www.tinhgiac.com xu ly nuoc thai 3 ts bui xuan dong 8284

Các phương pháp xử lý nước thải: Nước thải chứa nhiều tạp chất khác nhau, mục đích của quá trình xử lý nướcthải là khử các tạp chất đó sao cho sau khi xử lý đạt tiêu chuẩn chất lượng ở m

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 4

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 5

1.1 Hiện trạng môi trường nước lục địa: 5

1.2 Những cơ sở trong công nghệ xử lý nước thải 5

1.2.1 Thành phần nước thải 5

1.2.2 Một vài thông số cơ bản đánh giá chất lượng nước: 8

1.2.3 Các phương pháp xử lý nước thải: 9

CHƯƠNG 2: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 14

2.1 Cơ sở lựa chọn dây chuyền công nghệ xử lý nước thải 14

2.2 Nồng độ chất bẩn của nước thải sinh hoạt 15

2.3 Chỉ tiêu nước thải sau khi xử lý 15

2.4.Lựa chọn quy trình công nghệ 16

2.5 Thuyết minh dây chuyền công nghệ 17

2.5.1 Ngăn tiếp nhận nước thải 17

2.5.2 Song chắn rác 17

2.5.3 Bể lắng cát 17

2.5.4 Bể lắng đứng đợt I 18

2.5.5 Bể Aeroten 18

2.5.6 Bể lắng đứng đợt II 18

2.5.7 Bể tiếp xúc clo 18

2.5.8 Bể nén bùn 19

2.5.9 Bể lắng 2 vỏ 19

2.5.10 Sân phơi bùn 20

CHƯƠNG 3:TÍNH TOÁN HỆ THỐNG XỬ LÝ 21

3.1 Ngăn tiếp nhận và trạm bơm nước thải 21

3.2 Xác định nồng độ bẩn của nước thải 22

3.3 Song chắn rác 22

3.4 Bể lắng cát: 26

3.5 Bể lắng đứng đợt I 30

3.5.1 Diện tích tiết diện ướt ống trung tâm được xác định theo công thức: 31

3.5.2 Diện tích tiết diện ướt của bể lắng đứng trong mặt bằng: 31

3.5.3 Đường kính của bể lắng đứng: 31

3.5.4 Đường kính của ống trung tâm: 31

3.5.5.Chiều cao tính toán của vùng lắng trong bể được tính toán theo công thức 32

3.5.6 Chiều cao phần hình nón của bể lắng đứng được xác định theo công thức: 32

3.5.7 Chiều cao tổng cộng của bể 32

3.5.8 Kích thước ngăn phân phối và ngăn tập trung nước của hai bể lắng 33

3.5.9 Hàm lượng chất lơ lửng của nước thải sau lắng 33

3.6 Tính toán bể aeroten 37

3.6.1 Xác định thể tích bể aerôten 39

3.6.2 Tính toán thiết bị khuếch tán khí: 40

3.7 Bể lắng đợt II 43

3.7.1 Diện tích tiết diện ướt ống trung tâm được xác định theo công thức: 43

3.7.3 Đường kính của bể lắng đứng: 44

3.7.4 Đường kính của ống trung tâm: 44

3.7.5 Chiều cao tính toán của vùng lắng trong bể được tính toán theo công thức: 44

3.7.6 Chiều cao phần hình nón của bể lắng đứng được xác định theo công thức: 44

3.7.7 Chiều cao tổng cộng của bể: 45

3.7.8 Hàm lượng chất lơ lửng trong nước thải sau lắng II 45

3.8 Bể tiếp xúc : 47

3.9 Bể nén bùn: 48

3.9.1 Tính toán lượng bùn dư dẫn đến bể nén bùn: 48

3.9.2 Tính toán kích thước bể nén bùn ( kiểu lắng đứng ): 50

CHƯƠNG 4: TÌM HIỂU CẤU TẠO VÀ NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG CỦA THIẾT BỊ CHÍNH 54

4.1.Khái niệm 54

4.3 Các yếu tố ảnh hưởng lên quá trình sinh học hiếu khí 55

4.4.Bùn hoạt tính 56

4.6.Kết cấu bể Arotank 58

4.7.Phân loại bể Arotank theo sơ đồ vận hành 58

4.7.1.Bể Arotank tải trọng thấp ( Arotank truyền thống) 58

4.7.2.Bể Arotank tải trọng cao một bậc 59

4.7.3 Bể Arotank tải trọng nhiều bậc 60

4.7.4.Arotank thông khí kéo dài 60

4.7.5.Bể Arotank thông khí cao có khuấy đảo hoàn chỉnh 60

4.7.6.Arotank với khí nén là oxi 61

MỞ ĐẦU

Cùng với sự phát triển của nông nghiệp, công nghiệp hiện đại cũng như tốc

độ đô thị hoá nhanh hiện nay dẫn tới các vấn đề môi trường ngày càng trở nên gaygắt hơn Nhiều loại chất thải như: khí thải, nước thải và chất thải rắn, thải ra ngàycàng nhiều và là nguyên nhân gây nên ô nhiễm môi trường Chính vì vậy mà vấn đềbảo vệ môi trường sinh thái đã và đang được nhiều quốc gia quan tâm

