Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho kí túc xá Đại học Tài Nguyên và Môi Trường Hà Nội

MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN CHUNG 4 1.1 Sơ lược về Trường Đại học Tài nguyên và Môi trường Hà Nội 4 1.2Sơ lược về ký túc xá Đại học Tài nguyên và Môi trường 4 1.3Tổng quan về nước thải sinh hoạt ký túc xá 5 1.3.1 Phân loại nước thải kí túc xá 5 1.3.2 Thành phần chính nước thải kí túc xá 6 1.3.3 Tính chất của nước thải sinh hoạt 8 1.4Các phương pháp xử lý nước thải 9 1.4.1 Phương pháp xử lý cơ học 9 1.4.2 XLNT bằng phương pháp sinh học trong các công trình nhân tạo 10 1.4.3Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học trong điều kiện tự nhiên 15 1.4.4 Xử lý nước thải bằng phương pháp hóa học và hóa lý 15 1.4.5 Khử trùng và xả nước thải ra nguồn 16 CHƯƠNG 2 ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN XỬ LÝ 18 2.1 Đề xuất sơ đồ công nghệ 18 2.2 Thuyết minh công nghệ 18 CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ BỂ USBF 20 3.1 Tính toán bể USBF 20 3.1.1Tính toán kích thước bể USBF 20 3.1.2 Lượng khí cần cấp 22 3.1.3 Khử trùng 24 3.2 Kết quả từ chạy mô hình 25 3.2.1 Quy trình phân tích các chỉ tiêu đầu vào và đầu ra của mô hình 25 3.2.2 Kết quả phân tích 38 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 62 TÀI LIỆU THAM KHẢO 63 PHỤ LỤC 64 DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1. Thành phần nước thải sinh hoạt khu dân cư …………………………... 9 Bảng 3.1. Dụng cụ thí nghiệm Error Bookmark not defined.25 Bảng 3.2. Dụng cụ thí nghiệm 28 Bảng 3.3. Dụng cụ thí nghiệm 30 Bảng 3.4. Dụng cụ thí nghiệm 32 Bảng 3.5. Dụng cụ thí nghiệm 36 Bảng 3.6. Kết quả phân tích hàm lượng bùn của ngăn hiếu khí 38 Bảng 3.7. Kết quả xác định chỉ số bùn SVI 39 Bảng 3.8.Kết quả phân tích hàm lượng cặn ( TSS ) của nước thải đầu vào 42 Bảng 3.9. Kết quả phân tích hàm lượng cặn (TSS) của nước sau xử lý 43 Bảng 3.10. Hiệu suất xử lý TSS của bể USBF 44 Bảng 3.11.Kết quả phân tích hàm lượng COD của nước thải đầu vào và đàu ra 47 Bảng 3.12. Hiệu suất xử lý BOD 50 Bảng 3.13. Abs các mẫu để xây dựng đường chuẩn 53 Bảng 3.14. Hàm lượng P có trong mẫu môi trường 54 Bảng 3.15. .Kết quả phân tích hàm lượng N tổng của nước thải đầu vào và đầu ra. 57

Mọi sao chép trích dẫn đều có căn cứ tài liệu đầy đủ, không sao chép gian lận

vi phạm quy chế đào tạo, nếu vi phạm thì chúng tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệmtrước hội đồng và nhà trường

MỤC LỤ

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN CHUNG 4

1.1 Sơ lược về Trường Đại học Tài nguyên và Môi trường Hà Nội 4

1.2Sơ lược về ký túc xá Đại học Tài nguyên và Môi trường 4

1.3Tổng quan về nước thải sinh hoạt ký túc xá 5

1.3.1 Phân loại nước thải kí túc xá 5

1.3.2 Thành phần chính nước thải kí túc xá 6

1.3.3 Tính chất của nước thải sinh hoạt 8

1.4Các phương pháp xử lý nước thải 9

1.4.1 Phương pháp xử lý cơ học 9

1.4.2 XLNT bằng phương pháp sinh học trong các công trình nhân tạo 10

1.4.3Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học trong điều kiện tự nhiên 15

1.4.4 Xử lý nước thải bằng phương pháp hóa học và hóa lý 15

1.4.5 Khử trùng và xả nước thải ra nguồn 16

CHƯƠNG 2 ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN XỬ LÝ 18

2.1 Đề xuất sơ đồ công nghệ 18

2.2 Thuyết minh công nghệ 18

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ BỂ USBF 20

3.1 Tính toán bể USBF 20

3.1.1Tính toán kích thước bể USBF 20

3.1.2 Lượng khí cần cấp 22

3.1.3 Khử trùng 24

3.2 Kết quả từ chạy mô hình 25

3.2.1 Quy trình phân tích các chỉ tiêu đầu vào và đầu ra của mô hình 25

3.2.2 Kết quả phân tích 38

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 62

TÀI LIỆU THAM KHẢO 63

PHỤ LỤC 64

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Thành phần nước thải sinh hoạt khu dân cư ……… 9

2 Bảng 3.2 Dụng cụ thí nghiệm 28

Bảng 3.3 Dụng cụ thí nghiệm 30

Bảng 3.4 Dụng cụ thí nghiệm 32

Bảng 3.5 Dụng cụ thí nghiệm 36

Bảng 3.6 Kết quả phân tích hàm lượng bùn của ngăn hiếu khí 38

Bảng 3.7 Kết quả xác định chỉ số bùn SVI 39

Bảng 3.8.Kết quả phân tích hàm lượng cặn ( TSS ) của nước thải đầu vào 42

Bảng 3.9 Kết quả phân tích hàm lượng cặn (TSS) của nước sau xử lý 43

Bảng 3.10 Hiệu suất xử lý TSS của bể USBF 44

Bảng 3.11.Kết quả phân tích hàm lượng COD của nước thải đầu vào và đàu ra 47

Bảng 3.12 Hiệu suất xử lý BOD 50

Bảng 3.13 Abs các mẫu để xây dựng đường chuẩn 53

Bảng 3.14 Hàm lượng P có trong mẫu môi trường 54 Bảng 3.15 .Kết quả phân tích hàm lượng N tổng của nước thải đầu vào và đầu ra.57

DANH MỤC HÌN

Hình 1.1 Sơ đồ nguyên lý hoạt động của bể USBF 13

Hình 2.1 Sơ đồ dây truyền công nghệ 18

Hình 3.1 Sơ đồ cấu tạo của mô hình 21

Hình 3.2 Lọc mẫu nước đầu vào và đầu ra 26

Hình 3.3 Xác định thời gian lắng của bùn 26

Hình 3.4 Dung dịch sau ph mẫu 27

Hình 3.5 Bình ủ BOD5 chứa dung dịch mẫu mang ủ 31

Hình 3.6 Phá mẫu P bằng bình Kendan 33

Hình 3.7 Phân tích tổng P đầu vào và đầu ra 34

Hình 3.8 Dung dich xây dựng đường chuẩn 34

Hình 3.9 Vô cơ hóa mẫu 37

Hình 3.10 Hàm lượng bùn hoạt tính qua các lần phân tích 39

Hình 3.11 Sự thay đổi của chỉ số SVI qua các lần phân tích 40

Hình 3.12 Nồng độ TSS của nước thải đầu vào và đầu ra qua các lần phân tích 44

Hình 3.13 Hiệu suất xử lý TSS của mô hình qua các lần phân tích 45

Hình 3.14 Nồng độ COD dòng vào và dòng ra 47

Hình 3.15 Hiệu suất xử lý COD 48

Hình 3.16 BOD5 của nước thải đầu vào và đầu ra qua các ngày 51

Hình 3.17 Hiệu suất xử lý BOD qua các ngày 52

Hình 3.18 Đường chuẩn phân tích tổng P 53

Hình 3.19 Tổng P đầu vào và đầu ra 55

Hình 3.20 Hiệu suất xử lý tổng P 55

Hình 3.21 Nồng độ N tổng đầu vào và đầu ra 58

Hình 3.22 Hiệu suất xử lý N tổng 58

Hình 3.23 Hiệu suất xử lý BOD ở các khoảng thời gian lưu nước khác nhau 60

Hình 3.24 Hiệu suất xử lý COD ở các khoảng thời gian lưu nước khác nhau 61

MỞ ĐẦU

Lý do chọn đề tài

Hiện nay vấn đề ô nhiễm môi trường nước là vấn đề bất cập không chỉ riêngquốc gia nào mà là vấn đề toàn cầu Trong những năm gần đây ô nhiễm nước đangthu hút sự quan tâm của nhân loại Nguyên nhân chủ yếu làm ô nhiễm nước là đó là

