Đồ án Thiết kế hệ thống xử lý nước thải khu chung cư 28 tầng Thủ Thiêm, công suất 440m3/ngày.đêm

inh. Lượng ôxy cần thiết để ôxy hóa các chất bẩn hữu cơ thâm nhập vào bể cùng với nước thải khi ta tưới, hoặc qua khe hở thành bể, qua hệ thống nước từ đáy đi lên. Bể biôphin được phân loại dựa theo nhiều đặc điểm khác nhau, nhưng trên thực tế bể được phân làm hai loại: Biôphin nhỏ giọt: dùng để xử lý sinh hóa nước thải hoàn toàn. Đặc điểm riêng của bể là kích thước của các hạt vật liệu lọc không lớn hơn 25 – 30mm, và tải trọng nước nhỏ 0,5 – 1,0 m3/m2, nên chỉ thích hợp cho trường hợp lưu lượng nhỏ từ 20 – 1000 m3/ngày đêm. Biôphin cao tải: khác với biôphin nhỏ giọt là chiều cao của bể công tác và tải trọng tưới nước cao hơn, vật liệu lọc có kích thước 40 – 60 mm. Nếu ở bể biôphin nhỏ giọt thoáng gió là nhờ tự nhiên thì ở bể biôphin cao tải lại là nhân tạo. Bể có thể được dùng để xử lý nước thải bằng sinh học hoàn toàn hoặc không hoàn toàn. Aerotank: Công trình là bằng bê tông, bê tông cốt thép, với mặt bằng thông dụng là hình chữ nhật, là công trình sử dụng bùn hoạt tính để xử lý các chất ô nhiễm trong nước. Bùn hoạt tính là loại bùn xốp chứa nhiều vi sinh có khả năng ôxy hóa và khoáng hóa các chất hữu cơ có trong nước thải. Để giữ cho bùn hoạt tính ở trạng thái lơ lửng, và để đảm bảo ôxy dùng cho quá trình ôxy hóa các chất hữu cơ thì phải luôn luôn đảm bảo việc làm thoáng gió. Số lượng bùn tuần hoàn và số lượng không khí cần cấp phụ thuộc vào độ ẩm và mức độ yêu cầu xử lý nước thải. Bể được phân loại theo nhiều cách: theo nguyên lý làm việc có bể thông thường và bể có ngăn phục hồi; theo phương pháp làm thoáng là bể làm thoáng bằng khí nén, máy khuấy cơ học, hay kết hợp; Xử lý sinh học hiếu khí theo mẻ (SBR) là hệ thống xử lý nước thải với bùn hoạt tình theo kiểu làm đầy và xả cặn. Qúa trình xảy ra trong bể SBR tương tự như trong bể bùn hoạt tính hoạt động liên tục, chỉ có điều tất cà xảy ra trong cùng một bể và được thực hiện theo các bước: (1) làm đầy, (2) phản ứng, (3) lắng, (4) xả cặn, (5) ngưng. Ngoài công trình xử lý sinh học nhân tạo trên còn có các công trình khác: Mương ôxy hóa, lọc sinh học tiếp xúc, Xử lý sinh học trong điều kiện tự nhiên Cánh đồng tưới và bãi lọc: Cánh đồng tưới và cánh đồng lọc được xây dựng ở những nơi có độ dốc tự nhiên 0,02, cách xa khu dân cư về cuối hướng gió, và thường được xây dựng ở những nơi đất cát, Cánh đồng tưới và bãi lọc là những ô đất được san phẳng hoặc dốc không đáng kể, và được ngăn cách bằng những bờ đất. Nước thải được phân phối vào các ô nhờ hệ thống mạng lưới tưới, bao gồm: mương chính, mương phân phối và hệ thống mạng lưới tưới trong các ô. Kích thước của các ô phụ thuộc vào địa hình, tính chất của đất và phương pháp canh tác. Hồ sinh học: Hồ sinh học là hồ chứa, dùng để xử lý nước thải bằng sinh học, chủ yếu dựa vào quá trình tự làm sạch của hồ. Ngoài nhiệm vụ xử lý nước thải hồ sinh học còn có thể đem lại những lợi ích sau: Nuôi trồng thủy sản. Nguồn nước để tưới cho cây trồng Điều hòa dòng chảy nước mưa trong hệ thống thoát nước đô thị. Các phản ứng xảy ra trong điều kiện hiếu khí: Các chất hữu cơ + O2 Vi sinh H2O + CO2 + Q + tế bào mới Tế bào mới + O2 Năng lượng (Q) CO2 + H2O + NH3 2NH4+ + 3O2 Nitrosomonas 4H+ + NO2- + 2H2O NO2- + O2 Nitrobacter NO3- Điều kiện: pH = 5,5 – 9 DO ≥ 0,5 mgO2/l Nhiệt độ 5 ÷ 400C SS ≤ 150 mg/l BOD5 ≤ 500mg/l Xử lý sinh học kị khí Sử lý sinh học trong điều kiện kị khí (không có oxy) với sự tham gia của VSV kị khí phân huỷ các chất hữu cơ chứa trong cặn (cặn tươi, bùn hoạt tính dư, rác đã nghiền nhỏ). Cặn tươi là cặn từ bể lắng đợt I mà thành phần hạt khác nhau từ 7 – 10mm chiếm 5 – 20%, 1 – 7mm chiếm 9 – 33%, < 1mm chiếm 50 – 88%. Độ ẩm của cặn tươi từ 92 – 96%, thành phần hữu cơ chiếm 65 – 70%. Bùn hoạt tính dư có thành phần hạt tương đối đồng nhất, kích thứơc hạt < 1mm chiếm 98%. Độ ẩm từ 96 – 99,2%, thành phần hữu cơ chiếm 70 – 75%. Cặn của nước thải có chứa các chất có giá trị dinh dưỡng như N, P, K, và một số nguyên tố vi lượng sử dụng tốt cho việc làm phân bón. Cặn dễ bị phân huỷ thối rữa, có chứa giun sán, nên cần xử lý cặn. Xử lý cặn gồm 2 quá trình lên men kị khí gồm 2 giai đoạn: Giai đoạn 1: Lên men axit (lên men hydro) là qua trình phân huỷ chất hữh cơ thành các sản phẩm trung gian như axit beo, hydro, H2S, CO2, axit amin, NH3, pH thấp. Vi sinh vật chủ yếu là vi khuẩn kị khí dạng nấm, vi khuẩn butilic, propionic. Thể tích cặn không đổi và có mùi. Các phương trình phản ứng xảy ra như sau: 4H2 + CO2 CH4 + 2H2O 4HCOOH CH4 + CO2 4CH3OH 3CH4 + CO2 + H2O 4(CH3)3N 9CH4 + 3CO2 + 6H2O + 4NH3 Giai đoạn 2: Lên men bazơ (lên men mêtan) là 2 quá trình chuyển hoá các sản phẩm của giai đoạn thành axit cacbonic, CH4, H2, CO2, pH = 7 – 8 . Vi sinh vật chủ yếu là vi khuẩn tạo mêtan, methanobacterrium, methanococcus, methannosarcina. CO2 + 2H2O CH4 + 2O2 Các công trình xử lý kị khí: Bể tự hoại Bể lắng 2 vỏ Bể mêtan Bể UASB Hồ lọc kị khí Hồ sinh vật kị khí Phương pháp xử lý cặn Trong các trạm xử lý thường có khối lượng cặn lắng tương đối lớn từ song chắn rác, bể lắng đợt một, đợt hai Trong cặn chứa rất nhiều nước (độ ẩm từ 97% – 99 %), và chứa nhiều chất hữu cơ có khả năng, do đó cặn cần phải được xử lý để giảm bớt nước, các vi sinh vật độc hại trước khi thải cặn ra nguồn tiếp nhận. Các phương pháp xử lý cặn gồm: Cô đặc cặn bằng trọng lực: Là phương pháp để bùn lắng tự nhiên, các công trình của phương pháp này là các bể lắng giống như bể lắng nước thải: bể lắng đứng, bể ly tâm Cô đặc cặn bằng tuyển nổi: Lợi dụng khả năng hòa tan không khí vào nước khi nén hỗn hợp khí nước ở áp lực cao, sau đó giảm áp lực của hỗn hợp xuống áp lực của khí quyển, khí hòa tan lại tách ra khỏi nước dưới dạng các bọt nhỏ dính bám vào hạt bông cặn, làm cho tỷ trọng hạt bông cặn nhẹ hơn nước và nổi lên trên bề mặt. Các công trình sử dụng phương pháp này gọi là bể tuyển nổi có hình chữ nhật hoặc hình tròn. Ổn định cặn: Là phương pháp nhằm phân hủy các chất hữu cơ có thể phân hủy bằng sinh học thành CO2, CH4 và H2O, giảm vấn đề mùi và loại trừ thối rữa của cặn, đồng thời giảm số lượng vi sinh vật gây bệnh và giảm thể tích cặn. Có thể ổn định cặn hóa chất, hay bằng phương pháp sinh học hiếu khí hay kỵ khí. Các công trình được sử dụng trong ổn định cặn như: bể tự hoại, bể lắng hai vỏ, bể mêtan Làm khô cặn: Có thể sử dụng sân phơi, thiết bị cơ học (máy lọc ép, máy ép băng tải, máy lọc chân không, máy lọc ly tâm), hoặc bằng phương pháp nhiệt. Lựa chọn cách nào để làm khô cặn phụ thuộc vào nhiều yếu tố: mặt bằng, điều kiện đất đai, yếu tố thủy văn, kinh tế xã hội Phương pháp khử trùng Nước thải sau khi xử lý bằng phương pháp sinh học còn chứa rất nhiều vi khuẩn, hầu hết các vi khuẩn này đều không phải là các vi khuẩn gây bệnh, nhưng không loại trừ khả năng tồn tại của một vài vi khuẩn gây bệnh. Nếu nước thải ra nguồn tiếp nhận thì khả năng gây bệnh là rất lớn, do đó cần phải khử trùng nước trước khi thải. Các phương pháp khử trùng nước thải phổ biến hiện nay là: Sử dụng Clo lỏng hay Clo hơi qua thiết bị định lượng Clo. Dùng Hypoclorit – canxi ( Ca(ClO)2) dạng bột, hòa tan trong thùng dung dịch 3 – 5% rồi định lượng vào bể tiếp xúc. Dùng Hypoclorit – natri, nước zavel NaClO Dùng Ozon: Ozon được sản xuất từ không khí do máy tạo ozon đặt ngay trong trạm xử lý. Ozon sản xuất ra được dẫn ngay vào bể hòa tan và tiếp xúc Dùng tia cực tím (UV): tia UV sử dụng trực tiếp bằng ánh sáng mặt trời, hoặc bằng đèn thủy ngân áp lực thấp được đặt ngầm trong mương có nước thải chảy qua Chương 4: LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI Cơ sở lựa chọn các công nghệ xử lý Đặc tính nước thải đầu vào Nước thải khu dân cư Thủ Thiêm tập trung vào các nguồn: Nước thải sinh hoạt: giặt giũ, tắm, nấu ăn, tẩy rữa, vệ sinh cá nhân từ các người dân sống trong căn hộ. Nước thải từ vui chơi, giải trí, tưới cây, tưới đường, Bảng 4.1: Thành phần nước thải của chung cư Thủ Thiêm STT Chỉ tiêu Đơn vị Kết quả phân tích 01 pH 6 – 8,5 02 BOD5 mgO2/l 170 - 350 03 SS mg/l 180 - 280 04 Tổng Nitơ mg/l 20 - 40 05 Photpho mg/l 8 - 12 06 Coliform MPN/100ml 108 - 109 (Nguồn: Trung tâm hoá học về trường Echemtech 02/2009) Tiêu chuẩn xả thải Nước thải sau khi xử lý đạt tiêu chuẩn xả vào nguồn tiếp nhận theo QCVN 14:2008/BTVMT – Cột A. Sau xử lý là những thông số ô nhiễm chính. Bảng 4.2: Tính chất nước thải sau xử lý STT Chỉ tiêu Đơn vị Kết quả phân tích 01 pH 6 – 8,5 02 BOD5 mgO2/l 30 03 SS mg/l 50 04 Tổng nitơ mg/l 35 05 Photpho mg/l 6 06 Coliform MPN/100ml 3000 (Nguồn : QCVN 14:2008/BTNMT – Cột A) Đề xuất cơng nghệ xử lý Việc lựa chọn phương án xử lý nước thải phụ thuộc vào những yếu tố sau đây: Thành phần nước thải đầu vào. Lưu lượng vào hàng ngày. Tiêu chẩn xả thải. Khả năng tự làm sạch của nguồn tiếp nhận. Ưu và nhược điểm của từng công trình. Tính thích hợp về kỹ thuật của phương pháp xử lý. Không gây ô nhiễm như mùi hôi, bọt bay ra khu vực lân cận, gây ảnh hưởng xấu đến môi trường sống và làm việc cạnh khu vực xử lý. Chi phí xây dựng. Chi phí vận hành thiết bị và bảo dưỡng máy móc. Diện tích đất. Trong những năm gần đây, nước thải sinh hoạt đang được chú trọng và quan tâm. Do thành phần nước thải sinh hoạt chủ yếu là các hàm lượng chất hữu cơ dễ bị phân hủy sinh học, các vi sinh vật gây bệnh và đặc biệt là các chất dinh dưỡng (N, P). Nitơ và photpho có trong nước thải sinh hoạt với hàm lượng vượt tiêu chuẩn cho phép xả ra nguồn tiếp nhận sẽ gây ra hiện tượng phú dưỡng hóa và làm ô nhiễm môi trường. Do đó, việc đưa ra công nghệ phải xử lý triệt để các hàm lượng chất hữu cơ, các vi sinh vật và các chất dinh dưỡng có trong nước thải sinh hoạt là rất cần thiết. Trong các phương pháp xử lý, nước thải sinh hoạt xử lý theo phương pháp sinh học là đạt hiệu quả và tốn ít chi phí. Phương pháp này dựavào khả năng phân hủy các chất hữu cơ có trong nước thải nhờ các vi sinh vật sử dụng chúng như nguồn thức ăn chính. Ngoài ra vi sinh vật có khả năng khử nitơ và photpho có trong nước thải. Với những nhận xét trên, trong phạm vi luận văn đề xuất hai phương án xử lý. Về cơ bản thì 2 phương án giống nhau về các công trình xử lý sơ bộ. Điểm khác nhau giữa 2 phương án là Phương án I công trình xử lý sinh học là bể Biofor Phương án II công trình xử lý sinh học là bể Aerotank Phương án I Nước thải từ khu chung cư được dẫn qua sông chắn rác trước khi cho vào hố bơm, tại đây các cặn có kích thước lớn sẽ được loại bỏ ra khỏi nước thải: bao nilông, giấy, đồ hộp, cây, rác, , Từ hố bơm nước thải nhờ máy bơm bơm lên bể điều hòa để điều hòa lưu lượng và nồng độ nước thải, tránh hiện tượng quá tải vào giờ cao điểm. Do đó giúp hệ thống làm việc ổn định, đồng thời làm giảm kích thước của các công trình đơn vị tiếp theo. Sau đó, nước thải được máy bơm bơm qua bể lắng I. Tại đây các hạt cặn có khối lượng riêng lớn hơn khối lượng riêng của nước thì được lắng xuống đáy bể. Còn phần nước ở trên thì tự chảy sang bể biofor, ở đây hỗn hợp khí – nước thải đi cùng chiều từ dưới lên, qua lớp vật liệu lọc. Vi sinh vật sống bám trên các lớp vật liệu tạo nên các màng nhầy sinh học có khả năng hấp thụ và phân hủy chất hữu cơ có trong nước thải. Phần bên ngoài lớp màng nhầy là loại vi sinh vật hiếu khí, chiều dày lớp màng nhầy ngày càng tăng , vi sinh vật lớp ngoài tiêu thụ hết lượng oxy thấm vào bên trong. Vì vậy, gần sát bề mặt lớp vật liệu lọc môi trường kị khí hình thành. Khi lớp màng dày, chất hữu cơ bị phân hủy hết ở lớp ngoài , vi sinh vật sống gần bề mặt lớp vật liệu lọc thiếu nguồn cơ chất, chất dinh dưỡng dẫn đến tình trạng phân hủy nội bào và mất đi khả năng bám dính. Lớp màng nhầy được tróc ra và theo dòng nước chảy qua bể lắng. Nước thải chảy qua bể lắng để loại bỏ màng vi sinh tách khỏi giá thể. Nước sau khi qua bể lắng tự chảy qua bể tiếp xúc chlorine. Chlorine có nhiệm vụ loại bỏ các vi khuẩn gây bệnh có trong nước thải. Nước sau khi khử trùng được xả ra nguồn tiếp nhận. SONG CHẮN RÁC HỐ BƠM BỂ ĐIỀU HOÀ BỂ SINH HỌC BIOFOR BỂ LẮNG I BỂ KHỬ TRÙNG NGUỒN TIẾP NHẬN (QCVN14:2008/BTNMT, Cột A) BỂ LẮNG II BỂ CHỨA BÙN XE CHỞ BÙN XỬ LÝ Hoá chất Chlorine Máy thổi khí Nước thải khu chung cư Nước tuần hoàn Hình 4.1: Sơ đồ công nghệ theo phương án I Bùn Ghi chú: Đường nước: Đường khí: Đường bùn: Đường hoá chất: Phương án II Nước thải sinh hoạt khu dân cư theo cống dẫn tới song chắn rác trước khi qua hố bơm. Song chắn rác có tác dụng loại bỏ các tạp chất có kích thước lớn: bao nilông, đồ hộp, lá cây, giấy, Từ hố bơm nước thải được bơm vào bể điều hòa để điều hòa lưu lượng và nồng độ nước thải, để tránh hiện tượng quá tải vào giờ cao điểm. Do đó, giúp hệ thống xử lý làm việc ổn định và đồng thời giảm kích thước các công trình đơn vị tiếp theo. Nước thải từ bể điều hòa được bơm bơm qua bể lắng đợt I để lắng các hạt lơ lửng và các chất có thể lắng được. Nước thải từ bể lắng I chảy sang bể aerotank, trong đó khí được cấp vào để xáo trộn với bùn hoạt tính, cung cấp oxy cho vi sinh vật phân hủy các chất hữu cơ. Với điều kiện thuận lợi, vi sinh sinh trưởng và kết thành bông bùn. Sau đó, nước thải tiếp tục đưa sang bể lắng II. Bể lắng II một phần lắng và tách các bùn hoạt tính ra khỏi nước thải, phần còn lại tuần hoàn trở lại bể aerotank. Nước thải sau khi qua bể lắng, tiếp tục chảy vào bể khử trùng để loại bỏ các vi khuẩn gây bệnh. Nước sau khi khử trùng được xả ra nguồn tiếp nhận. SONG CHẮN RÁC HỐ BƠM BỂ ĐIỀU HOÀ LẮNG I BỂ AEROTANK BỂ LẮNG II BỂ KHỬ TRÙNG NGUỒN TIẾP NHẬN (QCVN 14:2008/BTNMT, Cột A) XE CHỞ BÙN BỂ CHỨA BÙN Nước thải khu chung cư Hoá chất Chlorine Máy thổi khí Bùn XỬ LÝ Hình 4.2: Sơ đồ công nghệ theo phương án II Ghi chú: Đường bùn : Đường hoá chất: Đường nước : Đường khí : Nước tuần hoàn Bùn tuần hoàn Lựa chọn công nghệ xử lý Hai phương án được đề xuất đều có hiệu quả xử lý tốt đối với tính chất của nước thải đầu vào. Tuy nhiên, quá trình bùn lơ lửng hoạt tính không xử lý được tổng nitơ và tổng photpho. Để kiểm soát quá trình trên, giải pháp xử dụng hệ thống xử lý với bể sinh học biofor có khả năng loại bỏ chất dinh dưỡng như nitơ và photpho có trong nước thải. Qúa trình xử lý sinh học hiếu khí bằng phương pháp xử lý sinh học biofor đạt hiểu quả xử lý cao. Bên cạnh đó, với lớp vật liệu đệm có bề mặt riêng lớn nên sinh khối vi sinh cũng lớn, nâng cao khả năng chịu sốc của vi sinh vật cao hơn nhiều so với bể aerotank. Lượng bùn vi sinh sinh ra trong bể biofor giảm hẳn so với bể aerotank. Do vậy, giảm được chi phí quản lý cũng như xử lý bùn. Mặt khác do công nghệ này mức độ xử lý tỷ lệ thuận với chiều sâu lớp nước tiếp xúc, vật liệu đệm có bề mặt tiếp xúc lớn, mật độ vi sinh lớn và ổn định nên cho phép giảm thời gian lưu nước, dẫn đến giảm chi phí đầu tư xây dựng. Do đó, bể biofor đã đáp ứng những yêu cầu đã nêu trên nên phương án I được chọn là phương án thiết kế chính. Thuyết minh công nghệ Song chắn rác Nước thải qua song chắn rác, tại đây các thành phần có kích thước lớn: cát, sợi, rác, lá cây, nilông, , được giữ lại, nhờ vậy mà tránh được tình trạng tắt nghẽn bơm, đường ống hoặc kênh dẫn. Đây thật sự là một khâu quan trọng trong xử lý nước thải nhằm đảm bảo an toàn và điều kiện làm việc thuận tiện cho cả hệ thống. Bể điều hòa Lưu lượng và nồng độ nước thải làm thay đổi chế độ làm việc của hệ thống xử lý, gây tình trạng mất ổn định. Khi nồng độ hoặc lưu lượng tăng lên đột ngột, các công trình đơn vị hóa lý sẽ làm việc kém hiệu quả và nếu muốn ổn định được cần phải thay đổi lượng hóa chất thường xuyên, điều này gây khó khăn cho quá trình vận hành. Đối với các công tình xử lý sinh học, lưu lượng và nồng độ thay đổi đột ngột sẽ gây sốc tải đối với vi sinh vật, thậm chí gây tình trạng chết hàng loạt, làm cho công trình mất hẳn tác dụng. Điều hòa lưu lượng và ổn định nồng độ sẽ giúp đơn giản hóa công nghệ xử lý, tăng hiệu quả xử lý và giảm kích thước các công trình đơn vị. Bể lắng I Ơû bể lắng I các hạt cặn có khối lượng riêng lớn hơn khối lượng riêng của nước thì được lắng xuống và đi ra khỏi bể. Các hạt cặn đã lắng ở bể lắng I được máy bơm bùn bơm qua bể chứa bùn. Còn phần nước tự chảy sang bể biofor. Bể sinh học Biofor Bể xử lý sinh học hiếu khí bằng vật liệu, gía thể dính bám (biofor) là công trình đơn vị quyết định hiệu quả xử lý của hệ thống. Phần lớn những chất gây ô nhiễm trong nước thải là những chất hữu cơ dễ bị phân hủy sinh học. Các vi khuẩn hiện diện trong nước thải tồn tại ở dạng lơ lửng dính bám. Các vi sinh vật hiếu khí sẽ tiếp nhận oxy và chuyển hóa chất hữu cơ thành thức ăn. Trong môi trường hiếu khí (nhờ oxy sục vào), vi sinh hiếu khí tiêu thụ các chất hữu cơ để phát triển, tăng sinh khối và làm giảm tải lượng ô nhiễm trog nước thải xuống mức thấp nhất. Ngoài ra, để đảm bảo hàm lượng oxy cũng như chất dinh dưỡng luôn đủ cho vi sinh vật tồn tại, phát triển thì oxy sẽ được cấp liên tục vào bể 24/24 (nồng độ oxy hòa tan trong nước thải ra khỏi bể lắng không được nhỏ hơn 2mg/l). Nước sau khi ra khỏi bể này , hàm lượng COD và BOD giảm 80 – 95%. Cơ chế quá trình chuyển hóa chất hữu cơ (chất gây ô nhiễm) thành chất vô cơ (chất không gây ô nhiễm). Lọc qua khe: Hạt có kích thước lớn hơn kích thước khe sẽ được giữ lại. Lọc bám dính: Vi sinh vật hiếu khí, tùy tiện và kỵ khí sống trên bề mặt vật liệu sẽ lấy chất hữu cơ trong nước thải làm thức ăn, quá trình này đồng nghĩa với việc chuyển hóa chất gây ô nhiễm thành chất không gây ô nhiễm. Thiết bị AASR Nước thải Vật liệu dính bám Giá đỡ lớp vật liệu dính bám Ngăn thu nước Máy thổi khí dạng turbine Ống thơng khí Nước sau xưxử lý Hình 4.3: Cấu tạo bể xử lý sinh học hiếu khí (Biofilter). vi khuẩn COHNS + O2 + Chất dd CO2 + NH3 + C5H7NO2 + sản phẩm khác Vi khuẩn C5H7NO2 + 5O2 5CO2 + 2H2O + năng lượng Bùn sau khi xử lý sinh học hiếu khí biofor phần lớn là xác chết vi sinh vật nên việc bố trí đường tuần hoàn bùn từ bể lắng nhằm để ổn định vi sinh ở bể trong thời gian nuôi cấy. Nước sau khi ra khỏi bể biofor sẽ tự chảy theo sự chênh lệch áp sang bể lắng để tiếp tục quá trình xử lý. Bể lắng II Bằng cơ chế của quá trình lắng trọng lực, bể lắng có nhiệm vụ tách cặn vi sinh từ bể xử lý sinh học hiếu khí lơ lửng dính bám mang sang. Nước thải ra khỏi thiết bị lắng có hàm lượng cặn (SS) giảm đến 60%. Bùn lắng ở đáy ngăn lắng sẽ được bơm bùn để tuần hoàn về bể xử lý sinh học hiếu khí sẽ bổ sung lượng bùn theo nước đi qua ngăn lắng. Phần bùn dư sẽ được chuyển định kỳ về bể chứa bùn, còn nước trong trên mặt bể sẽ chảy tràn sang tiếp xúc khử trùng. Hình 4.4: Cấu tạo bể lắng Bể tiếp xúc khử trùng Nước thải sau khi xử lý bắng phương pháp sinh học còn chứa các vi khuẩn, hầu hết các vi khuẩn này tồn tại trong nước thải không phải là vi trùng gây bệnh, nhưng cũng không loại trừ một số loài vi khuẩn có khả năng gây bệnh. Khi cho chlorine vào nước, dưới tác dụng chảy rối do cấu tạo vách ngăn của bể, hóa chất chlorine có tính oxy hóa mạnh sẽ khuếch tán xuyên qua vỏ tế bào vi sinh vật và gây phản ứng với men bên trong của tế bào, làm phá hoại quá trình trao đổi chất dẫn đến vi sinh vật bị tiêu diệt. Nước sau khi qua hệ thống xử lý đạt tiêu chuẩn xả vào nguồn tiếp nhận QCVN 14:2008/BTNMT, Cột A. Bể chứa bùn Tất cả bùn lắng ở đáy bể lắng II và bùn tươi ở bể lắng I sẽ được chuyển hết về bể chứa bùn. Trong bể lắng II phần lớn là xác chết vi sinh vật sau quá trình phân hủy nội bào. Tại công trình đơn vị này, bùn lắng ở đáy bể theo định kỳ sẽ được xe hút bùn mang thải bỏ. Riêng nước tách ra từ bề mặt bể sẽ chuyển về lại bể điều hòa. Chương 5: TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ Xác định các thông số tính toán Xác định lưu lượng tính toán Nguồn thải của chung cư bao gồm: Sinh hoạt của cư dân Vệ sinh và dịch vụ Số căn hộ: 500 căn, trung bình 4 người/căn hộ è số người = 2000 người Tiêu chuẩn dùng nước: 250l/người.ngày (TCVN 33 - 2006) è Lưu lượng nước cấp: 500 m3/ngày. Lưu lượng nước sử dụng cho dịch vụ và công cộng tính bằng 10% lượng nước sinh hoạt è Tổng lưu lượng cấp nước: 550m3/ngày.đêm Lưu lượng nước thải tính bằng 80% lưu lượng nước cấp è Lưu lựơng nước thải: 440 m3/ngày.đêm Lưu lượng nước thải tính toán: 440 m3/ngày.đêm Lưu lượng nước thải trung bình theo giờ: , m3/h = = = 18.33 m3/h Lưu lượng trung bình giây: , m3/s. == = 5.1.10-3 m3/s =5.1 l/s Lưu lượng nước thải lớn nhất ngày đêm: , m3/ngày đêm = Trong đó: Hệ số không điều hòa chung (Kc = 2,5. Bảng hệ số không điều hòa chung của nước thải sinh hoạt) Kngày = 1.15 – 1.3: Hệ số không điều hoà ngày. Chọn Kngày = 1.2 Bảng 5.1: Hệ thống không điều hoà chung của nước thải sinh hoạt Qtb.s (l/s) 5 10 20 50 100 300 500 1000 1500 Kc max 2.5 2.1 1.9 1.7 1.6 1.55 1.5 1.47 1.44 Kc min 0.38 0.45 0.5 0.55 0.59 0.62 0.66 0.69 0.71 => Kh = = = 2.69 = = 528 m3/ngàyđêm Lưu lượng nước thải lớn nhất theo giờ: , m3/h. = = = 49.3 m3/h Lưu lượng lớn nhất theo giây: , m3/s. = = = 0.01275 m3/s Xác định nồng độ bẩn của nước thải Hàm lượng chất lơ lửng trong nước thải sinh hoạt: Csh = x 1000 = x 1000 = 277,78 mg/l Trong đó: nll: Tải lượng chất rắn lơ lửng của nước thải sinh hoạt tính cho 1 người trong ngày đêm lấy theo Bảng 23 TCXD-51-84 (Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp – Lâm Minh Triết), nll = 50 g/ng.ngđ; qtb: Tiêu chuẩn thoát nước trung bình, qtb = 180 L/ng.ngđ (Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp – Lâm Minh Triết) Hàm lượng NOS20 trong nước thải sinh hoạt được tính theo công thức: Lsh = x 1000 = x 1000 = 194,44 mg/l Trong đó: nNOS: Tải lượng chất bẩn theo NOS20 của nước thải sinh hoạt tính cho 1 người trong ngày đêm lấy theo Bảng 23 TCXD-51-84 (Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp – Lâm Minh Triết), nNOS = 35 g/ng.ngđ. qtb: Tiêu chuẩn thoát nước trung bình, qtb = 180 L/ng.ngđ (Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp – Lâm Minh Triết) Mức độ cần thiết xử lý nước thải Để lựa chọn phương pháp và công nghệ xử lý nước thải thích hợp bảo đảm hiệu quả xử lý đạt tiêu chuẩn xả vào sông (QCVN 14:2008/BTNMT – Cột A), với các yêu cầu: Hàm lượng chất lơ lửng: Không vượt 50mg/l. BOD5 : Không vượt 30mg/l Mức độ cần thiết xử lý nước thải thường được xác định theo: Hàm lượng chất lơ lửng (phục vụ tính toán công nghệ xử lý cơ học). Hàm lượng BOD5 (phục vụ cho việc tính toán các công trình và công nghệ xử lý sinh học). Mức độ cần thiết xử lý nước thải theo chất lơ lửng D = x 100% = x 100% = 82% Trong đó: m: hàm lượng chất lơ lửng của nước thải sau xử lý cho phép xả vào nguồn nước, m = 50mg/l. Csh: hàm lượng chất lơ lửng trong nước thải, Csh = 277,78mg/l Mức độ cần thiết xử lý nước thải theo NSO20 D = x 100% = x 100% = 84,6% Trong đó: Lt: hàm lượng NOS20 của nước thải sau xử lý cho phép xả vào nguồn nước, Lt = 30mg/l. Lsh: hàm lượng NOS20 của nước thải, Lsh = 194,44mg/l. èKết luận: Mức độ cần thiết xử lý nước thải theo NSO2. Tính toán các công trình đơn vị Hố bơm Lưu lượng giờ lớn nhất: = 49.3 m3/h Chọn thời gian lưu nước là 15 phút, t = 0.25 giờ Thể tích hố bơm = 12.3m3 Kích thước hữu ích hố bơm L x B x H = 3(m) x 2(m) x 2(m) Kích thước xây dựng hố bơm Chọn chiều cao bảo vệ: hbv = 0.5m L x B x (H + hbv )= 3m x 2m x (2m + 0.5m) Bảng 5.2: tóm tắt kích thước hố bơm: Ký hiệu Kích thước L x B x (H + hbv) 3m x 2m x (2m + 0.5m) Song chắn rác Chiều cao lớp nước trong mương trước song chắn = Trong đó: vm = 0.5 m/s: Vận tốc dòng chảy trong mương, m/s. Bm : Chiều rộng mương; Bm = 0.2 m. : Lưu lượng giây lơn nhất, = 0.01275 m3/s. = 0.1275 m Số khe hở giữa các thanh = Trong đó: Qsmax: Lưu lượng nước thải lớn nhất theo giây, Qsmax = 0.01275 m3/s B: Khoảng cách giữa các thanh, (b = 16 25 mm, chọn b = 16 mm) h1 : Chiều sâu lớp nước trước song chắn, h1 = 0.1275 m v : Vận nước chảy qua song chắn, v = 0.6 – 1.0 m/s. Chọn v = 0.7 m/s Kz: Hệ số tính đến mức độ cản trở của dòng chảy do hệ thống cào rác, Kz = 1.05 = = 9.4 Chọn n = 10 (khe) Bề rộng song chắn Bs = d . (n-1) + (b . n) = 0.01 . (10 – 1) + (0.016 . 10) = 0.25 m Chọn Bs = 0.3 m Trong đó: Bs: Chiều rộng song chắn rác, m d: Chiều dày song chắn rác, (d = 8 10 mm, chọn d = 10 mm) n: Số khe b: Khoảng cách giữa các thanh, m. Chiều dài mở rộng trước song chắn l1 = Trong đó: Bm : Bề rộng của mương, Bm = 0.2 (m) : Góc nghiên chỗ mở rộng, = 150 - 200, chọn = 200 l1 = = 0.13737 m Chiều dài đoạn thu hẹp sau song chắn l2 = = = 0.069 m Tổn thất áp lực qua song chắn rác Trong đó: v : Vận tốc dòng chảy qua song chắn rác, v = 0.7 m/s. K : Hệ số tính đến việc tăng tổn thất áp lực do rác bám, K = 2 – 3 Chọn K = 3 : hệ số tổn thất áp lực cục bộ. :Góc nghiêng đặt song chắn rác so với mặt phẳng nằm ngang, = 600 – 900, chọn = 600 b : Hệ số phụ thuộc hình dạng thanh đan, chọn b = 2.42 b = 2.42 1.83 1.67 1.97 0.92 g : Gia tốc trọng trường, g = 9.81 m/s2 d : Chiều dày song chắn rác, m (d = 10 mm) b : Khoảng cách giữa các thanh, m (b = 16 mm) = 1.12 m = 0.0839m Chiều cao xây dựng mương đặt song chắn rác H = h1 + hc + hbv Trong đó: h1 : Chiều sâu lớp nước trước song chắn, h1 = 0.1275 m hc : Tổn thất áp lực qua song chắn rác, hc = 0.0839 m hbv : Chiều cao bảo vệ, hbv = 0.2 m. => H = 0.1275 + 0.0839 + 0.2 = 0.41m Chiều dài mỗi thanh L = m Chiều dài xây dựng mương đặt song chắn rác l = l1 + l2 + ls Trong đó: l1 : Chiều dài phần mở rộng trước song chắn rác, l1 = 0.13737 m l2 : Chiều dài đoạn thu hẹp sau song chắn rác, l2 = 0.069 m ls : Chiều dài phần mương song chắn rác, ls =1.5 m l = 0.13737 + 0.069 + 1.5 = 1.7 m Hàm lượng chất lơ lửng (SS) giảm 4%, còn lại: SS = 277,78 x (100 - 4)% = 266,67 mg/l Hàm lượng BOD5 giảm 5% còn lại: BOD5 = 194,44 x (100 - 5)% = 184,72 mg/l (Theo: Xử Lý Nước Thải Đô Thị Và Công Nghiệp Tính Toán Và Thiết Kế Công Trình - Lâm Minh Triết) Bảng 5.3: Tóm tắt kích thước song chắn rác STT Tên thông số Số liệu dùng thiết kế Đơn vị 1 Chiều dài mương (l) 1.7 (m) 2 Chiều rộng mương (Bs) 0.3 (m) 3 Chiều cao mương (H) 0.41 (m) 4 Số thanh song chắn 9 Thanh 5 Kích thước khe hở (b) 0.016 (m) 6 Bề dày thanh song chắn 0.01 (m) 7 Chiều dài thanh 50 (mm) 8 Số khe, (n) 10 Khe BSục khí Lỗ trên ống sục khí Oáng sục khí ể điều hoà Hình 5.1: Cấu tạo bể điều hòa Các thông số đầu vào: Lưu lượng giờ max: qmaxh = 49.3m3/h Hàm lượng BOD5đâuvao = 184.72mg/l Hàm lượng chất lơ lửng(SS): 266,67mg/l Thể tích bể điều hoà Trong đó: : Thể tích lý thuyết của bể điều hòa, m3 : Lưu lượng giờ lớn nhất, = 49.3 m3/h t : Thời gian lưu nước trong bể điều hòa (t = 2 – 6 giờ). Chọn t = 2h = 98.6 m3 Kích thước bể điều hoà Chọn bể hình chữ nhật Chiều dài bể : L =7m Chiều rộng bể : B = 5.5m Chiều cao bể : Chọn chiều cao bảo vệ của bể là: hbv = 0.4m Chiều cao xây dựng: Hxd = H + hbv = 2.6 + 0.4 = 3m Thể tích thực của bể điều hoà: L x B x H = 7m x 5.5m x 3m = 115.5m3 Lưu lựơng khí cung cấp cho bể điều hoà Qkk = vk * V Trong đó: vk: Tốc độ cấp khí trong bể điều hòa, vk = 0.01 – 0.015m3/m3.phút . Chọn vk = 0.015m3/m3.phút (Nguồn: Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải – Trịnh Xuân Lai, 2004 ) Qkk = vk * V = 0.015*115.5*60 = 103.95m3/h Chọn hệ thống cấp khí bằng nhựa PVC có đục lỗ, hệ thống gồm một ống chính, 4 ống nhánh với chiều dài mỗi ống là 7m, đặt cách nhau 1.1m Đường kính ống chính dẫn khí vào bể điều hoà Trong đó: Vống: Vận tốc khí trong ống, Vống = 10 ÷ 15m/s Chọn Vống = 10m/s Đường kính ống nhánh dẫn khí vào bể điều hoà d = Trong đó: qống: Lưu lượng khí trong mỗi ống qống = = m3/h d = Đường kính phân phối khí vào bể điểu hoà: dlỗ = 2 ÷ 5mm, chọn dlỗ =3mm Vận tốc khí qua lỗ phân phối khí: Vlỗ = 15 ÷ 20m/s, chọn Vlỗ = 15m/s Lưu lượng khí qua một lỗ phân phối khí m3/h Số lỗ trên một ống lỗ Chọn N = 68lỗ Số lỗ trên 1m chiều dài ống lỗ Chọn n = 10 lỗ/m ống Công suất thổi khí Trong đó: Qkhí: Lưu lượng khí cần cung cấp. Qkhí = 0.029 (m3/s) : Hiệu suất máy nén khí, = 0.7 – 0.9, chọn = 0.75 p: Aùp lực của không khí nén = 1.34 (atm) Trong đó: Hd = hd + hc + hf + H hd: Tổn thất do ma sát, (m) hc: Tổn thất cục bộ ống hd + hc 0.4 Chọn hd + hc = 0.4m hf: Tổn thất qua thiết bị phân phối khí. hf 0.5mChọn hf = 0.5m H: Chiều cao hữu ích của bể, H = 2.6 m Hd = 0.4 + 0.5 + 2.6 = 3.5 m Vậy công suất thổi khí là: = 1.155 (KW/h) Công suất bơm: Nb = 1.2*N = 1.2*1.155 = 1.386 (Kw/h) Trong đó: 1,2 là hệ số an toàn Chọn 2 bơm có công suất 1.5Kw/h, 1 bơm chạy, 1 bơm nghỉ luân phiên Hiệu quả xử lý Với lượng khí cấp vào như trên, hiệu quả xử lý của bể điều hòa đạt 20% Nồng dộ BOD5 đầu vào: S0 = 184,72 mg/l Nồng độ BOD5 đầu ra: S1 = 184,72 x (100 - 20)% = 147,78mg/l Bảng 5.4: Tóm tắt kích thước bể điều hòa: Chiều dài bể điều hoà (L) 7m Chiều rộng bể điều hoà (B) 5.5m Chiều cao bể (H)) 3m Thời gian lưu nước (t) 2h Công suất máy nén khí 1.5Kw/h Thể tích xây dựng bể 115.5m3 Diện tích xây dựng 38.5m2 Bể lắng I Bảng 5.5: Thông số thiết kế bể lắng I Thông số thiết kế Khoảng giá trị Giá trị đặc trưng Bể lắng I theo sau xử lý bậc II Thời gian lưu nước (h) 1,5 ÷ 2,5 2 Tải trọng bề mặt(m3/m2ngày.đêm) Ưùng với lưu lượng trung bình 32,6 ÷ 48,8 Ưùng với lưu lượng giờ lớn nhất 81,4 ÷ 122 102 Tải trọng máng tràn (m3/m2ngày.đêm) 124 ÷ 496 248 Chọn tải trọng bề mặt: LA = 35 m3/m2.ngày Diện tích bề mặt bể lắng Đường kính bể lắng Đường kính ống trung tâm: d = 25%D = 1m Diện tích buồng phân phối trung tâm Chọn chiều sâu hữu ích của bể lắng h = 3 m Chiều cao lớp bùn lắng hb = 0,7 m, chiều cao lớp trung hoà hth = 0,2 m, chiều cao an toàn hs = 0,3 m Chiều cao tổng cộng của bể lắng HTC = 3 + 0,7 + 0,3 + 0,2 =4,2 m Độ dốc đáy 4 ¸ 10 %, chọn đđộ dốc 10% Chiều cao ống trung tâm htt = 60% h =60%x 3,5 = 1,8 m Thể tích phần lắng Thời gian lưu nước Máng thu nước Đường kính máng thu nước Dmáng = 80% D = 80% * 4 = 3,2 m Chiều dài máng thu nước L = pDmáng = π *3,2 = 10m Tải trọng chiều dài máng aL = = = 52,8 (m3/m2.ngày) Đường kính miệng loe ống trung tâm d1 bằng chiều cao ống loe h: d1 = h = 1.35 d = 1.35 1 = 1,35 m Đường kính tấm chắn hình nón d2 d2 = 1.3 d1 = 1.3 1,35 = 1.75 m Khoảng cách từ miệng loe đến tấm chắn: L = = 0,15 m Trong đó: v1: Là vận tốc nước chảy qua khe hở giữa miệng loe ống trung tâm và bề mặt tấm chắn, v1 20 mm/s. Chọn v1 = 0.02 m/s. Lượng bùn sinh ra MSSl = SS x Q x h = 300 x 440 x 60% =7,9kgSS/ngày (Giả sử hiệu quả xử lý cặn lơ lửng đđạt h = 60% ở tải trọng 35 m3/m2.ngày) Giả sử bùn tươi có hàm lượng cặn 5% (độ ẩm 95%), tỉ số VSS:TSS = 0,75 và khối lượng riêng bùn tươi 1,053 kg/l. Lưu lượng bùn tươi cần phải xử lý là: Qtươi = Hiệu quả xử lý BOD đđạt 20% sau bể lắng I (Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp – Lâm Minh Triết) BOD5 sau lắng I = 147,78 x 80%=118,224 mg/l Hiệu quả xử SDS đạt 60% sau bể lắng I (Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp – Lâm Minh Triết) SS sau lắng I = 266,67 x 0,4 = 106,67 mg/l Bảng 5. 6: Tóm tắt thông số thiết kế bể lắng I STT Thông số Đơn vị Kích thước 1 Đường kính m 4 2 Chiều cao cột nước m 4 3 Chiều cao tổng m 4,2 4 Thể tích thực của bể m3 52,8 Bể Biofor BOD5 = 118,224 mg/l Tốc độ lọc ≤ 3m/h dhạt = 2 – 5 mm Hịêu quả lọc K = = 10aF+b Trong đó: So : Nồng độ BOD5 đầu vào bể lọc sinh học, So = 118,224 mg/l S : Nồng độ BOD5 đầu ra bể lọc sinh học F : Chuẩn số : F = = = 0.418 KT = 0.2 x 1.047 T –20 = 0.2 x 1.047(25 - 20) = 0.251 T (oC): Nhiệt độ nước thải, T = 25oC Hvl : Chiều cao lớp vật liệu lọc, Hvl = 1.5 - 2m, Chọn Hvl = 2m B: Lưu lượng đơn vị của không khí: 8 – 12 (m3 không khí /m3 nước thải). Chọn B = 10 (m3 không khí /m3 nước thải) q: Tải trọng thuỷ lực (20-80 m3/m2.ng), chọn q = 50 (m3/m2.ng) a, b: Phụ thuộc vào qđơnvị của không khí và chuẩn số F. Chọn a = 1.51, b = 0 B F a b 8 ≤ 0.662 ≤ 0.662 1.51 0.47 0 0.69 10 ≤ 0.85 ≤ 0.85 1.2 0.4 0.13 0.83 12 ≤ 1.06 ≤ 1.06 1.1 0.2 0.19 1.15 => S = == 11,83 mg/l Thể tích bể lọc sinh học V = Trong đó: S0: Nồng độ BOD5 đầu vào bể lọc sinh học, S0 = 118,224mg/l S: Nồng độ BOD5 đầu ra bể lọc sinh học, S = 11,83mg/l : Lưu lượng trung bình ngày đêm, = 440m3/ngàyđêm NO : Năng lực oxy hóa của bể lọc, NO = 550 gO2/m3.ngàyđêm (Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp – Lâm Minh Triết) = 85,1 m3 Diện tích hữu ích của bể lọc sinh học Trong đó: n : Số ngăn của bể lọc sinh học. Chọn n = 1 = 42,55 m2 Chọn chiều dài của bể D = 8 m, chiều rộng R = 5,5m Chiều cao phần đáy h1 = 0.5 m Chiều cao lớp vật liệu Hvl = 2 m Chiều cao dành cho vật liệu dãn nở h2 = 1 m Chiều cao phần chứa nước rửa h3 = 1 m Chiều cao bảo vệ hbv = 0.5 m Tổng chiều cao bể lọc: H = Hvl + h1 + h2 + h3 + hbv = 2 + 0.5 + 1 + 1 + 0.5 = 5 m Lượng khí cần thiết Lưu lượng không khí cần cung cấp cho bể điều hòa Trong đó: B: Lưu lượng đơn vị của không khí: 8 –12 (m3 không khí /m3 nước thải). Chọn B = 10 (m3 không khí /m3 nước thải) : Lưu lượng giờ lớn nhất, = 49,3m3/h = 493 m3/h Chọn hệ thống cung cấp khí bằng ống thép, phân phối khí bằng đĩa sục khí, được phân bố dọc theo chiều dài bể cách nhau 1m. Như vậy có tất cả 9 ống. Lưu lượng khí trong mỗi ống qống = = 49,3 m3/h Trong đó: Vận tốc khí trong ống 10 – 15 m/s. Chọn vống = 10 m/s Đường kính ống chính = 0.132 m = 132 mm Chọn ống chính Dống =135 mm. Đường kính ống nhánh = 0.04 m = 40 mm Chọn ống phân phối khí có dống =40mm. Chọn dạng đĩa xốp Đường kính : d = 300 mm Diện tích bề mặt : f = 0.07 m2 Cường độ khí 200 l/phút.đĩa = 3.33 l/s Số lượng đĩa phân phối trong bể  Đ = = = 41,12 => Số lượng đĩa: chọn Đ = 42 đĩa Bố trí hệ thống sục khí Chiều rộng :B = 5,5 m Chiều dài : D = 8 m Số lượng đĩa 42 đĩa chia làm 7 hàng, mỗi hàng 6 điã được phân bố đều cách mặt sàn của bể 1x2 m, cách mặt sàn 0.2 m Xác định công suất thổi khí Trong đó: Lkhí: Lưu lượng khí cần cung cấp. Lkhí = 0.23 (m3/s) n: Hiệu suất máy bơm: Chọn n = 75% p: Aùp lực của không khí nén = 1.52 (atm) Trong đó: Hd = hd + hc + hf + H hd: Tổn thất do ma sát hc: Tổn thất cục bộ ống hd + hc 0.4 Chọn hd + hc = 0.4 hf: Tổn thất qua thiết bị phân phối khí. hf 0.5Chọn hf = 0.5 H: Chiều cao hữu ích của bể, H = 4.5 m Hd = 0.4 + 0.5 + 4.5 = 5.4 m Vậy công suất thổi khí là: = 13.35 (KW/h) Công suất thực của máy thổi khí Ntt = 1.2 x W = 1.2 x 13.35 = 16 KW/h Vậy chọn 2 máy thổi khí có công suất 18 KW / h. Hai máy chạy luân phiên nhau cung cấp khí cho 2 bể điều hòa và bể lọc sinh học Bảng5.7: Tóm tắt kích thước bể biofor Ký hiệu Kích thước D x R x (H + hbv) 8m x 5,5m x (4.5m + 0.5) Công suất máy sục khí(W) 13.35 KW/h Bể lắng II Bảng 5.8: Thông số thiết kế bể lắng II Loại xử lý Tải trọng bề mặt m3/m2.ngày Tải trọng chất rắn kg/m2.h Chiều cao công tác m Trung bình Lớn nhất Trung bình Lớn nhất Bể lọc sinh 16,3 ÷24,4 24,4 ÷48,8 2,9÷4,9 7,8 3,0÷4,6 Diện tích mặt thoáng của bể trên mặt bằng ứng với lưu lượng lớn nhất: F1 = Trong đó: : Lưu lượng nước thải lớn nhất ngày đêm: = 528 m3/ngày đêm Umax: Tải trọng bề mặt lớn nhất, U = 24.4 – 48.8 m3/m2 ngày. Chọn U = 26 m3/m2 ngày (Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp – Lâm Minh Triết) F1 = =20,3m2 Diện tích mặt thoáng của bể trên mặt bằng ứng với lưu lượng trung bình: F2 = Trong đó: : Lưu lượng nước thải trung bình ngày đêm: = 440 m3/ngày đêm Umax: Tải trọng bề mặt, U = 16.3 – 24.4 m3/m2 ngày. Chọn U = 18m3/m2 ngày (Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp – Lâm Minh Triết) F2 = = 24,4 m2 Diện tích mặt thoáng của bể trên mặt bằng ứng với tải trọng chất rắn lớn nhất F3 = Trong đó: Qhmax: lưu lượng lớn nhất trong giờ, Qhmax = 49,3m3/h. Qhth: lưu lượng bùn tuần hoàn lớn nhất trong giờ Qhth = 0,78 * Qhmax = 0,78 * 49,3 = 38,454m3/h X: nồng độ VSS trong nước thải vào bể lắng, X = 2500mg/l L3: tải trọng chất rắn lớn nhất, L3 = 7,8kg/m3.h Như vậy, diện tích mặt thoáng thiết kế: F = F3 = 28,13 m2 Đường kính bể lắng II tính theo công thức: m Đường kính buồng phân phối trung tâm Dtt = 0.25*D = 0.25*6 = 1.5 m Diện tích buồng phân phối trung tâm Diện tích vùng lắng Fl = F – f = 28,13 – 1,77 = 26,36 m2 Chiều cao của vùng lắng htt = V*t = 1,5 x 0.0005 x 3600 = 2,7m Trong đó: t: Thời gian lắng, t = 1,5h (điều 6.5.6 TCXD 51 – 84). V: vận tốc chuyển động của nước thải, V = 0,0005 m/s (điều 6.5.6 TCXD 51 – 84). Chiều cao phần hình nón Trong đó: h2: Chiều cao lớp trung hoà, m. h3: Chiều cao giả định của lớp cặn lắng trong bể, m. D: Đường kính trong của bể lắng, D = 6m. dn: Đường kính đáy nhỏ của hình noun cụt lấy dn = 0,5m. α: Góc ngang của đáy bể lắng so với phương ngang, α không nhỏ hơn 500, chọn α = 500. Chiều cao ống trung tâm lấy bằng chiều cao tính toán của vùng lắng và bằng 2,7m. Đường kính miệng loe ống trung tâm d1 bằng chiều cao ống loe h: d1 = h = 1.35 Dtt = 1.35 1,5 = 2m Đường kính tấm chắn hình nón d2 d2 = 1.3 d1 = 1.3 2 = 2,6 m Góc nghiêng giữa bề mặt tấm chắn so với mặt phẳng ngang lấy bằng 170. Khoảng cách từ miệng loe đến tấm chắn: L = = 0.1 m Trong đó: v1: Là vận tốc nước chảy qua khe hở giữa miệng loe ống trung tâm và bề mặt tấm chắn, v1 20 mm/s. Chọn v1 = 0.02 m/s. chiều cao tổng cộng của bể lắng H = htt + hbv + hn = htt + (h2 + h3) + hbv = 2,7 + 2,75 + 0,3 = 5,75m Máng thu nước Đường kính máng thu nước Dmáng = 80% D = 80% * 6 = 4,8 m Chiều dài máng thu nước L = pDmáng = π *4,8 = 15,83m Tải trọng chiều dài máng aL = = = 35,04 (m3/m2.ngày) Thể tích vùng chứa bùn Vbùn = h4*Fbể = 2,75*28,13 =77,35 m3 Thời gian lưu bùn tb = Lượng cặn tích lũy qua hai ngày ở bể lắng đợt II: = 2.8 m3 Trong đó: G: Lượng màng vi sinh vật trong bể lắng đợt II, G = 28 g/ngày.đêm với độ ẩm P = 96% (Điều 6.14.19-TCXD-51-84) Nn: Số dân tính toán theo chất lơ lửng, Nn = 2000 người. T : Thời gian tích lũy cặn. Bảng 5.9: Tóm tắt thông số thiết kế bể lắng II STT Tên thông số Đơn vị Số liệu thiết kế 1 Đường kính bể (D) (m) 6 2 Đường kính buồng trung tâm (m) 1,5 3 Chiều cao tổng cộng (m) 5,75 4 Chiều dài máng thu (m) 15,83 5 Thời gian lắng h 1.5 Bể khử trùng Chọn thời gian tiếp xúc trong bể khử trùng là: t= 30phút Thể tích hữu ích của bể tiếp xúc W = Qmaxh*t =49,3* = 24,65m3 Trong đó: Qmaxh: Là lưu lượng lớn nhất theo giờ. t: Thời gian lưu nước trong bể Diện tích bể Trong đó: W: Thể tích hữu ích của be åkhử trùng H: chiều cao hữu ích của bể, chọn h = 2.5m ( h = 2.5-5.5m) ( Theo xử lý nước thải đô thị và khu công nghiệp- Lâm Minh Triết) Chiều cao xây dựng bể tiếp xúc khử trùng H=h + hbv =2.5 +0.5 =3m Chọn chiều cao bảo vệ hbv = 0,5 m Kích thước bể L*B*H = 4*2.5*3 Bể tiếp xúc gồm 3 ngăn, số vách ngăn là 2 được xây gạch có chiều cao bằng chiều cao bể, bề rộng ngăn =80% x B = 80% x 2.5 =2(m) Khoảng cách giữa các vách ngăn Bảng 5.10: Tóm tắt kích thước bể khử trùng tiếp xúc Chiều dài bể 4m Chiều rộng bể 2.5m Chiều cao bể 3m Số bể 1 Bể chứa bùn Chọn thời gian lưu bùn là 15 ngày Lượng bùn sinh ra từ bể lắngI và lắng II, Q = 1.55m3/ngày Thể tích bể chứa bùn W = Q*t = 1.55 * 15 = 23,25 m3 Kích thước bể: L x B x H = 4m x 3m x 2m Kích thước xây dựng: L x B x (H + hbv) = 4m x 3m x (2m + 0.5m) Chọn chiều cao bảo vệ hbv = 0.5m Bảng 5.11: tóm tắt kích thước bể chứa bùn: Ký hiệu Kích thước L x B x (H + hbv) 4m x 3m x (2m + 0.5m) Chương 6: TÍNH TỐN KINH PHÍ Chi phí xây dựng Tổng hợp dự tốn phần xây dựng STT Hạng mục SL ĐV Đơn giá Thành tiền 1 Hầm bơm 15 m3 2.500.000 38.750.000 2 Bể điều hoà 115.5 m3 2.500.000 288.750.000 3 Bể lắng I 52,8 m3 2.500.000 132.000.000 5 Bể biofor 220 m3 2.500.000 550.000.000 6 Bể lắng 2 84.39 m3 2.500.000 210.975.000 7 Bể khử trùng 30 m3 2.500.000 75.000.000 8 Bể chứa bùn 30 m3 2.500.000 75.000.000 9 Nhà đặt thiết bị 9 m2 1.500.000 13.500.000 10 Nhà điều hành 9 m2 1.500.000 13.500.000 Cộng 1.425.975.000VNĐ Tổng hợp dự tốn phần thiết bị STT HẠNG MỤC ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT SL ĐƠN GIÁ (VNĐ) THÀNH TIỀN (VNĐ) Hầm bơm 1 Bơm nước thải dạng bơm chìm Q=25 -35 m3/h, H=7-12m - Điện áp 0,75 kw/380V/3pha 2 7.800.000 15.600.000 Song chắn rác 1 Thiết bị tách rác - Q = 25 - 35 m³/h - Vật liệu: Inox - Kích thước khe: 2mm 1 4.500.000 4.500.000 Bể điều hoà 1 Bơm nước thải dạng bơm chìm - Q=25- 35 m3/h, H=7-12m - Điện áp 1.5kw/380V/3pha 2 10.292.000 20.584.000 Bể sinh học Biofor 1 Máy thổi khí - Q = 4,0 m3/phút. - H = 4m. - Điện áp 5.5 kw/380V/3pha 2 40.638.950 81.277.900 2 Đĩa phân phối khí - Đĩa thô -Đường kính: 250 mm 42 597.600 25.099.200 3 Hệ thống vật liệu dính bám - Loạii: plastic, có bề mặt riêng lớn. 60 7.425.000 445.500.000 4 Hệ thống giá đõ vật liệu dính bám - vật liệu: Inox304 1 85.700.000 85.700.000 Bể lắng I, II 1 Bơm bùn. - Q= 5 m3/h, H=7-12m - Điện áp 0,4kw/380V 2 8.580.000 17.160.000 Bể tiếp xúc khử trùng 1 Bồn hoá chất - Vật liệu: PE - Thể tích: 500 lít 2 1.564.000 3.128.000 2 Bơm đđịnh lượng hoá chất - Q= 50 l/h - Điện áp 0,04kw/220V 2 3.947.020 7894.040 Tổng cộng 686.343,14 Tổng chi phí xây dựng STT Chi phí Kí hiệu Cách tính Giá trị( VNĐ) 1 Thiết bị A 686.343,14 2 Xây dựng B 1.425.970.000 3 Thuế GTGT 10% C 10% (A+B) 142.665.634,3 4 Tổng cộng A+B+C 1.569.321.977 Giả sử thời gian khấu hao là 20 năm đđối với công trình xây dựng và10 năm đđối với thiết bị máy móc. Chi phí trung bình ngày = (110%A / 10 năm + 110%B / 20 năm)/ 365 (ngày/năm) = (754.977,454 VNĐ/ 10 năm + 1.568.567.000 VNĐ / 20 năm) / 365 (ngày/năm) = 215.079(VNĐ/ngày). Chi phí cho 1 m3 nước thải trong một ngày : Tđt = 215079(VNĐ/ngày) / 440 (m3) = 499(VNĐ/m3.ngày) Chi phí quản lý và vận hành Chi phí điện năng STT THIẾT BỊ ĐVT SL SLHĐ CS ĐIỆN (KW/H) TGVH ĐIỆN TIÊU THỤ(KW/H) Hầm bơm 1 Bơm nước thải bộ 2 1 0.75 18 13.5 Bể điều hoà 1 Bơm nước thải bộ 2 1 1.5 24 36.0 Bể phản ứng 1 Hệ thống moto + cánh khuấy bộ 1 1 0.75 24 18.0 2 Bơm đđịnh lượng háo chất bộ 3 2 0.04 24 1.92 Bể biofor hiếu khí 1 máy thổi khí bộ 2 1 5.5 24 132.0 Bể lắng 1, 2 1 Bơm bùn bộ 4 2 0.4 1 0.8 TỔNG 204 Chi phí điện năng cho 1m3 nước thải T1 = (204 kw/ngày×2000đ/kw)/ 440m3/ngày = 927,3 VNĐ/m3 Chi phí hoá chất Lượng clorine cần sử dụng trong 1 ngày là = 0.1125kg/h×24 = 2,7kg/ngày T2 = (2,7kg/ngày×10.000đ/kg) /(440m3/ngày)= 61,36VNĐ/m3 Chi phí nhân công Lượng nhân cơng: 01 người Chi phí cho 1 người 1.650.000 VNĐ/tháng T3 = 1.650.000vnđ/tháng)/(30ngày× 440m3/ngày) = 125vnđ/m3 Tổng chi phí cho 1 m3 nước thải trong 1 ngày = T1+T2+T3 = 1136,7vnđ/m3 Chương 7 : KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 7.1. Kết luận Nước thải sinh hoạt khu dân cư Thủ Thiêm – Quận 2 xả thải sông với những thành phần tính chất: COD , BOD, SS, N, P. Nồng độ các chất ô nhiễm này đã vượt quá quy chuẩn cho phép theo QCVN14:2008/Cột A áp dụng cho khu dân cư. Hiệu quả xử lý COD của bể biofor hiệu quả hơn bùn hoạt tính. Khả năng xử lý chất rắn lơ lửng của bể biofor hiệu quả hơn bùn hoạt tính. Công nghệ xử lý sinh học đơn giản, dễ thực hiện, hiệu quả xử lý cao. Công nghệ xử lý sinh học bằng bể biofor giá thành thấp có thể áp dụng dễ dàng, rộng rãi. Bể biofor có tính khả thi và mang lại hiệu quả kinh tế cao. Có thể phục vụ cho mục đích xử lý nước thải sinh hoạt khu dân cư Thủ Thiêm – Quận 2 và các dự án quy hoạch các khu dân cư và trung cư cao tầng. 7.2. Kiến nghị Trong quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa ở nước ta hiện nay, có thể nói mô hình quy hoạch khu dân cư là cần thiết và cấp bách để giải quyết nhà ở cho người dân nhưng bên cạnh đó vấn đề ô nhiễm môi trường đã nảy sinh đang đe doạ đến đời sống của nhiều hộ dân trong và ngoài khu quy hoạch. Đặc biệt là ô nhiễm môi trường do nước thải sinh hoạt đã làm tăng nguy cơ ô nhiễm nguồn nước ngầm và nguồn nước mặt. Vì thế việc quy hoạch gắn liền với bảo vệ môi trường là yêu cầu cấp bách cho vấn đề quy hoạch hiện nay của cả nước nói chung và Thành phố Hồ Chí Minh nói riêng. Cần phải rà soát lại tất cả những khu dân cư, khu tái định cư đã hoạt động để có biện pháp giải quyết, khắc phục cho những nơi chưa có hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt. Kiểm tra toàn bộ các dự án đang xây dựng và những dự án sắp xây dựng để có biện pháp buộc chủ đầu tư đầu tư xây dựng hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt cho dự án. Áp dụng những biện pháp xử lý nước thải sinh hoạt tại từng hộ dân: như công nghệ xử lý Yokaso hay bể tự hoại hoàn chỉnh để giảm thiểu ô nhiễm tại nguồn. Tăng cường công tác giáo dục và nâng cao ý thức cho người dân, cộng đồng và xã hội về bảo vệ môi trường. Cần phải có quy hoạch tổng thể gắn kết việc phát triển kinh tế đi đôi với việc bảo vệ môi trường nhằm mục tiêu phát triển bền vững.