Đề tài Nghiên cứu mô hình bể lọc sinh học ứng dụng xử lí nước thải bệnh viện Krôngnăng - Đăklăk

giản) 1.6.2. Cơ chế chung : Hấp thụ và kết cặn hạt lơ lửng và chất keo không lắng thành bông sinh học hay màng sinh học. Chuyển hóa (oxy hóa ) các chất hòa tan và các chất dễ phân hủy sinh học thành những sản phẩm cuối cùng. Chuyển hóa và khử chất dinh dưỡng (N, P). 1.6.3. Quá trình sinh trưởng bám dính – màng sinh học [12] Khả năng oxy hóa các chất hữu cơ có trong nước thải khi chảy qua hoặc trực tiếp tiếp xúc. Có màu xám hay màu nâu tối, dày từ 1- 3 mm hoặc hơn do sinh khối của vi sinh vật bám trên màng. Màng sinh học được coi là một hệ tùy tiện, với hệ vi sinh vật là chủ yếu.Vật liệu sử dụng làm giá thể bám dính được làm bằng PVC (Fine Reputation Co.Ltd, Taiwan) Với thông số diện tích bề mặt 110 m2 /m3, thể tích lỗ rỗng 99,2%. Hình 1.6.3: Giá thể bám dính làm bằng vật liệu PVC- Biological Fixed Material Tác nhân sinh trưởng bám dính: - Gồm các loài Achromoabacterial, Alcaligenes, Flavolbacterium, Pseudomonas, Sphaerotilus và Zooglea. - Vi sinh vật trong thiết bị lọc sinh học nhỏ giọt Zoogleal, Nấm Fusarium và Leptomitus, tảo Stigeoclonium, Oscillatoria, Protozo Ami, Protozoa flagellated… - Vi sinh vật trong các hồ ổn định : tảo lục Euglena, Chlorella, Chlamydomonas, Chlorogonium và Scenedesmus, Protozoa: Pramecium, Glaucoma và Copidium, Euplotes, Vorticella, các Roftifer: Epiphanes, Philodina, và Proales, Diaptomus, và Cyclops… 1.6.4. Các quá trình sinh học trong xử lí nước thải Quá trình phân hủy hiếu khí nước thải gồm 3 giai đoạn: Oxy hóa các chất hữu cơ. Tổng hợp tế bào mới. Phân hủy nội bào. 1.6.5. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình xử lí sinh học. Quá trình xử lí sinh học trong xử lí nước thải thường chịu tác động của một số yếu tố sau đây: Nồng độ chất hữu cơ : BOD5:N:P =100/:5:1 Hoặc 200:5:2 (Bùn hoạt tính) Hàm lượng tạp chất. Nhiệt độ, pH, các nguyên tố vi lượng, kim loại… Hàm lượng oxy trong nước thải. Lưu lượng nước thải. Hệ thống xử lí: chế độ thủy động 1.7. Hiệu quả xử lí một số công trình hiện hữu Lựa chọn sơ đồ công nghệ của trạm xử lý nước thải bệnh viện dựa vào các yếu tố cơ bản sau: Lưu lượng nước thải và qui mô bệnh viện. Thành phần và đặc tính của nước thải. Mức độ cần thiết xử lý nước thải. Tiêu chuẩn xả nước thải vào nguồn tiếp nhận. Điều kiện mặt bằng và đặc điểm địa chất thuỷ văn của khu vực. Các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật. 1.7.1. Hệ thống xử lí bằng phương pháp bể sinh học ASBC [6] Phương pháp lọc sinh học ASBC là quá trình xử lí nước thải bằng phương pháp sinh học sử dụng các vi sinh vật không di động và bám dính trên bề mặt các vật liệu rắn để tiếp xúc thường xuyên hay di động đối với nước thải. Hệ thống xử lí bằng phương pháp bể sinh học ASBC với sự kết hợp giữa bùn hoạt tính và lọc bám dính có khả năng xử lí hiệu quả các hợp chất hữu cơ và N, P có trong nước thải. Đồng thời các song chắn rác thô và tinh cũng được lắp đặt tại đầu vào các bể tiếp nhận và bể điều hòa để tách chất thải rắn có trong nước thải, giúp nâng cao hiệu quả xử lý của quá trình lọc. Hiện nay phương pháp bể sinh học ASBC được ứng dụng trong xử lí nước thải sinh hoạt, nước thải bệnh viện, khách sạn…đạt hiệu quả xử lí cao. Nước thải sinh hoạt, nước thải điều trị, giặt là Nước thải nhà bếp Nước thải tắm Nước thải vệ sinh Song chắn rác Bể Lắng Bể ASBC Bể điều hòa Bể tự hoại Bể Tiếp Nhận Bể tách dầu Bồn hoá chất Bể Nén Bùn Bể Khử Trùng Nguồn Tiếp Nhận Đem Xử Lí Máy Thổi Khí Bùn Hồi Lưu Sơ đồ quy trình công nghệ: Hình 1.7.1.: Sơ đồ xử lí nước thải bệnh viện bằng phương pháp sinh học ASBC  Thuyết minh sơ đồ công nghệ phương pháp bể lọc sinh học Nước thải từ các khoa của bệnh viện theo mạng lưới thoát nước riêng , nước chảy qua mương dẫn có đặt song chắn rác, ở đây nước thải sẽ được loại bỏ các chất hữu cơ hoặc những chất có kích thước lớn như bao ni lông, ống chích, bông băng, vải vụn, …nhằm tránh gây tắc nghẽn các công trình phía sau. Sau đó nước thải được dẫn vào bể điều hòa để ổn định lưu lượng và nồng độ, tránh hiện tượng quá tải vào các giờ cao điểm, do đó giúp hệ thống xử lý làm việc ổn định và giảm kích thước các công trình đơn vị tiếp sau. Trong bể điều hòa có bố trí hệ thống thổi khí nhằm xáo trộn hoàn toàn nước thải không cho cặn lắng trong bể đồng thời cung cấp O2 để giảm một phần BOD. Sau đó nước thải sẽ được đưa vào bể ASBC thực hiện quá trình phân hủy hiếu khí các chất hữu cơ có khả năng phân hủy sinh học ở dạng hòa tan và dạng bám dính vào màng vi sinh . Trong bể ASBC được cấp khí và khuấy trộn nhằm tăng hàm lượng oxy hòa tan và quá trình oxy hóa các chất hữu cơ trong nước thải. Sau đó nước thải chảy vào bể lắng để lắng cặn sinh học và bùn hoạt tính. Từ bể lắng nước chảy sang bể khử trùng để loại các vi sinh vật gây bệnh trước khi thải vào nguồn tiếp nhận. Bùn hoạt tính từ bể lắng một phần tuần hoàn lại vào bể ASBC, phần còn lại được dẫn vào bể nén bùn.Tại bể nén bùn, bùn được tách nước để làm giảm độ ẩm của bùn, phần nước tách từ bùn sẽ được tuần hoàn vào bể điều hòa. Phần bùn từ bể nén bùn sẽ được vận chuyển ra sân phơi bùn để khử hoàn toàn nước và bùn này có thể sử dụng để làm phân bón. Ưu điểm: Chiếm ít diện tích, đơn giản dễ vận hành . Khởi động nhanh, khả năng loại bỏ các chất phân hủy chậm. Lượng bùn sinh ra thấp. Chịu được biến động về nhiệt độ và tải lượng ô nhiễm. Khử mùi cao. Chi phí xử lí thấp. Đa dạng về thiết bị Nhược điểm: Hệ thống dễ bị tắc do sự phát triển nhanh chóng của vi sinh hiếu khí khi tải trọng lớn. BOD đầu vào < 500 (mg/l) Phương pháp hiếu khí Arotank [6] Bể Aerotank là công trình nhân tạo xử lí nước thải bằng phương pháp sinh học hiếu khí, trong đó người ta cung cấp oxy và khuấy trộn nước thải với bùn hoạt tính. Cấu trúc Aerotank phải thỏa mãn 3 điều kiện : Giữ được liều lượng bùn cao trong aerotank. Cho phép vi sinh phát triển liên tục ở giai đoạn bùn trẻ. Đảm bảo lượng oxy cần thiết cho vi sinh ở mọi điểm của aerotank. Sơ đồ quy trình công nghệ: Bể Aerotank Bể Lắng 2 Khử Trùng Môi Trường Bể Nén Bùn Sân phơi bùn Bùn Máy chắn rác Tuần hoàn Máy Thổi Khí Máy Thổi Khí Nước Thải Bệnh Viện Song Chắn Rác Bể Điều Hòa Bể Lắng 1 Hình 1.7.2: Quy trình xử lí nước thải bệnh viện bằng phương pháp Aerotank Thuyết minh sơ đồ công nghệ phương pháp hiếu khí Aerotank Nước thải từ các khoa của bệnh viện theo mạng lưới thoát nước riêng , nước chảy qua mương dẫn có đặt song chắn rác, ở đây nước thải sẽ được loại bỏ các chất hữu cơ hoặc những chất có kích thước lớn như bao ni lông, ống chích, bông băng, vải vụn, …nhằm tránh gây tắc nghẽn các công trình phía sau. Sau đó nước thải được dẫn vào bể điều hòa để ổn định lưu lượng và nồng độ, tránh hiện tượng quá tải vào các giờ cao điểm, do đó giúp hệ thống xử lý làm việc ổn định và giảm kích thước các công trình đơn vị tiếp sau. Trong bể điều hòa có bố trí hệ thống thổi khí nhằm xáo trộn hoàn toàn nước thải không cho cặn lắng trong bể đồng thời cung cấp O2 để giảm một phần BOD. Sau đó nước thải chảy vào bể lắng 1 nhằm lắng cặn lơ lửng và một phần BOD. Sau đó nước thải sẽ được đưa vào bể Aerotank thực hiện quá trình phân hủy hiếu khí các chất hữu cơ có khả năng phân hủy sinh học ở dạng hòa tan và dạng lơ lửng. Trong bể Aerotank được cấp khí và khuấy trộn nhằm tăng hàm lượng oxy hòa tan và quá trình oxy hóa các chất hữu cơ trong nước thải. Sau đó nước thải chảy vào bể lắng 2 để lắng cặn sinh học và bùn hoạt tính. Từ bể lắng 2 nước chảy sang bể khử trùng để loại các vi sinh vật gây bệnh trước khi thải vào nguồn tiếp nhận. Bùn hoạt tính từ bể lắng 2 một phần tuần hoàn lại vào bể Aerotank, phần còn lại được dẫn vào bể nén bùn.Tại bể nén bùn, bùn được tách nước để làm giảm độ ẩm của bùn, phần nước tách từ bùn sẽ được tuần hoàn vào bể điều hòa. Phần bùn từ bể nén bùn sẽ được vận chuyển ra sân phơi bùn để khử hoàn toàn nước và bùn này có thể sử dụng để làm phân bón. Ưu điểm: Công nghệ đơn giản. Vận hành đơn giản. Giá thành đầu tư ban đầu thấp vì công nghệ chủ yếu là bê tông cốt thép. Nhược điểm : VSV phát triển trong bể Aerotank thường rất chậm và sinh khối tạo ra không nhiều. Hiệu quả xử lý không cao vì công nghệ đơn giản. Phương pháp yếm khí UASB [6] Nguyên lí xử lí kị khí Quá trình lên men acid (phân hủy hợp chất cao phân tử): Cellulose Acetate +rượu Lipid Acid hữu cơ Protein H20 ,CO2,NH3,H2S Biến chất hữu cơ đơn giản thành acid béo +chất hữu cơ hào tan. Quá trình lên metan hóa (lên men metan): Lấy năng lượng từ phản ứng tạo CH4. Không có sự hiện diện của oxy. Cần nhiệt độ cao. Sơ đồ công nghệ: Nước thải sinh hoạt, nước thải điều trị, giặt là Nước thải nhà bếp Nước thải tắm Nước thải vệ sinh Song chắn rác Bể tự hoại Bể Tiếp Nhận Bể tách dầu Bể Lắng 2 Bể UASB Bể điều hòa Bồn hoá chất Bể Nén Bùn Bể Khử Trùng Nguồn Tiếp Nhận Đem Xử Lí Máy Thổi Khí Bùn Hồi Lưu Bể Lắng 1 Hình 1.7.3: Quy trình xử lí nước thải bệnh viện bằng phương pháp UASB  Thuyết minh sơ đồ công nghệ phương pháp yếm khí: Về phần cơ bản giống sơ đồ công nghệ phương án 1 nhưng thay bể Aerotank bằng bể UASB. Trong bể UASB có lớp cặn tồn tại dạng lơ lửng chứa rất nhiều VSV yếm khí, nước thải sẽ tiếp xúc với các hạt cặn bùn này và xảy ra phản ứng sinh hóa , phần lớn các chất hữu cơ chuyển thành khí(trong đó 70-80% là khí methan, 20-30% là khí cacbonic và một số loại khí khác). Ưu điểm: Chi phí đầu tư, vận hành thấp. Lượng hóa chất cần bổ sung ít, không đòi hởi cấp khí, đỡ tốn năng lượng . Có thể thu hồi, tái sử dụng năng lượng từ biogas. Lượng bùn sinh ra ít, cho phép vận hành với tải trọng hữu cơ cao, giảm diện tích công trình. Công nghệ đơn giản. Nhược điểm: Thời gian vận hành bể UASB khá lâu. Khó kiểm soát trạng thái và kích thước hạt bùn. Dễ bị sốc tải khi chất lượng nước vào biến động. Bị ảnh hưởng bởi các chất hại. Hiệu quả xử lý thấp vì công nghệ đơn giản. 1.7.4. Phương pháp SBR (Sequency Batch Reactor) [7] Bể SBR là hệ thống xử lí nước thải với bùn hoạt tính theo kiểu làm đầy và xả cặn, hoạt động theo chu kì gián đoạn (do quá trình làm thoáng và lắng trong được thực hiện trong cùng một bể). Các bước xử lí trong chu kì hoạt động bể SBR gồm 5 giai đoạn: Giai đoạn 1: Bơm nước vào bể Giai đoạn 2: Khuấy trộn Giai đoạn 3: Sục khí Giai đoạn 4: Lắng Giai đoạn 5: Xả nước Tiếp tục thực hiện xử lí theo chu kì mẻ nước thải khác Sơ đồ quy trình công nghệ: Nước thải sinh hoạt, nước thải điều trị, giặt là Nước thải nhà bếp Nước thải tắm Nước thải vệ sinh Song chắn rác Bể tự hoại Bể Tiếp Nhận Bể tách dầu Bộ lọc tinh Bể RBC Bể điều hòa Bồn hoá chất Bể Nén Bùn Bể Khử Trùng Nguồn Tiếp Nhận Đem Xử Lí Máy Thổi Khí Bùn Hồi Lưu Thiết bị lọc rác tinh Máy thổi khí Hình 1.7.4: Quy trình xử lí nước thải bệnh viện bằng phương pháp RBC  Thuyết minh quy trình công nghệ: Nước thải của bệnh viện được thu gom về hố gom. Tại đây nước thải được bơm qua song chắn rác vào bể điều hòa. Bể điều hòa có nhiệm vụ ổn định lưu lượng và nông độ nước thải, tạo nên chế độ làm việc ổn định cho các công trình xử lí phía sau, tránh hiện tượng quá tải. Bể điều hòa được lắp đặt hệ thống sục khí để khuấy trộn và giảm một phần BOD. Nước sau khi trung hòa được bơm luân phiên vào bể SBR. Bể SBR là khâu quan trong nhất của các nhà máy, được điều chỉnh tự động bằng chương trình trong tủ PLC. Sau khi xử lí sinh học nước thải được đưa vào bể chứa và bơm lên hai bộ lọc tinh. Tại đây phần lớn các tạp chất lơ lửng, keo và vi khuẩn bị loại. Trên bề mặt lọc có thanh gạt để tránh trường hợp tắc nghẽn trên các thành lỗ rỗng. Bùn cặn từ bể lọc tinh được đưa trở lại bể điều hòa. Nước thải sau khi xử lí được đưa qua bể tiếp xúc để khử trùng bằng chlorine và được đưa ra ngoài theo hệ thống cống rãnh của khu chế xuất. Độ ẩm của bùn dư từ bể SBR có độ ẩm cao từ 98% - 99,5%. Do đó bùn cần được nén lại ở bể nén bùn trọng lực để giảm độ ấm xuống còn 95% - 96%. Nước tách bùn được đưa trở ngược về bể điều hòa. Máy làm khô cặn bằng lọc ép băng tải được sử dụng nhằm đưa độ ẩm của bùn về 15-25%. Sau khi được ép, bùn khô được xe chở bùn đi thải bỏ. Nếu nước thải đầu ra chưa đạt yêu cầu thì được đưa trỏ lại xử lí qua bể than hoạt tính. Bể than lọc hoạt tính có phạm vi hấp thụ rất mạnh, phần lớn các hợp chất hữu cơ hòa tan được giữ trên bề mặt, các phân tử phân cực nhẹ thường là các chất tạo ra mùi, vị của nước và các phân tử có trọng lượng tương đối lớn được giữ lại trên bề mặt lớp than hoạt tính. Ưu điểm Công nghệ phù hợp với đặc điểm nước thải có thể xử lí bằng vi sinh. Công nghệ SBR kết hợp thiết bị sục khí và bể lắng trong cùng một bể, không cần hoàn lưu bùn, quá trình xử lí đơn giản, không cần bể lắng 1 và 2, không cần hệ thống tuần hoàn bùn, vận hành tự động, giảm diện tích đất xây dựng và chi phí đầu tư, quá trình xử lí ổn định: khi sinh khối thích nghi với một khoảng rộng nồng độ chất nền và DO thì quá trình xử lí không bị ảnh hưởng bởi tải lượng BOD, có khả năng xử lí đạt tiêu chuẩn cao, một bể SBR xử lí nước thải điển hình có thể xử lí với đầu ra như sau: BOD < 15 mg/l, TSS < 20, NH3 –N < 2mg/l, Ni tơ tổng <10mg/l. Khi vận hành đúng các quy trình hiếu khí, thiếu khí và yếm khí thì hệ thống SBR có khả năng khử được các hợp chất chứa N, P. Bồn lọc tinh và than hoạt tính cho phép loại bỏ gần hết COD và SS còn lại sau quá trình bùn hoạt tính. Giảm chi phí do giảm thiểu nhiều loại thiết bị so với quy trình cổ điển Nhược điểm Bể điều hòa phải lớn, chi phí vận hành cho bùn hoạt tính khá lớn. Kiểm soát quá trình rất khó, đòi hỏi hệ thống quan trắc các chỉ tiêu tinh vi, hiện đại. Do có nhiều phương tiện điều khiển nên việc bảo dưỡng bảo trì khó khăn. Có khả năng nước đàu ra ở giai đoạn xả ra cuốn theo các bùn khó lắng, váng nổi Do đặc điểm không rút bùn ra nên hệ thống đẽ bị nghẹt bùn. Chỉ phù hợp xử lí các công trình có có lưu lượng nước thải thấp. 1.7.5. Phương pháp lọc sinh học [7] Lọc sinh học nhỏ giọt là loại bể sinh học với vật liệu tiếp xúc không ngập nước. Nước thải được chia thành các màng nhỏ chảy qua vật liệu đệm sinh học và nhờ sự có mặt của các vi sinh vật phân hủy hiếu khí trên lớp màng vật liệu mà các chất hữu cơ trong nước thải được loại bỏ. Bể lọc sinh học nhỏ giọt rất đa dạng gồm các loại: lọc sinh học nhỏ giọt quay, biophin nhỏ giọt gồm các nửa ống hình trụ được bố trí ngang thành hàng song song với nhau có bề mặt lõm quay lên, bể lọc sinh học thô. Thiết bị lọc nhỏ giọt thường bao gồm 5 thành phần chính: môi trường lọc đệm, bể chứa, hệ thống cung cấp nước thải, cống thoát ngầm và hệ thống thông gió. Môi trường lọc đệm thường cung cấp cho bề mặt của hệ thống các vi sinh vật tăng trưởng, tồn tại trong các loại vật chất như đá, gỗ, chất dẻo tổng hợp với nhiều loại và hình dạng khác nhau, nhưng thường dùng nhất là đá có đường kính 25-100 mm. Bể chứa dùng để chứa môi trường đệm và nước thải cần xử lí đồng thời kiểm soát ảnh hưởng của gió. Bể chứa thường xây bằng bê tông hoặc vật liệu làm bằng sợi thủy tinh, thép cóa sơn ngoài. Hệ thống cung cấp nước thải cung cấp nước thải cho môi trường đệm. Việc cung cấp đều đặn là cần thiết để duy trì trạng thái ẩm ướt cho toàn bộ phận đệm. Cống thoát ngầm có 2 chức năng. Thứ nhất là để tập trung dòng chảy thoát ra để chuyển đi để xử lí tiếp ở nơi khác hay thải ra môi trường. Thứ hai là để tạo ra khoảng trống để không khí bên ngoài có thể lưu thông vào tầng đệm cung cấp lượng oxy cần thiết cho sự chuyển hóa hiếu khí. Hệ thống thông gió cung cấp không khí cho hệ thống lọc bằng các thiết kế thổi gió tự nhiên hay được cung cấp một cách thụ động. Sơ đồ quy trình công nghệ: Hình 1.7.5: Quy trình xử lí nước thải bệnh viện bằng phương pháp lọc nhỏ giọt Thuyết minh quy trình: Nguyên lí hoạt động: Dựa trên nguyên lí của các quá trình hoạt động của vi sinh vật ở màng sinh học, oxy hóa các chất bẩn hữu cơ có trong nước. Vi sinh vật cố định bám dính và phát triển trên bề mặt vật liệu đệm dạng rắn tạo thành các lớp màng sinh học (biofilms) Vi sinh vật tiếp xúc với nước thải và tiêu thụ cơ chất (chất hữu cơ, dinh dưỡng, khoáng chất) làm sạch nước. Các quá trình vi sinh trong bể lọc: Giai đoạn chậm (lag-phase) Giai đoạn tăng trưởng (log-growth phase) Giai đoạn cân bằng (stationary phase) Giai đoạn chết (log-death phase) Ưu điểm Rút ngắn thời gian xử lí. Đồng thời có thể xử lí hiệu quả nước thải qua quá trình khử Nitrat hoặc phản ứng Nitrat hóa. Giảm việc trông coi Tiết kiệm năng lượng vì không khí chủ yếu lấy từ nguồn tự nhiên. Hiệu quả xử lí cao. Nhược điểm Không khí ra khỏi lọc thường có mùi hôi thối và xung quanh lọc có nhiều ruồi muỗi. Hiệu suất làm sạch nhỏ hơn với cùng một tải lượng khối. Dễ bị tắc nghẽn. Rất nhạy cảm với nhiệt độ. Không khống chế được với quá trình thông khí, dễ bốc mùi. Chiều cao hạn chế, bùn dư không ổn định. Giá thành xây dựng cao. CHƯƠNG 2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Đối tượng nghiên cứu Nghiên cứu mô hình bể lọc sinh học tiếp xúc hiếu khí xử lí nước thải bệnh viện đa khoa huyện Krông Năng – Đăklăk Thành phần tính chất, lưu lượng nước thải bệnh viện đa khoa huyện Krông Năng – Đăklăk. 2.2. Phương pháp nghiên cứu 2.2.1. Phương pháp nghiên cứu Phương pháp hồi cứu số liệu Số liệu thứ cấp: Lấy số liệu từ phòng tài nguyên & môi trường huyện Krông Năng – Đăklăk về điều kiện tự nhiên, báo cáo đánh giá tác động môi trường... Số liệu sơ cấp: Thông qua quá trình quan sat trực tiếp, thực địa.. 2.2.2.Thời gian và địa điểm nghiên cứu 2.2.2.1. Thời gian nghiên cứu: Từ 9/11/2010 đến ngày 9/5/2011 2.2.2.2. Địa điểm nghiên cứu: Bệnh viện đa khoa Krông Năng – Đăklăk CHƯƠNG 3 ĐỀ XUẤT SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ 3.1 Cơ sở lựa chọn công nghệ xử lí Lưu lượng nước thải bệnh viện được tính như sau: Mỗi giường bệnh có một bệnh nhân và một người thăm nuôi. Mỗi giường bệnh có từ 1,1 – 1,25 người phục vụ bao gồm các chuyên môn y tế (Bác sĩ, y tá, dược sĩ, hộ lý…) cán bộ văn phòng, bảo vệ… Như vậy nếu tính người thăm nuôi, người khám, người chữa bệnh ngoại trú thì mỗi giường bệnh có thể tới 3,25 người. Theo tiêu chuẩn 5413:1988 lượng nước cấp từ 250 -300 lit /người/ngày, lấy bình quân lượng nước cấp là 250 lit/ngày. Lượng nước thải trong một ngày đêm của bệnh viện là: Với 100 giường x 3,25 người x 250 lit/người.ngày 103 x 80 % (lượng nước thải bằng 80 % lượng nước sử dụng ) = 65 m3/ngày. Ngoài ra một phần nước thải sinh hoạt chiếm một lượng khá lớn 35m3 từ các hoạt động sinh hoạt như tắm giặt… Bảng 3.1 Thành phần và nồng độ các chất trong nước thải bệnh viện so với tiêu chuẩn, quy chuẩn qui định TT Chỉ tiêu hóa lý Đơn vị Giá trị (#) TCVN 7382-2004 (Mức 1) Min Max Trung bình 1 Nhiệt độ 0C 20 31 27 40 2 pH - 6,9 7,58 7,15 5,5-9 3 Chất rắn lơ lửng (SS) mg/l 120 270 190 100 4 DO mg/l 0 1,2 0,5 - 5 BOD5 mg/l 120 320 210 50 6 COD mg/l 210 450 320 100(*) 7 NH4+ mg/l 18,5 35,3 25 10 8 PO43- mg/l 2,1 7,9 5,2 6 9 Coliform MPN/100 mL 4 x 107 2 x 109 2 x 108 5000 Nguồn :PGS.TS Trần Đức Hạ Nhận xét: Qua bảng cho thấy: Trong nước thải bệnh viện các chỉ tiêu (giá trị max) như: Chất rắn lơ lửng, các hợp chất hữu cơ, Amoni, Photphat và Coliform vượt tiêu chuẩn, quy chuẩn qui định.Cụ thể mức độ vượt và cơ chế tác động của các chất ô nhiễm trong nước thải bệnh viện như sau: Chỉ tiêu SS vượt quy chuẩn qui định.Tác động của chất thải rắn làm tăng độ đục của nguồn nước. Độ đục cao sẽ giảm khả năng lan truyền của ánh sáng, giảm độ oxy hòa tan trong nước. Chỉ tiêu BOD vượt 6,4 lần; COD vượt quy chuẩn 4,5 lần: Các chỉ tiêu này biểu hiện hàm lượng các chất hữu cơ trong nước thải cao. Sự có mặt của các chất hữu cơ có trong nước sẽ xảy ra các quá trình các vi sinh vật sử dụng oxy hòa tan trong nước để phân hủy các chất hữu cơ này .Qua đó, sẽ dẫn đến việc suy giảm nồng độ oxy hòa tan. Lượng oxy hòa tan giảm sẽ tác động đến quá trình hô hấp cử hệ sinh thái dưới nước làm giảm khả năng phát triển, mức độ nặng sẽ gây chết và phân hủy tiếp tục gây ảnh hưởng đến chất lượng nguồn nước. Chỉ tiêu Amoni vượt 3,53 lần: photphat vượt 1,3 lần. Đây là các chỉ tiêu thể hiện hàm lượng, các chất dinh dưỡng trong nước thải cao. Qua đó các loại rong, tảo sẽ phát triển nhanh chóng gây hiện tượng phú dưỡng nguồn nước. Tác động kéo dài là các loại rong, tảo sẽ chết và phân hủy làm tăng hàm lượng hợp chất hữu cơ gây ô nhiễm nguồn nước nghiêm trọng. Chỉ tiêu coliform vượt 400000 lần. Nước có nhiễm các loại vi khuẩn gây bệnh thường là nguyên nhân của các dịch bệnh thương hàn, lỵ. Vi khuẩn thương hàn có thể sống 4 tuần trong giếng, 25 ngày trong nước hồ và nước sông. Vi khuẩn gây bệnh lỵ có thể sống 6-7 ngày trong nước sau đó có thể lan bệnh tật cho con người… Coliform là nhóm vi khuẩn đường ruột hình que, hiếu khí hoặc kị khí hay nhóm tùy nghi và đặc biệt là Escherichia coli (E.coli), E.coli là một vi khuẩn có nhiều trong phân tươi người, động vật. Ngoài ra E.coli còn tìm thấy trong môi trường đất và nước bị nhiễm phân. E.Coli sinh nội độc tố thông qua sự sản sinh các nội độc tố kém chịu nhiệt (LT - Lable toxins), nội độc tố chịu nhiệt (ST - Stable toxins). Nhóm này xâm nhập vào tế bào và tạo khuẩn lạc dày trên niêm mạc ruột . Dựa vào đặc điểm trên của nước thải bệnh viện, so sánh các phương pháp đã nêu ở phần trên tôi nhận thấy phương pháp xử lí nước thải bệnh viện đa khoa Krông Năng bằng phương pháp bể lọc sinh học (ASBC) là thích hợp và có hiệu quả kinh tế, kỹ thuật : Khả năng xử lí được N, P, Coliform cao so với các công nghệ khác. Đây là công nghệ xử lí kết hợp giữa bùn hoạt tính và có giá thể hiệu quả xử lí đạt hiệu quả cao: 87,8% đối với COD, 71,2% đối với N, 83,6% đối với tổng P, 99,98% đối với Coliforms đạt tiêu chuẩn loại I TCVN 7382-2004. Lưu lượng nước thải tương đối thấp nên thời gian xử lí nhanh, nhờ có thêm giá thể nên tăng thời gian lưu bùn 2-3 lần. Tính chất nước thải, tiêu chuẩn quy định xả ra nguồn tiếp nhận, diện tích hệ thống xử lí và chi phí xây dựng phù hợp với điều kiện bệnh viện. BOD < 500. Nước thải y tế phát sinh từ quá trình khám chữa bệnh, xét nghiệm cho bệnh nhân được thu gom thẳng về trạm xử lí tập trung. Nước thải sinh hoạt sau khi xử lí qua hầm tự hoại sẽ được dẫn qua hệ thống xử lí nước thải đưa vào hệ thống xử lí tập trung. Nước thải sau khi xử lí sẽ được thoát ra hệ thống thoát nước chung của thị trấn. Đối với nước thải từ bếp ăn sẽ được thu gom riêng và qua hệ thống bẫy rác, gạn tách dầu mỡ và thức ăn thừa trước khi cho qua bể tự hoại xử lí chung với nước thải sinh hoạt từ các nhà vệ sinh. 3.2 Đề xuất quy trình công nghệ Nước thải từ WC Nước thải từ nhà bếp Nước thải do vệ sinh y tế Nước thải do vệ sinh y tế Xử lí hóa lí –hóa học Nước thải tráng rửa phim X Nước thải của quá trình XLNT lò đốt Thu gom chung với rác thải sinh hoạt Nguồn tiếp nhận Bể tự hoại Bẫy rác tách dầu Thu gom chung với rác thải sinh hoạt Hệ thống xử lí nước thải tập trung Sơ đồ công nghệ Hình 3.2.1: Sơ đồ quy trình xử lí nước thải bệnh viện đa khoa Krông Năng Hầm tự hoại Nước thải sinh hoạt của mỗi nhà vệ sinh được xử lí bằng các bể tụ hoại 3 ngăn riêng biệt . Bể tự hoại là công trình xử lí nước thải sơ bộ gồm 2 chức năng: Lắng nước thải và lên men cặn lắng. Thời gian nước lưu trong bể từ 1- 3 ngày nên vận tốc nước chảy trong bể rất bé. Do đó trong quá trình chuyển động, các hạt cặn sẽ chịu tác dụng của trọng lực, lắng dần xuống đáy bể. Cặn lắng giữ lại trong bể từ 3 – 6 tháng, các chất hữu cơ trong cặn lắng sẽ bị phân hủy nhờ hoạt động của các vi sinh vật yếm khí. Nhờ vậy, cặn sẽ lên men, mất mùi hôi và giảm thể tích. Tốc độ lên men nhanh hay chậm phụ thuộc vào nhiệt độ, độ pH của nước thải, lượng vi sinh vật có trong lớp cặn... Nhiệt độ càng cao tốc độ lên men cặn càng nhanh. Kết quả của quá trình lên men cặn là sẽ xử lý được cặn tươi, các chất hữu cơ sẽ bị phân huỷ thành các chất đơn giản gồm H2O, CO2, CH4... Độ ẩm của cặn tươi vào bể và cặn khi lên men tương ứng là 95% và 90%. Bùn cặn ở đáy bể được hút định kỳ 6 tháng/lần và đem đi xử lý. Mỗi lần lấy phải để khoảng 20% lượng cặn đã lên men lại trong bể để làm giống men cho bùn cặn tươi mới lắng, tạo điều kiện cho quá trình phân huỷ cặn. Hiệu quả xử lí các chất ô nhiễm khoảng 30%(riêng các chất cặn rắn được giữ lại gần như hoàn toàn). Nước vào Nước ra Hình 3.2.2: Mô hình bể tự hoại 3 ngăn Bảng 3.2.1 Tải lượng ô nhiễm từ nước thải sinh hoạt Chất Ô Nhiễm Nồng độ chất ô nhiễm TCVN 7382-2004 loại I Chưa Xử lí Qua Bể Tự Hoại pH 5 – 9 5 – 7 6,5-8,5 BOD5 450 – 540 100 – 200 20 SS 700 – 1450 80 – 160 50 Nitrat (NO3-) 50 – 100 20 – 40 60 Tổng Chlorine 106 -109 Giảm được 1000 (Nguồn: xử lí nước thải, Hoàng Huệ) Nhận xét: So với TCVN 7382- 2004 (loạiA) thì nước thải sau bể tự hoại thông thường không đạt tiêu chuẩn, do đó bệnh viện sẽ có biện pháp khống chế nguồn ô nhiễm này trước khi thải bỏ. Hệ thống xử lí nước thải tập trung Nước thải bệnh viện Bể tiếp nhận Bể điều hòa Bể ASBC Bể lắng Bể khử trùng Môi trường Bể chứa bùn Chlorine trùng Máy thối khí Hình 3.2.3 Sơ đồ quy trình công nghệ xử lí nước thải ASBC Thuyết minh quy trình công nghệ: Nước thải sinh hoạt sau khi được xử lí sơ bộ qua bể tự hoại 3 ngăn cùng nước thải tắm, nước thải nhà ăn, căn tin theo hệ thống thoát nước chảy về hố gom của hệ thống xử lí nước thải tập trung. Sau khi tách rác bằng song chắn rác nước thải được bơm vào bể điều hòa. Bể điều hòa vừa để thu gom vừa có chức năng điều hòa lưu lượng và tính chất nước thải. Tại đây, định kỳ một lần một tuần nước thải được bổ sung vào một lượng BIOWC96 (3-5mg/l) hoặc DW97 (2-3mg/l) trong điều kiện pH từ 6,5-8 nhằm thủy phân sơ bộ các chất hữu cơ tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình oxy hóa tiếp theo. Sau đó nước thải chảy tràn vào bể xử lí sinh học hiếu khí (ASBC). Bể ASBC được chia làm 2 ngăn và được sục khí liên tục. Bể này được thiết kế theo phương pháp kết hợp giữa bùn hoạt tính và vật liệu lọc là giá thể bám dính. Thời gian lưu nước trong ngăn thiết bị này là 30 phút, ở bể này hàm lượng BOD trong nước thải sẽ xử lí với sự tham gia của vi sinh vật hiếu khí. Hiệu quả khử BOD có thể đạt 85-90%. Nước thải sau khi đã qua các quy trình xử lí hiếu khí sẽ được bơm lên ngăn lọc, từ đây nước thải sẽ chảy qua lớp đệm sinh học có màng vi sinh bám dính vi sinh. Ngăn lọc sinh học được thiết kế với các khe hút gió trên thành thiết bị, do đó không khí sẽ bị hút vào ngăn lọc và bị cuốn vào nước thải qua các nghách của lớp đệm tạo điều kiện tốt cho các vi sinh vật hiếu hoạt động và giảm chi phí điện năng dùng cho cấp khí. Nước sau đó được tự chảy qua bể lắng, ở bể này các chất lơ lửng và những lớp màng vi sinh già cỗi sẽ được giữ lại làm giảm hàm lượng SS. Quá trình tách bùn hoạt tính và cặn lơ lửng hữu cơ khác trong nước được thực hiện ở ngăn lắng trong cùng thiết bị này. Ngăn lắng được thiết bởi kiểu bản lắng đứng cho phép tăng bề mặt lắng, đồng thời rút ngắn thời gian lưu. Ngoài ra tại đây nước thải được bổ sung chất keo tụ PANC-95 (nồng độ đưa vào 5-8mg/l) có tác dụng tạo bông cặn to, tăng tốc độ lắng giúp cho quá trình tách bông bùn diễn ra nhanh chóng và giảm kích thước thiết bị. Nước thải đã qua xử lí sinh học và được lắng trong nhưng vẫn còn chứa một lượng nhất định các vi khuẩn gây bệnh, do đó nước sau khi lắng được chảy tràn qua bể khử trùng để diệt trừ vi khuẩn trước khi đưa ra môi trường. Hiệu quả và triệt để nhất là khử trùng bằng dung dịch Chlorine. Dung dịch Hypochloride Na hoặc Ca (NaOCl hoặc Ca(Ocl)2) được pha trộn và bơm định lượng với nồng độ 4-6mg Cl2/m3 nước thải. Việc định lượng Clo hoạt tính cần thiết cho khử trùng nhờ các thiết bị trộn, thiết bị pha Cl2 và các bơm định lượng Cl2 được lắp đặt đồng bộ. Thời gian tiếp xúc để loại bỏ vi sinh khoảng 20-40 phút. Nước thải đầu ra đạt tiêu chuẩn loại I TCVN 7382-2004 sẽ chảy về bể chứa nước thải đã xử lí để chảy ra rãnh thoát nước chung . Xử lí bùn Bùn và cặn lắng ở ngăn lắng và từng ngăn xử lí sinh học sẽ được bơm về bể chứa bùn. Tại đây, dưới tác dụng của quá trình lên men, phần lớn bùn cặn sẽ đuợc khoáng hóa cùng với sự tạo thành một số sản phẩm phụ của quá trình lên men CH4 ,H2S…Thể tích của bùn giảm một cách đáng kể. Mặt khác, tại đây men BIOWC 96 hoặc DW97 cũng được bổ sung nhằm đẩy nhanh quá trình phân hủy và diệt trừ khi thải ra môi trường. Bùn sau khi xử lí được hút đi xử lí định kì, phần còn lại hồi lưu về bể điều hòa tiếp tục được sử dụng xử lí nước thải. Bảng 3.2.2 Các thông số thiết kế và vận hành hệ thống hoạt hóa bùn xử lí nước thải Quá trình Thời gian lưu trung bình của tế bào, ngày Tỷ số F/M kg BOD5/m3 Tải lượng thể tích kgBOD/m3 Thời gian lưu thủy lực (h) Nồng độ MLSS mg/l Tỷ số tuần hoàn Qr/Q Chế độ dòng chảy Hiệu suất khử BOD Lượng không khí cần cấp m3/kg BOD Thông khí giảm dần 5-15 0,2-0,4 0,3-0,6 4-8 1500-3000 0,25-0,5 PF 85-95 45-90 Thông khí thông thường 4-15 0,2-0,4 0.6 4-8 1500-3000 0,25-0,5 PF 85-95 45-90 Thông khí theo bậc 4-15 0,2-0,4 0,6-1 3-5 2000-3500 0,25-0,75 PF 85-95 45-90 Khuấy trộn hoàn toàn 4-15 0,2-0,4 0,8-2 3-5 3000-6000 0,25-1 CM 85-95 45-90 Ổn định tiếp xúc 4-15 0,2-0,6 1-1,2 0,25-1 45-90 Bể tiếp xúc 0,5-1 1000-3000 PF 80-90 Bể ổn định 4-6 4000-10000 PF Thông khí cao tốc 4-15 0,4-1,5 1,6 0,5-2 4000-10000 1-5 CM 75-90 25-45 Thông khí bằng oxy tinh khiết 8-20 0,2-1 1,6-4 1-3 6000-8000 0,25-0,5 CM 85-90 Thông khí kéo dài 20-30 0,05-0,15 0,16-0,4 18-24 3000-6000 0,75-1,5 CM 75-90 90-125 (Nguồn:Trần Văn Nhân,Ngô thị Nga, giáo trình công nghệ xử lí nước thải) Nguyên lí hoạt động của bể lọc sinh học: Dựa trên nguyên lí của quá trình hoạt động của vi sinh vật ở màng sinh học, oxy hóa các chất bẩn hữu cơ có trong nước. Vi sinh vật cố định dính bám và phát triển trên bề mặt vật liệu đệm dạng rắn tạo thành các lớp màng sinh học (biofilms). Vi sinh vật tiếp xúc với nước thải và tiêu thụ cơ chất (chất hữu cơ, dinh dưỡng, khoáng chất) làm sạch nước. Các quá trình vi sinh trong bể lọc: Giai đoạn chậm (lagphase). Giai đoạn tăng trưởng (log-grouwth phase). Giai đoạn cân bằng (stationnary phase). Giai đoạn chết ( log-death phase) Khả năng xử lí được N trong nước thải là do trong bể ASBC có sự kết hợp giữa hai quá trình nitrat hóa và khử nitrat hóa có thể được giải thích theo hai cơ chế sau. Đầu tiên hỗn hợp bùn sinh học và nước thải bệnh viện di chuyển ra xa khỏi hệ thống sục khí trong bể sinh học theo dòng vận chuyển của chất lỏng kéo theo hàm lượng oxy hòa tan trong nước thấp dần tạo điều kiện thích hợp cho các phản ứng xảy ra trong môi trường thiếu khí. Tiếp đó, các bông bùn hoạt tính có thể chứa đồng thời hai vùng hiếu khí và thiếu khí do hàm lượng DO trong nước thải không thể khuếch tán vào toàn bộ bông bùn. Với sự kết hợp của quá trình nitrat hóa và khử nitrat hóa, nồng độ Nitơ trong nước thải đầu vào được xử lý hiệu quả bởi bể ASBC với bùn hoạt tính và màng vi sinh trên vật liệu tiếp xúc. Đối với chỉ tiêu photpho được xử lí hiệu quả với bể ASBC thỏa mãn tiêu chuẩn đầu ra cao hơn hẳn so với bể khác CHƯƠNG 4 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH XỬ LÍ NƯỚC THẢI 4.1 Tính toán kích thước của bể tự hoại: Dung tích bể tự hoại được xác định theo công thức sau: W = Wn + Wc . Trong đó: - Wn: Thể tích phần nước của bể (m3) - Wc: Thể tích phần phân hủy cặn của bể (m3) + Trị số Wn có thể lấy bằng 1 đến 3 lần lưu lượng nước thải trong một ngày đêm tùy thuộc yêu cầu vệ sinh, ở đây chọn: Wn =2Qn =2 x 6,4 m3/ngày đêm = 12,8 m3. + Trị số Wc được xác định theo công thức sau: Trong đó: a: Lượng cặn của một người thải ra trong một ngày (0,5-0,8l/người.ng.đ) T: Thời gian giữa 2 lần lấy cặn, chọn: T= 365 ngày W1, W2: độ ẩm của cặn tươi và cặn khi lên men, (%). Chọn: W1=95%, W2=90%. b: Hệ số giảm thể tích cặn khi lên men (giảm 30%) và lấy bằng 0,7. c: Hệ số kể đến việc để lại một phần cặn đã lên men khi hút cặn (20%) và lấy bằng 1,2. N: Số người mà bể phục vụ 100 người. Tổng thể tích bể tự hoại cần xây dựng là 12,8 + 12,2 = 25m3 4.2 Tính toán thiết kế hệ thống xử lí nước thải tập trung Lượng nước thải 100 m3/ngày đêm Lưu lượng trung bình giờ : 4,166 (m3/h) Lưu lượng trung bình giây ( m3/s) = 2,3 (l/s) Bảng 4.2 Hệ số không điều hòa chung Qtb,s(l/s) 5 15 30 50 100 200 300 500 800 1250 Kch 3,0 2,5 2,0 1,8 1,6 1,4 1,35 1,25 1,2 1,15 (nguồn: Lâm Minh Triết, xử lí nước thải công nghiệp và đô thị) Với lưu lượng trung bình giây là 2,3 (l/s) chọn Kch = 3,5 Lưu lượng lớn nhất giờ: Lưu lượng lớn nhất giây: Tính toán song chắn rác Thiết kế SCR làm sạch bằng thủ công, chế tạo từ thép không gỉ. Ta có các thông số thiết kế song chắn rác như sau: Bảng 4.2.1 Thông số thiết kế song chắn rác Thông số SCR với biện pháp lấy rác thủ công Kích thước SCR Chiều rộng (mm) Chiều sâu (mm) 5,08 ÷ 15,24 25,4 ÷ 38,1 Khoảng cách giữa hai song chắn (mm) 25,4 ÷ 50,8 Độ dốc đặt thanh song chắn so với phương thẳng đứng, (độ) 30 ÷ 45 Vận tốc dòng chảy trong mương dẫn phía trước SCR (m/s) 0,3048 ÷ 0,60906 Tổn thất áp lực cho phép (mm) 152,4 (nguồn: Lâm Minh Triết, xử lí nước thải công nghiệp và đô thị) Kích thước mương dẫn trước SCR: Mương dẫn nước thải hình chữ nhật, có độ dốc i = 0,0008 [2] Chọn tốc độ dòng chảy trong mương: Vm = 0,6 (m/s) Góc nghiêng của SCR α = 600[8] Chọn kích thước mương: Bm × Hm = 0,3m × 0,5m Chiều cao lớp nước trong mương: m Kích thước song chắn rác Chọn kích thước của song chắn rác: rộng x dày = bx h = 8mm x 25 mm Chọn kích thước của 2 thanh chắn: w = 25 mm Số khe hở cử song chắn: Trong đó : K: hệ số tính đến mức độ cản trở của dòng chảy do hệ thống cào rác, K0= 1,05 V: vận tốc nước chảy qua song chắn: V= 0,8m/s w: khoảng cách giữa 2 thanh chắn: w = 25 mm h: chiều cao lớp nước trong mương, h = 0,022 = Chọn n =10 khe hở 9 thanh Tính toán bề rộng của song chắn rác Chọn bề rộng SCR, Bsc = 350 mm Như vậy khoảng hở giữa hai thanh w = 27,8mm Vận tốc nước chảy qua song chắn rác: Thử lại vận tốc dòng chảy ở phần mở rộng của mương trước song chắn rác Kích thước đặt mương song chắn rác [5] Chiều sâu xây dựng mương chứa SCR Trong đó: Độ đầy của nước thải trong mương dẫn, h = 0,283(m) hs: tổn thất áp lực của SCR, hs = 0,014(m) hbv: chiều cao bảo vệ phía trên mặt nước của song chắn, hbv = 0,3(m) Chọn Hm = 0,6 (m) Do SCR nằm nghiêng so với mặt phẳng nằm ngang một góc 600 nên chiều cao của song chắn rác là: Chọn hscr= 0,7(m) Chiều dài SCR Chọn Lscr = 0,35(m) Chiều dài phần mở rộng trước SCR Trong đó: Bsc: chiều rộng của SCR, Bsc= 350 (mm) Bm: chiều rộng mương dẫn nước tới và ra khỏi SCR, Bm = 300mm α: góc mở rộng của buồng đặt SCR, chọn α = 200 Chiều dài phần thu hẹp sau SCR Chiều dài xây dựng của phần mương lắp đặt SCR Chọn L = 1,3 (m) Bảng 4.2.2 Thống kê thiết kế song chắn rác STT TÊN THÔNG SỐ ĐƠN VỊ SỐ LIỆU THIẾT KẾ 1 Bề rộng thanh mm 8 2 Bề dày thanh mm 25 3 Bề rộng khe mm 27,8 4 Số khe hở khe 10 5 Chiều rộng song chắn rác mm 350 6 Góc nghiêng đặt song chắn so với phương ngang Độ 60 4.2.2 Tính toán hầm tiếp nhận Thể tích hầm bơm tiếp nhận Chọn Vb=8 m3 Trong đó t = thời gian lưu nước thải, t = 30 (phút). [5]. Chọn thời gian lưu nước như vậy để đề phòng trường hợp lưu lượng ít dẫn đến cháy bơm hoặc thời gian lưu ít hơn 30 phút để tránh gây mùi hôi ở nước thải. Chọn chiều sâu hữu ích h =3m Chiều cao bảo vệ hbv = 0,5 m Chiều cao của bể H = h + hbv = 3+0,5 = 3,5 (m) Diện tích bể Chọn S = 3 m3 Chọn kích thước bể : L x W = 2 x 1,5 = 3 m3 4.2.3 Tính toán bể điều hòa Tính toán kích thước bể Chọn thời gian lưu nước trong bể điều hòa t = 11h Thể tích bể điều hòa Chọn kích thước bể a x a = 5 x 5 =25 (m2) Chiều cao làm việc của bể là Xây dựng bằng bê tông cốt thép, bề dày thành 300mm chọn chiều cao bảo vệ 0,4 m Vậy thể tích bể điều hòa Thể tích làm việc mỗi bể Tính toán lượng khí cần thiết để xáo trộn nước thải Khuấy trộn bể điều hòa bằng hệ thống thổi khí, lượng khí cần thiết cho khuấy trộn Trong đó R: tốc độ nén khí, lấy theo bảng sau, chọn R =12 (l/m3.phút)= 0,012 (m3/m3.phút) Dạng khuấy trộn Đơn vị Giá Trị Khuấy trộn cơ khí w/m3 thể tích bể 4-8 Tốc độ nén khí l/m3.phút (m3thể tích bể) 10-15 (nguồn: Lâm Minh Triết, xử lí nước thải đô thị) Thiết bị khuếch tán khí được chọn theo [5] Chọn ống khuếch tán khí plastic xốp cứng bố trí theo dạng lưới có lưu lượng khí 80lit/phút, (68 ÷ 113 lit/phút.cái) Số ống khuếch tán khí cái Giả sử hiệu quả khử BOD, COD ở bể điều hòa khoảng 15% Hàm lượng BOD còn lại Hàm lượng COD còn lại: 4.2.4.Tính toán bể ASBC Ta có các thông số đầu vào bể ASBC như sau: Đại lượng Đơn vị Giá trị BOD COD TSS TKN Mg/l Mg/l Mg/l Mg/l Các thông số lựa chọn Đơn vị Giá trị Số lượng bể SV1 Nhiệt độ nước - 2 100 Các chỉ số động học cho bùn hoạt tính ở 200C Chỉ số Tên gọi Đơn vị Giá trị Giá trị tiêu biểu μm Ks Y Kd fd Tốc độ sinh trưởng riêng cực đại Hằng số bán vận tốc Hiệu suất tăng trưởng tế bào Hệ số phân hủy nội bào Tỉ lệ vụn tế bào gVSS/gVSS.d gbCOD/m3 gVSS/g bCOD g VSS/gVSS.d - 0,3-13,2 5,0-40,0 0,30-0,50 0,06-0,20 0,08-0,20 6,0 20,0 0,4 0,12 0,15 Các chỉ số động học vi sinh nitrobacteria Chỉ số Tên gọi Đơn vị Giá trị Giá trị tiêu biểu μmn Kn Yn Kdn K0 Tốc độ sinh trưởng riêng cực đại Hằng số bán vận tốc Hiệu suất tăng trưởng tế bào Hệ số phân hủy nội bào Hệ số sử dụng cơ chất max gVSS/gVSS.d gbCOD/m3 gVSS/gbCOD g VSS/gVSS.d g/m3 0,20-0,90 0,50-1,00 0,10-0,15 0,05-0,15 0,40-0,60 0,75 0,74 0,12 0,08 0,50 Tính toán các thông số cần thiết cho quá trình thiết kế Tổng chất rắn lở lửng trong dòng vào: Hàm lượng chất rắn lơ lửng có khả năng phân hủy sinh học trong dòng vào: Ta có tỉ số à Ta chọn tỉ số Hàm lượng chất rắn lơ lửng không có khả năng phân hủy sinh học trong dòng vào: Ta cóà Ta chọn tỉ số Hàm lượng chất rắn trơ trong dòng vào: (VSS+nbVSS)=144-(122,4+14,4)=7,2 (mg/l) Tổng hàm lượng COD trong dòng vào: Hàm lượng COD có khả năng phân hủy sinh học (bCOD): Hàm lượng COD không có khả năng phân hủy sinh học (nbCOD): Xác định chu kì vận hành của bể ASBC Với lưu lượng nước thải 100m3/d, thiết kế bể 2 bể ASBC làm việc mỗi ngày 3 chu kì, thời gian làm việc mỗi bể cách nhau 4h ,thời gian làm việc của 1 bể ASBC TC : tổng thời gian hoàn thành 1 mẻ tF: thời gian lấp đầy nước vào bể (h) tA: thời gian sục khí hay thời gian phản ứng (h) tS: thời gian lắng (h) tD: thời gian rút nước ra khỏi bể (h) Số chu kì một bể hoạt động trong một ngày Số chu kì hai bể hoạt động trong một ngày Thể tích phần nước lấp đầy của một chu kì Xác định kích thước bể ASBC Ta có: Trong điều kiện rút nước lý tưởng ta có tổng khối lượng bùn lúc phản ứng bằng khối lượng bùn lúc lắng. Ta có phương trình sau: Trong đó: VT : thể tích của một bể (m3) X: nồng độ MLSS được duy trì trong bể (g/m3) VS: thể tích phần chứa bùn sau khi rút nước (m3) XS: nồng độ MLSS trong phần chứa bùn lắng (g/m3) Mặt khác ta có: Chọn nồng độ bùn luôn duy trì trong bể là XMLSS = X = 3500 (g/m3) à Để đảm bảo bùn không bị cuốn theo dòng nước trong giai đoạn hút nước ra ta phải thêm 20% theo thể tích cho phần chứa bùn. Ta có: Chọn Với thể tích bể là 13(m3) Xây dựng bể hình chữ nhật có diện tích bệ mặt là Chiều cao của bể Chiều cao của bể được chọn hbv = 0,7 (m) Chiều cao xây dựng của bể là: Bể được xây dựng bằng thành bê tông cốt thép với bề dày thành bằng 0,3 (m) Kích thước xây dựng bể: Xác định thời gian lưu nước của bể ASBC Xác định thời gian lưu bùn Tổng lượng bùn sinh ra trong suốt quá trình lưu bùn: Trong đó: PX,TSS: lượng bùn sinh ra mỗi ngày (bao gồm cả rắn trơ) (kgTSS/ng) θC: Thời gian lưu bùn (ngày) VT: Thể tích tổng cộng 1 bể SBR (m3) XMLSS Nồng độ cặn lơ lửng của bùn hoạt tính (bao gồm cả vô cơ và hữu cơ) (g/m3) Ta có lượng bùn sinh ra mỗi ngày bao gồm: A - Sinh khối vi khuẩn tiêu thụ COD B - Sinh khối vi khuẩn tiêu thụ Nitrogen C - Vi khuẩn chết D - Cặn không phân hủy sinh học E - Cặn trơ Trong đó: Giả sử giá trị S0 – S ≈ S0. Với mong muốn lượng cơ chất (bCOD) trong dòng vào được xử lý được là toàn bộ cũng có nghĩa là hiệu suất sẽ đạt cao nhất có thể. Q: lưu lượng trung bình ngày đối với mỗi bể (m3/ngd): Q=100:2=50(m3/ngd) Y :hiệu suất tăng trưởng tế bào của vi khuẩn tiêu thụ COD Yn: hiệu suất tăng trưởng tế bào của vi khuẩn tiêu thụ NOx S0: nồng độ cơ chất (bCOD) dòng vào của nước thải (g/m3) S: nồng độ cơ chất (bCOD) dòng ra của nước thải (g/m3) Kd : hệ số phân hủy nội bào của vi khuẩn tiêu thụ bCOD. Kdn: hệ số phân hủy nội bào của vi khuẩn tiêu thụ NOx fd: tỉ lệ vụn tế bào, fd = 0,1 Tính toán các giá trị A, B, C, D, E ta được bảng số liệu sau: Đại lượng Giá trị Đơn vị Thành phần Giá trị nbVSS 17,28 mg/l A S0 - S 432 mg/l Q 50 m3 B iTSS 4,32 g/m3 NOx 30,4 mg/l C Y 0,4 gVSS/g bCOD kd,25 0,168 g/g.d D Yn 0,12 gVSS/g NOx kdn,25 0,112 g/g.d E fd 0,0,15 Vậy thời gian lưu bùn =0,65(d) Xác định nồng độ MLVSS Mà Tỉ số Xác định lượng NH4 - N được oxy hóa thành NOX Dựa vào phương trình cân bằng nitrogen ta có: Vì vậy ta suy ra: Kiểm tra lại độ Nitrat hóa xem NH4- Có bị khử tới mức 0,5g/m3 trong vòng 3,2 h cung cấp khí: Ta có : N0x=73,229 (g/m3)=NH4-N trong dòng thải có thể được oxy hóa Lượng NH4 –N được oxy hóa trong mỗi chu kì làm đầy của 1 bể: VF(N0x) =17 (m3/chu kì) x 3,229 (g/m3)=1245 (g/chu kì) NH4-N còn lại trước khi làm đầy = Vs(Ne) Trong đó: Ne=0,5 g/m3 NH4-N Tổng N được oxy hóa trong một chu kì : Nồng độ ban đầu trong bể : Xác định thời gian phản ứng Thời gian phản ứng sau khi làm đầy bể để đạt nồng độ NH4-N đầu ra như mong muốn được tính toán theo công thức sau: Trong đó: No: Hàm lượng ni tơ trong bể phản ứng (đã được pha loãng) (mg/l) No = 41,7 (g/m3) Nt: Sản lượng tế bào vi khuẩn ni tơ (gVSS/gCOB) Yn= 0,12 (gVSS/gNH4-N) DO: Hàm lượng oxy hòa tan (mg/l) Chọn DO = 2 (g/m3) : Thời gian lưu bùn (ngày) = 0,65 (d) μmn,25: Tốc độ tăng trưởng cực đại của sinh khối vi khuẩn ni tơ Kn,25: hằng số bán vận tốc của vi khuẩn tiêu thụ NOx ở 250C Xác định lượng oxy cần thiết cho một bể ASBC Một ngày có 3 chu kì hoạt động vậy thời gian sục khí cho một ngày là: Lượng oxy cần cung cấp cho 1 bể trong 1 giờ Xác định lượng bùn sinh ra của một bể/ngày (MLSS=XTSS) Hàm lượng bCOD được xử lí: Hàm lượng BOD được xử lí mỗi ngày: Xác định hàm tỉ số F/M và tỉ trọng thể tích BOD (Lorg) của hệ thống ASBC (g/g.ngày) (kg/m3.ngày) Xác định hiệu suất quan sát được (sản lượng sinh khối) Thống kê các thông số thiết kế cơ bản của ASBC Thông số Đơn Vị Giá Trị Số bể Bể 2 Diện tích m3 6,25 Cạnh m 2,5 Chiều cao m 5.5 Thời gian của chu kì h 8 Thời gian lưu bùn Ngày 20 Thời gian lưu nước h 14,4 MLSS g/m3 3500 MLVSS g/m3 2762 F/M g/g.ngày 0,52 Lượng bùn sinh ra mỗi ngày kg 161,53 Lượng không khí cung cấp trong1 giờ m3/h 3,65 Tỉ số MLVSS/MLSS 0,8 Xác định thiết bị sục khí cho bể ASBC Ta có lượng oxy cần cung cấp trong 1h là 13,5 (g/s) Lựa chọn thiết bị sục khí cho bể ASBC là loại thiết bị sục khí bề mặt kiểu tua bin vận tốc lớn đặt trên phao nổi. Tua bin gồm cánh bơm có tốc dộ quay lớn gắn với trục quay thẳng đứng của động cơ, phía dưới có một đoạn ống hút. Toàn bộ thiết bị đặt trên phao nổi hình tròn làm bằng thép không rỉ hoặc bằng composit có sợi thủy tinh tăng cường. Khi làm việc bơm hút nước từ dưới bể đẩy dọc theo trục có tấm hướng dòng hình xoắn ốc làm tung nước ra xung quanh.Đường kính phao từ 1- 3,5 m. Theo bảng 7-7. Công suất hòa tan oxy của tua bin phao là 17,2 g,s thì công suất tua bin khoảng 40 kW. Như vậy với lượng oxy cần cung cấp cho bể ASBC là 13,5 g,s ta chọn 2 laoij máy sục khí bề mặt của hãng AQUAS (cho 2 bể). Với các thông số được lựa chọn như sau: Loại Công suất (KW) A(mm) B(mm) C(mm) D(mm) Khối lượng (kg) AER-AS 4500-24 45 3000 2000 1600 2000 790 Hình 4.6. Thiết bị sục khí Thiết kế hệ thống rút nước tĩnh (Decanter) Thể tích nước cần rút bằng thể tích làm đầy bể Ta có VF =17 (m3) Thời gian rút nước tD = 1,2 (h) Tốc độ rút nước Hệ thống rút nước tĩnh Decanter được sử dụng theo thiết kế của hãng Aqua. Đây là loại decanter hoạt động nhờ hệ thống 2 phao, 1 cố định và 1 di động. Sơ đồ hoạt động như sau: Phao cố định giữ cho hệ thống luôn ổn định tại vị trí mặt nước trước và sau khi rút nước. Phao di động hoạt động theo nguyên tắc tàu ngầm, nó đóng vai trò là van đóng mở miệng hút. Khi van ở trạng thái đóng, khoang chứa của phao đầy khí, vì thế nó nổi lên và khớp với miệng phao cố định. Khi van ở trạng thái mở, không khí trong khoang chứa của phao bị hút ra ngoài làm nước tràn vào đầy khoang. Khi đó nó chìm xuống, tách ra khỏi phao cố định. Nước từ bên ngoài tràn vào miệng ống hút. Khi tới giới hạn mặt nước - bùn, phao cảnh báo bên ngoài truyền tín hiệu về tủ điều khiển. Khí được thổi vào đầy khoang chứa làm phao di động đóng lại. 1 Phao cố định 4 Van xả khí 2 Phao di động 5 Khớp mềm 3 Phao cao su 6 Ống thu nước Vị trí đặt decanter: Thể tích bùn lắng Lượng nước hút ra khỏi bể: VF = 17 (m3) Chiều cao lớp nước trong bể: Vậy đặt decanter ở độ cao cách đáy 2 (m) để không bơm lẫn bùn vào. Tính toán ống nước vào bể ASBC Lượng nước vào bể: VF = 17 (m3) Thời gian đưa nước vào bể tF = 2 h Lưu lượng nước vào: Chọn vận tốc bơm vào là 2 m3/s Đường kính ống dẫn vào: Chọn D= 400 mm 4.2.6. Tính toán bơm bùn Bùn cặn tập trung ở dưới đáy bể. Cặn được bơm hút xả vào bể bùn. Lượng bùn sinh ra sau 20 ngày: 105 (kg) Chí số thể tích bùn SVI = 100 Khối lượng riêng bùn Thể tích bùn ra: Chọn thời gian hút bùn ra: t = 5 phút = 300 (s) Lưu lượng bùn ra: Công suất máy bơm: Trong đó: Qbun: lưu lượng bùn ra, (m3/s) Hb: cột áp bơm, chọn Hb = 10 (m) ρ : khối lượng riêng bùn, ρ = 1053 (kg/m3) η: hiệu suất bơm, η = 0,8 Công suất thực tế của bơm là: Chọn 2 máy bơm EBARA model 32 – 125/0,25 có công suất mỗi máy 1Hp hoạt động luân phiên. 4.2.7. Tính toán bể khử trùng Chọn khử trùng nước thải bằng Chlorine. Chọn thời gian tiếp xúc khử trùng là 30 phút = 0,5 h.Với thể tích nước mỗi mẻ là 17 m3, mỗi mẻ cách nhau 4h. Thể tích bể khử trùng: Chọn chiều cao bể khử trùng 1m Diện tích xây dựng 3m2 = 2 (m) x 1,5 (m) Lượng Chclorine hoạt tính cần để khử trùng nước thải: Trong đó: - : Lượng chlorine hoạt tính cần để khử trùng nước thải. - Q : Lưu lượng tính toán của nước thải Qtb,h = 4,166 (m3/h) - a : Liều lượng hoạt tính lấy theo TC 51 – 2008 Nước thải sau khi xử lí cơ học, a = 10 g/m3 Nước thải sau khi xử lí sinh học hoàn toàn, a = 3 g/m3 Nước thải sau khi xử lí sinh học không hoàn toàn, a = 5g/m3 Chọn a = 3g/m 3 4.2.8.Tính toán bể lắng Ta có lượng bùn sinh ra của 1 bể 161,53 (kg/ngày.bể) Diện tích hữu ích của bể lắng đứng Trong đó: q: Lưu lượng bùn hoạt tính dẫn vào bể nén bùn: V1: Tốc độ chảy của chất lỏng ở vùng lắng trong bể lắng kiểu đứng, v1 = 0,1 mm/s. Diện tích ống trung tâm của bể nén bùn đứng: Với v2 = tốc độ chuyển động của bùn trong ống trung tâm, v2 = 28 - 30 (mm/s) Chọn v2 = 28 mm/s Diện tích tổng hợp của bể nén bùn đứng: F = F1+F2 = 1,38 + 0,005 = 1,385 (m2) Đường kính của bể nén bùn: Chọn đường kính bể là 1,5(m) Đường kính ống trung tâm: Đường kính phần loe của ống trung tâm Đường kính tấm chắn Chiều cao phần lắng của bể nén bùn đứng Với t: Thời gian lắng bùn, chọn t = 10 (h) Chiều cao phần hình nón với góc nghiêng 450, đường kính bể D = 1,5 (m), đường kính của đáy bể 0,5 (m), sẽ bằng: Chiều cao phần bùn hoạt tính đã nén: Trong đó: h0: khoảng cách từ đáy ống loe đến tấm chắn, h0 = 0,25 ÷ 0,5 m; chọn h0 = 0,3m hth: chiều cao lớp trung hòa, hth = 0,3 (m) Chiều cao tổng cộng của bể nén bùn Trong đó: h3 = khoảng cách từ mực nước trong bể nén bùn đến thành bể, h3 = 0,4 (m) Nước tách ra trong quá trình nén bùn được dẫn trở lại bể điều hòa để xử lý. Một phần được đem phơi ở sân phơi bùn, sau đó được chở đi xử lý bùn thải. 4.2.9.Khái quát giá thành Bảng 4.2.9: Khái quát chi phí thiết bị hệ thống xử lí ASBC STT Thiết bị Số lượng Đơn vị Thành tiền 1 Bể ASBC 2 Bể 150.000.000 2 Máy sục khí 4 Cái 80.000.000 3 Decanter 2 Cái 50.000.000 4 Bơm hút bùn 1 Cái 2.000.000 5 Hệ thống ống, co 5.000.000 6 Nhân công 50.000.000 7 Tổng cộng 337.000.000 Chi phí phát sinh bằng 15% tiền tổng cộng. Ta có tổng chi phí thiết kế bể ASBC là: Tổng chi phí = 1,15 x 337.000.000 = 387.550.000 vnđ CHƯƠNG 5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Với kết quả nghiên cứu trên kiến nghị phải thực hiện các vấn đề sau: Kết luận Với phương pháp bể lọc ASBC đã xử lí triệt để hàm lượng BOD, COD, N, P và nhất là Coliform yếu tố nguy hại nhất trong nước thải bệnh viện đạt tiêu chuẩn TCVN 7382 – 2004 loại 1. Phương pháp bể lọc sinh học ASBC đem lại hiệu quả cao về mặt kinh tế lẫn kĩ thuật, vận hành đơn giản và ít tốn diện tích xây dựng phù hợp với điều kiện của bệnh viện. Kiến nghị Áp dụng phương án đề xuất. Nâng cao y thức trách nhiệm và kỹ thuật của nhân viên trong trạm xử lí nước thải để hệ thống được vận hành có hiệu quả. Nên sử dụng vật liệu làm giá thể từ PVC với thông số diện tích bề mặt 200m2/m3 thể tích rỗng 99,2 % có độ bền cao và xử lí hiệu quả. Cần có quá trình giám sát khắc phục sự cố sau khi đưa vào vận hành TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]. Báo cáo đánh giá tác động môi trường bệnh viện đa khoa huyện Krông Năng, đaklak (2008). [2]. Báo cáo hoạt động y tế năm 2010 phương hướng nhiệm vụ y tế năm 2011, sở y tế đăklăk. [3]. Nhóm 1, DH07MT, vai trò của công nghệ sinh học trong xử lí nước thải, đại học nông lâm TP.HCM. [4]. Hoàng Văn Huệ (2002), Thoát nước.Tập 2, xử lí nước thải, nxb Khoa học và kĩ thuật [5]. Lâm Minh Triết, Nguyễn Thanh Hùng, Nguyễn Phước Dân, (2005), Xử lí nước thải đô thị và công nghiệp, NXB Khoa học và kĩ thuật. [6]. Nguyễn Văn phước, (2006), giáo trình công nghệ xử lí nước thải bằng phương pháp sinh học, nxb khoa học và kĩ thuật... [7]. Trần Đức Hạ, xử lí nước thải đô thị .NXB khoa học và kĩ thuật. [8]. Trần Văn Nhân, Ngô Thị Nga, công nghệ xử lí nước thải, nxb khoa học và kĩ thuật (2002). [9]. QCVN 24/2009: Quy chuẩn kĩ thuật quốc gia về chất lượng nước. [10]. TCVN 7382-2004: Chất lượng nước-nước thải bệnh viện - tiêu chuẩn thải [11]. TCXD 33-2006: Cấp nước-Mạng lưới đường ống và công trình-Tiêu chuẩn thiết kế [12]. Greentech co., LTD, Báo Đồng Tháp, [13]. [14]. MỤC LỤC