do nước thải Nước thải phát sinh từ mọi hoạt động sống, hoạt động sản xuất củacon người Kinh tế phát triển, nhu cầu sử dụng nước ngày một cao và nước thải làmột hệ quả tất yếu Nếu không có biện pháp quản lý và xử lý kịp thời thì ô nhiễmmôi trường nước do nước thải chỉ là vấn đề thời gian

Tùy đặc điểm, tính chất của từng loại nước thải mà ta lựa chọn các phươngpháp xử lý khác nhau hoặc kết hợp chúng một cách linh hoạt Với sự gia tăng dân

số cũng như quá trình đô thị hóa nhanh chóng khiến cho nước thải sinh hoạt trởthành vấn đề nóng bỏng hơn bao giờ hết

Việc tập trung của một lượng lớn sinh viên tại các khu ký túc xá của cáctrường đại học đã dẫn đến ô nhiễm nước do nước thải sinh hoạt đang là một vấn đềđược quan tâm Trường Đại học Tài nguyên Môi trường Hà Nội cũng là một trongnhững trường nằm trong khu vực thành phố với số lượng sinh viên bao gồm cả hệĐại học, Cao đẳng, Trung cấp và hệ liên thông nên lượng sinh viên lại càng lớn,càng cần tìm ra phương pháp xử lý thích hợp nhất

V y nên chúng tôi quy t đ nh ch n đ tàiậy nên chúng tôi quyết định chọn đề tài ết định chọn đề tài ịnh chọn đề tài ọn đề tài ề tài :” Thi t k h th ng x lý ết kế hệ thống xử lý ết kế hệ thống xử lý ệ thống xử lý ống xử lý ử lý

n ước thải cho kí túc xá c th i cho kí túc xá ải cho kí túc xá Đ i h c Tài Nguyên và Môi Tr ại học Tài Nguyên và Môi Trường Hà Nội” ọc Tài Nguyên và Môi Trường Hà Nội” ường Hà Nội” ng Hà N i” ội” làm đề tài

tài t t nghi p.ốt nghiệp ệp

Tính cấp thiết của đề tài

Hiện tại chưa có hệ thống riêng để xử lý nước thải kí túc xá trường Đại họcTài Nguyên và Môi trường Hà Nội Trong tương lai, lượng sinh viên vào trường có

xu hướng tăng, nhu cầu sử dụng nước trong toàn trường cũng như khu vực Kí túc xácũng tăng lên đáng kể Do vậy cần thiết phải xây dựng hệ thống xử lý nước thảicho

khu vực Kí túc xá trước khi thải ra ngoài hệ thống thu gom nước thải chung củatoàn thành phố.

Với các dây truyền công nghệ truyền thống thì yêu cầu mặt bằng cần thiết đểxây dựng hệ thống xử lý nước thảilà khá lớn và tốn nhiều chi phí Vì vậy, chúng tôi

đã lên ý tưởng nghiên cứu sâu sắc hơnvề bể USBF Bể USBF là công trình đa năng,

có hiệu quả cao, đồng thời đáp ứng được yêu cầu về chiếm ít diện tích mặt bằngcũng như giảm chi phí xây dựng

Nơi thực hiện đề tài:

Mô hình bể USBF có quy mô phòng thí nghiệm với thể tích 120 lít, được đặttại phòng thí nghiệm Trường Đại học Tài nguyên Môi trường

Phương pháp nghiên cứu:

- Phân tích trong phòng thí nghiệm

- Mô hình thực tế

- Phân tích, thống kê, xử lý số liệu và tổng hợp kết quả

LỜI CẢM ƠN

Trong bốn năm học tập và khoảng thời gian thực hiện đồ án tốt nghiệp, chúng tôiluôn nhận được sự quan tâm, động viên và giúp đỡ nhiệt tình của các thầy cô, ngườithân và bạn bè Với những kiến thức thầy cô truyền đạt, sự động viên của bạn bè vàgia đình đã giúp đỡ chúng tôirất nhiều để hoàn thành tốt đồ án tốt nghiệp này

Chính vì vậy, xin chân thành cảm ơn đến tất cả các thầy cô giảng viên KhoaMôi trường của trường Đại học Tài nguyên và Môi trường Hà Nội

Xin đặc biệt cảm ơn TS Lê Ngọc Thuấn Cảm ơn thầy đã dành nhiều thời gianhướng dẫn, tận tình giúp đỡ và truyền đạt nhiều kinh nghiệm thực tế cho nhómchúng tôi trong quá trình học tập cũng như thực hiện đồ án tốt nghiệp

Chân thành cảm ơn tất cả những người thân bên cạnh và các bạn sinh viên lớpĐH1CM đã ủng hộ, động viên và giúp đỡ để hoàn thành đồ án tốt nghiệp

Cuối cùng, xin được gửi lời biết ơn sâu sắc đến ba mẹ, anh chị, tất cả mọingười trong gia đình luôn là nguồn động viên, là điểm tựa vững chắc, đã hỗ trợ vàgiúp bản thân chúng tôi có đủ nghị lực để vượt qua khó khăn và hoàn thành tốtnhiệm vụ của mình

Dù đã rất cố gắng nhưng không thể tránh khỏi nhiều thiếu sót, rất mong nhậnđược sự góp ý và sửa chữa của thầy cô và các bạn về đồ án tốt nghiệp này

Xin chân thành cảm ơn!

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CHUNG 1.1 Sơ lược về Trường Đại học Tài nguyên và Môi trường Hà Nội

Trường Đại học Tài nguyên và Môi trường Hà Nội thành lập theo Quyết định

số 1583/QĐ-TTg ngày 23 tháng 08 năm 2010 của Thủ tướng Chính phủ trên cơ sởnâng cấp Trường Cao đẳng Tài nguyên và Môi trường Hà Nội

Nhà trường có truyền thống đào tạo hơn 60 năm Trường Đại học Tài nguyên

và Môi trường Hà Nội là cơ sở giáo dục đại học công lập thuộc hệ thống giáo dụcquốc dân, trực thuộc Bộ Tài nguyên và Môi trường, chịu sự quản lý quản lý Nhànước về giáo dục và đào tạo của Bộ Giáo dục và đào tạo, có tư cách pháp nhân, cócon dấu và tài khoản riêng

Đến nay, Trường Đại học Tài nguyên và Môi trường Hà Nội đã trở thành cơ

sở đào tạo đa ngành thuộc lĩnh vực tài nguyên và môi trường: Môi trường, Khítượng và Thủy văn, Đo đạc và Bản đồ, Quản lý đất đai, Tài nguyên nước, Địa chấtkhoáng sản, Khoa học Biển, Biến đổi khí hậu, Kinh tế tài nguyên và môi trường,…Nhà trường có nhiệm vụ đào tạo nguồn nhân lực phục vụ công tác quản lý, thựchiện nhiệm vụ chuyên môn thuộc lĩnh vực tài nguyên và môi trường có trình độ Caođẳng, Đại học và Sau đại học; bồi dưỡng thường xuyên và chuẩn hóa cán bộ làmcông tác quản lý tài nguyên và môi trường; nghiên cứu ứng dụng, chuyển giao côngnghệ trên các lĩnh vực tài nguyên và môi trường

Mục tiêu thành lập Trường nhằm trở thành trung tâm đào tạo nguồn nhân lựcchất lượng cao phục vụ cho quản lý Nhà nước về lĩnh vực tài nguyên và môi trường

từ Trung ương, địa phương, các doanh nghiệp đến cộng đồng

1.2 Sơ lược về ký túc xá Đại học Tài nguyên và Môi trường

Trường Đại học Tài nguyên và Môi trường Hà Nội có địa chỉ tại số41A,Đường Phú Diễn, Phường Phú Diễn, Thị Trấn Cầu Diễn, Quận Bắc Từ Liêm, Thànhphố Hà Nội.Kí túc xá nằm trong khuôn viên của trường

Ký túc xá của trường có 2 dãy nhà gồm: dãy nhà A1 có 4 tầng, dãy nhà A2 có

3 tầng, mỗi tầng có 8 phòng và mỗi phòng có 8 người Mỗi phòng đều có nhà vệsinh riêng Số sinh viên dự tính khoảng 450 sinh viên

Ngoài ra trong khuôn viên ký túc xá còn có 1 căng tin và 1 nhà ăn tập thể dànhcho sinh viên

Vì thế lượng nước thải ra là tương đối lớn, nên việc xử lý nước thải kí túclà rấtcần thiết

1.3 Tổng quan về nước thải sinh hoạt ký túc xá

Nước thải kí túc xá chủ yếu là nước sau khi đã được sử dụng cho mục đích ănuống, tắm rửa, giặt giũ, vệ sinh nơi ở của các sinh viên Như vậy nước thải kí túc

xá được hình thành trong quá trình sinh hoạt của sinh viên Ngoài ra, nước thải từcác nhà vệ sinh, nước thải từ căng tin và nước thải từ nhà ăn hòa cùng nước mưatheo đường cống bố trí xung quanh được đổ chung vào hệ thống nước thải củaphường Phú Diễn

Lượng nước thải phụ thuộc vào số sinh viên, vào tiêu chuẩn cấp nước và đặcđiểm hệ thống thoát nước Mức độ xử lý nước thải phụ thuộc vào nồng độ bẩn củachất thải, khả năng pha loãng giữa nước thải với nước nguồn và các yêu cầu về mặt

vệ sinh và khả năng tự làm sạch của nguồn nước

1.3.1 Phân loại nước thải kí túc xá[2]

Nước thải kí túc bao gồm 2 loại:

Nước đen: là nước thải nhiễm bẩn do chất bẩn do chất bài tiết của sinh viên từ

các nhà vệ sinh, chứa phần lớn các chất gây ô nhiễm Trong nước thải này chứanhiều vi khuẩn gây bệnh và dễ gây mùi hôi thối Hàm lượng các chất hữu cơ (BOD)

và các chất dinh dưỡng N, P cao Loại nước thải thường gây nguy hại đến sức khỏe

và dễ làm nhiễm bẩn nguồn nước mặt

Nước xám: là nguồn nước thải nhiễm bẩn phát sinh từ quá trình: tắm rửa, giặt

giũ của sinh viên với thành phần chất ô nhiễm không đáng kể Loại nước thải nàychứa chủ yếu các chất lơ lửng và các chất tẩy rửa nhưng nồng độ các chất hữu cơ lại

thấp và khó bị phân hủy sinh học Ngoài ra còn có các thành phần vô cơ, vi sinh vật

vi trùng gây bệnh rất nguy hiểm Thành phần ô nhiễm chính đặc trưng cho nước thảiloại này là: BOD5, COD, nitơ, phốt pho

1.3.2 Thành phần chính nước thải kí túc xá[2]

Thành phần vật lý

Các chất không hòa tan ở dạng lơ lửng, kích thước lớn hơn 10-4mm, có thể ởdạng huyền phù, nhũ tương hoặc dạng sợi, giấy, vải

Các tạp chất bẩn dạng keo với kích thước hạt trong khoảng 10-4-10-6mm

Các chất bẩn dạng hòa tan có kích thước nhỏ hơn 10-6mm, có thể ở dạng phân

tử hoặc phân li thành ion

cơ tổng hợp: các chất hoạt động bề mặt mà điển hình là chất tẩy tổng hợp (Alkylbezen sunfonat- ABS) rất khó xử lí bằng phương pháp sinh học và gây nên hiệntượng sủi bọt trong các trạm xử lý nước thải và trên mặt nước nguồn – nơi tiếp nhậnnước thải

Các chất vô cơ trong nước thải chiếm 40 - 42% gồm chủ yếu: cát, đất sét, cácaxit, bazơ vô cơ,… Nước thải chứa các hợp chất hóa học dạng vô cơ như sắt, magie,canxi, silic, nhiều chất hữu cơ sinh hoạt như phân, nước tiểu và các chất thải khácnhư: cát, sét, dầu mỡ Nước thải vừa xả ra thường có tính kiềm, nhưng dần dần trởnên có tính axit vì thối rữa

Thành phần vi sinh, vi sinh vật

Trong nước thải còn có mặt nhiều dạng vi sinh vật: vi khuẩn, vi rút, nấm, rongtảo, trứng giun sán Trong số các dạng vi sinh vật đó, có thể có cả các vi trùng gây

bệnh, ví dụ: lỵ, thương hàn, có khả năng gây thành dịch bệnh Về thành phần hóahọc thì các loại vi sinh vật thuộc nhóm các chất hữu cơ.

Khi xét đến các quá trình xử lý nước thải, bên cạnh các thành phần vô cơ, hữu

cơ, vi sinh vật như đã nói trên thì quá trình xử lý còn phụ thuộc rất nhiều trạng tháihóa lý của các chất đó và trạng thái này được xác định bằng độ phân tán của các hạt.Theo đó, các chất chứa trong nước thải được chia thành 4 nhóm phụ thuộc vào kíchthước hạt của chúng

Nhóm 1: Gồm các tạp chất phân tán thô, không tan ở dạng lơ lửng, nhũ tương,

bọt Kích thước hạt của nhóm 1 nằm trong khoảng 10-1-10-4mm Chúng cũng có thể

là chất vô cơ, hữu cơ, vi sinh vật và hợp cùng với nước thải thành hệ dị thể khôngbền và trong điều kiện xác định, chúng có thể lắng xuống dưới dạng cặn lắng hoặcnổi lên trên mặt nước hoặc tồn tại ở trạng thái lơ lửng trong khoảng thời gian nào

đó Do đó, các chất chứa trong nhóm này có thể dễ dàng tách ra khỏi nước thải bằngphương pháp trọng lực

Nhóm 2: Gồm các chất phân tán dạng keo với kích thước hạt của nhóm này

nằm trong khoảng 10-4-10-6mm Gồm 2 loại keo: keo ưa nước và keo kị nước

Keo ưa nước: được đặc trưng bằng khả năng liên kết giữa các hạt phân tán vớinước Chúng thường là những chất hữu cơ có trọng lượng phân tử lớn:hydratcacbon (xenlulo, tinh bột), protit (anbumin, hemoglobin)

Keo kị nước (đất sét, hydroxyt sắt, nhôm, silic): không có khả năng liên kếtnhư keo ưa nước

Thành phần các chất keo có trong nước thải chiếm 35-40% lượng các chất lơlửng Do kích thước nhỏ bé nên khả năng tự lắng của các hạt keo là khó khăn Vìvậy, để các hạt keo có thể lắng được, cần phá vỡ độ bền của chúng bằng phươngpháp keo tụ hóa học hoặc sinh học

Chúng tạo thành hệ một pha còn gọi là dung dịch thật Các chất trong nhóm 3 rấtkhác nhau về thành phần Một số chỉ tiêu đặc trưng cho tính chất nước thải: độ màu,mùi, BOD, COD,… được xác định thông qua sự có mặt các chất thuộc nhóm này và

để xử lí chúng thường sử dụng biện pháp hóa lý và sinh học

Nhóm 4: Gồm các chất trong nước thải có kích thước các hạt nhỏ hơn hoặc

bằng 10-8mm (phân tán ion) Các chất này chủ yếu là axit, bazơ và các muối củachúng Một trong số đó như các muối amonia, phosphat được hình thành trong quátrình xử lý sinh học

1.3.3 Tính chất của nước thải sinh hoạt

Tính chất nước thải giữ vai trò quan trọng trong thiết kế, vận hành hệ thống xử

lý và quản lý chất lượng môi trường, sự dao động về lưu lượng và tính chất nướcthải quyết định tải trọng thiết kế cho các công trình đơn vị

Thành phần và tính chất nhiễm bẩn của nước thải sinh hoạt phụ thuộc vào tậpquán sinh hoạt, mức sống của sinh viên, mức độ hoàn thiện của thiết bị, trạng tháilàm việc của thiết bị thu gom nước thải Lưu lượng nước thải thay đổi tuỳ theo điềukiện tiện nghi cuộc sống.Tác hại đến môi trường của nước thải do các thành phần ônhiễm tồn tại trong nước thải gây ra

- COD, BOD: sự khoáng hoá, ổn định chất hữu cơ tiêu thụ một lượng lớn và gây

thiếu hụt oxy của nguồn tiếp nhận dẫn đến ảnh hưởng đến hệ sinh thái môitrường nước Nếu ô nhiễm quá mức, điều kiện yếm khí có thể hình thành Trongquá trình phân huỷ yếm khí sinh ra các sản phẩm như H2S, NH3, CH4, làm chonước có mùi hôi thối và làm giảm pH của môi trường

- SS: lắng đọng ở nguồn tiếp nhận, gây điều kiện yếm khí.

- Nhiệt độ: nhiệt độ của nước thải sinh hoạt thường không ảnh hưởng đến đời sống

của thuỷ sinh vật nước

- Vi trùng gây bệnh: gây ra các bệnh lan truyền bằng đường nước như tiêu chảy,

ngộ độc thức ăn, vàng da…

- Ammonia, phospho: đây là những nguyên tố dinh dưỡng đa lượng Nếu nồng độ

trong nước quá cao dẫn đến hiện tượng phú dưỡng hoá (sự phát triển bùng phátcủa các loại tảo, làm cho nồng độ oxy trong nước rất thấp vào ban đêm gây ngạtthở và diệt vong các sinh vật, trong khi đó vào ban ngày nồng độ oxy rất cao doquá trình hô hấp của tảo thải ra)

- Màu: mất mỹ quan.

- Dầu mỡ: gây mùi, ngăn cản khuếch tán oxy trên bề mặt.

Bảng 1.1.Thành phần nước thải sinh hoạt khu dân cư[11]

1.4 Các phương pháp xử lý nước thải[3]

1.4.1 Phương pháp xử lý cơ học

Loại bỏ tất cả các tạp chất có thể gây sự cố trong quá trình vận hành hệ thống

xử lý nước thải như tắc cống bơm, đường ống hoặc ống dẫn Có 2 loại song chắnrác: song chắn rác vớt rác thủ công và song chắn rác vớt rác cơ giới

Dùng để duy trì sự ổn định của dòng thải, khắc phục những vấn đề vận hành

do sự dao động của lưu lượng dòng nước thải gây ra và nâng cao hiệu suất của cácquá trình ở cuối dây chuyền xử lý

 Bể lắng:

Theo chức năng, các bể lắng được phân tích thàn: bể lắng cát, bể lắng sơ cấp,

bể lắng thứ cấp Yêu cầu: có hiệu suất lắng cao và xả bùn dễ dàng

Lọc được ứng dụng để tách các tạp chất có kích thước nhỏ khỏi nước thải màcác bể lắng không thể loại chúng được, là quá trình tách các hạt rắn ra khỏi pha lỏnghoặc pha khí bằng cách cho dòng khí hoặc lỏng có chứa hạt chất rắn chảy qua lớpngăn xốp, các hạt rắn sẽ bị giữ lại Lọc có thể xảy ra dưới tác dụng của áp suất thủytĩnh của cột chất lỏng hoặc áp suất cao trước vách ngăn hay áp suất thấp sau váchngăn

Quá trình lắng chỉ tách được các hạt rắn huyền phù nhưng không thể táchđược các chất gây nhiễm bẩn ở dạng keo và hòa tan vì chúng là những hạt rắn cókích thước quá nhỏ Để tách các hạt rắn đó một cách hiệu quả bằng phương pháplắng cần tăng kích thước của chúng nhờ sự tác động tương hỗ giữa các hạt phân tánliên kết thành tập hợp các hạt nhằm tăng vận tốc lắng

1.4.2 XLNT bằng phương pháp sinh học trong các công trình nhân tạo

Phương pháp dựa trên cơ sở: hoạt động của vi sinh vật để phân hủy các chấthữu cơ gây nhiễm bẩn trong nước thải Các vi sinh vật sử dụng các chất hữu cơ vàmột số chất khoáng làm chất dinh dưỡng và tạo năng lượng Chúng nhận các chấtdinh dưỡng để xây dựng tế bào, sinh trưởng, sinh sản nên sinh khối của chúng tănglên Quá trình phân hủy các chất hữu cơ nhờ vi sinh vật gọi là quá trình oxy hóasinh hóa Nước thải được xử lýbằng phương pháp sinh học sẽ được đặc trưng bằngcác chỉ tiêu COD và BOD

Tự làm sạch: do trong môi trường có các vi khuẩn giúp cho quá trình chuyểnhóa, phân hủy chất hữu cơnên khi xử lý nước thải cần xem xét nước thải các vi sinhvật hay không để lợi dụng sự có mặt của nó và nếu có thì tạo điều kiện tốt nhất chocác vi sinh vật phát triển

và lên men bùn cặn lắng, đó là các công trình: bể tự hoại, bể lắng 2 vỏ, bể lắngtrong kết hợp với ngăn lên men đang được ứng dụng để xử lý nước thải sinh hoạt vàcác loại nước thải khác có thành phần tương tự.

Bể phản ứng yếm khí tiếp xúc:nước thải chưa được xử lý được trộn đều vớibùn yếm khí tuần hoàn

Bể lọc yếm khí: Bể này có lắp đặt các giá thể vi sinh vật kỵ khí dính bám làcác loại vật liệu hình dạng, kích thước khác nhau, đóng vai trò nhưvật liệu lọc.Dòng nước thải có thể đi từ dưới lên hoặc trên xuống Các chất hữu cơ được vikhuẩn hấp thụ và chuyển hóa để tạo thành CH4 và các chất khí khác Các khí sinhhọc được thu gom tại phần trên bể

Bể phản ứng yếm khí: có dòng nước thải đi qua tầng cặn lơ lửng

Cơ chế phân hủy chất hữu cơ trong điều kiện hiếu khí: các quá trình hiếu khí

có thể xảy ra trong điều kiện tự nhiên hay trong các điều kiện xử lý nhân tạo Trongđiều kiện xử lý nhân tạo người ta tạo ra các điều kiện tối ưu cho quá trình oxy hóasinh hóa nên quá trình xử lý có tốc độ cao và hiệu suất cao hơn

Cơ chế xử lý nước thải theo nguyên tắc lọc – dính bám: sau một thời gian,màng sinh vật được hình thành chia làm 2 lớp: lớp ngoài cùng là lớp hiếu khí đượcoxy khuếch tán xâm nhập, lớp trong là lớp thiếu oxy (anoxic) Bề dày màng sinh vật

từ 600 - 1000µm trong đó phần lớn là vùng hiếu khí Do đó quá trình lọc sinh họcthường được xem như là quá trình hiếu khí nhưng thực chất là hệ thống vi sinh vậthiếu khí – yếm khí

Thành phần: vi khuẩn (chủyếu), động vật nguyên sinh, nấm, xạ khuẩn,… Saumột thời gian hoạt động, màng sinh vật dày lên và sau đó màng bị bóc khỏi vậtliệu lọc Hàm lượng cặn lơ lửng trong nước tăng lên Sự hình thành các lớp màngsinh vật mới lại tiếp diễn

Các công trình xử lý nước thải theo nguyên tắc này chia làm 2 loại: loại cóvật liệu lọc tiếp xúc không ngập trong nước với chế độ tưới theo chu kỳ và loại cóvật liệu lọc tiếp xúc ngập trong nước giàu oxy

- Bể lọc sinh học nhỏ giọt

- Bể lọc sinh học cao tải

- Đĩa lọc sinh học

- Bể lọc sinh học có vật liệu lọc ngập trong nước (bểbioten).

Xử lý nước thải bằng bùn hoạt tính

Các vi sinh vật thường tồn tại ở trạng thái huyền phù Bể được sục khí đểđảm bảo yêu cầu oxy và duy trì bùn hoạt tính ở trạng thái lơ lửng Huyền phù lỏngcủa các vi sinh vật trong bể thong khí được gọi chung là chất lỏng hỗn hợp và sinhkhối (MLSS)

Khi nước thải đi vào bể thổi khí (bểaeroten), các bong bùn hoạt tính đượchình thành mà hạt nhân của nó là các phần tử cặn lơ lửng

Các loại vi khuẩn hiếu khí đến cư trú, phát triển dần cùng với các động vậtnguyên sinh, nấm, xạ khuẩn,… tạo nên các bong bùn màu nâu sẫm, có khả nănghấp thụ các chất hữu cơ hòa tan, keo và không hòa tan phân tán nhỏ

Vi khuẩn và vi sinh vật sống dùng chất hữu cơ và chất ding dưỡng (N,P) lamthức ăn để chuyển hóa chúng thành các chất trơ không hòa tan và thành tế bàomới

Dẫn đến trong bể aeroten lượng bùn hoạt tính tăng dần lên, sau đó được tách

ra tại bể lắng đợt 2, một phần được quay trở lại đầu bể aeroten để tham gia xử lýnước thải theo chu trình mới Quá trình cứ tiếp diễn đến khi chất thải cuối cùngkhông thể là thức ăn của các vi sinh vật được nữa

Nếu trong nước thải đậm đặc chất hữu cơ khó phân hủy, cần có thời gian đểchuyển hóa thì phần bùn hoạt tính tuần hoàn phải được tách riêng và sục khí oxycho chúng tiêu hóa thức ăn đã hấp thụ.Đó là quá trình tái sinh bùn hoạt tính

 Giới thiệu về bể USBF [1]

Công nghệ lọc dòng ngược bùn sinh học USBF (Upflow Sludge Blanket

Filter) được thiết kế dựa trên trên mô hình động học xử lý BOD, nitrate hoá

(nitrification) và khử nitrate hóa (denitrification) của Lawrence và McCarty, Inc.

lần đầu tiên được giới thiệu ở Mỹ những năm 1900 sau đó được áp dụng ở châu Âu

từ 1998 trở lại đây Tuy nhiên, đối với Việt Nam, hiện nay USBF lại là công nghệmới, được nghiên cứu và ứng dụng trong những năm gần đây

Hình 1.1 Sơ đồ nguyên lý hoạt động của bể USBF

Bể USBF gồm 3 module chính: ngăn thiếu khí (anoxic), ngăn hiếu khí(aerobic) và ngăn lọc bùn sinh học dòng ngược (USBF) Mương chảy tràn thu nướcđầu vào nhằm hạn chế tác động của dòng vào đối với ngăn thiếu khí và tăng hiệuquả xáo trộn giữa dòng nước thải đầu vào và bùn tuần hoàn Mương chảy tràn vàthu nước đầu ra, ống thu bùn, bộ phận sục khí…

Nguyên tắc hoạt động bể

Nước thải được loại bỏ rắn, sau đó, được bơm vào mương chảy tràn thu nướcđầu vào cùng trộn lẫn với dòng tuần hoàn bùn Hồn hợp nước thải và bùn hoạt tínhchảy vào ngăn thiếu khí Ngăn này có vai trò như là ngăn chọn lọc thiếu khí(Anoxic Selector) thực hiện hai cơ chế chọn lọc động học (Kinetic Selection) vàchọn lọc trao đổi chất (Metabolism Selection) để làm tăng cường hoạt động của visinh vật tạo bông nhằm tăng cường hoạt tính của bông bùn và kìm hãm sự phát triểncủa các vi sinh vật hình sợi gây vón bùn và nổi bọt Quá trình loại bỏ cacbon, khửnitrat và loại bỏ photpho diễn ra trong ngăn này Sau đó, nước thải chảy qua ngănhiếu khí nhờ khe hở dưới đáy ngăn USBF Ở đây, ôxy được cung cấp nhờ các ốngcung cấp khí qua một máy bơm Nước thải sau ngăn hiếu khí chảy vào ngăn USBF

và di chuyển từ dưới lên, ngược chiều với dòng bùn lắng xuống theo phương thẳngđứng Đây chính là công đoạn thể hiện ưu điểm của hệ thống do kết hợp cả lọc và

xử lý sinh học của chính khối bùn hoạt tính Phần nước trong đã được xử lý phía

trên chảy tràn vào mương thu nước đầu ra Một phần hỗn hợp nước thải và bùntrong ngăn này được tuần hoàn trở laị ngăn thiếu khí.

Các đặc tính nổi bật [10]

- Nồng độ bùn trong công trình

- Hầu hết các công trình truyền thống đều hoạt động ở nồng độ bùn thấp hoặctrung bình, thường 1.500 - 2.500 mg/l Nhưng đối với bể USBF lại hoạt động ởnồng độ bùn cao, điển hình là 2.000 - 4.000 mg/l dẫn đến tuổi bùn lâu hơn vàtăng hiệu quả sinh học

- Tất cả quá trình tích hợp vào một công trình

- Ngược lại, công nghệ USBF kết hợp các quá trình nitrat hóa, khử nitơ, lọc và ổnđịnh bùn bên trong một công trình nhỏ gọn, làm giảm kích thước thiết

- Khôi phục lại tính kiềm và kiểm soát các vi khuẩn dạng sợi: Toàn bộ quá trìnhkhử nitrat tạo điều kiện phục hồi một phần kiềm bị mất trong quá trình nitrat hóa,

và ngăn thiếu khí tạo điều kiện như là một "vùng chọn lọc" mà phụ thuộc vàohỗn hợp nước thải để tăng khả năng lắng và kiểm soát tăng trưởng vi sinh vật

- Tính linh hoạt thủy lực: Ngăn lắng có dạng hình nón tạo áp lực cao và có khảnăng tự điều tiết sự thay đổi dòng chảy

- Không mùi: Điều kiện hiếu khí trong ngăn xử lý sinh học và tuổi bùn cao đã loại

bỏ hoặc giảm đáng kể khả năng gây phản ứng sinh học tạo mùi

- Giảm chi phí vận hành và bảo trì: Thiết kế nhỏ gọn thủy lực tự điều tiết dẫn đếnkhông yêu cầu giám sát cao , và giảm chi phí vận hành và bảo trì

- Thiết kế công trình linh hoạt: Việc thiết kế linh hoạt cho phép chủ sở hữu thựchiện theo từng giai đoạn phát triển của nhà máy và giảm chi phí đầu tư ban đầu

Bản chất của hệ thống cũng đảm bảo rằng nhà máy có thể nhanh chóng mở rộngkhi có nhu cầu tăng công suất xử lý.

- Giảm diện tích xây dựng: Việc kết hợp các quá trình nitrat hóa, khử nitơ, lọc và

ổn định bùn trong một công trình sinh học nhỏ gọn làm giảm kích thước thiết bị,vẫn đảm bảo hiệu quả xử lý nước tuy nhiên chỉ cần một diện tích xây dựng nhàmáy nhỏ

- Không cần lọc sơ cấp: Công nghệ USBF không yêu lọc trước khi xử lý sinh học

Cơ sở đầy đủ cho sự sàng lọc và cho các nhà máy lớn hơn, hệ thống loại bỏ cáchạt cát phải được thực hiện trước khi đươc vào xử lý sinh học

- Cải thiện đặc tính của bùn: Tải trong của vi sinh vật thấp (tuổi bùn kéo dài

25-30 ngày) sản sinh ít dư thừa, bùn hiếu khí ổn định và cải thiện cấu trúc và đặc tính

cơ học của bùn

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

a) Các công trình xử lý nước thải trong đất

 Các phương pháp xử lý nước thải trong đất: dựa vào mức độ xử lý và tảitrọng tưới nước thải, các phương pháp xử lý nước thải được phân thành ba loạisau: quá trình lọc tưới chậm, quá trình lọc nhanh, quá trình lọc ngập nước trênmặt

 Các loại công trình xử lý nước thải trong đất: dựa vào đặc điểm xây dựng vàkhả năng khảo sát quá trình xử lý người ta chia ra 2 loại công trình là: cánhđồng ngập nước tự nhiên, cánh đồng ngập nước nhân tạo (gồm cánh đồng ngậpnước bề mặt và cánh đồng ngập nước phía dưới)

Mục đích: để tăng nhanh quá trình lắng các chất lơ lửng phân tán nhỏ,keo, Người ta dùng phương pháp đông tụ, khi đó nồng độ chất màu, mùi, lơlửng sẽ giảm xuống Các chất đông tụ thường dùng là nhôm sunfat, sắt sunfat, sắtclorua,

Trung hòa còn với mục đích làm cho một số muối kim loại nặng lắngxuống và tách ra khỏi nước

- Trung hòa bằng cách trộn nước thải chứa axit và nước thải chứa kiềm.

Trung hòa nước thải bằng cách cho thêm hóa chất: Nếu nước thải chứa quá nhiềuaxit hay kiềm tới mức không thể trung hòa bằng cách trộn lẫn chúng với nhauđược thì phải cho thêm hóa chất

Phương pháp này thường để trung hòa axit

Các chất bẩn trong nước thải công nghiệp có thể phân ra hai loại: vô cơ vàhữu cơ

Các chất hữu cơ thường là đạm, mỡ, đường, các hợp chất chứa phenol, chứanitơ, nên có thể bị phân hủy bởi vi sinh vật, do đó có thể dùng phương pháp sinhhọc để xử lý Các chất vô cơ thường là những chất không xử lý bằng phươngpháp sinh học được

Các ion kim loại nặng không thể xử lý bằng vi sinh vật cũng như không loạiđược dưới dạng cặn, chỉ 1 phần bị hấp phụ bằng bùn hoạt tính Thủy ngân,asen, còn là những chất rất độc khó xử lý mà còn tiêu diệt các vi sinh vật có lợitrong nước thải

1.4.5 Khử trùng và xả nước thải ra nguồn

Cùng với các giai đoạn xử lý bậc một, bậc hai, sẽ làm giảm nồng độ cácchất ô nhiễm (cặn lơ lửng, BOD, ) đáp ứng yêu cầu quy định thì số lượng vikhuẩn gây bệnh cũng giảm đặc trưng bằng chỉ tiêu coliform (đạt 90-95%) Tuynhiên một số loại vi khuẩn gây bệnh vẫn còn, khi vào nguồn nước mặt, gặp điềukiện thuận lợi sẽ phát triển nhanh chóng Sau khi xử lý cơ học, sinh học trong

điều kiện nhân tạo, vi khuẩn gây bệnh không bị tiêu diệt hoàn toàn.

Vì vậy, để đảm bảo điều kiện vệ sinh, nước thải đô thị hoặc nước thải sinhhoạt sau xử lý cơ học hoặc xử lý sinh học trong điều kiện nhân tạo cần phải khửtrùng tiếp tục

Hóa chất khử trùng được đưa vào máng trộn để trộn đều cùng nước thải, sau

đó hỗn hợp này chuyển qua bể tiếp xúc để thực hiện các quá trình và phản ứngdiệt khuẩn

CHƯƠNG 2: ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN XỬ LÝ

2.1 Đề xuất sơ đồ công nghệ

Dựa trên tính chất và lưu lượng nước thải của nguồn thải, chúng tôi đề xuấtdây truyền công nghệ xử lý nước thải như sau:

Hình 2.1 Sơ đồ dây truyền công nghệ

2.2 Thuyết minh công nghệ

Với sơ đồ công nghệ trên, mô hình thiết kế sẽ được hoạt động như sau:

Nước thải đầu vào sẽ được thu gom vào bể lắng sơ bộ từ bể lắng sơ bộ Bểlắng sơ bộ được thiết kế dạng hình trụ với dung tích chứa nước 15 lít , nước thải saukhi được thu gom vào bể lắng sơ bộ, tại đây sẽ xảy các quá trình xử lý cơ học, quátrình lắng cát, quá trình lắng cơ học của các hạt cặn, với những hạt cát và hạt cặn cótải trọng thủy lực lớn sẽ được lắng một tại đây Nước thải trước khi đi ra khỏi bểlắng sơ bộ này sẽ được điều chỉnh lưu lượng sao cho còn 5 l/h để phù hợp thiết kếcủa công trình xử lý phía sau Quá trình điều chỉnh lưu lượng được tiến hành bằngvan Phương pháp xác định lưu lượng phù hợp là sử dụng phương pháp thử là sử

Nước thải đầuvào

Lắng sơ bộ

USBF

Khử trùng

Nước ra

dụng sử dụng các bình (cốc) có thể tích xác định và đồng hồ bấm giờ, vặn van nước

ở một mức nhất định từ đó bấm giờ và xem thể tích ở cốc để tính ra được lưu lương,làm đi làm lại nhiều lần sẽ xác định mức độ khóa van để đạt được đúng lưu lượngtính toán ban đầu

Bể USBF là một công trình xử lý kết hợp nhiều quá trình xử lý với cấu tạophức tạp gồm có 3 ngăn là ngăn thiếu khí , ngăn hiếu khí và ngăn lắng Nước thảisau khi ra khỏi bể lắng sơ bộ sẽ đi vào bể USBF với một lưu lượng phù hợp và ổnđịnh đã được xác định Đầu tiên nước thải sẽ đi vào ngăn thiếu khí của bể, ngăn này

có cấu tạo bao gồm 1 cánh khuấy có tốc độ quay từ 20 – 30 vòng / phút Cánhkhuấy sẽ được hoạt động liên tục với mục đích là để xáo trộn nước thải với bùn hoạttính được hoàn lưu từ ngăn lắng của bể để tránh quá trình lắng cặn và lắng bùn ởđây Các vi sinh vật ở ngăn thiếu khí này sẽ không được thổi khí để cung cấp khôngkhí một cách đầy đủ cho nên vi sinh vật sẽ sử dụng lượng oxi từ quá trình nitrat hóatrước đó Vi sinh vật sẽ sử dụng một phần chất hữu cơ của nước thải để làm chấtdinh dưỡng, một phần nhỏ COD và BOD đã được xử lý, ngăn thiếu khí chủ yếudùng sử lý được phần lớn tổng nito, đặc biệt dạng nitrat Nước thải sau khi ra khỏingăn thiếu khí sang ngăn hiếu khí ở đây các vi sinh vật sẽ sử dụng oxi và các chấthữu có trong nước thải để phát triển sinh khối và tạo ra bùn.Nước thảichảy sangngăn lắng quá trình lắng xảy ra Bùn cặn sẽ được lắng xuống đáy của ngăn lắng vàđược xả định kỳ Nước sau xử lý sẽ được chảy chàn vào máng thu và chảy ra ngoài

bể khử trùng và đi ra ngoài nguồn tiếp nhận Nước thải sau khi xử lý sẽ đạt loại Btheo QCVN14/2008-BTNMT Quy chuẩn kĩ thuật Quốc gia về Chất lượng nước thảisinh hoạt

Quy trình thực hiện đồ án:

- Chọn đề tài

- Tính toán, thiết kế

- Chọn nguyên liệu, thực hiện làm mô hình

- Hoàn thiện mô hình, chạy thử và ổn định lưu lượng

- Tiến hành phân tích mẫu nước đầu vào và đầu ra tương ứng đánh giá hiệu quả xử

lý của mô hình trong từng ngày, từng giai đoạn từ đó xác định mức độ xử lý và thời gian xử lý tối ưu nhất

- Xử lý số liệu, nhận xét, đánh giá và hoàn thiện đồ án

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ BỂ USBF 3.1 Tính toán bể USBF

3.1.1 Tính toán kích thước bể USBF

Thiết kế mô hình với Q = 120 (l/ng.đ):

- Công suất thiết kế của mô hình là Q = 120( l/ng.đ ) = 5 (l/h).

- Chọn thời gian lưu[3]:

+ Chọn tổng thời gian lưu nước thiết kế của mô hình là t = 10h.

+ Trong đó thời gian lưu nước thiết kế ở ngăn hiếu khí là : t = 6h.

+ Thời gian lưunước ở ngăn thiếu khí là : t = 2,2h.

+ Thời gian lưu nước ở ngăn lắng( USBF ) là: t = 1,8h

- Tỷ lệ đáy của ngăn hiếu khí :đáy của ngăn thiếu khí = 7 : 3

Thể tích toàn phần của bể:

Vbẻ = Q x t = 5 x 10 = 50(l)= 0,05 ( m3)

Diệntíchtoànbể: S = V H=0,05

0,35=0,143m2Trongđó: Hct – Chiều cao công tác, Hct = 0,35m

Khi đó, ta có:

- Chiều dài của toàn bể: L =0,7m

- Chiều rộng của toàn bể: B = 0,2m

- Chiều cao toàn bể: H = Hct + h = 0,35 + 0,05 = 0,4m.

Trong đó: h – Chiều cao bảo vệ, h = 0,05m

Thể tích công tác của ngăn hiếu khí

Vhk = Q x t = 5 x 6 = 30 (l) = 0,03 m3Với tỷ lệ đáy của ngăn hiếu khí: đáy của ngăn thiếu khí = 7 : 3, ta có

- Đáy của ngăn hiếu khí là: 0,49m

- Đáy của ngăn thiếu khí là: 0,21m

Kích thước ngăn hiếu khí

- Đáy dưới : 0,49x 0,2m

- Đáy trên : 0,35x 0,2m

- Chiều cao: H = 0,35m

Thể tích công tác của ngăn thiếu khí

Kích thước công tác của ngăn lắng ( USBF )

- Kích thước diện tích tam giác ở 1 bên là: 0,25 x 0,35 x 0,35 (m)

Mô hình được thiết kế như Hình 3 [1]

Hình 3.1 Sơ đồ cấu tạo của mô hình

I, II, III: Các điểm lấy mẫu ngăn thiếu khí, hiếu khí và sau quá trình xử lý.

IV: Vị trí tuần hoàn bùn

3.1.2 Lượng khí cần cấp[7]

Lưu lượng không khí đơn vị, D

Ttb – Nhiệt độ trung bình của nước thải trong các tháng mùa hè, Ttb = 35oC

n2 – Hệ số xét tới quan hệ giữa tốc độ hòa tan của oxy vào hỗn hợp nước và bùnvới tốc độ hòa tan của oxy trong nước sạch, trong nước thải sinh hoạt lấy có chấthoạt động bề mặt, f/F = 0,75 thì n2 = 0,88

Cp – Độ hòa tan của oxy không khí trong nước, mg/l

43 6

737,140,35

J t D H



(m3oxi/m3nước thải)

Lượng oxy cần thiết của máy nén khí

2 737,14 0,005 3,7

O

V D Q   (m3/h)

Trongđó:

D – Lưu lượng không khí đơn vị, m3 oxy/ m3 nước thải

Q – Lưu lượng nước thải, m3/h, Q = 5(l)

Khối lượng không khí cần thiết

13,521,18.0, 232 1,18.0,232

O V

(m3không khí/m3nước thải)Với:

1,18 – Khối lượng riêng của không khí

0,232 – Tỷ lệ phần trăm của oxy trong không khí

Lượng ôxy cần thiết trong điều kiện chuẩn:

0 0

f – Hằng số chuyển đổi từ BOD5 sang BOD20: BOD5/BOD20 = 0,55

1,42 – Hệ số chuyển đổi từ tế bào sang COD

Px – Lượng bùn hoạt tính sinh ra trong 1 ngày: Px = 33,6 (kg/ngđ)

Lượng ôxy cần thiết trong điều kiện thực tế:

Cs – Nồng độ oxy bão hòa trong nước ở 200C, Cs = 9,08(mg/l)

C – Nồng độ ôxy cần duy trì trong bể, C = 1,5 – 2 (mg/l) (Tính toán thiết kế cáccông trình xử lý thải – Trịnh Xuân Lai) Chọn C = 2 mg/l

T – Nhiệt độ nước thải, T = 250C

 - Hệ số điều chỉnh lượng ôxy ngấm vào nước thải (do hàm lượng cặn, chất hoạtđộng bề mặt),  = 0,6 – 0,94, chọn  = 0,7

3.1.3 Khử trùng[7]

Sau các giai đoạn xử lý cơ học, sinh học trong điều kiện nhân tạo, vi khuẩngây bệnh không thể bị tiêu diệt hoàn toàn Vì vậy theo quy phạm cần phải được khửtrùng trước khi xả ra sông

Để khử trùng nước thải, thường dùng phương pháp clorua hoá bằng clo hơi

Lượng Clo hoạt tính cần thiết để khử trùng nước thải :

Y = 1000

a Q (Kg/h)Trong đó:

Q – Lưu lượng đặc trưng của nước thải (m3/h)

a – Hàm lượng Clo hoạt tính khi xử lý, lấy bằng 3 g/m3

Lượng Clo cần cung cấp tương ứng như sau:

3.2 Kết quả từ chạy mô hình

3.2.1 Quy trình phân tích các chỉ tiêu đầu vào và đầu ra của mô hình

3.2.1.1 Quy trình phân tích TSS[5]

a) Các định nghĩa

TSS (Total Suspended Solids): Là tổng lượng vật chất hữu cơ và vô cơ lơ lửng(phù sa, mùn bã hữu cơ, tảo) lơ lửng trong nước

Hàm lượng chất rắn lơ lửng tổng hoặc hàm lượng chất rắn có khả năng lắng tụ

là chỉ tiêu đánh giá mức độ ô nhiễm của nước

Phương pháp xác định: TSS được xác định theo phương pháp khối lượng.b) Quy trình phân tích

Quy trình tiến hành

- Chuẩn bị giấy lọc: sấy giấy lọc trong 2h sau đó tiến hành cân giấy lọc bằng cân

phân tích được M1

- Tiến hành lọc mẫu: đặt giấy lọc đã sấy lên trên bình tam giác Sau đó hút 20ml

mẫu nước (trước và sau xử lý) nhả lên trên giấy lọc (trong quá trình hút phải lắcđều cốc đựng mẫu sao cho cặn không lắng đọng lại trong cốc) (mỗi mẫu nướctiến hành lọc 3 mẫu)

- Sau khi lọc hết nước, tiến hành sấy giấy lọc trong tủ sấy ở 1050C trong khoảng2h (đến khi khối lượng giấy không đổi)

- Tiến hành cân phân tích mẫu giấy đã sấy được M2.

Hình 3.2 Lọc mẫu nước đầu vào và đầu ra

và đánh dấu mặt phân chia giữa lớp bùn và lớp nước ở trên để tính ra thể tích bùn

choán chỗ bằng ml Sau đó lắc đều, hút 15 (ml) để lấy mẫu xác định hàm lượng bùn(làm theo quy trình của TSS).

Hình 3.3 Xác định thời gian lắng của bùn

Lượng Cr2O72- biết trước sẽ giảm tương ứng với lượng chất hữu cơ có trongmẫu Lượng Cr2O72- dư sẽ được định phân bằng dung dịch FAS (FerrousAmmonium Sulfate – Fe(NH4)2(SO4)2) và lượng chất hữu cơ bị oxy hóa sẽ tính rabằng lượng oxy tương đương qua Cr2O72- bị khử Lượng oxy tương đương này chính

Hóa chất

- Muối Morh 0,12N

- Dung dịch K2Cr2O7/ HgSO4

- Dung dịch Ag2SO4/ H2SO4

- Chỉ thị Feroin

Quy trình phân tích

- Tiến hành làm mỗi mẫu 3 lần gồm: mẫu trắng, mẫu trước xử lý và mẫu sau xử lý

- Lấy 2ml mẫu (mẫu trắng dùng nước cất) vào ống nghiệm

- Thêm vào mỗi ống nghiệm: 1ml K2Cr2O7/ HgSO4; 3ml Ag2SO4/ H2SO4.

- Thêm nước cất đến 2/3 ống nghiệm, đậy chặt nắp.

- Tiến hành phá mẫu trong 2h tại 1500C, để nguội

- Cho dung dịch trong ống nghiệm vào bình tam giác 100ml, thêm khoảng 25ml

nước cất

- Cho thêm 2 – 3 giọt chỉ thị Feroin sau đó tiến hành chuẩn độ bằng muối Morh

0,12N cho đến khi dung dịch chuyển từ màu xanh lục sang màu nâu đỏ

Hình 3.4 Dung dịch sau phá mẫu

Tính toán kết quả

1( ).C 8.1000

.25( / )

mt N m

Vmt – V muối Morth chuẩn độ mẫu môi trường (ml)

V1 – V muối Morth chuẩn độ mẫu trắng (ml)

BOD (Biochemical oxygen Demand- nhu cầu oxy sinh hoá) là lượng oxy cầnthiết để vi sinh vật oxy hoá các chất hữu cơ theo phản ứng:

Chất hữu cơ + O2 CO2 + H2O + tế bào mới + sản phẩm trung gianTrong môi trường nước, khi quá trình oxy hoá sinh học xảy ra thì các vi sinhvật sử dụng oxy hoà tan, vì vậy xác định tổng lượng oxy hoà tan cần thiết cho quátrình phân huỷ sinh học là phép đo quan trọng đánh giá ảnh hưởng của một dòngthải đối với nguồn nước BOD có ý nghĩa biểu thị lượng các chất thải hữu cơ trongnước có thể bị phân huỷ bằng các vi sinh vật.

BOD5: Để Oxy hoá hết chất hữu cơ trong nước thường phải mất 20 ngày ở

20oC Để đơn giản người ta chỉ lấy chỉ số BOD sau khi oxy hoá 5 ngày, ký hiệuBOD5

b) Quy trình phân tích

Nguyên tắc

Nguyên tắc của phương pháp này là xác định BOD trực tiếp bằng cách đolượng oxi hòa tan trong nước bị tiêu thụ trong thời gian đã định ở điều kiện tiêuchuẩn 200C bằng phương pháp phaloãng và nuôi cấy vi sinh vật với mẫu phân tích.Thông thường người ta xác định BOD cho 5 ngày trong điều kiện tiêu chuẩn làđộ

pH khoảng từ 6,5 – 7 nhiệt độ 200C, ủ trong tối

+ Dung dịch Ferric chloride: Hòa tan 0,25g FeCl3.6H2O thành 1000ml.

- Nước pha loãng: thêm 500ml nước cất vào bốn dung dịch muối rồi pha loãng đến

1000ml Tạo nhiệt độ 20oC cho dung dịch rồi sục khí trong 1h sao cho nồng độôxy hòa tan ít nhất 8mg/l

- Nước pha loãng cấy vi sinh vật: Thêm 10ml nước cấy vào 1(l) nước pha loãng

vừa chuẩn bị, dùng trong ngày

Cách tiến hành:

- Hút chính xác 250ml, 100ml, 50ml, 10ml, 5ml mẫu nước thải đầu vào và đầu ra

lần lượt ứng với các hệ số pha loãng 2; 5; 10; 20; 50; 100 lần theo hàm lượngBOD dự đoán của mỗi mẫu (tiến hành làm đồng thời đối với cả mẫu môi trường

và mẫu trắng) cho vào bình định mức 500ml sau đó thêm nước pha loãng cấy visinh vật đến vạch rồi nạp đầy vào 2 bình ủ BOD (chú ý nạp tràn nhẹ để bọt khíthoát ra) rồi đậy nút kín

- Tiếp tục pha loãng rồi chia thành 2 dãy với nồng độ pha loãng khác nhau: dãy 1

tiến hành xác định DO1 bằng máy đo DO, dãy 2 đem đi ủ trong tủ ủ tối ở nhiệt độ

200C trong 5 ngày sau đó xác định DO5

Hình 3.5 Bình ủ BOD5 chứa dung dịch mẫu mang ủ

Tính kết quả

BOD5 = {(DO1 – DO5)mẫu môi trường – (DO1 – DO5)mẫu trắng}.f (mg/l)

Hóa chất

- Dung dịch H2SO4 2,5M pha từ dung dịch H2SO4 đặc

- Dung dịch NaOH 2M

- Dung dịch PO43- chuẩn gốc 100mg/l pha từ KH2PO4 khan

- Dung dịch PO43- làm việc 2mg/l

- Hút chính xác 20ml mẫu (đã điều chỉnh pH = 1) cho vào bình Kendan

- Thêm 2ml dung dịch H2SO4 đặc vào bi thủy tinh vào bình

- Lắp bình vào bộ phá mẫu đun nhẹ tới khi có khói trắng thì ngừng, để nguội

- Thêm tiếp 0,5ml HNO3 đặc, đun nóng tiếp khi có khói nâu thoát ra thì ngừng lại

để nguội

- Thêm 20ml nước cất, xoay mẫu liên tục

- Điều chỉnh pH về khoảng 3-10

- Chuyển dung dịch vào bình định mức 50ml định mức tới vạch

- Tiến hành phân tích mẫu

Hình 3.6 Phá mẫu P bằng bình Kendan

Phân tích mẫu:

- Hút chính xác 10ml mẫu cho vào bình định mức 25ml

- Thêm nước cất đến khoảng 20ml

- Thêm 2,5 ml thuốc thử amstrong và 1ml axit ascobic

- Định mức tới vạch, để 10 – 30 phút

- Đem đo quang ở bước sóng 880nm.