Thiết kế hệ thống xử lý nước thải khu công nghiệp

LỜI MỞ ĐẦU1CHƯƠNG 1: LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT21.1. Lập luận kinh tế kỹ thuật21.2. Giới thiệu chung về Thành phố Đà Nẵng31.2.1. Đặc điểm về vị trí địa lý31.2.2. Đặc điểm về khí hậu31.2.3. Đặc điểm về địa hình31.2.4. Tình hình phát triển các ngành công nghiệp ở Thành phố Đà Nẵng41.3. Giới thiệu về khu công nghiệp Hoà Khánh4CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN52.1. Nguồn nước và ô nhiễm nguồn nước52.1.1. Nguồn nước và phân bố nước trong tự nhiên52.1.2. Ô nhiễm nguồn nước52.2. Nước thải công nghiệp92.3. Các tiêu chuẩn về nước thải102.4. Tình hình chung nước thải khu công nghiệp Hòa Khánh122.5. Tổng quan về các biện pháp xử lý nước thải122.5.1. Phương pháp xử lý lý học122.5.2. Phương pháp xử lý hoá học132.5.3. Phương pháp xử lý sinh học142.6. Cơ sở lựa chọn dây chuyền công nghệ xử lý nước thải152.7. Phân tích phương án công nghệ lựa chọn16CHƯƠNG 3: LỰA CHỌN VÀ THUYẾT MINH CÔNG NGHỆ XỬ LÝ173.1. Dây chuyền công nghệ173.2. Thuyết minh dây chuyền công nghệ183.2.1. Song chắn rác183.2.2. Bể tập trung183.2.3. Bể lắng cát183.2.4. Bể tách dầu mỡ193.2.5. Bể điều hòa193.2.6. Bể lắng li tâm đợt I203.2.7. Bể Aeroten sục khí liên tục203.2.8. Bể lắng li tâm đợt II213.2.9. Bể tiếp xúc Clo213.2.10. Bể nén bùn đứng213.2.11. Bể Mêtan223.2.12. Sân phơi bùn233.2.13. Máy ép bùn dây đai23CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ XỬ LÝ NƯỚC THẢI244.1. Các số liệu ban đầu244.2. Song chắn rác244.3. Ngăn tiếp nhận và trạm bơm nước thải274.4. Bể tách dầu284.5. Bể lắng cát thổi khí284.6. Bể điều hòa314.7. Bể lắng li tâm đợt I334.8. Bể thông khí sinh học Aeroten364.9. Bể lắng li tâm đợt II474.10. Bể khử trùng494.11. Ngăn chứa bùn554.12. Bể nén bùn564.13. Bể Mêtan594.14. Sân phơi bùn624.15. Máy ép bùn dây đai644.16. Hố chứa cát654.17. Tính tiêu hao hóa chất654.17.1. Bể chứa urê và bơm châm dung dịch urê654.17.2. Bể chứa axít photphoric và bơm châm dung dịch axít photphoric664.17.3. Bể chứa dung dịch FeCl3 và bơm châm dung dịch FeCl3674.17.4. Bể chứa dung dich H2SO4 và bơm châm H2SO4674.17.5. Bể chứa dung dịch NaOH và bơm châm dung dịch NaOH684.17.6. Bể chứa dung dịch NaOCl và bơm châm NaOCl684.18. Tính toán các công trình phụ trợ694.18.1. Tính chọn bơm 694.18.2. Tính chọn máy thổi khí70CHƯƠNG 5: TÍNH XÂY DỰNG VÀ QUY HOẠCH TỔNG MẶT BẰNG715.1. Tổ chức quản lý715.1.1. Sơ đồ tổ chức hệ thống của trạm xử lý nước thải715.1.2. Chế độ làm việc của hệ thống xử lý nước thải715.2. Bố trí mặt bằng trạm xử lý nước thải735.2.1. Chọn vị trí xây dựng trạm xử lý735.2.2. Mặt bằng tổng thể và cao trình của trạm xử lý735.3. Các công trình xây dựng của trạm745.3.1. Hầm bơm tiếp nhận745.3.2. Song chắn rác755.3.3. Bể lắng cát thổi khí755.3.4. Bể tách dầu mỡ755.3.5. Bể điều hòa755.3.6. Bể lắng đợt I755.3.7. Bể Aeroten755.3.8. Bể lắng đợt II765.3.9. Máng xáo trộn và bể tiếp xúc Clo765.3.10. Ngăn chứa bùn765.3.11. Bể nén bùn765.3.12. Bể Mêtan765.3.13. Sân phơi bùn765.3.14. Hố chứa cát765.3.15. Phòng chứa và sửa chữa775.3.16. Phòng chứa máy ép bùn775.3.17. Trạm biến áp775.3.18. Trạm khí nén775.3.19. Phòng chứa hóa chất775.3.20. Phòng chứa Clo và Clorator775.3.21. Phòng thí nghiệm775.3.22. Trạm điều hành785.3.23. Khu nhà hành chính785.3.24. Nhà tắm, nhà vệ sinh785.3.25. Nhà bảo vệ 785.3.26. Nhà giữ xe795.4. Tính diện tích khu đất xây dựng của trạm xử lý 80CHƯƠNG 6: VẬN HÀNH VÀ KIỂM TRA HỆ THỐNG826.1. Nghiệm thu và đưa công trình vào hoạt động826.2. Quản lý vận hành các công trình xử lý nước thải826.3. Những phương pháp kiểm tra theo dõi chế độ làm việc của các công trình xử lý 83CHƯƠNG 7: AN TOÀN LAO ĐỘNG847.1. Kỹ thuật an toàn847.2. Những nguyên nhân phá hủy chế độ làm việc bình thường của các công trình xử lý . Biện pháp khắc phục857.3. Bảo trì857.3.1. Hệ thống đường ống867.3.2. Các thiết bị86KẾT LUẬN87

MỤC LỤC

1.2 Giới thiệu chung về Thành phố Đà Nẵng 3

2.4 Tình hình chung nước thải khu công nghiệp Hòa Khánh 12 2.5 Tổng quan về các biện pháp xử lý nước thải 12

3.2 Thuyết minh dây chuyền công nghệ 18

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ XỬ

4.17.1 Bể chứa urê và bơm châm dung dịch urê 65 4.17.2 Bể chứa axít photphoric và bơm châm dung dịch axít photphoric 66 4.17.3 Bể chứa dung dịch FeCl3 và bơm châm dung dịch FeCl3 67 4.17.4 Bể chứa dung dich H2SO4 và bơm châm H2SO4 67 4.17.5 Bể chứa dung dịch NaOH và bơm châm dung dịch NaOH 68 4.17.6 Bể chứa dung dịch NaOCl và bơm châm NaOCl 68 4.18 Tính toán các công trình phụ trợ 69

5.3.19 Phòng chứa hóa chất 77 5.3.20 Phòng chứa Clo và Clorator 77

5.4 Tính diện tích khu đất xây dựng của trạm xử lý 80

6.1 Nghiệm thu và đưa công trình vào hoạt động 82 6.2 Quản lý vận hành các công trình xử lý nước thải 82 6.3 Những phương pháp kiểm tra theo dõi chế độ làm việc của các công trình xử

LỜI MỞ ĐẦU

Trong vài thập kỷ gần đây, cùng với việc bùng nổ dân số là sự phát triển nhanh chóng của các nền kinh tế, kéo theo hàng loạt vấn nạn về môi trường mà loài người phải gánh chịu Một trong những nguyên nhân gây ra hậu quả này là các chất thải của các ngành công nghiệp chưa được xử lý triệt để mặc dù cộng đồng quốc tế

đã có những nổ lực đáng kể Vấn đề này ở các nước đang phát triển còn trầm trọng hơn Việt Nam là một trong những nước đó

Tính đến cuối năm 2007, nước ta có chính thức 154 khu công nghiệp tập trung với tổng diện tích 32.831 ha được cấp phép hoạt động, trong đó 92 khu công nghiệp đang vận hành với tổng diện tích đất tự nhiên 20.758 ha Trên thực tế, số lượng và diện tích các khu công nghiệp còn lớn hơn nhiều do các khu công nghiệp địa phương cấp phép chưa thể thống kê được Các khu công nghiệp, khu chế xuất có những đóng góp ngày càng lớn vào việc phát triển kinh tế - xã hội của đất nước Tuy nhiên đây cũng là nơi có nguy cơ gây ô nhiễm môi trường với mật độ cao, tập trung nhiều khối lượng chất thải công nghiệp phức tạp với các thành phần độc hại Phần lớn các khu công nghiệp chưa có hệ thống xử lý nước thải tập trung Tính đến năm 2008, cả nước mới có 39 hệ thống xử lý nước thải tập trung được xây dựng, trong đó còn nhiều hệ thống hoạt động không hiệu quả mà nguyên nhân chính là công nghệ và công suất xử lý nước thải không hợp lý Nước thải các khu công nghiệp không đảm bảo tiêu chuẩn môi trường hiện đang là nguồn gây ô nhiễm nặng

nề cho nước sông, hồ, biển ven bờ và nước ngầm ở nhiều địa phương

Vì vậy, vấn đề xử lý nước thải công nghiệp là yêu cầu cấp bách trong quá trình phát triển của các khu công nghiệp ở nước ta hiện nay

Chỉ thị 36-CT/TW, ngày 25 / 6 / 1998 của Bộ chính trị Trung ương Đảng cộng sản Việt Nam “ về tăng cường công tác bảo vệ môi trường trong thời kỳ công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước ” đã chỉ rõ : “ Bảo vệ môi trường là một vấn đề sống còn của đất nước, của nhân loại, là nhiệm vụ có tính xã hội sâu sắc, gắn liền với cuộc đấu tranh xoá đói giảm nghèo ở mỗi nước, với cuộc đấu tranh vì hoà bình

và tiến bộ xã hội trên phạm vi toàn thế giới ”

CHƯƠNG 1 : LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT 1.1 Lập luận kinh tế kỹ thuật

Trong những năm đổi mới và phát triển kinh tế, Việt Nam đã có một số công trình, nhà máy xử lý chất thải hạn chế được phần nào ô nhiễm môi trường Mặc dù

đã có sự chú trọng đến vấn đề bảo vệ môi trường trong quá trình phát triển kinh tế, song nhìn chung, cơ sở hạ tầng của các công trình xử lý chất thải ở Việt Nam còn rất lạc hậu và đang trong tình trạng quá tải Các hệ thống cấp thoát nước, các trạm

xử lý nước thải, các phương tiện thu gom và xử lý chất thải rắn phần lớn đã cũ và

hư hỏng, nhiều nơi còn thả trôi nổi vấn đề xử lý chất thải

Xử lý chất thải trong khu công nghiệp là yêu cầu cấp bách trong quá trình phát triển các khu công nghiệp, đẩy mạnh công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước Các đơn vị thành viên trong các khu công nghiệp hàng ngày thải ra một khối lượng lớn các loại nước thải, trong đó có nhiều loại nước thải độc hại Nếu không giải quyết tốt việc thoát nước và xử lý nước thải của các đơn vị thành viên thì sẽ gây ô nhiễm đối với các nguồn nước dẫn tới hậu quả xấu làm tổn thất cho nhiều ngành thuộc nền kinh tế quốc dân

Thành phố Đà Nẵng đang trong quá trình đô thị hóa và công nghiệp hoá Quá trình này đã và đang góp phần quan trọng vào sự phát triển chung của Thành phố về mặt kinh tế, xã hội Tuy nhiên, cùng với những tác động tích cực, quá trình này cũng đang gây ra những sức ép không nhỏ đối với môi trường thành phố và sức khỏe cộng đồng Việc xử lý chất thải nói chung, đặc biệt là nước thải công nghiệp

và chất thải nguy hại đang là vấn đề được quan tâm hàng đầu trong chiến lược bảo

vệ môi trường của thành phố Đà Nẵng

Hiện tại trên địa bàn thành phố có 9 khu công nghiệp, khu công nghiệp Hòa Khánh là khu công nghiệp có nhiều doanh nghiệp hoạt động nhất ở Đà Nẵng Hiện nay, hàng ngày có khoảng hơn 7.000 m3 nước thải công nghiệp từ khu công nghiệp này được thải ra mà không được xử lý hoặc xử lý chưa đạt các tiêu chuẩn cho phép

về môi trường Ô nhiễm môi trường nước trong khu công nghiệp Hoà Khánh và các vùng lân cận đang ở trong tình trạng báo động, tác động xấu đến sản xuất, đời sống

và sinh hoạt của người dân địa phương Do đó, vấn đề xây dựng nhà máy xử lý

nước thải công nghiệp tại khu công nghiệp Hòa Khánh trở nên vô cùng bức xúc đối

với sự phát triển bền vững của khu công nghiệp và của thành phố

1.2 Giới thiệu chung về thành phố Đà Nẵng

1.2.1 Đặc điểm về vị trí địa lý [14]

Thành phố Đà Nẵng trải dài từ 15°15' đến 16°40' Bắc và từ 107°17' đến

108°20' Đông Phía bắc giáp tỉnh Thừa Thiên Huế, phía tây và nam giáp tỉnh Quảng

Nam, phía đông giáp biển Đông Trung tâm thành phố cách thủ đô Hà Nội 764km

về phía Bắc, cách Thành phố Hồ Chí Minh 964km về phía Nam

1.2.2 Đặc điểm về khí hậu [14]

Đà Nẵng nằm trong khu vực nhiệt đới gió mùa điển hình, nhiệt độ cao và ít

biến động Khí hậu Đà Nẵng là nơi chuyển tiếp đan xen giữa khí hậu miền Bắc và

miền Nam, với tính trội là khí hậu nhiệt đới điển hình ở phía Nam Mỗi năm có 2

mùa rõ rệt Nhiệt độ trung bình hàng năm khoảng 25,90C Độ ẩm không khí trung

1.2.3 Đặc điểm về địa hình

Địa hình thành phố Đà Nẵng vừa có đồng bằng duyên hải, vừa có đồi 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

Độ dốc chung cho toàn thành phố là 5% Các vùng đầm hồ có độ sâu từ 1,5m đến 2m cùng với các vùng trồng lúa là vùng tập trung nước mưa của thành phố trước khi thoát ra sông biển.[4]

1.2.4 Tình hình phát triển các ngành công nghiệp ở Đà Nẵng [4]

Từ năm 2001 đến nay, các khu công nghiệp trên địa bàn thành phố phát triển rất nhanh, thu hút nhiều dự án trong và ngoài nước đầu tư vào các khu công nghiệp với nhiều ngành nghề khác nhau Hoạt động sản xuất của các doanh nghiệp trong các khu công nghiệp đã giải quyết việc làm cho một lượng lớn lao động của thành phố và các địa phương lân cận, đặc biệt góp phần không nhỏ vào kim ngạch xuất khẩu hàng năm của thành phố Đà Nẵng

1.3 Giới thiệu chung về khu công nghiệp Hòa Khánh

Khu công nghiệp Hòa Khánh được thành lập theo quyết định số 3698/QĐ-UB ngày 12/12/1996 của Chủ tịch Ủy ban nhân dân tỉnh Quảng Nam Đà Nẵng (cũ), thuộc phường Hòa Khánh quận Liên Chiểu, với tổng diện tích là 416,5ha , nằm cách sân bay quốc tế Đà Nẵng 10km, cách cảng Tiên Sa 20km, cách cảng sông Hàn 13km, cảng biển Liên Chiểu 5km

Hiện nay, trong khu công nghiệp Hòa Khánh có hơn 130 cơ sở đang hoạt động, ngoài ra còn có nhiều cơ sở đang ở giai đoạn đầu tư và chuẩn bị đi vào hoạt động Khu công nghiệp Hòa Khánh có hầu hết các ngành nghề công nghiệp, cả công nghiệp nặng lẫn công nghiệp nhẹ, từ sản xuất hóa chất, sản xuất đồ chơi, vật liệu xây dựng, sản xuất giấy, cơ khí, thực phẩm, cho đến các ngành dịch vụ Nhìn chung khu công nghiệp Hòa Khánh có cơ sở hạ tầng tương đối hoàn chỉnh, đáp ứng được cơ bản nhu cầu của các nhà đầu tư trong và ngoài nước

CHƯƠNG 2 : TỔNG QUAN

2.1 Nguồn nước và ô nhiễm nguồn nước

2.1.1 Nguồn nước và phân bố nước trong tự nhiên [ 1 ]

Nước là nguồn tài nguyên rất cần thiết cho sự sống trên trái đất, đảm bảo cho

sự phát triển của nền văn minh nhân loại hiện tại cũng như trong tương lai : nguồn cung cấp thực phẩm và nguyên liệu công nghiệp dồi dào Nước đã được coi là một “ khoáng sản ”đặc biệt, vì tàng trữ một năng lượng lớn, lại hòa tan nhiều vật chất, phục vụ cho nhu cầu nhiều mặt của con người

Theo sự tính toán thì khối lượng nước ở trạng thái tự do phủ lên trái đất là trên 1,4 tỉ km3, nhưng so với trữ lượng ở lớp vỏ giữa ( chừng 200 tỉ km3 ) thì nó chỉ chiếm không đến 1% Nhưng lượng nước này nếu phủ trên bề mặt trái đất sẽ có độ dày 0,30,4m

