Nước thải sinh họat chứa nhiều chất hữu cơ dễ bị phân hủy sinh học, ngòai ra còn có các thành phần vô cơ, vi sinh vật và vi trùng gây bệnh rất nguy hiểm. Lượng nước thải sinh hoạt dao động trong phạm vi rất lớn, tùy thuộc vào mức sống và các thói quen của người dân, có thể ước tính bằng 80% lượng nước được cấp. Giữa lượng nước thải và tải trọng chất thải của chúng biểu thị bằng các chất lắng hoặc BOD5 có 1 mối tương quan nhất định. Như vậy, Nước thải sinh hoạt có hàm lượng các chất dinh dưỡng khá cao, đôi khi vượt cả yêu cầu cho quá trình xử lý sinh học. Thông thường các quá trình xử lý sinh học cần các chất dinh dưỡng theo tỷ lệ sau: BOD5:N:P = 100:5:1 Một tính chất đặc trưng nữa của Nước thải sinh hoạt là không phải tất cả các chất hữu cơ đều có thể bị phân hủy bởi các vi sinh vật và khoảng 2040% BOD thoát ra khỏi các quá trình xử lý sinh học cùng với bùn Nước thải sinh hoạt có thành phần với các giá trị điển hình như sau: COD=500 mgl, BOD5=250 mgl, SS=220 mgl, photpho=8 mgl, nitơ NH3 và nitơ hữu cơ=40 mgl, pH=6.8, TS= 720mgl.
Trang 1H TH NG THU GOM N Ệ THỐNG THU GOM NƯỚC THẢI VÀ ỐNG THU GOM NƯỚC THẢI VÀ ƯỚC THẢI VÀ C TH I VÀ ẢI VÀ
CÁC PH ƯƠNG PHÁP CƠ HỌC TRONG XỬ LÍ NG PHÁP C H C TRONG X LÍ ƠNG PHÁP CƠ HỌC TRONG XỬ LÍ ỌC TRONG XỬ LÍ Ử LÍ
N ƯỚC THẢI VÀ C TH I ẢI VÀ
1 HỆ THỐNG THU GOM NƯỚC THẢI
1.1 Đặc điểm nước thải
Nước thải được phân loại dựa trên mục đích sử dụng và cách xả thải như sau:
o Nước thải sinh hoạt
Nước thải sinh họat là nước được thải bỏ sau khi sử dụng cho các mục đích sinh hoạt của cộng đồng : tắm , giặt giũ , tẩy rữa, vệ sinh cá nhân,…chúng thường được thải ra từ các các
căn hộ, cơ quan, trường học, bệnh viện, chợ, và các công trình công cộng khác Lượng
nước thải sinh họat của khu dân cư phụ thuộc vào dân số, vào tiêu chuẩn cấp nước và đặc
điểm của hệ thống thóat nước
Thành phần của nước thải sinh họat gồm 2 lọai:
- Nước thải nhiễm bẩn do chất bài tiết của con người từ các phòng vệ sinh
- Nước thải nhiễm bẫn do các chất thải sinh họat : cặn bã từ nhà bếp, các chất rửa trôi,
Như vậy, Nước thải sinh hoạt có hàm lượng các chất dinh dưỡng khá cao, đôi khi vượt cả
yêu cầu cho quá trình xử lý sinh học Thông thường các quá trình xử lý sinh học cần các chất dinh dưỡng theo tỷ lệ sau: BOD5:N:P = 100:5:1 Một tính chất đặc trưng nữa của Nước thải
Trang 2sinh hoạt là không phải tất cả các chất hữu cơ đều có thể bị phân hủy bởi các vi sinh vật
và khoảng 20-40% BOD thoát ra khỏi các quá trình xử lý sinh học cùng với bùn
Nước thải sinh hoạt có thành phần với các giá trị điển hình như sau: COD=500 mg/l,
BOD5=250 mg/l, SS=220 mg/l, photpho=8 mg/l, nitơ NH3 và nitơ hữu cơ=40 mg/l, pH=6.8, TS= 720mg/l
Tính toán lưu lượng nước thải sinh hoạt:
o Lưu lượng nước thải trung bình trong 1 ngày đêm:
Qtb = N.qo (m3/ngđ)
o Lưu lượng nước thải lớn nhất trong 1 ngày đêm
Q ng max = Qtb Kng
max
o Lưu lượng nước thải nhỏ nhất trong 1 ngày đêm
Q ng min = Qtb Kng
tb Kh min (m3/h)
Lưu lượng nước thải nhỏ nhất giờ
Qh min=Qh
tb Kh min (m3/h)
Lưu lượng nước thải trung bình giây:
Qs = Qtb /86400 (m3/s)
Lưu lượng nước thải lớn nhất giây:
Qs max = Qs Kc
max (m3/s)
Lưu lượng nước thải nhỏ nhất giây
Trang 3Qs min = Qs Kc
min (m3/s)Trong đó :
+ N : Số dân cư (người)
+ qo : Tiêu chuẩn thải nước của thành phố (m3/ng.ngđ)
+ Kng :Hệ số không điều hòa ngày
Hệ số không điều ngày của nước thải sinh hoạt khu dân cư lấy Kng = 1,15 – 1,3
+ Kh :Hệ số không điều hòa giờ
+ Kc : Hệ số không điều hòa chung
Hệ số không điều hòa chung Kc = Kng Kh
Bảng hệ số không điều hòa chung của nước thải sinh hoạt
0
5000
0,62 0,660,69 0,71
o Nước thải công nghiệp (nước thải sản xuất)
Là lọai nước thải sau quá trình sản xuất, phụ thhuộc loại hình công nghiệp Đặc tính ô
nhiễm và nồng độ của nước thải công nghiệp rất khác nhau phụ thuộc vào lọai hình công nghiệp và chế độ công nghệ lựa chọn
Trong công nghiệp, nước được sử dụng như là 1 loại nguyên liệu thô hay phương tiện sản xuất (nước cho các quá trình) và phục vụ cho các mục đích truyền nhiệt Nước cấp cho sản xuất có thể lấy mạng cấp nước sinh hoạt chung hoặc lấy trực tiếp từ nguồn nước ngầm hay nước mặt nếu xí nghiệp có hệ thống xử lý riêng Nhu cầu về cấp nước và lưu lượng nước thải
trong sản xuất phụ thuộc vào nhiều yếu tố Lưu lượng nước thải của các xí nghiệp công
nghiệp được xác định chủ yếu bởi đặc tính sản phẩm được sản xuất
Trang 4Ngoài ra, trình độ công nghệ sản xuất và năng suất của xí nghiệp cũng có ý nghĩa quan
trọng Lưu lượng tính cho 1 đơn vị sản phẩm có thể rất khác nhau Lưu lượng nước thải
sản xuất lại dao động rất lớn Bởi vậy số liệu trên thường không ổn định và ở nhiều xí nghiệp lại có khả năng tiết kiệm lượng nước cấp do sử dụng hệ thống tuần hoàn trong sản xuất
Thành phần nước thải sản xuất rất đa dạng, thậm chí ngay trong 1 ngành công nghiệp, số
liệu cũng có thể thay đổi đáng kể do mức độ hoàn thiện của công nghệ sản xuất hoặc điều kiện môi trường Căn cứ vào thành phần và khối lượng nước thải mà lựa chọn công nghệ và các kỹ thuật xử lý
Có hai loại nước thải công nghiệp:
- Nước thải công nghiệp qui ước sạch : là lọai nước thải sau khi sử dụng để làm nguội sản
phẩm, làm mát thiết bị, làm vệ sinh sàn nhà
- Lọai nước thải công nghiệp nhiễm bẫn đặc trưng của công nghiệp đó và cần xử lý cục bộ
trước khi xả vào mạng lưới thóat nước chung hoặc vào nguồn nước tùy theo mức độ xử lý
Tính toán:
o Lưu lượng nước thải sản xuất
Lưu lượng nước thải trung bình
Qtb = qtc x P (m3/ngđ)Trong đó :
+ P : Công suất sản phẩm của nhà máy trong ngày (tấn, sản phẩm)
+ P1: Công suất sản phẩm của nhà máytrong ca có năng suất lớn nhất (tấn, sản phẩm)
+ qtc : Tiêu chuẩn (định mức ) sử dụng nước cho sản xuất Có thể tham khảo số liệu định mức
xả thải của nhà máy trong bảng 1.10 (m3/tấn, m3/sản phẩm)
+ T: thời gian làm việc tối đa trong ca (h)
Lưu lượng nước thải nhiều nhất theo giờ:
Qh max = q
tc P1 K h
T (m3/h)
Trang 5Lưu lượng nước thải nhiều nhất theo giây:
Qs max = Qh
max /3600 (m3/s)
Lưu lượng nước thải sinh hoạt ở XN công nghiệp
Tiêu chuẩn nước thải sinh hoạt của công nhân trong các phân xưởng sản xuất có thể lấy theo Bảng 1.11
Lưu lượng nước thải trong các xí nghiệp công nghiệp:
Trang 6N3,N4: số công nhân làm việc trong ca đông nhất tương ứng với TCTN là 25 và 35 L/ng.ngđ
Lưu lượng nước thải do công nhân tắm:
N5,N6: số công nhân tắm trong ngày tương ứng với TCTN là 40 và 60 L/ng.ngđ
N7,N8: số công nhân tắm trong ngày tương ứng với TCTN là 40 và 60 L/ng.ngđ
Tt: thời gian tắm ( thường là 45p=0,75h)
o Nước thải là mưa
Đây là lọai nước thải sau khi mưa chảy tràn trên mặt đất và lôi kéo các chất cặn bã, dầu mỡ,
… khi đi vào hệ thống thóat nước
Tính toán:
Giả thiết rằng thời gian mưa chính bằng thời gian để nước mưa từ điểm xa nhất trong lưu vực chảy đến tiết diện tính toán Xác định lưu lượng tính toán nước mưa căn cứ vào thời gian tập trung nước mưa được gọi là phương pháp cường độ giới hạn
Qtt = μ ψ q FTrong đó:
+ F: diện tích lưu vực, ha
+ Hệ số phân bố mưa rào μ là hệ số kể đến sự phân phối mưa không đồng đều trên toàn lưu vực
Trang 7Trong đó: - q,t: cường độ mưa (l/s.ha) và thời gian mưa tính toán (phút)
- Ztb:hệ số mặt phủ trung bình của toàn lưu vực Khi diện tích bề mặt không (hoặc ít) thấm nước lớn hơn 30% diện tích lưu vực thì hệ số dòng chảy ψ cho phép lấy bằng ψtb là đại lượng trung bình chung của hệ số dòng chảy ψo và diện tích bề mặt mà không phụ thuộc vào cường độ mưa
và thời gian mưa
1.2 Khái niệm và nhiệm vụ của hệ thống thu gom nước thải
Hệ thống thu gom nước thải bao gồm tất cả các đường ống, trạm bơm, hố gom và các công trình phụ trợ khác (như hố bơm) thu gom và vận chuyển nước thải đến nhà máy xử lí.
Trang 8Có 2 loại: ống chảy dưới tác dụng của áp lực và trọng lực
Ống chảy dưới tác dụng của áp lực là đường ống vận chuyển nước thải ở những vùng đồi dốc, thường đặt sau trạm bơm để bơm nước thải lên cao Những đường ống này thường
khá ngắn, khoảng 5m hoặc hơn
Ống chảy dưới tác dụng của trọng lực: được dùng nhiều hơn Người ta thiết kế sao cho
nước thải chảy trong ống có vận tốc ít nhất là 0.8m/s và không lớn hơn 4m/s (nếu chảy
quá chậm-> chất rắn có trong nước thải sẽ kết tủa trong ống
o Đường ống nhánh: là những đường ống nhỏ dẫn nước thải ra ống chính.
Những đường ống nhỏ hoặc lớn có thể làm bằng những chất liệu khác nhau Ống dẫn nhỏ thường làm bằng đất sét, bê tong, xi măng amiang Ống dẫn lớn thường làm bằng bê tông giacố
Trang 9Dòng chảy của nước thải ảnh hưởng rất nhiều đến sự hiệu quả của một hệ thông thu gom nước thải Vì vậy trong giai đoạn thiết kế hệ thống cần phải xem xét kỹ loại ống và kích thước ống nào phù hợp.
Hố gom: là nơi giao nhau của nhiều 2 hay nhiều đường ống nhỏ-> đổ ra ống chính
Hố gom có nhiều kích thước, có thể là những lỗ cống lớn hoặc ngăn chứa lớn.
Các miệng cống thường là hình tròn, rộng khoảng 3-4 feet và có độ sâu bằng các đường ống
Các cống cách nhau khoảng 250-600 feet ( thường là 500) Những cống hình vuông thường ít gặphơn do nắp vuông nặng hơn, cần cẩn trọng khi nâng lên và sửa chửa
Chức năng:- Tạo lối vào để làm sạch đường ống
- Giải quyết tình trạng quá tải khi ống dẫn nước quá nhiều hay bị nghẹt.
Ngoài ra, chúng ta có thể bắt gặp những đĩa tròn rộng khoảng 4inch- gọi là ống làm sạch, bên trong có một ống đặt thẳng đứng có một chỗ uốn ở bên dưới -> những vật chắn ngang đảm bảo sẽ
đi xuống-> làm sạch đường ống Những ống này được đặt dọc với đường ống nhánh
Cleanout Size
1 Install a clean-out that is the same size as the pipe served by the clean-out.
2 You may use a 1 ½ inch P trap with slip joints as the clean-out for pipes up to 2 inches and you may use a 2 inch P trap with slip joints as the clean-out for pipes up to 2 ½ inches.
3 You may use a 2 inch stack clean-out to serve a pipe up to 2 ½ inches and you may use a 2 ½ inch stack clean-out to serve a pipe up to 3 inches.
4 You may install different size clean-outs in cast-iron drainage pipes because these pipes have different cap sizes.
Trang 103 Do not conceal clean-outs with permanent finishing materials.
4 Extend underground clean-outs to or above finished grade Do not extend clean-outs above surfaces where they may become trip hazards or where they may be damaged by traffic.
Giới hạn để đào một giếng là 30-33feet
Có 2 loại trạm bơm: trạm bơm giếng khô và trạm bơm giếng ướt.
- Trạm bơm giếng ướt: bao gồm giếng ướt có dòng nước thải chảy vào và bơm đặt chìm Chi phí xây dựng rẻ nhưng khó bảo trì do có lẫn dầu mỡ và khí thải trong nước thải -> nảy sinh vấn đề về mùi -> lắp đặt thiết bị khuyếch tán không khí
- Trạm bơm giếng khô: gồm có một giếng ướt để thu gom nước thải và một giếng khô để đặt bơm và điều khiển Đòi hỏi chi phí xây dựng nhiều hơn nhưng dễ dàng sửa chữa Bơm đặt trong giếng khô cần phải được vệ sinh mỗi tuần do các khí thải ra có thể gây nghẹt bơm -> quá nóng và đốt cháy
Trang 11Mỗi bơm được gắn một van kiểm tra ngăn không cho dòng nước thải chảy ngược vào bơm khi bơm không hoạt động Khi một trong các van kiểm tra bị tắc nghẽn, những bơm khác sẽ
phải bơm nhiều hơn trong mỗi chu kì bởi vì nước thải sẽ thấm ngược trở lại qua van bị tắc nghẽn
đó và tuần hoàn lại giếng ướt
Các loại bơm được dùng trong các trạm bơm: 4 loại
- Bơm hút ly tâm(suction centrifugal pumps): thường được đặt ở cuối
- Bơm khí ép (airlift pump): sử dụng ở những trạm bơm nhỏ
- Bơm hướng trục: bơm nước thải từ bể lắng sơ cấp vào bể bùn hoạt tính
- Bơm ejector: bơm với lưu lượng nhỏ
Trang 121.3 Phân loại
thương mại và sản xuất Tất cả nước thải sẽ được thu gom tập trung về nhà máy xử lí
trước khi được xả thải Một vài khu công nghiệp có khu xử lí nước thải riêng biệt nên họ không sử dụng hệ thống thu gom chung của thành phố
gom cho tất cả các loại nước thải Khuyết điểm: vào mùa mưa, mực nước thải sẽ cao hơn
so với chiều cao các đập nước -> quá tải, ngập
Những nơi có mạng lưới cống thoát riêng biệt: mạng lưới cống thoát nước thải riêng với mạng lưới cống thoát nước mưa Nước thải đi về nhà máy xử lý gồm: nước sinh hoạt, nước công nghiệp và nước ngầm thâm nhập, nếu sau những trận mưa lớn không có hiện tượng ngậpúng cục bộ, nếu có nước mưa có thể tràn qua nắp đậy các hố ga chảy vào hệ thống thoát nướcthải Lượng nước thâm nhập do thấm từ nước ngầm và nước mưa có thể lên tới 470m3 /ha.ngày
Nơi có mạng cống chung vừa thoát nước thải vừa thoát nước mưa Đây là trường hợp hầu hết
ở các thị trấn, thị xã, thành phố của nước ta Lượng nước chảy về nhà máy gồm nước thải sinh hoạt, nước thải công nghiệp, nước ngầm thâm nhập và một phần nước mưa
1.4 Những tài liệu cần thiết để thiết kế
- Đồ án qui hoạch đô thị
+ số lượng và phân bố dân cư
+ bố trí và qui mô các công trình kiến trúc, cấp nước, vệ sinh, giao thông, cây xanh…+ phân bố và qui hoạch các loại xí nghiệp công nghiệp
+ các bước xây dựng đô thị (qui hoạch 5,10,20 năm sau)
- Bản đồ địa hình
- Tài liệu khí tượng
- Tài liệu thủy văn nguồn nước
- Các số liệu về điều kiện vệ sinh
- Các tiêu chuẩn qui phạm thiết kế
Tính toán về máy bơm
Lưu lượng
Trang 13Lượng chất lỏng do máy cấp được trong một đơn vị thời gian
Q= Vh.Ah=Vđ.A đ
Vh và Vđ: vận tốc dòng chảy trong ống hút và ống đảy
Ah và Ađ: tiết diện ống hút và ống đẩy
Công suất hữu ích
Toàn bộ độ gia năng lượng mà dòng chảy nhận được khi đi qua bơm trong một đơn vị thời gian (kW)
N h=γQHQH
102 =
ρggQH
1000
H: áp lực toàn phần của máy bơm(m)
G: lưu lượng trọng lượng (kg/s)
Q: lưu lượng máy bơm (m3/s)
Trang 14Toàn bộ năng lượng mà phần đầu bơm tiêu thụ để máy bơm bơm được lưu lượng chất lỏng và áp lực toàn phần.
N= γQHQH
102 ᶇ=
ρggQH
1000ᶇ
ᶇ: hiệu suất máy bơm
Lưu lượng trạm bơm
Q trạm bơm = 5,4.Qng đ
100 (m3/ngđ)Lưu lượng mỗi bơm làm việc riêng lẻ:
Xử lý cơ học (hay còn gọi là xử lý sơ bộ) nhằm mục đích
- Tách các chất không hòa tan, những vật chất có kích thước lớn như nhánh cây, gỗ, nhựa, lá cây, giẻ rách, dầu mỡ ra khỏi nước thải
- Loại bỏ cặn nặng như sỏi, thủy tinh, cát
- Điều hòa lưu lường và nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải
- Nâng cao chất lượng và hiệu quả của các bước xử lý tiếp theo
2.3 Phân loại quá trình cơ học
2.4 Các phương pháp xử lý cơ học xử lý nước thải thông dụng:
Thiết bị chắn rác:
− Thiết bị chắn rác có thể là song chắn rác hoặc lưới chắn rác, có chức năng chắn giữ những
rác bẩn thô (giấy, rau, cỏ, rác…), nhằm đảm bảo đảm cho máy bơm, các công trình và thiết
bị xử lý nước thải hoạt động ổn định Song và lưới chắn rác được cấu tạo bằng các thanh song
Trang 15song, các tấm lưới đan bằng thép hoặc tấm thép có đục lỗ… tùy theo kích cỡ các mắt lưới hay khoảng cách giữa các thanh mà ta phân biệt loại chắn rác thô, trung bình hay rác tinh.
− Theo cách thức làm sạch thiết bị chắn rác ta có thể chia làm 2 loại: loại làm sạch bằng tay, loại làm sạch bằng cơ giới.
