Đồ án Thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt

Qua đề tài, em được hiểu và nắm được sơ bộ cách tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt với yêu cầu là đưa ra phương án xử lý nước thải một cách hợp lý, tính toán các c

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ

MÔI TRƯỜNG

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT

NAM Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN II

Họ và tên sinh viên : Nguyễn Tùng Anh

Lớp : Kỹ thuật môi trường K57

Ngành: Công Nghệ Kỹ Thuật Môi Trường

- Tiêu chuẩn nước thải sau xử lý đạt cột A của quy chuẩn hiện hành

5 Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:

Lập bảng thuyết minh tính toán bao gồm:

 Tổng quan về nước thải sinh hoạt và đặc trưng của nước thải

 Đề xuất 02 phương án công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt có các thông số đã cho, từ

đó phân tích lựa chọn công nghệ thích hợp

 Tính toán 2 công trình đơn vị chính của phương án đã chọn: bể Aerotank và bể lắng II

 Tính toán cơ khí và lựa chọn thiết bị (bơm nước thải , máy thổi khí ) cho các công

trình đơn vị tính toán trên

6 Các bản vẽ kỹ thuật

- Vẽ sơ đồ công nghệ của phương án chọn: 01 bản vẽ khổ A4

- Vẽ chi tiết bể Aerotank : 01 bản vẽ khổ A3

- Vẽ chi tiết bể lắng II : 01 bản vẽ khổ A3

- Vẽ sơ đồ mặt bằng nhà máy xử lý: 01 bản vẽ khổ A3

Hà Nội, ngày 17 tháng 12 năm 2015

GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

TS.Nguyễn Phạm Hồng Liên

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 2

PHẦN I: Giới thiệu chung 8

I Tổng quan về nước thải sinh hoạt 8

1 Định nghĩa 8

2 Các thành phần chính 8

II Thực trạng ô nhiễm tại Việt Nam 11

III Phương pháp xử lý 12

1 Tổng quát về hệ thống quản lý nước thải đô thị 12

2 Sơ đồ xử lý nước thải điển hình: 12

3 Một số công trình, thiết bị trong nước và nước ngoài: 12

PHẦN II: ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ 22

I Các công đoạn xử lý 22

1 Tiền xử lý: 22

2 Xử lý sơ bộ: 22

3 Xử lí sinh học: 24

II Đề xuất công nghệ 25

1 Phương án 1: 26

2 Phương án 2: 28

III CƠ SỞ CỦA PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ SINH HỌC: 31

1 Các quá trình sinh học hiếu khí: 31

2 Một số yếu tố ảnh hưởng đến quá trình xử lý hiếu khí: 33

3 Cơ chế hoạt động của bùn hoạt tính 34

PHẦN III: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ 35

I TÍNH TOÁN BỂ AEROTAN 35

1 Cấu tạo bể aerotank 35

2 Tính toán bể aerotank 35

II TÍNH TOÁN BỂ LẮNG II: 45

1 Diện tích mặt bằng bể: 45

2 Chiều cao bể: 46

3 Thời gian lưu thủy lực của bể lắng: 47

4 Tính toán cơ khí: 47

III Ước tính các thiết bị có trong sơ đồ công nghệ: 49

TÀI LIỆU THAM KHẢO 51

MỞ ĐẦU

Với sự gia tăng dân số của Việt Nam nói chung và các khu dân cư nói riêng, xử

lý nước thải đang là một đề tài nóng hiện nay Nước thải từ khu dân cư, khu nhà ở mang đặc tính chung của nước thải sinh hoạt: bị ô nhiễm bởi bã cặn hữu cơ (SS), chất hữu cơ hòa tan (BOD), các chất dầu mỡ trong sinh hoạt (thường là dầu thực vật) và các vi trùng gây bệnh

Từ hiện trạng nêu trên, yêu cầu cấp thiết đặt ra là xử lý triệt để các chất ô nhiễm để thải ra môi trường đạt tiêu chuẩn xả thải, không ảnh hưởng đến môi trường sống của người dân

Do đó, đề tài “Thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt” được đề ra nhằm đáp ứng nhu cầu trên Qua đề tài, em được hiểu và nắm được sơ bộ cách tính toán thiết kế

hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt với yêu cầu là đưa ra phương án xử lý nước thải một cách hợp lý, tính toán các công trình, trình bày quá trình vận hành, các sự cố và biện pháp khắc phục

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

BOD : Biochemical Oxygen Demand – Nhu cầu oxy sinh hóa, mg/l

COD : Chemical Oxygen Demand – Nhu cầu oxy hóa học, mg/l

DO : Dissolved Oxygen – Oxy hòa tan, mg/l

F/M : Food/Micro – Organism – Tỷ lệ lượng thức ăn và lượng vi sinh vật

Aerotank : Bể xử lý sinh học hiếu khí

SS : Suspended Solid – Chất rắn lơ lửng, mg/l

TCXDVN : Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam

SBR : Sequencing Batch Reactor – Bể sinh học phản ứng theo mẻ

UASB : Upflow Anaerobic Sludge Blanket Reactor – Bể sinh học kỵ khí TDS : Total Dissolves Solid – Tổng chất rắn hòa tan, mg/l

TSS : Total Suspended Solid – Tổng chất rắn lơ lửng, mg/l

XLNT : Xử lý nước thải

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1 Thành phần nước thải sinh hoạt khu dân cư

Bảng 1.2: Các chỉ tiêu đánh giá nước thải sinh hoạt

Bảng 1.3: Các thông số nước thải sinh hoạt cần xử lý

Bảng 1.4: QCVN 14:2008/BTNMT

Bảng 2.1: Các thông số nước thải sinh hoạt cần xử lý

Bảng 2.2: So sánh thông số kỹ thuật giữa bể SBR và Aerotank Bảng 3.1: Các thông số tính toán bể aerotank

Bảng 3.2 Tóm tắt các thông số thiết kế bể Aerotank

Bảng 3.3: Các thông số vào bể lắng II:

Bảng 3.4: Tóm tắt các thông số thiết kế bể lắng II

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1: Hệ thống quản lý nước thải đô thị ở Việt Nam

Hình 1.2: Sơ đồ xử lý nước thải điển hình

Hình 1.3: Sơ đồ xử lý nước thải nhà máy Yên Sở

Hình 1.4 Sơ đồ hệ thống xử lý nước thải áp dụng công nghệ AAO

Hình 1.5 Hệ thống xử lý nước thải áp dụng công nghệ USAB Hình 1.6 Bể JOHKASOU

Hình 1.7 Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải Bio – sac

Hình 2.1 Sơ đồ đứng thể hiện 4 vùng trong bể lắng

Hình 2.2 Sơ đồ phương án xử lý 1 (sử dụng bể AO)

Hình 2.3 Sơ đồ phương án xử lý 2 (sử dụng bể aerotank)

Hình 2.1: Các giai đoạn phát triển của VSV

Hình 2.2: Quá trình khử nito

Hình 3.1: Cấu tạo bể aerotank

Hình 3.2: Các thông số bể aerotank

Hình 3.3: Cấu tạo ống phân phối khí

Hình 3.4: Phân bố đĩa thổi khí trong bể

Hình 3.5: Cấu tạo bể lắng II

Hình 3.6: Các thông số trong lắng II

Hình 3.7: Sơ đồ cấu tạo ngăn tiếp nhận

PHẦN I: Giới thiệu chung

I Tổng quan về nước thải sinh hoạt

1 Định nghĩa

Nước thải sinh hoạt là nước thải được sinh ra sau khi sử dụng cho các mục đích của cộng đồng như: tắm, giặt giũ, tẩy rửa, vệ sinh cá nhân… thường được thải từ các căn hộ, cơ quan, trường học, bệnh viện, chợ và các công trình khác Lượng nước thải sinh hoạt phụ thuộc vào dân số, tiêu chuẩn và hệ thống cấp thoát nước Nước thải sinh hoạt tại các đô thị thường có tiêu chuẩn cao hơn vùng ngoại thành và nông thôn do lượng nước thải tính trên đầu người có sự khác biệt Nước thải sinh hoạt ở đô thị thường được thoát bằng hệ thống thoát nước dẫn ra kênh rạch, còn các vùng ngoại thành và nông thôn do không có hệ thống thoát nước nên thường được thải trực tiếp vào các ao hồ hoặc thoát bằng biện pháp tự thấm

2 Các thành phần chính

Các chất chứa trong nước thải bao gồm: các chất hữu cơ, vô cơ và các vi sinh vật Các chất hữu cơ trong nước thải sinh hoạt chiếm khoảng 50-60% tổng các chất hữu cơ thực vật: cặn bã thực vật, rau quả, giấy… và các chất hữu cơ động vật: chất thải bài tiết từ người, động vật, xác động vật Nồng độ các chất thường được xác định qua các chỉ tiêu BOD, COD, SS, TS…

Bảng 1.1 Thành phần nước thải sinh hoạt khu dân cư [2]

-Clorua, mg/l 30-100 50

Bảng 1.2: Các chỉ tiêu đánh giá nước thải sinh hoạt [1]

Tổng chất rắn (mg/l)

- Chất rắn hòa tan(mg/l)

- Chất rắn không tan(mg/l)

Các chất vô cơ trong nước thải chiếm 40-42% gồm chủ yếu cát, đất sét, axit, bazo

vô cơ, dầu khoáng…

Trong nước thải có mặt nhiều loại vi sinh vật: vi khuẩn, virus, rong tảo, trứng giun sán… Trong số các loại vi sinh vật đó có các vi sinh vật gây bệnh như coliform, lỵ, thương hàn… có khả năng bùng phát thành dịch

 Với các tiêu chí trên, cùng kiến thức đã tích lũy được, các thông số đầu vào của nước thải được lựa chọn để làm cơ sở thiết kế như sau:

Bảng 1.3: Các thông số nước thải sinh hoạt cần xử lý

II Thực trạng ô nhiễm tại Việt Nam [10]

Quá trình đô thị hoá tại VN diễn ra rất nhanh Những đô thị lớn tại VN như Hà Nội, TP

Hồ Chí Minh, Hải Phòng, Đà Nẵng bị ô nhiễm nước rất nặng nề Đô thị ngày càng phình ra tại VN, nhưng cơ sở hạ tầng lại phát triển không cân xứng, đặc biệt là hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt tại VN vô cùng thô sơ Có thể nói rằng, người Việt Nam đang làm ô nhiễm nguồn nước uống chính bằng nước sinh hoạt thải ra hàng ngày

Số liệu thống kê mới đây cho thấy, trung bình một ngày Hà Nội thải 658.000 m3 nước thải, trong đó 41% là nước thải sinh hoạt, 57% nước thải công nghiệp, 2% nước thải bệnh viện Hiện chỉ có 5/31 bệnh viện có hệ thống xử lý nước thải; 36/400 cơ sở sản xuất có hệ thống xử lý nước thải Phần lớn nước thải không được xử lý đổ vào các sông Tô Lịch và Kim Ngưu gây ô nhiễm nghiêm trọng 2 con sông này và các khu vực dân cư dọc theo sông

Theo kết quả của dự án “Phát triển hệ thống sử dụng nước đô thị thích ứng với biến đổi khí hậu” do Trường Đại học Tokyo (Nhật Bản) phối hợp với Trường Đại học Xây dựng Hà

Nội vừa công bố thì có 10% nước thải đô thị chưa qua công đoạn xử lý, 36% nước thải chưa qua xử lý cũng đổ ra các hồ Tuy lượng thải ra lớn như vậy, nhưng cho đến nay, Hà Nội mới có khoảng 6 trạm xử lý nước thải với tổng công suất khoảng hơn 260.000m3/ngày

- đêm đang hoạt động và dự kiến 5 trạm xử lý nữa đang dự kiến được đầu tư xây dựng với tổng công suất gần 400.000m3/ngày - đêm

Một báo cáo toàn cầu mới được Tổ chức Y tế thế giới (WHO) công bố hồi đầu năm

2014 cho thấy, mỗi năm Việt Nam có hơn 20.000 người tử vong do điều kiện nước sạch và

vệ sinh nghèo nàn và thấp kém Còn theo thống kê của Bộ Y tế, hơn 80% các bệnh truyền nhiễm ở nước ta liên quan đến nguồn nước Người dân ở cả nông thôn và thành thị đang phải đối mặt với nguy cơ mắc bệnh do môi trường nước đang ngày một ô nhiễm trầm trọng

III Phương pháp xử lý

1 Tổng quát về hệ thống quản lý nước thải đô thị

Hình 1.1: Hệ thống quản lý nước thải đô thị ở Việt Nam

2 Sơ đồ xử lý nước thải điển hình:

Hình 1.2: Sơ đồ xử lý nước thải điển hình

3 Một số công trình, thiết bị trong nước và nước ngoài:

3.1 Nhà máy xử lý nước thải Yên Sở:

Với công suất xử lý 200.000m3/ ngaydem. Cửa thu nước và vớt rác trên sông Kim Ngưu và Sét, bốn hệ thống tách rác trong đó 3 hệ thống được bố trí tại 3 đập tràn

hồ Yên Sở và một hệ thống tại đập Thanh Liệt Nhà bơm chính gồm 2 trạm bơm sông kim Ngưu và sông Sét Hệ thống xử lý sơ bộ gồm bể lắng, bể tách đầu, bể phản ứng kế tiếp, hệ thống xử lý bùn, nước thải sau khi được xử lý qua các bể được khử trùng bằng tia cực tím

Nguồn nước thải Xử lý cục bộ ngay

tại nguồn

Thu gom nước thải

Vận chuyển và bơm nước thải

Hệ thống xử lý nước

thải

Sử dụng lại nước

thải hoặc thải bỏ vào

nguồn tiếp nhận

Song chắn

rác

Bể lắng cát Bể điều hòa Bể lắng cấp I

Bể xử lý sinh học Bể lắng cấp II

Bể khử trùng Thải

Nước thải

Hình 1.3: Sơ đồ xử lý nước thải nhà máy Yên Sở

 Sử dụng công nghệ xử lý sinh học SBR: là bể xử lý nước thải bằng phương pháp sinh

học theo quy trình phản ứng từng mẻ liên tục Mỗi bể SBR một chu kỳ tuần hoàn bao gồm "Filling", "Reaction", "Settle", "Decantation", và "Idle"

o Làm đầy (Filling): đưa nước thải đủ lượng đã qui định trước vào bể SBR Tuỳ theo mục tiêu xử lý, hàm lượng BOD đầu vào, quá trình làm đầy có thể thay đổi linh hoạt: làm đầy – tĩnh, làm đầy – hòa trộn, làm đầy – sục khí, tạo môi trường thiếu khí và hiếu khí trong bể

o Sục khí (Reaction): Tạo phản ứng sinh hóa giữa nước thải và bùn hoạt tính bằng sục khí hay làm thoáng bề mặt để cấp oxy vào nước và khuấy trộn đều hỗn hợp Trong pha này diễn ra quá trình nitrat hóa, nitrit hóa và oxy hóa các chất hữu cơ:

NH4+ +3/2O2 → NO2- + H2O + 2H+ (Nitrosomonas) NO2- + 1/2 O2→ NO3- (Nitrobacter)

o Lắng (Settling): Sau khi oxy hoá sinh học xảy ra, bùn được lắng và nước nổi trên bề mặt tạo lớp màng phân các bùn nước đặt trưng

o Chắt (Decant): Rút nước sau khi đã được lắng mà không còn cặn

o Nghỉ (Idle): Thời gian chờ để nạp mẻ mới

3.2 Hệ thống xử lý nước thải bằng phương pháp AAO

Hình 1.4 Sơ đồ hệ thống xử lý nước thải áp dụng công nghệ AAO

Song chắn rác

Bể lắng cát Bể điều

hòa

Bể lắng sơ cấp

Hệ thống AAO

Bể lắng thứ cấp

Trạm bơm

Bể nén bùn trọng Bể metan

bùn

Xe tải chở bùn

Khử trùng clo

Nước sau

xử lý Nước thải

Môi trường

 Thuyết minh sơ đồ công nghệ:

AAO là viết tắt của các cụm từ Anaerobic (kỵ khí) – Anoxic (thiếu khí) – Oxic (hiếu khí) Công nghệ AAO là quy trình xử lý sinh học liên tục ứng dụng nhiều hệ vi sinh vật khác nhau: hệ vi sinh vật kỵ khí, thiếu khí, hiếu khí để xử lý nước thải Dưới tác dụng phân hủy chất ô nhiễm của hệ vi sinh vật mà nước thải được xử lý trước khi xả thải ra môi trường

o Quá trình xử lý Anaerobic (xử lý sinh học kỵ khí): Trong các bể kỵ khí xảy ra

quá trình phân hủy các chất hữu cơ hòa tan và các chất dạng keo trong nước thải với

sự tham gia của hệ vi sinh vật kỵ khí Trong quá trình sinh trưởng và phát triển, vi sinh vật kỵ khí sẽ hấp thụ các chất hữu cơ hòa tan có trong nước thải, phân hủy và chuyển hóa chúng thành các hợp chất ở dạng khí Bọt khí sinh ra bám vào các hạt bùn cặn Các hạt bùn cặn này nổi lên trên làm xáo trộn, gây ra dòng tuần hoàn cục bộ trong lớp cặn lơ lửng

Chất hữu cơ + VK kỵ khí → CO2 + H2S + CH4 + các chất khác + năng lượng Chất hữu cơ + VK kỵ khí + năng lượng → C5H7O2N (Tế bào vi khuẩn mới)

o Quá trình Anoxic (xử lý sinh học thiếu khí): Trong nước thải, có chứ hợp chất nitơ

và photpho, những hợp chất này cần phải được loại bỏ ra khỏi nước thải Tại bể

Anoxic, trong điều kiện thiếu khí hệ vi sinh vật thiếu khí phát triển xử lý N và P thông qua quá trình Nitrat hóa và Photphoril

Quá trình Nitrat hóa xảy ra như sau:

Hai chủng loại vi khuẩn chính tham gia vào quá trình này là Nitrosonas và Nitrobacter Trong môi trường thiếu oxy, các loại vi khuẩn này sẻ khử Nitrat (NO3-) vàNitrit(NO2-) theo chuỗi chuyển hóa:

NO3- → NO2- → N2O → N2↑

Khí nitơ phân tử N2 tạo thành sẽ thoát khỏi nước và ra ngoài

Quá trình Photphorit hóa:

Chủng loại vi khuẩn tham gia vào quá trình này là Acinetobacter Các hợp chất hữu cơ chứa photpho sẽ được hệ vi khuẩn Acinetobacter chuyển hóa thành các hợp chất mới không chứa photpho và các hợp chất có chứa photpho nhưng dễ phân hủy đối với chủng loại vi khuẩn hiếu khí

o Quá trình Oxic ( xử lý sinh học hiếu khí): Đây là bể xử lý sử dụng chủng vi sinh

vật hiếu khí để phân hủy chất thải Trong bể này, các vi sinh vật (còn gọi là bùn hoạt tính) tồn tại ở dạng lơ lửng sẽ hấp thụ oxy và chất hữu cơ (chất ô nhiễm) và sử dụng chất dinh dưỡng là Nitơ & Photpho để tổng hợp tế bào mới, CO2, H2O và giải phóng năng lượng Ngoài quá trình tổng hợp tế bào mới, tồn tại phản ứng phân hủy nội sinh (các tế bào vi sinh vật già sẽ tự phân hủy) làm giảm số lượng bùn hoạt tính Tuy nhiên quá trình tổng hợp tế bào mới vẫn chiếm ưu thế do trong bể duy trì các điều kiện tối ưu vì vậy số lượng tế bào mới tạo thành nhiều hơn tế bào bị phân hủy và tạo thành bùn dư cần phải được thải bỏ định kỳ

Các phản ứng chính xảy ra trong bể Aerotank (bể xử lý sinh học hiếu khí) như:

Quá trình Oxy hóa và phân hủy chất hữu cơ:

Chất hữu cơ + O2 → CO2 + H2O + năng lượng

Quá trình tổng hợp tế bào mới:

Chất hữu cơ + O2 + NH3 → Tế bào vi sinh vật + CO2 + H2O + năng lượng

Quá trình phân hủy nội sinh:

C5H7O2N + O2 → CO2 + H2O + NH3 + năng lượng

Ưu điểm

- Chi phí vận hành thấp

- Có thể di dời hệ thống xử lý khi nhà máy chuyển địa điểm

- Khi mở rộng quy mô, tăng công suất, có thể nối lắp thêm các module hợp khối mà không phải dỡ bỏ để thay thế

Nhược điểm

- Yêu cầu diện tích xây dựng

- Sử dụng kết hợp nhiều hệ vi sinh, hệ thống vi sinh nhạy cảm, dễ ảnh hưởng lẫn nhau đòi hỏi khả năng vận hành của công nhân vận hành

3.3 Công nghệ xử lý nước thải UASB

Hình 1.5 Hệ thống xử lý nước thải áp dụng công nghệ UASB

 Thuyết minh quy ưình công nghệ xử lý :

UASB là viết tắt của cụm từ Upflow Anaerobic Sludge Blanket, tạm dịch là bể xử lý sinh học dòng chảy ngược qua tầng bùn kỵ khí UASB được thiết kế cho nước thải có nồng

độ ô nhiễm chất hữu cơ cao và thành phần chất rắn thấp Nồng độ COD đầu vào được giới hạn ở mức thấp nhất là 100mg/l; nếu SS>3000mg/l thì không thích hợp để xử lý bằng UASB

UASB là quá trình xử lý sinh học kỵ khí, trong đó nước thải sẽ được phân phối từ dưới lên và được khống chế vận tốc phù hợp (v<1m/h) Cấu tạo của bể UASB thông thường bao gồm: hệ thống phân phối nước đáy bể, tầng xử lý và hệ thống tách pha

Nước thải được phân phối từ dưới lên, qua lớp bùn kỵ khí, tại đây sẽ diễn ra quá trình phân hủy chất hữu cơ bởi các vi sinh vật, hiệu quả xử lý của bể được quyết định bởi tầng vi sinh này Hệ thống tách pha phía trên bể làm nhiệm vụ tách các pha rắn – lỏng và khí, tại đây thì các chất khí sẽ bay lên và được thu hồi, bùn sẽ rơi xuống đáy bể và nước sau

xử lý sẽ theo máng lắng chảy qua công trình xử lý tiếp theo

Ưu điểm :

- Không tốn nhiều năng lượng;

- Quá trình công nghệ không đòi hỏi kỹ thuật phức tạp;

- Tạo ra lượng bùn có hoạt tính cao nhưng lượng bùn sản sinh không nhiều, giảm chi phí xử lý;

- Loại bỏ chất hữu cơ với lượng lớn, hiệu quả Xử lý BOD trong khoảng 600 ÷ 15000 mg/l đạt từ 80-95%;

- Có thể xử lý một số chất khó phân hủy;

- Có thể thu hồi nguồn khí sinh học sinh ra từ hệ thống

Nhược điểm :

- Cần diện tích và không gian lớn để xử lý chất thải;

- Quá trình tạo bùn hạt tốn nhiều thời gian và khó kiểm soát

Phạm vi áp dụng: Ứng dụng cho hầu hết tất cả các loại nước thải có nồng độ COD

từ mức trung bình đến cao: thủy sản fillet, chả cá Surimi, thực phẩm đóng hộp, dệt nhuộm, sản xuất bánh tráng, sản xuất tinh bột,…

19

lành, góp phần bảo vệ tính bền vững cho môi trường thiên nhiên trong khu vực và của

cả cộng đồng

Cấu tạo gồm 5 ngăn (bể) chính:

o Ngăn thứ nhất (bể lọc kỵ khí): Tiếp nhận nguồn nước thải, sàng lọc các vật liệu rắn, kích thước lớn (giấy vệ sinh, tóc, ), đất, cát có trong nước thải;

o Ngăn thứ hai (bể lọc kỵ khí): loại trừ các chất rắn lơ lửng bằng quá trình vật lý

và sinh học

o Ngăn thứ ba (bể lọc màng sinh học): loại trừ BOD, loại trừ Nitơ, Phốtpho bằng phương pháp màng sinh học

o Ngăn thứ tư: Bể trữ nước đã xử lý

o Ngăn thứ năm (bể khử trùng): diệt một số vi khuẩn bằng Clo khô, thải nước xử

lý ra ngoài

Ưu điểm:

o Thiết bị hiện đại, hiệu quả xử lý cao

o Thiết bị không chỉ loại bỏ SS mà còn loại bỏ được các hợp chất khó phân huỷ như chất tẩy rửa bằng cách tăng thời gian lưu của bùn Hơn nữa xử lý triệt để N và P có trong nước thải, nước thải có thể được tái sử dụng

o Không cần thiết phải tuần hoàn bùn để duy trì nồng độ vi sinh vật Chỉ cần kiểm soát áp lực xuyên qua màng và chất lượng nước đầu vào Mà kiểm soát 2 yếu tố này hoàn toàn có thể dễ dàng tìm hiểu

o Dễ dàng tự động hoá và điều khiển từ xa để kiểm soát toàn bộ quá trình xử lý

o Hệ thống lọc sinh học được thiết kế với nguyên tắc tiết kiệm năng lượng Hệ thống cấp khí đóng vai trò tiết kiệm năng lương, vừa cung cấp ôxi cho quá trình xử lý, vừa có tác dụng làm sạch bề mặt màng lọc, không gây tắc nhờ tạo ra dòng chảy xoáy

o Lượng bùn hoạt tính sinh ra ít, cho nên chi phí của việc xử lý bùn là rất nhỏ

Nhược điểm:

o Chi phí đầu tư lớn

o Yêu cầu chất lượng nước đầu vào chặt chẽ

Hiện ở Việt Nam đã có công trình ứng dụng hệ thống Johkasou là nhà N-06 khu đô thị mới Dịch Vọng do Công ty Cổ phần phát triển đô thị Từ Liêm (LIDECO) làm chủ đầu tư

20

Với thể tích 3,6 mét khối, công suất xử lý 2m3/ngày đêm phù hợp cho 10-15 người sinh hoạt được đặt tại tầng 1 Kết quả kiểm nghiệm của các cơ quan quản lý môi trường Bộ TN&MT, Viện Khoa học và Công nghệ môi trường (INEST) sau gần 2 năm khu đô thị sử dung hệ thống này, cho thấy: Nước thải sau xử lý của bộ Johkasou đạt chất lượng tốt hơn tiêu chuẩn xả thải của Việt Nam: TCVN 6772:2000

3.5 Công nghệ xử lý nước thải Bio-Sac (Hàn Quốc)

Thuyết minh công nghệ

Hình 1.7 Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải Bio – sac

Nước thải ==> Kị khí ==> Thiếu khí ==> Hiếu khí (Bùn hoạt tính cùng với các hạt vật liệu dính bám Bio-SAC Media) ==> Lắng 2 ==> Khử trùng Tại bể Kị khí, các hợp chất hữu

cơ sẽ được hấp thu bởi các vi khuẩn yếm khí và đồng thời Photphat được giải phóng, là nguồn năng lượng cho sự phát triển của các vi sinh vật

Tại bể thiếu khí, NO3-N có trong nước tái hồi từ bể giảm DO sẽ được làm giảm bởi các

vì khuẩn loại khử Nitơ và chuyển thành khí N2

Tại bể phản ứng Bio-SAC: các vi khuẩn oxy hóa các hợp chất trở thành NO2-N và NO3-N Lượng Photphat thừa sẽ được hấp thu bởi các vật liệu trung gian bám dính và được lưu giữ tại đấy Tại đây các dòng khí từ đáy kết hợp với các vách thiết kế đặc biệt sẽ tạo dòng xoáy khuấy trộng bùn đáy

Bể giảm DO: Nước thải đổ vào bể này vẫn còn lượng oxy hòa tan khá cao, lượng oxy này sẽ làm giảm đi và nước được làm giảm oxy hòa tan này sẽ quay vòng lại bể thiếu khí giúp cho các phản ứng khử Nitơ diễn ra thuận lợi hơn

- Có độ bền và khả năng xử lý cao đối với các nguồn thải ô nhiễm cao và chịu được sự biến động thất thường

- Hệ thống được thiết kế theo nguyên tắc modul có kích thước gọn nhẹ, dễ dàng nâng cấp mở rộng

- Dễ dàng tự động hóa, vận hành đơn giản

- Hệ thống có thể xây gầm dưới đất, tiết kiệm được quỹ đất không ảnh hưởng tới kiến trúc của các công trình xung quanh

- Giá thành hợp lý

Nhược điểm:

- Yêu cầu năng lực vận hành cao

22

PHẦN II: ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ

I Các công đoạn xử lý

1 Tiền xử lý:

có nhiệm vụ loại bỏ khỏi nước thải tất cả các vât có thể gây tắc nghẽn đường ống, làm

hư hại máy bơm, làm giảm hiệu quả xử lí của giai đoạn sau Thường sử dụng song chắn rác hoặc lưới lọc:

Song chắn rác, lưới chắn dùng để chắn giữ các cặn bẩn có kích thước lớn hoặc ở dạng sợi như: giấy, rau, rác được gọi chung là rác Rác thường được chuyển tới máy nghiền rác, sau khi được nghiền nhỏ, cho đổ trở lại song chắn rác hoặc chuyển tới bể phân huỷ cặn

Song chắn rác hoặc lưới chắn rác đặt trước trạm bơm trên đường tập trung nước thải chảy vào trạm bơm Song chắn rác nên đặt nghiêng về phía sau so với dòng chảy một góc 45-60°, song chắn gồm các thanh kim loại (thép không rỉ) tiết diện 5x20mm đặt cách nhau 20-50mm trong một khung thép hàn hình chữ nhật, dễ dàng trượt lên xuống dọc theo hai

khe ở thành mương dẫn, vận tốc nước qua song chắn rác thô w = 0,6-1,0m/s Lưới chắn rác

mịn thường có khe rộng từ 10-20mm, vận tốc nước qua:w=0,3-0,6 m/s Làm sạch song chắn

và lưới chắn bằng thủ công hay bằng các thiết bị cơ khí tự động hoặc bán tự động Ở trên hoặc bên cạnh mương đặt song, lưới chắn rác phải bô trí sàn thao tác đủ chỗ để thùng rác và đường vận chuyển

2 Xử lý sơ bộ:

có nhiệm vụ lắng cát và tách dầu mỡ ra khỏi nước thải, đồng thời điều hòa lưu lượng và nồng độ nước thải Các thiết bị chính:

2.1 Bể lắng cát

Tách ra khỏi nước thải các chất bẩn vô cơ có trọng lượng riêng lớn (như xỉ than, cát ) Chúng không có lợi đôi với các quá trình làm trong, xử lý sinh hoá nước thải và xử lý cặn bã cũng như không có lợi đôi với các công trình thiết bị công nghệ trên trạm xử lý Cát

từ bể lắng cát đưa đi phơi khô ở trên sân phơi và sau đó thường được sử dụng lại cho những mục đích xây dựng

Có 3 loại bể lắng cát: bể lắng cát ngang (cả hình vuông và hình chữ nhật), bể lắng cát thổi khí và bể lắng cát dòng xoáy

23

• Bể lắng cát ngang: dòng chảy đi qua bể theo chiều ngang và vận tốc của dòng

chảy được kiểm soát bởi kích thước của bể, ông phân phôi nước đầu vào và ông thu nước đầu ra Bể lắng cat ngang chỉ ứng dụng cho trạm xử lý công suất nhỏ nhưng hiệu quả xử lý không cao

• Bể lắng cát thổi khí: bao gồm một bể thổi khí dòng chảy xoắn ốc có vận tôc xoắn

được thực hiện và kiểm soát bởi kích thước bể và lượng khí cấp vào Be lắng cát thối khí ứng dụng được cho các trạm xử lý công suất lớn, hiệu quả cao không phụ thuộc vào lun lượng

• Bể lắng cát dòng xoáy: bao gồm một bể hình trụ dòng chảy đi vào tiếp xúc với

thành bể tạo nên mô hình dòng chảy xoáy, lực ly tâm và trọng lực làm cho cát được tách

ra

Thiết kê bể lắng cát thường dựa trên việc loại bỏ những phân tử bằng phương pháp lắng trọng lực, do đó quan trọng nhất trong thiết kế bể là thời gian lưu và thể tích bể với: V=

Q tlưu (m3) và tlưuthường chọn 30~90s

2.2 Bể điều hòa:

Đặt sau bể lắng cát và trước bể lắng sơ cấp Dùng để điều hòa lưu lượng cũng như

nồng độ nước thải Trong bể có hệ thống khuấy trộn để bảo đảm hòa tan và san đều nồng độ các chất bẩn trong thể tích toàn bể, không cho cặn lắng trong bể

2.3 Bể lắng cấp I:

Là bể lắng tách các chất lơ lửng có trọng lượng riêng khác với trọng lượng riêng của nước thải Chất lơ lửng nặng sẽ từ từ lắng xuống đáy, các chất lơ lửng nhẹ sẽ nổi lên bề mặt Cặn lắng và bọt nổi nhờ các thiết bị cơ học thu gom và vận chuyển lên công trình

xử lý cặnCác bể lắng có thể bố trí nối tiếp nhau Quá trình lắng tốt có thể loại bỏ đến 90

- 95% lượng cặn có trong nước thải Vì vậy, đây là quá trình quan trọng trong xử lý nước thải, thường bố trí xử lý ban đầu hay sau khi xử lý sinh học Để có thể tăng cường

quá trình lắng ta có thể thêm vào chất đông tụ sinh học

Thông thường trong bể lắng, người ta thường phân ra làm 4 vùng:

- Vùng phân phôi nước vào

- Vùng lắng các hạt cặn

- Vùng chứa và cô đặc cặn

24

- Vùng thu nước ra

- Bể lắng được chia làm 3 loại:

- Bể lắng ngang (có hoặc không có vách nghiêng): mặt bằng có dạng hình chữ nhật

- Bể lắng đứng:

Mặt bằng là hình tròn hoặc hình vuông (nhưng trên thực tế thường sử dụng bể lắng đứng hình tròn), trong bể lắng hình tròn nước chuyển động theo phương bán kính (radian)

- Bể lắng li tâm:

Mặt bằng là hình tròn, nước thải được dẫn vào bể theo chiều từ tâm ra thành bể rồi thu vào máng tập trung rồi dẫn ra ngoài

3 Xử lí sinh học:

Mục đích quá trình xử lí sinh học là lợi dụng các hoạt động sống và sinh sản của vi sinh vật để khử các hợp chất hữu cơ chứa Cacbon, Nito và Photpho trong nước thải Đây là bước xử lý quan trọng cho nước thải sinh hoạt, quyết định chất lượng nước đầu ra.Có rất nhiều công nghệ khác nhau được áp dụng cho bước xử lí sinh học nước thải như dung bể thổi khí lien tục (aeroten) bể sinh học hoạt động theo mẻ (SBR), công nghệ kết hợp quá trình yếm khí - thiếu khí - hiếu khí AAO, công nghệ thiếu khí, hiếu khí, kênh oxy hóa hoàn toàn Mỗi công nghệ đều có ưu và nhược điểm khác nhau, việc lựa chọn thường dựa vào nồng độ các trạng thái các chất hữu cơ dễ bị oxi hóa trong nước thải, điều kiện môi trường khí hậu

4 Xử lí cặn trong nước thải:

Trong nước thải có các chất không hòa tan như : cát, cặn lắng, rác được phơi khô, hoặc giảm ép thể tích và vận chuyển về bãi chôn lấp

25

5 Giai đoạn khử trùng:

Nhằm tiêu diệt vi sinh vật có hại, là giai đoạn bắt buộc với một số loại nước thải nhằm bảo đảm nước khi ra thải ra ngoài không gây hại đến môi trường xung quanh

6 Xử lí mùi phát tán:

Mùi sinh ra ở các bể thu gom nước thải ban đầu được thu gom và hấp phụ trước khi thải vào môi trường không khí

II Đề xuất công nghệ

Các thông số đầu vào của nước thải được lựa chọn để làm cơ sở thiết kế như sau:

Bảng 2.1: Các thông số nước thải sinh hoạt cần xử lý

 Mục tiêu xử lý:

- Xử lý BOD, COD bằng phương pháp sinh học do BOD/COD >0,5

- Xử lý hàm lượng chất rắn lơ lửng từ 200 -> 50 (mg/l) bằng phương pháp lắng

- Xử lý lượng dầu mỡ từ 50->10 (mg/l) bằng cách xử lý kết hợp trong bể lắng cát có sục khí

- Nito và Photpho đạt tiêu chuẩn không cần xử lý

- Xử lý vi khuẩn, tổng Coliforms bằng bể khử trùng