Nước bao phủ 71% diện tích của quả trái đất trong đó có 97% là nước mặn còn lại là nước ngọt Trong 3% nước ngọt trên quả đất thì có khoảng hơn 3/4 lượng nước là con người không sử dụng được vì nó nằm quá sâu trong lòng đất, bị đóng băng ở dạng hơi trong khí quyển và ở dạng tuyết trên lục địa chỉ có 1/4 lượng nước ngọt hiện diện trong sông, suối, ao, hồ mà con người đã và đang sử dụng.[ 2 ]

2.1.2 Ô nhiễm nước

Do hoạt động nhân tạo hay tự nhiên mà thành phần tính chất của nước trong môi trường thủy quyển có nhiều thay đổi bởi các tạp chất đưa vào hệ thống Thật ra , nước có khả năng tự làm sạch thông qua các quá trình biến đổi lý hóa sinh học tự nhiên như hấp phụ, lắng, lọc, tạo keo, phân tán, biến đổi có xúc tác sinh học, oxy hóa khử, phân ly, polyme hóa hay các quá trình trao đổi chất, …Tuy nhiên, khi lượng chất thải đưa vào nước quá nhiều, vượt quá khả năng giới hạn của quá trình

tự làm sạch thì kết quả tính chất của nước bị thay đổi Sự thay đổi tính chất và thành phần của nước có ảnh hưởng xấu đến sinh thái môi trường nước và sức khỏe của người sử dụng nước thì được coi là sự ô nhiễm nước Khi đó cần có biện pháp nhân

tạo để sử lý ô nhiễm nước

2.1.2.1 Những biểu hiện của nguồn nước bị ô nhiễm [6]

- Độ đục : Độ đục của nước do các hạt lơ lửng, các chất hưu cơ phân hủy hoặc

do giới thủy sinh gây ra Độ đục làm giảm khả năng truyền ánh sáng trong nước, làm ảnh hưởng đến khả năng quang hợp của sinh vật tự dưỡng ở trong nước, gây giảm thẩm mỹ và làm giảm chất lượng nước khi sử dụng Vi sinh vật có thể bị hấp thụ bởi các hạt rắn lơ lửng sẽ gây khó khăn khi khử khuẩn.Độ đục càng cao độ nhiễm bẩn càng lớn

- Màu sắc : Nước tự nhiên không có màu, sự xuất hiện màu trong nước thải rất

dễ nhận biết Màu xuất phát từ các cơ sở công nghiệp nói chung và các cơ sở tẩy nhuộm nói riêng Màu được sinh ra do sự phân giải của các chất lúc đầu không có màu Màu xanh là sự phát triển của tảo lam trong nước, màu vàng biểu hiện sự phân giải và chuyển đổi cấu trúc sang các hợp chất trung gian của các chất hữu cơ, màu đen biểu hiện của sự phân giải gần đến mức cuối cùng của các chất hữu cơ

- Mùi : Nước tự nhiên không có mùi Mùi của nước thải chủ yếu là do sự phân hủy của các hợp chất hữu cơ trong thành phần có các nguyên tố nitơ, phospho, lưu huỳnh Xác của các vi sinh vật, thực vật, động vật có protein là hợp chất hữu cơ điển hình cấu tạo bởi các nguyên tố nitơ, phospho, lưu huỳnh nên khi thối rữa đã bốc mùi rất mạnh Các mùi khai là của amoniăc ( NH3 ), tanh là các amin ( R3N,

R2NH, .), photphin ( PH3), các mùi thối là khí hydro sulphua ( H2S ) Đặc biệt chất chỉ cần lượng rất ít, có mùi rất thối, bám dính rất dai là các hợp chất indol, scatol được sinh ra từ sự phân hủy tryptrophan, một trong 20 amino acid tạo nên protein của vi sinh vật, thực vật và động vật

- Vị : Nước tự nhiên không có vị và trung tính với pH = 7 Nước có độ chua do tăng độ acid của nước (pH < 7 ) Các acid ( H2SO4, HNO3 …) và các oxit acid (

SO2, CO2, NxOy, ) có từ khí quyển và nước thải công nghiệp đã tan trong nước làm cho pH của nước giảm xuống Vị nồng là biểu hiện của độ kiềm ( pH > 7 ) Các

cơ sở công nghiệp dùng bazơ thì ngược lại, đẩy pH lên cao Lượng amoniăc do quá trình phân giải protein hoà tan trong nước cũng làm tăng pH Vị mặn chát là do một

số muối vô cơ hoà tan, điển hình là nhóm muối ăn NaCl có vị mặn, muối của magie

có vị chát

- Nhiệt độ : Tuỳ theo từng mùa nhiệt độ của nước sẽ thay đổi Nước bề mặt ở Việt Nam dao động từ 14,30C – 33,50C Nguồn gốc gây ô nhiễm nhiệt độ chính là nhiệt của các nguồn nước thải từ bộ phận làm lạnh của các nhà máy Khi nhiệt độ tăng lên còn làm giảm lượng oxy hoà tan trong nước

- Độ dẫn điện : Các muối vô cơ tan trong nước tạo thành các ion làm cho nước

có khả năng dẫn điện, đây cũng là một dấu hiệu phản ánh mức độ ô nhiễm môi trường nước

- Hàm lượng oxy hoà tan trong nước ( DO ) : DO được xem là một chỉ tiêu đánh giá mức độ ô nhiễm Vi sinh vật vừa tiêu thụ các chất vô cơ, hữu cơ trong nước vừa sử dụng oxy hoà tan trong nước Khi lượng oxy bị tiêu thụ quá nhanh, lượng oxy từ không khí không kịp tan bù vào thì những sinh vật cần oxy để sống nói chung sẽ chết

- Các chỉ tiêu về Coliform hay E.coli : Đó là các vi sinh vật có nguồn gốc từ phân người và phân động vật máu nóng dùng để chỉ khả năng có sự hiện diện các vi sinh vật gây bệnh Đương nhiên, số lượng các thể này trong nước càng nhiều thì trạng ô nhiễm nguồn nước càng trầm trọng

2.1.2.2 Nguồn gây ô nhiễm [8]

- Nước thải sinh hoạt : 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 Đặc điểm cơ bản của nước thải sinh hoạt là hàm lượng cao các chất hữu cơ không bền sinh học ( như hydratcacbon, protein, mỡ ), chất dinh dưỡng ( photphat, nitơ ), vi trùng, chất rắn và mùi Nước thải sinh hoạt phát sinh từ các hộ dân cư, có lưu lượng nhỏ, nhưng bố trí trên địa bàn rất rộng, khó thu gom triệt để được xếp vào loại nguồn phân tán

- Nước khí quyển : được hình thành do mưa và chảy ra từ đồng ruộng, chúng

bị ô nhiễm bởi các chất vô cơ và hữu cơ khác nhau Nước trôi qua khu vực dân cư, khu sản xuất công nghiệp, có thể cuốn theo chất rắn, dầu mỡ, hóa chất, vi trùng

Còn nước chảy ra từ đồng ruộng mang theo chất rắn, thuốc sát trùng, phân bón Nước mưa chảy qua các khu rừng mang theo các chất hữu cơ động thực vật, chất rắn lơ lửng do xói mòn đất .Các loại nước thải này theo tính chất phát sinh như trên cũng thuộc loại nguồn phân tán

- Nước thải công nghiệp : xuất hiện khi khai thác và chế biến các nguyên liệu hữu cơ và vô cơ Nước thải công nghiệp thường có lưu lượng lớn và nồng độ các chất ô nhiễm cao được thoát ra từ các cống của nhà máy hoặc khu công nghiệp, được xếp vào loại nguồn điểm

2.1.2.3 Các chất gây ô nhiểm [6], [8]

Các chất gây ô nhiễm môi trường rất đa dạng, luôn tồn tại trong một phức hợp của nhiều chất Các chất ô nhiễm chủ yếu tồn tại ở dạng hòa tan hoàn toàn, hòa tan không hoàn toàn, ở dạng khí và ở dạng rắn Nồng độ của các chất ô nhiễm rất khác nhau và tác hại lên môi trường sống của con người cũng ở các mức độ khác nhau Tác động lên con người phụ thuộc vào liều lượng, hoàn cảnh tiếp xúc, thời gian tiếp xúc với chất độc, cơ địa của mỗi cơ thể

Nước bị ô nhiễm bởi rất nhiều chất hóa học khác nhau, bao gồm các yếu tố vật

lý, hóa học và sinh học

- Các yếu tố vật lý : nhiệt độ cao hay thấp, pH, biến đổi màu nước

- Các yếu tố hóa học : các chất hữu cơ ( dễ phân hủy sinh học, khó phân hủy sinh học và các chất vô cơ có độc tính cao ), các chất vô cơ, các hợp chất chứa nito, các hợp chất chứa photpho, các kim loại nặng

+ Các chất hữu cơ bền vững, khó bị phân hủy : các chất này thuộc các chất hữu cơ có vòng thơm ( hydrocacbon của dầu khí ), các chất đa vòng ngưng tụ, các hợp chất clo hữu cơ, chúng tồn tại lâu dài trong môi trường và cơ thể sinh vật gây độc tích lũy Hàm lượng các chất này trong nguồn nước tự nhiên rất thấp

+ Các chất hữu cơ dễ bị phân hủy, chủ yếu do tác nhân sinh học : là các hợp chất protein, hydratcacbon, chất béo có nguồn gốc động vật và thực vật Đây là các chất gây ô nhiễm chính có nhiều trong nước thải sinh hoạt, từ các xí nghiệp chế biến thực phẩm Các chất này chủ yếu làm suy giảm oxy hòa tan trong nước

+ Các kim loại nặng : hầu hết các kim loại nặng đều có độc tính cao đối với người và động vật Trong nước thải công nghiệp thường chứa các kim loại nặng là chì, thủy ngân, crom, cadimi, asen, niken,

+ Các ion vô cơ : các ion vô cơ có nồng độ cao trong nước tự nhiên, đặc biệt là nước biển Trong nước thải có một lượng khá lớn các chất vô cơ tùy thuộc vào các nguồn nước thải

- Các yếu tố sinh học : virut, vi khuẩn gây bệnh, vi nấm, nguyên sinh động vật, các loài giun sán

2.2 Nước thải công nghiệp [1],[2]

Trong sản xuất công nghiệp, nước được sử dụng như nguyên liệu, phương tiện sản xuất Nước còn được dùng để giải nhiệt, làm nguội thiết bị, làm sạch bụi và khí độc hại Ngoài ra được sử dụng để vệ sinh công nghiệp, cho nhu cầu tắm rửa, ăn ca, của công nhân Nhu cầu về cấp nước và lượng nước thải sản xuất phụ thuộc vào nhiều yếu tố : loại hình, công nghệ sản xuất, loại và thành phần nguyên vật liệu, sản phẩm, công suất nhà máy, đặc điểm hệ thống cấp nước,

Nước thải sản xuất trong các nhà máy xí nghiệp được chia thành 2 nhóm :

+ Nhóm nước thải sản xuất không bẩn ( quy ước sạch ) : chủ yếu được tạo ra khi làm nguội thiết bị, giải nhiệt trong các trạm làm lạnh, ngưng tụ hơi nước, …Các loại nước thải này có thể dùng lại trong hệ thống cấp nước tuần hoàn cho nhà máy + Nước thải sản xuất bẩn : thường được tạo thành trong quá trình công nghệ, có thể chứa nhiều loại tạp chất với nồng độ khác nhau, có loại chứa chất bẩn chủ yếu là chất vô cơ, có loại chứa chất bẩn chủ yếu là hữu cơ Đa số nước thải sản xuất đều chứa hỗn hợp chất bẩn Thành phần, tính chất nước thải sản xuất rất đa dạng và phức tạp Một số loại nước thải chứa các chất độc hại như nước thải mạ điện chứa kim loại nặng : crom, niken, nước thải lò giết mổ, chế biến thuốc phòng dịch lại nguy hiểm về mặt vệ sinh, bệnh dịch

2.3 Các tiêu chuẩn về nước thải [2]

Bảng 2.1 Nước thải công nghiệp – TCVN 5954-1995 Giá trị giới hạn các thông số và nồng độ chất ô nhiễm

Chú thích : KPHĐ : không phát hiện được

- Đối với nước thải của một số ngành công nghiệp đặc thù, giá trị các thông số

và nồng độ các chất thành phần được quy định trong các tiêu chuẩn riêng

- Nước thải công nghiệp có giá trị các thông số và nồng độ các chất thành phần bằng hoặc nhỏ hơn giá trị quy định trong cột A có thể đổ vào các thủy vực nước được dùng làm nguồn cấp nước sinh hoạt

- Nước thải công nghiệp có giá trị các thông số và nồng độ các chất thành phần bằng hoặc nhỏ hơn giá trị quy định trong cột B chỉ được đổ vào các thủy vực nước dùng cho các mục đích giao thông, tưới tiêu, bơi lội, nuôi thủy sản, trồng trọt

- Nước thải công nghiệp có giá trị các thông số và nồng độ các chất thành phần lớn hơn giá trị quy định trong cột B nhưng không vượt quá giá trị quy định trong cột

C chỉ được phép đổ vào các nơi quy định

- Nước thải công nghiệp có giá trị các thông số và nồng độ các chất thành phần lớn hơn giá trị quy định trong cột C thì không được phép thải ra môi trường

- Phương pháp lấy mẫu, phân tích, tính toán, xác định từng thông số, và nồng

độ cụ thể được quy định trong các TCVN tương ứng

2.3 Tình hình chung nước thải khu công nghiệp Hoà Khánh

Theo yêu cầu, nồng độ các chất gây ô nhiễm trong nước thải ra từ các nhà máy trong khu công nghiệp phải qua xử lý cục bộ và khi vào trạm xử lý nước thải tập trung tại khu công nghiệp Hoà Khánh phải đạt nồng độ cho phép như sau :

Bên cạnh đó, việc kiểm soát và quản lý nguồn nước thải của các đơn vị thành viên gặp rất nhiều trở ngại

2.4 Tổng quan về các biện pháp xử lý nước thải [12]

Nước thải nói chung có chứa nhiều chất ô nhiễm khác nhau, đòi hỏi phải xử lý bằng những phương pháp thích hợp khác nhau Một cách tổng quát, các phương pháp xử lý nước thải được chia thành các loại sau :

- Phương pháp xử lý lý học

- Phương pháp sử lý hóa học và hóa lý

- Phương pháp xử lý sinh học

2.4.1 Phương pháp xử lý lý học

Trong phương pháp này, các lực vật lý như trọng trường, ly tâm, được áp dụng

để tách các chất không hòa tan ra khỏi nước thải Phương pháp xử lý lý học thường đơn giản, rẻ tiền có hiệu quả xử lý chất lơ lửng cao Các công trình xử lý cơ học được áp dụng rộng rãi trong xử lý nước thải là : Song chắn rác, thiết bị nghiền rác,

bể điều hòa, khuấy trộn, lắng, lắng cao tốc, tuyển nổi, lọc, hòa tan khí, bay hơi và tách khí Việc ứng dụng các công trình xử lý lý học được tóm tắt trong bảng 2.2

Bảng 2.2 Áp dụng các công trình cơ học trong xử lý nước thải

( Metcalf & Eddy, 1991 )

Lưới chắn rác Tách các chất rắn thô và có thể lắng

Nghiền rác Nghiền các chất rắn thô đến kích thước nhỏ hơn, đồng nhất

Bể điều hòa Điều hòa lưu lượng và tải trọng BOD và SS

Khuấy trộn Khuấy trộn hóa chất và chất khí với nước thải, và giữ cặn ở

trạng thái lơ lửng Tạo bông Giúp cho việc tập hợp của các hạt cặn nhỏ thành các hạt cặn

lớn hơn để có thể tách ra bằng lắng trọng lực Lắng Tách các cặn lắng và nén bùn

Tuyển nổi Tách các hạt cặn lơ lửng nhỏ và các hạt cặn có tỷ trọng xấp

xỉ tỷ trọng của nước, hoặc sử dụng để nén bùn sinh học Lọc Tách các hạt cặn lơ lửng còn lại sau xử lý sinh học hoặc hóa

học Màng lọc Tương tự như quá trình lọc Tách tảo từ nước thải sau hồ ổn

định Vận chuyển khí Bổ sung và tách khí

Bay hơi và bay khí Bay hơi các hợp chất hữu cơ bay hơi từ nước thải

2.4.2 Phương pháp sử lý hóa học

Phương pháp hóa học sử dụng các phản ứng hóa học để xử lý nước thải.Các công trình xử lý hóa học thường kết hợp với các công trình xử lý lý học Mặc dù có hiệu quả cao, nhưng phương pháp xử lý hóa học thường đắt tiền và đặc biệt thường tạo thành các sản phẩm phụ độc hại Việc ứng dụng các quá trình xử lý hóa học được tóm tắt trong bảng 2.3

Bảng 2.3 Áp dụng các quá trình hóa học trong xử lý nước thải

( Metcalf & Eddy, 1991 )

Kết tủa Tách phospho và nâng cao hiệu quả của việc tách cặn

lơ lửng ở bể lắng bậc 1

Hấp phụ

Tách các chất hữu cơ không được xử lý bằng phương pháp hóa học thông thường hoặc bằng phương pháp sinh học Nó cũng được xử dụng để tách kim loại nặng, khử Chlorine của nước thải trước khi xả vào nguồn

Khử trùng Phá hủy chọn lọc các vi sinh vật gây bệnh

Khử trùng bằng Chlorine Phá hủy chọn lọc các vi sinh vật gây bệnh, Chlorine

là loại hóa chất được sử dụng rộng rãi nhất Khử Chlorine Tách lượng clo dư còn lại sau quá trình clo hóa

Khử trùng bằng ClO2 Phá hủy chọn lọc các vi sinh vật gây bệnh

Khử trùng bằng BrCl2 Phá hủy chọn lọc các vi sinh vật gây bệnh

Khử trùng bằng Ozone Phá hủy chọn lọc các vi sinh vật gây bệnh

Khử trùng bằng tia UV Phá hủy chọn lọc các vi sinh vật gây bệnh

2.4.3 Phương pháp xử lý sinh học

Với việc phân tích và kiểm soát môi trường thích hợp, hầu hết các loại nước thải đều có thể được xử lý bằng phương pháp sinh học Mục đích của xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học là keo tụ và tách các loại keo không lắng và ổn định ( phân hủy ) các chất hữu cơ nhờ hoạt động của vi sinh vật hiếu khí hoặc kỵ khí Sản phẩm cuối cùng của quá trình phân hủy sinh học thường là các chất khí (

CO2, N2, H2S, CH4,…), các chất vô cơ ( NH4+, PO43-) và tế bào mới

Các quá trình sinh học chính sử dụng trong xử lý nước thải gồm 5 nhóm chính : Quá trình hiếu khí, quá trình thiếu khí, quá trình kị khí, thiếu khí và kị khí kết hợp,và quá trình hồ sinh vật Mỗi quá trình riêng biệt còn có thể phân chia thành chi tiết hơn, phụ thuộc vào việc xử lý được thực hiện trong hệ thống tăng trưởng lơ lửng, hệ thống tăng trưởng dính bám, hoặc hệ thống kết hợp Phương pháp sinh học

có ưu điểm là rẻ tiền và có khả năng tận dụng các sản phẩm phụ làm phân bón ( bùn hoạt tính ) hoặc tái sinh năng lượng ( khí methane )

2.5 Cơ sở lựa chọn dây chuyền công nghệ xử lý nước thải [ 3 ]

Dây chuyền công nghệ xử lý là tổ hợp công trình : trong đó nước thải được xử

lý từng bước theo thứ tự tách các cặn lớn đến các cặn nhỏ, những chất không hoà

tan đến những chất keo và hoà tan Khử trùng là khâu cuối cùng

Việc lựa chọn sơ đồ dây chuyền công nghệ là một bài toán kinh tế kỹ thuật phức tạp phụ thuộc vào nhiều yếu tố như :

- Thành phần tính chất nước thải

- Đặc điểm nguồn tiếp nhận

- Mức độ cần thiết làm sạch nước thải

- Các yếu tố : điều kiện địa phương, năng lượng, tính chất đất đai, diện tích khu xây dựng trạm xử lý, lưu lượng nước thải, công suất của nguồn,…

- Các đặc tính, thông số kỹ thuật các thiết bị trên thị trường và chi phí đầu tư, bảo dưởng chúng

Dây chuyền công nghệ của một trạm xử lý hoàn chỉnh có thể chia làm 4 khối:

Các phương pháp sinh học xử lý nước thải

Đĩa quay

sinh học

Màng lọc sinh học

Ao, hồ ổn định nước thải

1 Khối xử lý cơ học : nước thải theo thứ tự qua : song chắn rác, bể lắng cát và

4 Khối xử lý cặn : bể lắng, công trình làm khô cặn

2.6 Phân tích phương án công nghệ lựa chọn [4], [3]

Khu công nghiệp Hoà Khánh là khu công nghiệp có quy mô lớn, đa dạng ngành nghề Hàng ngày, các nhà máy thải ra môi trường một lượng nước thải sinh hoạt và nước thải sản xuất chứa nhiều chất hữu cơ cùng các tác nhân gây ô nhiễm môi trường

Các phương pháp xử lý hoá lý ( các phương pháp phục hồi ) với chi phí cao dùng để thu hồi các chất quý trong nước thải sẽ không có ý nghĩa ứng dụng cho quá trình xử lý nước thải của khu công nghiệp này Các phương pháp hoá học và sinh học thuộc nhóm các phương pháp phân huỷ sẽ được ứng dụng Ở đây, chúng ta xem xét phương pháp xử lý sinh học hiếu khí theo mẻ vì đáp ứng được yêu cầu và

có ý nghĩa về mặt kinh tế

Qua các phân tích về công nghệ xử lý, chủ yếu là cách vận dụng vi sinh ở các

hồ sinh học, phần cốt lõi của hệ thống xử lý nước thải Chúng ta nhận thấy phương pháp và công nghệ xử lý hoá – sinh hiếu khí là phù hợp, đây cũng là phương pháp được áp dụng hầu hết ở các khu công nghiệp của Việt Nam và thực tế đã mang lại hiệu quả

Như vậy, phương pháp thích hợp cho công nghệ xử lý nước thải của khu công

nghiệp Hoà Khánh là : Xử lý hoá học – sinh học hiếu khí

CHƯƠNG 3 : LỰA CHỌN VÀ THUYẾT MINH CÔNG NGHỆ XỬ LÝ

3.1 Dây chuyền công nghệ

Đóng bao bùn khô Bùn hồi lưu

Tách rác

Bùn cặn

3.2 Thuyết minh dây chuyền công nghệ

- Sau khi qua song chắn rác thì hàm lượng chất lơ lửng SS của nước thải giảm 4%, hàm lượng BOD20 giảm 5% Nước thải tiếp tục được đưa đến bể tập trung

3.2.2 Bể tập trung

- Nước thải theo hệ thống thu gom chảy về bể tập trung nước thải Bể có dạng

hình chữ nhật, độ sâu của bể tập trung là -2,5m

- Ngăn tập trung được lắp 3 máy bơm ( trong đó có một máy bơm dự phòng )

3.2.3 Bể lắng cát:

- Bể lắng cát đặt sau song chắn rác và đặt trước bể điều hòa, bể lắng đợt một Nhiệm vụ của bể lắng cát là loại bỏ cặn thô, nặng như cát, sỏi, mảnh vỡ thủy tinh, mảnh kim loại, tro tàn, than vụn, vỏ trứng…để bảo vệ các thiết bị máy móc khỏi bị mài mòn, giảm sự lắng đọng các vật liệu nặng trong ống, kênh mương dẫn…, giảm

số lần súc rữa các bể phân hủy cặn do tích tụ quá nhiều cát

- Bể lắng cát thổi khí có cấu tạo như một bể hình chữ nhật Dọc một phía tường của bể đặt hệ thống ống sục khí nằm cao hơn đáy bể 4560cm Dưới dàn ống sục khí là máng thu cát Độ dốc ngang của đáy bể i = 0,20,4 dốc về phía máng thu

để cho cát trượt theo đáy vào máng Hệ thống sục khí làm bằng ống nhựa, ống thép không rỉ, khoan lỗ = 3,5 5mm thành một hàng phía dưới ống [5, tr36 - 39 ]

- Tốc độ chuyển động xoay không đổi trong bể lắng cát thổi khí đảm bảo giữ các cặn hữu cơ lơ lửng trong nước và các hạt cát va trạm vào nhau tách bớt cặn hữu

cơ bám quanh hạt, cát sạch hơn Cặn lắng trong bể lắng cát chứa 90 ÷ 95% là cặn

vô cơ, giữ lâu không bị thối 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 đủ lớn không cho các cặn hữu cơ lắng Cát sau khi tách sẽ được chuyển đến sân phơi cát [5, tr39]

- Hàm lượng chất lơ lửng SS của nước thải sau khi qua bể lắng cát xem như giảm không đáng kể, hàm lượng BOD20 giảm 5% [9, tr196]

3.2.4 Bể tách dầu mỡ

- Trên mạng lưới thu gom của khu công nghiệp có thể có các nhà máy công nghiệp xả nước thải có lẫn dầu mỡ vào mạng Khi hàm lượng dầu  100mg/l thì phải thu gom lại để xử lý riêng Để tách lượng dầu mỡ này, phải đặt thiết bị thu dầu trước của xả vào cống chung hoặc trước bể điều hòa của hệ thống xử lý Bể tách dầu hoạt động theo mẻ, làm việc gián đoạn và cứ 5 ngày thì thực hiện vớt váng dầu một lần

- Bể tách dầu mỡ có dạng hình chữ nhật, chiều sâu của bể là -3,3m Nước thải sau khi qua bể điều hoà sẽ được giữ lại ở bể tách dầu mỡ 15 phút

3.2.5 Bể điều hoà

- Thành phần và lưu lượng của nước thải đổ vào trạm xử lý nước thải rất là không đồng đều trong ngày Do đó, để ổn định thành phần và lưu lượng trong các quá trình xử lý tiếp theo, cần phải xây dựng một bể điều hoà có thể tích hữu ích khoảng 5 lần lưu lượng trung bình của nước thải chảy vào

- Để quá trình xử lý sinh vật phát triển tốt, độ pH của nước thải phải được giữ

ổn định trong khoảng 6,57,5 và đủu thành phần chất dinh dưỡng được xác định bởi sự tương quan giữa BOD : N : P một cách thích hợp Tất cả các thành phần hoá chất để điều chỉnh pH và bổ sung dinh dưỡng được đưa vào bể điều hoà

- Nguồn N, P được cung cấp từ dung dịch Urê và H3PO4 bằng bơm định lượng Lưu lượng các chất cung cấp vào nước thải sẽ được định kỳ tính toán dựa trên thành phần nước thải đầu vào

- Đáy bể điều hoà được đặt thêm một giàn sục khí có tác dụng khuấy trộn nâng cao mức độ đồng đều các chất, đồng thời cung cấp một lượng oxy vừa đủ để tăng cường khả năng lên men hiếu khí ban đầu, ngăn ngừa quá trình lên men yếm khí xảy ra

- Thời gian lưu nước trong bể điều hoà là 5h

3.2.6 Bể lắng ly tâm đợt 1:

- Nhiệm vụ của bể lắng đợt I là loại bỏ các tạp chất lơ lửng còn lại trong nước thải sau khi đã qua các công trình xử lý trước đó Hàm lượng chất lơ lửng sau bể lắng đợt I cần đạt  150 mg/l [9, tr127]

- Nước thải chảy vào ống trung tâm qua múi phân phối và vào bể Sau khi ra khỏi ống trung tâm, nước thải va vào tấm chắn hướng dòng và thay đổi hướng đi xuống, sau đó sang ngang và dâng lên thân bể Nước đã lắng trong tràn qua máng thu đặt xung quanh thành bể và được dẫn ra ngoài Khi nước thải dâng lên thân bể

và đi ra ngoài thì cặn thực hiện chu trình ngược lại Cặn được hệ thống thanh gạt cặn gom lại và đưa xuống giếng cặn

- Quá trình oxy hoá chất bẩn tại bể này là nhờ vào bùn hoạt tính, bùn hoạt tính

là bùn xốp chứa nhiều vi sinh vật có khả năng oxy hoá và khoáng hoá các chất hữu

cơ trong nước thải Để giữ cho bùn hoạt tính ở trạng thái lơ lửng và đảm bảo đủ oxy dùng cho quá trình oxy hoá các chất hữu cơ , dưới đáy bể được lắp hệ thống khuếch tán khí cho toàn bộ bề mặt bể Đồng thời bể sinh học phải lớn để nước thải lưu lại trong bể đủ thời gian cho vi sinh vật phân huỷ hết các hợp chất hữu cơ

- Nước thải sau thời gian xử lý tại bể Aeroten hàm lượng BOD sẽ giảm xuống dưới 20mg/l, đạt tiêu chuẩn cho phép của nước thải Mặc dù hàm lượng BOD đã được xử lý, nhưng trong nước thải còn chứa một lượng lớn sinh khối - Gọi là bùn hoạt tính để đạt được các chỉ tiêu của nước thải đã xử lý, lượng bùn trong nước thải phải được tách ra Do vậy nước thải sau khi qua bể Aeroten sẽ tiếp tục dẫn qua

bể lắng II

3.2.8 Bể lắng ly tâm đợt 2:

Bể lắng ly tâm đợt 2 có cấu tạo và nguyên tắc hoạt động tương tự như bể lắng

ly tâm đợt 1 Bể lắng ly tâm đợt 2 có nhiệm vụ chắn giữ các bông bùn hoạt tính đã qua xử lý ở bể Aeroten và các thành phần chất không hoà tan chưa được giữ lại ở bể lắng 1 Bùn cặn sau khi ra khỏi bể lắng 2 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

3.2.9 Bể tiếp xúc Clo:

- Nước thải đã qua xử lý sinh học và được lắng trong nhưng vẫn còn chứa các loại vi khuẩn có khả năng gây bệnh, nhất là vi khuẩn gây bệnh đường ruột Rất nguy hiểm khi xả nước thải chưa khử trùng vào đường kênh, gần khu vực dân cư Như vậy, nước thải cần được khử trùng trước khi đưa vào môi trường để tránh gây bệnh

-Nồng độ Clo hoạt tính sử dụng để khử trùng phụ thuộc vào số lượng và loại

tế bào vi sinh vật, thành phần các chất vô cơ, hữu cơ có trong nước thải Thông thường nồng độ Clo hoạt tính được sử dụng trong khử trùng nước thải là 3ppm (ba phần triệu) Để đảm bảo thời gian tiếp xúc với clo hoạt tính, nước thải phải lưu lại ở

bể khử trùng 25 phút

3.2.10 Bể nén bùn đứng

- Bùn hoạt tính từ bể lắng đợt II có độ ẩm cao: 99,499,7% Một phần lớn loại bùn này được dẫn trở lại bể aeroten, phần bùn còn lại được dẫn vào bể nén bùn Nhiệm vụ của bể nén bùn là làm giảm độ ẩm của bùn hoạt tính dư bằng cách lắng

cơ học để đạt độ ẩm thích hợp( 94 96%) phục vụ cho quá trình xử lý bùn bằng quá trình phân hủy kỵ khí ở bể Metan Ngoài ra còn có lượng cặn tươi từ bể lắng I

- Diện tích bể xác định theo tải trọng cặn phụ thuộc vào từng loại cặn cần cô đặc Sau đó kiểm tra theo tải trọng dung dịch cặn đưa vào bể nằm trong khoảng từ

24  30 m3/m2.ngày là được

- Thể tích bể kiểm tra theo thời gian lưu cặn trong bể từ 0,5 20 ngày , ở nơi nóng ẩm lấy trị số nhỏ Thời gian lưu cặn bằng thể tích vùng chứa cặn ( thường có chiều cao từ 1,7  2,4m) chia cho lưu lượng cặn rút ra khỏi bể hàng giờ trong ngày

3.2.11 Bể metan

- Cặn tươi khó bảo quản, có mùi khó chịu, nguy hiểm về phương diện vệ sinh

và có chứa nhiều giun sán, do đó hạn chế việc sử dụng nó Song nếu chúng được xử

lý trong các bể phân huỷ thì sẽ làm mất mùi, dễ làm khô, đảm bảo vệ sinh

- Bể mêtan là kết quả của quá trính phát triển các công trình xử lý cặn Đó là công trình thường có mặt bằng là hình tròn hay hình chữ nhật, đáy hình nón hay hình chóp đa giác và có nắp đậy kín, ở trên cùng của nắp đậy làm chóp mũ để thu hơi khí Cặn ở trong bể metan được khuấy trộn đều và sấy nóng nhờ thiết bị đặc biệt [3, tr149 ]

- Cặn ở trong bể Mêtan được khuấy trộn đều và sấy nóng nhờ thiết bị đặc biệt

- Căn cứ vào nhiệt độ của quá trình lên men mà người ta phân biệt : Quá trình lên men ấm ( 10 – 430C ) và quá trình lên men nóng ( >430 )

- Cường độ phân huỷ các chất hữu cơ ở chế độ nóng cao hơn ở chế độ ấm khoảng 2 lần, do đó thể tích công trình củng tương ứng giảm xuống

- Đối với lên men nóng thì sản phẩm thu được là vô trùng, trong khi đó với lên men ấm chỉ đạt 50 – 80% vô trùng Tuy nhiên trong quá trình lên men ấm, đòi hỏi cung cấp nhiệt lượng ít hơn và cặn đã lên men dễ tách nước hơn Vì vậy việc lựa chọn chế độ lên men phải tính đến sơ đồ xử lý tiếp theo

- Trên các công trình xử lý hiện nay người ta thường cho lên men hỗn hợp cặn tươi và bùn hoạt tính dư Sự khoáng hoá trong quá trình lên men có quan hệ mật thiết với quá trình tách các sản phẩm phân huỷ thành hơi khí và nước bùn [3, tr149]

- Trong hơi khí chứa: 6067% mêtan, 3033% axit cacbonit, hàm lượng hydro không vượt quá 12 %, nitơ gần 0,5% Hơi khí mêtan tách ra là do có các chất béo, và anbumin, còn chất cacbua tạo ra hơi khí chứa nhiều axit cacbonit [3, tr150]

- Khi xả cặn lên men, mực bùn ở trong bể Mêtan hạ xuống, do đó áp xuất trên mặt thoáng giảm xuống và có thể tạo nên chân không Do đó có thể gây nên hiện tượng hút không khí vào bể tạo với các khí CH4 thành một hỗn hợp dễ gây nổ Vì vậy cần thiết phải điều chỉnh áp lực của khí đốt ở mức 0,10,2m cột nước

3.2.12 Sân phơi bùn:

- Cặn sau khi lên men ở bể metan và cặn từ bể tiếp xúc có độ ẩm cao cần làm ráo nước trong cặn để đạt đến độ ẩm cần thiết thuận lợi cho vận chuyển và xử lý tiếp theo

- Biện pháp khử nước cho cặn được áp dụng rộng rãi hơn cả là làm khô trên sân phơi tự nhiên

- Sân phơi bùn là khu đất xốp hình chữ nhật, xung quanh có bờ chắn cao 0,5m Sân phơi bùn được chia làm 12 ô, kích thước mỗi ô là 12m x 6m

- Sau khi đã làm khô ở sân phơi bùn thì cặn có độ ẩm 75% hay thấp hơn nữa, thể tích giảm xuống từ 2  5 lần Công dụng chính của sân phơi bùn là giảm thể tích và khối lượng của cặn để sử dụng làm phân bón Độ ẩm của cặn được giảm xuống là do một phần nước bốc hơi và phần khác ngấm xuống đất

- Bùn đã khô (đến độ ẩm 75 ÷ 80%) được thu gom và vận chuyển đi nơi khác Việc thu gom được thực hiện bằng máy xúc có gàu và đổ vào xe tự đổ rồi chở đi

- Nước bùn ở sân phơi bùn theo hệ thống rút nước và được dẫn trở lại trạm xử

lý nước thải

3.2.13 Máy ép bùn dây đai

- Thiết bị ép bùn lọc dây đai là một loại thiết bị dùng để khử nước ra khỏi bùn vận hành dưới chế độ cho bùn liên tục vào thiết bị

- Nước tách ra được đưa trở lại bể điều hòa để xử lý tiếp, còn bánh bùn có thể làm phân vi sinh

8000

CHƯƠNG 4 : TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN

VỊ XỬ LÝ NƯỚC THẢI 4.1 Các số liệu ban đầu

- Lưu lượng nước thải trung bình ngày là :

- pH = 5 - 9

- Nhu cầu oxy sinh hoá của nước thải:BOD5 = 300 (mg/l)

- Nhu cầu oxy hoá học của nước thải: COD = 530(mg/l)

Hình 4.1 Sơ đồ cấu tạo của song chắn rác ( Hình 3-5, [9,tr114 )

Bm : Chiều rộng của mương dẫn

Bs : Chiều rộng của song chắn rác

L1 : Chiều dài phần mở rộng trước song chắn rác

L2 : Chiều dài phần mở rộng sau song chắn rác

Ls : Chiều dài xây dựng của phần mương đặt song chắn

Mương dẫn nước thải từ ngăn tiếp nhận đến song chắn rác có tiết diện hình chữ nhật.Chọn các thông số kỹ thuật của mương dẫn ở song chắn rác:[9, tr381]

- Chọn chiều rộng của mương: B = 0,5m

- Độ dốc của mương: i = 0,8‰

- Vận tốc dòng chảy trong mương: v = 0,6m/s

- Độ đầy h/B = 0,9

- Chiều cao lớp nước trong mương: h = 0,45m

Số khe hở của song chắn rác: [10 -114]

39,491,05

0,90,01

6,0

0,254K

1hlV

Qmax : Lưu lượng lớn nhất của nước thải, Qmax= 0,254 m3/s

v : Tốc độ nước chảy qua song chắn, lấy bằng vận tốc nước chảy trong mương , v = 0,6 m/s

l : Khoảng cách giữa các khe hở, đối với song chắn rác tinh chọn l = 10mm

k: Hệ số tính đến mức độ cản trở của dòng chảy do hệ thống cào rác , k = 1,05

Chiều rộng của song chắn rác được tính theo công thức sau: [9, tr115]

m n

l n

s

B s  (  1 )  (  )  0 , 008 ( 50  1 )  ( 0 , 01  50 )  0 , 892

Trong đó : s : Bề dày của thanh chắn rác, thường lấy bằng 0,008m

Tổn thất áp lực ở song chắn rác được tính theo công thức sau: [9, tr115]

1

2 max

2g K

V

h s   = 0,286

81 , 9 2

7 ,

0 2

  3 = 0,021 m Trong đó: Vmax : vận tốc của nước thải trong song chắn rác ứng với chế độ

Qmax

vmax = 0,7 (bảng 3-6 [9, tr113])

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

K1 = 2-3, chọn K1 = 3 [9, tr115]

 : hệ số cản cục bộ của song chắn đuợc xác định theo công thức

: hệ số phụ thuộc vào tiết diện ngang của thanh song chắn, lấy theo bảng

3-7 ,= 2,42 [9,tr116]

: Góc nghiêng của song chắn so với hướng dòng chảy, = 60o

Chiều dài phần mở rộng trước thanh chắn rác L1 : [9, tr115]

m 0,538o

tg202

0,50,8922tg

mBSB1

 : Góc nghiêng phần mở rộng, thường lấy = 200

Chiều dài phần mở rộng sau song chắn rác : [9, tr116]

L2 = 2

1

L

= 2

54 , 0 = 0,27 m Chiều dài của mương để lắp đặt song chắn rác : [9, tr116]

L = L1 + L2 + Ls = 0,54 + 0,27 + 1,5 = 2,31 m

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

Chiều sâu xây dựng của phần mương đặt song chắn: [9, tr116]

H = h + hs + 0,3 = 0,45 + 0,021 + 0,3 = 0,771 m Chọn H = 0,8m

0,3: Chiều cao bảo vệ

Hàm lượng chất bẩn còn lại sau khi ra khỏi song chắn rác như sau:

+ Hàm lượng chất lơ lửng (SScr ) giảm 4%, còn lại : [9, tr288]

SScr = SS x (100 – 4)% = 300.(100 – 4)% =288 mg/l + Hàm lượng NOS20 ( BOD20 ) giảm 5% [9, tr288]

Quan hệ giữa BOD5 và BOD20 là: BOD5 = 0,67 BOD20

Hay BOD20 = 1,5 BOD5

BOD20 = 1,5 300 = 450 mg/l

m l

286,060sin01

,0

008,042,2sin

3 3

 Hàm lượng BOD20 sau khi qua song chắn rác còn lại là :

BOD20(cr) = BOD20 ( 100  5 )% = 450(1005)% =427,5mg/l

Hàm lượng BOD5 (Lcr ) của nước thải sau khi qua song chắn rác còn lại là

Lcr = 0,67 BOD20(cr) = 0,67427,5=286,425 mg/l

Bảng 4.1 Các thông số thiết kế và kích thước song chắn rác

2 Lưu lượng giờ lớn nhất, Qmax m3/h 915

4.3 Ngăn tiếp nhận và trạm bơm nước thải :

Thể tích hữu ích của ngăn tiếp nhận được tính theo công thức

750 , 45 5 4

915 4

Trong đó: Qmax : Lưu lượng giờ lớn nhất, Qmax = 915 m3/h

Z : Tần suất khởi động bơm, Z = 5 lần/giờ

Căn cứ vào cốt đáy ống dẫn nước thải vào trạm xử lý tập trung, và thể tích hữu ích của ngăn tập trung, ta chọn các kích thước như sau: [9, tr380]

- Chiều dài L = 5m

- Chiều rộng B = 3,5m

- Chiều cao lớp nước trong ngăn tập trung m

L B

5,35

750,45

Chọn chiều cao làm việc h = 4m, chiều cao bảo vệ hbv = 0,3m

Chiều cao tổng cộng của bể: H = h + hbv = 4 + 0,3 = 4,3m

Chọn chiều rộng bể B = 6,5m

Suy ra chiều dài bể: L = 8,797

5,64

75,228







B h

v

m, chọn L = 8,8m Chọn kích thước của bể: L × B × H = 8,8m × 6,5m × 4,3m

5 Cửa dẫn nước ra

Các thông số tính toán của bể lắng cát thổi khí được trọn như sau : + Lưu lượng nước thải trong giờ lớn nhất : Q = 915 m3/h

+ Thời gian lưu nước tính theo lưu lượng giờ lớn nhất : t = 2 3 phút,

3

915  = 45,750 m3 + Chiều cao công tác của bể : H = 25 m, chọn H = 2m bảng TK-6 [9, tr197] + Tỉ số giữa chiều rộng và chiều cao 1:15:1, Chọn tỉ lệ giữa chiều rộng với chiều cao b: H = 1,5:1 bảng TK-6 [10-197]

Chiều rộng của bể lắng cát thổi khí tính theo công thức : [9, tr197]

b = 1,5 H = 1,52 = 3m

Chiều dài của bể lắng cát thổi khí tính theo công thức: [9, tr197]

L =

H b n

V



 = 1 3 2

75 , 45



 = 7,625 m Chọn L = 7,7 m

Trong đó : n : Số đơn nguyên công tác, n =1

b : Chiều ngang của mỗi đơn nguyên, b=3m

H : Chiều cao công tác của bể lắng cát thổi khí, H =2m Lưu lượng không khí cần cung cấp cho mỗi đơn nguyên tính theo công thức :

t w

Trong đó : hbv : Chiều cao vùng bảo vệ của bể lắng cát ngang

- Hiệu quả xử lý sau khi qua bể lắng cát thổi khí như sau:

+Lượng chất lơ lửng trong nước thải ra khỏi bể lắng cát thổi khí giảm đi không đáng kể và sơ bộ có thể lấy bằng hàm lượng chất lơ lửng trong nước thải ra khỏi song chắn rác: [9, tr196]

Bảng 4.2 Các thông số cơ bản thiết kế bể lắng cát thổi khí

1 Thời gian lưu nước tính theo lưu

lượng giờ lớn nhất

2 Kích thước :

Chiều cao Chiều dài Chiều rộng

- Thể tích bể điều hòa : [9, tr487]

5 167 ,

t : thời gian lưu nước thải trong bể điều hòa, t = 5h

- Thể tích thực tế của bể điều hòa:

835,11454H

V4

- Chọn ống khuếch tán plastic xốp cứng bố trí theo chu vi thành bể với lưu lượng khí r = 68 113 l/phút.cái, chọn r = 110 l/phút.cái Hiệu suất chuyển hóa oxy

là 28 30 %, chọn 30% ( Bảng 9-8 [9, tr422] )

Vậy số ống khuếch tán khí: [9, tr421]

)./(110

)/(20625







cái phút l

phút l r

q

Bảng 4.3 Các thông số bể điều hòa

1 Ống dẫn nước thải vào 2 Hệ thống thanh gạt cặn

3 Hành lang công tác 4 Tấm chắn hướng vòng

t : Thời gian lắng được xác định bằng thực nghiệm về động học lắng Trường hợp không tiến hành thực nghiệm được, thời gian lắng đối với bể lắng đợt I có thể lấy bằng 1,5h [9, tr127]

- Diện tích mỗi bể trong mặt bằng : [9, tr129]

F =

5 , 3

5 , 1372 H

W

1

 = 392,142 m2Trong đó : H1 : Chiều sâu vùng lắng của bể lắng ly tâm có thể lấy từ 1,5đến 5m Tỷ lệ giữa đường kính D và chiều sâu vùng lắng ( D : H) lấy trong khoảng từ 6 đến 12 ( TCXD – 51 -84 ), chọn H1 =3,5m

- Đường kính của bể lắng ly tâm được lấy theo công thức : [9, tr129]

D =

14,3

142,3924

- Đường kính ống trung tâm: [ 10-507 ]

d = 20%D = 0,2 × 22,4 = 4,48 m

- Chiều cao ống trung tâm h = 5565% H ( bảng 9-10 [9, tr429] )

chọn h = 60%H = 0,63,5= 2,1 m

- Chọn chiều cao xây dựng của bể là H = 4,5 m

- Tốc độ lắng của hạt cặn lơ lửng trong bể lắng được tính theo công thức :

U =

5 , 1 6 , 3

5 , 3 6

,

3 t  

H

= 0,65 mm/s [9, tr129]

- Hiệu suất lắng của chất lơ lửng trong nước thải ở bể lắng I phụ thuộc vào tốc độ lắng của hật cặn lơ lửng trong nước thải ( U = 0,65mm/s) và hàm lượng ban đầu của chất lơ lửng (Chh = 288 mg/l ) và có thể lấy theo bảng 3-10 [9, tr129]

- Hàm lượng chất lơ lửng trôi theo nước ra khỏi bể lắng đợt I được tính theo công thức : [9, tr131]

89 , 147 100

) 65 , 48 100 ( 288 100

100 1

Trong đó: C hh - Hàm lượng chất lơ lửng trước lắng I, C hh=288 mg/l

E1 - Hiệu suất lắng (bảng 3-10 [9,tr129]), với C hh= 288/l, tốc độ lắng của hạt lơ lửng U = 0,65 m/s có E1 = 48,65%

Kết quả cho thấy hàm lượng chất lơ lửng trôi theo nước ra khỏi bể lắng đứng

là CL1 = 147,89 mg/l <150 mg/l đảm bảo yêu cầu đầu vào các công trình xử lý sinh học tiếp theo

- Hiệu quả xử lý sau khi qua bể lắng đợt I như sau:

+ Hàm lượng chất lơ lửng còn lại : C L1147,89mg/l

+ Hàm lượng BOD20 sau khi qua bể lắng đợt I giảm 35%,còn lại:[9,tr204] BOD20(L1) = BOD20(lc) (10035)% = 406,125(100-35)

Sau khi qua bể lắng đợt I, hàm lượng COD của nước thải bằng

CODra = CODvào x (100 – 40)% = 530(100 – 40)% = 318 mg/l

Bảng 4.4 Các thông số thiết kế và tính toán bể lắng đứng đợt I

Ống trung tâm:

Hàm lượng chất lơ lửng sau lắng I mg/l 147,89 Hàm lượng COD của nước thải sau lắng I mg/l 318 Hàm lượng BOD5 của nước thải sau lắng I mg/l 176,867

4.8 Bể thông khí sinh học Aeroten

Hình 4.5: Sơ đồ làm việc của bể aeroten thông khí có khuấy đảo hoàn chỉnh [6]

+ Hàm lượng chất lơ lửng trong nước thải cần đạt sau xử lý :Cs = 25 mg/l

Giả sử rằng chất lơ lửng trong nước thải đầu ra là chất rắn sinh học ( bùn hoạt tính ) Trong đó có 80% là chất dễ bay hơi và 60% chất có thể phân hủy sinh học [9,tr144] Trong cách tính này, chọn Aeroten kiểu xáo trộn hoàn toàn

Tính toán bể aeroten:

- Xác định nồng độ BOD5 của nước thải đầu vào và đầu ra Aeroten :

BOD5(vào) = BOD20(vào) 0,67= La 0,67 = 263,981 0,67= 176,867 mg/l

BOD5(ra) = BOD20(ra) 0,67= Lt 0,67 = 29 0,67= 19,43 mg/l

- Tính nồng độ BOD5 hòa tan trong nước ở đầu ra theo quan hệ sau : [9,tr144] BOD5(ra) = BOD hòa tan trong nước thải đầu ra +BOD5 của chất lơ lửng ở đầu ra + BOD5 của chất lơ lửng trong nước thải đầu ra tính như sau : [9,tr144]

Phần có khả năng phân hủy sinh học của chất rắn sinh học ở đầu ra là :

0,6 25 = 15 mg/l

BOD hoàn toàn của chất rắn có khả năng phân hủy sinh học ở đầu ra là :

42,1

25

6

,

0   mg O2 tiêu thụ / mg tế bào bị oxy hóa = 21,3 mg/l [9,tr145]

 BOD5 của chất rắn lơ lửng ở đầu ra = 21,3 mg/l0,67= 14,271 mg/l

+ BOD5 hòa tan trong nước ở đầu ra xác định như sau : [9,tr145]

L

L L E

+ Hiệu quả xử lý tính theo BOD5 hòa tan :

867,176

159,5867,

176   = 97,083%

+ Hiệu quả xử lý tính theo tổng cộng :

867,176

43,19867,

176   = 89,014%

+ Hiệu quả xử lý COD sau khi qua bể Aeroten đạt 80  85% , chọn hiệu quả

xử lý đạt 80% ( nghiên cứu thực nghiệm công nghệ xử lý nước thải nhà máy dệt nhuộm ) [11]