Ở nước ta, lượng nước sinh hoạt và công nghiệp thải ra nhiều mà khôngđược xử lý một cách thích hợp, đã làm ô nhiễm nguồn nước tự nhiên, ảnh hưởngđến sức khỏe con người và hệ sinh thái Do đó, vấn đề xử lý nước thải trở thànhnhiệm vụ hàng đầu Ở nhiều khu đô thị nước thải chưa qua xử lý, đổ trực tiếp xuốngsông hồ, gây ô nhiễm mức độ đáng báo động, điều này không những ảnh hưởngtrực tiếp đến sức khỏe người dân xung quanh mà còn dẫn tới những thiệt hại kinh tế

to lớn

Trong những năm qua, dịch vụ cấp thoát nước và vệ sinh môi trường củaViệt Nam đã dần dần được cải thiện đáng kể, bộ mặt đô thị đã có nhiều khởi sắc,sạch hơn, đẹp hơn Tuy nhiên việc xử lý nước thải, chất thải ở các đô thị Việt Namhiện nay vẫn còn nhiều vấn đề bất cập Nước thải từ các khu đô thị hiện nay thường

có các đặc trưng : có chứa thành phần hữu cơ ở nức cao; có chứa nhiều chất hoạtđộng bề mặt như chất tẩy rửa, xà phòng, nước rửa bát Vì vậy, việc đưa ra biện pháp

xử lý thích hợp đối với tính chất nước thải khu dân cư là rất cần thiết Việc thựchiện đề tài “thiết kế hệ thống xử lý nước thải khu dân cư hòa minh với quy mô 6000dân Chất lượng nước thải đạt loại A” sẽ giải quyết được vấn đề ô nhiễm nguồnnước từ khu dân cư, góp phần bảo vệ nguồn nước nhằm phục vụ lâu dài cho nhucầu phát triển kinh tế xã hội theo hướng phát triển bền vững

Em xin chân thành cảm ơn TS Bùi Xuân Đông đã tận tình hướng dẫn emtrong thời gian qua để em có thể hoàn thành đề tài này

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1 Hiện trạng môi trường nước lục địa:

Nước lục địa bao gồm nguồn nước mặt và nước dưới đất Nước mặt phân bốchủ yếu trong các hệ thống sông, suối, hồ, ao, kênh, rạch và các hệ thống tiêu thoátnước trong nội thành, nội thị Nước dưới đất hay còn gọi nước ngầm là tầng nước tựnhiên chảy ngầm trong lòng đất qua nhiều tầng đất đá, có cấu tạo địa chất khácnhau

Hiện nay, vấn đề ô nhiễm nước mặt, nước dưới đất đang ngày càng trở nênnghiêm trọng, đặc biệt tại các lưu vực sông và các sông nhỏ, kênh rạch trong nộithành, nội thị Nước dưới đất cũng đã có hiện tượng bị ô nhiễm và nhiễm mặn cụcbộ

1.2 Những cơ sở trong công nghệ xử lý nước thải

1.2.1 Thành phần nước thải

Các chất chứa trong nước thải chủ yếu là chất hữu cơ, chất vô cơ và các visinh vật gây bệnh( trang 6_xử lý nước thải đô thị và công nghiệp-tính toán thiết kếcông trình)

1.2.1.1 Các chất hữu cơ:

Dựa vào đặc điểm dể bị phân huỷ do vi sinh vật có trong nước mà có thểphân chất hữu cơ thành:

- Các chất hữu cơ dể bị phân huỷ:

Đó là các hợp chất protein, hyđratcacbon, chất béo nguồn gốc động vật vàthực vật Đây là những chất gây ô nhiễm chính có nhiều trong nước thải sinh hoạt,nước thải từ các xí nghiệp chế biến thực phẩm Các hợp chất này chủ yếu làm suygiảm oxy hoà tan trong nước dẫn đến suy thoái tài nguyên thuỷ sản và làm giảmchất lượng nước cấp sinh hoạt

- Các chất hữu cơ khó bị phân huỷ:

Đó là những chất có vòng thơm (hiđratcacbua của dầu khí), các chất đa vòngngưng tụ, các hợp chất clo hữu cơ, photpho hữu cơ… trong số các chất này có nhiềuhợp chất là các chất hữu cơ tổng hợp Hầu hết chúng là các chất có độc tính đối vớisinh vật và con người, chúng tồn lưu lâu dài trong môi trường và cơ thể sinh vật,gây độc tích luỹ, ảnh hưởng nguy hại đến cuộc sống.

- Một số hợp chất có độc tính cao trong môi trường nước:

Các chất hữu cơ có độc tính cao thường khó bị phân huỷ bởi vi sinh vật.Trong tự nhiên chúng khá bền vững, có khả năng tích luỹ và lưu giữ lâu dài trongmôi trường, gây ô nhiễm và làm ảnh hưởng xấu đến hệ sinh thái Chúng có thể gâyngộ độc hoặc là tác nhân gây những bệnh hiểm nghèo cho động vật cũng như conngười Các chất này thường gặp là polyclorophenol (PCP), polyclorobiphenyl(PCB), các thuốc trừ sâu, thuốc diệt cỏ…

Hàm lượng NO3- trong nước cao mà uống phải sẽ gây bệnh thiếu máu, làmtrẻ xanh xao do chức năng của hemoglobin bị giảm

Trong nước photpho thường ở các dạng muối photphat của axit photphorit(H2PO4-, HPO4-2, PO4-3), hợp chất photpho hữu cơ… bản thân photphat không phải

là chất gây độc, nhưng quá cao trong nước sẽ làm cho nước có hiện tượng “nở hoa”,làm giảm chất lượng nước

Chì có độc tính với não, có khả năng tích luỹ lâu dài trong cơ thể, nhiễm độc

có thể gây chất người Chì có trong nước thải các xí nghiệp sản xuất pin, acquy,luyện kim…Trên cơ sở liều chịu đựng của cơ thể là 3,5 µg/l, trong nước uống quiđịnh cho hàm lượng chì là 10 ÷ 40 µg/l, trong nước sinh hoạt theo TCVN là 0,05µg/l

+ Crom (Cr): có tính độc cao đối với người và động vật, độc nhất là Cr VI.Nồng độ cho phép của WHO đối với Cr là 0,05 mg/l trong nước uống, TCVN quiđịnh Cr VI trong nước sinh hoạt là 0,05 mg/l

- Một số chất vô cơ khác cần quan tâm ở trong nước:

+ Ion sunphat (SO4-2): khi ở nồng độ cao có thể gây ra bệnh đi tháo, mấtnước, nhiễm độc đối với cá, ảnh hưởng tới việc hình thành H2S trong nước…

+ Clorua (Cl-): làm nước có vị mặn, ở nồng độ cao có tác hại đối với câytrồng…

+ Hyđrosunfua (H2S): được hình thành chủ yếu từ môi trường nước yếm khí,

có mùi trứng thối Giới hạn phát hiện về mùi và vị của H2S trong nước là 0,05 ÷ 0,1mg/l và tiêu chuẩn chung cho nước sinh hoạt là dưới ngưỡng nồng độ cảm nhận vềmùi và vị

1.2.1.3 Các sinh vật gây bệnh có trong nước thải:

Các sinh vật gây bệnh cho người, động vật, thực vật gồm có vi khuẩn, virut,giun, sán… nhưng chủ yếu là vi khuẩn và virut

Các vi khuẩn samonella, shigella… thường sống rất lâu từ 40 ngày đến nhiềutháng trong nước thải, chúng gây bệnh thương hàn, bệnh lị… cho người và độngvật Ngoài ra, trong nước thải có thể có nhiều loại virut (như virut đường ruột, virutviêm gan A…) và các loại giun sán ( như sán lá gan, sán dây…).

1.2.2 Một vài thông số cơ bản đánh giá chất lượng nước:

1.2.2.1 Độ pH:

Độ pH là một trong những chỉ tiêu xác định đối với nước cấp và nước thải.Chỉ số này cho thấy cần thiết phải trung hoà hay không và tính lượng hoá chất cầnthiết trong quá trình xử lý đông keo tụ, khử khuẩn…

Sự thay đổi pH làm thay đổi các quá trình hoà tan hoặc keo tụ, làm tăng hoặcgiảm vận tốc của các phản ứng hoá sinh xảy ra trong nước

1.2.2.2 Chất rắn lơ lửng dạng huyền phù (SS):

SS là trọng lượng khô của chất rắn còn lại trên giấy lọc sợi thuỷ tinh khi lọc

1 lít nước qua phểu lọc Gooch rồi sấy khô ở 103 ÷ 105 0C tới khi trọng lượng khôngđổi Đơn vị tính thường dung là mg/l

1.2.2.3 Chỉ số BOD:

BOD: là nhu cầu oxy sinh học tức là lượng oxy cần thiết để oxy hoá các chấthữu cơ có trong nước bằng vi sinh vật

Xác định BOD được dùng rộng rải trong kỷ thuật môi trường để:

- Tính gần đúng lượng oxy cần thiết để oxy hoá các chất hữu cơ dể phân hủy

có trong nước thải

- Làm cơ sở tính toán kích thước các công trình xử lý

- Xác định hiệu suất xử lý của một số quá trình

- Đánh giá chất lượng nước sau khi xử lý được phép thải vào các nguồnnước

Phương pháp xác định BOD có một số hạn chế:

- Yêu cầu vi sinh vật trong mẫu phân tích cần phải có nồng độ các tế bào

- Nếu nước thải có các chất độc hại phải xử lý sơ bộ để loại bỏ các chất đó,sau đó mới tiến hành phân tích, đồng thời cần chú ý giảm ảnh hưởng của các vikhuẩn nitrat hoá.

- Thời gian phân tích quá dài

Trong thực tế người ta không thể xác định lượng oxy cần thiết để phân hủyhoàn toàn chất hữu cơ bằng phương pháp sinh học mà chỉ xác định chỉ số BOD5

BOD5: là lượng oxy cần thiết để oxy hoá các chất hữu cơ bằng vi sinh vật

trong 5 ngày đầu ở nhiệt độ 20 0C

số này càng cao thì mức độ ô nhiễm của nước càng nặng

1.2.2.5 Chỉ số nitơ, photpho:

Trong xử lý nước thải, người ta cũng thường hay xác định chỉ số tổng nitơ vàtổng photpho để chọn phương án làm sạch các ion này hoặc cân đối dinh dưỡngtrong kỹ thuật bùn hoạt tính

1.2.3 Các phương pháp xử lý nước thải:

Nước thải chứa nhiều tạp chất khác nhau, mục đích của quá trình xử lý nướcthải là khử các tạp chất đó sao cho sau khi xử lý đạt tiêu chuẩn chất lượng ở mứcchấp nhận được theo các chỉ tiêu đã đặt ra

Hiện nay có nhiều biện pháp xử lý nước thải khác nhau Thông thường quátrình được bắt đầu bằng phương pháp cơ học, tuỳ thuộc vào đặc tính, lưu lượngnước thải và mức độ làm sạch mà nguời ta chọn tiếp phương pháp hoá lí, hoá học,sinh học hay tổng hợp các phương pháp này để xử lý Các phương pháp xử lý nướcthải thường dùng:

1.2.3.1 Xử lý bằng phương pháp cơ học:

Phương pháp lọc:

- Lọc qua song chắn, lưới chắn:

Mục đích của quá trình này là loại bỏ những tạp chất, vật thô và các chất lơlửng có kích thước lớn trong nước thải để tránh gây ra sự cố trong quá trình vậnhành xử lý nước thải Song chắn, lưới chắn hoặc lưới lọc có thể đặt cố định hay diđộng, cũng có thể là tổ hợp cùng với máy nghiền nhỏ Thông dụng hơn là các songchắn cố định

- Lọc qua vách ngăn xốp:

Cách này được sử dụng để tách các tạp chất phân tán có kích thước nhỏ khỏinước thải mà các bể lắng không thể loại được chúng Phương pháp cho phép chấtlỏng đi qua và giữ pha phân tán lại, quá trình có thể xảy ra dưới tác dụng của áp suấtthủy tĩnh của cột chất lỏng, áp suất cao trước vách ngăn hoặc áp suất chân khôngsau vách ngăn

Phương pháp lắng:

- Lắng dưới tác dụng của trọng lực:

Phương pháp này nhằm loại các tạp chất ở dạng huyền phù thô ra khỏi nước

Để tiến hành quá trình người ta thường dùng các loại bể lắng khác nhau: bể lắng cát,

bể lắng cấp 1, bể lắng cấp 2 Ở bể lắng cát, dưới tác dụng của trọng lực thì cát nặng

sẽ lắng xuống đáy và kéo theo một phần chất đông tụ Bể lắng cấp 1 có nhiệm vụtách các chất rắn hữu cơ (60%) và các chất rắn khác Bể lắng cấp 2 có nhiệm vụtách bùn sinh học ra khỏi nước thải

- Lắng dưới tác dụng của lực ly tâm và lực nén:

Những hạt lơ lửng còn được tách bằng quá trình lắng dưới tác dụng của lực

ly tâm trong các xyclon thuỷ lực hoặc máy ly tâm

Ngoài ra, trong nước thải sản xuất có các tạp chất nổi (dầu mỡ bôi trơn, nhựa

1.2.3.2 Xử lý bằng phương pháp hoá lý và hoá học:

Phương pháp trung hoà:

Nước thải sản xuất của nhiều lĩnh vực có chứa axit hoặc kiềm Để nước thảiđược xử lý tốt ở giai đoạn xử lý sinh học cần phải tiến hành trung hòa và điểu chỉnh

pH về vùng 6,6 ÷ 7,6 Trung hòa còn có mục đích làm cho một số kim loại nặnglắng xuống và tách khỏi nước thải

Dùng các dung dịch axit hoặc muối axit, các dung dịch kiềm hoặc oxit kiềm

để trung hoà nước thải

Việc chọn loại hóa chất, liều lượng tối ưu của chúng, thứ tự cho vào nước, …phải được thực hiện bằng thực nghiệm Các chất đông tụ thường dùng là nhômsunfat, sắt sunfat, sắt clorua…

Phương pháp oxy hoá - khử:

Để làm sạch nước thải người ta có thể sử dụng các chất oxy hóa như: clo ởdạng khí và lỏng trong môi trường kiềm, vôi clorua (CaOCl2), hipoclorit, ozon,…

và các chất khử như: natri sunfua (Na2S), natri sunfit (Na2SO3), sắt sunfit (FeSO4),

… Trong phương pháp này các chất độc hại trong nước thải được chuyển thành cácchất ít độc hơn và tách ra khỏi nước bằng lắng hoặc lọc Tuy nhiên quá trình nàytiêu tốn một lượng lớn các tác nhân hóa học nên phương pháp này chỉ được dùngtrong những trường hợp khi các tạp chất gây nhiễm bẩn trong nước thải có tính chấtđộc hại và không thể tách bằng những phương pháp khác

Phương pháp hấp phụ:

Dùng để loại bỏ các chất bẩn hoà tan vào nước mà phương pháp xử lý sinhhọc cùng các phương pháp khác không loại bỏ được với hàm lượng rất nhỏ Thôngthường đây là các hợp chất hoà tan có độc tính cao hoặc các chất có mùi, vị và màurất khó chịu.

Các chất hấp phụ thường dùng: than hoạt tính, đất sét hoạt tính, silicagen,keo nhôm… Trong đó than hoạt tính được dùng phổ biến nhất

Phương pháp tuyển nổi:

Phương pháp này dựa trên nguyên tắc: các phần tử phân tán trong nước cókhả năng tự lắng kém nhưng có khả năng kết dính vào các bọt khí nổi lên trên bềmặt nước, sau đó người ta tách bọt khí cùng các phần tử dính ra khỏi nước Thựcchất đây là quá trình tách bọt hay làm đặc bọt

Khi tuyển nổi người ta thường thổi không khí thành bọt khí nhỏ li ti, phântán và bảo hòa trong nước

Phương pháp trao đổi ion:

Thực chất đây là quá trình trong đó các ion trên bề mặt các chất rắn trao đổivới các ion có cùng điện tích trong dung dịch khi tiếp xúc với nhau Các chất nàygọi là ionit, chúng hoàn toàn không tan trong nước

Phương pháp này loại ra khỏi nước nhiều ion kim loại như: Zn, Cu, Hg, Cr,Ni… cũng như các hợp chất chứa asen, xianua, photpho và cả chất phóng xạ Ngoài

ra còn dùng phương pháp này để làm mềm nước, loại ion Ca+2 và Mg+2 ra khỏi nướccứng

Các chất trao đổi ion có thể là các chất vô cơ hoặc hữu cơ có nguồn gốc tựnhiên hoặc tổng hợp như: zeolit, silicagen, đất sét, nhựa anionit và cationit…

1.2.3.3 Xử lý bằng phương pháp sinh học:

Cơ sở của phương pháp là dựa trên hoạt động sống của vi sinh vật, chủ yếu

là vi khuẩn dị dưỡng hoại sinh có trong nước thải Quá trình hoạt động của chúngcho kết quả là các chất hữu cơ gây nhiễm bẩn được khoáng hóa và trở thành những

phân hủy phụ thuộc vào cấu tạo của chất hữu cơ đó, độ hoà tan trong nước và hàngloạt các yếu tố ảnh hưởng khác.

Vi sinh vật trong nước thải sử dụng các hợp chất hữu cơ và một số chấtkhoáng làm nguồn dinh dưỡng và tạo ra năng lượng Quá trình dinh dưỡng làm chochúng sinh sản, phát triển tăng số lượng tế bào, đồng thời làm sạch các chất hữu cơhòa tan hoặc các hạt keo phân tán nhỏ Do đó trong xử lý nước thải người ta phảiloại bỏ các tạp chất phân tán thô hoặc các chất có hại đến sự hoạt động của vi sinhvật ra khỏi nước thải ở giai đoạn xử lý sơ bộ

1.2.4 Nước thải sinh hoạt khu đô thị

Là nước nhà tắm, giặt, hồ bơi, nhà ăn, nhà vệ sinh, nước rửa sàn nhà…Chúng chứa khoảng 58% chất hữu cơ và 42% chất khoáng Đăc điểm cơ bản củanước thải sinh hoạt là hàm lượng cao các chất hữu cơ không bền sinh học (nhưhydratcacbon, protein, mỡ); chất dinh dưỡng (photphat, nitơ); vi trùng; chất rắn vàmùi Nước thải sinh hoạt phát sinh từ các hộ dân cư, có lưu lượng nhỏ, nhưng bố trítrên địa bàn rất rộng, khó thu gom triệt để được xếp vào loại nguồn phân tán (non-point source)

Nước thải sinh hoạt chứa nhiều loài vi sinh vật gây bệnh và các độc tố củachúng Phần lớn các virut, vi khuẩn gây bệnh tả, vi khuẩn gây bệnh lỵ, vi khuẩn gâybệnh thương hàn…Ngoài ra nước thải sinh hoạt chứa thành phần dinh dưỡng rấtcao Nhiều trường hợp chất dinh dưỡng này vượt quá nhu cấu phát triển của vi sinhvật dung trong xử lý bằng phương pháp sinh học Trong công trình xử lý nươc theophương pháp sinh học, lượng dinh dưỡng cần thiết trung bình tính theo tỉ lệ BOD5:N: P là 100: 5: 1 Các chất hữu cơ có trong nước thải không phải được chuyển hóahết bởi các loài vi sinh vật mà có khoảng 20-40% BOD không qua quá trình chuyểnhóa bởi vi sinh vật, chúng chuyển ra cùng với bùn lắng

1.2.5.Đánh giá chất lượng nước thải

Bảng thông số ô nhiễm giới hạn cho phép

Thông số ô nhiễm Đơn vị Giớ

CHƯƠNG 2: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ

2.1 Cơ sở lựa chọn dây chuyền công nghệ xử lý nước thải

Việc lựa chọn sơ đồ dây chuyền công nghệ xử lý nước thải dựa vào :

- Tính chất , thành phần , chế độ thải của nước thải

- Mức độ cần thiết làm sạch nước thải

- Đặc điểm tự nhiên tại khu vực đó như điều kiện địa chất côngtrình , điều kiện khí tượng thuỷ văn ,

- Các đặc tính, thông số kỷ thuật các thiết bị có trên thị trường và chiphí đầu tư, bảo dưởng chúng

2.2 Nồng độ chất bẩn của nước thải sinh hoạt

Nước thải sinh hoạt của khu dân cư được xử lý sơ bộ trước khi xả ra vàonguồn tiếp nhận Chất lượng nước thải sau khi xử lý sơ bộ đạt tiêu chuẩn loại Atheo TCVN 6722-1995 Ta lấy các thông số tính toán cho các công trình xử lý ở giátrị bất lợi nhất, như sau:

2.3 Chỉ tiêu nước thải sau khi xử lý

Bảng 2.1 Chất lượng nước thải sinh hoạt khi tiến hành thải ra môi trường

(TCVN 6722-1995) ST

Nước thải

Song chắn rác

Ngăn tiếp nhận và trạm bơm nước thải

2.4.Lựa chọn quy trình công nghệ

2.5 Thuyết minh dây chuyền công nghệ

Nước thải từ mạng thu gom nước được đưa về trạm xử lý trung tâm bằngđường ống tự chảy, được đưa vào hệ thống xử lý Tại đây nước thải được xử lý lầnlượt qua các công trình đơn vị như sau:

2.5.1 Ngăn tiếp nhận nước thải

Nước thải của khu dân cư được bơm từ ngăn thu nước thải trong trạm bơmnước thải vào ngăn tiếp nhận nước thải trong trạm xử lý

Ngăn tiếp nhận nước thải sẽ được bố trí ở vị trí cao nhất để có thể từ đónước thải theo các mương dẫn tự chảy vào các công trình xử lý

2.5.2 Song chắn rác

Song chắn rác được sử dụng để giữ lại các chất rắn thô có kích thước lớn cótrong nước thải mà chủ yếu là rác nhằm tránh hiện tượng tắt nghẽn đường ống,mương dẫn hay hư hỏng bơm Khi lượng rác giữ lại đã nhiều thì dùng cào để càorác lên rồi tập trung lại đưa đến bãi rác và hợp đồng với công nhân vệ sinh đểchuyển rác đến nơi xử lý

Song chắn rác gồm các thanh đan sắp xếp cạnh nhau trên mương dẫn nước.Thanh đan có thể tiết diện tròn hay hình chữ nhật, thường là hình chữ nhật Songchắn rác thường dễ dàng trượt lên xuống dọc theo 2 khe ở thành mương dẫn và đặtnghiêng so với mặt phẳng ngang một góc 45o hay 60o để tăng hiệu quả, tiện lợi khilàm vệ sinh

2.5.3 Bể lắng cát

Bể lắng cát dùng để loại bỏ các tạp chất vô cơ không hoà tan như: cát, sỏi,sạn… và các vật liệu rắn khác có vận tốc lắng lớn hơn các chất hữu cơ có thể phânhuỷ trong nước thải Việc tách các tạp chất này ra khỏi nước thải nhằm bảo vệ cácthiết bị máy móc khỏi bị mài mòn, giảm sự lắng đọng các vật liệu nặng trong ống,bảo vệ bơm…

Bể có cấu tạo giống bể chứa hình chữ nhật, dọc một phía tường của bể đặtmột hệ thống ống sục khí nằm cao hơn đáy bể 20 ÷ 80 cm Dưới dàn ống sục khí là

máng thu cát Độ dốc ngang của đáy bể i = 0,2 ÷ 0,4, dốc nghiêng về phía máng thu

để cát trược theo đáy vào máng

Tại bể lắng cát không khí được đưa vào đáy bể, kết hợp với dòng nước chảythẳng tạo thành quỹ đạo vòng của chất lỏng và tạo dòng ngang có tốc độ không đổi

ở đáy bể Do tốc độ tổng hợp của các chuyển động đó mà các chất hữu cơ lơ lữngkhông lắng xuống nên trong thành phần cặn lắng chủ yếu là cát đến 90 ÷ 95% và ít

bị thối rữa Nhưng cần phải kiểm soát tốc độ thổi khí để đảm bảo tốc độ dòng chảy

đủ chậm để hạt cát lắng được, đồng thời dễ dàng tách cặn hữu cơ bám trên hạt và đủlớn không cho các cặn hữu cơ lắng Cát sau khi tách sẻ được chuyển đến sân phơicát

2.5.4 Bể lắng đứng đợt I

Nước thải sau khi qua bể lắng cát được dẫn đến bể lắng đứng đợt I Nhiệm

vụ của bể lắng đợt I là lắng các tạp chất phân tán nhỏ (chất lơ lững) dưới dạng cặnlắng xuống đáy bể hoặc nổi lên trên mặt nước

2.5.5 Bể Aeroten

Aeroten là công trình bê tông cốt thép có dạng hình chữ nhật hoặc hình tròn,thông dụng nhất hiện nay là các aeroten hình bể khối chữ nhật Tại bể aeroten nướcthải chảy qua suốt chiều dài của bể và được sục khí từ dưới đáy bể lên nhằm tăngcường lượng oxy hoà tan, tăng khả năng khuấy trộn môi trường và tăng hiệu quảquá trình oxy hoá chất bẩn hữu cơ có trong nước thải bởi vi sinh vật

Số lượng bùn hoạt tính sinh ra trong thời gian lưu nước trong bể aerotenkhông đủ để giảm nhanh hàm lượng các chất bẩn hữu cơ, do đó phải hoàn lưu bùnhoạt tính đã lắng ở bể lắng 2 vào đầu bể nhằm duy trì nồng độ đủ của vi sinh vật

I Bùn cặn sau khi ra khỏi bể lắng II thì một phần được tuần hoàn lại bể aeroten,phần bùn dư sẽ đưa đến bể nén bùn, còn nước thải sẽ đưa đến bể tiếp xúc clo.

Nước thải vào bể sẽ chảy theo đường dích dắc qua các ngăn để tạo điều kiệnthuận lợi cho quá trình tiếp xúc giữa clo với nước thải, khi đó sẽ xảy ra phản ứngthủy phân như sau:

Cl2 + H2O HCl + HOClAxit hypocloric HOCl rất yếu, không bền và dễ dàng phân hủy thành HCl vàoxy nguyên tử:

HOCl HCl + OHoặc có thể phân ly thành H+ và OCl- :

HOCl H+ + OClOCl- và oxy nguyên tử là các chất oxy hoá mạnh có khả năng tiêu diệt vikhuẩn

2.5.9 Bể lắng 2 vỏ

Hiện nay, để xử lý cặn trong điều kiện kỵ khí sử dụng chủ yếu ba loại công

trình: bể tự hoại, bể lắng hai vỏ, bể mêtan tuỳ thuộc vào công suất và những điềukiện khác để sử dụng một trong ba loại công trình này.

Trong trường hợp này, với công suất nhỏ ta sử dụng bể lắng hai vỏ.Bể lắnghai vỏ có hai nhiệm vụ chính là :lắng các tạp chất lơ lửng, chế biến cặn lắng bằngquá trình lên men kị khí

CHƯƠNG 3:TÍNH TOÁN HỆ THỐNG XỬ LÝ

+Lưu lượng nước thải sinh hoạt

Lượng nước thải trung bình ngày đêm:

qtb = Tiêu chuẩn thoát nước trung bình =180 ( l/ng/ng đ)

N = Dân số khu dân cư = 6000 người

Lưu lượng trung bình giờ :

Qtb.h = Qtb :24 = 10800 : 24 = 45 (m3/h )

Lưu lượng trung bình giây :

Qtb.s = Qtb.h :3600 = 450: 3,6 = 12,5 (l/s)

Với Q tbs=12,5 (l /s)→k=2,5−3 [ Bảng 3.2 (1_tr100)

K: hệ số không điều hòa, k =2,625

Lưu lượng lớn nhất theo ngày đêm :

Qmax ngđ = k Qtb =2,625.1080=2835 (m3/h )

Lưu lượng lớn nhất theo giờ:

Qmax1 h = k Qtb(h) =2,625.45=118,125 (m3/h ) Lưu lượng lớn nhất theo giây:

Qmax s = k Qtbs = 2,625.12,5=32,8 (l/s)

3.1 Ngăn tiếp nhận và trạm bơm nước thải

Nước thải sau khi xử lý sơ bộ đạt tiêu chuẩn cho phép đưa vào mạngthu gom chảy về trạm xử lý tập trung.Ngăn tiếp nhận nước thải đặt ở vị trí cao để từ

đó nước thải có thể chảy qua từng công trình đơn vị của trạm xử lý

Với Qmax h = 118,125 (m3/h ) Dựa vào bảng 3.4 (1-tr111), chọn ngăn tiếpnhận với các thông số như sau:

+ Đường ống áp lực từ trạm bơm đến ngăn tiếp nhận: 1 ống vớiđường kính d=250mm

+ Kích thước ngăntiếp nhận như sau:

Các thông số kỹ thuật của mương dẫn ở song chắn rác:

- Lưu lượng tính toán: Qtb.h = 118,125m3/h =0,033 m3/s = 33 l/s

* Tính toán mương dẫn: Dựa vào bảng 3_6 [ 1_ tr112 ]

- Chiều rộng của mương: B = 1,2m

- Độ dốc của mương: i = 0,8‰

- Vận tốc nước chảy trong mương: 0,7m/s

- Độ đầy h = 0,34 m

 Tính toán song chắn rác:

- Chiều sâu của lớp nước ở song chắn rác lấy bằng độ đầy h1 = h=0,34m

Số khe hở của song chắn rác: [ 1_tr114]

Q tb.s - lưu lượng lớn nhất của nước thải, Qmax.s = 0,33 m3/s.

V - tốc độ nước chảy qua song chắn, lấy bằng vận tốc nước chảy trongmương V = 0,7 (m/s)

l - khoảng cách giữa các khe hở, đối với song chắn rác tính chọn l =16

mm [1_ tr 114]

K - hệ số tính đến mức độ cản trở của dòng chảy cho hệ thống vào rác

K = 1,05

Vậy số khe hở của song chắn rác là 9 khe

Chiều rộng của song chắn rác được tính theo công thức sau:

Trong đó:

V - vận tốc của nước thải V = 0,72 m/s

K1 - hệ số kể đến tổn thất do vướng mắc rác ở song chắn

0,3 - chiều cao bảo vệ.

Chiều dài phần mở rộng trước thanh chắn rác L1

L1=BS− Bm

1,2−0,208

2 tg20o =0,824 (m) [1_ tr 115]

Trong đó: Bs : Chiều rộng của xong chắn rác, Bs = 1,8m

Bm : Chiều rộng của mương dẫn, Bm = 1,2m

ϕ : Góc nghiêng chỗ mở rộng, thường lấy ϕ = 200

Chiều dài phần mở rộng sau song chắn rác :

Hàm lượng chất lơ lững (SScr ) và BOD20 (Lcr ) của nước thải sau khi qua

Thông số Đơn vị Giá trị

Tốc độ dòng chảy trong mương m/s 0,72

Lưu lượng giờ lớn nhất m3/h

118,125 Kích thước mương đặt song chắn:

- Chiều rộng

- Chiều sâu

mm

1,20,72Chiều cao lớp nước trong mương m 0,34 Kích thước thanh chắn:

- Chiều rộng

- Bề dày

mmm

1,88

Số khe hở của song chắn rác khe 9Vận tốc dòng chảy qua song chắn m/s 0,72Hàm lượng chất lơ lững (SScr ) mg/L 200

Thời gian lưu từ 45 ÷ 90 s

Dùng bể lắng cát sục khí là bể hình chữ nhật dài trên mặt bằng Dọc theo chiềungang của tường, cách đáy 20÷80 cm, bố trí đường ống có khoang lỗ để thổi khí.Bên dưới ống ở đáy bể có rãnh thu cát

Hiệu suất làm việc của bể lắng cát thổi khí khá cao nhờ thổi khí sẽ tạo đượcchuyển động vòng kết hợp với chuyển động theo phương thẳng Do tốc độ tổng hợpcủa các chuyển động đó mà các chất bẩn hữu cơ không lắng xuống, nên trong thànhphần cặn lắng chủ yếu là cát đến 90 ÷ 95% và ít bị thối rửa [ 1 _ tr192]

F – là diện tích tiết diện ướt của một bể, m2

Qmax.s - là lưu lượng lớn nhất ( giây), Qmax.s = 118,1253600 = 0,033 m3/s

v - là tốc độ của nước thải trong bể ứng với chế độ lưu lượng lớn nhất,

v = 0,08÷ 0,12 m/s (Điều 6.3.4b- TCXD-51-84) Chọn v = 0,08 m/s [1 _ tr193]

L – chiều dài của bể, m

Htt- chiều sâu tính toán của bể lắng cát thổi khí, Htt = 0,37 m

U0 – độ khô thủy lực của hạt cát, mm/s

Lưu lượng không khí cần cung cấp cho bể lắng cát thổi khí được xác địnhtheo công thức:

V= D F n [1_ tr195]

Trong đó:

Qtb.ngd. - lưu lượng ngày đêm của nước thải, Qtb.ngd = 1080 m3/ ngđ

45 – là lượng cát có thể giữ lại từ 1000m3 nước thải (đại lượng thực nghiệm)

Q tbngày : lưu lượng nước thải trung bình ngày, Qtbngđ = 1080 M3/ngđ

q0: lượng cát trong 1000 m3 nước thải Chọn q0 = 0,15 [1_tr 198] Hàm lượng chất lơ lửng trong nước thải ra khỏi bể lắng cát thổi khí giảm đikhông đáng kể và sơ bộ có thể lấy bằng hàm lượng chất lơ lửng trong nước thải rakhỏi song chắn rác: SSlc = SScr = 200 mg/L

Nước thải sau khi qua bể lắng cát thổi khí BOD (L ) giảm 5%

Llc = Lcr (100 – 5)% = 900.(100 – 5)% = 855 mg/L

Bảng 3.2 Các thông số của bể lắng cát

1,110,740,37

Lượng cát trung bình sinh ra mỗi ngày m3/ngày.đ 0,162

Hàm lượng chất lơ lững (SSlc ) mg/L 200

Nhu cầu oxy sinh hóa BOD20 (Llc ) mg/L 855

3.5 Bể lắng đứng đợt I

Bể lắng được lựa chọn để tính toán thiết kế căn cứ vào công suất của trạm xử lý,

vì công suất ¿ 20000 m 3/ ng.đ Chọn bể lắng đứng TCXD-5184_Điều

6.5.1[1_tr251]

Bể lắng đứng có mặt bằng dạng hình tròn hoặc vuông, đáy hình nón hoặc hopcụt, có cấu tạo đơn giản, đường kính của bể không vượt quá 3 lần chiều sâu côngtác và có thể đến 10 m

* Các số liệu đầu vào bể lắng đứng I:

- Lưu lượng tính toán: Qtb.h = 45 m3/h =0,0125( m3/s )

- Hàm lượng chất lơ lửng SSL1: Chh = 200(mg/l)

* Tính toán bể lắng đứng gồm các nội dung sau:

3.5.1 Diện tích tiết diện ướt ống trung tâm được xác định theo công thức:

Qtb.s - lưu lượng trung bình ( giây), Qtb.s = 0,0125 (m3/s).

vtt - tốc độ chuyển động của nước trong ống trung tâm, lấy không lớnhơn 30 mm/s (0,03m/s), chọn vtt = 30 mm/s [1_tr 251]

3.5.2 Diện tích tiết diện ướt của bể lắng đứng trong mặt bằng:

v – tốc độ chuyển động của nước trong bể lắng đứng, chọn v = 0,7(mm/s) [1_tr251]

Chọn 4 bể lắng đứng và diện tích của mỗi bể trong mặt bằng sẽ là:

F1=F+f

n =

0 ,4166+17 ,857

4 =4, 5684 (m2) [1_tr 253]Trong đó: n- số bể lắng, n = 4

Trong đó: t – thời gian lắng, chọn t = 1,5h [1_ tr 253]

3.5.6 Chiều cao phần hình nón của bể lắng đứng được xác định theo công thức:

Trong đó: h2 – chiều cao lớp trung hòa, m

h3 – chiều cao giả định của lớp cặn trong bể, m