Đồ án công nghệ 2 thiết kế hệ thống xử lý nước thải khu dân cư hòa minh với quy mô 6000 dân, chất lượng nước thải đạt loại a

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

SVTH : Trần Thị Lệ _ 08SH Trang 1

MỞ ĐẦU 4

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 5

1.1 Hiện trạng môi trường nước lục địa: 5

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

1.2.1 Thành phần nước thải 5

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

1.2.3 Các phương pháp xử lý nước thải: 9

CHƯƠNG 2: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 15

2.1 Cơ sở lựa chọn dây chuyền công nghệ xử lý nước thải 15

2.2 Nồng độ chất bẩn của nước thải sinh hoạt 15

2.3 Chỉ tiêu nước thải sau khi xử lý 15

2.4.Lựa chọn quy trình công nghệ 16

2.5 Thuyết minh dây chuyền công nghệ 17

2.5.1 Ngăn tiếp nhận nước thải 17

2.5.2 Song chắn rác 17

2.5.3 Bể lắng cát 17

2.5.4 Bể lắng đứng đợt I 18

2.5.5 Bể Aeroten 18

2.5.6 Bể lắng đứng đợt II 18

2.5.7 Bể tiếp xúc clo 19

2.5.8 Bể nén bùn 19

2.5.9 Bể lắng 2 vỏ 19

2.5.10 Sân phơi bùn 20

CHƯƠNG 3:TÍNH TOÁN HỆ THỐNG XỬ LÝ 21

3.1 Ngăn tiếp nhận và trạm bơm nước thải 21

3.2 Xác định nồng độ bẩn của nước thải 22

3.3 Song chắn rác 22

3.4 Bể lắng cát: 26

SVTH : Trần Thị Lệ _ 08SH Trang 2

3.5 Bể lắng đứng đợt I 30

3.5.1 Diện tích tiết diện ướt ống trung tâm được xác định theo công thức: 30

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

3.5.3 Đường kính của bể lắng đứng: 31

3.5.4 Đường kính của ống trung tâm: 31

3.5.5.Chiều cao tính toán của vùng lắng trong bể được tính toán theo công thức 31

3.5.6 Chiều cao phần hình nón của bể lắng đứng được xác định theo công thức: 31

3.5.7 Chiều cao tổng cộng của bể 32

3.5.8 Kích thước ngăn phân phối và ngăn tập trung nước của hai bể lắng 32

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

3.6 Tính toán bể aeroten 36

3.6.1 Xác định thể tích bể aerôten 37

3.6.2 Tính toán thiết bị khuếch tán khí: 38

3.7 Bể lắng đợt II 41

3.7.1 Diện tích tiết diện ướt ống trung tâm được xác định theo công thức: 42

3.7.3 Đường kính của bể lắng đứng: 42

3.7.4 Đường kính của ống trung tâm: 42

3.7.5 Chiều cao tính toán của vùng lắng trong bể được tính toán theo công thức: 42

3.7.6 Chiều cao phần hình nón của bể lắng đứng được xác định theo công thức: 43

3.7.7 Chiều cao tổng cộng của bể: 43

3.7.8 Hàm lượng chất lơ lửng trong nước thải sau lắng II 44

3.8 Bể tiếp xúc : 45

3.9 Bể nén bùn: 46

3.9.1 Tính toán lượng bùn dư dẫn đến bể nén bùn: 46

3.9.2 Tính toán kích thước bể nén bùn ( kiểu lắng đứng ): 48

CHƯƠNG 4: TÌM HIỂU CẤU TẠO VÀ NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG CỦA THIẾT BỊ CHÍNH 52

4.1.Khái niệm 52 4.2.Cơ sở lý thuyết của xử lý nước thải bằng phương pháp hiếu khí 52

SVTH : Trần Thị Lệ _ 08SH Trang 3

4.3 Các yếu tố ảnh hưởng lên quá trình sinh học hiếu khí 53

4.4.Bùn hoạt tính 54

4.6.Kết cấu bể Arotank 56

4.7.Phân loại bể Arotank theo sơ đồ vận hành 56

4.7.1.Bể Arotank tải trọng thấp ( Arotank truyền thống) 56

4.7.2.Bể Arotank tải trọng cao một bậc 57

4.7.3 Bể Arotank tải trọng nhiều bậc 58

4.7.4.Arotank thông khí kéo dài 58

4.7.5.Bể Arotank thông khí cao có khuấy đảo hoàn chỉnh 58

4.7.6.Arotank với khí nén là oxi 59

SVTH : Trần Thị Lệ _ 08SH Trang 4

MỞ ĐẦU

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

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

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

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

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

xử lý thích hợp đối với tính chất nước thải khu dân cư là rất cần thiết Việc thực hiện đề tài “thiết kế hệ thống xử lý nước thải khu dân cư hòa minh với quy mô 6000 dân Chất lượng nước thải đạt loại A” sẽ giải quyết được vấn đề ô nhiễm nguồn nước từ khu dân cư, 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

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

SVTH : Trần Thị Lệ _ 08SH Trang 5

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1 Hiện trạng môi trường nước lục địa:

Nước lục địa bao gồm nguồn nước mặt và nước dưới đất Nước mặt phân bố chủ yếu trong các hệ thống sông, suối, hồ, ao, kênh, rạch và các hệ thống tiêu thoát nước trong nội thành, nội thị Nước dưới đất hay còn gọi nước ngầm là tầng nước tự nhiên chảy ngầm trong lòng đất qua nhiều tầng đất đá, có cấu tạo địa chất khác nhau

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

1.2.1.1 Các chất hữu cơ:

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

- Các chất hữu cơ dể bị phân huỷ:

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

- Các chất hữu cơ khó bị phân huỷ:

SVTH : Trần Thị Lệ _ 08SH Trang 6

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

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

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

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

- Các hợp chất chứa photpho:

+ Chì (Pb): thường tồn tại ở 2 dạng Pb+2 và Pb+4 nhưng hay gặp nhất và có

độ bền cao nhất là muối của Pb+2

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

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

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

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

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

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

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

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

1.2.1.3 Các sinh vật gây bệnh có trong nước thải:

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

SVTH : Trần Thị Lệ _ 08SH Trang 8

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

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

1.2.2.1 Độ pH:

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

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

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

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

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

1.2.2.3 Chỉ số BOD:

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

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

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

có trong nước thải

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

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

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

Phương pháp xác định BOD có một số hạn chế:

- Yêu cầu vi sinh vật trong mẫu phân tích cần phải có nồng độ các tế bào sống đủ lớn và các vi sinh bổ sung phải được thích nghi với môi trường

SVTH : Trần Thị Lệ _ 08SH Trang 9

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

- Thời gian phân tích quá dài

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

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

trong 5 ngày đầu ở nhiệt độ 20 0C

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

1.2.2.5 Chỉ số nitơ, photpho:

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

1.2.3 Các phương pháp xử lý nước thải:

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

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

SVTH : Trần Thị Lệ _ 08SH Trang 10

1.2.3.1 Xử lý bằng phương pháp cơ học:

Phương pháp lọc:

- Lọc qua song chắn, lưới chắn:

Mục đích của quá trình này là loại bỏ những tạp chất, vật thô và các chất 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 cho phép chất lỏng đi qua và giữ pha phân tán lại, quá trình có thể xảy ra dưới tác dụng của áp suất thủy tĩnh của cột chất lỏng, áp suất cao trước vách ngăn hoặc áp suất chân không sau vách ngăn

Phương pháp lắng:

- Lắng dưới tác dụng của trọng lực:

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

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

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

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

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

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

ly tâm trong các xyclon thuỷ lực hoặc máy ly tâm

Ngoài ra, trong nước thải sản xuất có các tạp chất nổi (dầu mỡ bôi trơn, nhựa nhẹ…) cũng được xử lý bằng phương pháp lắng

SVTH : Trần Thị Lệ _ 08SH Trang 11

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

Phương pháp trung hoà:

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

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

Phương pháp oxy hoá - khử:

Để làm sạch nước thải người ta có thể sử dụng các chất oxy hóa như: clo 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),… 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 Tuy nhiên quá trình này tiêu tốn một lượng lớn các tác nhân hóa học nên phương pháp này chỉ được dùng trong những trường hợp khi các tạp chất gây nhiễm bẩn trong nước thải

có tính chất độc hại và không thể tách bằng những phương pháp khác

Phương pháp hấp phụ:

SVTH : Trần Thị Lệ _ 08SH Trang 12

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:

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

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

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

1.2.3.3 Xử lý bằng phương pháp sinh học:

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

là vi khuẩn dị dưỡng hoại sinh có trong nước thải Quá trình hoạt động của 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 Mức độ và thời gian

1.2.4 Nước thải sinh hoạt khu đô thị

Là nước nhà tắm, giặt, hồ bơi, nhà ăn, nhà vệ sinh, nước rửa sàn nhà…Chúng chứa khoảng 58% chất hữu cơ và 42% chất khoáng Đăc điểm cơ bản 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 (non-point source)

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

1.2.5.Đánh giá chất lượng nước thải

Bảng thông số ô nhiễm giới hạn cho phép

SVTH : Trần Thị Lệ _ 08SH Trang 15

CHƯƠNG 2: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ

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

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

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

- Đặc điểm nguồn tiếp nhận

- Mức độ cần thiết làm sạch nước thải

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

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

2.2 Nồng độ chất bẩn của nước thải sinh hoạt

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

2.3 Chỉ tiêu nước thải sau khi xử lý

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

(TCVN 6722-1995) ST

SVTH : Trần Thị Lệ _ 08SH Trang 17

2.5 Thuyết minh dây chuyền công nghệ

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

2.5.1 Ngăn tiếp nhận nước thải

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

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

2.5.2 Song chắn rác

Song chắn rác được sử dụng để giữ lại các chất rắn thô có kích thước lớn 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

2.5.3 Bể lắng cát

Bể lắng cát dùng để loại bỏ các tạp chất vô cơ không hoà tan như: cát, sỏi, sạn… và các vật liệu rắn khác có vận tốc lắng lớn hơn các chất hữu cơ có thể 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…

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

SVTH : Trần Thị Lệ _ 08SH Trang 18

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

để cát trược theo đáy vào máng

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

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

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

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

2.5.4 Bể lắng đứng đợt I

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

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

2.5.5 Bể Aeroten

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

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

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

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

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

2.5.9 Bể lắng 2 vỏ

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

SVTH : Trần Thị Lệ _ 08SH Trang 21

CHƯƠNG 3:TÍNH TOÁN HỆ THỐNG XỬ LÝ

+Lưu lượng nước thải sinh hoạt

Lượng nước thải trung bình ngày đêm:

) / ( 1080 1000

6000 180 1000

q

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

N = Dân số khu dân cư = 6000 người

Lưu lượng trung bình giờ :

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

Lưu lượng trung bình giây :

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

Với Q tbs  12 , 5 (l/s) k  2 , 5  3.[ Bảng 3.2 (1_tr100)

K: hệ số không điều hòa, k =2,625

Lưu lượng lớn nhất theo ngày đêm :

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

Lưu lượng lớn nhất theo giờ:

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

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

3.1 Ngăn tiếp nhận và trạm bơm nước thải

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

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

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

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

Song chắn rác là công trình xử lý sơ bộ để chuẩn bị điều kiện cho việc xử lý

nước thải có chức năng chắn giữ những rác bẩn thô (giấy, lá, cỏ, …) Song chắn rác

bao gồm những thanh kim loại hình tròn, vuông, hoặc hình chữ nhật được ghép

thành khung đặt trong mương dẫn

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

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

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

- Chiều rộng của mương: B = 1,2m

- Độ dốc của mương: i = 0,8‰

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

- Độ đầy h = 0,34 m

 Tính toán song chắn rác:

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

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

k he)

( 66 , 8 1,05 0,34 0,016 7 , 0 K 1

SVTH : Trần Thị Lệ _ 08SH Trang 23

Trong đó:

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

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

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

mm [1_ tr 114]

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

K = 1,05

Vậy số khe hở của song chắn rác là 9 khe

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

V

h s  = 0,628

81,92

)72,0( 2

SVTH : Trần Thị Lệ _ 08SH Trang 24

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

3 -7 [1] Chọn dạng hình dạng của thanh chắn rác tương ứng với hệ số =1,83

- góc nghiêng của song chắn so với hướng dòng chảy, = 60o

Chiều sâu xây dựng của phần mương đặt song chắn:

H hh s 0,30,380,040,30,72(m)

0,3 - chiều cao bảo vệ

Chiều dài phần mở rộng trước thanh chắn rác L1

0,824o

tg20.22tg

mBSB1

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

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

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

Chiều dài phần mở rộng sau song chắn rác :

2

824,02

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

SScr = SStc (100 – 4)% = 200.(100 – 4)% = 192 mg/L

Lcr = Ltc (100 – 4)% = 900.(100 – 4)% = 864 mg/L

m l

628 , 0 60 sin 016 , 0

008 , 0 83 , 1 sin

3 3

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

Tốc độ dòng chảy trong mương m/s 0,72

Lưu lượng giờ lớn nhất m3/h

3.4 Bể lắng cát:

Bể lắng cát ngang được thiết kế để duy trì vận tốc chuyển động ngang của

dòng chảy là 0,3m/s và cũng cung cấp đủ thời gian lưu nước để các hạt cát lắng đến

đáy bể Các hạt có kích thước lớn d  0,18mm sẽ được giữ lại trong bể lắng cát

ngang

Thời gian lưu từ 45 ÷ 90 s

Dùng bể lắng cát sục khí là bể hình chữ nhật dài trên mặt bằng Dọc theo chiều

ngang của tường, cách đáy 20÷80 cm, bố trí đường ống có khoang lỗ để thổi khí

Bên dưới ống ở đáy bể có rãnh thu cát

Hiệu suất làm việc của bể lắng cát thổi khí khá cao nhờ thổi khí sẽ tạo được

chuyển động vòng kết hợp với chuyển động theo phương thẳng Do tốc độ tổng hợp

của các chuyển động đó mà các chất bẩn hữu cơ không lắng xuống, nên trong thành

phần cặn lắng chủ yếu là cát đến 90 ÷ 95% và ít bị thối rửa [ 1 _ tr192]

F  max.s [1 _ tr 192]

= 0,033 m3/s

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

v = 0,08÷ 0,12 m/s (Điều 6.3.4b- TCXD-51-84) Chọn v = 0,08 m/s [1 _ tr 193]

n là số bể lắng cát, chọn n = 1

4125,01.08,0

033,0

H 1000 K L

0

tt

Trong đó:

L – chiều dài của bể, m

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

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

37,0.1000.08,2

1 29 , 3 4125 , 0 max

s Q

n L F t

45 Q

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

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

1000 1000

45

15 , 0 1080 1000

. 0.

Q : lưu lượng nước thải trung bình ngày, Q tbngđ = 1080 M3/ng đ

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

Nước thải sau khi qua bể lắng cát thổi khí BOD20 (Llc) giảm 5%

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

SVTH : Trần Thị Lệ _ 08SH Trang 30

Bảng 3.2 Các thông số của bể lắng cát

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

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

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

3.5 Bể lắng đứng đợt I

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

vì công suất 20000 m3/ng đ Chọn bể lắng đứng TCXD-5184_Điều 6.5.1[1_tr251]

Bể lắng đứng có mặt bằng dạng hình tròn hoặc vuông, đáy hình nón hoặc 30hop cụt, có cấu tạo đơn giản, đường kính của bể không vượt quá 3 lần chiều sâu công tác và có thể đến 10 m

* Các số liệu đầu vào bể lắng đứng I:

- Lưu lượng tính toán: Qtb.h = 45m /3 h=0,0125(m /3 s)

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

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

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

tt

s tb

v

Q .

10 30

0125 , 0

 = 0,4166 2

m [1_tr 251] Trong đó: