bể Cát được cào về hố thu bằng cào sắt và lấy ra bằng bơm phun tia, máy bơm cát hoặc các phương tiện gàu xúc… Các hạt cát và những hạt nhỏ không hòa tan trong nước

thải khi đi qua bể lắng cát sẽ rơi xuống dưới đáy dưới tác dụng của lực hấp dẫn bằng tốc độ tương ứng với độ lớn và trọng lượng riêng của nó Tốc độ chuyển động của dòng chảy và tốc độ rơi của các hạt cát tỷ lệ thuận với nhau

Trong thực tế bể lắng cát thường được thiết kế hai đơn nguyên để luân phiên làm việc và cào cặn Bể lắng cát ngang có hệ thống tiêu nước ở dướiù, mương xả thường xây giữa hai ngăn, ở đáy bể có máng lõm để đặt hệ thống tiêu thoát nước Ông tiêu thoát nước làm bằng bêtông hay bằng sành với đường kính 0.1mm, phía trên đổ một lớp đá dăm dày 0.2 – 0.3m Sau một thời gian cặn đã lấp đầy đáy, người ta khóa van nước ở đầu và cuối bể lại Mở khóa trên ống tiêu nước để hút hết nước trong bể ra và một đến hai ngày sau khi cặn đã hút hết nước ta tiến hành lấy cát ra

2 Bể lắng cát sục khí

Trong hệ thống xử lý, nước thải trước khi đưa qua các công trình phía sau cần phải qua bể lắng cát với mục đích bảo vệ các thiết bị máy móc khỏi bị mài mòn, giảm sự lắng đọng của vật liệu nặng trong ống, kênh, mương dẫn nước thải

…, giảm số lần súc rửa các bể phân hủy cặn do tích tụ qúa nhiều cát

Bể lắng cát sục khí có cấu tạo giống như bể lắng ngang Dọc theo chiều ngang một bên vách của bể đặt hệ thống ống sục khí nhằm tạo cho nước thải chuyển động theo quỹ đạo tròn và xoắn ốc quanh trục theo hướng dòng chảy Do vận tốc ngang trong vòng xoắn ốc lớn nên các hạt cặn hữu cơ lơ lửng không lắng xuống, nên trong thành phần cặn lắng chủ yếu là cát từ 90 – 95% Hiệu suất làm việc của bể lắng cát có sục khí khá cao

Bể lắng cát sục khí cần có chiều sâu ít nhất bằng 2m để tạo nên vòng xoáy có hiệu quả

Tỷ số giữa chiều rộng và chiều sâu bể vào khoảng: B / H = 1,5 : 1

Đầu phân phối khí đặt cách đáy bể một khoảng từ 0,45 – 0,6m

3 Bể lắng cát đứng

Hiện tại bể lắng cát đứng xây dựng theo nguyên tắc nước chảy từ dưới lên trên dọc theo thân bể

Bể lắng có nhiệm vụ loại bỏ các tạp chất lơ lửng còn lại trong nước thải

Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lắng:

- Lưu lượng nước thải;

- Thời gian lắng;

- Khối lượng riêng và tải trọng tính theo chất rắn lơ lửng, tải trọng thuỷ lực;

- Sự keo tụ các chất rắn;

- Vận tốc dòng chảy trong bể;

- Sự nén bùn đặc;

- Nhiệt độ nước thải;

- Kích thước bể lắng

Phân loại bể lắng

Căn cứ theo chiều của dòng chảy, các bể lắng được phân thành:

- Bể lắng ngang;

- Bể lắng đứng;

- Bể lắng Radian;

1 Bể lắng ngang

Sơ đồ mặt bằng của bể lắng ngang

2.Máng phân phối 4.Máng thu nước

3.Tấm chắn nửa chìm nửa nổi 5.Máng thu chất nổi

Bể lắng cát ngang có mặt bằng là hình chữ nhật Nước thải đi vào vùng phân phối đặt ở đầu bể lắng, qua vách phân phối, nước chuyển động đều vào vùng lắng, thường cấu tạo dạng máng có lỗ

Bể lắng ngang thường được sử dụng khi lưu lượng nước thải trên 15000

đặt xung quanh đi ra ngoài Trong quá trình nước thải dâng lên theo thân bể thì cặn lắng xuống hố thu

Để cặn lắng tự chảy đến hố thu thì góc tạo bởi tường đáy bể và mặt nằm ngang không làm nhỏ hơn 450

 Các thông số tính bể lắng đứng

- Chọn thời gian lưu nước trong bể lắng đứng t = 1,5 giờ [Theo tài liệu XLNT của PGS.PTS Hoàng Huệ, NXBXD Hà Nội, 1996]

- Khoảng cách từ miệng loe ống trung tâm đến tấm chắn là 0,25 – 0,5

(m), chọn 0,4 (m) ) [Theo tài liệu XLNT của PGS.PTS Hoàng Huệ, NXBXD Hà Nội, 1996]

 Công thức tính bể lắng đứng

a Diện tích ống trung tâm xác định theo công thức:

V

Q F

h tb

1

Trong đó:

- F1: Diện tích ống trung tâm (m)

- Qtbh: lưu lượng nước thải trung bình giờ (m3/h)

- V: Vận tốc nước chảy qua ống trung tâm V = 0,03 – 0,1 m/s [Theo tài liệu XLNT của PGS.PTS Hoàng Huệ, NXBXD Hà Nội, 1996]

b Đường kính ống trung tâm

1

4F d

Trong đó:

- d: Đường kính ống trung tâm (m)

- F1: Diện tích ống trung tâm (m2)

c Đường kính phần loe ống trung tâm

D L = 1,35 * d

Trong đó:

- DL: Đường kính phần loe ống trung tâm (m)

- d: Đường kính ống trung tâm (m)

d Đường kính tấm chắn

Dc = 1,3 * D L

Trong đó:

- Dc: Đường kính tấm chắn (m)

- DL: Đường kính phần loe ống trung tâm (m)

e Diện tích của bể lắng đứng xác định theo công thức:

v

Q F

h tb

2Trong đó:

- F2: Diện tích của bể lắng (m2)

- v: Tốc độ nước dâng trong bể lắng, thường v = 0,5 -0,8 mm/s (Theo giáo trình công nghệ XLNT của Trần Văn Nhân và Ngô Thị Nga, NXBKHKT Hà Nội, 1999)

- Qtbh: lưu lượng nước thải trung bình giờ (m3/h)

f Diện tích tổng cộng của bể lắng

F = F 1 + F 2

Trong đó:

- F: Diện tích tổng cộng của bể lắng (m2)

- F1:Diện tích ống trung tâm (m2)

- F2:Diện tích của bể lắng (m2)

g Đường kính của bể lắng

F

Trong đó:

- D: Đường kính của bể lắng (m)

- F: Diện tích tổng cộng của bể lắng (m)

h Chiều cao tính toán của vùng lắng trong bể lắng

h tt = v * t

Trong đó:

- htt: Chiều cao của vùng lắng (m)

- v: Tốc độ nước dâng trong bể lắng, thường v = 0,5 -0,6 mm/s (Theo giáo trình công nghệ XLNT của Trần Văn Nhân và Ngô Thị Nga, NXBKHKT Hà Nội, 1999)

- t: thời gian lắng, t = 1,5h

i Chiều cao phần hình nón của bể lắng xác định theo công thức

tg

D

h n

2Trong đó:

- hn:Chiều cao phần hình nón (m)

- D: Đường kính của bể lắng (m)

- : Là góc tạo bởi đáy và mặt ngang lấy không nhỏ hơn 450,

chọn = 500

j Chiều cao tổng cộng của bể lắng

H = h + h n + h bv

Trong đó:

- H: Chiều cao tổng cộng của bể lắng (m)

- h: Chiều cao vùng lắng (m)

- hn:Chiều cao phần hình nón (m)

- hbv: Chiều cao bảo vệ của bể lắng (m)

III.3.2 Phương pháp xử lý sinh học

Các loại nước thải sinh hoạt, nước thải đô thị từ các khu căn hộ khu chung

cư, bệnh viện , khu thương mại, trường học, v.v…có chứa nhiều chất hữu cơ hòa tan gồm hidratcacbon, protein và các chất chứa nitơ phân hủy từ protein, v.v…có thể dựa vào đó để xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học

Phương pháp này dựa trên hoạt động sống của vi sinh vật để phân hủy các chất hữu cơ nhiễm bẩn trong nước thải thành những chất vô cơ, CO2 và nước

Chất hữu cơ có trong nước thải phải là cơ chất dinh dưỡng nguồn cacbon và năng lượng cho VSV Các hợp chất hidratcacbon, protein, các chất hòa tan thường là cơ chất rất tốt cho VSV

Phương pháp xử lý được chia làm hai loại:

Phương pháp yếm khí: Là phương pháp sử dụng các vi sinh vật yếm khí

hoạt động sống không cần có sự cung cấp của oxy Khi COD lớn hơn BOD nhiều lần, trong đó gồm có xenlulơzơ, protein, tinh bột chưa tan thì phải qua xử lý yếm khí

Phương pháp hiếu khí: Là phương pháp sử dụng các vi sinh vật có sẵn trong

tự nhiên, hoạt động sống của vi sinh vật cần cung cấp oxy và nhiệt độ duy trì từ

20 – 40oC Khi tỉ số 2 thông số COD/BOD ≤ 2 hoặc BOD/ COD ≥ 0,5 mới có thể đưa vào xử lý sinh học hiếu khí

Các công trình xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học gồm có trong điều

kiện tự nhiên và điều kiện nhân tạo Ở phần này em chỉ giới thiệu phần xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học trong điều kiện nhân tạo Vì trong phương pháp xử lý sinh học trong điều kiện tự nhiên phụ thuộc vào diện tích mặt bằng lớn, thời gian xử lý dài, phụ thuộc nhiều vào điều kiện thời tiết tự nhiên Ngoài

ra, còn sinh ra các mùi hôi thôi gây ảnh hưởng đến môi trường xung quanh

Do đó, nước thải sinh hoạt từ khu căn hộ, khu chung cư, khu thương mại hay bệnh viện,…trong đô thị thì đều không thể áp dụng được phương pháp sinh học trong điều kiện tự nhiên Ở đó diện tích đất bị hạn chế, không đủ điều kiện để đáp ứng cho phương pháp xử lý đạt hiệu quả

Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học trong điều kiện nhân tạo gồm có:

Bể lọc sinh học là công trình xử lý nước thải trong điều kiện nhân tạo nhờ các vi sinh vật hiếu khí Quá trình xử lý diễn ra khi cho nước thải tưới lên bề mặt của bể và thấm qua lớp vật liệu lọc Ở bề mặt của lớp vật liệu lọc và các khe hở

ở giữa chúng các cặn bẩn được giữ lại và tạo thành màng và gọi là màng vi sinh vật Lượng oxy cần thiết để oxy hóa các chất bẩn hữu cơ có ở bể lọc được cung cấp bằng phương pháp tự nhiên hoặc nhân tạo Vi sinh vật hấp thụ chất hữu cơ và nhờ có oxy quá trình oxy hóa được thực hiện

Những màng vi sinh vật đã chết sẽ cùng với nước thải ra khỏi bể và được giữ lại ở bể lắng đợt II

Vật liệu lọc và các vật liệu có độ xốp cao, khối lượng riêng nhỏ và bề mặt riêng lớn như đá cuội, đá dăm, vòng gốm, các lọai Polymer…

Một số bể Biôphin thường sử dụng trong thực tế:

Biôphin nhỏ giọt dùng để xử lý nước thải hoàn toàn với hàm lượng BOD của nước sau khi xử lý đạt 15 mg/l

Bể được xây dựng dưới dạng hình tròn hay hình chữ nhật có tường đặt và đáy kép Đáy trên là tấm đan đỡ lớp vật liệu lọc, đáy dưới liền khối không thấm nước Chiều cao giữa hai lớp đáy lấy khoảng 0.4 – 0.6m

Nước thải dẫn vào bể bằng một thiết bị phân phối, theo chu kỳ nước được tưới lên toàn bộ bề mặt bể lọc Nước thải sau khi lọc sẽ chảy vào hệ thống thu nước và được dẫn ra khỏi bể

Đặc điểm riêng của bể lọai này là kích thước của các hạt vật liệu lọc không lớn hơn 25 – 30 mm và tải trọng tưới nhỏ (0,5 – 1 m3/m3 Vật liệu lọc) Hiệu xuất xử lý theo BOD đạt 90% Nó được áp dụng cho các hệ thống có công suất từ 20 –

1000 m3/ngày.đêm

Họat động giống như bể biôphin nhỏ giọt chỉ khác là ở bể biôphin cao tải có chiều cao cộng tác và tải trọng tưới nước lớn hơn Vật liệu có kích thước 40 – 60

mm, vì vậy giữa các hạt có khe hở lớn

Bể Biôphin cao tải có thể áp dụng đối với trạm xử lý có công suất Q = 50.000 m3/ngày.đêm

Nhược điểm:

Không khí ra khỏi bể lọc thường có mùi hôi thối và xung quanh bể lọc có nhiều ruồi muỗi

Bể Aerotank là bể chứa hổn hợp nước thải và bùn hoạt tính, khí được cấp liên tục vào bể để trộn đều và giữ cho bùn ở trạng thái lơ lửng trong nước thải và cấp đủ ôxy cho vi sinh vật ôxy hóa chất hữu cơ có trong nước thải

Trong bể Aerotank chứa bùn hoạt tính là tập hợp của những vi sinh vật được hình thành trong qúa trình cung cấp ôxy vào nước thải Đó là những vi sinh vật trong bùn ôxy hóa các chất hữu cơ có trong nước thải khi có mặt của ôxy Về khối lượng, bùn họat tính được tính bằng khối lượng chất bay hơi có trong tổng hàm lượng bùn

III.3.2.2.2 Quá trình oxy hóa trong bể

Quá trình ôxy hóa các chất bẩn hữu cơ xảy ra trong Aerotank qua 3 giai đoạn:

- Giai đoạn 1: Tốc độ ôxy hóa xác định bằng tốc độ tiêu thụ ôxy

- Giai đọan 2: Bùn họat tính khôi phục khả năng ôxy hóa, đồng thời ôxy hóa các chất hữu cơ chậm ôxy hóa còn lại Trong giai đoạn một tốc độ oxy hóa rất cao, có khi gấp 3 lần giai đoạn hai

- Giai đoạn ba: Sau một thời gian khá dài tốc độ ôxy hóa cầm chừng và có chiều hướng giảm, lại thấy tốc độ tiêu thụ ôxy tăng lên Đây là giai đoạn nitrat hóa các muối amon

thải của Aerotank

a Lượng ôxy hòa tan trong nước

Để tạo điền kiện cho vi sinh vật hiếu khí bể Aerotank có khả năng oxy hóa các chất bẩn hữu cơ đạt hiệu quả thì cần phải cung cấp đủ lượng oxy hòa tan Lượng oxy hòa tan được coi là đủ khi lượng nước thải ra trong bể lắng đợt II có nồng độ oxy hòa tan là 2 mg/l

Để đáp ứng nhu cầu oxy hòa tan trong bể ta thường chọn một trong các giải pháp sau:

- Dùng khuấy cơ học với dạng khuấy ngang hoặc khuấy đứng Nhưng biện pháp này không hoàn toàn đáp ứng được nhu cầu oxy hóa cần thiết cho vi sinh vật

- Thổi và sục khí bằng hệ thống khí nén với các hệ thống phân tán khí thành các dòng hoặc tia lớn nhỏ khác nhau

- Kết hợp khí nén với khuấy đảo

b Thành phần dinh dưỡng đối với vi sinh vật

Thành phần dinh dưỡng chủ yếu trong nước thải là cacbon gọi là chất nền được thể hiện bằng BOD Ngoài BOD còn có nitơ và phospho ở dạng NH4+ và muối phosphat Đây là những chất dinh dưỡng tốt nhất đối với sinh vật

Nếu lượng chất dinh dưỡng có trong nước thải không đủ sẽ ảnh hưởng đến mức độ sinh trưởng và phát triển của sinh vật, thể hiện qua lượng bùn hoạt tính bị giảm

Ngoài ra, nếu lượng nitơ trong nước thải không đủ trong thời gian dài làm cho bùn hoạt tính khó lắng, các hạt bông bùn sẽ bị nổi lên theo dòng nước ra làm cho nước khó trong và chứa một lượng lớn vi sinh vật, ảnh hưởng đến tốc độ sinh trưởng của vi sinh vật

Ngược lại, nếu lượng photpho thiếu dẫn đến vi sinh vật sẽ phát triển ở dạng sợi là nguyên nhân làm cho bùn hoạt tính bị phồng lên, khó lắng và bị cuốn ra khỏi hệ thống xử lý, làm giảm sinh trưởng của bùn hoạt tính và giảm cường độ qúa trình ôxy hóa

Trong thực tế, nếu dùng hồi lưu lại bùn hoạt tính nhiều lần sẽ làm giảm hiệu quả làm sạch của nước vì lượng vi sinh vật phát triển không tốt do không còn đủ lượng dinh dưỡng Vì vậy, để khắc phục điều này cần phải có tỉ lệ các chất dinh dưỡng cho qúa trình xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học hiếu khí như sau: BOD : N : P = 100 : 5 : 1 , thường tỉ lệ này chỉ đúng trong 3 ngày đầu, trong thời gian này vi sinh vật trong bể Aerotank phát triển mạnh và bùn hoạt tính cũng được tạo thành nhiều nhất

Khi trong nước thải không có đủ nitơ và photpho người ta bổ sung bằng cách cho thêm phân nitơ, photpho và kali vào trong nước thải Nếu trường hợp dư thừa lượng N và P, phải khử các thành phần này bằng biện pháp sinh học hoặc xử lý bằng ao hồ ổn định với việc nuôi trồng bèo, rau muống và các thực vật nổi khác

c Ảnh hưởng của nhiệt độ

Tốc độ phản ứng oxy hóa sinh hóa tăng khi nhiệt độ tăng Nhưng trong thực tế nhiệt độ nước thải trong hệ thống xử lý được duy trì trong khoảng 20 – 300C Nếu nhiệt độ tăng quá ngưỡng trên có thể làm cho vi sinh vật bị chết Ngược lại, nếu nhiệt độ quá thấp thì tốc độ làm sạch sẽ bị giảm và quá trình thích nghi của

vi sinh vật trong môi trường mới bị chậm lại, hiệu quả xử lý nước thải không cao Tuy nhiên, khi nhiệt độ nước thải tăng thì độ hòa tan của oxy trong nước giảm Do vậy, để duy trì nồng độ oxy hòa tan trong nước người ta tiến hành sục khí liên tục

d Aûnh hưởng do pH của nước thải

Giá trị pH cũng ảnh hưởng đến quá trình tạo men trong tế bào và quá trình hấp thụ các chất dinh dưỡng vào tế bào Đối với đa số loại vi sinh vật khoảng giá trị pH tối ưu là từ 6,8 – 8,5

e Nồng độ các chất lơ lửng

Nồng độ các chất lơ lửng trong nước thải không quá150 mg/l thì xử lý bằng bể Aerotank sẽ cho hiệu quả phân hủy các chất hữu cơ nhiễm bẩn cao

Ngược lại, nếu nồng độ các chất lơ lửng trong nước thải không vượt quá100 mg/l thì loại hình xử lý thích hợp là bể lọc sinh học

Tuy nhiên, đây chỉ là những quy ước thực nghiệm đối với những loại bể Aerotank thông thường, còn đối với các bể Aerotank khuấy đảo hoàn toàn thì nồng độ các chất lơ lửng có thể là cao hơn Nhưng với hàm lượng chất lơ lửng cao sẽ ảnh hưởng đến hiệu quả xử lý, vì vậy cần phải qua bể lắng đợt 1 trong quá trình xử lý để loại bỏ bớt cặn lớn và một phần chất rắn lơ lửng

III.3.2.2.4 Phân loại bể Aerotank

Có nhiều cách phân loại Aerotank:

- Phân loại theo chế độ thủy động: Aerotank đẩy, Aerotank khuấy trộn, Aerotank hỗn hợp

- Phân loại theo chế độ làm việc của bùn hoạt tính: Aerotank có ngăn hoặc tái sinh bùn hoạt tính tách riêng và loại không có ngăn tái sinh bùn hoạt tính tách riêng

- Theo tải trọng BOD trên 1 gam bùn trong một ngày ta có: Aerotank tải trọng cao, Aerotank tải trọng trung bình, Aerotank tải trọng thấp.…

Dưới đây là một số bể Aerotank đại diện thường dùng trong quá trình xử lý nước thải:

 Bể Aerotank truyền thống

Bùn tuần hoàn

Sơ đồ công nghệ bể Aerotank truyền thống

Nước thải sau bể lắng đợt I được trộn đều với bùn hoạt tính tuần hoàn ở ngay đầu bể Aerotank Dung tích bể được thiết kế với thời gian lưu nước để làm thoáng trong bể từ 6 – 8 giờ khi dùng hệ thống sục khí và khi dùng thiết bị khuấy đảo làm thoáng bề mặt thì t = 9 – 12 giờ Tuổi của bùn thường từ 3 – 15 ngày Nồng độ BOD đầu vào thường < 400 mg/l, hiệu quả xử lý BOD vào khoảng

80 – 95%

Bể lắng

I

Bể Aerotank

 Bể Aerotank tải trọng cao

Bể Aerotank tải trọng cao được áp dụng để xử lý nước thải đầu ra đạt chất lượng từ loại B - C

Nước thải qua bể lắng đợt I và được trộn đều với 10 – 20% lượng bùn tuần hòan đi vào bể Aerotank để làm thoáng trong thời gian 1 – 3 giờ Nồng độ bùnhoạt tính trong bể là 1000 mg/l, lượng BOD đầu vào lớn hơn 500 mg/l Lượng BOD được khử từ 60 – 65%

 Bể Aerotank được cấp khí giảm dần theo dòng chảy

Nước thải và bùn họat tính được đưa vào đầu bể Thường ở đây có nồng độ chất hữu cơ nhiễm bẩn lớn nhất, sẽ xảy ra cường độ ôxy hóa cao, nhu cầu lượng ôxy lớn nhất Do đó cần cấp không khí nhiều và giảm dần theo chiều dài bể Thời gian sục khí nước thải với bùn hoạt tính là 6 – 8 giờ Lượng bùn sau khi hoạt hóa được hồi lưu thường bằng 25 – 50% lưu lượng dòng vào

Ưu điểm của bể:

 Giảm được lượng không khí cấp,

 Không có sự làm hiếu khí quá mức ngăn cản sự sinh trưởng và hoạt động của vi khuẩn khử các hợp chất chứa nitơ, trong đó có giai đoạn khử nitrat thành N2 bay vào không khí

 Bể Aerotank ổn định và tiếp xúc

Nước thải từ bể lắng I được trộn đều với bùn hoạt tính đã được tái sinh đưa vào ngăn tiếp xúc của bể, ở ngăn tiếp xúc bùn hoạt tính hấp phụ phần lớn các chất keo lơ lửng, các chất hữu cơ ở dạng hòa tan có trong nước thải với thời gian rất ngắn khoảng 0,5 – 1 giờ rồi chảy sang bể lắng đợt II Bùn lắng ở đáy bể lắng đợt II được bơm tuần hoàn lại ngăn tái sinh Ơû bể tái sinh, bùn được làm thoáng trong thời gian từ 3 – 6 giờ để oxy hóa hết các chất bẩn hữu cơ, bùn sau khi tái sinh trở thành ổn định, Bùn dư được thải ra ngoài

Ưu điểm :

Bể Aerotank có dung tích nhỏ, chịu được sự dao động của lưu lượng và chất lượng nước thải

 Bể Aerotank thông khí kéo dài

Bể làm thoáng kéo dài được thiết kế với tải trọng thấp, tỷ số giữa chất dinh dưỡng với vi sinh vật thấp, thời gian làm thoáng lơn từ 20 – 30 giờ nhằm tạo điều kiện cho vi sinh vật trong bể làm việc ở giai đoạn hô hấp nội bào

Bể này chỉ áp dụng cho nhà máy xử lý nước thải có công suất Q = 3500

m3/ngày

Tải trọng tính theo BOD5 trên một đơn vị thể tích bể La = 240 mg BOD/m3 ngày

Lượng không khí cần cấp vào tính theo BOD:

- Bể sâu 1,8m cần 280 sm3/ 1kg BOD5

- Bể sâu 2,7m cần 187 m3/ 1kg BOD5Nếu làm thoáng bằng máy khuấy cơ học trên bề mặt thì cần không ít hơn 2

kg O2/ 1kg BOD5

Tuần hoàn bùn hoạt tính

Sơ đồ làm việc bể Aerotank làm thoáng khí kéo dài

Bể ổn Bể tiếp

Bùn dư

Bể Aerotank thông khí kéo

dài

Bể lắng II

thải

 Bể Aerotank có khuấy đảo hoàn chỉnh

Bể hiếu khí có tốc độ thông khí cao khuấy đảo hoàn chỉnh là loại bể tương đối lý tưởng để xử lý nước thải có nồng độ ô nhiễm và các chất lơ lửng cao Bể này có thời gian làm việc ngắn

Trong bể Aerotank nước thải, bùn hoạt tính , ôxy hóa tan được khuấy trộn đều Do đó, nồng độ các chất được phân bố đều ở mọi nơi trong bể và dẫn đến quá trình ôxy hóa được đồng đều, hiệu quả cao

Ưu điểm của quy trình công nghệ này

- Pha loãng ngay nồng độ các chất nhiễm bẩn, kể cả các chất độc hại nếu có

- Không xảy ra hiện tượng qúa tải cục bộ ở mọi nơi trong bể

- Thích hợp cho xử lý các loại nước thải có tải trọng cao, chỉ số thể tích bùn cao, cặn khó lắng

1.Các thông số tính toán bể Aerotank

Nồng độ bùn hoạt tính lấy theo hàm lượng BOD ban đầu đi vào bể Aertank như sau:

- BOD5 = 100 mg/l thì X =1500 mg/l

- BOD5 = 100 – 150 mg/l thì X = 2000 mg/l

- BOD5 = 150 – 200 mg/l thì X = 2800 mg/l

- BOD5 > 200 mg/l thì X = 2800 – 4000 mg/l

- Nếu bể Aerotank làm thoáng kéo dài thì X = 5000 mg/l

[Ttheo tài liệu TTTKCTXLNT của TS Trịnh Xuân Lai, NXBXD Hà Nội, 2000]

- Độ tro của bùn hoạt tính Z lấy bằng 0,3

2.Công thức tính toán bể Aerotank

a.Thể tích làm việc của Aerotank tính theo tuổi của bùn hay thời gian lưu

bùn hoạt tính trong bể (Theo công thức 5 – 21/ 66, tài liệu TTTKCTXLNT của TS

Trịnh Xuân Lai)

) 1

(

) (

c d

c

k X

Y S S Q V

Trong đó:

- V: Thể tích làm việc của bể Aerotank (m3)

- Q: Lưu lượng nước thải trung bình ngày đêm cần xử lý (m3/ngày)

- S0: Hàm lượng BOD5 ở đầu vào của nước thải (mg/l)

- S: Hàm lượng BOD5 ở đầu ra của nước thải sau xử lý (mg/l)

- Y: Hệ số sinh trưởng cực đại (mg bùn hoạt tính / mg BOD5 tiêu thụ)

- c: Thời gian lưu bùn trong bể, thường từ 15 - 20 ngày

- X: Nồng độ bùn hoạt tính (mg/l)

- Kd: Hệ số phân hủy nội bào (ngày -1)

b.Thời gian nước lưu lại trong bể

Q

V t

Trong đó:

- t: Thời gian nước lưu lại trong bể (giờ)

- V: Thể tích của bể Aerotank (m3 )

- Q: Lưu lượng nước thải trung bình ngày đêm (m3/ngày đêm)

c.Tốc độ tăng trưởng của bùn hoạt tính (Theo công thức 5 – 24/ 67 tài liệu

TTTKCTXLNT của TS Trịnh Xuân Lai)

d c

b

K

Y Y

.1Trong đó:

Bảng 2: Gía trị đặc trưng các thông số động học K, K s , Y, K d trong qúa trình xử lý

nước thải có thể lấy theo bảng sau :

Giá trị Khoảng dao động Tiêu biểu

K: Hệ số sử dụng cơ chất tối đa Ngày -1 2 - 10 2

KS: Hằng số bán vận tốc, hàm

lượng cơ chất ở tốc độ sinh

Y: Hệ số sử dụng cơ chất cự đại

Tính theo tỉ lệ giữa sinh khối và

khối lượng cơ chất tiêu thụ trong

thời gian nhất định

mg bùn hoạt tính / mg BOD 0,4 – 0,8 0,6

Kd: Hệ số phân hủy nội bào Ngày -1 0,02 – 0,1 0,055

d.Lượng bùn hoạt tính sinh ra trong một ngày

Abùn = Yb Q (S0 - S) Trong đó:

- Abùn: Lượng bùn hoạt tính sinh ra trong một ngày (kg)

- Yb: Tốc độ tăng trưởng của bùn họat tính

- Q: Lưu lượng nước thải trung bình ngày đêm (m3/ngày đêm)

- S0: Lượng BOD5 đầu vào (mg/l)

- S: Lượng BOD5 hòa tan ra khỏi bể lắng (mg/l)

e.Tính lưu lượng xả bùn (theo công thức 5 -15 và 5 – 16/ 65 tài liệu

TTTKCTXLNT của TS Trịnh Xuân Lai)

ra ra T xa

c

X Q X Q

X V

.

.

Suy ra

c T

c ra ra xa

X

X Q X V Q

Trong đó:

- Qra: Lưu lượng bùn thải ra (m3/ngày)

- V: Thể tích bể Aerotank (m3)

- X: Nồng độ bùn hoạt tính cần duy trì trong bể Aerotank (mg/l)

- Xra: Nồng độ bùn hoạt tính trong nước ra khỏi bể lắng (mg/l)

- XT: Nồng độ bùn hoạt tính từ đáy bể lắng để tuần hoàn lại bể Aerotank (mg/l)

- Qra: Lưu lượng nước đã xử lý đi ra khỏi bể lắng 2 (m3/ngày)

- c:Thời gian lưu bùn trong bể (ngày)

f.Xác định lưu lượng bùn hoạt tính tuần hoàn Q T

(Theo công thức 6.5/93 – Tài liệu TTTK các công trình XLNT của TS.Trịnh Xuân Lai)

X X

X Q

Q

T V T

Trong đó:

- X: Nồng độ bùn hoạt tính cần duy trì trong bể Aerotank (mg/l)

- XT: Nồng độ bùn hoạt tính từ đáy bể lắng để tuần hoàn lại bể Aerotank (mg/l)

- QT:Lưu lượng hỗn hợp bùn tuần hoàn lại (m3/h)