Thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt

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.

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 trìnhđơn 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

M C L C Ụ Ụ

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 ly 12

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

2 Sơ đồ xử ly 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 ly 22

1. Tiền xử ly: 22

2. Xử ly 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 ly 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 lýnước 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

QCVN : Quy chuẩn Việt Nam

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 AAOHình 1.5 Hệ thống xử lý nước thải áp dụng công nghệ USABHình 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 củacộng đồng như: tắm, giặt giũ, tẩy rửa, vệ sinh cá nhân… thường được thải từ các căn hộ, cơquan, trường học, bệnh viện, chợ và các công trình khác Lượng nước thải sinh hoạt phụthuộc vào dân số, tiêu chuẩn và hệ thống cấp thoát nước Nước thải sinh hoạt tại các đô thịthường có tiêu chuẩn cao hơn vùng ngoại thành và nông thôn do lượng nước thải tính trênđầu người có sự khác biệt Nước thải sinh hoạt ở đô thị thường được thoát bằng hệ thốngthoát nước dẫn ra kênh rạch, còn các vùng ngoại thành và nông thôn do không có hệ thốngthoát nước nên thường được thải trực tiếp vào các ao hồ hoặc thoát bằng biện pháp tựthấm

2 Các thành phần chính

Các chất chứa trong nước thải bao gồm: các chất hữu cơ, vô cơ và các vi sinh vật Cácchất 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]

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)

106-107

5003501503502005005020100

107-108

10007003006004008008535150

108-109

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 giunsán… 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 củanước thải được lựa chọn để làm cơ sở thiết kế như sau:

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

Bảng 1.4: QCVN 14:2008/BTNMT

ực

trạng ô nhiễm tại Việt Nam [10]

301020

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 ratại VN, nhưng cơ sở hạ tầng lại phát triển không cân xứng, đặc biệt là hệ thống xử lý nướcthải sinh hoạt tại VN vô cùng thô sơ Có thể nói rằng, người Việt Nam đang làm ô nhiễmnguồn 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 nướcthải, trong đó 41% là nước thải sinh hoạt, 57% nước thải công nghiệp, 2% nước thải bệnhviện Hiện chỉ có 5/31 bệnh viện có hệ thống xử lý nước thải; 36/400 cơ sở sản xuất có hệthống xử lý nước thải Phần lớn nước thải không được xử lý đổ vào các sông Tô Lịch vàKim 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 thảichưa qua xử lý cũng đổ ra các hồ Tuy lượng thải ra lớn như vậy, nhưng cho đến nay, HàNội 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 vớitổng 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 truyềnnhiễm ở nước ta liên quan đến nguồn nước Người dân ở cả nông thôn và thành thị đangphải đối mặt với nguy cơ mắc bệnh do môi trường nước đang ngày một ô nhiễm trầmtrọng

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

Bể xử lý sinh họcBể lắng cấp II

Bể khử trùngThải

Nước thải

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

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

2 Sơ đồ xử ly nước thải điển hình:

Hình 1.2: Sơ đồ xử ly nước thải điển hình

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

3.1 Nhà máy xử ly nước thải Yên Sở:

Với công suất xử lý 200.000m3/ ngaydem.Cửa thu nước và vớt rác trên sông KimNgưu và Sét, bốn hệ thống tách rác trong đó 3 hệ thống được bố trí tại 3 đập tràn hồYên Sở và một hệ thống tại đập Thanh Liệt Nhà bơm chính gồm 2 trạm bơm sông kimNgưu 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 tiacực tím

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

 Sử dụng công nghệ xử ly 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 baogồm "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 thayđổi linh hoạt: làm đầy – tĩnh, làm đầy – hòa trộn, làm đầy – sục khí, tạo môitrường thiếu khí và hiếu khí trong bể

Song chắn

Bể lắng thứ cấp

Trạm bơm

Bể nén bùn trọng lựcBể metan

bùn

Xe tải chở bùn

Khử trùng clo

Nước sau

xử lýNước thải

Môi trường

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

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 nổitrên 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 ly nước thải bằng phương pháp AAO

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

 Thuyết minh sơ đồ công nghệ:

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

o Quá trình xử ly Anaerobic (xử ly 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, visinh vật kỵ khí sẽ hấp thụ các chất hữu cơ hòa tan có trong nước thải, phân hủy vàchuyển hóa chúng thành các hợp chất ở dạng khí Bọt khí sinh ra bám vào các hạtbùn cặn Các hạt bùn cặn này nổi lên trên làm xáo trộn, gây ra dòng tuần hoàn cục bộtrong lớp cặn lơ lửng

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

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

vàphotpho, 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 cơchứa photpho sẽ được hệ vi khuẩn Acinetobacter chuyển hóa thành các hợp chất mớikhông chứa photpho và các hợp chất có chứa photpho nhưng dễ phân hủy đối với chủngloại vi khuẩn hiếu khí

o Quá trình Oxic ( xử ly 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 hoạttính) tồn tại ở dạng lơ lửng sẽ hấp thụ oxy và chất hữu cơ (chất ô nhiễm) và sử dụngchất dinh dưỡng là Nitơ & Photpho để tổng hợp tế bào mới, CO2, H2O và giải phóngnăng 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 Tuynhiên quá trình tổng hợp tế bào mới vẫn chiếm ưu thế do trong bể duy trì các điềukiện tối ưu vì vậy số lượng tế bào mới tạo thành nhiều hơn tế bào bị phân hủy và tạothành 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 màkhông 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 nhauđòi hỏi khả năng vận hành của công nhân vận hành

