Thiết kế hệ thống xử lý nước thải đô thị

MỤC LỤCLỜI MỞ ĐẦU1Chương 1. LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT2 1.1.Sự cần thiết đầu tư2 1.2.Giới thiệu chung về thành phố Đà Nẵng2 1.2.1.Đặc điểm về vị trí địa lí2 1.2.2.Đặc điểm khí hậu2 1.2.3.Đặc điểm về địa hình3 1.2.4.Diện tích, dân số và đơn vị hành chính3 1.3.Giới thiệu chung về quận Cẩm Lệ và Hải Châu4 1.3.1.Giới thiệu chung về quận Cẩm Lệ4 1.3.2.Giới thiệu chung về quận Hải Châu4Chương 2. TỔNG QUAN6 2.1.Giới thiệu tài nguyên nước6 2.1.1.Tài nguyên nước đối với cuộc sống con người6 2.1.2.Nguồn nước và phân bố trong tự nhiên6 2.1.3.Tài nguyên nước ở Việt Nam6 2.2.Hiện trạng môi trường nước lục địa6 2.3.Thành phần và đặc tính của nước thải7 2.3.1.Các chất hữu cơ7 2.3.2.Các chất vô cơ7 2.3.3.Các vi sinh vật gây bệnh có trong nước thải8 2.4.Các phương pháp xử lí nước thải8 2.4.1.Xử lí bằng phương pháp cơ học8 2.4.2.Xử lí bằng phương pháp hóa lí và hóa học9 2.4.3.Xử lí bằng phương pháp xử lý sinh học 10 2.5.Chọn phương pháp xử lí15Chương 3. CHỌN VÀ THUYẾT MINH CÔNG NGHỆ XỬ LÝ17 3.1.Chọn quy trình công nghệ17 3.2.Thuyết minh dây chuyền công nghệ18 3.2.1.Ngăn tiếp nhận nước thải18 3.2.2.Song chắn rác 18 3.2.3.Bể lắng cát ngang17 3.2.4.Bể làm thoáng sơ bộ19 3.2.5.Bể lắng li tâm đợt I19 3.2.6.Bể Aeroten sục khí liên tục19 3.2.7.Bể lắng đợt li tâm đợt II20 3.2.8.Máng trộn20 3.2.9.Bể tiếp xúc li tâm20 3.2.10.Bể nén bùn li tâm21 3.2.11.Bể mêtan21 3.2.12.Sân phơi bùn( hoặc máy ép bùn)21Chương 4. TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ XỬ LÍ NƯỚC THẢI22 4.1.Xác định lưu lượng tính toán của nước thải22 4.1.1.Lưu lượng nước thải sinh hoạt22 4.1.2.Lưu lượng nước thải công nghiệp 23 4.1.3.Lưu lượng tổng cộng của nước thải sinh hoạt và công nghiệp24 4.1.4.Xác định nồng độ bẩn của nước thải24 4.1.5.Dân số tính toán25 4.1.6.Mức độ cần thiết xử lí nước thải26 4.2.Tính toán cho các công trình đơn vị26 4.2.1.Ngăn tiếp nhận nước thải26 4.2.2.Song chắn rác27 4.2.3.Bể lắng cát ngang32 4.2.4.Bể lắng li tâm đợt 135 4.2.5.Bể làm thoáng sơ bộ37 4.2.6.Bể Aeroten40 4.2.7.Bể lắng li tâm đợt 244 4.2.8.Bể nén bùn47 4.2.9.Bể mêtan49 4.2.10.Tính toán công trình làm ráo nước trong cặn53 4.2.11.Tính toán các công trình phụ trợ63Chương 5. TÍNH TOÁN XÂY DỰNG VÀ QUY HOẠCH TỔNG MẶT BẰNG 64 5.1.Bố trí mặt bằng trạm xử lí nước thải64 5.1.1.Chọn vị trí xây dựng64 5.1 2.Mặt bằng tổng thể và cao trình của trạm xử lí64 5.2.Các công trình xây dựng của trạm65 5.2.1.Ngăn tiếp nhận65 5.2.2.Song chắn rác65 5.2.3.Bể lắng cát65 5.2.4.Bể làm thoáng sơ bộ65 5.2.5.Bể lắng đợt 165 5.2.6.Bể Aeroten65 5.2.7.Bể lắng đợt 266 5.2.8.Bể nén bùn66 5.2.9.Bể mêtan66 5.2.10.Bể tiếp xúc66 5.2.11.Máng trộn67 5.2.12.Sân phơi bùn67 5.2.13.Sân phơi cát67 5.2.14.Nhà điều hành67 5.2.15.Trạm khí nén67 5.2.16.Trạm bơm bùn67 5.2.17.Hố tập trung nước tách từ sân phơi bùn67 5.2.18.Hố tập trung nước tách từ sân phơi cát67 5.2.19.Nhà đặt máy ép bùn68 5.2.20.Phòng hóa chất68 5.2.21.Nhà tắm và nhà vệ sinh68 5.2.22.Khu nhà hành chính68 5.2.23.Kho chứa clo và clorator68 5.3.Diện tích khu đất xây dựng68Chương 6. VẬN HÀNH VÀ KIỂM TRA HỆ THỐNG71 6.1.Nguyên tắc vận hành71 6.1.1.Các công trình sinh học71 6.1.2.Các công trình khác72 6.1.3. Một số nguyên tắc quản lý72 6.1.4.Nguyên nhân và biện pháp khắc phục sự cố trong vận hành hệ thống73 6.2.Kiểm tra hệ thống76Chương 7. AN TOÀN LAO ĐỘNG77

