Đồ án Tính toán thiết kế trạm xử lý nước thải tập trung cho Khu công nghiệp Tam Phước, tỉnh Đồng Nai

ng 1 – 1,5m, tỉ lệ chiều dài và chiều rộng là 1:1 hoặc 2:1. Những nơi có nhiều gió, diện tích hồ nên cho rộng, còn những nơi ít gió xây hồ có nhiều ngăn. Đáy hồ cần phải lèn chặt để chống thấm, có thể phải phủ một lớp đất sét dày 15cm. Bờ hồ nên gia cố chắc chắn để chống xói lở. b. Cánh đồng tưới và bãi lọc: Việc xử lý nước thải được thực hiện trên những cánh đồng tưới và bãi lọc là dựa vào khả năng giữ các cặn nước ở trên mặt đất, nước thấm qua đất như đi qua lọc, nhờ có oxi trong các lỗ hổng và mao quản của lớp đất mặt, các vi sinh vật hiếu khí hoạt động phân hủy các chất hữu cơ nhiễm bẩn. Càng sâu xuống, lượng oxi càng ít và quá trình oxi hóa các chất hữu cơ càng giảm dần. Cuối cùng đến độ sâu ở đó chỉ diễn ra quá trình khử nitrat. Đã xác định được quá trình oxi hóa nước thải chỉ xảy ra ở lớp đất mặt sâu tới 1,5m. Vì vậy, các cánh đồng tưới và bãi lọc chỉ được xây dựng ở những nơi có mực nước nguồn thấp hơn 1,5m so với mặt đất. Cánh đồng tưới có 2 chức năng: xử lý nước thải và tưới bón cây trồng. Tùy chức năng nào là chính, cánh đồng tưới sẽ là cánh đồng tưới công cộng hay cánh đồng tưới nông nghiệp hoặc chỉ làm chức năng xử lý nước thải gọi là bãi lọc (còn gọi là cánh đồng lọc). Đối với cánh đồng tưới nông nghiệp, ngoài khả năng làm ẩm đất còn phải đáp ứng các chất dinh dưỡng (N,P,K) cho cây trồng. Việc dùng nước thải tưới bón cho cây trồng có thể tăng năng suất lên 2 – 4 lần, nhất là cánh đồng cỏ gấp 5 lần. Nước thải trước khi đưa vào các cánh đồng tưới hoặc bãi lọc cần qua xử lý sơ bộ: qua chắn rác để loại bỏ rác, các vật thô cứng, qua lắng cát loại bỏ cát sỏi và các tạp chất nặng, loại bỏ dầu mỡ và có thể qua lắng 1. Loại bỏ dầu mỡ và một phần các chất huyền phù tránh cho các lỗ hổng và mao quản lớp đất mặt bị lấp kín làm giảm sự thoáng khí, ảnh hưởng xấu đến khả năng oxi hóa các chất bẩn của hệ vi sinh vật. Nếu trường hợp lưu lượng nước thải lớn cần phải có bể điều hòa sau khi xử lý sơ bộ. Thời gian lưu nước ở đây là 6-8 giờ. Quết định xử lý nước thải bằng các cánh đồng tưới và bãi lọc được tính toán theo các yêu cầu: Đảm bảo vệ sinh cho cộng đồng và cho các sản phẩm cây trồng. Đảm bảo tưới bón cho cây trồng, không gây ô nhiễm nguồn nước ngầm và nước sau khi xử lý có thể đổ vào các thủy vực. Các cánh đồng tưới nên xây dựng ở những nơi đất cát hoặc pha cát, không nên xây dựng ở nhửng vùng đất sét ( có thể được ở những nơi á sét, nhưng cần tính toán đủ nước tưới cho nhu cầu sinh lí của cây và đất có thể thấm kịp). Cánh đồng tưới cần san lấp phẳng hoặc dốc không đáng kể rồi chia thành các ô. Mỗi ô có diện tích không nhỏ hơn 3 ha. Tùy địa hình, tính chất đất đai và phương thức canh tác, kích thước các ô này có thể lớn hơn: khoảng 5-8 ha đối với các cánh đồng tưới, còn bãi lọc nhỏ hơn. Mỗi ô có chiều dài khoảng 300-450m, chiều rộng không quá 100-200m. Các ô này được ngăn bằng các bờ đất. Nước thải đưa vào các ô nhờ hệ thống mương: mương chính, mương phân phối. Số lượng ô trong một công trình không ít hơn 3 ô. Nước sau khi thấm qua đất được htu về hệ thống tiêu nước là các ống ngầm đặt dưới các ô với độ sâu 1,2-2 m và các mương máng hở bao quanh công trình ( cánh đồng tưới hoặc bể lọc ). Có trường hợp không thu nước sau khi xử lý để đổ vào các nguồn nước ngầm mà cho nước ngấm sâu vào lòng đất. Trường hợp này nên tính lượng nước đủ, nếu dư khả năng có thể gây ô nhiễm cho nguồn nước ngầm. Xử lý nước thải bằng cánh đồng tưới và bãi lọc đạt được hiệu quả như sau: BOD20 còn 10-15mg/l, NO3- là 25mg/l, vi khuẩn giảm đến 99,9%. Nước thu không cần khử khuẩn có thể đổ được vào các thủy vực. Xử lý nước thải bằng cánh đồng tưới và bãi lọc có thể áp dụng cho những vùng dân cư lớn. Kỹ thuật này đã tận dụng được: Đặc tính hóa lí của nền đất: lọc, hấp phụ, trao đổi ion, khả năng thấm nước và giữ nước, giữ cặn vẩn và các cá thể sinh vật nhỏ. Đặc tính sinh học của nền đất: tác động của vi sinh vật và cây cỏ. Trong kỹ thuật này, việc dùng nước thải để tưới được quan tâm nhất. Nước được dẫn vào các kênh mương, rồi phân tán bằng cách tưới tiêu. Độ thấm của đất cần vừa phải và thường xuyên có tiêu thoát nước. Lượng nước tưới tùy theo loại cây trồng, loại đất và điều kiện khí hậu. Lượng nước tưới cần thiết, kể cả nước mưa, bằng lượng nước tự nhiên và lượng nước cần cho cây trồng ( thoát hơi nước và phát triển). Lượng nước này thay đổi theo thời gian sinh trưởng, phát triển của cây trồng, theo mùa trong năm. Cũng cần tính đến cả sự cân đối các yếu tố dinh dưỡng của cây trồng: cây cối có thể hấp phụ được 40% lượng nitơ, 90% lượng phospho và kali hòa tan trong nước thì lượng chất hữu cơ đưa vào cánh đồng tưới vào khoảng 5-20kg BOD5/ ha.ngày. Khó khăn lớn nhất trong áp dụng kỹ thuật tưới ở đây là: diện tích tưới cố định phải lớn và nhu cầu tưới đều đặn trong năm. Với cây trồng thường chỉ tưới được 3-6 tháng trong 1 năm. Với đồng cỏ không được tưới trong mùa mưa và trong tháng trước khi chăn thả. Với những cây trồng lớn (như rừng dương) thường được phép tưới rộng rãi hơn. Cần có một kế hoạch tổng thể việc tưới nước cho các loại cây trồng trong các cánh đồng tưới và có một quy hoạch thiết kế các kỹ thuật xử lý nước thải hỗ trợ, như xử lý bằng các ao hồ sinh học, để đảm bảo nước thải được làm sạch trước khi đổ vào nguồn. Nước thải trước khi đưa đi tưới được xử lý sơ bộ làm cho nước có tốc độ thấm qua nước sẽ nhanh và ổn định hơn, hiệu quả xử lý sẽ cao hơn. Hình 2: Sơ đồ hồ hiếu khí tùy nghi 3.2.3.2 Xử lý sinh học trong điều kiện nhân tạo CÁC PHƯƠNG PHÁP HIẾU KHÍ: Bể Aerotank: Bể phản ứng sinh học hiếu khí – Aerotank là công trình bê tông cốt thép hình khối chữ nhật hoặc hình tròn, cũng có trường hợp người ta chế tạo các Aerotank bằng sắt thép hình khối trụ. Thông dụng nhất hiện nay là các Aerotank hình bể khối chữ nhật. Nước thải chảy qua suốt chiều dài của bể và được sục khí, khuấy đảo nhằm tăng cường lượng oxi hòa tan và tăng cường quá trình oxi hóa chất bẩn hữu cơ có trong nước. Nước thải sau khi xử lý sơ bộ còn chứa phần lớn các chất hữu cơ ở dạng hòa tan cùng các chất lơ lửng đi vào Aerotank. Các chất lơ lửng này và một số chất rắn và có thể là các chất hữu cơ chưa phải là dạng hòa tan. Các chất lơ lửng là nơi vi khuẩn bám vào để cư trú, sinh sản và phát triển, dần thành các hạt cặn bông. Các hạt này dần dần to và lơ lửng trong nước. Chính vì vậy, xử lý nước thải ở Aerotank được gọi là quá trình xử lý với sinh trưởng lơ lửng của quần thể vi sinh vật. Các hạt cặn bông này cũng chính là bùn hoạt tính. Bùn hoạt tính là các bông cặn có màu nâu sẫm, chứa các chất hữu cơ hấp phụ từ nước thải là nơi cư trú cho các vi khuẩn cùng các sinh vật bậc thấp khác, như nguyên sinh động vật sống và phát triển. Trong nước thải có các hợp chất hữu cơ hòa tan – loại hợp chất dễ bị vi sinh vật phân hủy nhất. Ngoài ra, còn có loại hợp chất hữu cơ khó bị phân hủy hoặc loại hợp chất chưa hòa tan, khó hòa tan ở dạng keo - các dạng hợp chất này có cấu trúc phức tạp cần được vi khuẩn tiết ra enzim ngoại bào, phân hủy thành các chất đơn giản hơn rồi sẽ tẩm thấu qua màng tế bào và bị oxi hóa tiếp thành sản phẩm cung cấp vật liệu cho tế bào hoặc sản phẩm cuối cùng là CO2 và nước. Các hợp chất hữu cơ ở dạng keo hoặc ở dạng các chất lơ lửng khó hòa tan là các hợp chất bị oxi hóa bằng vi sinh vật khó khăn hoặc xảy ra chậm hơn. Quá trình oxi hóa các chất bẩn hữu cơ xảy ra trong Aerotank qua 3 giai đoạn: Giai đoạn thứ nhất: Tốc độ oxi hóa bằng tốc độ tiêu thụ oxi. Ơû giai đoạn này bùn hoạt tính hình thành và phát triển. Hàm lượng oxi cần cho vi sinh vật sinh trưởng, đặc biệt ở thời gian đầu tiên thức ăn dinh dưỡng trong nước thải rấy phong phú, lượng sinh khối trong thời gian này rất ít. Sau khi vi sinh vật thích nghi với môi trường, chúng sinh trưởng rất mạnh theo cấp số nhân. Vì vậy, lượng tiêu thụ oxi tăng cao dần. Giai đoạn 2: Vi sinh vật phát triển ổn định và tốc độ tiêu thụ oxi cũng ở mức gần như ít thay đổi. Chính ở giai đoạn này các chất bẩn hữu cơ bị phân hủy nhiều nhất. Hoạt động enzim của bùn hoạt tính trong giai đoạn này cũng đạt tới mức cực đại và kéo dài trong một thời gian tiếp theo. Điểm cực đại của enzim oxi hóa của bùn hoạt tính thường đạt ở thời điểm sau khi lượng bùn hoạt tính (sinh khối vi sinh vật) tới mức ổn định. Qua các thông số hoạt động của Aerotank cho thấy ở giai đoạn thứ nhất tốc độ tiêu thụ oxi (hay tốc độ oxi hóa) rất cao, có khi gấp 3 lần ở giai đoạn 2. Giai đoạn 3: Sau một thời gian khá dài tốc độ oxi hóa cầm chừng (hầu như ít thay đổi) và có chiều hướng giảm, lại thấy tốc độ oxi tăng lên. Đây là giai đoạn nitrat hóa các muối amon. Sau cùng, nhu cầu oxi lại giảm và cần phải kết thúc quá trình làm việc của Aerotank (làm việc theo mẻ). Ơû đây cần lưu ý rằng, sau khi oxi hóa được 80 – 95% BOD trong nước thải, nếu không khuấy đảo hoặc thổi khí, bùn hoạt tính sẽ lắng xuống đáy, cần phải lấy bùn cặn ra khỏi nước. Nếu không kịp thời tách bùn, nước sẽ bị ô nhiễm thứ cấp, nghĩa là sinh khối vi sinh vật trong bùn (chiếm đến 70% khối lượng cặn bùn) sẽ bị tự phân. Tế bào vi khuẩn có hàm lượng protein rất cao (60 – 80% so với chất khô), ngoài ra còn có các hợp chất chứa các chất béo, hyđrat cacbon, các chất khoáng khi bị tự phân sẽ làm ô nhiễm nguồn nước. Phân loại Aeotank: có nhiều cách phân loại Phân loại theo chế độ thủy lực: Aerotank đẩy, Aerotank khuấy trộn và Aerotank hỗn hợp. Phân loại theo chế độ làm việc của bùn hoạt tính: Aerotank có ngăn hoặc bể tái sinh (hoạt hóa) bùn hoạt tính tách riêng và loại không có ngăn bùn tái sinh bùn hoạt tính tách riêng. Theo tải trọng BOD trên 1 gam bùn trong một ngày ta có: Aerotank tải trọng cao, Aerotank tải trọng trung bình và Aerotank tải trọng thấp. Theo số bậc cấu tạo trong Aerotank (xây Aerotank có nhiều ngăn hoặc hành lang) ta có các Aerotank 1 bậc, 2 bậc, 3 bậc Mương oxy hóa Mương oxy hóa là một dạng cải tiến của Aerotank khuấy trộn hoàn chỉnh làm việc trong điều kiện hiếu khí kéo dài với bùn hoạt tính (sinh trưởng lơ lửng của vi sinh vật trong nước thải) chuyển động tuần hoàn trong mương. Nước thải có độ nhiễm bẩn cao BOD20 = 1000 – 5000(mg/l) có thể đưa vào xử lý trong mương oxy hóa. Đối với nước thải sinh hoạt chỉ cần qua chắn rác, lắng cát và không qua lắng 1 là có thể đưa vào mương oxy hóa. Tải trọng của mương tính theo bùn hoạt tính vào khoảng 200g BOD5/kg.ngày. Một phần bùn bị khoáng hóa ngay trong mương. Do đó, số lượng bùn giảm khoảng 2,8 lần. Thời gian xử lý hiếu khí là 1 – 3 ngày. Mương oxy hóa có dạng hình chữ nhật, hình tròn hay elip. Đáy và bờ có thể làm bằng bê tông cốt thép hoặc đào (đắp) đất có gia cố. Chiều sâu công tác từ 0,7m – 1m. Tốc độ chuyển động nước trong mương 0,3m/s, làm thoáng (khuấy đảo) bằng thiết bị cơ học với trục nằm ngang. Lọc sinh học Về nguyên lý của phương pháp lọc sinh học là dựa trên quá trình hoạt động của vi sinh vật ở màng sinh học, oxi hóa các chất bẩn hữu cơ có trong nước. Các màng sinh học, là tập thể các vi sinh vật (chủ yếu là vi khuẩn) hiếu khí, kị khí và kị khí tùy tiện. Các vi khuẩn hiếu khí tập trung ở phần lớp ngoài của màng sinh học. Ơû đây chúng phát triển và gắn với giá mang là các vật liệu lọc (được gọi là sinh trưởng gắn kết hay sinh trưởng dính bám) Trong quá trình làm việc, các vật liệu lọc tiếp xúc với nước chảy từ trên xuống, sau đó nước thải đã được làm sạch được thu gom và xả vào lắng 2. Nước vào lắng 2 có thể kéo theo những mảnh vỡ của màng sinh học bị tróc ra khi lọc làm việc. Trong thực tế, một phần nước đã qua lắng 2 được quay trở lại làm nước pha loãng cho các loại nước thải đậm đặc trước khi vào bể lọc và giữ nhiệt cho màng sinh học làm việc. Chất hữu cơ nhiễm bẩn trong nước thải bị oxi hóa bởi quần thể vi sinh vật ở màng sinh học. Màng này thường dày khoảng từ 0,1-0,4mm. Các chất hữu cơ trước hết bị phân hủy bởi các vi sinh vật hiếu khí. Sau khi thấm sâu vào màng, nước hết oxi hòa tan và sẽ chuyển sang phân hủy bởi vi sinh vật kị khí. Khi các chất hữu cơ trong nước thải cạn kiệt, vi sinh vật ở màng sinh học sẽ chuyển sang hô hấp nội bào và khả năng kết dính cũng giảm, dần dần bị vỡ cuốn theo nước lọc. Hiện tượng này gọi là “tróc màng”. Sau đó lớp màng mới lại xuất hiện. Lọc sinh học đang được dùng hiện nay chia làm 2 loại: Lọc sinh học với vật liệu tiếp xúc không ngập trong nước. Lọc sinh học có vật liệu tiếp xúc đặt ngập trong nước. Đĩa sinh học (RBC) Đây là hệ thống sinh học sinh trưởng cố định trong màng sinh học khác, hệ thống này gồm một loạt các đĩa tròn lắp trên cùng một trục cách nhau một khoảng nhỏ. Khi trục quay một phần đĩa ngập trong máng chứa nước thải, phần còn lại tiếp xúc với không khí. Chất bẩn bám lên bề mặt phần đĩa khi phần này ngập trong nước thải và các vi khuẩn sẽ thực hiện quá trình phân huỷ hiếu khí khi phần đĩa bám chất bẩn này tiếp xúc với không khí. PHƯƠNG PHÁP SINH HỌC KỴ KHÍ: Quá trình phân hủy các chất hữu cơ trong điều kiện kị khí do một quần thể vi sinh vật (chủ yếu là vi khuẩn) hoạt động không cần sự có mặt của oxi không khí, sản phẩm cuối cùng là một hỗn hợp khí có CH4, CO2, N2, H2. Trong đó có tới 64% là khí CH4. Vì vậy quá trình này còn gọi là lên men mêtan và quần thể vi sinh vật được gọi chung là các vi sinh vật lên men mêtan. Các vi sinh vật metan sống kị khí hội sinh và là tác nhân phân hủy các chất hữu cơ, như protein, chất béo, hyđratcacbon thành các sản phẩm có phân tử lượng thấp qua 3 giai đoạn sau: (pha phân hủy) (pha axit) Các chất hữu cơ Các hợp chất dễ tan trong nước (Pha kiềm) Các axit hữu cơ, axít béo, rượu CH4 + CO2 + N2 + H2. Đây là một quá trình phức tạp và cơ chế của nó chưa được biết một cách đầy đủ và rõ ràng. Người ta có thể coi quá trình lên men mêtan gồm 3 pha: pha ban đầu là phân hủy, pha thứ 2 là pha chuyển hóa axit, pha thứ 3 là pha kiềm. Trong pha axit các vi sinh vật tạo thành axit gồm cả vi sinh vật kị khí và vi sinh vật tùy tiện. Chúng chuyển hóa các sản phẩm phân hủy trung gian thành các axit hữu cơ bậc thấp, cùng các chất hữu cơ khác như axit hữu cơ, axit béo, rượu, các axit amin, glyxerin, axeton, H2S, CO2, H2. Trong pha kiềm các vi sinh vật sinh metan đích thực mới hoạt động. Chúng là những vi sinh vật kị khí cực đoan, chuyển hóa các sản phẩm của axit thành CH4 và CO2. Các phản ứng ở pha này chuyển pH của môi trường thành kiềm. Xử lý nước thải bằng phương pháp kị khí với sinh trưởng lơ lửng: Đây là quá trình phân hủy kị khí xáo trộn hoàn toàn và được thực hiện trong công trình thường được gọi là bể metan. Trong quy trình xử lý không cần có mặt oxy phân tử. Sinh khí metan hay phân hủy các chất hữu cơ trong bể metan có thể thực hiện ở 35 – 370C hoặc 50 – 550C. Ơû nhiệt độ 35 – 370C, khối nguyên liệu trong bể không được gia nhiệt và xáo trộn, do vậy thời gian lên men là khá dài: 30 – 60 ngày. Nếu khối nguyên liệu được gia nhiệt tới 50 – 550C và khuấy đảo trong điều kiện kị khí, thời gian lên men rút ngắn lại còn 15 ngày hoặc ít hơn. Xử lý bằng phương pháp tiếp xúc kị khí: bể lên men có thiết bị trộn và có bể lắng riêng. Xử lý nước thải ở lớp bùn kị khí với dòng hướng lên (USB): Dòng nước chảy từ dưới lên làm xáo trộn lớp cặn lơ lững. Trong quá trình này, dòng nước thải vào theo hướng từ dưới lên đi qua lớp bùn gồm các hạt bùn hình thành từ quá trình sinh học. Việc xử lý diễn ra khi nước thải chảy tới và tiếp xúc ngay với các hạt bùn lơ lửng. Các loại khí sinh ra trong quá trình phân huỷ kị khí (chủ yếu là mêtan và cacbon điôxit ) sẽ tạo nên sự lưu thông bên trong hệ thống và bảo quản các hạt. Một ít khí sinh ra sẽ bám vào các hạt bùn. Khí tự do và các hạt bùn có khí bám sẽ nổi lên mặt nước phía trên bể. Các hạt nổi lên này sẽ va chạm vào đáy của màng ngăn khử bọt khí làm cho các bọt khí bám vào hạt bùn bung ra và được giải phóng. Cùng với các bọt khí tự do, chúng được thu vào bồn chứa khí nhờ chụp thu khí. Các hạt bùn tách ra và lại rơi trở lại bề mặt lớp bùn. Nước thải còn chứa một ít hạt bùn nhỏ sẽ tiếp tục đi qua ngăn lắng phía trên. Các hạt bùn nhỏ lắng xuống đáy ngăn lắng, quay trở lại lớp màng ngăn và rơi xuống lớp bùn. Nước thải sau xử lý được dẫn ra qua các máng thu đặt ở giữa hoặc ở hai bên thành bể. Xử lý nước thải bằng phương pháp kị khí với sinh trưởng gắn kết: Đây là phương pháp xử lý kị khí nước thải dựa trên cơ sở sinh trưởng dính bám với vi khuẩn kị khí trên các giá mang. Hai quá trình phổ biến của phương pháp này là lọc kị khí và lọc với lớp vật liệu trương nở, được dùng để xử lý nước thải chứa các chất cacbon hữu cơ. Quá trình xử lý với sinh trưởng gắn kết cũng được dùng để khử nitrat Lọc kị khí với sinh trưởng gắn kết trên giá mang hữu cơ: phương pháp này lớp vi sinh vật phát triển thành màng mỏng trên vật liệu làm giá mang bằng chất dẻo, có dòng nước đẩy chảy qua. Xử lý nước thải bằng lọc kị khí với vật liệu giả lỏng trương nở: theo phương pháp này, vi sinh vật được cố định trên lớp vật liệu hạt được giãn nở bởi dòng nước dâng lên sao cho sự tiếp xúc của màng sinh học với chất hữu cơ trong 1 đơn vị thể tích là lớn nhất. 3.3. Lựa chọn công nghệ xử lý nước thải 3.3.1. Các chỉ tiêu ô nhiễm Để lựa chọn công nghệ xử lý nước thải cho trạm xử lý nước thải tập trung Khu công nghiệp Tam Phước, tỉnh Đồng Nai cần xác định các chỉ tiêu ô nhiễm nước thải của Khu công nghiệp và tiêu chuẩn nước cần xử lý. Bảng 1: Các chỉ tiêu ô nhiễm. STT Thông số Đơn vị Giá trị TCVN 5945 – 2005 (Loại A) 1 2 3 4 5 6 BOD COD Tổng chất rắn lơ lửng Hàm lượng Ptổng Hàm lượng Ntổng Độ pH mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l 300 500 350 12 15 4-11 <20 <50 <50 <4 <15 5,5-9,0 3.3.2. Cơ sở lựa chọn công nghệ xử lý Lựa chọn dây chuyền công nghệ xử lý là một bước hết sức quan trọng nó quyết định sự hình thành công nghệ hay thất bại, sự kinh tế, hợp lý của công trình xử lý. Dựa vào lưu lượng, thành phần, tính chất của nguồn thải. Dựa vào tiêu chuẩn thải ra ngoài. Dựa vào điều kiện tự nhiên, khí hậu, khí tượng, địa chất thủy văn hay điều kiện xã hội tại khu vực mà công trình xây dựng. Dựa vào tính khả thi của công trình khi xây dựng cũng như khi hoạt động. Dựa vào quy mô và xu hướng phát triển. Dựa vào khả năng đáp ứng thiết bị cho hệ thống xử lý. Dựa vào đặc điểm nguồn tiếp nhận nước thải. Dựa vào tình hình thực tế và khả năng tài chính (chẳng hạn chi phí đầu tư, chi phí hóa chất, dựa vào việc xây dựng, quản lý vận hành và bảo trì). Dựa và việc tận dụng tối đa các công trình sẵn có. Dựa vào quỹ đất, hồ tự nhiên và diện tích mặt bằng của nhà máy. Lựa chọn công nghệ xử lý Tính chất, lưu lượng nước thải của Khu công nghiệp Tam Phước Lưu lượng trung bình ngày : Q = 1500 m3 / ngày Lưu lượng cao điểm : Qmax = 125 m3/h (2 giờ/ngày) Hàm lượng COD : 500 mg/l Hàm lượng SS : 350 mg/l Hàm lượng BOD (200C) : 300 mg/l Hàm lượng Ptổng : 12 mg/l Hàm lượng Ntổng : 15 mg/l Độ pH : 4-11 Công nghệ xử lý bao gồm các công trình đơn vị: bể thu gom, bể điều hòa, bể keo tụ tạo bông, bể lắng 1, bể Aerotank, bể lắng 2, bể khử trùng, bể nén bùn. Nước thải Thùng rác Song chắn rác thô Bể thu gom Thùng rác Song chắn rác tinh Sục khí Bể điều hòa Polymer Bể keo tụ tạo bông NaOH HCl Bể lắng 1 PAC polymer A Máy ép bùn Bể Aerotank Bể thu bùn Sục khí Bể lắng 2 Bùn tuần hoàn Cơ quan chức năng thu gom xử lý Bể khử trùng Chlorine Nguồn tiếp nhận Nước thải của các nhà máy sau khi đã xử lý sơ bộ sẽ được đưa về bể thu gom nước thải của trạm xử lý. Trước khi vào bể thu gom nước thải được dẫn qua song chắn rác thô, tại đây rác có kích thước lớn bị giữ lại với mục đích làm giảm khả năng ngặt bơm ở các công trình đơn vị tiếp theo. Từ hố bơm nước thải được bơm qua sàn lọc rác tinh. Tại đây các chất rắn lơ lửng có kích thước < 10mm sẽ bị giữ lại và được gom vào thùng rác di động được công nhân đổ tại vị trí đã qui định sẵn, nước thải tiếp tục chảy xuống bể điều hòa. Tại bể điều hòa nước thải được điều hòa lưu lượng cũng như chất lượng trước khi được đưa đến hệ thống tiền xử lý hóa lý, điều này rất quan trọng cho xử lý nước thải các Khu công nghiệp. Tại đây nước thải được xáo trộn bởi hệ thống thổi khí, nhằm tránh khả năng tạo cặn lắng và giúp cho nước thải điều hòa chất lượng nước. Từ bể điều hòa nước thải được bơm đến bể keo tụ tạo bông. Chất tạo bông PAC được châm trực tiếp vào ống và pH được điều chỉnh bằng cách châm axit (HCl)) hoặc bazơ (NaOH) trực tiếp vào ống. Các chất rắn lơ lửng vô cơ sẽ kết hợp với chất tạo bông để tạo thành các khối kết bông. Các khối bông này được sẽ kết thành những khối lớn hơn trong bể kết bông với việc châm thêm Polymer Anion. Sau kết bông, nước thải được qua bể lắng 1. Tại đây các bông bùn có kích thước lớn sẽ lắng xuống đáy bể và bùn được bơm sang bể thu bùn. Sau đó nứơc thải được dẫn qua bể Aerotank để xử lý bằng phương pháp sinh học. Sau khi xử lý bằng phương pháp sinh học nước thải được dẫn qua bể lắng 2. Tại đây bùn sinh học đựơc lắng nhờ trọng lực, sau khi lắng bùn được dẫn về bể thu bùn. Và ở bể thu bùn có một lượng được bơm tuần hoàn trở lại bểy Aerotank. Phần nước trong ở trên của bể lắng 2 sẽ được dẫn qua bể khử trùng. Tại đây dung dịch chlorine được châm vào để khử các loại vi trùng có trong nước trước khi cho ra nguồn tiếp nhận. Sau khi qua bể khử trùng nước sẽ được dẫn ra nguồn tiếp nhận. TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ Các thông số tính toán Lưu lượng trung bình ngày : Q = 1500 m3/ngày Lưu lượng giờ cao điểm : Q = 125 m3/h Hàm lượng COD : 500 mg/l Hàm lượng BOD : 300 mg/l Hàm lượng BOD5 : 204 mg/l Hàm lượng SS : 350 mg/l SONG CHẮN RÁC Theo TS Trịnh Xuân Lai – TTTKCCTXLNT, trang 31 ta chọn được các thông số như sau: Vận tốc nước qua khe V khe = 0,8 m/s Khoảng cách giữa các khe b = 25 mm Chiều sâu lớp nước ở song chắn rác lấy bằng độ đầy mương dẫn h = hmax = 0,1m ( Lâm Minh Triết – XLNTĐT&CN, bảng 3-6, trang 112) Số khe hở của song chắn rác: n = ( Lâm Minh Triết – XLNTĐT&CN, trang113) Trong đó: K0 : mức độ cản trở dòng chảy do hệ thống cào rác. Chọn Ko = 1,05. n = =18,223 (khe) chọn n = 19 khe Chiều rộng của song chắn rác Bs = S * ( n – 1) + b*n Trong đó S: chiều dày một song chắn rác. Chọn S =10mm Bs = 10*10-3*(19-1) + 25*10-3*19 = 0,655 (m) Chọn Bs = 0,65 (m) Kiểm tra vận tốc dòng chảy ở phần mương trước song chắn rác Vt == = 0,53 (m/s) < 0,82 m/s (Lâm Minh Triết – XLNTĐT&CN, bảng 3-6). Tổn thất áp lực qua song chắn rác hs = Trong đó: Vmax = Vsmax =0,8 m/s K: hệ số tính đến sự tăng tổn thất do vướng rác. Chọn k =2 : hệ số cản trở cục bộ của song chắn được xác định theo công thức = Chọn song chắn rác hình chữ nhật. Song chắn rác đặt vuông góc với dòng chảy. Ta có sin=1 và theo Lâm Minh Triết XLNTĐT&CN, bảng 3-7 ta chọn =2,42. =2,42**1 = 0,713 Vậy hs = 0,713*= 0,047 (m) Chọn chiều cao bảo vệ hbv = 0,3m Chiều cao ngăn đặt song chắn rác H = h + hs + hbv = 0,1 + 0,047 + 0,3 = 0,447(m) Song chắn rác được vận hành bằng cách thủ công. Công nhân sẽ thu gom rác mỗi ngày tại song chắn rác. Hàm lượng SS của nước thải sau khi đi qua song chắn rác giảm đi 4%. Lượng SS còn lại là: SSra = SSvào * (1- 0,04) = 350 *0,96 = 336 (mg/l) (Lâm Minh Triết – XLNTĐT&CN, trang 118) BỂ THU GOM Thể tích của hố thu V = Q* t t: thời gian lưu nước. Chọn t = 0,5h V = 125 * 0,5 = 62,5(m3) Chọn kích thước bể : B * L * H = 4 * 4,5 * 3,5 Chọn chiều cao bảo vệ hbv = 0,5m. Thể tích thực của bể cần xây dựng Vxd = 4 * 4,5 * 4 = 72 (m3) Chọn bơm Tại bể thu gom có đặt 3 bơm chìm để đẩy nước sang bể điều hòa, trong đó chúng luân phiên nhau hoạt động luôn có 2 bơm hoạt động 24/24 . Lưu lượng bơm đạt Qbơm = 31,25(m3/h), đường kính ống D = 80mm 4.3 LƯỚI CHẮN RÁC Theo TS Trịnh Xuân Lai – TTTKCCTXLNT thì vận tốc nước thải qua lưới chắn rác v 6 m/s, ta chọn v = 6m/s và khoảng cách giữa các thanh ta chọn 10mm. Theo Lâm Minh Triết- XLNTĐT&CN, trang 379 ta có công thức V== = 0,6 (m/s) Vậy chiều rộng của lưới B= 0,43m Chiều cao của lưới Hl = V2 * 1,354 * 0,6 = 0,62 *1,354 * 0,6 = 0,3 (m) Đặt lưới nghiêng 60o so với phương ngang. Hàm lượng chất rắn lơ lửng của nước thải khi qua song chắn rác, hố thu, lưới chắn rác sẽ giảm đi 4%. Hàm lượng SS còn lại là: Css = 350 * 0,96 = 336(mg/l) BỂ ĐIỀU HÒA Thể tích của bể: Vb = Q*t = 62,5 * 4 = 250 (m3) Trong đó t: thời gian lưu nước. Chọn t = 4h Chọn bể hình hộp chữ nhật có chiều cao công tác h=3m Diện tích bề mặt thoáng F= = = 83,3 (m2) Chọn kích thước chiều rộng và chiều dài bể lần lượt như sau b * l = 9m * 9,25m Chọn chiều cao bảo vệ hbv = 0,3m Mức nước thấp nhất để bơm hoạt động được chọn Hb = 0,5m Chiều cao tổng cộng H = h + hbv + Hb = 3 + 0,3 +0,5 = 3,8 (m) Thể tích thực của bể cần xây dựng là F * H = 83,3 * 3,8 = 316,5 (m3) Thời gian lưu nước thực tế t = = = 5(h) Hệ thống khuấy trộn ở bể điều hòa Nước thải trong bể điều hòa được khuấy trộn bằng máy thổi khí mục đích làm xáo trộn tránh tạo cặn lắng, hòa trộn thành phần nước thải. Lưu lượng không khí cần cấp cho bể điều hòa là Qkk = Q * a = 62,5 *3,74 = 233,75 (m3/h) Trong đó Q: lưu lượng nước thải trung bình theo giờ a: lưu lượng không khí cấp cho bể điều hòa, a = 3,74 (m3khí / m3nước thải) ( theo XLNTĐT & KCN – Lâm Minh Triết). Chọn đĩa phân phối khí có lưu lượng q = 200(l/phút). Số đĩa phân phối khí: = 19,5(lỗ). Chọn số lỗ là 20 lỗ. Chọn hệ thống cung cấp khí gồm 2 ống nhánh, bố trí dọc theo chiều dài bể. Hai đĩa cách nhau 0,9m và cách tường 0,575m. hai ống nhánh cách nhau 4,5m. Đường kính ống dẫn khí chính: D = Với v= 10m/s D = = 0,09(m) Lưu lượng khí trên mỗi ống nhánh là q = =116,875 (m3/h), với vận tốc khí trong ống từ 10 m/s đến 15m/s. Chọn Vống = 15m/s Đường kính ống nhánh là d = = = 0,05(m). Chọn bơm Tại bể điều hòa có đặt 3 bơm chìm để đẩy nước sang bể keo tụ, trong đó chúng luân phiên nhau hoạt động luôn có 2 bơm hoạt động 24/24 . Lưu lượng bơm đạt Qbơm = 31,25(m3/h), đường kính ống D = 80mm 4.5 BỂ KEO TỤ TẠO BÔNG Bể keo tụ Chọn thời gian lưu nước trong bể là t=4 phút. Thể tích của bể keo tụ: V = = = 4,2(m3) Chọn bể hình trụ vuông, kích thước bể chọn như sau: Chiều cao công tác Hct = 1,5m => Tiết diện mặt cắt ngang của bể: Fbể = = 2,8(m2) => B = L = 1,7(m) B, L: chiều rộng và chiều dài bể Chọn chiều cao bảo vệ hbv = 0,1(m) Thể tích bể cần xây dựng là: B * L* H = 1,7 * 1,7 * 1,6 = 4,6(m3). Đường kính ống dẫn nước vào bể: D = = = 0,148(m) 150(mm) Chọn vận tốc chảy trong ống là 1m/s Cánh khuấy Diện tích mặt cắt ngang của bể: F = B * L = 1,7 * 1,7 = 2,89(m2) Bán kính chuyển động của cánh khuấy, tính từ mép ngoài của cánh đến tâm trục quay 2R = (60%70%)* chiều rộng. Chọn R = 0,55(m) Chọn số vòng quay n = 120 vòng/phút Tốc độ chuyển động của cánh khuấy: vk = = = 6,9(m/s) Tốc độ chuyển động tương đối của cánh khuấy so với nước: v = vk - vn = vk - = 0,75* vk = 5,2(m/s) vn: tốc độ chuyển động của nước bằng tốc độ của cánh khuấy. Năng lượng cần truyền vào nước: P = = = 270(w) : độ nhớt của nước thải (lấy theo thực nghiệm) G: giá trị Gradien vận tốc Tổng diện tích các cánh khuấy: Fc = = = 0,03(m2) Chọn tỷ lệ l/b của bản cánh quạt là 5 C = 1,2 (hệ số trở lực của nước). Chọn cánh khuấy có 2 bảng. Diện tích của 1 bảng: f = Fc/ 2 = 0,015(m2) l Công suất cần thiết để quay cánh quạt: N = 51* C * FC * v = 51* 1,2 * 0,03 * 5,2 = 258(w) Năng lượng tiêu hao cho việc khuấy trộn 1m3 nước thải: Z = (w/m3) Làm 1 máng chìm để dẫn nước qua bể tạo bông. Máng có kích thước B*L = 0,3(m) * 1,7(m), vận tốc nước qua khe v = 2m/ phút. Bể tạo bông Chọn thời gian lưu nước ở bể là t=10 phút Thể tích của bể tạo bông: V = = = 10,4(m3) Chọn bể hình hộp chữ nhật, kích thước bể chọn như sau: Chọn chiều cao công tác bể Hct = 1,5m => tiết diện mặt thoáng của bể: F = = (m2) Chọn chiều rộng bể bằng chiều dài bể: B = L =2,63(m) Chọn chiều cao bảo vệ hbv = 0,1m Thể tích bể cần xây dựng: B* L* H = 2,63 * 2,63 * 1,6 = 11(m3) Cánh khuấy Chọn số vòng quay của guồng khuấy n = 5vòng/phút Chọn cánh khuấy có 4 bản. Bán kính chuyển động của cánh khuấy, tính từ mép ngoài của cánh đến tâm trục quay 2R = (60%70%)* chiều rộng. Chọn R = 0,9(m) Tổng diện tích các bản cánh khuấy lấy từ (15% 20%) diện tích mặt thoáng của bể: Fc = 0,15*F = 0,15 *6,9 = 1(m2) Diện tích của 1 bản cánh khuấy: f = = = 0,25(m2) Chiều dài bản cánh khuấy lấy từ 60% 70% chiều cao bể. Chọn chiều dài bản l = 1,05m. Chiều rộng bản: b = = = 0,23(m) Bảng cánh đặt ở khoảng cách tính từ mép ngoài đến tâm trục quay R1 = 0,92(m), R2 = 0,64(m). Kiểm tra các chỉ tiêu khuấy trộn cơ bản: Tốc độ chuyển động của bản cánh khuấy so với nước: vk = Tốc độ chuyển động tương đối của cánh khuấy so với nước: v = 0,75*vk v1 = 0,36(m/s) v2 = 0,25(m/s) l/b = 5 C = 1,2 Công suất cần thiết để quay cánh khuấy: N = 51*C*FC*(v13 + v23) = 3,8(w) Năng lượng tiêu hao cho 1m3 nước thải: Z = (w/m3) Đường kính ống dẫn nước sang bể lắng 1: D = 140mm. Với vận tốc nước trong ống là 0,3(m/s) BỂ LẮNG 1 Theo bảng TK4-Lâm Minh Triết – XLNTĐT&CN, trang 135 ta chọn được thời gian lưu nước ở bể lắng 1 là t = 120 phút. Thể tích của bể lắng 1: V = Qhtb * t = 62,5 * 2 = 125(m3) SSvào = 336(mg/l) BODvào =300(mg/l) Chọn bể lắng 1 là bể lắng đứng. Diện tích ống trung tâm : F1= = = 0,58(m2) Trong đó : v : là vận tốc chảy trong ống trung tâm, chọn 30(mm/s) =108(m/h) . Đường kính ống trung tâm : d = = = 0,86(m) Đường kính phần ống loe trung tâm : dl = 1,35 * d = 1,35 * 0,86 = 1,161(m) Chiều dài ống loe chọn =0,75đường kính ống loe: L = 0,87(m) Chọn khoảng cách từ miệng loe ống trung tâm đến tấm chắn là a = 0,1(m). Đường kính tấm chắn của ống trung tâm: d2 = 1,3* dl = 1,3 * 1,161 = 1,5(m) Chiều dài tấm chắn dòng: L = Trong đó : vk : vận tốc chảy qua khe hở giữa miệng ống trung tâm và bề mặt tấm chắn, vk < 0,02(m/s), chọn vk = 0,015(m/s). Diện tích của bể : F2 =(m2) Trong đó : v : vận tốc chuyển động của nước thải trong bể lắng . Chọn v = 0,5(mm/s) = 1,8(m/h). Diện tích tổng cộng của bể :F = F1 + F2 = 35,58(m2). Đường kính của bể : D = , = = 6,7(m) Do đó vận tốc thực chuyển động của nước thải trong bể lắng : vt = = 2,52(m/h) = 0,7(mm/s) dn: đường kính phần đáy nón. Chọn dn= 0,3(m) L = 0,4(m) Trong đó : F = . = 35,3(m2) F2 = F – F1 = 35,3 – 0,58 = 34,72(m2) Chiều cao vùng lắng : h0 = v*t = 1,8*2 = 3,6(m) Chiều cao phần hình nón của bể lắng : Chọn đường kính phần đáy nón : dn = 0,3(m). α :góc tạo bởi đáy bể và mặt ngang lấy không nhỏ hơn 500 , chọn a = 50o. hn = h1 + h2 = (D – dn)/2tg = = 2,68(m) Chiều cao tổng cộng của bể lắng đứng : H = h0 + hn + hbv = 6,58(m) hbv :chiều cao bảo vệ hbv = 0,3m. Chiều cao ống trung tâm : htt = (1m – 2,5m). Ta chọn htt = 2m Hiệu quả xử lý RCOD = = = 34,5% a, b là hằng số thực nghiệm (TS Trịnh Xuân Lai – TTTKCCTXLNT, bảng 4-5, trang 48.) COD đầu ra của bể lắng 1 : 500 * 0,655 = 327,5(mg/l) Rss = = = 56,3% a, b là hằng số thực nghiệm (TS Trịnh Xuân Lai – TTTKCCTXLNT, bảng 4-5, trang 48). SS đầu ra của bể lắng 1 : 336 * 0,437 = 146,832(mg/l)s Tính toán lượng bùn sinh ra Lượng bùn sinh ra mỗi ngày Gss = Rss * SSvào * Q = 0,563* 336 * 10 * 1500 = 283,752 (kg SS/ ngày) Trong đó Rss: hiệu quả xử lý SS Q: lưu lượng nước thải SSvào: hàm lượng SS đầu vào của bể lắng 1 Lưu lượng bùn Qb = = = 5564 (l/ ngày) = 5,564 (m3/ ngày) Trong đó Tỉ trọng của cặn lắng tươi : 1,02 Nồng độ tính theo trọng lượng: 5% (TS Trịnh Xuân Lai – TTTKCCTXLNT, bảng13-1, bảng 13-5, trang 200-204) Lượng bùn tươi có khả năng phân hủy sinh học: G(vss) = Gss * 0,75 = 283,752 * 0,75 = 212,814(kgVSS/ngày) Thể tích bùn sinh ra mỗi ngày: Vbùn = = = 3,5(m3/ngày) Trong đó C: hàm lượng bùn. C = 40 120(g/l). Chọn C= 80(g/l)=80(kg/m3). Tính toán máng thu nước Máng thu nước đặt ở vòng tròn có đường kính bằng 0,94 đường kính bể. Đường kính máng thu nước: dm = 0,94 *D = 0,94* 6,7 = 6,29(m). Chọn dm = 6,3(m) Chiều rộng máng thu nước: rm = ` = = 0,2(m) Chiều cao máng: hm = 0,2(m) Diện tích mặt cắt ngang của máng: Wm = rm * hm = 0,2 * 0,2 = 0,04(m2) Chiều dài máng thu: Lm = * dm = 3,14 * 6,3 = 19,8(m) Tải trọng thu nước trên 1m chiều dài của máng: am = = = 76(m3/m.ngày) Đặt bơm hút đẩy bùn. Đường kính ống của bơm d = 0,15(m), vận tốc bùn chảy trong ống là 1,1(m/phút), thời gian xả bùn là 3h/ ngày. Nước tự chảy qua bể Aerotank với đường kính ống dẫn nước là 0,15(m) 4.7 BỂ AEROTANK Các thông số đầu vào của bể: BOD5: 204(mg/l) COD: 327,5(mg/l) BOD5/COD = 0,612s Q = 1500(m3/ngày) Nước sau xử lý BOD5 < 20mg/l SS = 30mg/l. Trong đó 65% là cặn hữu cơ phân hủy BOD. Nồng độ bùn hoạt tính trong nước thải đi vào bể không đáng kể X0 = 0 Nồng độ bùn hoạt tính trong bể X = 3000 mg/l (TS Trịnh Xuân Lai- TTTKCCTXLNT, bảng 6-1, trang 91) Nồng độ cặn lắng ở đáy bể lắng 2 Ct = 10000mg/l. Nồng độ bùn hoạt tính có trong dòng tuần hoàn Xt = Ct = 10000(mg/l) Nồng độ BOD5 đầu ra 20mg/l Lượng BOD chứa trong cặn lơ lửng đi ra khỏi bể lắng 2 0,65 * 30 = 19,5(mg/l) cặn sẽ bị phân hủy tiếp tục Lượng BOD bị oxy hóa hết chuyển thành cặn tăng lên 1,42 lần b = 19,5 * 1,42 = 27,69(mg/l) Lượng BOD5 chứa trong cặn lơ lửng đầu ra c = 27,69 * 0,68 = 18,8(mg/l) 0,68: hệ số chuyển đổi từ BOD toàn phần sang BOD5 Lượng BOD5 hòa tan còn lại trong nước khi ra khỏi bể lắng: d = 20 – 18,8 = 1,2(mg/l) Hiệu quả làm sạch theo BOD5 hòa tan: Ea = = *100 = 99,4% Thể tích bể Aerotank (TS Trịnh Xuân Lai – TTTKCCTXLNT, CT(6-3), trang 90) V = Q = 1500 m3/ngày X =3000 mg/l = 12 ngày (TS Trịnh Xuân Lai, bảng 6-1, trang 91) S0 = 204 mg/l S =1,2 mg/l Y= 0,7 Kd = 0,04(d-1) (TSTrịnh Xuân Lai, bảng 5-1, trang 71) V = = 575,5(m3) Thời gian lưu nước trong bể =(ngày) = 9,2(h) Chọn bể hình hộp chữ nhật Theo txl trang 131 kích thước bể chọn như sau: Chọn chiều cao công tác của bể Hct = 4,5m Chọn chiều cao bảo vệ hbv = 0,5m => diện tích bề mặt thoáng F = = 127,8(m2). Ta xây dựng bể có chiều dài bằng 5 lần chiều rộng 5*B2 = 127,8(m2) Chiều rộng bể B =5 (m) Chiều dài bể L = 25(m) Lưu lượng cặn dư phải xả hàng ngày Hệ số tạo cặn từ BOD5 Yb = = = 0,47 Lượng bùn hoạt tính sinh ra do khử BOD5 Px =Yb * Q * (S0 –S) * 10-3 (kg/ngày) = 0,47 * 1500 * (204 - 1,2) * 10-3 = 143(kg/ngày-đêm) Lượng cặn dư hàng ngày phải xả đi: Pxả = Px – Q * 30 * 10-3 = 143 – 1500 * 30 * 10-3 = 98(kg/ngày-đêm) Lượng bùn xả ra hàng ngày Qxả từ đáy bể lắng theo đường tuần hoàn cặn: Qxả = (TS Trịnh Xuân Lai, CT 6-6, trang 93) Qxả: dung dịch bùn xả ra V: thể tích bể Aerotank (575,5m3) Ct: nồng độ bùn hoạt tính trong dung dịch tuần hoàn (10000mg/l) X: nồng độ bùn hoạt tính trong bể Aerotank (3000mg/l) Xra: nồng độ bùn trong nước ra khỏi bể lắng 2 (30mg/l) Qra: lưu lượng nước đã xử lý đi ra khỏi bể lắng (1500m3/ngày) : thời gian lưu bùn trong công trình (12 ngày) Qxả =9,9(m3/ngày) Hệ số tuần hoàn bỏ qua lượng bùn hoạt tính tăng lên trong bể (Q + Qt) * X = Qt *Xt (TS Trịnh Xuân Lai, trang 91) = 0,43 Lượng bùn tuần hoàn: Qt = Q * = 645(m3/ngày) = 26,875(m3/h) Tính lượng oxy cần thiết Lượng oxy cần thiết trong điều kiện tiêu chuẩn: OC0 = Trong đó: Q = 1500(m3/ngày-đêm) S0 = 204(mg/l) S = 1,2(mg/l) f = 0,68 Px = = 143(kg/ngày) 0C0 = 244,3(kg O2/ngày) Lượng oxy cần trong điều kiện thực ở 200C: OCt = OC0* Trong đó: CS: nồng độ bão hòa oxy trong nước ở 200C = 9,08(mg/l) CL: nồng độ oxy duy trì trong bể Aerotank = 2(mg/l) OCt = 313,3(kg/ngày) Lượng không khí cần Công suất hòa tan oxy: OC = 5,5gr O2/m3 khí mét sâu. Thiết kế bể Aerotank sâu 4,5m cột nước. Lượng không khí cần thiết: Qkhí = = = 13247,4(m3/ngày) h = 4,3m độ ngập của lỗ phun. Dùng 2 máy thổi khí để sục khí trong bể. Lưu lượng khí của mỗi bơm: Qbơm = 276(m3/h) Chọn vận tốc khí trong ống của mỗi bơm là v = 10m/s Tính toán thiết bị phân phối khí: Đường kính ống dẫn khí của mỗi bơm là: Dống = = = 0,1(m) Đường kính ống dẫn khí chính: Dống khí chính = = = 0,14(m) = 140(mm) Trong đó v: vận tốc khí trong ống dẫn khí chính. Chọn v = 10(m/s) Chọn đĩa phân phối khí có qk = 200(l/phút) Số đĩa phân phối khí: n = = (lỗ). Bố trí đĩa phân phối khí: chia làm 2 nhánh nhỏ, mỗi nhánh các thành bể 1,25(m). Và đặt dọc theo chiều dài bể. Mỗi ống nhánh có(đĩa) Khoảng cách giữa các đĩa trên ống nhánh: (m). Khoảng cách giữa 2 ống nhánh: 5 – (1,25*2) = 2,5(m). Đường kính ống nhánh: d = = = 0,098(m) = 98(mm). 4.8 BỂ LẮNG 2 Chọn bể lắng 2 là bể lắng đứng, với các thông số thiết kế như sau: Hàm lượng bùn hoạt tính X = 3000 (mg/l) Hàm lượng bùn tuần hoàn Xt =10000 (mg SS/l) Diện tích mặt bằng của bể lắng F = (m2) (TS Trịnh Xuân Lai – TTTKCCTXLNT, công thức 9-8, trang 150). Với Q = 62,5 m3/h Co: nồng độ cặn trong bể Aerotank, Co = = 3750 (g/m3) Ct: nồng độ bùn trong dòng tuần hoàn, Ct = 10000 (g/m3) Cl = (TS Trịnh Xuân Lai- TTTKCCTXLNT, công thức 9-7, trang 150) Cl ==5000 (g/m3) Vl: vận tốc lắng của bề mặt phân chia phụ thuộc vào nồng độ Cl và tính chất của cặn được xác định theo phương trình thực nghiệm như sau: Vl = Vmax* e( TS Trịnh Xuân Lai – TTTKCCTXLNT, công thức 9-9). Với Vmax= 7m/s, k = 600. Vl = 0,34 (m/h) Vậy F = (m2) Diện tích bể nếu tính thêm buồng phân phối trung tâm: Fbể = 1,1* F (TS Trịnh Xuân Lai – TTTKCCTXLNT, trang 153) = 1,1 * 98,6 = 108,5 (m2) Đường kính bể D = = = 11,8 (m) Đường kính buồng phân phối trung tâm d = 0,25 * D = 0,25* 11,8 =2,95 (m) Chọn chiều cao buồng trung tâm: htt = 2,5(m) Diện tích buồng phân phối trung tâm f = = = 6,83 (m2) Diện tích vùng lắng của bể Fl = Fbể – f = 108,5 – 6,83 = 101,67 (m2) Tải trọng thủy lực lên bể a = (TS Trịnh Xuân Lai-TTTKCCTXLNT, trang 152) = = 14,8 (m3/m2- ngày) Vận tốc dòng nước đi lên trong bể V = = = 0,62 (m/h) Tải trọng bùn abùn = = = 3,4 (kg/m2 – ngày) Chọn chiều cao bể H = 4,5m (TS Trịnh Xuân Lai. Bảng 9-1, trang 153) Chọn chiều cao dự trữ h1 = 0,3m Chiều cao cột nước trong bể h = H – h1 = 4,2m Chiều cao phần nước trong h2 = 1,5m Chiều cao phần chóp đáy để có độ dốc 5% về hướng tâm h3 = = = 0,295(m) Chọn chóp hình nón có dn = 1(m). Chọn chiều cao hình trụ chứa bùn là 0,6(m) Thể tích phần chứa bùn hình trụ Vb = h4* Fbể = 0.6*3.14*12/4 = 0,47(m3) Nồng độ bùn trong bể Cbtb = = = 7500 (g/m3) = 7,5(kg/m3) Lượng bùn chứa trong bể lắng Gb = Vb * Cbtb = 261 * 7,5 = 1957,5 (kg) Đường kính ống loe dloe = 1,35 *d = 1,35 * 2,95 = 4(m) Chiều cao ống loe 0,2 – 0,5. Chọn h1’= 0,3(m) Đường kính tấm chắn dtc = 1,3*dloe = 1,3 * 4 = 5,2(m) Chiều dài tấm chắn: L = Trong đó : vk : vận tốc chảy qua khe hở giữa miệng ống trung tâm và bề mặt tấm chắn, vk < 0,02(m/s), chọn vk = 0,015(m/s). L = 0,225(m) Khoảng cách từ miệng loe đến tấm chắn chọn a = 0,1(m). Đường kính ống dẫn nước vào bể là: Dd = = = 0,21(m) = 210(mm) Chọn vận tốc nước chảy trong ống dẫn nước vào bể v = 0,5(m/s). Dung tích bể lắng V = h * F = 4,2* 98,6 = 414,12(m3) Lưu lượng nước đi vào bể lắng Ql = (1 + ) * Q = (1 + 0,43) * 1500 = 2145(m3/ngày) = 89,375(m3/h) Máng thu nước dm = 97%* D = 11,446(m) Chọn dm = 11,4(m). Chiều rộng máng rm = 200(mm) Chọn hm = 200(mm) Chiều dài máng thu nước: Lm = 3,14 * dm = 3,14 * 11,4 = 35,8(m) Thời gian lắng t = = = 4,6(h). BỂ KHỬ TRÙNG Q = 62,5(m3/h) a: lượng Clo cần cho diệt khuẩn, a = 3(g/m3) (theo TCXD-51-84). Y = = = 0,1875(kg/h) Chọn thời gian lưu nước trong bể là 0,5(h) Thể tích của bể V = Q*t = 62,5*0,5 = 31,25(m3) Chọn chiều cao bể H = 1.5(m) Chọn chiều rộng bể b = 3(m) Chiều dài bể l = 7(m) Chọn chiều cao bảo vệ hbv = 0,5(m) Vậy chiều cao xây dựng là 2(m). BỂ THU BÙN Tổng khối lượng cặn lắng : G = Q*(0,8SS + 0,3BOD5)kg/ngày (TS Trịnh Xuân Lai, ct 6-7) = 1500*(0,8*350 + 0,3*300)*10-3 = 555(kg/ngày) Thể tích cặn trong bể lắng đợt 1: G1 = 257,04(kg/ngày) Trong đó cặn vô cơ: G’1 = 0,4 * 257,04 = 102,816(kg/ngày) Cặn hữu cơ: G”1 = 257,04 – 102,816 = 154,224(kg/ngày) Thể tích cặn ở bể lắng 1 đưa vào bể thu bùn mỗi ngày: V1 = = 5(m3/ngày) Thể tích cặn trong bể lắng đợt 2: G2 = G –G1 = 555- 257,04 = 297,96(kg/ngày) Trong đó cặn vô cơ: G’2 = 0,4 * 297,96 = 119,184(kg/ngày) Cặn hữu cơ: G”2 = 178,776(kg/ngày) Thể tích cặn ở bể lắng 2 đưa vào bể thu bùn mỗi ngày: V2 = = 22,8(m3/ngày). Chọn thời gian xả bùn từ bể lắng 2 vào bể thu bùn là 4h/ngày. Chọn vận tốc bùn trong ống là 1,1m/phút Đường kính ống dẫn bùn là d=0.33m. Vậy chọn bơm có đường kính là d=0.3m, lưu lượng bơm Qb = 5,7(m3/h) Tổng lưu lượng cặn đưa vào bể thu bùn mỗi ngày: V = V1 + V2 = 27,8(m3/ngày) Trong đó cặn vô cơ không phân hủy: G’ = G’1 + G’2 = 222(kg/ngày) Cặn hữu cơ dễ bị phân hủy: G” = G”1 + G”2 = 333(kg/ngày) Chọn thời gian lưu bùn trong bể là 14 ngày. Thể tích bể thu bùn là: 14 *27,8 = 389,2(m3). Lấy = 389(m3). Chọn chiều cao công tác bể h = 3,5(m) Diện tích mặt thoáng: f = 111(m2). Chia bể thành 2 ngăn. Mỗi ngăn có kích thước: b*l = 7,5 * 7,5(m2). Chọn hbv = 0,3(m) Đường kính ống bơm bùn tuần hoàn là: Db = = = 0,097(m) . Chọn d = 100(mm) Chọn vận tốc bùn trong ống là vb = 1(m/s). Tính toán kinh tế là việc xác định chi phí xây dựng các công trình, mua các thiết bị,. Và chi phí vận hành hệ thống. Trên cơ sở chi phí xây dựng, xác định thời gian khấu hao và vốn thu hồi, cùng với chi phí vận hành, duy tu, dự phòng,. Từ đó, xác định được tổng chi phí cần cho hệ thống trong một đơn vị thời gian và xác định giá thành xử lý cho 1m3 nước thải. Tính toán vốn đầu tư: 5.1.1 Vốn đầu tư xây dựng Hệ thống xử lý nước thải là một công trình xây dựng bằng bê tông cốt thép nên có thể ước tính theo sức chứa của công trình. STT Tên công trình Số lượng Thể tích (m3) Đơn giá (triệu VNĐ / đơn vị) Thành tiền (triệu VNĐ) 1 Hố thu 1 72 2 144 2 Bể điều hòa 1 316,5 2 633 3 Bể keo tụ 1 4,6 2 9,2 Bể tạo bông 1 11 2 22 4 Bể lắng 1 1 125 2 250 5 Bể Aerotank 1 575,5 2 1151 6 Bể lắng 2 1 414,12 2 828,24 7 Bể khử trùng 1 42 2 84 8 Bể thu bùn 2 422 1 422 Tổng tiền 3543,44 Đầu tư thiết bị STT Tên thiết bị Đơn vị tính Số lượng Đơn giá (triệu VNĐ/đvị) Thành tiền (triệuVNĐ) 1 Bơm nước thải Cái 8 7 56 2 Bơm bùn Cái 3 8 24 3 Máy thổi khí (bể Aerotank) Cái 2 70 140 Máy thổi khí (bể điều hòa) Cái 2 60 120 4 Hệ thống điều khiển - 1 20 20 5 Máy bơm hóa chất Cái 5 4 20 6 Song chắn rác Cái 1 0,7 0,7 7 Lưới chắn rác Cái 1 0,7 0,7 8 Hệ thống khuấy cơ khí - 2 5 10 9 Hệ thống van và phụ kiện khác - 30 Tổng tiền 421,4 Tổng chi phí đầu tư cho phương án: 3.964.840.000 (VNĐ) Kết luận: Nhìn chung, nước thải của Khu công nghiệp Tam Phước tỉnh Đồng Nai phần lớn bị ô nhiễm do nước thải nhiễm bẩn hữu cơ. Hầu hết các chất hữu cơ đều có thời gian phân hủy ngắn, phát sinh mùi hôi lan tỏa ra không khí xung quanh, mức độ gây ô nhiễm phụ thuộc vào qui mô sản xuất, công nghệ và nguyên liệu Do đó, việc xử lý nước thải là vấn đề hết sức cần thiết đối với nhà máy nhằm tuân thủ các quy định về bảo vệ môi trường của Việt Nam. Dựa vào thành phần, tính chất nước thải cũng như yêu cầu chất lượng nước sau xử lý, công nghệ hợp lý được đề xuất kết hợp phương pháp xử lý cơ học, hóa lý và sinh học. Quy trình công nghệ xử lý tương đối đơn giản, có hiệu quả cao, chi phí nằm trong khả năng đáp ứng của nhà máy, kết cấu gọn gàng phù hợp với diện tích bố trí. Với hệ thống xử lý nước thải đã đề xuất ở trên, nếu được vận hành đúng phương pháp thì nước sau khi xử lý thải vào môi trường đạt tiêu chuẩn loại A theo Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5945 – 2005. 6.2 Kiến nghị: Hệ thống cần được vận hành liên tục, đúng phương pháp để duy trì chất lượng công trình đồng thời góp phần bảo vệ chất lượng môi trường trong khuôn viên nhà máy cũng như môi trường xung quanh. Đề xuất nhà máy bố trí cán bộ vận hành phải nắm vững quy trình hoạt động hệ thống (đã qua đào tạo vận hành) và làm việc nghiêm túc.