3.3 Công nghệ xử ly nước thải UASB

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

 Thuyết minh quy ưình công nghệ xử ly :

UASB là viết tắt của cụm từ Upflow Anaerobic Sludge Blanket, tạm dịch là bể xử lýsinh 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 giớihạn ở mức thấp nhất là 100mg/l; nếu SS>3000mg/l thì không thích hợp để xử lý bằngUASB

UASB là quá trình xử lý sinh học kỵ khí, trong đó nước thải sẽ được phân phối từdưới lên và được khống chế vận tốc phù hợp (v<1m/h) Cấu tạo của bể UASB thông thườngbao 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 quátrình phân hủy chất hữu cơ bởi các vi sinh vật, hiệu quả xử lý của bể được quyết định bởitầng vi sinh này Hệ thống tách pha phía trên bể làm nhiệm vụ tách các pha rắn – lỏng vàkhí, 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 chiphí xử lý;

- Loại bỏ chất hữu cơ với lượng lớn, hiệu quả Xử lý BOD trong khoảng 600 ÷ 15000mg/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, dệtnhuộm, sản xuất bánh tráng, sản xuất tinh bột,…

thự và nhà nghỉ nhằm mang lại cho mọi người được hưởng một bầu không khí tronglành, 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 liệurắn, 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 bằngphương 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

20

Hiện ở Việt Nam đã có công trình ứng dụng hệ thống Johkasou là nhà N-06 khu đô thịmới Dịch Vọng do Công ty Cổ phần phát triển đô thị Từ Liêm (LIDECO) làm chủ đầu tư.Với thể tích 3,6 mét khối, công suất xử lý 2m3/ngày đêm phù hợp cho 10-15 người sinhhoạt được đặt tại tầng 1 Kết quả kiểm nghiệm của các cơ quan quản lý môi trường BộTN&MT, Viện Khoa học và Công nghệ môi trường (INEST) sau gần 2 năm khu đô thị sửdung hệ thống này, cho thấy: Nước thải sau xử lý của bộ Johkasou đạt chất lượng tốt hơntiêu chuẩn xả thải của Việt Nam: TCVN 6772:2000

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

Thuyết minh công nghệ

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

Nước thải ==> Kị khí ==> Thiếu khí ==> Hiếu khí (Bùn hoạt tính cùng với các hạt vậtliệu 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, lànguồn 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 vàNO3-N Lượng Photphat thừa sẽ được hấp thu bởi các vật liệu trung gian bám dính và đượclưu giữ tại đấy Tại đây các dòng khí từ đáy kết hợp với các vách thiết kế đặc biệt sẽ tạo dòngxoáy khuấy trộng bùn đáy

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

Ưu điểm:

- Được thiết kế với các tấm chắn đặc biệt để ngăn trở dòng chảy tạo ra lực xoáy đảo trộn

- Có lượng chất rắn huyền phù của chất lỏng hỗn hợp (bùn hoạt tính) cao (do các quá trình tái hồi bùn nội bộ) dẫn đến giảm đến tối thiểu thời gian lưu nước trong các bể phản ứng

- 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 nhe, 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 ly

1 Tiền xử ly:

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 dụngsong chắn ráchoặc lưới lọc:

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

Song chắn rác hoặc lưới chắn rác đặt trước trạm bơm trên đường tập trung nước thảichảy vào trạm bơm Song chắn rác nên đặt nghiêng về phía sau so với dòng chảy một góc45-60°, song chắn gồm các thanh kim loại (thép không rỉ) tiết diện 5x20mm đặt cách nhau20-50mm 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 trênhoặc bên cạnh mương đặt song, lưới chắn rác phải bô trí sàn thao tác đủ chỗ để thùng rác vàđường vận chuyển

2 Xử ly sơ bộ:

có nhiệm vụ lắng cát và tách dầu mỡ ra khỏi nước thải, đồngthời 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 lýcặn 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 nhữngmục đích xây dựng

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

• 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 thunước đầu ra Bể lắng cat ngang chỉ ứng dụng cho trạm xử lýcông suất nhỏ nhưng hiệuquả 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 khíứng dụng được cho các trạm xử lý công suất lớn, hiệu quả cao không phụ thuộc vào lunlượng

• 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 táchra

Thiết kê bể lắng cát thường dựa trên việc loại bỏ những phân tử bằng phương pháp lắngtrọng 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 củanước thải Chất lơ lửng nặng sẽ từ từ lắng xuống đáy, các chất lơ lửng nhe sẽ nổi lên bềmặt 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

24

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

- 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 lắngđứng 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 rồithu 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 sinhvật để khử các hợp chất hữu cơ chứa Cacbon, Nito và Photpho trong nước thải Đây làbước 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 bểthổi khí lien tục (aeroten) bể sinh học hoạt động theo mẻ (SBR), công nghệ kết hợp quátrình yếm khí - thiếu khí - hiếu khí AAO, công nghệ thiếu khí, hiếu khí, kênh oxy hóahoàn toàn Mỗi công nghệ đều có ưu và nhược điểm khác nhau, việc lựa chọn thườngdựa vào nồng độ các trạng thái các chất hữu cơ dễ bị oxi hóa trong nước thải, điều kiệnmôi 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, hoặcgiảm ép thể tích và vận chuyển về bãi chôn lấp

5 Giai đoạn khử trùng:

Nhằm tiêu diệt vi sinh vật có hại, là giai đoạn bắt buộc với một số loại nước thải nhằmbảo 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 thảivào môi trường không khí

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 ly

301020

26