SCR bao gồm các thanh đan sắp xếp cạnh nhau Khoảng cách giữa các thanh gọi là khe
hở (mắt lưới) và ký hiệu là b
Đối với SCR thô: b = 30 ÷ 200mm
Đối với SCR cố tinh: b = 5 ÷ 25mm.
Tính toán: SCR và LCR
o Khoảng cách giữa các thanh b = 16 ÷ 25mm.
o Góc nghiêng α = 60 - 900
o Vận tốc trung bình qua các khe: v = 0,6 – 1m/s
o Số khe hở giữa các thanh:
Trang 16n= q max
b h l v k z
kz: hệ số tính đến sự thu hẹp dòng chảy: 1.05
q max: lưu lượng tối đa của nước thải (m3/s)
hl : chiều sâu nước trước SCR ứng với qmax, hl = hmax
(s: chiều dày song chắn : 8 – 10 mm)
o Chiều dài của máng: L= l1+ ls+ l2
Chiều dài đoạn mở rộng của SCR:
l1=B s−B k
2 tanφ (φ=15−20°¿
Chiều dài đoạn thu hẹp sau: l2 = 0,5.l1
Chiều dài phần mương đặt SCR: ls (ls = 1,5m)
o Tổn thất áp lực qua song chắn rác:
Trang 17o Chiều sâu xây dựng mương đặt SCR:
H = hmax + hs + 0,5 ( khoảng cách giữa cốt sàn nhà đặt SCR với mực nước cao nhất )
o Lượng rác được giữ lại:
W r= a N tt
365.1000(m3/ng đ )a: lượng rác tính theo đầu người trong năm: 5-6 l/ng.nămNtt: dân số tính toán theo chất lơ lửng
Ntt = Q/q q: tiêu chuẩn thoát nước
Thiết bị nghiền rác:
Là thiết bị có nhiệm vụ cắt và nghiền vụn rác thành các hạt, các mảnh nhỏ lơ lửng trong
nước thải để không làm tắc ống, không gây hại cho bơm Trong thực tế cho thấy việc sử dụng
thiết bị nghiền rác thay cho thiết bị chắn rác đã gây nhiều khó khăn cho các công đoạn xử lý tiếp theo do lượng cặn tăng lên như làm tắc nghẽn hệ thống phân phối khí và các thiết bị làm thoáng trong các bể (đĩa, lỗ phân phối khí và dính bám vào các tuabin… Do vậy phải cân nhắc trước khi dùng
Bể điều hòa:
Là đơn vị dùng để khắc phục các vấn đề sinh ra do sự biến động về lưu lượng và tải lượng dòng vào, đảm bảo hiệu quả của các công trình xử lý sau, đảm bảo đầu ra sau xử lý, giảm chi phí và kích thước của các thiết bị sau này.Do đặc điểm của công nghệ sản xuất một số ngành công nghiệp, lưu lượng và nồng độ nước thải thường không đều theo các giờ trong ngày
Sự dao động lớn về lưu lượng này sẽ ảnh hưởng không tốt đến những công trình xử lý phía sau
Trang 18Để duy trì dòng thải và nồng độ vào công trình xử lý ổn định, khắc phục được những sự cố vận hành do sự dao động về nồng độ và lưu lượng của nước thải và nâng cao hiệu suất của các quá trình xử lý sinh học người ta sẽ thiết kế bể điều hòa
Có 3 loại bể điều hòa:
− Bể điều hòa lưu lượng
− Bể điều hòa nồng độ
− Bể điều hòa lưu lượng và nồng độ
Các phương án bố trí bể điều hòa có thể là bể điều hòa trên dòng thải hay ngoài dòng thải xử lý Phương án điều hòa trên dòng thải có thể làm giảm đáng kể dao động thành phần nước thải đi vàocác công đoạn phía sau, còn phương án điều hòa ngoài dòng thải chỉ giảm được một phần nhỏ sự dao động đó Vị trí tốt nhất để bố trí bể điều hòa cần được xác định cụ thể cho từng hệ thống xử
lý, và phụ thuộc vào loại xử lý, đặc tính của hệ thống thu gom cũng như đặc tính của nước thải Tính toán: