Đồ án công nghệ 2 thiết kế nhà máy sản xuất phân vi sinh từ rác thải sinh hoạt, năng suất 10 tấn rác giờ

Chất lượng nước thải đạt loại B” dựa trên cơ sở các thông số chính về thành phần hóa học và sinh học của nguồn nước thải, dựa vào các tài liệu nghiên cứu cũng như thiết kế hệ thống xử lý

MỤC LỤC

MỤC LỤC i

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ iii

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU iv

LỜI MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2

1.1 Tổng quan về nước thải 2

1.1.1 Nguồn gốc nước thải sinh hoạt 2

1.1.2 Tính chất nước thải 2

1.1.2.1 Tính chất vật lý 2

1.1.2.2 Tính chất hoá học 3

1.1.2.3 Tính chất sinh học 3

1.1.3 Các chỉ tiêu chủ yếu để đánh giá nước thải 3

1.1.4 Tiêu chuẩn của nước thải sau khi xử lý 4

1.2 Các phương pháp xử lý nước thải 6

1.2.1 Xử lý cơ học 6

1.2.2 Xử lý hoá – lý 6

1.2.3 Xử lý sinh học 7

1.3 Dây chuyền công nghệ trạm xử lý nước thải 7

1.3.1 Nguyên tắc lựa chọn công nghệ xử lý nước thải 7

1.3.2 Yêu cầu thiết kế trạm xử lý nước thải 8

1.3.2.1 Khoảng cách vệ sinh và diện tích xây dựng 8

1.3.2.2 Những yêu cầu thiết bị của trạm xử lý 8

1.3.2.3 Mặt bằng tổng thể và cao trình của trạm xử lý 9

1.3.3 Dây chuyền công nghệ của một trạm xử lý hoàn chỉnh 10

CHƯƠNG 2: CHỌN VÀ THUYẾT MINH QUY TRÌNH XỬ LÝ 11

2.1 Sơ đồ quy trình xử lý 11

2.2 Thuyết minh quy trình 11

2.3 Các thiết bị sử dụng 12

2.3.1 Khối xử lý cơ học 12

2.3.1.2 Song chắn rác 12

2.3.1.3 Bể lắng cát 13

2.3.1.4 Bể điều hoà 14

2.3.1.5 Bể lắng ly tâm đợt I 15

2.3.1.6 Bể lắng ly tâm đợt II 16

2.3.2 Khối xử lý sinh học - Bể aerotank 16

2.3.3 Khối khử trùng - Bể tiếp xúc 17

2.3.4 Khối xử lý cặn 18

2.3.4.1 Sân phơi cát 18

2.3.4.2 Bể nén bùn 18

2.3.4.3 Máy nén bùn 18

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH, THIẾT BỊ CHÍNH 20

3.1 Xác định các thông số tính toán 20

3.1.1 Xác định lưu lượng nước thải 20

3.1.2 Xác định nồng độ bẩn của nước thải 21

3.2 Tính toán các công trình xử lý 21

3.2.1 Ngăn tiếp nhận 21

3.2.2 Song chắn rác 22

3.2.3 Bể lắng cát ngang 25

3.2.4 Bể điều hoà 26

3.2.5 Bể lắng ly tâm đợt I 27

3.2.6 Aerotank 30

3.2.7 Bể lắng ly tâm đợt II 37

3.2.8 Bể nén bùn: 38

3.2.9 Máy ép bùn 40

3.2.10 Bể tiếp xúc: 40

3.2.11 Sân phơi cát 44

KẾT LUẬN 45

TÀI LIỆU THAM KHẢO 46

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

1 Bảng 1.1 Giá trị giới hạn các thông số và nồng độ các

LỜI MỞ ĐẦU

Cùng với sự phát triển của xã hội là sự phát triển của các đô thị và sự phát triển của các ngành công nghiệp khác nhau Đối công nghiệp thì nước là một nguồn nhiên liệu không thể thiếu, còn đối với nhu cầu sinh hoạt hằng ngày của người dân thì nó lại càng quan trọng hơn Bên cạnh sự phát triển đó thì khối lượng các chất thải khác nhau như khí thải, rác thải, nước thải, ngày càng gia tăng làm ô nhiễm môi trường nghiêm trọng

Ở nước ta trước đây nước thải sinh hoạt cũng như nước thải công nghiệp thường xả trực tiếp ra môi trường xung quanh: sông, hồ, … (nước này chứa các chất

ô nhiễm cũng như nhiều vi khuẩn, vi sinh vật gây bệnh ) làm cho nguồn nước tự nhiên ngày càng bị ô nhiễm ảnh hưởng không ít đến sức khỏe con người và hệ sinh thái Chính vì vậy mà vấn đề bảo vệ môi trường sinh thái của con người đã và đang được nhiều quốc gia trên thế giới quan tâm.Ngày nay cùng với sự phát triển của nền văn minh nhân loại, con người đã biết áp dụng các thành tựu khoa học kỹ thuật vào đời sống nhằm phục vụ lợi ích cho mình cũng như nâng cao đời sống làm cho cuộc sống ngày càng hoàn thiện hơn Một trong số đó, con người đã biết áp dụng khoa học kỹ thuật vào việc xử lý nước thải để giảm thiểu sự ô nhiễm môi trường cũng như có thể tái sử dụng nguồn nước thải sau khi đã xử lý vào các mục đích khác nhau Như vậy có thể tiết kiệm được nguồn nước và có lợi ích kinh tế

Vì vậy nhiệm vụ chính của đề tài “Thiết kế hệ thống xử lí nước thải khu dân cư Hòa Khánh Nam với qui mô 20000 dân Chất lượng nước thải đạt loại B” dựa trên cơ sở các thông số chính về thành phần hóa học và sinh học của nguồn nước thải, dựa vào các tài liệu nghiên cứu cũng như thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt

Do khối lượng kiến thức còn hạn chế nên trong quá trình hoàn thành không tránh khỏi những thiếu sót Rất mong sự góp ý của thầy cô để bài viết của tôi được hoàn chỉnh hơn Tôi xin chân thành cảm ơn

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1 Tổng quan về nước thải

1.1.1 Nguồn gốc nước thải sinh hoạt

Nước thải là nước đã dùng trong sinh hoạt, sản xuất hoặc chảy qua vùng ô nhiễm Phụ thuộc vào điều kiện hình thành, nước thải được chia thành nước thải sinh hoạt, nước khí quyển và nước thải công nghiệp

Nước thải sinh hoạt là nước được thải bỏ sau khi sử dụng cho các mục đích sinh hoạt của cộng đồng: tắm, giặt, hồ bơi, nhà ăn, nhà vệ sinh, nước rửa sàn nhà…., chiếm 80% lượng nước được cấp cho sinh hoạt Chúng phát sinh từ các hộ dân cư,

có lưu lượng nhỏ, nhưng bố trí trên địa bàn rộng, khó thu gom triệt để được xếp vào loại nguồn phân tán [2]

Nước thải thường không cố định lượng xả ra theo thời gian trong ngày và theo mùa Lượng nước thải sinh hoạt thường được tính gần đúng dựa vào kinh nghiệm đánh giá qua quy mô khu vực sinh sống, chất lượng cuộc sống [2]

1.1.2 Tính chất nước thải [2]

Nước thải sinh hoạt thường chứa những tạp chất khác nhau Các thành phần này bao gồm: 52% chất hữu cơ, 48% các chất vô cơ Ngoài ra, trong nước thải sinh hoạt còn chứa nhiều loại vi sinh vật gây bệnh và độc tố của chúng

1.1.2.1 Tính chất vật lý

Được đánh giá qua các chỉ tiêu: chất rắn, độ đục, màu sắc, mùi vị, nhiệt độ, lưu lượng

- Chất rắn: vô cơ và hữu cơ Các chất rắn có thể ở trạng thái huyền phù (SS),

các chất rắn tan, các hợp chất hữu cơ dễ phân huỷ sinh học, các hợp chất dinh dưỡng (N, P),…

- Độ đục, màu sắc: nước thải thường màu xám, đục Độ đục của nước là do các

chất lơ lửng trong nước, vi sinh vật, bọt xà phòng, chất tẩy rửa,…

- Mùi: thông thường có mùi mốc, nếu bị nhiễm khuẩn sẽ chuyển sang mùi

trứng thối do tạo thành H2S

- Nhiệt độ: thường cao hơn so với nhiệt độ của nguồn nước sạch ban đầu

- Lưu lượng: lưu lượng nước thải luôn thay đổi trong ngày

1.1.2.2 Tính chất hoá học

Thể hiện tính chất của các hợp chất hữu cơ và vô cơ

- Các hợp chất hữu cơ: gây mùi khó chịu (protein, hydratcacbon) do quá trình

phân huỷ bởi các vi sinh vật; dầu mỡ không tan trong nước, không dễ bị phân huỷ bởi các vi sinh vật có thể gây ảnh hưởng cho quá trình xử lý; các chất tẩy rửa ít tan trong nước, có thể gây hiện tượng nổi bọt, giảm lượng oxy hoà tan khi xử lý nước thải

- Các hợp chất vô cơ: làm thay đổi độ pH của nước thải, cung cấp các chất

dinh dưỡng cần thiết, có thể có chất gây độc cho vi sinh vật khi xử lý bằng phương pháp sinh học

1.1.2.3 Tính chất sinh học

Đề cập đến các loài vi sinh vật hiện diện trong nước và nước thải Sự có mặt, vắng mặt hay phát triển quá mức của chúng sẽ chỉ ra được nguồn nước ở tình trạng như thế nào Các thành phần sinh học chính gồm: vi sinh vật trong nước (virut, vi khuẩn, nấm), động vật trong nước (côn trùng, động vật ký sinh), thực vật trong nước (tảo, rong rêu)

1.1.3 Các chỉ tiêu chủ yếu để đánh giá nước thải [2]

- Cụm chỉ tiêu định lượng chất bẩn tan, không tan:

+ Tổng chất rắn (TS): được xác định bằng trọng lượng khô phần còn lại sau khi cho bay hơi 1 lít mẫu nước trên bếp cách thuỷ ở 100 – 105oC cho đến khi trọng lượng không đổi (mg/l, g/l)

+ Chất rắn dạng huyền phù (SS): trọng lượng khô của chất rắn còn lại trên giấy lọc sợi thuỷ tinh khi lọc 1 lít mẫu nước qua phễu lọc Gooch rồi sấy khô ở 100 –

105oC tới khi trọng lượng không đổi (mg/l, g/l)

+ Chất rắn hoà tan (TDS): TDS = TS – SS, (mg/l, g/l)

+ Chất rắn bay hơi (VSS): lượng mất đi khi nung lượng chất rắn huyền phù ở

550oC trong khoảng thời gian xác định (mg/l, % của SS hoặc TS)

- Chỉ số vi sinh vật: có 3 nhóm là coliform, streptococci, clostridia Chúng là

nhóm vi sinh vật quan trọng trong việc đánh giá vệ sinh nguồn nước (có vi trùng gây bệnh đường ruột hay không) Trong đó, thường được sử dụng nhất là nhóm coliform

- Cụm chỉ tiêu đánh giá độ nhiễm bẩn hữu cơ:

+ COD: là lượng oxy cần để oxy hoá các chất hữu cơ bằng phương pháp hoá học, được sử dụng rộng rãi để biểu thị hàm lượng chất hữu cơ trong nước thải và nước tự nhiên

+ BOD: là lượng oxy cần thiết để vi khuẩn có trong nước phân huỷ chất hữu

cơ Giá trị của BOD phụ thuộc vào nhiệt độ và thời gian ổn nhiệt nên việc xác định BOD cần tiến hành ở điều kiện tiêu chuẩn, thường sử dụng nhất là BOD5

+ DO: lượng oxy hoà tan trong nước rất cần cho sinh vật hiếu khí Nếu môi trường nước ô nhiễm nặng , oxy được dùng nhiều cho các quá trình hoá sinh thì xuất hiện hiện tượng thiếu oxy trầm trọng

+ TOC: là tỷ lệ giữa khối lượng cacbon so với khối lượng hợp chất hữu cơ Ngoài các chỉ số trên còn một số chỉ số khác để đánh giá mức độ ô nhiễm của nước thải như amoni, phenol, nitrat, phophat, clorua, dầu mỡ, kim loại,…

1.1.4 Tiêu chuẩn của nước thải sau khi xử lý [4]

Nước thải sau khi xử lý đạt loại B thì cần có các tiêu chuẩn sau:

Bảng 1.1 Giá trị giới hạn các thông số và nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải

22 Animal-vegetable fat and

độ 100%

1.2 Các phương pháp xử lý nước thải [3]

Có 3 phương pháp xử lý nước thải: xử lý cơ học, xử lý hoá – lý, xử lý sinh học

1.2.1 Xử lý cơ học

Mục đích: tách các chất không hoà tan và một phần các chất ở dạng keo ra khỏi nước thải Phương pháp này có thể loại bỏ được đến 60% các tạp chất không hoà tan có trong nước thải sinh hoạt và giảm BOD đến 20%

Xử lý cơ học chỉ là giai đoạn xử lý sơ bộ trước khi cho quá trình xử lý sinh học Một số công trình xử lý cơ học:

- Song chắn rác: loại bỏ các cặn bẩn có kích thước lớn hay ở dạng sợi như

giấy, rau cỏ, rác,… Người ta thường sử dụng loại song chắn rác liên hợp vừa chắn giữ vừa nghiền rác

- Bể lắng cát: tách các chất bẩn vô cơ có trọng lượng riêng lớn hơn nhiều so

với trọng lượng riêng của nước thải như cát, xỉ than,… ra khỏi nước thải

- Bể điều hoà: duy trì sự ổn định của dòng thải, khắc phục những vấn đề vận

hành do sự dao động của lưu lượng dòng nước thải gây ra và nâng cao hiệu suất của các quá trình ở cuối dây chuyền xử lý Bể điều hoà có lợi ích như làm tăng hiệu quả của hệ thống sinh học do nó hạn chế hiện tượng quá tải của hệ thống về lưu lượng, hàm lượng các chất hữu cơ, các chất ức chế quá trình xử lý sinh học sẽ được pha loãng hoặc trung hòa ở mức độ thích hợp cho các hoạt động của vi sinh vật Chất lượng nước thải sau xử lý và việc cô đặc bùn ở đáy bể lắng thứ cấp được cải thiện

do lưu lượng nạp chất rắn ổn định, chu kỳ làm sạch bề mặt các thiết bị lọc cũng ổn định hơn

- Bể vớt dầu mỡ: tách các tạp chất nhẹ, thường sử dụng khi nước thải có dầu

mỡ Dầu mỡ trong nước thải sinh hoạt không cao nên việc vớt dầu mỡ thực hiên ngay trong bể lắng nhờ thiết bị gạt chất nổi

- Bể lọc: tách các chất ở trạng thái lơ lửng kích thước nhỏ bằng cách cho nước

thai đi qua lớp vật liệu lọc

1.2.2 Xử lý hoá – lý

Mục đích: thực hiện các phản ứng hoá học để các tạp chất bẩn thành chất khác dưới dạng cặn hoặc chất hoà tan nhưng không độc hại hay ô nhiễm môi trường bằng cách đưa vào nước thải những chất phản ứng thích hợp

Tuỳ vào điều kiện địa phương , yêu cầu vệ sinh mà phương pháp này là giải pháp cuối cùng hoặc là giai đoạn xử lý sơ bộ cho các giai đoạn xử lý tiếp theo Các phương pháp hoá lý thường ứng dụng để xử lý nước thải:

- Trung hoà: là phản ứng hoá học giữa axit và kiềm hoặc giữa muối với axit có

trong nước thải Tác nhân trung hoà thường là các chất có tính axit hoặc kiềm tuỳ thuộc vào loại nước thải

- Tuyển nổi: sử dụng các chất hoạt động bề mặt để lôi kéo các chất bẩn có

trong nước thải lên trên mặt nước rồi loại ra ngoài

- Hấp phụ: tách các chất hữu cơ và khí hoà tan ra khỏi dung dịch nước thải

Gồm có hấp phụ vật lý, hấp phụ hoá học Thường được sử dụng khi nước thải cần

xử lý cần đạt tiêu chuẩn cao hoặc tái sử dụng lại nước thải

- Ngoài ra còn có các phương pháp khác như keo tụ, hấp thụ, trích ly, oxy hoá

- Quá trình xử lý thực hiện trong điều kiện tự nhiên: cánh đồng, bãi lọc, hồ

sinh học,…Quá trình xử lý diễn ra chậm, dựa chủ yếu vào nguồn oxy và vi sinh vật

có trong nước và đất

- Quá trình xử lý thực hiện trong điều kiện nhân tạo: bể lọc sinh học,

aerotank,… Quá trình xử lý diễn ra nhanh hơn, cường độ mạnh hơn Quá trình này

có thể đạt mức hoàn toàn với mức giảm BOD tới 90 – 95% và không hoàn toàn với BOD giảm tới 40 – 80%

1.3 Dây chuyền công nghệ trạm xử lý nước thải

1.3.1 Nguyên tắc lựa chọn công nghệ xử lý nước thải [5]

Với thành phần nước thải là các tạp chất nhiễm bẩn có tính chất khác nhau, từ các loại chất không tan đến các chất ít tan và những hợp chất tan trong nước, việc

xử lý nước thải sinh hoạt là loại bỏ các tạp chất đó, làm sạch nước và có thể đưa nước vào nguồn tiếp nhận hoặc đưa vào tái sử dụng Quá trình xử lý nước thải sẽ bắt đẩu từ việc tách các chất rắn không tan như rác, các dạng huyền phù, cho tới

cuối cùng là tách các chất hoà tan.Việc lựa chọn công nghệ xử lý thích hợp thường được căn cứ trên đặc điểm của các loại tạp chất có trong nước thải

Nguyên tắc lựa chọn công nghệ xử lý nước thải phụ thuộc vào:

- Thành phần và tính chất nước thải

- Mức độ cần thiết xử lý nước thải

- Lưu lượng và chế độ xả thải

- Đặc điểm nguồn tiếp nhận

- Điều kiện mặt bằng và địa hình khu vực dự kiến xây dựng trạm xử lý nước

thải

- Điều kiện địa chất thuỷ văn, khí hậu tại khu vực dự kiến xây dựng

- Điều kiện cơ sở hạ tầng (cấp điện, cấp nước, giao thông)

- Điều kiện vận hành và quản lý hệ thông xử lý nước thải

- Công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt nói chung thường phụ thuộc vào quy

mô dân số

1.3.2 Yêu cầu thiết kế trạm xử lý nước thải

1.3.2.1 Khoảng cách vệ sinh và diện tích xây dựng [3]

Chọn khu đất xây dựng theo nguyên tắc sau: khu đất phải nằm ở cuối hướng gió mùa hè, cuối dòng sông so với thành phố, có độ dốc để nước tự chảy từ công trình này qua công trình kia, đất đai tốt, mực nước ngầm sâu Vị trí công trình xử lý và cống xả nước vào nguồn phải được cơ quan kiểm tra dịch tễ trung ương và chính quyền địa phương ấy đồng ý

Khoảng cách từ trạm xử lý tới các khu nhà ở phải bảo đảm giới hạn cho phép tối thiểu gọi là khoảng cách vệ sinh Khoảng cách đó phụ thuộc vào phương pháp

xử lý và công suất của trạm Khi có công trình kín để lắng cặn và không có sân phơi bùn trong phạm vi trạm xử lý thì khoảng cách đó có thể giảm 30%

1.3.2.2 Những yêu cầu thiết bị của trạm xử lý [3]

Những thiết bị để phân phối nước đều từ công trình, cụ thể là những ngăn, giếng phân phối nước trước các bể lắng đợt I và các bể metan khi cho cặn liên tục vào bể, các bộ phận phân phối trước bể aerotank và bể lắng đợt II

Những thiết bị để ngắt khi cần thiết không cho công trình làm việc vì lý do rửa công trình, đường ống hoặc khi sửa chữa hoặc vì lý do nào khác

Thiết bị để xả nước thải trước và sau các công trình xử lý cơ học khi có sự cố Các kênh, mương máng chính của trạm xử lý phải tính với lưu lượng giây lớn nhất của nước thải, có tính đến khả năng mở rộng công trình

Ngoài các công trình sản xuất chính, tuỳ thuộc vào điều kiện địa phương, trong phạm vi trạm xử lý còn phải có các công trình phục vụ khác như: lò hơi, xưởng cơ khí, trạm biến thế, nhà để xe,…

Xung quanh trạm xử lý phải có hàng rào ngăn cách Bên trong trạm có trồng cây xanh, chiếu sáng tốt, đường cấp phối, và đường qua lại giữa các công trình đầy đủ,…

Tuỳ thuộc vào điều kiện địa phương, trong đồ án thiết kế phải có biện pháp chống lũ lụt Xung quanh mỗi công trình phải có song chắn để đảm bảo an toàn

1.3.2.3 Mặt bằng tổng thể và cao trình của trạm xử lý [3]

Khi lập mặt bằng tổng thể của trạm xử lý phải xét đến khả năng ở rộng Trên mặt bằng thể hiện các công trình chính và phụ để xử lý nước thải, đồng thời cả các đường ống dẫn nước, điện, đường đi,…

Cao độ của từng công trình ảnh hưởng lớn đến sơ đồ trạm xử lý, vì nó quyết định công tác đất Các cao trình có chiều cao lớn nên đặt nửa chìm nửa nổi so với mặt đất, để giảm khối lượng công tác đất và lượng đất phải chuyên chở đi Đất đào lên lại để đắp cho các công trình cần đắp và các công trình cách nhiệt

Nước phải tự chảy qua các công trình Thường dùng bơm cặn từ bể lắng đợt I

về bể meetan, bùn hoạt tính từ bể lắng đợt II về bể aerotank, bùn dư về bể lắng đông

tụ hoặc bể nén bùn trước khi đưa lên bể meetan Để nước thải tự chảy qua các công trình, mực nước ở công trình đầu của trạm xử lý phải cao hơn mực nước cao nhất ở nguồn một giá trị bằng tổn thất áp lực qua các công trình và cộng thêm áp lực dự trữ

1 – 1,5m (để nước tự chảy từ miệng cống xả ra sông)

Tổng số tổn thất áp lực ở trạm xử lý phụ thuộc cách bố trí các công trình, tức là phụ thuộc khoảng cách giữa chúng Tổn thất áp lực trên trạm xử lý gồm:

- Tổn thất theo chiều dài khi nước chảy trong ống, kênh mương nối các công

trình với nhau

- Tổn thất khi nước chảy qua máng tràn, cửa sổ ở chỗ dẫn nước vào và ra khỏi

công trình, qua các thiết bị đo kiểm tra

- Tổn thất qua từng công trình và ở những chỗ chênh lệch mực nước

Ngoài ra, cũng cần tính đến áp lực dự trữ khi mở rộng trạm xử lý trong tương lai

1.3.3 Dây chuyền công nghệ của một trạm xử lý hoàn chỉnh [3]

Có thể chia làm 4 khối:

Hình 1.1 Sơ đồ nguyên tắc dây chuyền công nghệ trạm xử lý hoàn chỉnh

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

đợt I

- Khối xử lý sinh học: nước thải theo thứ tự qua khối xử lý cơ học, công trình

xử lý sinh học, bể lắng đợt 2

- Khối khử trùng: nước thải sau khi qua khối xử lý cơ học hoặc khối xử lý sinh

học thì được hoà trộn cùng chất khử trùng và cho tới bể trộn, bể tiếp xúc Phản ứng khử trùng diễn ra ở bể tiếp xúc

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

CHƯƠNG 2: CHỌN VÀ THUYẾT MINH QUY

TRÌNH XỬ LÝ 2.1 Sơ đồ quy trình xử lý

2.2 Thuyết minh quy trình

Nước thải sẽ được xử lý bằng cách lần lượt đi qua các khối xử lý cơ học, xử lý sinh học, khối khử trùng và khối xử lý cặn

Nước thải sinh hoạt được thu gom bằng hệ thống thoát nước thải sinh hoạt của khu dân cư dẫn về trạm xử lý, vào ngăn tiếp nhận rồi qua song chắn rác Sau khi nước thải trong ngăn tiếp nhận đạt đến một mức nhất định sẽ được bơm đến bể lắng cát Tại bể lắng cát, các chất rắn vô cơ có trọng lượng lớn sẽ bị tách ra khỏi nước và được xả vào sân phơi cát sau một khoảng thời gian nhất định do điều kiện vận hành

Đường khí

Đường nước Đường bùn, cát, rác Đường hoá chất

Phân vi sinh

Hình 2.1 Sơ đồ quy trình xử lý nước thải

Nước thải Ngăn tiếp nhận

hệ thống thực tế quyết định Còn nước thải tiếp tục dẫn đến bể điều hoà lưu lượng với hệ thống sục khí để chống khả năng lắng cặn tại bể, đồng thời tuần hoàn bùn hoạt tính dư để thực hiện đông tụ sinh học nhằm tăng hiệu quả xử lý của bể lắng đợt

II Nước thải được bơm từ bể điều hoà đến bể lắng đợt I Sau khi lắng nước tự chảy đến bể aerotank Tại bể aerotank, nước thải được xử lý bằng quá trình sinh học hiếu khí được duy trì bằng hệ thống phân phối khí Nước sau khi ra khỏi bể aerotank được dẫn đến bể lắng đợt II làm nhiệm vụ tách bùn hoạt tính và nước sau xử lý sinh học Sau đó, nước được khử trùng bằng clo tại bể tiếp xúc Sau quá trình khử trùng nước đã đạt các chỉ tiêu loại B theo TCVN 5942 – 1995 sẽ được đưa đến nguồn tiếp nhận

Bùn hoạt tính từ bể lắng đợt II được tuần hoàn một phần trở lại bể aerotank, một phần gọi là bùn hoạt tính dư được dẫn về bể nén bùn Cặn từ bể lắng đợt I được dẫn đến bể nén bùn bằng trọng lực làm giảm lượng nước chứa trong bùn trước khi vào máy ép bùn

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 lí

2.3.1.2 Song chắn rác [3]

Mục đích: được sử dụng để giữ lại các cặn bẩn có kích thước lớn có trong nước

thải chủ yếu là rác, giấy, rau cỏ,… nhằm tránh hiện tượng tắc nghẽn đường ống, mương dẫn hoặc làm hư hỏng bơm Đây là

công trình xử lý sơ bộ để chuẩn bị điều kiện

cho việc xử lý nước thải sau đó

Cấu tạo: song chắn rác gồm các thanh

kim loại xếp song song nhau có tiết diện tròn

hay hình chữ nhật, thường là hình chữ nhật Hình 2.2 Song chắn rác

Khe hở song chắn loại thô 30 – 200 mm, loại trung bình 2 – 25 mm Đối với nước thải sinh hoạt, khe hở song chắn nhỏ hơn 16mm thực tế ít sử dụng Song chắn rác thường dễ dàng trượt lên xuống dọc theo 2 khe ở thành mương dẫn và đặt nghiêng

so với mặt nằm ngang một góc 45° ÷ 90° để tăng hiệu quả và tiện lợi khi làm vệ sinh

Hoạt động: khi nước thải đi qua song chắn rác thì các tạp chất có kích thước lớn

hơn khe hở của song chắn sẽ được giữ lại Khi lượng rác giữ lại đã nhiều, dùng cào

để cào rác lên rồi tập trung lại và được xe gom rác đưa đến bãi rác để xử lý

Khi thiết kế song chắn rác cần lưu ý:

- Tốc độ qua song chắn lấy bằng 0,7 ÷ 1 m/s (với lưu lượng tối đa) Nếu

mương trước song chắn mở rộng, tốc độ nước chảy qua cũng không được nhỏ hơn 0,4 m/s

- Song chắn rác thủ công chỉ sử dụng khi lượng rác giữ lại W ≤ 0,1 m3/ngày đêm Trong trường hợp đó rác chuyển tiếp thành đống lên mảnh đất có hệ thống tiêu nước ở dưới

- Song chắn rác cơ giới sử dụng trong trường hợp lượng rác W > 0,1 m3/ngày đêm, rác chuyển tới máy nghiền bằng băng chuyền (thường đặt tại nhà song chắn rác)

2.3.1.3 Bể lắng cát

Mục đích: bể lắng cát dùng để loại bỏ các tạp chất vô cơ không hòa tan như

cát, sỏi, sạn và các vật liệu rắn khác có vận tốc lắng lớn hơn các hợp chất hữu cơ

có thể phân hủy 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

Cấu tạo: để tiết kiệm diện tích và chi phí xây dựng, chọn bể lắng cát ngang có

thổi khí 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 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 [3]

Hoạt động: 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 lửng 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 Nước thải sau khi qua bể lắng cát có BOD và SS giảm 5% và sẽ tiếp tục đưa đến bể điều hoà

2.3.1.4 Bể điều hoà

Mục đích: bể điều hoà dùng để điều hoà lưu lượng nước thải, tạo chế độ làm

việc ổn định, đồng thời điều chỉnh pH của nước thải về giá trị thích hợp cho các công trình phía sau, tránh hiện tượng quá tải

Cấu tạo: chọn bể điều hoà có thổi khí nén Bể có thể hình chữ nhật, đáy bể điều

hoà được đặt thêm một giàn sục khí có tác dụng khuấy trộn

Hoạt động: nước thải được đưa vào bể, tại đây sẽ bổ sung H2SO4 hoặc NaOH vào nước thải để điều chỉnh pH mong muốn nhằm tạo điều kiện thích hợp cho quá trình xử lý của bể hiếu khí Đồng thời nước thải sẽ được khuấy trộn bằng giàn sục khí Mục đích của việc sục khí:

- Tạo nên sự xáo trộn cần thiết để tránh hiện tượng lắng cặn và ngăn ngừa quá

trình lên men yếm khí xảy ra

- Làm cho các chất ô nhiễm dễ bay hơi đi một phần hay toàn bộ

- Tạo điều kiện tốt cho quá trình xử lý sau đó như tăng lượng oxy hoà tan

trong nước thải, tăng cường khả năng lên men hiếu khí ban đầu, tăng hiệu suất lắng nước thải ở các công đoạn sau

2.3.1.5 Bể lắng ly tâm đợt I

Mục đích: Bể lắng ly tâm đợt I dùng để loại bỏ bớt các tạp chất lơ lửng có

trong nước thải trước khi xử lý sinh học

Hoạt động: Nước thải từ bể điều hoà được bơm vào bể lắng ly tâm đợt I 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

1

2

3

45

thì cặn thực hiện chu trình ngược lại Ở đây, quá trình lắng thực hiện theo nguyên lý các chất lơ lửng có tỉ trọng lớn hơn tỉ trọng nước sẽ lắng xuống đáy, các chất có tỉ trọng nhẹ hơn sẽ nổi trên mặt nước và sẽ được hệ thống thanh gạt cặn gom lại và đưa xuống giếng cặn Bùn cặn sau khi ra khỏi bể lắng 1 sẽ được đưa đến máy ép bùn, còn nước thải sẽ đưa đến bể Aeroten

2.3.1.6 Bể lắng ly tâm đợt II

Mục đích: bể lắng ly tâm đợt II 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 I

Cấu tạo và hoạt động: bể lắng đứng đợt II có cấu tạo và nguyên tắc hoạt động

tương tự như bể lắng đứng đợt 1 Nước thải sau khi qua bể Aerotank sẽ được đưa đến bể lắng II Một phần bùn lắng sẽ được tuần hoàn trở lại bể Aeroten, phần bùn

dư được thải ra ngoài

2.3.2 Khối xử lý sinh học - Bể aerotank

Mục đích: bể aerotank là quá trình xử lý sinh học hiếu khí, trong đó nồng độ

cao của vi sinh vật mới được tạo thành được trộn đều với nước thải Nhờ đó mà các chất rắn lơ lửng hữu cơ sẽ được xử lý, bị phân huỷ

Nguyên lý hoạt động: bùn hoạt tính bao gồm những vi sinh vật sống kết lại

thành dạng hạt hoặc dạng bông với trung tâm là các chất nền rắn lơ lửng Quá trình sinh học xảy ra qua 3 giai đoạn:

- Giai đoạn 1: bùn hoạt tính hình thành và phát triển Lúc này cơ chất và chất

dinh dưỡng phong phú, sinh khối bùn còn ít Theo thời gian, qua trình thích nghi của vi sinh vật tăng, chúng sinh trưởng mạnh theo cấp số nhân, sinh khối bùn tăng mạnh Vì vậy lượng oxy tiêu thụ tăng dần, vào cuối giai đoạn này rất cao Tốc độ phân huỷ chất bẩn hữu cơ tăng dần

- Giai đoạn 2: vi sinh vật phát triển ổn định, hoạt lực enzyme đạt tối đa và kéo

dài trong thời gian tiếp theo Tốc độ phân huỷ chất hữu cơ đạt tối đa, các chất hữu

cơ bị phân huỷ nhiều nhất Tốc độ tiêu thụ oxy gần như không thay đổi trong một thời gian khá dài

- Giai đoạn 3: tốc độ tiêu thụ oxy có chiều hướng giảm dần và sau đó lại tăng

lên Tốc độ phân huỷ chất bẩn hữu cơ giảm dần và qua trình nitrat hoá ammoniac

xảy ra Sau cùng, nhu cầu tiêu thụ oxy lại giảm và quá trình làm việc của aerotank kết thúc.[2]

2.3.3 Khối khử trùng - Bể tiếp xúc

Mục đích: dùng để khử trùng nước thải nhằm mục đích tiêu diệt các loại vi

khuẩn gây bệnh chưa được hoặc không thể khử bỏ ở các công đoạn xử lý trước

Cấu tạo:

Nguyên lý: để thực hiện khử trùng nước thải, có thể sử dụng các biện pháp như:

clo hoá, ozon, khử trùng bằng tia hồng ngoại UV Ở đây chỉ đề cập đến phương pháp khử trùng bằng clo vì phương pháp này tương đối đơn giản, rẻ tiền và hiệu quả chấp nhận được

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- :

HOCl H+ + OCl

-OCl- và oxy nguyên tử là các chất oxy hoá mạnh có khả năng tiêu diệt vi khuẩn

Hình 2.6 Bể tiếp xúc clo

2.3.4 Khối xử lý cặn

2.3.4.1 Sân phơi cát

Mục đích: cát lấy ra còn nhiều nước nên cần phải phơi khô chúng trước khi

dùng vào những mục đích khác

Cấu tạo: thường dùng thùng chứa, hồ chứa hay sân phơi Tuỳ theo lượng cát

mà có kích thước sân phù hợp Đất ở khu dân cư có khả năng thấm nước tốt nên sân phơi cát được xây dựng trên nền tự nhiên

Hoạt động: cát sau khi lắng sẽ đưa ra sân phơi cát Nước tiêu từ sân phơi cho

thấm qua lớp đất phía dưới

2.3.4.2 Bể nén bùn

Mục đích: làm giảm độ ẩm của bùn hoạt tính dư bằng cách lắng (nén) cơ học

để đạt độ ẩm thích hợp (90-92%) phục vụ cho các quá trình xử lý bùn ở phía sau

Cấu tạo:

Hoạt động: bể nén bùn tương đối giống bể lắng ly tâm Tại đây bùn được tách

nước để giảm thể tích Bùn loãng (hỗn hợp bùn – nước) được đưa vào ống trung tâm ở tâm bể Dưới tác dụng của trọng lực bùn sẽ lắng và kết chặt lại Sau khi nén bùn sẽ được rút ra khỏi bể bằng bơm hút bùn

2.3.4.3 Máy nén bùn

Mục đích: Cặn sau khi qua bể nén bùn có nồng độ từ 3 – 8% cần đưa qua máy

ép bùn để giảm độ ẩm xuống còn 65-75%, tức nồng độ cặn khô từ 25-35% với mục đích:

- Giảm khối lượng bùn vận chuyển ra bãi thải

- Cặn khô dễ chôn lấp hay cải tạo đất hơn cặn ướt

1 2

3

4 5

- Giảm lượng nước bẩn có thể thấm vào nước ngầm ở bãi thải

- Ít gây mùi khó chịu và ít độc tính

Cấu tạo:

Hoạt động: Đầu tiên bùn loãng từ thùng định lượng sẽ được phân phối vào

vùng thoát nước trọng lực Ở đây bùn sẽ được nén và phần lớn nước được tách ra khỏi bùn nhờ trọng lực Sau vùng thoát nước trọng lực là vùng nén ép áp lực thấp Trong vùng này bùn được nén ép giữa hai dây đai chuyển động trên các con lăn, nước trong bùn sẽ thoát ra đi xuyên qua dây đai xuống phía dưới vào ngăn chứa nước bùn bên dưới Cuối cùng bùn sẽ đi qua vùng nén ép áp lực cao hay vùng cắt Trong vùng này, bùn sẽ đi theo các hướng zic-zắc và chịu lực cắt khi đi xuyên qua một chuỗi các con lăn Dưới tác dụng của lực cắt và lực ép, nước tiếp tục được tách

ra khỏi bùn Bùn ở dạng bánh được tạo ra sau khi qua thiết bị ép bùn kiểu lọc dây đai Nước tách ra được đưa trở lại bể điều hòa để xử lý tiếp, còn cặn bùn được đưa

đi làm phân vi sinh

1 2

3 4

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ CÔNG

TRÌNH, THIẾT BỊ CHÍNH 3.1 Xác định các thông số tính toán

Thiết kế trạm xử lý nước thải với quy mô 20000 dân để đạt chất lượng nước thải đầu ra loại B

3.1.1 Xác định lưu lượng nước thải [1]

- Lưu lượng trung bình ngày đêm của nước thải sinh hoạt (Qtb.ngđ) :

N: dân số của phường

- Lưu lượng trung bình giờ (Qtb.h):

Trong đó: Kch: hệ số không điều hoà chung, Kch = 1,88 [1, bảng 3-2, tr100]

- Lưu lượng lớn nhất giây: (Qmax.s)

- Lưu lượng nhỏ nhất giờ: (Qmin.h)

Qmin.h = 2 × Qtb.h - Qmax.h = 2 × 150 – 282,5 = 18 m3/h

3.1.2 Xác định nồng độ bẩn của nước thải

Bảng 3.1 Các chỉ số của nước thải trước và sau xử lý