Đồ án môn học Kỹ thuật xử lý nước thải Thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt cho khu dân cư có dân số 301554 người và khu công nghiệp có công suất xả thải là 5000m3NĐ

chất hữu cơ có thể gây đọc hại cho thủy sinh vật, các chất hữu cơ có thể phân hủy sinh học tương tự như trong nước thải sinh hoạt.Trong nước thải công nghiệp còn có thể chứa dầu, mỡ và c

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNGHÀ NỘI KHOA MÔI TRƯỜNG

ĐỒ ÁN MÔN HỌC

KỸ THUẬT XỬ LÝ NƯỚC THẢI

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Hồng.

Mã sinh viên: DH00301340.

Lớp: ĐH3CM1.

Giáo viên hướng dẫn: Nguyễn Thu Huyền.

Hà Nội, tháng 4 năm 2016.

MỞ ĐẦU

Cuộc cách mạng khoa học kỹ thuật cùng với những diễn biến mạnh mẽ về kinh

tế - xã hội mang tính toàn cầu với tốc độ phát triển rất nhanh chóng trong những thập kỷ qua đã làm cho tác động của con người đến môi trường ngày càng trở nên sâu sắc, đe dọa sự tồn tại và phát triển của chính con người và thiên nhiên.

Do đó vấn đề bảo vệ môi trường đã trở nên cấp bách và đang được nhiều quốc gia trên thế giới quan tâm.

Mặc dù hàng loạt các biện pháp bảo vệ môi trường đã ra đời và được thực hiện như: luật quốc gia, công ước quốc tế… nhưng thời gian qua tình trạng môi trường vẫn tiếp tục suy giảm, tiếp tục bị ô nhiễm: tài nguyên cạn kiệt, nhiệt độ trái đất ngày càng tăng, hạn hán, lũ lụt, các nguồn nước thiên nhiên và khí quyển

bị ô nhiễm nặng nề… đã gây tác động xấu đến đời sống con người.

Trong giai đoạn thúc đẩy công nghiệp hóa hiện đại hóa cùng với sự gia tăng dân

số, nước ta cũng không nằm ngoài tình trạng chung của thế giới Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của đất nước thì vấn đề môi trường càng trở nên gay gắt hơn Trong đó ô nhiễm từ lĩnh vực công nghiệp, nước thải sinh hoạt và vấn đề

xử lý nó đã trở thành nhiệm vụ hàng đầu của các chuyên gia kỹ thuật nói riêng

và toàn xã hội nói chung.

Với việc thực hiện đề tài: “ Thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt cho khu dân cư có dân số 301.554 người và khu công nghiệp có công suất xả thải

là 5.000m3/NĐ” sẽ giải quyết được vấn đề ô nhiễm từ nguồn nước thải của khu

dân cư và nhà máy góp phần bảo vệ nguồn nước nhằm phục vụ lâu dài cho nhu cầu phát triển kinh tế xã hội theo hướng phát triển bền vững.

Chương I : TỔNG QUAN

1 Giới thiệu.

Các hoạt động của con người luôn gắn liền với nhu cầu sử dụng nước cho các mục đích khác nhau: cho đời sống sinh hoạt hàng ngày, cho nhu cầu sản xuất công nghiệp, cà thải ra các loại nước thải tương ứng có chứa các tác nhân ô nhiễm sau quá trình sử dụng Nước mưa, vốn được xem là nguồn nước sạch, vẫn

có khả năng bị ô nhiễm bẩn do tiếp xúc với các chất ô nhiễm trong khí quyển và lôi cuốn các chất bẩn tích tụ trên mặt đất vào nguồn nước Nếu không được kiểm soát, quản lý tốt và không có các biện pháp xử lý hữu hiệu, các dòng thải đó sẽ gây lên nhiều vấn đề nan giải về ngập úng đường phố, ô nhiễm môi trường và ô nhiễm các nguồn nước, phá vỡ mối cân bằng sinh thái tự nhiên và làm mất đi vẻ

mỹ quan của các trung tâm đô thị

Loại nước thải được quan tâm chủ yếu là : nước thải sinh hoạt và nước thải công nghiệp.

1.1 Nước thải sinh hoạt.

Nước thải sinh hoạt là nước được thải bỏ sau khi sử dụng choo các mục đích sinh hoạt của cộng đồng: tắm, giặt giũ, tẩy rửa, về sinh cá nhân, Chúng thường được thải ra từ các căn hộ, cơ quan, trường học, bệnh viện, chợ và các công trình công cộng khác.

Thành phần nước thải sinh hoạt gồm hai loại:

- Nước thải nhiễm bẩn do chất bài tiết của con người từ các phòng vệ sinh.

- Nước thải nhiễm bẩn do các chất thải sinh hoạt; cặn bã từ nhà bếp, các chất rửa trôi kể cả cách làm vệ sinh sàn nhà.

- Nước thải chứa nhiều chất hữu cơ dễ bị phân hủy sinh học, ngoài ra còn có các thành phần vô cơ, vi sinh vật và vi trùng gây bệnh rất nguy hiểm.

- Đặc điểm quan trọng của nước thải sinh hoạt là thành phần của chúng tương đối ổn định.

1.2 Nước thải công nghiệp.

Nước thải công nghiệp được tạo nên sau khi đã được sử dụng trong các quá trình công nghệ sản xuất của các xí nghiệp công nghiệp Đặc tính ô nhiễm và nồng độ của nước thải công nghiệp rất khác nhau tùy thuộc vào loại hình công nghiệp và chế độ công nghệ lựa chọn.

Trong xí nghiệp công nghiệp, nước thải công nghiệp gồm:

- Nước thải công nghiệp quy nước sạch: là loại nước thải sau khi sử dụng để làm nguội sản phẩm, làm mát thiết bị, làm vệ sinh sàn nhà.

- Loại nước thải công nghiệp nhiễm bẩn đặc trưng của công nghiệp đó và cần

xử lý cục bộ trước khi xả thải vào mạng lưới thoát nước chung hoặc vào nguồn nước tùy theo mức độ xử lý.

Thành phần gây ô nhiễm chính của nước thỉa công nghiệp là chất vô cơ, các chất hữu cơ dạng hòa tan, các chất hữu cơ vi lượng gây mùi, vị, các chất hữu cơ khó

bị phân hủy sinh học hay bền vững sinh học, chất hoạt tính bề mặt ABS, một số

chất hữu cơ có thể gây đọc hại cho thủy sinh vật, các chất hữu cơ có thể phân hủy sinh học tương tự như trong nước thải sinh hoạt.

Trong nước thải công nghiệp còn có thể chứa dầu, mỡ và các chất nổi, các chất

lơ lửng, kim loại nặng, các chất dinh dưỡng (N, P ) với hàm lượng cao.

2 Phương pháp cơ học.

2.1 Song chắn rác.

Song chắn rác là công trình xử lý sơ bộ để chuẩn bị cho các công trình xử lý sau

đó Song chắn rác để chắn giữ rác bẩn thô có kích thước lớn ( giấy , rau , cỏ , nhành cây ) Song chắn rác thường được đặt trước để đảm bảo bơm không bị nghẹt hay ảnh hưởng đến các quá trình xử lý sau

2.2 Bể lắng cát.

Bể lắng cát thường dùng để chắn giữ các hạt cặn lớn có trong nước thải chủ yếu

là cát Loại cát khỏi nước thải để tránh gây cản trở các quá trình xử lý về sau ( xử lý sinh học ), tránh gây nghẹt ống dẫn , hư mát bơm,ở bể metan và bể lắng hai vỏ thì cát là chất thừa.

Các hạt cát và hạt cặn không hòa tan trong nước thải khi đi qua bể lắng cát sẽ rơi xuống đáy với tác dụng của lực hấp dẫn bằng tốc độ tương ứng với trọng lượng riêng của nó.

Các loại bể lắng cát : bể lắng cát ngang, bể lắng cát đứng, bể lắng cát tiếp tuyến,

bể lắng cát làm thoáng.

Trong công trình này có một công trình phụ là sân phơi cát Do cát lấy ra khỏi nước thải có chứa nhiều nước nên cần sân phơi cát để tách nước giảm thể tích cho cát, nước thu được lại được đưa vào đầu bể lắng cát Cát thì được đem đổ bỏ.

2.3 Bể vớt dầu mỡ.

Bể vớt dầu mỡ thường được áp dụng khi nước thải có chứa dầu mỡ ( nước thải công nghiệp ), nằm loại bỏ tạp chất nhẹ Đối với nước thải sinh hoạt hàm lượng

dầu mỡ không cao thì việc vớt dầu mỡ được thực hiện ngay nhờ thiết bị gạt chất nổi.

2.4 Bể điều hòa.

Thường được đặt sau bể lắng cát và trước bể lắng đợt 1 Khi lưu lượng và hàm lượng chất bẩn thay đổi nhiều giờ, bể điều hòa cần thiết xây dựng để điều hòa nồng độ và lưu lượng nước thải Bể điều hòa được tiến hành sục khí hay khuấy trộn cơ khí để ngăn cản quá trình lắng của hạt rắn, các chất có khả năng tự phân hủy và xóa trộn đều khối tích nước.

2.5 Bể lắng

Nước thải sinh hoạt khi đi vào xử lý sinh học, cần loại bỏ các cặn bẩn không tan

ra khỏi bể lắng (bể lắng đợt 1) , sau khi qua xử lý sinh học nước thải được lắng ở

bể lắng 2 tại đây bùn sinh học được giữ lại và tuần hoàn về bể xử lý sinh học.

Bể lắng có cấu tạo mặt bằng là hình chữ nhật hay hình tròn, được thiết kế để loại

bỏ bằng trọng lực các hạt cặn có trong nước thải theo dòng liên tục ra vào bể.

3 Phương pháp sinh học

3.1 Xử lý sinh học trong điều kiện tự nhiên

Phương pháp xử lý sinh học nước thải dựa trên cơ sở hoạt động của vi sinh vật

dễ phân hủy các chất hưu cơ nhiễm bẩn Do vậy, điều kiện đầu tiên và vô cùng quan trọng là nước thải phải là môi trường sống của quần thể sinh vật phân hủy các chất hữu cơ có trong nước thải Muốn đảm bảo điều kiện này nước thải phải:

- Không có chất độc làm chết hoặc ức chế toàn hệ vi sinh vật trong nước thải Cần chú ý đến hàm lượng các kim loại nặng ( thứ tự độc hại giảm dần : Sb >

Ag > Cu > Hg > Co > Ni > Pb > Cr+> V > Cd > Zn > Fe) , muối các kim loại này ảnh hưởng nhiều tới đời sông sinh vật, nếu vượt ngưỡng cho phép các vi sinh vật không thể sinh trưởng và có thể bị chết

- Chất hữu cơ trong nước thải là chất dinh dưỡng nguồn cacbon và năng lượng ( hidratcacbon, protein, lipit hòa tan, ) cho sinh vật

- Nước thải đưa vào xử lý sinh học có hai thông số đặc trưng là BOD và COD Tỷ số của 2 thông số này COD/BOD 2 mới có thể đưa vào xử lý sinh học Nếu COD lớn hơn nhiều lần trong đó gồm có xenlulozo,

hemixenlulozo, protein, tinh bột , chưa hòa tan thì phải qua xử lý sinh học

kỵ khí.

Các công trình xử lý trong điều kiện tự nhiên như ao hồ sinh học, cánh đồng lọc, cánh đồng tưới

 Ao hồ sinh học

Ao hồ sinh học hay còn gọi là ao hồ ổn định nước thải, xử lý nước thải trong các

ao hồ sinh học là phương pháp xử lý đơn giản nhất và được áp dụng từ thời xa xưa.

 Ao hồ hiếu khí.

Là loại ao nông 0,3 – 0,5 m có quá trình oxy hóa các chất hữu cơ chủ yếu nhờ vào các vi sinh vật hiếu khí Loại ao này gồm làm thoáng tự nhiên và hồ làm thoáng nhân tạo

 Ao hồ kỵ khí.

Ao hồ kỵ khí là loại ao sâu ít có hoặc không có điều kiện kỵ khí Các vi sinh vật

kỵ khí hoạt động không cần oxy không khí Chúng sử dụng oxy ở các chất chứa nitrat , sulfat để oxy hóa các chất hữu cơ thành các axit hữu cơ, các loại rượu

và khí CH4, H2S, CO2 và nước Ao hồ kỵ khí dùng để lắng và phân hủy các cặn lắng ở vùng đáy Loại ao này có thể tiếp nhận nước thải (kể cả các nước thải công nghiệp ) có độ nhiễm bẩn lớn , BOD cao và không cần vai trò quang hợp của tảo Nước thải lưu ở hồ kị khí thường sinh ra mùi hôi khó chịu vì thế không nên bố trí loại này gần các khu dân cư và xí nghiệp

3.2 Xử lý sinh học trong điều kiện nhân tạo.

 Bể lọc sinh học.

Bể lọc sinh học là công trình xử lý sinh học nước thải trong điều kiện nhân tạo nhờ vi sinh học hiếu khí Trong bể có bố trí các lớp vật liệu lọc, khi nước thải đi qua bể thấm bào lớp vật liệu lọc thì các cặn bẩn sẽ bị giữ lại taọ thành màng gọi

là màng vi sinh Vi sinh này hấp thụ các chát hữu cơ và nhờ có oxy mà quá trình oxy được thực hiện Những màng vi sinh đã chết sẽ cùng với nước thải ra khỏi

bể và được giữ lại ở bể lắng đợt hai Một số bể biophin thường gặp:

- Khả năng chịu tải: bể biophin nhỏ giọt, biophin cao tải.

- Khả năng làm thoáng: biophin làm thoáng tự nhiên, biophin làm thoáng nhân tạo.

- Chế độ làm việc: biophin làm việc liên tục, biophin làm việc gián đoạn.

- Theo mức độ xử lý: biophin xử lý hoàn toàn và biophin xử lý không hoàn toàn.

- Theo công nghệ: biophin 1 bậc và 2 bậc.

Vi khuẩn trong màng vi sinh dính bám hoạt động có hiệu quả cao hơn vi khuẩn trong môi trường thể tích ( hại cặn lơ lửng ) Tuy nhiên, cấu trúc của màng sinh học sinh học rất phức tạp, không đồng đều, do đó không thể xác định chính xác những thông số lý học và những hệ số của mô hình, mối quan hệ theo kinh nghiệm dựa trên thực nghiệm quan sát được sử dụng cho thiết kế Kích thước công trình to lớn và đòi hỏi trình độ vận hành cao so với sinh học lơ lửng.

 Bể Aeroten.

Bể aeroten là công trình làm bằng bê tông, bê tông cốt thép với mặt bằng thông dụng nhất là hình chữ nhật Hỗn hợp bùn và nước thải được cho chảy qua suốt chiều dài bể Nước thải sau khi qua bể lắng đợt 1 có chứa chất hữu cơ hòa tan và các chất lơ lửng đi vào bể phản ứng hiếu khí (aeroten ) Khi ở trong bể, các chất lơ lửng đóng vai trò là các hạt nhân để cho vi khuẩn cư trú, sinh sản và phát triển dần lên thành các bông cặn gọi là bùn hoạt tính Bùn hoạt tính là các bông cặn có màu nâu sẫm chứa các chất hữu cơ hấp thụ từ nước thải và các vi sinh vật sống dùng chất nên (BOD) và các chất dinh dưỡng (N,P) làm thức ăn để chuyển hóa thành các chất trơ không hòa tan và thành các tế bào mới.

 Mương oxy hóa.

Lần đầu tiên được ứng dụng xử lý nước thải tại Hà Lan (1950) do tiến sỹ Passveer công tác tại viện nghiên cứu Public Enggineering chủ trì Đây là một dang aeroten cải tiến khuấy trộn hoàn chỉnh trong điều kiện hiếu khí khéo dài chuyển động tuần hoàn trong mương.

Mương oxy hóa đơn giản, không tốn nhiều công sức, với chi phí đầu tư nhỏ hơn

2 lần so với lọc sinh học Nếu áp dụng đúng, mương oxy hóa có thể xử lý nước thải đảm bảo đạt yêu cầu Đối với vùng đất sét chặt có thể phủ bằng tấm lót, còn đối với vùng cát phải bê tông hóa hoàn toàn Đồng thời, mương phải có cấu trúc đơn giản nhất ( hình chữ O ) để tăng hiệu quả xử lý

Mương oxy hóa là dạng cải tiến của mạng lưới xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học sử dụng bùn hoạt tính Đặc điểm nổi bật của mương oxy hóa là thời gian lưu bùn (SRT ) dài nên xử lý chất hữu cơ triệt để Trong mương oxy hóa sự khuếch tán oxy đủ để khuấy trộn và đồng thời tăng khả năng tiếp xúc của

vi khuẩn trong bùn hoạt tính với nước thải Mương oxy hóa có thể gồm một hay nhiều mương dẫn hình tròn oval, dạng đường đua ( racetrack ) Lượng bùn sinh học và năng lượng cung cấp nhỏ hơn so với phương pháp cổ điển

- Ưu điểm của mương oxy hóa:

Mực nước luôn ổn định khi công trình gặp sự cố như lưu lượng nước thải tăng hay giảm đột ngột nhờ điều chỉnh máng tràn ở cuối mương.

Thời gian lưu nước lớn nên có khả năng chịu sốc tải.

Lượng bùn sinh ra ít hơn so với công trình xử lý sinh học hiếu khí khác.

- Khử trùng và sử dụng lại cặn cho các mục đích khác nhau.

Rác ( gồm những tạp chất không hòa tan kích thước lớn: cặn bã thực vật, giấy, giẻ lau ) được giữ lại ở song chắn rác có thể được chở đến bãi rác ( nếu lượng rác không lớn) hay nghiền rác sau đố dẫn đến bể metan để tiếp tục xử lý.

Cát từ bể lắng cát được dẫn đến sân phơi cát để làm ráo nước và chở đi sử dụng vào mục đích khác.

Cặn tươi từ các bể lắng đợt 1 được dẫn đến bể metan để xử lý.

Một phần bùn hoạt tính ( vi sinh lơ lửng ) từ bể lắng đợt 2 được dẫn trở lại bể aeroten để tiếp tục tham gia quá trình xử lý ( gọi là bùn hoạt tính tuần hoàn ) được dẫn đến bể nén bùn để làm giảm độ ẩm và thể tích, sau đó được dẫn vào bể metan để tiếp tục xử lý.

Đối với các trạm xử lý nước thải sử dụng bể biophin với sinh vật dính bám, thì bùn lắng được gọi là màng vi sinh vật và được dẫn đến bể metan.

Cặn ra khỏi bể metan có độ ẩm 96-97% Để giảm thể tích cặn và làm ráo nước

có thể ứng dụng các công trình xử lý trong điều kiện tự nhiên như: sân phơi bùn,

hồ chứa bùn, hoặc trong điều kiện nhân tạo như: thiết bị lọc chân không, thiết bị lọc ép, thiết bị ly tâm cặn Độ ẩm của cặn sau xử lý đạt 55-75%.

Để tiếp tục làm giảm thể tích cặn có thể thực hiện sấy bằng nhiệt với nhiều dạng khác nhau: thiết bị sấy dạng trồng, dạng khí nén, băng tải Sau khi sấy độ ẩm còn 25-30% và cặn hạt dễ dàng vận chuyển.

Đối với các trạm xử lý nước thải có công suất nhỏ, việc xủ lý cặn có thể tiến hành đơn giản hơn: nén và sau đó làm ráo nước ở sân phơi bùn

 Bể tự hoại.

Bể tự hoại là công trình đồng thời làm 2 chức năng: lắng và phân hủy cặn lắng, cặn lắng giữ lại trong bể từ 3-6 tháng, dưới tác động của các vi sinh vật kị khí các chất hữu cơ được phân hủy một phần tạo thành các chất khí, phần khác tạo thành các hợp chất vô cơ.

Bể lắng được xây thành 2 ngăn: ngăn chứa và ngăn lắng Ngăn lắng nhỏ chỉ bằng 1/3 ngăn chứa Hiện nay bể tự hoại ít được sử dụng do một số nhược điểm

là gây ra mùi hôi thối, nước ra khỏi bể có nhiều khí H2S và có phản ứng axit, nên rất khó xử lý ở giai đoạn tiếp theo.

 Bể Metan.

Bể metan là kết quả của quá trình phát triển các công trình xử lý cặn Đó là công trình thường có mặt bằng hình tròn hay hình chữ nhật đáy hình nón hay hình chóp đa giác và có nắp đậy kín Ở trên cùng là chóp mũ để thu hơi khí Cặn trong bể metan được khuấy trộn đều và sấy nóng nhờ thiết bị đặc biệt Cường độ phân hủy các chất hữu cơ ở chế độ nóng cao hơn chế độ ấm khoảng 2 lần, do đó thể tích công trình cũng tương ứng giảm xuống.

Trên các công trình xử lý hiên nay người ta thường cho lên men hỗn hợp cặn tươi và bùn hoạt tính dư Sự khoáng hóa trong quá trình lên men cặn có quan hệ mật thiết với quá trình tách các sản phẩm phân hủy thành hơi khí và nước bùn Như vậy thành phần hóa học của cặn cũng được thay đổi.

Hiệu suất công tác của bể metan được đánh giá cao theo giá trị phân hủy các chất mà đặc trưng của nó hoặc là mức độ tách hơi khí Pr,%, hoặc là độ hao hụt các chất trong tro Pr,%.

5 Phương pháp làm khô cặn.

Bùn cặn được thu hồi từ các bể lắng, được đua qua bể nén bùn để tách nước làm giảm thể tích rồi sau đó có thể được làm khô rồi đem bỏ bãi rác mà không phải

xử lý Cặn có thể được làm khô băng những cách sau:

- Máy ép băng tải: bùn được chuyển từ bể nén bùn sang máy ép để giảm thế tích tối đa lượng nước có trong bùn Trong quá trình ép bùn ta cho vào một

số polymer để kết dính bùn.

- Lọc chân không: thiết bị lọc chân không là trụ quay đặt nằm ngang Trụ quay đặt ngập trong thùng chứa cặn khoảng 1/3 đường kính Khi trụ quay nhờ các máy bơm chân không cặn bị ép vào vải lọc Khi mặt tiếp xúc cặn không còn nằm trong phần ngập nữa, thì dưới tác động chân không nước được rút khỏi cặn Nhờ bản dao đặc biệt sẽ cạo sạch cặn khỏi vải lọc.

- Quay li tâm: các bộ phận cơ bản là rô tơ hình côn và ống rỗng ruột Rô tơ và ống quay cùng chiều nhưng vơi những vận tốc khác nhau Dưới tác động của lực

li tâm các phần rắn của cặn nặng đập vào tường rô to và được dồn lăn đến khe

hở, đổ ra thùng chứa bên ngoài Nước bùn chảy ra qua khe hở của phía đối diện.

- Lọc ép: thiết bị lọc gồm 1 số tấm lọc và vải lọc căng ở giữa nhờ các trụ lăn Mỗi 1 tấm lọc gồm một số tấm lọc và vải lọc căng ở giữa nhờ trục lăn Mỗi một tấm lọc gòm hai phần trên và dưới Phần dưới gồm ngăn chứa cặn Giữa hai phần có màng đàn hồi không thấm nước.

6 Phương pháp khử trùng nước thải.

Sau khi xử lý sinh học, phần lớn các vi sinh vật trong nước thải bị tiêu diệt Khi

xử lý sinh học trong công trình nhân tạo có sô lượng vi khuẩn giảm xuống còn khoảng 5%, trong hồ sinh học hoặc cánh đồng lọc còn lịa khoảng 1-2% nhưng

để tiêu diệt hoàn toàn vi khuẩn gây bệnh thì nước thải cần phải được khử trùng trước khi thải ra nguồn tiếp nhận.

Dùng các hóa chất có tính độc với vi sinh vật, tảo, động vật nguyên sinh, giun, sán để làm sạch nước, đảm bảo tiêu chuẩn vệ sinh để đổ vào nguồn tiếp nhận hoặc tái sử dụng Khử khuẩn hay sát khuẩn có thể dùng hóa chất hoặc các tác nhân vật lý như ozon, tia tử ngoại

Hóa chất sử dụng để khử khuẩn phải đảm bảo có tính độc đối với vi sinh vật trong một thời gian nhất định, sau đó phải được phân hủy hoặc bay hơi, không còn dư lượng độc tố cho sức khỏe cho người sử dụng hoặc các mục đích sử dụng khác.

Tốc độ khử trùng càng nhanh thì nồng độ của chất khử trùng và nhiệt độ nước tăng, đồng thời phụ thuộc vào dạng không phân ly của chất khử trùng Tốc độ khử trùng chậm đi rất nhiều khi trong nước có các tạp chất hữu cơ, cặn lơ lửng

 Phương pháp chlor hóa.

Clo là một chất oxy hóa mạnh, ở bất cứ trạng thái nào, nguyên chất hay hợp chất, khi tác dụng với nước đều tạo ra axit hypoclorit Hcl có tác dụng khử trùng rất mạnh Quá trình diệt vi sinh vật xảy ra qua hai giai đoạn:

 Đầu tiên chất khử trùng khuyết tán xuyên qua vở tế bào vi sinh.

 Sau đó phản ứng với men bên trong tế bào và phá hoại quá trình trao đổi chất dẫn đến sự diệt vong của tế bào.

Clo cho vào nước thải dưới dạng hơi hoặc clorua vôi Lượng Clo hoạt tính cần thiết cho một đơn vị thế tích nước thải là 10g/m3 đối với nước thải sau xử lý cơ học, 5g/m3 đối với nước thải sau xử lý hoàn toàn Clo phải được trộn đều với nước để đảm bảo hiệu quả khử trùng Thời gian tiếp xúc giữa hóa chất và nước thải tối thiểu là 30 phút trước khi thải ra nguồn tiếp nhận.

Phản ứng đặc trưng là sự phân hủy của Clo tao jra axit hypoclorit và axit hydrochloric:

Cl2 + H2O HOCl + HCl

Hoặc ở dạng phương trình phân ly:

Cl2 + H2O 2H+ + OCl- +Cl

- Phương pháp Chlor hóa nước thải bằng clorua vôi.

Phản ứng đặc trưng là sự phân hủy của clo tạo ra axit hipoclorit và axit clohydric.

Ca(OCl)2 + H2O CaO + 2HOCl

2HOCl 2H+ +2OCl

-Khả năng khủ trùng phụ thuộc vào sự tồn tại của HOCl Khi pH tăng thì nồng đồ HOCl giảm làm hiệu quả khử trùng giảm đi tương ứng Với clorua vôi được hòa trộn sơ bộ tại thùng trộn cho đến dung dịch có nồng độ khoảng 10-15%, sau đó chuyển qua thùng dung dịch, tại đây được bơm định lượng bơm dung dịch clorua vôi với liều lượng nhất định tới khi hòa trộn với nước thải.

 Khử trùng nước thải bằng iod.

Iod là chất oxy hóa mạnh và thường được sử dụng để khử trùng nước ở cả bể bơi Là chất khó hòa tan nên iod thường được dùng ở dạng dung dịch bão hòa.

Độ hòa tan của iod phụ thuộc nhiệt độ của nước Ở 0oC độ hòa tan là 100 mg/l.

Ở 20oC là 300 mg/l, nếu sử dụng liều lượng cao hơn 1.2 mg/l sẽ làm cho nước có mùi vị iod.

 Khử trùng bằng ion của các kim loại mạnh.

Với nồng độ rất nhỏ của ion kim loại nặng có thể tiêu diệt được các vi sinh vật

và rêu tảo sống trong nước.

Khử trùng bằng ion kim loại đòi hỏi thời gian tiếp xúc lớn Tuy nhiên không thể nâng cao nồng độ ion kim loại nặng để giảm thời gian khử trùng vì ành hưởng tới sức khỏe con người.

 Khử trùng bằng ozon.

Độ hòa tan của ozon vào nước gấp 13 lần độ hòa tan của oxy Khi mới cho ozon vào nước, tác dụng diệt trùng xảy ra rất ít, khi ozon đã hòa tan đủ liều lượng, ứng với hàm lượng đủ để oxy hóa các hợp chất hữu cơ và vi khuẩn có trong nước, lúc đó tác dụng khử trùng của ozon mạnh và nhanh 3100 lần so với clo, thời gian khử trùng xảy ra trong khoảng từ 3-8 giây.

Liều lượng ozon để khử trùng từ 0,2 – 0,5 mg/l, tùy thuộc vào chất lượng nước

đã xử lý Ozon có tác dụng diệt vi rút rất mạnh khí thời gian tiếp xúc đủ dài, khoảng 5 phút.

Nhược điểm của phương pháp này là tiêu tốn năng lượng điện lưới và chi phí đầu tư ban đầu cao Ưu điểm không có mùi, giảm nhu cầu oxy của nước, giảm nông độ chất hữu cơ, giảm nông độ các chất hoạt tính bề mặt, khử màu, phenol, xianua, tăng nồng độ oxy hòa tan, không có sản phảm phụ độc hại và tăng vận tốc lắng của các hạt lơ lửng.

vì thế chúng bị tiêu diệt Hiệu quả khử trùng cao khi trong nước không có các chất hữu cơ và cặn lơ lửng.

7 Các phương pháp xử lý cặn.

 Bể metan

Đây là công trình xử lý cặn hiệu quả nhất.

Thời gian lên men ngắn: 6-20 ngày, thể tích ngăn bùn khô

Các loại cặn dẫn đến bể: cặn tươi từ bể lắng đợt 1, bùn hoạt tính dư trên màng vi sinh vật, rác đã nghiền.

Cặn được làm nóng và xáo trộn tạo điều kiện tối ưu cho quá trình lên men.

Khi bể làm việc bình thường:

 pH = 7-7,5

 Hàm lượng axit béo: 3-8 mg/l

 Độ kiềm: 60-70 mgđ/l

 Nitơ của muối amino: 600-800 mg/l

 Cường độ quá trình lên men phụ thuộc vào nhiệt độ, lượng cặn, mức dộ xáo trộn.

 Bể nén bùn.

Bể nén bùn có nhiệm vụ làm giảm độ ẩm của bùn.

 Bể nén bùn thường được thiết kế dạng tròn đứng.

 Lượng cặn bao gồm: Cặn xử lý sinh học dư, Cặn bân đầu (SS), Cặn keo tụ phèn.

 Sân phơi bùn.

Sân phơi bùn là công trình sử dụng nhiệt mặt trời nhằm mục đích giảm khối lượng của hỗn hợp bùn cặn bằng cách gạn một phần hay phần lớn lượng nước có trong hỗn hợp để giảm kích thước thiết bị xử lý và giảm trọng lượng bùn phải vẫn chuyển đến nơi tiếp nhận.

CHƯƠNG II.ĐỀ XUẤT DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ

1 Số liệu tính toán

I.1 -Tính toán lượng nước thải.

- Dựa theo Đồ án Mạng lưới cấp thoát nước ta có:

+ Dân số khu vực 1 là: 5×28 836 = 144 180 người

+ Dân số khu vực 2 là: 14×14 366 = 201 124 người

a Lưu lượng nước thải sinh hoạt

Q SH=N ×q o

1000 (m3/ngđ) Trong đó: QSH : lưu lượng nước thải sinh hoạt (m3/ngđ)

N: số dân N = 345 304 (người)

qo: tiêu chuẩn thải nước qo = 100 (l/người.ngđ)

1000: hệ số chuyển đổi từ l/ngđ sang m3/ngđ

Q SH=345 304 ×100

1000 =¿ 34 530.4 (m3/ngđ)

b Lưu lượng nước thải công nghiệp

QCN = 345×30 = 13 050 (m3/ngđ)

c Lưu lượng nước thải từ bệnh viện

- Bệnh viện: có 177 giường bệnh tiêu chuẩn thải của bệnh viện lấy qbv = 473l/giường.ngđ.[bảng 1.1 giáo trình xử lý nước thải đô thị_ Trần Đức Hạ]

Q bv=B × q bv

1000 (m3/ngđ)Trong đó: Qbv: lưu lượng nước thải từ bệnh viện (m3/ngđ)

CÁC GIÁ TRỊ LƯU LƯỢNG THEO GIỜ VÀ GIÂY

I.2 - Xác định hàm lượng chất bẩn trong nước thải.

a Hàm lượng chất lơ lửng

Hàm lượng chất lơ lửng trong nước thải sinh hoạt được tính theo công thức:

CSH = a ×1000 q

0 = 60× 1000100 = 600 (mg/l)Trong đó:

+ a: Lượng chất lơ lửng của người dân thải ra trong một ngày đêm Theo bảng 25

TCVN 7957-2008 ta có a = 60 ÷65 (g/ng.ngđ) Chọn a = 60 (g/ng.ngđ).

+ q0: Tiêu chuẩn thải nước trung bình thị trấn: q0 = 100 (l/ng.ngđ).

- Hàm lượng chất lơ lửng trong nước thải công nghiệp

Hàm lượng BOD của nước thải sinh hoạt được tính:

- q0: Tiêu chuẩn thải nước trung bình của thị trấn: q0 = 100 (l/ng.ngđ)

- Hàm lượng BOD của nước thải công nghiệp:

2. Đề xuất dây chuyền công nghệ

 Phương án 1:

-Ngăn tiếp nhận

Song chắn rác Máy nghiền rác

Máynénkhí

cloMáng trộn

Bể lắng ngang đợt 2

Bể Biofil cao tải

Thuyết minh:

Ở phương án này nước thải qua song chắn rác có đặt máy nghiền rác rác nghiền đượcđưa đến bể metan còn nước thải đã được tác loại các rác lớn tiếp tục được đưa đến bểlắng cát Sau một thời gian cát lắng từ bể lắng cát ngang được đưa đến sân phơi cát Nước sau khi qua bể lắng cát được đưa đến bể lắng ngang đợt I tại đây các chất thôkhông hoà tan trong nước thải được giữ lại Cặn lắng được đưa đến bể Mêtan còn nướcsau lắng được đưa tiếp đến bể Biofin Bùn hoạt tính sẽ được lắng ở bể lắng II và thànhphần không tan được giữ ở bể lắng I.Qua bể lắng ngang đợt II, hàm lượng cặn trong nướcthải đã đảm bảo yêu cầu xử lý xong Bùn ở bể bể lắng 2 sẽ đi vào bể metan Trong nướcthải ra ngoài vẫn còn chứa một lượng nhất định các vi khuẩn gây hại nên ta phải khửtrùng trước khi xả ra nguồn Toàn bộ hệ thống thực hiện nhiệm vụ này gồm trạm khửtrùng máng trộn bể tiếp xúc Sau các công đoạn đó nước thải được xả ra nguồn tiếpnhận.Toàn bộ lượng bùn cặn của trạm xử lý sau khi được lên men ở bể mê tan được đưa

ra sân phơi bùn Bùn cặn sau đó được dùng cho mục đích nông nghiệp

 Phương án 2

Ngăn tiếp nhận

Song chắn rác Máy nghiền rác

Máynénkhí

TrạmcloMáng trộn

Bể lắng ly tâm đợt 2

Bể aeroten đẩy

Thuyết minh:

Ở phương án này nước thải qua song chắn rác có đặt máy nghiền rác rác nghiền đượcđưa đến bể metan còn nước thải đã được tác loại các rác lớn tiếp tục được đưa đến bểlắng cát Sau một thời gian cát lắng từ bể lắng cát ngang được đưa đến sân phơi cát Nước sau khi qua bể lắng cát được đưa đến bể lắng ly tâm đợt I tại đây các chất thôkhông hoà tan trong nước thải được giữ lại Cặn lắng được đưa đến bể Mêtan còn nướcsau lắng được đưa tiếp đến bể aeroten Bùn hoạt tính sẽ được lắng ở bể lắng II và thànhphần không tan được giữ ở bể lắng I.Qua bể lắng ngang đợt II hàm lượng cặn trong nướcthải đã đảm bảo yêu cầu xử lý xong bùn hoạt tính ở bể lắng II sẽ tuần hoàn lại 1 phần bểlàm thoáng sơ bộ và bể aeroten Bùn hoạt tính dư ở bể lắng II sẽ đi vào bể nén bùn đểgiảm bớt nước rồi mới đi đến bể metan Trong nước thải ra ngoài vẫn còn chứa mộtlượng nhất định các vi khuẩn gây hại nên ta phải khử trùng trước khi xả ra nguồn Toàn

bộ hệ thống thực hiện nhiệm vụ này gồm trạm khử trùng máng trộn bể tiếp xúc Sau cáccông đoạn đó nước thải được xả ra nguồn tiếp nhận.Toàn bộ lượng bùn cặn của trạm xử

lý sau khi được lên men ở bể mê tan được làm khô cơ khí Bùn cặn sau đó được dùng chomục đích nông nghiệp

CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH XỬ LÝ – PHƯƠNG ÁN 1

3.1 Ngăn tiếp nhận.

Trạm bơm chính của thành phố sẽ bơm nước thải theo đường ống áp lực đến ngăn tiếpnhận của trạm xử lý Ngan tiếp nhận nước thải được đặt ở vị trí cao để nước thải từ đó cóthể tự chảy qua từng công trình đơn vị của trạm xử lý

Lưu lượng nước thải lớn nhất Qmax.h = 3120 m3/h Dựa vào bảng số liệu thực nghiệm vềkích thước của ngăn tiếp nhận trang 110 – GT XLNT đô thị và công nghiệp của LâmMinh Triết ta có ngăn tiếp nhận với các thông số sau:

Q (m3/

h)

D ống

áp lực(mm)– 2ống

Kích thước của ngăn tiếp nhận (mm)

3120 600 2800 2500 2000 1600 750 900 800

3 2 Song chắn rác.

Bảng 1: Kích thước và thông số thủy lực máng dẫn nước thải sau ngăn tiếp nhận.

Thông số tính toán Lưu lượng tính toán l/s

 Chọn 80 khe hở

Trong đó: q: Lưu lượng lớn nhất của nước thải qmax= 0.87 m3/s

b: Khoảng cách giữa các khe hở b = 0.016m

(Theo TCVN 7957:2008)

vtt: Tốc độ nước chảy qua song chắn ứng với lưu lượng lớn nhất theomục 7.2.10 – TCVN 7957/2008 đối với song chắn rác kết hợp nghiền rác thì vtt =1.2 m/s

h1: Chiều sâu lớp nước qua song chắn h1 = 0.6 m

Kz: Hệ số tính đến mức độ cản trở dòng chảy do hệ thống cào rác củasong chắn cơ giới Kz = 1.05

- Số thanh song chắn rắc: m = n -1 = 80 – 1 = 79 thanh

 Chiều rộng song chắn rác:

Bs = d (n-1) + b.n = 0.008 (80 - 1) + 0.016.80 = 1.91 m

Trong đó: d: Chiều dày của mỗi song chắn chọn d=0.008m

Kiểm tra lại vận tốc của dòng chảy ở phần mở rộng của mương trước song chắnứng với lưu lượng nước thải nhỏ nhất nhằm tránh sự lắng đọng cặn trong mương

d: Chiều dày mỗi thanh d = 0.008m.

b: Chiều rộng mỗi khe hở b = 0.016m

α: Góc nghiêng so với mặt phẳng ngang lấy α=600

Bs Bm :Chiều rộng của song chắn và của mương dẫn

 Chiều dài ngăn mở rộng sau song chắn rác:

Trong đó: ls: Chiều dài cần thiết của ô đặt song chắn rác chọn ls=1.5m

 Chiều sâu xây dựng của song chắn rác:

Ntt: Dân số tính toán theo chất rắ lơ lửng Ntt = 367 054 người.

 Với khối lượng riêng của rác khoảng 750 kg/m3 trọng lượng riêng của rác:

 Lượng nước dùng để nghiền rác là 40 m3/h

Q n=40 P=40× 6.04=241.6(m¿¿3/ngđ ).¿

 Rác được nghiền nhỏ bằng máy nghiền sau đó dẫn trực tiếp đến bể metan

Độ ẩm của rác khoảng 80%

 Hiệu suất xử lý BOD qua song chắn rác là 4 - 5% Chọn H=5 %

Hàm lượng BOD còn lại:

L1=485.73 ×(100−5)

100 =461.4(mg/l)Hàm lượng chất rắn lơ lửng còn lại là:

6 Khoảng cách giữa các thanh mm 16

K v h U

m

Trong đó:

K hệ số phụ thuộc vào kiểu bể lắng Bể lắng cát ngang nên K = 1.3

v: vận tốc dòng chảy ứng với lưu lượng lớn nhất của dòng nước thải trong bểlắng cát ngang v = 0.3 m/s

h: chiều sâu công tác của bể lắng cát ngang nằm trong khoảng 0.25 – 1.0 mchọn h= 0.8 m

U0 là độ lớn thủy lực của hạt cặn với đường kính 0.2 – 0.5 mm được giữ lạitrong bể U0 nằm trong khoảng (18- 24 mm/s) Chọn U0 = 18mm/s

(Theo bảng 26 27 28 TCVN 7957:2008)

- Diện tích ướt của mỗi đơn nguyên làm việc

Thiết kế bể lắng ngang gồm 2 đơn nguyên làm và có 1 đơn nguyên dự phòng

W = q s max

v ×n = 0.3 ×20.867 = 1.45 (m2)

Trong đó:

qmax là lưu lượng lớn nhất của nước thải : qmax = 0.867 m3/s

n là số ngăn của bể lắng n= 2 ngăn

v là vân tốc nước trong bể (m/s) vận tốc này nằm trong khoảng 0.15 – 0.3 m/s

v = 0.3 m/s

- Chiều rộng của bể lắng cát

B = W h = 1.450.8 = 1.81m

- Thể tích phần chứa cặn

Wc = N × P× T1000 = 367 054 ×0.02 ×21000 = 14.7 m3

Trong đó: N : số dân của khu vực N = 367 054 người

P : lượng cát giữ lại trong bể P = 0.02 l/ng/ngd theo bảng 28 mục 8.3.3TCVN 7957:2008 trang 39

TCVN7957/2008) Kiểm tra thời gian lưu nước trong bể lắng cát ngang khi lưu lượng

nước thải là lớn nhất

Thời gian lưu nước: t =

10,83

36,11( )0,3

L

s

V   thỏa mãn theo tiêu chuẩn

Chia bể lắng ra làm ba ngăn mỗi ngăn rộng 1.81 m và dài 3.61 m

Bể lắng cát ngang thu nước cuối bể Để ổn định dòng chảy không có xáo trộn ta bổtrí máng tràn để thu nước dẫn sang các công trình xử lý tiếp theo

Độ chênh cốt giữa đáy bể lắng và máng tràn.

C1=439.9 ×(100−5)

100 =417.9(mg/l)Thông số thiết kế Đơn vị Kích thước

Diện tích mặt cắt ướt m2 1.45

Chiều cao tối đa của lớp cát m 0.37

P : lượng cát giữ lại trong bể P = 0.02 l/ng/ngd theo bảng 28 mục 8.3.3TCVN 7957:2008 trang 39

h: chiều cao lớp bùn cát trong năm h = 4 – 5m theo giáo trình xử lý nướcthải đô thị công nghiệp – Lâm Minh Triết trang 126 h =5

Chọn 2 ô kích thước mỗi ô trong mặt bằng:

Diện tích sân phơi cát : L x B = 21 x 13m

K – Hệ số phụ thuộc vào loại bể lắng đối với bể lắng ngang K = 0.5

Trị số (KH h )n- lấy theo Bảng 34 ở chiều cao công tác H = 3 m thì lấy bằng 1.32

- Vậy chiều dài bể là:

Trong đó: H – Chiều cao công tác của bể lắng H = 3m.

Chọn số ngăn lắng của mỗi bể lắng n = 3

- Khi đó chiều rộng mỗi ngăn lắng trong 1 bể lắng:

b = B n=18.1

3 ¿6.1 (m)

(Chọn chiều rộng của mỗi ngăn lắng từ 6÷9m theo Lâm Minh Triết)

- Kiểm tra vận tốc thực tế ứng với kích thước đã chọn:

Trong đó: Q – Lưu lượng nước thải 1 bể, m3/ngđ, Q1 bể = 48 000 m3/ngđ

T – Thời gian lưu cặn chọn t = 1 ngày

p – Độ ẩm bùn cặn lắng bằng 93.5 ÷ 95% chọn p = 95%

γ – Khối lượng thể tích của cặn thường lấy bằng 1 tấn/m3

Co – Hàm lượng cặn lơ lửng trong nước thải sinh hoạt trước khi qua bể lắngngang đợt 1, Co = 417.9 mg/l

E: hiệu suất lắng có làm thoáng 70%

Hbv – Chiều cao phần bảo vệ phía trên mặt nước (m) chọn Hbv = 0.5m

Hth – Bề dày lớp trung hòa giữa lớp nước công tác và lớp bùn trong bể lắng chọn Hth =0.3m

Kiểm tra tỷ lệ chiều dài và chiều sâu của bể lắng:

3.5 Bể làm thoáng sơ bộ

- Thể tích bể làm thoáng sơ bộ:

W = Q Hmax t

60 = 3210× 1560 = 780 (m3)

Trong đó: t là thời gian thổi khí chọn là 15 phút

Lượng không khí cần cung cấp cho bể làm thoáng được xác định theo lưu lượngriêng của không khí D=0,5 m3kk/m3 nước thải.h

V = D×Qhmax = 0.5 ×3120 = 1560 (m3/h)

- Diện tích bể làm thoáng sơ bộ xác định trên mặt bằng:

F = V/I = 1560/6 = 260 (m2)

Trong đó:

I là cường độ thổi khí trong khoảng từ 4-7 m3kk/m2h Chọn I = 6 m3kk/m2h

- Chiều cao công tác của bể làm thoáng sơ bộ:

H = W/F = 780/260 = 3 (m)Chọn bể làm thoáng sơ bộ gồm 4 bể , hình chữ nhật trên mặt bằng Kích thước: BxL

=6m x 11m

- Hàm lượng cặn sau lắng có làm thoáng sơ bộ là:

C = C0 (100% - 70%) = 417.9 ×(100−70)

100 = 125.37 (mg/l) <150 mg/l => đạt yêu cầu

- Hàm lượng BOD còn lại sau bể lắng ngang có làm thoáng sơ bộ :

BODsau= CBOD.(100-20) %= 438.3(100-20)% = 386.64 (mg/l)

3.6 Tính toán bể lọc sinh học cao tải:

Ta chọn lượng BOD5 đầu ra của bể lọc sinh học cao tải (Lt) là 50 mg/l (Lấy theo QCVN14:2008 BTNMT – loại B)

Vì lượng BOD5 sau bể lắng 1: La = 386.64 mg/l >250 mg/l

 Phải tuần hoàn nước

Lưu lượng nước tuần hoàn Qth, m3/ngày, được xác định đảm bảo cho nước thải đến bểlọc nhỏ hơn 250 mg/l và sau khi ra khỏi bẻ đáp ứng yêu cầu xử lý Đại lượng Qth đượcxác định như sau:

+ Lượng không khí cấp B = 8 (m3/m3 nước thải)

+ Chiều cao lớp vật liệu lọc H = 2.13 (m)

Hlv - chiều cao lớp vật liệu lọc 2 (m)

Hbv – chiều cao bảo vệ, Hbv = 0.5m

0.5 là chiều cao không gian giữa dầm đỡ sàn thu và sàn bể (<0.6m)

0.2 là chiều cao dầm đỡ sàn thu nước

0.1 khoảng cách từ đáy lớp vật liệu tới dầm đỡ sàn thu

Lưu lượng nước trong 1 ống là: q = Q b

4 = 0.074 = 0.0175 (m3/s)Đường kính ống phân phối được tính theo công thức :

Do =√4 × q π × v = √4 × 0.0175 3.14 ×0.8 = 0.17m Chọn Do = 0.175 m

Trong đó :

 n1 : số ống phân phối trong hệ thống tưới n= 4

 v : tốc độ nước thải trong ống v = 0.8 m/s (< 1 m/s)

 q: lưu lượng nước trong 1 ống = 0.0175 m3/s

Ta chọn đường kính ống tưới D0 =175mm, vận tốc nước chảy trong ống là:

v = ɷ q = 4 × 0.0175

3.14 ×0.1752 = 0.73 (m/s) v=0.73 < 1 m/s => đường kính thích hợp

- Đường kính ống phân phối:

Dt = Db – 0.175 = 25.34 (m)

Số lỗ trên mỗi ống tưới: theo (6.20) - xử lý nước thải – TS.Trần Đức Hạ

m =

11−(1−80

D t)

2

=

11−(1− 80

Trong đó:

q : lưu lượng của mỗi ống tưới, 0,0175 m3/s = 17.5 l/s

m= 159 lỗ, d1: đường kính lỗ trên ống tưới, (10-15mm), chọn d1 = 10mm

+u0: Độ lớn thủy lực của màng sinh học, khi xử lý hoàn toàn, u0=1.4 mm/ s

 Diện tích mặt thoáng của bể lắng

Q – Lưu lượng nước thải trung bình, m3/h

v – Vận tốc nước chảy trong bể, v = 5÷10mm/s, chọn bằng 5mm/s hay 0,005m/s