1.2.Giới thiệu chung về thành phố Đà Nẵng 2

1.2.1.Đặc điểm về vị trí địa lí 2

1.2.2.Đặc điểm khí hậu 2

1.2.3.Đặc điểm về địa hình 3

1.2.4.Diện tích, dân số và đơn vị hành chính 3

1.3.Giới thiệu chung về quận Cẩm Lệ và Hải Châu 4

1.3.1.Giới thiệu chung về quận Cẩm Lệ 4

1.3.2.Giới thiệu chung về quận Hải Châu 4

Chương 2 TỔNG QUAN 6

2.1.Giới thiệu tài nguyên nước 6

2.1.1.Tài nguyên nước đối với cuộc sống con người 6

2.1.2.Nguồn nước và phân bố trong tự nhiên 6

2.1.3.Tài nguyên nước ở Việt Nam 6

2.2.Hiện trạng môi trường nước lục địa 6

2.3.Thành phần và đặc tính của nước thải 7

2.3.1.Các chất hữu cơ 7

2.3.2.Các chất vô cơ 7

2.3.3.Các vi sinh vật gây bệnh có trong nước thải 8

2.4.Các phương pháp xử lí nước thải 8

2.4.1.Xử lí bằng phương pháp cơ học 8

2.4.2.Xử lí bằng phương pháp hóa lí và hóa học 9

2.4.3.Xử lí bằng phương pháp xử lý sinh học 10

2.5.Chọn phương pháp xử lí 15

Chương 3 CHỌN VÀ THUYẾT MINH CÔNG NGHỆ XỬ LÝ 17

3.1.Chọn quy trình công nghệ 17

3.2.Thuyết minh dây chuyền công nghệ 18

3.2.1.Ngăn tiếp nhận nước thải 18

3.2.2.Song chắn rác 18

3.2.3.Bể lắng cát ngang 17

3.2.4.Bể làm thoáng sơ bộ 19

3.2.5.Bể lắng li tâm đợt I 19

3.2.6.Bể Aeroten sục khí liên tục 19

3.2.7.Bể lắng đợt li tâm đợt II 20

3.2.8.Máng trộn 20

3.2.9.Bể tiếp xúc li tâm 20

NƯỚC THẢI 22

4.1.Xác định lưu lượng tính toán của nước thải 22

4.1.1.Lưu lượng nước thải sinh hoạt 22

4.1.2.Lưu lượng nước thải công nghiệp 23

4.1.3.Lưu lượng tổng cộng của nước thải sinh hoạt và công nghiệp 24

4.1.4.Xác định nồng độ bẩn của nước thải 24

4.1.5.Dân số tính toán 25

4.1.6.Mức độ cần thiết xử lí nước thải 26

4.2.Tính toán cho các công trình đơn vị 26

4.2.1.Ngăn tiếp nhận nước thải 26

4.2.2.Song chắn rác 27

4.2.3.Bể lắng cát ngang 32

4.2.4.Bể lắng li tâm đợt 1 35

4.2.5.Bể làm thoáng sơ bộ 37

4.2.6.Bể Aeroten 40

4.2.7.Bể lắng li tâm đợt 2 44

4.2.8.Bể nén bùn 47

4.2.9.Bể mêtan 49

4.2.10.Tính toán công trình làm ráo nước trong cặn 53

4.2.11.Tính toán các công trình phụ trợ 63

Chương 5 TÍNH TOÁN XÂY DỰNG VÀ QUY HOẠCH TỔNG MẶT BẰNG 64

5.1.Bố trí mặt bằng trạm xử lí nước thải 64

5.1.1.Chọn vị trí xây dựng 64

5.1 2.Mặt bằng tổng thể và cao trình của trạm xử lí 64

5.2.Các công trình xây dựng của trạm 65

5.2.1.Ngăn tiếp nhận 65

5.2.2.Song chắn rác 65

5.2.3.Bể lắng cát 65

5.2.4.Bể làm thoáng sơ bộ 65

5.2.5.Bể lắng đợt 1 65

5.2.6.Bể Aeroten 65

5.2.7.Bể lắng đợt 2 66

5.2.8.Bể nén bùn 66

5.2.9.Bể mêtan 66

5.2.10.Bể tiếp xúc 66

5.2.15.Trạm khí nén 67

5.2.16.Trạm bơm bùn 67

5.2.17.Hố tập trung nước tách từ sân phơi bùn 67

5.2.18.Hố tập trung nước tách từ sân phơi cát 67

5.2.19.Nhà đặt máy ép bùn 68

5.2.20.Phòng hóa chất 68

5.2.21.Nhà tắm và nhà vệ sinh 68

5.2.22.Khu nhà hành chính 68

5.2.23.Kho chứa clo và clorator 68

5.3.Diện tích khu đất xây dựng 68

Chương 6 VẬN HÀNH VÀ KIỂM TRA HỆ THỐNG 71

6.1.Nguyên tắc vận hành 71

6.1.1.Các công trình sinh học 71

6.1.2.Các công trình khác 72

6.1.3 Một số nguyên tắc quản lý 72

6.1.4.Nguyên nhân và biện pháp khắc phục sự cố trong vận hành hệ thống 73

6.2.Kiểm tra hệ thống 76

Chương 7 AN TOÀN LAO ĐỘNG 77

LỜI MỞ ĐẦU



Cuộc cách mạng khoa học kỹ thuật cùng với những diễn biến mạnh mẽ về kinh tế – xã hội mang tính toàn cầu với tốc độ phát triển rất nhanh chóng trong những thập kỷ qua đã làm cho tác động của con người tới môi trường ngày càng trở nên sâu sắc, đe dọa sự tồn tại và phát triển của chính loài người và thiên nhiên Do

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

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

Trong giai đoạn thúc đẩy công nghiệp hoá và hiện đại hoá, nước ta cũng không nằm ngoài khung cảnh chung đó Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của đất nước thì vấn đề môi trường cũng trở nên gay gắt hơn Trong đó, ô nhiễm đô thị mà đặt biệt là từ nguồn nước thải và vấn đề xử lý nó đã trở thành nhiệm vụ hàng đầu của các chuyên gia kỹ thuật nói riêng và của toàn xã hội nói chung

Với việc thực hiện đề tài: “ Thiết kế hệ thống xử lý nước thải khu đô thị

330.000 dân - Chất lượng nước thải sau xử lý đoạt loại A (TCVN) ” sẽ giải quyết

được vấn đề ô nhiễm từ nguồn nước thải của đô thị, góp phần bảo vệ nguồn nước nhằm phục vụ lâu dài cho nhu cầu phát triển kinh tế xã hội theo hướng phát triển bền vững

CHƯƠNG 1 LẬP LUẬN KINH TẾ KĨ THUẬT 1.1.Sự cần thiết đầu tư:

Ở khu vực đô thị, nhất là các đô thị phát triển, đời sống dân cư càng cao thì lượng chất thải càng nhiều Trong đó nước thải là một nguồn ô nhiễm đáng lo ngại của khu vực đô thị, nhất là các đô thị của Việt Nam

Thành phố Đà Nẵng là một đô thị đang phát triển về nhiều mặt, đời sống dân

cư ngày càng cao Vấn đề nước thải đô thị đang trở thành vấn đề nhức nhối của thành phố, đặc biệt ở các quận Cẩm Lệ và Hải Châu với số dân xấp xỉ 330.000 người cùng với khu công nghiệp Hòa Cầm Do đó, việc xây dựng một hệ thống xử

lí nước thải hoạt động hiệu quả ở khu vực này là rất cần thiết để đảm bảo môi trường trong lành cho cư dân thành phố và khách du lịch, nhất là trong giai đoạn thành phố đang thực hiện đề án môi trường và phát triển du lịch

1.2.Giới thiệu chung về thành phố Đà Nẵng: [6]

Đà Nẵng là thành phố lớn của vùng duyên hải miền Trung và đứng thứ tư trong cả nước Đà Nẵng cách thủ đô Hà Nội 759 km về phía Nam, cách thành phố

Hồ Chí Minh 974 km về phía Bắc và nằm trên trục đường quốc lộ 1A

Lượng mưa trung bình hàng năm là 2.504,57 mm/năm; lượng mưa cao nhất vào các tháng 10, 11, trung bình từ 550 - 1.000 mm/tháng; thấp nhất vào các tháng

Hướng gió chủ yếu vào mùa nóng là Đông Nam và vào mùa lạnh là Đông Bắc, tốc độ gió trung bình là 3-4 m/s

1.2.3.Đặc điểm về địa hình:

Địa hình thành phố Đà Nẵng vừa có đồng bằng vừa có núi, vùng núi cao và dốc tập trung ở phía Tây và Tây Bắc, từ đây có nhiều dãy núi chạy dài ra biển, một

số đồi thấp xen kẽ vùng đồng bằng ven biển hẹp

Địa hình đồi núi chiếm diện tích lớn, độ cao khoảng từ 700-1.500m, độ dốc lớn (>400), là nơi tập trung nhiều rừng đầu nguồn và có ý nghĩa bảo vệ môi trường sinh thái của thành phố

Hệ thống sông ngòi ngắn và dốc, bắt nguồn từ phía Tây, Tây bắc và tỉnh Quảng Nam

Đồng bằng ven biển là vùng đất thấp chịu ảnh hưởng của biển bị nhiễm mặn,

là vùng tập trung nhiều cơ sở nông nghiệp, công nghiệp, dịch vụ, quân sự, đất ở và các khu chức năng của thành phố

1.2.4.Diện tích, dân số và đơn vị hành chính:

-Diện tích: Thành phố Đà Nẵng có diện tích tự nhiên là 1.255,53 km2;

trong đó, các quận nội thành chiếm diện tích 213,05 km2, các huyện ngoại thành chiếm diện tích 1.042,48km2

-Dân số và đơn vị hành chính:

Quận Thanh Khê 149.637 16084,81 167.830 17,126

Quận Ngũ Hành Sơn 41.895 1146,61 50.097 1,347

1.3.Giới thiệu chung về quận Cẩm Lệ và Hải Châu:[6]

1.3.1.Giới thiệu chung về quận Cẩm Lệ:

Cẩm Lệ là một quận mới trên địa bàn thành phố, được thành lập vào ngày 29/8/2005 trên cơ sở toàn bộ diện tích tự nhiên và dân số của phường Khuê Trung thuộc quận Hải Châu với tổng diện tích tự nhiên là 3.330ha và 71.429 nhân khẩu

Quận Cẩm Lệ có địa giới hành chính: Đông giáp quận Ngũ Hành Sơn; Tây

và Nam giáp huyện Hòa Vang; Bắc giáp các quận Liên Chiểu, Thanh Khê, Hải Châu với 6 đơn vị hành chính trực thuộc là các phường Khuê Trung, Hòa Thọ Đông, Hòa Thọ Tây, Hòa An, Hòa Phát, Hòa Xuân Cơ cấu kinh tế quận hầu hết là kinh tế nông nghiệp và tiểu thủ công nghiệp

1.3.2 Giới thiệu chung về quận Hải Châu:

*Diện tích: 24,08 km2, chiếm 1,92% diện tích toàn thành phố

* Dân số (năm 2003): 208.281 người, chiếm 27,68% số dân toàn thành phố

* Mật độ dân số: 8.650 người/km2

Quận Hải Châu là quận trung tâm của thành phố Đà Nẵng, được thành lập từ tháng 01/1997 Phía Bắc giáp Vịnh Đà Nẵng, Tây giáp quận Thanh Khê và huyện

Hòa Vang, Đông giáp quận Sơn Trà và quận Ngũ Hành Sơn, Nam giáp huyện Hòa Vang

Là một quận trung tâm, nằm sát trục giao thông Bắc Nam và cửa ngõ ra biển Đông Với một hệ thống hạ tầng giao thông phát triển mạnh, đồng thời là trung tâm hành chính, thương mại, dịch vụ của thành phố, tập trung đông dân cư và các cơ quan, văn phòng của hầu hết các doanh nghiệp trên địa bàn thành phố; quận Hải Châu có một tầm quan trọng đặc biệt trong sự phát triển của thành phố Đà Nẵng về tất cả mọi mặt

Quận Hải Châu gồm 12 phường: Hải Châu 1, Hải Châu 2, Thạch Thang, Thanh Bình, Thuận Phước, Hòa Thuận, Nam Dương, Phước Ninh, Bình Thuận, Bình Hiên, Khuê Trung, Hòa Cường

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN 2.1.Giới thiệu tài nguyên nước:

2.1.1.Tài nguyên nước đối với cuộc sống con người:

Sự sống tồn tại được trên trái đất là nhờ nước Nước tham gia vào thành phần cấu trúc của sinh quyển, giữ vai trò quan trọng trong việc điều hòa khí hậu, đất đai Nước rất cần thiết cho nhu cầu của con người, đáp ứng các nhu cầu đa dạng trong cuộc sống của con người như dùng trong sinh hoạt, dùng trong nông nghiệp, dùng trong sản xuất công nghiệp…

2.1.2.Nguồn nước và phân bố trong tự nhiên:

Nước trên trái đất phát sinh từ ba nguồn: từ bên trong, từ các thiên thạch đưa lại và từ lớp trên của khí quyển trái đất Trong quá trình phân hóa các lớp đá của lớp

vỏ giữa của trái đất, hơi nước được hình thành ở nhiệt độ cao Chúng thoát ra ngoài không khí và sau đó ngưng tụ lại thành mưa tràn ngập những miền trũng trên mặt đất, tạo nên các đại dương và các ao hồ, sông, suối

2.1.3.Tài nguyên nước ở Việt Nam:

So với nhiều nước, Việt Nam có tài nguyên nước khá dồi dào, lượng nước bình quân đầu người đạt 17.000m3/năm Nếu hệ số đảm bảo nước trung bình trên thế thế giới là 20 thì con số này ở Việt Nam là 68 Sở dĩ như vậy là do Việt Nam có lượng mưa trung bình hàng năm cao, hệ thống sông ngòi, kênh rạch dày đặc

2.2.Hiện trạng môi trường nước lục địa:

Nước lục địa bao gồm nước mặt và nước ngầm Hiện nay vấn đề ô nhiễm nước ngầm, nước mặt đang ngày càng trở nên nghiêm trọng, đặc biệt là tại các lưu vực sông nhỏ, kênh rạch trong nội thành, nội thị

Các nguồn gây ô nhiễm:

+ Nước thải sinh hoạt và công nghiệp

+ Nước thải bệnh viện

+ Nước thải từ hoạt động nông nghiệp và nước thải từ các nguồn khác tại khu vực nông thôn, các làng nghề truyền thống…

Tác hại của việc ô nhiễm nguồn nước:

+Tác động trực tiếp đến sức khỏe của con người

+Làm mất cảnh quan, ảnh hưởng đến ngành du lịch

+Là nguyên nhân của tình trạng thiếu nước sạch, ảnh hưởng lâu dài đến thế

hệ mai sau

2.3.Thành phần và đặc tính của nước thải:

Các chất chứa trong nước thải chủ yếu là chất hữu cơ, chất vô cơ và các vi sinh vật gây bệnh

2.3.1.Các chất hữu cơ:

Các chất hữu cơ dễ bị phân hủy: là các hợp chất protein, chất béo nguồn gốc động thực vật, hydratcacbon Đây là chất gây ô nhiễm chính có trong nước thải sinh hoạt, nước thải công nghiệp thực phẩm

Các chất hữu cơ khó bị phân hủy: là những chất có vòng thơm, các chất đa vòng ngưng tụ, các hợp chất clo hữu cơ, photpho hữu cơ Hầu hết là các chất có tính độc đối với sinh vật và con người, chúng tồn lưu lâu dài trong môi trường và cơ thể sinh vật

+SO42-: nồng độ cao có thể gây bệnh đi tháo, mất nước

+Cl- : làm nước có vị mặn

2.3.3.Các vi sinh vật gây bệnh có trong nước thải:

Các vi sinh vật gây bệnh cho người, động vật, thực vật chủ yếu là vi khuẩn

và virut Các vi khuẩn Samonella, Shigella… thường sống rất lâu từ 40 ngày đến nhiều tháng trong nước thải, gây bệnh thương hàn…Ngoài ra trong nước thải có thể

có nhiều loại virut và các loại giun sán

2.4.Các phương pháp xử lí nước thải:[2],[4]

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

Hiện nay có nhiều biện pháp xử lí nước thải khác nhau Thông thường quá trình được bắt đầu bằng phương pháp cơ học, tùy thuộc vào đặc tính, lưu lượng nước thải và mức độ làm sạch mà người ta chọn tiếp phương pháp hóa lí, hóa học, sinh học hay tổng hợp

2.4.1.Xử lí bằng phương pháp cơ học:

Phương pháp này để xử lí sơ bộ, loại bỏ các tạp chất rắn kích cỡ khác nhau

có trong nước thải như: rơm, cỏ, gỗ, bao bì chất dẻo… và các hạt lơ lửng huyền phù khó lắng Các phương pháp xử lí cơ học thường dùng:

+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 lơ lửng có kích thước lớn trong nước thải để tránh gây ra sự cố trong quá trình vận hành xử lý nước thải Song chắn, lưới chắn hoặc lưới lọc có thể đặt cố định hay di động, cũng có thể là tổ hợp cùng với máy nghiền nhỏ Thông dụng hơn là các song chắn cố định

- Lọc qua vách ngăn xốp: Cách này được sử dụng để tách các tạp chất phân tán có kích thước nhỏ khỏi nước thải mà các bể lắng không thể loại được chúng

+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

- 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 nhẹ…) cũng được xử lý bằng phương pháp lắng

2.4.2.Xử lí bằng phương pháp hóa lí và hóa học:

-Phương pháp trung hoà:

Nước thải sản xuất của nhiều lĩnh vực có chứa axit hoặc kiềm Để nước thải được 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 nặng

lắng 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

Các chất đông tụ thường dùng là nhôm sunfat, sắt sunfat, sắt clorua…

-Phương pháp oxy hoá - khử:

Trong phương pháp này các chất độc hại trong nước thải được chuyển thành các chất ít độc hơn và tách ra khỏi nước bằng lắng hoặc lọc.Để làm sạch nước thải người ta có thể sử dụng các chất oxy hóa như: clo ở dạng 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),…

-Phương pháp hấp phụ:

Dùng để loại bỏ các chất bẩn hoà tan vào nước mà phương pháp xử lý sinh học cùng các phương pháp khác không loại bỏ được với hàm lượng rất nhỏ Thông thường đây là các hợp chất hoà tan có độc tính cao hoặc các chất có mùi, vị và màu rất 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 có khả năng tự lắng kém nhưng có khả năng kết dính vào các bọt khí nổi lên trên bề mặt nước, sau đó người ta tách bọt khí cùng các phần tử dính ra khỏi nước Thực chất 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, phân tán và bảo hòa trong nước

-Phương pháp trao đổi ion:

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 nước cứng

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

2.4.3 Xử lí 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 chúng cho kết quả là các chất hữu cơ gây nhiễm bẩn được khoáng hóa và trở thành những chất vô cơ, những chất đơn giản hơn, các chất khí và nước

Vi sinh vật trong nước thải sử dụng các hợp chất hữu cơ và một số chất khoáng làm nguồn dinh dưỡng và tạo ra năng lượng

Những công trình xử lý sinh học chia thành hai nhóm:

- Các công trình xử lý sinh học trong điều kiện tự nhiên: cánh đồng tưới, bãi lọc, hồ sinh học, Quá trình xử lý này diễn ra chậm, chủ yếu dựa vào nguồn oxy và

vi sinh vật có trong nước và đất

- Các công trình xử lý sinh học trong điều kiện nhân tạo: bể lọc sinh học (Biophin), bể làm thoáng sinh học (aeroten)… Quá trình xử lý này diễn ra nhanh hơn và cường độ mạnh hơn

Căn cứ vào tính chất hoạt động của vi sinh vật có thể chia phương pháp sinh học ra thành 3 nhóm chính như sau:

- Các phương pháp hiếu khí:

Các quá trình hiếu khí có thể xảy ra ở điều kiện tự nhiên hoặc trong các điều kiện nhân tạo Quá trình xử lý bằng hiếu khí nhân tạo, người ta đã tạo ra các điều kiện tối ưu cho quá trình oxy hoá nên quá trình xử lý có tốc độ và hiệu suất cao hơn rất nhiều

- Các phương pháp thiếu khí:

Các phương pháp xử lý thiếu khí thường được áp dụng để loại các chất dinh dưỡng như nitơ, photpho, các yếu tố gây hiện tượng bùng nổ tảo trên bề mặt nước thải

- Các phương pháp kị khí (lên men):

Thường được sử dụng để chuyển hoá các chất hữu cơ trong phần cặn của nước thải bằng vi sinh vật hô hấp tùy tiện hoặc vi sinh vật kị khí, trong đó ưu thế là

vi sinh vật kị khí

Một số công trình xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học:

- Công trình xử lý sinh học trong điều kiện tự nhiên:

+ Hồ sinh học:

Ưu điểm: diện tích nhỏ, có thể nuôi trồng thủy sản, và cung cấp nước cho trồng trọt, chi phí thấp

Quá trình chuyển hoá các chất hữu cơ trong hồ sinh học chủ yếu dựa vào các loại vi khuẩn và rong tảo Trong số các chất hữu cơ đưa vào hồ thì các chất không tan sẽ bị lắng xuống đáy hồ còn các chất tan sẽ được hòa loãng trong nước Ở đáy

hồ sẽ diễn ra quá trình phân giải yếm khí các hợp chất hữu cơ tạo thành các chất đơn giản như: NH3, H2S, CH4… Trên vùng yếm khí, vùng yếm khí tùy tiện và hiếu khí với khu hệ vi sinh rất phong phú gồm các giống Pseudomonas, Bacillus, Flavobacterium,… vi sinh vật phân giải chất hữu cơ thành nhiều chất trung gian khác nhau, sản phẩm tạo thành sau khi phân huỷ lại được rong tảo sử dụng

Căn cứ vào đặc tính tồn tại, tuần hoàn của các vi sinh vật và cơ chế xử lý mà

ta phân biệt ba loại hồ sau: hồ hiếu khí, hồ tùy nghi, hồ kỵ khí

+ Cánh đồng tưới và bãi lọc:

Việc xử lý sinh học được thực hiện trên những cánh đồng tưới và bãi lọc là dựa vào khả năng giữ các cặn nước ở trên mặt đất, nước thấm qua đất như đi qua màng lọc Nhờ có oxy trong các lỗ hổng và mao quản của lớp đất mặt, các vi sinh vật hoạt động hiếu khí phân hủy các chất hữu cơ nhiễm bẩn Càng sâu xuống lượng oxy càng ít và quá trình oxy hóa các chất hữu cơ nhiễm bẩn giảm dần

Cánh đồng tưới và bãi lọc có hai chức năng: xử lý nước thải và bón tưới cây trồng

- Công trình xử lý sinh học trong điều kiện hiếu khí nhân tạo:

+ Bể phản ứng sinh học hiếu khí sinh học aeroten:

Quá trình hoạt động sống của quần thể vi sinh vật trong aeroten thực chất là quá trình nuôi vi sinh vật trong các bình phản ứng hay bình lên men thu sinh khối Sinh khối vi sinh vật trong xử lý nước thải là quần thể vi sinh vật, chủ yếu là vi khuẩn có sẵn trong nước thải

Bể aeroten thường có dạng hình khối chữ nhật hoặc hình tròn Thường hiện nay nguời ta dùng aeroten hình khối chữ nhật Nước thải chảy qua suốt chiều dài của bể và được sục khí khuấy đảo nhằm tăng cường lượng oxy hòa tan và tăng cường quá trình oxy hóa các chất bẩn hữu cơ có trong nước

Nước thải sau khi được xử lý sơ bộ còn chứa phần lớn các chất hữu cơ ở dạng hòa tan cùng các chất lơ lửng đi vào aeroten Các chất lơ lửng này là một số chất rắn và có thể là các chất hữu cơ hòa tan Các chất này là nơi vi khuẩn bám vào

để cư trú, sinh sản và phát triển, hình thành các hạt cặn bông Các hạt này to dần và

lơ lững trong nước Các hạt bông này chính là bùn hoạt tính

Trong nước thải có những hợp chất hữu cơ hòa tan, loại hợp chất dễ bị phân hủy nhất Còn loại hợp chất khó bị phân hủy, các hợp chất chưa hòa tan, khó hòa tan ở dạng keo có cấu trúc phức tạp, cần được vi khuẩn tiết ra enzym ngoại bào phân hủy thành những chất đơn giản, rồi sẽ thẩm thấu qua màng tế bào và bị oxy hóa tiếp thành sản phẩm cung cấp vật liệu cho tế bào hoặc sản phẩm cuối cùng là

CO2 và H2O

Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng làm sạch nước của bể aeroten:

• Lượng oxy hòa tan trong nước

• Thành phần dinh dưỡng đối với vi sinh vật

• Nồng độ cho phép của chất bẩn hữu cơ có trong nước thải để đảm bảo cho

bể aeroten làm việc có hiệu quả

• Các chất có độc tính trong nước thải ức chế vi sinh vật

• pH của nước thải

• Nhiệt độ

• Nồng độ các chất lơ lửng

Các loại bể aeroten: bể aeroten truyền thống, bể aeroten nhiều bậc, bể aeroten có khuấy đảo hoàn chỉnh, bể aeroten thông khí kéo dài…

+ Mương oxy hoá:

Đây là một dạng cải tiến của aeroten khuấy trộn hoàn chỉnh làm việc trong điều kiện hiếu khí kéo dài với bùn hoạt tính chuyển động tuần hoàn trong mương Nước thải có độ nhiễm bẩn cao BOD20 = 1000 ÷ 5000 mg/l có thể đưa vào xử lý ở mương oxy hoá Đối với nước thải sinh hoạt thì không cần qua lắng 1 mà có thể cho luôn vào mương

+ Bể lọc sinh học:

Nguyên tắc: dựa vào hoạt động của vi sinh vật ở màng sinh học để oxy hóa các chất bẩn hữu cơ trong nước thải

Màng sinh học là tập thể các vi sinh vật hiếu khí, kị khí, tuỳ tiện Các vi khuẩn hiếu khí được tập trung ở phần lớp ngoài của màng sinh học Ở đây chúng phát triển và gắn với giá mang là các vật liệu lọc

Các loại bể lọc sinh học đang được dùng hiện nay: lọc sinh học có vật liệu tiếp xúc không ngập nước, lọc sinh học có vật liệu tiếp xúc đặt ngập trong nước, lọc sinh học có vật liệu tiếp xúc là các hạt cố định, đĩa quay sinh học RBC

- Xử lý nước thải bằng phương pháp kị khí sinh học:

Là quá trình phân huỷ sinh học yếm khí các hợp chất hữu cơ chứa trong nước thải để tạo thành khí CH4 và các sản phẩm vô cơ kể cả CO2, NH3…

+ Ưu điểm của phương pháp này:

• Nhu cầu về năng lượng không nhiều

• Ngoài vai trò xử lý nước thải và bảo vệ môi trường, quá trình còn tạo ra nguồn năng lượng mới là khí sinh học, trong đó CH4 chiếm tỷ lệ 70 ÷ 75%

• Bùn hoạt tính dùng trong quy trình này có lượng dư thấp, có tính ổn định khá cao, để duy trì hoạt động của bùn không đòi hỏi cung cấp nhiều chất dinh dưỡng, bùn có thể tồn trữ trong thời gian dài

+ Hạn chế:

• Quá trình nhạy cảm với các chất độc hại, với sự thay đổi bất thường về tải trọng của công trình, vì vậy khi sử dụng cần có sự theo dõi sát sao các yếu tố của môi trường

• Xử lý nước thải chưa triệt để, nên bước cuối cùng là phải xử lý hiếu khí

+ Các điều kiện ảnh hưởng đến quá trình phân huỷ kị khí:

+ Các dạng công trình xử lý kị khí:

• Bể tự hoại: Là công trình xử lý nước thải loại nhỏ Công trình này thực hiện

2 chức năng: lắng và chuyển hóa cặn lắng của nước thải bằng quá trình phân giải kị khí

• Bể mêtan cổ điển: được ứng dụng để xử lý cặn lắng (từ bể lắng) và bùn hoạt tính dư của trạm xử lý nước thải

• Bể lọc kị khí AF: quá trình xử lý nước thải qua vật liệu lọc để vi sinh vật kị khí bám vào và thực hiện quá trình chuyển hóa sinh hóa các hợp chất hữu cơ chứa trong nước thải, đồng thời tránh được rữa trôi của màng vi sinh vật

• Bể lọc UASB với dòng chảy ngược qua bông bùn hoạt tính: ở đây các vi sinh vật kị khí liên kết và tập hợp lại thành đám lớn dạng hạt và có vai trò chủ yếu

để chuyển hóa các hợp chất hữu cơ

2.5.Chọn phương pháp xử lí:

Nghiên cứu lựa chọn các công nghệ xử lí nước thải đô thị thích hợp trước hết nhằm đảm bảo sự phát triển bền vững, đồng thời phù hợp với điều kiện kinh tế xã hội của từng vùng Cùng với sự nghiệp công nghiệp hóa, hiện đại hóa, quá trình đô thị hóa ở nước ta diễn ra với tốc độ nhanh Để đáp ứng yêu cầu phát triển và bảo vệ môi trường, nâng cao chất lượng cuộc sống, trong những năm gần đây việc đầu tư cho thoát nước và vệ sinh đô thị đã được quan tâm Trong vấn đề này, muốn đầu tư

có hiệu quả thì phải lựa chọn được công nghệ xử lí nước thải thích hợp

Nguyên tắc lựa chọn: để lựa chọn công nghệ xử lí nước thải thích hợp ở nước ta hiện nay, cần dựa trên bốn nguyên tắc cơ bản:

+ Phù hợp với điều kiện tự nhiên của từng khu vực, từng đô thị

+ Phù hợp với thành phần, tính chất của nước thải

+ Phù hợp với điều kiện kinh tế-xã hội của từng vùng

+ Kết hợp trước mắt và lâu dài

Trên cơ sở thành phần và đặc tính của nước thải trong quá trình sản xuất công nghiệp và sinh hoạt, việc lựa chọn các quá trình xử lý sinh học được xem là thích hợp nhất nhằm làm giảm hàm lượng chất hữu cơ trong nước thải

Trong quy trình công nghệ này, nước thải được xử lý qua các phương pháp:

cơ học, sinh học và cuối cùng là khử trùng nước thải trước khi xả ra ngoài

Ở phương pháp cơ học, nước thải được dẫn qua các công trình đơn vị: song chắn rác, bể lắng cát ngang, bể lắng ly tâm I, bể lắng ly tâm II để loại bỏ các tạp chất bẩn

Với phương pháp sinh học, sử dụng bể thông khí sinh học Aeroten

Việc khử trùng nước thải trước khi xả ra ngoài là giai đoạn không thể thiếu

để loại bỏ các VSV còn lại trong nước thải và cũng là công đoạn cuối cùng của quá trình xử lý

Bảng 2.1 Giá trị giới hạn các thông số ô nhiễm trong nước thải đô thị [1]

Giá trị giới hạn Loại A Loại B

CHƯƠNG 3 CHỌN VÀ THUYẾT MINH CÔNG NGHỆ XỬ LÍ 3.1.Chọn quy trình công nghệ: [1]

Nước thải

Song chắn rác

Ngăn tiếp nhận và trạm bơm nước thải

Sân phơi bùn (Máy ép bùn) Trạm khí nén

Ra sông

Nước

3.2.Thuyết minh dây chuyền công nghệ:[1]

Nước thải từ mạng thu gom nước được đưa về trạm xử lí trung tâm bằng đường ống tự chảy về hệ thống xử lí Tại đây nước thải được xử lí lần lượt qua các công trình đơn vị:

3.2.1.Ngăn tiếp nhận nước thải:

Nước thải của KCN được bơm từ ngăn thu nước thải trong trạm bơm nước thải vào ngăn tiếp nhận nước thải trong trạm xử lý, theo đường ống có áp trước khi

đi vào các công trình xử lý tiếp theo

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

3.2.2.Song chắn rác:

Song chắn rác được sử dụng để giữ lại các chất rắn thô có kích thước lớn có trong 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 cào rác lên rồi tập trung lại đưa đến bãi rác và hợp đồng với công nhân vệ sinh để chuyển 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 Song chắn rác thường dễ dàng trượt lên xuống dọc theo 2 khe ở thành mương dẫn và đặt nghiêng so với mặt phẳng ngang một góc 45o hay 60o để tăng hiệu quả, tiện lợi khi làm vệ sinh

3.2.3.Bể lắng cát ngang:

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 phân huỷ trong nước thải Việc tách các tạp chất này ra khỏi nước thải nhằm bảo vệ các thiết bị máy móc khỏi bị mài mòn, giảm sự lắng đọng các vật liệu nặng trong ống, bảo vệ bơm…

Dưới tác động của lực trọng trường, các phần tử rắn có tỉ trọng lớn hơn tỉ trọng của nước sẽ lắng xuống đáy bể trong quá trình chuyển động Trong thành

phần cặn lắng chủ yếu là cát, cát sau khi tách được sẽ được chuyển đến sân phơi cát Vận tốc dòng chảy trong bể thay đổi từ 0,15-0,3 m/s theo lưu lượng nước thải

3.2.4.Bể làm thoáng sơ bộ:

Bể lắng đợt 1 chỉ giữ lại 40-60% các chất không hòa tan trong nước thải Để hàm lượng cặn lơ lửng sau lắng đợt 1 giảm xuống dưới 150 mg/l và thu hồi các ion kim loại nặng, các chất bẩn khác có ảnh hưởng không tốt đến quá trình xử lí nước thải tiếp theo, người ta có thể dung phương pháp làm thoáng sơ bộ

Quá trình làm thoáng sơ bộ thực hiện trên máng dẫn nước thải, được thực hiện trước khi lắng đợt 1 Ngoài việc cấp khí nén với lưu lượng 0,5 m3/m3 nước thải còn cho thêm bùn từ bể lắng đợt 2,bùn đưa về đây là bùn hoạt tính dư Thời gian thổi khí kéo dài 20 phút, hiệu suất lắng có thể tăng lên 10-15%, BOD trong nước thải sẽ giảm 10-15%

3.2.5.Bể lắng li tâm đợt 1:

Nước thải sau khi qua bể làm thoáng sơ bộ được dẫn đến bể lắng li tâm đợt

1 Tại đây nước thải được phân phối đều theo miệng phân phối đặt ở trung tâm Bùn cặn được đưa tập trung về hố thu nằm giữa bể bằng hệ thống gạt cặn quay với vận tốc 2-3 vòng/phút Độ dốc của đáy bể thường là 0,1-0,3% Bùn xả được xả ra khỏi

bể bằng thiết bị xả thủy tĩnh hoặc bằng bơm hút bùn

Sau khi qua bể lắng li tâm đợt 1, hàm lượng COD giảm 40%, hàm lượng BOD giảm 30-40% Hiệu suất bể lắng li tâm đạt 45-55%, thời gian lắng 1-2h

3.2.6.Bể Aeroten sục khí liên tục:

Bể Aeroten là công trình bê tông cốt thép, dạng hình chữ nhật Tại bể Aeroten, nước thải chảy dọc theo chiều dài bể và được sục khí từ dưới đáy bể lên nhằm tăng cường quá trình oxy hóa, tăng khả năng khuấy trộn môi trường và tăng quá trình oxy hóa 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 Aeroten không đủ để làm giảm nhanh hàm lượng các chất bẩn hữu cơ, do đó phải hoàn lưu bùn đã lắng ở bể lắng 2 vào đầu bể nhằm duy trì nồng độ đủ của vi sinh vật

Trong quá trình nước thải vào bể, các bông bùn hoạt tính được hình thành, các loại vi khuẩn hiếu khí đến cư trú, phát triển dần, cùng với các động vật nguyên sinh, nấm, xạ khuẩn…tạo nên các bông bùn có khả năng hấp thụ các chất hữu cơ hòa tan, keo và không hòa tan phân tán nhỏ Vi khuẩn và vi sinh vật sống dùng chất nền và chất dinh dưỡng (N,P) làm thức ăn để chuyển hóa thành các chất trơ không hòa tan và thành tế bào mới

Nước thải sau khi qua bể Aeroten được đưa đến bể lắng li tâm đợt 2 để xử lí bùn hoạt tính còn dư

3.2.7.Bể lắng li tâm đợt 2:

Bể lắng li tâm đợt 2 có cấu tạo và nguyên tắc hoạt động tương tự bể lắng li tâm đợt 1 Bể lắng li tâm đợt 2 tiếp nhận nước sau khi đã qua bể Aeroten và có nhiệm vụ chắn giữ các bông bùn hoạt tính và các thành phần chất không hòa tan Bùn cặn sau khi ra khỏi bể lắng 2 thì một phần được tuần hoàn lại bể Aeroten, phần bùn dư sẽ được đưa đến bể nén bùn, còn nước thải sẽ tiếp tục đi đến máng trộn Sau khi qua bể lắng li tâm đợt 2 thì hàm lượng chất lơ lửng chỉ còn một lượng rất nhỏ

3.2.8.Máng trộn:

Nước thải sau khi qua bể lắng li tâm 2 thì được đưa đến máng trộn Tại máng trộn, dung dịch clo hoạt tính được đưa vào máng trộn để trộn đều với nước thải trong thời gian từ 1-2 phút

Khi khử trùng, ngoài việc tiêu diệt các loại vi khuẩn gây bệnh, các quá trình diễn ra còn tạo điều kiện để oxy hóa các chất hữu cơ và đẩy nhanh các quá trình làm sạch khác

Hỗn hợp sau khi trộn được chuyển qua bể tiếp xúc li tâm để thực hiện các quá trình và phản ứng diệt khuẩn

Ở đây dùng máng trộn vách ngăn có lỗ

3.2.9.Bể tiếp xúc li tâm:

Bể tiếp xúc tạo điều kiện tiếp xúc tốt hóa chất khử trùng với nước thải để diễn ra quá trình khử trùng Đồng thời khi nước lưu lại trong bể, các chất oxy hóa sẽ oxy hóa tiếp tục các chất hữu cơ mà các quá trình trước đó chưa xử lí được

Thời gian lưu thường 15-30 phút

Bùn cặn lắng lại trong bể có độ ẩm 96% và được xả ra ngoài bằng bơm hút Còn nước thải được đưa ra sông hoặc dẫn đi tưới ruộng

Bể mêtan có nhiệm vụ phân hủy cặn lắng thực hiện trong 2 điều kiện kị khí

và hiếu khí Bể mêtan có mặt bằng hình tròn hay chữ nhật, đáy hình nón hoặc chóp

đa giác và có nắp đậy kín, ở trên cùng của nắp đậy làm chóp mũ để thu hơi khí

Sản phẩm của quá trình lên men chủ yếu là CH4, ngoài ra còn có CO2,

NH3,H2…

Quá trình lên men trong bể mêtan phân hủy được 60-80% chất hữu cơ

Bùn cặn sau khi lên men có màu đen, các hợp chất hữu cơ dễ gây thối rửa đã

bị phân hủy, các vi khuẩn gây bệnh hầu như không còn

Tiến hành lên men nóng, toàn bộ trứng giun sán bị tiêu diệt,cặn chín đều

3.2.12.Sân phơi bùn (hoặc máy ép bùn):

Cặn sau khi lên men ở bể lắng mêtan và bùn cặn từ bể tiếp xúc li tâm được chuyển ra sân phơi bùn để làm ráo nước trong cặn nhằm đạt đến độ ẩm cần thiết thuận lợi cho việc vận chuyển và xử lí tiếp theo Sân phơi bùn làm giảm độ ẩm bùn cặn từ 97-98% xuống 80%, thể tích bùn giảm 2,5-3 lần

Trong mùa mưa, sử dụng máy ép bùn để thay thế sân phơi bùn

Bùn sau khi làm khô được vận chuyển đi làm phân bón

Nước bùn được dẫn theo hệ thống thoát nước đưa về trạm bơm xử lí lại Nồng độ chất bẩn trong nước bùn:

Cặn lơ lửng : 1000-2000 mg/l

BOD : 1000-1500 mg/l

CHƯƠNG 4 TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ XỬ LÍ NƯỚC THẢI

Nước thải đô thị gồm 2 nguồn:

- Nước thải sinh hoạt

- Nước thải công nghiệp

-Tiêu chuẩn thoát nước q:

+Tiêu chuẩn thoát nước trung bình: qtb = 165 l/người/ngđ

+Tiêu chuẩn thoát nước trong ngày dùng nước lớn nhất: qmax= 205 l/người/ngđ -Lưu lượng nước thải công nghiệp: Qcn = 21.000 m3/ngđ

-Chất lượng nước thải công nghiệp sau khi xử lí cục bộ:

+Hàm lượng chất lơ lửng: Ccn = 320 mg/l

+Nhu cầu oxy sinh hoá trong 5 ngày đêm: NOS5 = 290 mg/l

-Yêu cầu cơ bản về chất lượng nước thải sau khi xử lí đạt loại A như sau:

+pH : 6-9

+Chất lơ lửng : Không vượt quá 22mg/l

+NOS20 : Không vượt quá 15-20 mg/l

+Các chất nguy hại : Không vượt quá giới hạn cho phép

4.1.Xác định lưu lượng tính toán của nước thải:

4.1.1.Lưu lượng nước thải sinh hoạt:

Lưu lượng trung bình ngày đêm: [ 3, trang 99]

000 330

* 165

54450 m3/ngđ

Trong đó qtb= Tiêu chuẩn thoát nước trung bình

N = Dân số của đô thị, N = 330000 người Lưu lượng trung bình giờ:

54450

2268,75 m3/h

Lưu lượng trung bình giây:

tb s = 

6 , 3

Qshtbh



6,3

000 330

* 205

67650 m3/ngd

Trong đó qmax= Tiêu chuẩn thoát nước ngày dùng nước lớn nhất

Lưu lượng lớn nhất giờ: [ 3, trang 99]

Qsh

max h = Qsh

tb h * Kch= 2268,75*1,23 = 2790,56 m3/h Trong đó Kch= Hệ số không điều hoà chung của nước thải

Lưu lượng lớn nhất giây: [ 3, trang 100]

Qsh

max s = Qsh

tb h * Kch = 630,21*1,23= 775,16 l/s

4.1.2.Lưu lượng nước thải công nghiệp:

Lưu lượng trung bình giờ:

Qcntb h= 

24

Qcn

 24

Q

 8

Qcntbs



6,3

875 243,06 l/s

Lưu lượng trung bình giây của nước thải công nghiệp trong ca dùng nước lớn nhất:

Qcn

tb s max= 

6 , 3

Qcntbh max



6,3

75,1668

Qcnmax h



6,32850

791,67 l/s

4.1.3.Lưu lượng tổng cộng của nước thải sinh hoạt và nước thải công nghiệp:

Lưu lượng nước thải tổng cộng Qtc:

Qtctbh



6,3

75,3143



6,3

4,7131



6,3

6,1828

50794 l/s

4.1.4.Xác định nồng độ bẩn của nước thải:

Hai chỉ tiêu cơ bản để tính toán thiết kế công nghệ xử lí nước thải là:

-Hàm lượng chất lơ lửng, C

-Nhu cầu oxy sinh hoá (NOS), L

Hàm lượng chất lơ lửng trong nước thải sinh hoạt [3, trang 103]

tb

ll q

n * 1000

 165

1000

* 55

333,33 mg/l

Trong đó nll = Tải lượng chất rắn lơ lửng của nước thải sinh hoạt tính cho 1

người trong ngày đêm, nll = 55 g/ng.ngd

qtb = Tiêu chuẩn thoát nước trung bình, qtb= 165 l/ng.ngd Hàm lượng chất lơ lửng trong hỗn hợp nước thải:





cn sh

cn cn sh sh

Q Q

Q C Q





 21000 54450

21000

* 320 54450

* 33 , 333

329,62 mg/l

Trong đó Csh, Ccn = Hàm lượng chất lơ lửng trong nước thải sinh hoạt và nước

thải công nghiệp: Csh = 333,33 mg/l, Ccn = 320 mg/l

Qsh, Qcn= Lưu lượng trung bình ngày đêm của nước thải sinh hoạt và nước thải công nghiệp, m3/ngd

Hàm lượng NOS20 trong nước thải sinh hoạt: [3, trang 103]

tb

NOS q

n *1000

 165

1000

* 35

cn cn sh sh

Q Q

Q L Q





 21000 54450

21000

* 18 , 341 54450

* 12 , 212

248,04 mg/l

Trong đó: Ltc=Hàm lượng NOS20 trong nước thải hỗn hợp, mg/l

Lcn= Hàm lượng NOS20 của nước thải công nghiệp:

C

Q *

 55

320

* 21000

122181,82 người

Dân số tính toán theo chất lơ lửng: [3, trang 104]

Nll=N+Nll

td=330.000 + 122181,82= 452181,82 người Dân số tương đương theo NOS20: [3, trang 104]

Ntd l= 

NOS

cn cn n

Q

L *

 35

21000

* 18 , 341

204708 người

N = N+N = 330000+ 204708= 534708 người

4.1.6.Mức độ cần thiết xử lí nước thải:

Mức độ cần thiết xử lí nước thải theo chất lơ lửng [3, trang 105]





%100

*62,329

2262,329

L

L L





%100

*04,248

1504,248

93,94%

4.2.Tính toán cho các công trình đơn vị:

4.2.1.Tính toán ngăn tiếp nhận nước thải: [3, trang 110-111]

Ngăn tiếp nhận nước thải được đặt ở vị trí cao để nước thải từ đó có thể tự

chảy qua từng công trình đơn vị của trạm xử lí

Dựa vào kinh nghiệm, có thể lựa chọn kích thước ngăn tiếp nhận phụ thuộc

vào lưu lượng tính toán Q của trạm xử lí

-Kích thước ngăn tiếp nhận:

+Chiều cao từ đáy ngăn tiếp nhận đến mực nước cao nhất: H1=1600 mm

+Chiều rộng : Btn = 2500 mm

+Chiều dài : Ltn = 2800 mm

+Tổng chiều cao ngăn tiếp nhận: H = 2000 mm

+Chiều rộng mương dẫn : bmd = 800 mm

+Chiều cao từ đáy ngăn tiếp nhận đến mương dẫn: h =750mm

+Chiều cao từ đáy mương dẫn đến mực nước cao nhất: h1 = 900 mm

1 1

Hình 4.1 Ngăn tiếp nhận và bơm nước thải

4.2.2.Song chắn rác:

Song chắn rác giữ các tạp chất có kích thước lớn Nội dung tính toán gồm:

a)Tính toán mương dẫn:

Mương dẫn nước thải từ ngăn tiếp nhận đến song chắn rác có tiết diện hình

4 - Ống dẫn nước thải đến công trình xử lý tiếp theo

5 - Cầu thang

+ Vận tốc v = 0,97 (m/s)

+ Độ dày h = 0,89 (m)

+ Chiều ngang B = 1,2 (m)

-Qmin = 253,97 (l/s) [Bảng 3-5, 3, trang 113] + Độ dốc I = 0,0008

+ Vận tốc v = 0,7 (m/s)

+ Độ dày h = 0,34 (m)

+ Chiều ngang B = 1,2 (m)

b)Tính toán song chắn rác:

Chiều sâu của lớp nước ở song chắn rác lấy bằng độ dày tính toán của mương dẫn ứng với Qmax: hs= hmax = 0,89 m [3, trang 114]

Số khe hở của song chắn rác được tính theo công thức:

98094,1

x

Chọn n = 150 khe

Trong đó: n = Số khe hở

Qmax = Lưu lượng lớn nhất của nước thải, Qmax = 1,98094 m3/s

v = Tốc độ nước chảy qua song chắn, v = 0,97 m/s

l = Khoảng cách giữa các khe hở, l = 16mm = 0,016m

K = Hệ số tính đến mức độ cản trở của dòng chảy do hệ thống cào rác,

K = 1,05

Có 2 song chắn rác công tác nên số khe hở của mỗi song sẽ là:

n1=150:2= 75 khe Chiều rộng của song chắn rác được tính theo công thức:

Bs=s*(n1-1)+(1 * n1)=0,008(75-1)+(0,016*75) = 1,792 m [3, trang 115] Lấy Bs = 1,8m

Trong đó: s = Bề dày của thanh song chắn, thường lấy s = 0,008m

Kiểm tra vận tốc dòng chảy ở phần mở rộng của mương trước song chắn ứng với

Qmin để khắc phục khả năng lắng đọng cặn khi vận tốc nhỏ hơn 0,4m/s:

min

min

* h B

Q s



34,0

*8,1

25397,0

81 , 9 2

) 97 , 0 ( 2

x *3 = 0,09 m = 9cm Trong đó: vmax = Vận tốc của nước thải trước song chắn rác ứng với chế độ Qmax

vmax = 0,97 m/s

K1 = Hệ số tính đến sự tăng tổn thất do vướng mắc rác ở song chắn,

008,0)4/3 *sin600 = 0,628

β = Hệ số phụ thuộc vào tiết diện ngang của thanh song chắn

α = Góc nghiêng của song chắn so với hướng dòng chảy, α = 600Chiều dài phần mở rộng trước thanh chắn rác L1: [3, trang 115]

*2

2,18,

1 

= 0,824m

Trong đó: Bs= Chiều rộng của song 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: [3, trang 116]

824 , 0

= 0,412m

Lm= L1+L2+Ls= 0,824+0,412+1,5= 2,736m

Trong đó: Ls = Chiều dài phần mương đặt song chắn rác, Ls = 1,5m

Chiều sâu xây dựng của phần mương đặt song chắn: [3, trang 116]

Hm= hmax+hs+0,5=0,89+0,09+0,5 = 1,48m

Trong đó: hmax= Độ dày ứng với chế độ Qmax , hmax = 0,89m

0,5 = Khoảng cách giữa cốt sàn nhà đặt song chắn rác và mực nước cao nhất

hs = Tổn thất áp lực ở song chắn rác, hs = 0,09m Khối lượng rác lấy ra trong ngày đêm từ song chắn rác: [3, trang 117]

W1=

1000

*365

*N ll a

=

1000

* 365

452182

* 8

= 9,91m3/ngđ Trong đó: a = Lượng rác tính cho đầu người trong năm Với chiều rộng khe hở

các thanh 16-20 mm, a lấy bằng 8 l/ng.năm

Nll = Dân số tính toán theo chất lơ lửng, Nll = 452182 người

Trọng lượng rác ngày đêm được tính theo công thức: [3, trang 117]

P=W1*G= 9,91*750 = 7342,5kg/ngđ = 7,3425 T/ngđ

Trong đó: G = Khối lượng riêng của rác, G = 750 kg/m3

Trọng lượng rác trong từng giờ trong ngày đêm: [3, trang 117]

Ph= P *K h

24

3425 , 7

= 0,612 T/h Trong đó: Kh = Hệ số không điều hòa giờ của rác, Kh = 2

Rác đươc nghiền nhỏ trong máy nghiền rác (gồm 2 máy, trong đó 1 công tác

và 1 dự phòng) và sau đó dẫn đến bể mêtan để xử lí cùng với bùn tươi và bùn hoạt tính dư

Lượng nước cần cung cấp cho máy nghiền rác: [3, trang 117]

Qn=40P=70x7,4325= 293,7 m3/ngđ

Tổng số song chắn rác là 3, trong đó 2 công tác và một dự phòng

Trong gian nhà đặt các song chắn rác, máy nghiền rác có bố trí thêm các thiết

bị nâng phục vụ cho tháo lắp và thay thế các thiết bị

h s

Hình 4.2 Song chắn rác

1 Song chắn rác

2 Sàn công tác

Hàm lượng chất lơ lửng (Ctc) và NOS(Ltc) sau khi qua song chắn rác giảm

Lưu lượng giờ lớn nhất m3/h 7131,4 Kích thước mương đặt song chắn:

H v K

=

2,24

1,1

*3,0

*3,1100

= 17,73 m

Trong đó vmax = Tốc độ chuyển động của nước thải ở bể lắng cát ngang ứng với

lưu lượng lớn nhất, vmax = 0,3 m

Hmax = Độ sâu lớp nước trong bể lắng cát ngang, có thể lấy bằng độ đầy h trong mương dẫn ứng với Qmax

U0 = Kích thước thủy lực của hạt cát [ theo bảng 3-9, 3 trang 121]

K = Hệ số thực nghiệm tính đến ảnh hưởng của đặc tính nóng chảy của nước đến tốc độ lắng của hạt cát trong bể lắng cát, K = 1,3 ứng với U0 = 24,2 mm/s

Diện tích mặt thoáng của nước thải trong bể lắng cát ngang: [3, trang 121]

94,1980

F

=73,17

86,81

62 , 4

*

452182 x

= 9,04 m3

Trong đó Nll = Dân số tính toán theo chất lơ lửng, Nll = 452182 người

P = Lượng cát giữ lại trong bể lắng cát cho một người trong ngày đêm

t = Chu kì xả cát, chọn t = 1 ngày đêm Chiều cao lớp cát trong bể lắng cát ngang trong 1 ngày đêm: [3, trang 122]

hC=

n b L

W C C

*73,17

04,9

= 0,11m

Chiều cao xây dựng của bể lắng cát ngang: [3, trang 122]

HC= Hmax+ hC + 0,4= 1,1+0,11+0,4 = 1,61 m

Trong đó: 0,4 = Khoảng cách từ mực nước đến thành bể, m

Kiểm tra lại tính toán với điều kiện vmin>= 0,15m/s

=

1000

*45,0

*31,2

*2

94,507

= 0,24 m/s > 0,15 m/s

Trong đó: Hmin = Độ sâu lớp nước ứng với Qmin, lấy bằng độ đầy h ứng với Qmin

Cát ở bể lắng cát được gom về hố tập trung ở đầu bể, sau đó hỗn hợp nước sẽ được đưa đến sân phơi cát

Hàm lượng chất lơ lửng (Ctc’’) và NOS20(Ltc’’) của nước thải sau khi qua bể lắng

Bảng 4.2 Các thông số thiết kế và kích thước bể lắng cát ngang

4.2.3.3.Tính toán sân phơi cát:

365

* 02 , 0

* 452182

= 660,19 m2

Trong đó: h = Chiều cao lớp bùn cát trong năm, h = 4-5 m/năm

Chọn sân phơi cát gồm 4 ô, diện tích mỗi ô bằng: 660,19:4= 165,05 m2166 m2Kích thước mỗi ô: LSCxBSC = 22 x 7,55 m

4.2.4.Tính toán bể lắng li tâm đợt 1:

1 Ống dẫn nước vào

1 2

3 4

Hàm lượng chất lơ lững (Ctc ) mg/l 300,62

Nhu cầu oxy sinh hóa BOD5 (Ltc ) mg/l 226,21

Nhiệm vụ của bể lắng đợt 1 là loại bỏ các tạp chất lơ lửng còn lại trong nước

thải sau khi đã qua các công trình xử lí trước đó Hàm lượng chất lơ lửng sau bể

Tính toán bể lắng đợt 1 bao gồm các nội dung sau:

WL1=Qmax h * t =7131,4*1,5 = 10697,1 m3

Trong đó: Qmax h = Lưu lượng lớn nhất giờ

t = Thời gian lắng được xác định bằng thực nghiệm về động học lắng Trường hợp không tiến hành thực nghiệm được, có thể lấy thời

= 3

1 , 10697

= 3565,7 m3

Fl1=

1 1

L

l H

W

=4,4

7,3565

4,4

x = 0,81 mm/s Hiệu suất lắng của chất lơ lửng trong nước thải ở bể lắng 1 phụ thuộc vào tốc

độ lắng của hạt cặn lơ lửng trong nước thải( U = 0,81 mm/s) và hàm lượng ban đầu

của chất lơ lửng( "

tc

C = 300,62 mg/l)

Hiệu suất lắng: Với Ctc ’’= 300,62 mg/l và U = 0,81mm/s, hiệu suất lắng E1 =

47% (Nội suy từ bảng 3-10, 3, trang 129)

Hàm lượng chất lơ lửng trôi theo nước ra khỏi bể lắng 1 được tính theo công thức:

100

)100(

* 62 ,

15

* 4 , 7131

= 1782,85 m3

Trong đó: Qmax h = Lưu lượng lớn nhất giờ

t = Thời gian làm thoáng, thông thường t = 10-20 phút,chọn t = 15 phút

Lượng không khí cần cung cấp cho bể làm thoáng được tính theo lưu lượng riêng

V=Qmax h * D = 7131,4 * 0,5 = 3565,7 m3

Trong đó: D = Lưu lượng của không khí trên 1 m3 nước thải, D = 0,5 m3/m3

Diện tích bể làm thoáng sơ bộ trên mặt bằng: [3, trang 131]

Ft=

I

V

=6

7 , 3565

= 594,28 m2

Trong đó: I = Cường độ thổi khí trên 1m2 bề mặt bể làm thoáng trong khoảng

thời gian 1h, I = 4-7m3/m2.h Lấy I = 6m3/m2.h

Ht=

t F

t

W

=

28,594

1782,85

= 3 m

Chọn bể làm thoáng sơ bộ gồm 2 ngăn, diện tích mỗi ngăn = 594,28: 2 = 297,14 m2 Kích thước mỗi ngăn: Btx Lt = 12x 25 m [3, trang 132] Hàm lượng chất lơ lửng sau khi thực hiện làm thoáng sơ bộ và lắng với hiệu suất