Thiết kế hệ thống xử lý nước thải công ty sunyad Việt Nam

a thành phẩm và nhập kho chờ xuất hàng. CÁC NGUỒN GÂY Ô NHIỄM: Ô nhiễm do nước thải: Ô nhiễm do nước mưa chảy tràn: Vào mùa mưa, nước mưa chảy trên mặt đất tại khu vực nhà máy sẽ cuốn theo dầu mỡ (dùng bôi trơn động cơ), đất cát. Nồng độ các chất ô nhiễm do nước mưa chảy tràn được ước tính như sau: Tổng Nitơ : 0,5 – 1,5 mg/l Phốt pho : 0,004 – 0,03 mg/l COD : 10 – 20 mg/l Tổng chất rắn lơ lửng: 10 – 20 mg/l Đối với lượng nước mưa chảy tràn, công ty có hệ thống cống thu gom và cho chảy vào hệ thống cống chung của khu công nghiêp. Ô nhiễm do nước thải sinh hoạt: Nước thải sinh hoạt phát sinh từ nhu cầu sinh hoạt của công nhân trong nhà máy, ước tính khoảng 8.5 m3/ngày (với định mức tính toán 100 lít/người/ngày). Hiện lượng nước này được thải ra ngoài theo hệ thống chung của khu công nghiệp. Ô nhiễm do nước thải sản xuất: Nước thải sản xuất của nhà máy phát sinh từ những cặn sơn PU và cặn dầu nhớt với số lượng rất ít, được gom lại sau mỗi lần thay và chứa vào các thùng phi 200 lít. Lượng cặn này sẽ được Công ty ký hợp đồng với công ty có chức năng thu gom đem đi xử ký tại những nơi quy định. Ô nhiễm không khí: Ô nhiễm do khí thải: Nguồn phát sinh khí thải chủ yếu là từ: lò hơi, xe tải ra vào nhà máy, máy phát điện. Trong đó lượng khí thải từ lò hơi và máy phát điện là nguồn chính gây ra ô nhiễm không khí xung quanh, với các chất độc hại phát sinh ra trong quá trình đốt như: SOx, NOx, CO, bụi,… Nhà máy hiện có 2 lò hơi được đặt tại các khu vực riêng biệt, bên ngoài khu nhà xưởng. ống khói của lò hơi có đường kính 0.4m và chiều cao là 12m. Lưu lượng khí thải từ lò hơi của nhà máy là 5.000 m3/h. Máy phát điện của nhà máy: hiện có 1 máy nhưng rất ít hoạt động, chỉ sử dụng khi có sự cố mất điện. Lưu lượng khí thải từ máy phát điện của nhà máy là: 2.500 m3/h. Ô nhễm do bụi: Lưu lượng bụi phát sinh chủ yếu trong nhà máy là do các hoạt động chuyên chở nguyên vật liệu và thành phẩm của nhà máy. Tuy nhiên, lượng bụi này nhỏ và chỉ xảy ra trong thời gian ngắn trong ngày. Ô nhiễm do dung môi hữu cơ: Hơi dung môi phát sinh trong nhà máy tại phòng pha màu và khu vực phối trộn màu. Đây là một loại hợp chất hữu cơ dễ bay hơi, khi phát tán vào không khí sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến người lao động, gây kích thích các niêm mạc đường hô hấp và có thể gây hậu quả nghiêm trọng khi tiếp xúc với nồng độ cao. Tiếng ồn, độ rung: Tiếng ồn và rung phát sinh từ các nguồn: Phương tiện vận chuyển và xếp dỡ Máy phát điện khi sử dụng Quạt gió của hệ thống thông gió trong nhà xưởng Hoạt động sinh hoạt của công nhân trong nhà máy. Ô nhiễm do chất thải rắn: Chất thải rắn sản xuất: Các loại chất thải rắn sản xuất của nhà máy bao gồm: Vụn vải da phủ keo PU Vải côtông lót keo Thùng phi sắt 200 lít đựng hóa chất Cặn keo PU Cặn dầu nhớt Giẻ lau dinh dầu nhớt Gỗ palet Chất thải rắn sinh hoạt: Chất thải rắn sinh hoạt chủ yếu phát sinh từ nhà vệ sinh và do công nhân thải ra do ăn uống (bao, hộp, giấy, thức ăn thừa,…) với mức thải trung bình 0.25 kg/người/ngày (≈21.5 kg/ngày). CHẤT LƯỢNG NƯỚC THẢI SINH HOẠT CỦA CÔNG TY: Hiện nay nước thải sinh hoạt của Công ty chưa qua công đoạn xử lý và cho chảy ra hệ thống cống chung của khu công nghiệp Nhơn Trạch 5. Chất lượng nước thải sinh hoạt của công ty được Trung tâm Quan trắc và Kỹ thuật Môi trường - Sở Tài nguyên và Môi trường lấy mẫu và phân tích ngày 11/14/2006 có kết quả mhư sau: Bảng 2.2: Thành phần các chất ô nhiễm trong nước thải. Chỉ tiêu phân tích Đơn vị Kết quả BOD COD Tổng chất rắn lơ lửng Hàm lượng chì (Pb) Hàm lượng thủy ngân (Hg) Hàm lượng Asen (As) Hàm lượng Cadimi (Cd) mgO2/l mgO2/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l 467 734 246 <0.004 <0.0005 <0.001 <0.0005 Nhận xét: Hàm lượng BOD, COD, tổng chất rắn lơ lửng trong nước thải sinh hoạt của Công ty đều vượt tiêu chuẩn quy định (TCVN 5945 – 1995) là khá cao. Tuy nhiên Công ty đang nghiên cứu xây dựng hệ thống xử lý nước thải nhằm xử lý triệt để trước khi thải vào môi trường bên ngoài. CHƯƠNG III: LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÁC CHỈ TIÊU Ô NHIỄM CƠ SỞ LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ 3.1. CÁC CHỈ TIÊU Ô NHIỄM NƯỚC THẢI: Để lựa chọn công nghệ xử lý nước thải cho công ty TNHH SUNYAD, cần xác định các chỉ tiêu ô nhiễm nước thải của công ty và tiêu chuẩn nước cần xử lý. Bảng 3.1: Các chỉ tiêu ô nhiễm. STT Thông số Đơn vị Giá trị TCVN 5945 – 1995 (Loại A) 1 2 3 4 5 6 7 BOD COD Tổng chất rắn lơ lửng Hàm lượng chì (Pb) Hàm lượng thủy ngân (Hg) Hàm lượng Asen (As) Hàm lượng Cadimi (Cd) mgO2/l mgO2/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l 467 734 246 <0.004 <0.0005 <0.001 <0.0005 <20 <50 <50 <0.1 <0.005 <0.05 <0.01 3.2. CƠ SỞ LỰA CHỌN DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ: 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 và lưu lượng, thành phần, tính chất, lưu lượng nước thải. Dựa ỲAo 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. 3.3. LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ: Phương án 1: công nghệ xử lý gồm các công trình đơn vị bể thu gom, bể lằng 2 vỏ, bể điều hòa, bể Aerotank, bể lắng 2, bể lọc áp lực, bể tiếp xúc, bể chứa bùn. Nước thải sinh hoạt của nhà máy sẽ được dẫn qua song chắn rác để giữ lại những tạp chất có kích thước lớn và vào bể thu gom. Từ đây nước thải sẽ được bơm vào bể điều hòa để khuấy trộn đều nước thải và giúp ổn định lưu lượng, làm cho hoạt động của các công trình sau hiệu quả hơn. Bể điều hòa được thiết kế với hệ thống phân phối khí dạng ống có đục lỗ lắp đặt ở đáy bể giúp cho việc xáo trộn nước được tốt hơn và tăng cường lượng oxy hòa tan trong nước thải. Hơn nữa, việc cung cấp oxy sẽ làm giảm bớt lượng BOD, COD trong nước thải, bể điều hòa được lưu với thời gian là 4 giờ. Nước thải từ bể điều hòa sẽ tự chảy vào bể lắng 2 vỏ. Ở đây, lượng cặn có trong nước thải sẽ được lắng qua các máng lắng, được giữ lại ở ngăn chứa bùn của bể và được hút vào bể chứa bùn theo từng đợt. Bể lắng 2 vỏ được thiết kế với tiết diện tròn và có 2 máng lắng đặt theo đường kính bể, thời gian lưu nước ở bể lắng 2 vỏ là 90 phút. Nước thải sau khi qua bể lắng 2 vỏ sẽ tiếp tục chảy vào bể Aerotank. Với chế độ khuấy trộn hoàn toàn (dưới áp lực của hệ thống phân phối khí dạng đĩa) và khả năng xử lý tốt các chất hữu cơ của bùn hoạt tính tuần hoàn, hầu hết các chất hữu cơ được phân hủy thành các bông bùn.Bể Aerotank được thiết kế với thời gian lưu là 4.9 giờ. Hỗn hợp nước – bùn từ bể Aerotank sẽ được đưa vào bể lắng đợt 2, bể này có nhiệm vụ lắng và tách bùn ra khỏi nước dưới tác dụng của trong lực. Bể lắng đợt 2 được thiết kế theo dạng bể lắng đứng với tiết diện tròn, nước thải sẽ được phân phối vào bể từ ống trung tâm và ra ngoài theo máng lắng đặt ở thành trong của bể. Bể lắng đợt 2 được thiết kế lưu nước trong 2.02 giờ. Bùn sau khi lắng, BỂ THU GOM BỂ ĐIỀU HÒA BỂ AEROTANK BỂ CHỨA BÙN BỂ TIẾP XÚC BỂ LẮNG ĐỢT 2 BỂ LẮNG 2 VỎ MÁY NÉN KHÍ NGUỒN TIẾP NHẬN NƯỚC CLO BỂ LỌC ÁP LỰC GHI CHÚ: ĐƯỜNG NƯỚC ĐƯỜNG BÙN ĐƯỜNG KHÍ ĐƯỜNG HÓA CHẤT Hình 2.1: Sơ đồ công nghệ hệ thống xử lý phương án 1 một phần sẽ được bơm tuần hoàn về bể Aerotank, phần còn lại sẽ được đưa vào bể chứa bùn và lưu ở đó trong 60 ngày và sau đó sẽ dùng xe bồn hút đem đi xử lý đúng nơi quy định. Nước sau khi qua bể lắng đợt 2 sẽ được đưa vào bể lọc áp lực để đảm bảo chất lượng nước đầu ra đạt loại A (theo TCVN 5945 – 1995). Bể lọc áp lức được thiết kế với 2 đơn nguyên hoạt động song song và có tiết diện tròn theo mặt cắt ngang. Vật liệu lọc sử dụng trong bể lọc áp lực là cát thạch anh và than Anthracite. Cuối cùng nước thải sẽ được đưa qua bể tiếp xúc để khử trùng trước khi cho vào nguồn tiếp nhận. Lượng Clo sử dụng trong bể khử trùng là 3 g/m3 nước thải nhằm loại bỏ những vi khuẩn gây bệnh như E.Coli. Phương án 2: công nghệ xử lý bao gồm các công trình đơn vị: bể tự hoại 3 ngăn, bể lọc sinh học ngầm, bể lắng đợt 2, bể lọc áp lực, bể tiếp xúc và bể chứa bùn. Nước thải sẽ được dẫn vào bể tự hoại để loại bỏ cặn và một phần chất hữu cơ. Bể tự hoại được thiết kế 3 ngăn, với thời gian lưu nước là 1 ngày, kích thước ngăn thứ nhất gấp đôi ngăn thứ hai và thứ ba. Ở ngăn thứ ba có lớp vật liệu lọc là đá sỏi hoặc xỉ than để tăng hiệu quả xử lý nước thải. Sau đó nước thải sẽ được phân phối vào bể lọc sinh học ngầm với hệ thống máng phân phối có đục lỗ. Nước thải sẽ len qua bề mặt lớp vật liệu lọc. Nhờ có quần thể vi khuẩn sống bám trên bề mặt lớp vật liệu lọc hấp thu và phân hủy chất hữu cơ có trong nước thải. Nước thải sau đó được thu qua hệ thống hệ thống thu nước đặt bên dưới và bơm vào bể lắng đợt 2 để loại bỏ màng vi sinh tách khỏi giá thể. Tiếp theo đó nước thải được đưa qua bể lọc áp lực và bể tiếp xúc; bùn từ bể lắng đợt 2 và bể tự hoại được đưa vào bể chứa bùn. Các bể này có cấu tạo tương tự như ở phương án 1. BỂ TỰ HOẠI 3 NGĂN BỂ LỌC SINH HỌC NGẦM BỂ CHỨA BÙN BỂ TIẾP XÚC BỂ LỌC ÁP LỰC BỂ LẮNG ĐỢT 2 NGUỒN TIẾP NHẬN NƯỚC CLO Hình 2.2: Sơ đồ công nghệ hệ thống xử lý phương án 2 CHƯƠNG 4: TINH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ CHO PHƯƠNG ÁN 1 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ CHO PHƯƠNG ÁN 2 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ CHO PHƯƠNG ÁN 1: Hố thu gom: Chức năng: Giúp các công trình đơn vị phía sau không phải thiết kế âm sâu trong đất. Thể tích hố thu gom: Trong đó: Qh : lưu lượng nước thải theo giờ t : thời gian lưu nước , chọn t = 3h Diện tích hố thu gom: Trong đó: H : chiều cao hố thu gom Chiều cao bảo vệ hố thu gom: 0.5m Chiều cao xây dựng hố thu gom: 2.5m Kích thước hố thu gom: Bơm nước thải vào bể điều hòa: Chọn 2 bơm hoạt động luân phiên. Lưu lượng mỗi bơm: Q = 40 m3/ngày = 1.67 m3/h = 0.027 m3/phút Cột áp bơm: H = 8m (chiều cao áp lực) Công suất bơm: Trong đó: N : công suất bơm, KW ρ : trọng lượng riêng của chất lỏng, kg/m3 η : hiệu suất máy bơm, chọn η = 90% Q : lưu lượng bơm H : cột áp bơm, m Song chắn rác: Chức năng: Giữ lại các thành phần rác có kích thước lớn như: lá cây, bao nylông… nhờ đó tránh làm tắt máy bơm, đường ống. Đây là bước quan trọng nhằm đảm bảo an toàn và điều kiện làm việc thuận lợi cho cả hệ thống xử lý nước thải. Cấu tạo: Thiết bị chắn rác là các thanh đan sắp xếp kế tiếp nhau với khe hở từ 50 ÷ 60 mm. Các thanh có thể bằng thép, nhựa hoặc gỗ. Tiết diện các thanh này là hình chữ nhật, hình tròn hoặc elip. Thiết bị chắn rác thường đặt nghiêng theo dòng chảy một góc từ 50 ÷ 60˚. Vận tốc dòng chảy thường lấy từ: 0.8 ÷ 1 m/s để tránh lắng cát. Hàm lượng chất lơ lửng và BOD của nước thải sau khi qua song chắn rác và hố thu gom giảm 4%, còn lại: BỂ ĐIỀU HÒA: Chức năng: Điều hòa lưu lượng và nồng độ chất hữu cơ, tránh cặn lắng. Làm thoáng sơ bộ, qua đó oxy hóa một phần các chất hữu cơ. Tăng cường hiệu quả xử lý nước thải Tạo điều kiện thuận lợi cho các chất lơ lửng và chất nổi trong nước thải phân bố đồng nhất trước khi qua các công trình xử lý phía sau. Tăng hiệu quả khử BOD. Tính toán bể điều hòa: Lưu lượng nước thải trung bình trong ngày: Q = 40 m3/ngày Lưu lượng nước thải trung bình trong giờ: Qh = 1.67 m3/h Lưu lượng nước thải lớn nhất theo giờ: Thể tích bể điều hòa được tính theo công thức: Trong đó: t : thời gian lưu nước, chọn t = 4h Kích thước bể điều hòa: Lưu lượng khí cần cung cấp cho bể điều hòa được tính theo công thức: Trong đó: I : cường độ thổi khí, I = 4 ÷ 7 m3/h, chọn I = 6 m3/m3h Hệ thống sục khí: Đường kính ống chính: 50mm Chọn 2 ống nhánh phân phối khí, đường kính ống nhánh: 20mm Vận tốc khí qua lỗ: 5 ÷ 20 m/s, chọn vk = 15 m/s Đường kính các lỗ trên ống nhánh: 2 ÷ 5 mm, chọn 4 mm. (theo Lâm Minh Triết - Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp Tính toán thiết kế công trình) Chọn 4 ống nhánh phân bố dọc theo chiều dài của bể điều hòa (L = 2.5m). Khoảng cách giữa 2 ống nhánh: 0.5m Diện tích 1 lỗ trên ống nhánh: Tổng diện tích lỗ trên nhánh: Số lỗ trên ống nhánh: lỗ Số lỗ trên 1 ống nhánh: lỗ Chiều cao xây dựng bể điều hòa: Hxd = H + hbv = 2 + 0.5 = 2.5 m Trong đó: hbv : Chiều cao bảo vệ, chọn hbv = 0.5m Tính toán hệ thống thổi khí: Áp lực cần thiết cho hệ thống ống khí nén: Hm = hc + hd + hf +H = 0.4 + 0.5 + 2 = 2.9 m Trong đó: hc + hd : tổn thất áp lực cục bộ, giá trị này không vượt quá 0.4m hf : tổn thất áp lực qua thiết bị phân phối, hf = 0.5m H : chiều sâu lớp nước trong bể, H = 2m Năng suất yêu cầu của máy thổi khí không nhỏ hơn lượng khí cung cấp cho bể: Lkk = 60 m3/h = Áp lực máy thổi khí tính theo Atmotphe: Công suất máy thổi khí: Trong đó: Pm : công suất yêu cầu của máy nén khí, KW G : trọng lượng của dòng không khí, kg/s ρkk : tỷ trọng của không khí, ρkk = 1.3 kg/m3 R : hằng số khí, đối với không khí R = 8.314 KJ/Kmol˚K T1 : nhiệt độ tuyệt đối của không khí đầu vào, T1 = 273 + 25 = 298˚K P1 : áp lực tuyệt đối của không khí đầu vào, P1 ≈ 1atm P2 : áp lực tuyệt đối của không khí đầu ra P2 = Pm + 1 = 0.29 + 1 = 1.29 atm vì đối với không khí K=1.395 29.7: hệ số chuyển đổi e : hiệu suất của máy, chọn e = 0.7 Bảng 4.1: Các thông số thiết kế bể điều hòa STT Thông số Đơn vị Giá trị 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Thể tích bể Chiều dài bể Chiều rộng bể Chiều cao công tác của bể Chiều cao xây dựng của bể Thời gian lưu nước trong bể Lưu lượng khí cần cung cấp Đường kính ống chính cung cấp khí Đường kính ống nhánh cung cấp khí Số ống nhánh cung cấp khí Số lỗ phân phối khí m3 m m 4 5 6 7 8 9 10 11 10 2.5 2 2 2.5 4 60 50 20 4 88 Bể lắng 2 vỏ: Chức năng: Lắng các tạp chất lơ lửng Chế biến cặn lặng bằng quá trình lên men kỵ khí Cấu tạo: Bể lắng 2 vỏ là một bể chứa, mặt bằng dạng hình tròn hoặc hình chữ nhật, đáy hình nón hay hình chóp đa giác. Phần trên có máng lắng, còn phần dưới là buồng tự hoại. Nguyên lý hoạt động: Nước chuyển động qua máng lắng, với tốc độ nước chảy chậm và dưới tác động của trọng lượng bản thân các hạt cặn rơi lắng xuống dọc theo đáy máng. Đáy máng làm dốc, các hạt cặn theo đó chui qua khe hở xuống phần chứa cặn. Khe hở có chiều rộng 0.12 ÷ 0.15m. Vì khe hở ở đáy máng có cấu tạo thành dốc này che lấy thành dốc kia nên các hạt cặn lơ lửng và các bong bóng nước từ phần tự hoại không xâm thực được vào phần lắng. Tính toán bể lắng 2 vỏ: Do cấu tạo đặc biệt và 2 chức năng của bể lắng 2 vỏ nên nội dung tính toán gồm 2 phần: Tính toán máng lắng Tính toán ngăn lên men cặn Tính toán máng lắng: Thể tích hữu ích của máng lắng được tính theo công thức: Trong đó: Qh : lưu lượng nước thải bơm vào bể, Qh = 2.51 m3/h t : thời gian lắng, t = 1.5h Diện tích ướt của 1 mắng lắng (với góc nghiêng ở đáy máng lắng được thiết kế là 50˚) được tính như sau: Trong đó: b : chiều ngang máng lắng, chọn b = 0.7m h1 : chiều cao lớp nước phần hình chữ nhật của máng lắng, chọn h1 = 0.5m Chiều cao lớp nước phần hình tam giác của máng lắng: Chiều dài của máng lắng: Trong đó: n : số bể lắng, n = 1 n1 : số lượng máng lắng trong 1 bể, n1 = 2 Chọn bể lắng 2 vỏ có dạng hình tròn trên mặt bằng, vì vậy chiều dài của máng lắng bằng đường kính trong của bể: L = D = 3.765m Tốc độ lắng của hạt lơ lửng: Trong đó: t : thời gian lắng, t = 1.5h H : chiều sâu trung bình của máng lắng Hiệu suất lắng được xác định phụ thuộc vào tốc độ lắng của hạt lơ lửng (u) và nồng độ chất lơ lửng dẫn vào bể lắng 2 vỏ (246 mg/l) Với C = 98.4 mg/l < 150 mg/l, như vậy là thỏa điều kiện ở điều 6.5.3 TCXD 51 – 84 Diện tích mặt thoáng của bể lắng 2 vỏ: Theo tiêu chuẩn thiết kế: diện tích mặt thoáng 20%<F<50% (điều 6.6.2 TCXD 51 – 84), nhằm tránh sự tích đọng màng bùn đủ cho quá trình hoạt động bình thường của bể. Tính toán ngăn bùn: Thể tích ngăn bùn của bể lắng 2 vỏ được tính theo công thức: Trong đó: Wb : thể tích ngăn tự hoại trong bể lắng 2 vỏ, Wb = 10 lít/người theo điều 6.6.3 TCXD 51 – 84, ứng với nhiệt độ nước thải 25˚C N : số người tính toán, N = 85 người K : hệ số thể tích ngăn bùn, K = 1.3 Chiều cao phần hình nón (với đáy nghiêng 30˚): Thể tích phần hình nón của bể lắng 2 vỏ được tính theo công thức: Trong đó: F1 : diện tích mặt cắt ngang hình trụ của bể lắng F2 : diện tích đáy nhỏ hình nón cụt Với d: đường kính đáy nhỏ nón cụt Chiều cao xây dựng của bể lắng 2 vỏ: Trong đó: h3 : chiều cao lớp trung hòa, tính từ mực nước cao nhất đấn khe hở của mắng lắng, chọn h3 = 0.4m h4 : khoảng cách từ mực nước đến thành bể, chọn h4 = 0.41m htr : chiều cao phần hình trụ của bể, chọn htr = 2m Hiệu quả xử lý nước thải sau khi qua bể điều hòa và bể lắng 2 vỏ sơ bộ có thể tính như sau: Hàm lượng BOD giảm 55%: Theo TCXD 51 – 84, ứng với u = 0.13 mm/s và nồng độ chất lơ lửng ban đầu 246 mg/l, ta có hiệu suất lắng tương ứng: E = 56% Nồng độ chất lơ lửng trôi theo nước ra ngoài máng lắng: Bảng 4.2: Các thông số thiết kế bể lắng 2 vỏ STT Thông số Đơn vị Giá trị 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Đường kính bể Chiều cao xây dựng bể Đường kính phần hình nón của bể Chiều cao phần hình nón của bể Độ dốc đáy Thể tích máng lắng Chiều dài máng lắng Chiều ngang máng lắng Số lượng máng lắng Thời gian lưu nước trong bể m m m m m3 m m máng h 3.8 4.7 0.4 0.97 30˚ 3.8 3.8 0.7 2 1.5 Bể Aerotank: Chức năng: Loại bỏ các chất hữu cơ có khả năng phân hủy sinh học nhờ vi sinh vật hiếu khí Cấu tạo: Bể phản ứng sinh học hiếu khí Aerotank là công trình làm bằng bê tông, bê tông cốt thép với mặt bằng thông dụng là hình chữ nhật. Nguyên lý hoạt động: Nước thải chảy qua suốt chiều dài của bể và được sục khí, khuấy đảo nhằm tăng cường lượng oxy hòa tan và tăng cường quá trình oxy hóa chất hữu cơ có trong nước. Hoạt động của bể Aerotank dựa trên hoạt động sống của quần thể vi sinh vật trong bể. Sinh khối vi sinh vật trong công nghệ vi sinh thường là từ một giống thuần chủng, còn trong nước thải là quần thể vi sinh vật, chủ yếu là vi khuẩn có sẵn trong nước thải. Ưu điểm của quy trình công nghệ này là: Pha loãng ngay tức khắc nồng độ các chất nhiễm bẩn, kể cả các chất độc hại (nếu có). Không xảy ra hiện tượng quá tải cục bộ ở một nơi nào trong bể. Thích hợp cho xử lý các loại nước thải có tải trọng cao. Các thông số thiết kế: Lưu lượng nước thải: Q = 40 m3/ngày = 1.67 m3/h Nhiệt độ duy trì trong nước thải: 25˚C Hàm lượng BOD5 trong nước thải đầu vào Aerotank: La = 201.744 mg/l Hàm lượng chất lơ lửng trong nước thải vào Aerotank: C = 103.91 mg/l Hàm lượng BOD5 trong nước thải cần đạt sau xử lý: Lt = 20 mg/l Hàm lượng chất lơ lửng trong nước thải cần đạt sau xử lý: Cs = 18 mg/l Chế độ làm việc: xáo trộn hoàn toàn. Giả sử trong nước thải đầu ra là chất rắn sinh học (bùn hoạt tính), trong đó 80% là chất dễ bay hơi và 60% là chất có thể phân hủy sinh học. Tính nồng độ BOD5 trong nước thải đầu ra có quan hệ sau: BOD5ra = BOD5 hòa tan trong nước đầu ra + BOD5 của chất lơ lửng đầu ra BOD5 của chất lơ lửng trong nước thải đầu ra của nước thải được tính như sau: Phần có khả năng phân hủy sinh học của chất rắn sinh học ở đầu ra là: Lượng BOD20 bị chuyển thành cặn tăng lên 1.42 lần, tức là 1mg BOD20 tiêu thụ 1.42 mgO2 (theo TS. Trịnh Xuân Lai) BOD5 của chất rắn lơ lửng đầu ra: BOD5 hòa tan của nước thải đầu ra được tính như sau: Xác định hiệu quả xử lý E: Hiệu quả xử lý theo BOD5 hòa tan: Hiệu quả xử lý tính theo tổng cộng: Thể tích làm việc của bể được tính theo công thức: Trong đó: θc : thời gian lưu bùn, θc = 5 ÷15 ngày, chọn θc = 10 ngày Q : lưu lượng trung bình ngày của nước thải, Q = 40 m3/ngày Y : hệ số sản lượng bùn, đối với nước thải đô thị: Y = 0.4 ÷ 0.8 mgVSS/mgBOD5, chọn Y = 0.6 mgVSS/mgBOD5 La : BOD5 của nước thải dẫn vào bể Aerotank Lt : BOD5 hòa tan của nước thải ra khỏi bể Aerotank X : nồng độ chất lơ lửng dễ bay hơi trong hỗn hợp bùn hoạt tính, đối với nước thải sinh hoạt X = 3500 mg/l Kd : hệ số phân hủy nội bào, lấy Kd = 0.06 ngày-1 đối với nước thải sinh hoạt Tính toán lượng bùn dư thải bỏ mỗi ngày: Hệ số sản lượng bùn được tính theo công thức: Lượng bùn hoạt tính sinh ra do BOD5 mỗi ngày tính theo MLVSS: Lượng tăng sinh khối tổng cộng tính theo MLVSS: Lượng bùn thải bỏ mỗi ngày: Xác định lưu lượng bùn thải: Giả sử bùn dư được xả bỏ (được dẫn đến bể chứa bùn) từ đường ống dẫn bùn tuần hoàn, Qra = Q và hàm lượng chất lơ lửng dễ bay hơi (VSS) trong bùn ở đầu ra chiếm 80% hàm lượng chất rắn lơ lửng (SS). Khí đó lưu lượng bùn dư thải bỏ được tính theo công thức: Trong đó: W : Thể tích bể Aerotank, W = 8.23 m3 X : nồng độ VSS trong hỗn hợp bùn hoạt tính ở bể Aerotank, X = 3500 mg/l Xra : nồng độ VSS trong SS ra khỏi bể lắng Qb : lưu lượng bùn thải Qra : lưu lượng nước thải ra khỏi bể lắng II, Qra = Q = 40 m3/ngày Từ đó tính được lưu lượng bùn thải: Xác định tỷ số tuần hoàn: Phương trình cân bằng vật chất trong bể Aerotank: Aerotank Lắng 2 Q Xo Q+Qth X Qth Xth Qra Xra Trong đó: Q : lưu lượng nước thải Qth : lưu lượng bùn hoạt tính tuần hoàn Xo : nồng độ VSS trong nước thải dẫn vào Aerotank, mg/l X : nồng độ VSS ở bể Aerotank, X = 3500 mg/l Xth : nồng độ VSS trong bùn tuần hòa, Xth = 8000 mg/l Giá trị Xo thường rất nhỏ so với X và Xth do đó phương trình cân bằng vật chất ở trên có thể bỏ đại lượng QXo. Khi đó phương trình cân bằng sẽ có dạng: X(Q+Qth)=QthX Chia 2 vế của phương trình này cho Q và đặt tỷ số Ta được: RXth=X+RX Hay: Lượng bùn tuần hoàn: Thời gian lưu nước của bể Aerotank: Kiểm tra lại tỷ số F/M và tỷ trọng hữu cơ: Tỷ số F/M xác định theo công thức sau: Công suất bơm bùn tuần hoàn: Trong đó: ρ : khối lượng riêng của bùn hoạt tính Tải trong thể tích bằng: Cả 2 giá trị này đều nằm trong giới hạn cho phép đối với Aerotank khuấy trộn hoàn toàn đã nêu trên: Và tải trọng thể tích trong khoảng: 0.8 ÷ 1.92 kgBOD5/m3ngày Xác định kích thước của bể: Diện tích của bể Aerotank trên mặt bằng: Trong đó: H : chiều cao công tác của bể, chọn H = 2.8m Kích thước của bể: Chiều cao bảo vệ của bể: 0.5m Vậy kích thước thực của bể : Tính lượng oxy cần thiết để khử BOD5: Trong đó: f : hệ số chuyển đổi từ BOD5 sang BOD20 La : nồng độ BOD5 đầu vào Lt : nồng độ BOD5 đầu ra : hằng số chuyển đổi từ tế bào sang COD Lượng không khí cần thiết trong điều kiện thực tế ở 25˚C: Do cần duy trì lượng oxy hòa tan trong bể là 2mg/l nên lượng oxy cần sử dụng trong thực tế là: (TS.Trịnh Xuân Lai) Trong đó: CS20 : nồng độ bảo hòa oxy trong nước ở 20˚C, Cs = 9.02 mg/l CST : nồng độ bão hòa oxy trong nước ứng với nhiệt độ T, T=25˚C C : nồng độ oxy hòa tan cần duy trì trong công trình, khi xử lý nước thải sinh hoạt C = 1.5 ÷ 2 mg/l, chọn C = 2 mg/l α : hệ số điều chỉnh lượng oxy ngấm vào nước thải do ảnh hưởng của hàm lượng cặn, hình dáng bể, thiết bị làm thoáng… có giá trị α = 0.6 ÷ 0.94 β : hệ số điều chỉnh lực căng bề mặt theo hàm lượng muối, đối với nước thải thường lấy β =1 Lượng oxy cần thiết được tính theo công thức: Trong đó: OC1 : lượng oxy thực tế cần sử dụng cho bể , OC1 = 13.35 kg/ngày OU : công suất hòa tan oxy vào nước thải của thiết bị phân phối Chọn thiết bị phân phối có dạng đĩa có màng xốp, đường kính 0.2m, diện tích bề mặt F = 0.03m2, cường độ thổi khí 1.5 lít/giây/đĩa. Khi dùng hệ thống thổi khí, chiều sâu của bể Aerotank lấy 2.5 ÷ 7m, để tăng cường khả năng hòa tan của khí. Với thể tích cần thiết của bể là W = 8.23m3, ta chọn độ ngập nước của thiết bị phân phối h1 = 2.6m, trong đó độ sâu hữu dụng của bể là: 2.8m Với nồng độ bùn hoạt tính X < 4000 mg/l thì hệ số α = 0.7 (theo TS. Trịnh Xuân Lai) Công suất hòa tan oxy vào nước của thiết bị bọt khí mịn ở điều kiện trung bình: Ou = 7 gO2/m3.m f : hệ số an toàn, thường lấy từ 1.5 ÷ 2, chọn f = 2 Qkk trung bình = 61.13 m3/h = 16.98 l/s Số đĩa cần phân phối trong bể: đĩa Bố trí hệ thống sục khí: Với các số liệu đã tính như trên, để dễ dàng cho việc điều chỉnh lưu lượng trên ống chính, hệ thống phân phối khí được chia làm 3 nhánh đặt theo chiều dài của bể, mỗi nhánh có 4 đĩa phân phối khí, tổng cộng số đĩa là: Chọn vận tốc khí trong ống là v = 15 m/s, các đường ống được tinh như sau: Chọn D1 = 30mm Đường kính của 2 ống nhánh gắn đĩa sục khí: Chọn D2 = 20mm Công suất máy khí nén cần thiết cho bể Aerotank được xác định theo công thức: Trong đó: G : trọng lượng của dòng không khí ρ : tỷ trọng của không khí, ρ = 1.3 kg/m3 R : hằng số khí, R = 8.314 KJ/Kmol˚K T : nhiệt độ tuyệt đối của không khí đầu vào T = 273 + 25 = 298˚K P1 : áp lực tuyệt đối của không khí đầu vào, P1 ≈ 1atm P2 : áp lực tuyệt đối của không khí đầu ra, P2 = Pm + 1 = 0.35 + 1 = 1.35 atm K=1.395 : hệ số chuyển đổi e : hiệu suất của máy, chọn e = 0.7 Áp lực yêu cầu khi tạo bọt Hm = hc + hd + hf + H = 0.4 + 0.5 + 2.6 = 3.5 m Trong đó: H : độ sâu ngập nước của hệ thống sục khí, H = 2.6m hc + hd : tổn thất áp lực cục bộ, hc + hd = 0.4m hf : tổn thất áp lực qua thiết bị phân phối, hf = 0.5m Áp lực máy thổi khí theo Atmotphe: Bảng 4.3: Các thông số thiết kế bể Aerotank STT Thông số Đơn vị Giá trị 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Thể tích làm việc của bể Chiều dài bể Chiều rộng bể Chiều cao công tác của bể Chiều cao xây dựng của bể Thời gian lưu nước trong bể Lượng không khí cần cung cấp cho bể Số đĩa phân phối khí Số ống phân phối khí Lượng bùn tuần hoàn Lượng bùn thải bỏ mỗi ngày m3 m m m m h m3/ngày đĩa ống m3/ngày m3/ngày 8.23 2 1.5 2.8 3.3 4.9 1100.27 8 2 .31.2 0.66 Bể lắng đợt 2: Chức năng: Hỗn hợp nước và bùn hoạt tính chảy ra từ công trình xử lý sinh học được dẫn đến bể lắng II. Bể này có nhiệm vụ lắng và tách bùn hoạt tính đã xử lý ở bể Aerotank và các phần nhỏ nhất không hòa tan. Bùn sau khi lắng, một phần sẽ tuần hoàn lại bể Aerotank để tạo hỗn hợp bùn và nước. Cấu tạo: Chọn bể lắng đợt II là bể lắng đứng, có ngăn lắng hình trụ, có dạng hình tròn trên mặt bằng và đáy bể có dạng hình chóp cụt hay hình nón. Bể lắng đứng có kết cấu đơn giản, đường kính bể không vượt quá 3 lần chiều sâu công tác. Nước thải theo ống dẫn chảy vào ống trung tâm, sau khi ra khỏi ống trung tâm, nước thải va vào tấm chắn và đổi hướng từ đứng sang ngang, dâng lên theo thân bể. Nước đã lắng tràn qua máng thu đặt xung quanh thành bể. Khi nước thải dâng lên theo thân bể thì cặn lắng thực hiện chu trình ngược lại. Vậy cặn chỉ lắng được khi tốc độ lắng Uo lớn hơn tốc độ nước dâng Ud (Uo > Ud) Tính toán bể lắng II: Q = 40 m3/ngày = 1.67 m3/ngày Nồng độ bùn (VSS) trong bể chính là nồng độ bùn hoạt tính: X = 3500 mg/l Độ tro của bùn hoạt tính: z = 0.3 Nồng độ bùn hoạt tính của dòng tuần hoàn: Xr = 10000 mg/l Co : nồng độ bùn hoạt tính trong bể Aerotank: Cr : nồng độ bùn hoạt tính trong dòng tuần hoàn, Cr = 10000g/m3 vl : vận tốc lắng của mặt phân chia (m/h) phụ thuộc vào nồng độ cặn Cr và tính chất của cặn, được xác định theo phương trình: Vận tốc lắng: Trong đó: vmax = 7 K = 600, đối với nước thải sinh hoạt Diện tích bể lắng II trên mặt bằng: Trong đó: Q : lưu lượng nước thải trung bình ngày đêm, m3/ngày Ll : tải trong bề mặt ứng với lưu lượng trung bình, Ll = 20 m3/m2/ngày Đường kính bể lắng II: Thể tích bể lắng II: Trong đó: F : diện tích của bể lắng II H : chiều cao công tác của bể lắng II, chọn H = 3m Thời gian lưu nước trong bể: Trong đó: W : thể tích bể lắng II Q : lưu lượng thải trung bình theo giờ, Q = 1.67 m3/h Qth : lưu lượng tuần hoàn về bể Aerotank R = 0.78 : hằng số tuần hoàn có được từ quá trình tính toán bể Aerotank Đường kính buồng phân phối trung tâm; Đường kính buồng phân phối trung tâm: Đường kính phần loe của ống trung tâm: Đường kính tấm chắn: Diện tích vùng lắng: Tải trong thủy lực: Vận tốc đi lên của dòng nước trong bể: Máng thu nước đặt theo chu vi vành trong bể, đường kính ngoài của máng lắng chính là đường kính trong của bể Đường kính trong của máng lắng lấy bằng 80% đường kính bể: Chiều dài máng thu nước: Tải trong thu nước trên 1m dài của máng Tải trong bùn: Xác định chiều cao bể: Chiều cao công tác của bể: H = 3m Chiều cao dự trữ trên mặt thoáng: h1 = 0.3m Chiều cao cột nước trong bể: 2.7m Chiều cao phần nước trong bể: ≥ 1.5m, chọn h2 = 1.5m Chiều cao phần đáy hình chóp của bể: Chiều cao phần chứa bùn hình trụ: h4 = H – h1 – h2 - h3 = 3.0 – 0.3 – 1.5 – 0.8 = 0.4m Thể tích vùng chứa bùn: Nồng độ bùn trong bể: Lượng bùn chứa trong bể lắng: Lượng bùn cần thiết cho bể Aerotank: Dung tích trong bể lắng: Bảng 4.4: Các thông số thiết kế bể lắng đợt 2 STT Thông số Đơn vị Giá trị 1 2 3 4 5 6 7 Đường kính bể Chiều cao bể Đường kính buồng phân phối trung tâm Đường kính máng thu nước Chiều dài máng thu nước Độ dốc đáy Thời gian lưu nước trong bể m m m m m h 1.6 3 0.4 1.2 3.77 45˚ 2.02 Bể lọc áp lực: Chức năng: Tăng cường hiệu quả xử lý. Tránh hiện tượng quá tải cho công trình. Đảm bảo nước thải đầu ra đạt tiêu chuẩn loại A. Cấu tạo: Bể lọc áp lực được thiết kế là loại bình lọc kín, với vỏ bình làm bằng thép hoặc composite. Nguyên lý hoạt động: Cặn bẩn cùng với nước đi vào chiều dày của lớp vật liệu lọc, bị dính kết và hấp thụ lên bề mặt hạt của lớp lọc, nước được làm trong. Cặn tích luỹ dần trong các lỗ rỗng làm tăng tổn thất thủy lực của lớp lọc. Tính toán bể lọc áp lực: Chọn bể lọc áp lực có 2 lớp: Than Anthracite Cát thạch anh Với : Chiều cao lớp cát h1 = 0.3m, có đường kính hiệu quả de = 0.5m, hệ số đồng nhất U = 1.4m Chiều cao lớp than Anthracite h2 = 0.5m, có đường kính hiệu quả de = 1.1m, hệ số đồng nhất U = 1.73 Tốc độ lọc v = 9 m/h và số bể lọc n = 2 Diện tích bề mặt bể lọc: Trong đó: Qh : lưu lượng nước thải theo giờ. V : vận tốc lọc Đường kính bể lọc áp lực: Khoảng cách từ lớp vật liệu lọc đến miệng phễu thu nước rửa: Trong đó: HVL : chiều cao lớp vật liệu lọc E : độ giãn nở lớp vật liệu lọc khi rửa ngược, e = 0.25 ÷ 0.5, chọn e = 0.5 Chiều cao tổng cộng bể lọc áp lực: Trong đó: Hbv : chiều cao an toàn, hbv = 0.25m hthu : chiều cao phần thu nước (tính từ mặt chụp lọc đến đáy bể), hthu = 0.3m Bảng 4.5: Tốc độ rửa ngược bằng nước và khí đối với bể lọc cát và lọc Anthratice Vật liệu lọc Đặc tính vật liệu lọc Tốc độ rửa ngược, m3/m2phút Đường kính hiệu quả de, mm Hệ số đồng nhất U Nước Khí Cát Anthracite 0.50 0.70 1.00 1.49 2.19 1.10 1.34 2.00 1.40 1.40 1.40 1.40 1.30 1.73 1.49 1.53 0.15 0.26 0.41 0.61 0.81 0.29 0.41 0.61 0.5 0.8 1.3 2.0 2.6 0.7 1.3 2.0 Dựa vào bảng trên và đường kính hiệu quả của cát và thanh Anthracite có thể chọn tốc độ rửa nước vn = 0.21 m3/m2phút, và tốc độ rửa khí vkhí = 0.61 m3/m2phút Rửa ngược chia làm 3 giai đoạn: Rửa khí có tốc độ vkhí = 0.61 m3/m2phút trong thời gian t = 2 phút Rửa khí và nước trong thời gian t = 4 phút Rửa ngược bằng nước trong khoảng thời gian t = 4 phút, với tốc độ vn = 0.21 m3/m2phút Lượng nước cần thiết để rửa ngược cho một bể lọc: bể Lưu lượng bơm nước rửa ngược: Lưu lượng bơm khí rửa ngược: Tổn thất áp lực qua lớp vật liệu lọc sạch (đầu chu kỳ lọc) được xác định theo công thức Hazen: Trong đó: C : hệ số nén ép, C = 600 ÷ 1200 tùy thuộc vào tính đồng nhất và sạch, chọn C = 1000 t˚ : nhiệt độ nước, ˚C de : đường kính hiệu quả, mm vh : tốc độ lọc, m/ngày L : chiều dày lớp vật liệu lọc Đối với lọc cát: Đối với lớp lọc Anthracite: Tổn thất áp lực qua 2 lớp vật liệu lọc: Sau bể lọc áp lực hàm lượng cặn lơ lửng SS còn lại: C = 5 mg/l Tương ứng với BOD5 của cặn lơ lửng: BOD5 cặn lơ lửng Tổng BOD5 sau bể lọc áp lực: BOD5 sau xử lý= BOD5 cặn lơ lửng + BOD5 hòa tan = 10.4+2.9=13.3mg/l Bảng 4.6: Các thông số thiết kế bể lọc áp lực. STT Thông số Đơn vị Giá trị 1 2 3 4 Đường kính bể Chiều cao bể Chiều cao lớp cát Chiều cao lớp thanh Anthracite m m m m 0.35 2 0.3 0.5 Bể chứa bùn: Bể chứa bùn có chức năng chứa bùn tuần hoàn để bơm về bể Aerotank và chứa bùn dư để tiện cho xe hút bùn vận chuyển bùn đi nơi khác xử lý. Tính toàn bể chứa bùn: Lượng bùn dư sinh ra trong ngày: P = 2.88kg/ngày Nồng độ bùn xả ra từ bể lắng II: Cbùn = 7.5kg/m3 Thể tích bùn sinh ra trong ngày: Tính toán bể chứa bùn lưu trong 30 ngày, vậy thể tích bể chứ bùn: Chọn kích thước bể: Với đường kính ống dẫn bùn vào bể: φ = 150mm Bảng 4.7: Các thông số thiết kế bể chứa bùn STT Thông số Đơn vị Giá trị 1 2 3 4 Chiều dài bể Chiều rộng bể Chiều cao bể Thời gian lưu nước m m m ngày 2 1.5 2 30 Khử trùng nước thải: Sau các giai đoạn xử lý cơ học, sinh học… song song với việc làm giảm nồng độ các chất gây ô nhiễm đạt tiêu chuẩn quy định thì số lượng vi trùng trong nước tải cũng giảm đáng kể đến 90 ÷ 95%. Tuy nhiên, lượng vi trùng vẫn còn cao và theo nguyên tắc bảo vệ vệ sinh nguồn nước là cần thực hiện giai đoạn khử trùng nước thải. Để thực hiện khử trùng nước thải có thể sử dụng các biện pháp như: clo hóa, ozon, khử trùng bằng tia cực tím… Công trình này sẽ dùng clo vì phương pháp này tương đối đơn giản, rẽ tiền và hiệu quả có thể chấp nhận được. Phản ứng thủy phân giữa clo và nước thải diễn ra như sau: Axit hypocloric (HOCl) rất yếu, dễ dàng phân hủy thành HCl và O nguyên tử: Hoặc có thể phân lý thành H+ và OCl- Cả HOCl, OCl- và O đều là các chất oxy hóa mạnh, có khả năng tiêu diệt vi trùng. Khử trùng nước thải bằng Clo: Lượng Clo hoạt tính cần để khử trùng: Trong đó: Q : lưu lượng tính toán nước thải a : liều lượng hoạt tính, lấy theo điều 6.20.3 TCXD 51 – 84, nước thải sau khi xử lý sinh học hoàn toàn có a = 3 g/m3 Lưu lượng Clo cần thiết để khử trùng: Tính toán bể tiếp xúc: Nước thải sau khi ra khỏi bể lọc áp lực được dẫn đấn bể tiếp xúc để khử trùng bằng Clo. Bể tiếp xúc được thiết kế có vách ngăn để tăng sự xáo trộn của nước thải với Clo. Thể tích bể tiếp xúc: Trong đó: t : thời gian lưu nước, chọn t = 45 phút Diện tích mặt bằng của bể tiếp xúc: Trong đó: H : chiều cao lớp nước trong bể, chọn H = 1m Chọn bể có kích thước: Thiết kế bể có 5 vách ngăn, khoảng cách mỗi vách ngăn là 0.3m, chiều dài mỗi vách ngăn là 0.5m Bảng 4.8: Các thông số thiết kế bể tiếp xúc. STT Thông số Đơn vị Giá trị 1 2 3 4 5 Thể tích bể Chiều cao bể Chiều dài bể Chiều rộng bể Thời gian lưu nước m3 m m m phút 1.25 1 1.8 0.7 45 PHƯƠNG ÁN 2: Bể tự hoại: Chức năng: Bể tự hoại có nhiệm vụ lắng cặn và phân hủy cặn lắng dưới tác động của vi sinh vật kỵ khí. Cấu tạo: Bể tự hoại có thể xây dựng bằng gạch hoặc bê tông cốt thép. Bể tự hoại thường có dạng mặt bằng hình tròn hoặc hình chữ nhật. Bể có một hay nhiều ngăn. Loại 1 ngăn chỉ áp dụng khi lưu lượng đến 1 m3/ngày đêm, loại 2 ngăn khi lưu lượng đến 10 m3/ngày đêm, loại 3 ngăn khi lưu lượng lớn hơn 10 m3/ngày đêm. Tính toán bể tự hoại: Thể tích tính toán chung của bể tự hoại không nhỏ hơn lượng nước thải trung bình trong 1 ÷ 2 ngày (theo điều 7.3.2 TCXD 51 – 84), chọn thời gian 1 ngày đêm để tính toán: ngày=40m3 Chọn thiết kế 2 đơn nguyên, vậy thể tích 1 đơn nguyên là: Kích thước mỗi đơn nguyên: Thể tích ngăn thứ nhất bằng 50% thể tích tổng cộng Thể tích ngăn thứ 2 bằng thể tích ngăn thứ 3 và bằng 25% thể tích tổng cộng: Diện tích mặt bằng của bể tự hoại: Trong đó: H : chiều cao công tác của bể tự hoại, H = 2m Kích thước các ngăn của bể tự hoại như sau: Ngăn thứ nhất: Ngăn thứ hai và thứ ba: Ngăn thứ ba của bể tự hoại có chứa lớp vật liệu lọc là đá sỏi hoặc xỉ than. Chiều cao lớp vật liệu lọc h = 1m. Lớp vật liệu lọc gồm 4 lớp, với chiều dày mỗi lớp là 0.25m với kích thước các hạt vật liệu như sau: Lớp thứ nhất gồm các hạt có kích thước 50 ÷ 30mm Lớp thứ hai gồm các hạt có kích thước 35 ÷ 25mm Lớp thứ ba gồm các hạt có kích thước 25 ÷ 15mm Lớp thứ tư gồm các hạt có kích thước 15 ÷ 10mm Hàm lượng các chất ô nhiễm sau khi qua bể tự hoại: Hàm lượng chất lơ lửng trong nước thải giảm 45%: Hàm lượng BOD trong nước thải giảm 40%: Nước thải sau khi đã xử lý ở bể tự hoại được phân phối đều vào bể lọc sinh học ngầm nhờ ngăn định lượng với ống xi phông tự động. Ngăn định lượng được thiết kế cùng với bể tự hoại và có kích thước: Bảng 4.9: Các thông số thiết kế bể tự hoại STT Thông số Đơn vị Giá trị 1 2 3 4 5 6 7 Thể tích bể Chiều cao bể Chiều dài ngăn thứ nhất Chiều rộng ngăn thứ nhất Chiều dài ngăn thứ hai và ba Chiều rộng ngăn thứ hai và ba Chiều cao lớp vật liệu lọc ở ngăn thứ ba m3 m m m m m m 20 2 3.4 1.6 1.6 1.6 1 Bể lọc sinh học ngầm: Chức năng: Bể lọc sinh học ngầm có chức năng loại bỏ các chất hữu cơ có khả năng phân hủy sinh học nhờ các vi sinh vật hiếu khí. Nguyên lý hoạt động: Nước thải được tưới lên bề mặt và thấm qua lớp vật liệu lọc. Ở bề mặt lớp vật liệu lọc và khe hở giữa chúng, các cặn bẩn được giữ lại và tạo thành màng (gọi là màng vi sinh). Lượng oxy cần thiết để oxy hóa các chất bẩn hữu cơ sẽ đi vào bể qua các ống thông gió. Vi sinh hấp thụ chất hữu cơ và nhờ có oxy mà quá trình oxy hóa được thực hiện. Tính toán bể lọc sinh học ngầm: Thể tích lớp vật liệu lọc của bể lọc sinh học ngầm được tính theo công thức: Trong đó: La : hàm lượng BOD5 của nước thải dẫn vào bể lọc sinh học ngầm Lt : hàm lượng BOD5 của nước thải sau xử lý, Lt = 15 mg/l Q : lưu lượng nước thải trung bình trong ngày đêm NO : năng lực oxy hóa, lấy theo bảng 4.10, NO = 550 gO2/m3ngày Bảng 4.10: Năng lực oxy hóa NO thay đổi theo điều kiện nhiệt độ Nhiệt độ trung bình năm của không khí NO ứng với nhiệt độ của nước thải về mùa lạnh (gO2/m3ngđ) 15˚C 20˚C 25˚C 15 ÷ 20 20 ÷25 30 400 450 500 450 500 550 500 550 600 Diện tích của bể lọc sinh học ngầm: Trong đó: H : chiều cao lớp vật liệu lọc, H = 1.5m (theo điều 6.14.13 TCXD 51 – 84) Chọn bể lọc sinh học ngầm gồm 2 ngăn làm việc đồng thời, với kích thức mỗi ngăn: Vật liệu lọc được chọn là đá dăm, xỉ than, kích thước 40 ÷ 60mm. Dưới lớp vật liệu lọc là sàn đỡ bê tông cốt thép có đục lỗ, đặt cách đáy bể 0.3m Chiều cao tổng cộng của bể lọc sinh học ngầm: Hxd = H + h1 + h2 + h3 = 1.5 + 0.2 + 0.4 + 0.3 = 2.4m Trong đó: h1 : khoảng cách từ lớp vật liệu lọc đến máng phân phối, h1 = 0.2m h2 : khoảng cách từ máng phân phối đến nắp bê tông, h2 = 0.4m h3 : khoảng cách từ đáy bể đến lớp vật liệu lọc Để phân phối đều nước thải lên lớp vật liệu lọc, sử dụng hệ thống máng phân phối có lỗ bố trí đều theo chiều rộng mỗi ngăn. Khoảng cách giữa 2 máng phân phối là: 0.5m Khoảng cách giữa các lỗ trên máng phân phối là: 0.3m. Bảng 4.11: Các thông số thiết kế bể lọc sinh học ngầm STT Thông số Đơn vị Giá trị 1 2 3 4 5 6 7 Số ngăn làm việc Chiều dài mỗi ngăn Chiều rộng mỗi ngăn Chiều cao lớp vật liệu lọc Chiều cao xây dựng Khoảng cách giữa các máng phân phối Khoảng cách giữa các lỗ trên máng ngăn m m m m m m 2 4 3 1.5 2.4 0.5 0.3 Bể lắng đợt 2: Sau khi qua bể lọc sinh học và bể lắng đợt 2, hàm lượng BOD5 trong nước thải còn lại là: L= 15mg/l Bảng 4.12: Các thông số thiết kế bể lắng đợt 2 STT Thông số Đơn vị Giá trị 1 2 3 4 5 6 7 Đường kính bể Chiều cao bể Đường kính buồng phân phối trung tâm Đường kính máng thu nước Chiều dài máng thu nước Độ dốc đáy Thời gian lưu nước trong bể m m m m m h 1.6 3 0.4 1.2 3.77 45˚ 2.02 Bể lọc áp lực: Bể lọc áp lực được thiết kế để đảm bảo cho nước đầu ra đạt tiêu chuẩn loại A Bảng 4.13: Các thông số thiết kế bể lọc áp lực STT Thông số Đơn vị Giá trị 1 2 3 4 Đường kính bể Chiều cao bể Chiều cao lớp cát Chiều cao lớp thanh Anthracite m m m m 0.35 2 0.3 0.5 Sau bể lọc áp lực hàm lượng cặn lơ lửng SS còn lại: C = 5 mg/l Tương ứng với BOD5 của cặn lơ lửng: BOD5 cặn lơ lửng Tổng BOD5 sau bể lọc áp lực: BOD5 sau xử lý= BOD5 cặn lơ lửng + BOD5 hòa tan = Bể chứa bùn: Bể chứa bùn được thiết kế để lưu giữ cặn bùn sinh ra từ bể tự hoại và bể lắng đợt 2. Bảng 4.14: Các thông số thiết kế bể chứa bùn STT Thông số Đơn vị Giá trị 1 2 3 4 Chiều dài bể Chiều rộng bể Chiều cao bể Thời gian lưu nước m m m ngày 2 1.5 2 30 Bể tiếp xúc: Nước thải sau khi ra khỏi bể lọc áp lực được dẫn đấn bể tiếp xúc để khử trùng bằng Clo. Bể tiếp xúc được thiết kế có vách ngăn để tăng sự xáo trộn của nước thải với Clo. Bảng 4.15: Các thông số thiết kế bể tiếp xúc. STT Thông số Đơn vị Giá trị 1 2 3 4 5 Thể tích bể Chiều cao bể Chiều dài bể Chiều rộng bể Thời gian lưu nước m3 m m m phút 1.25 1 1.8 0.7 45 CHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN KINH TẾ CHO HỆ THỐNG XỬ LÝ TÍNH TOÁN KINH TẾ LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ CHO CÔNG TY QUẢN LÝ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI TÍNH KINH TẾ: Phương án 1: Diện tích mặt bằng xây dựng: Bảng 5.1: Diện tích mặt bằng xây dựng các công trình đơn vị Tên hạng mục Số lượng Mặt bằng (m2) Thể tích (m3) Hố thu gom 1 3 6 Bể điều hòa 1 5 12.5 Bể lắng 2 vỏ 1 11.9 55.9 Bể Aerotank 2 6 19.8 Bể lắng 2 1 5 15 Bể lọc áp lực 2 2.2 4.4 Bể chứa bùn 1 3 6 Bể tiếp xúc 1 1.3 1.3 Tổng cộng 37.4 120.9 Khái toán kinh tế: a. Chi phí xây dựng cơ bản: Bảng 5.2: Khái toán kinh tế Hạng mục công trình Đơn vị Thể tích (m3) Thành tiền VNĐ Hố thu gom m3 6 4.800.000 Bể điều hòa m3 12.5 10.000.000 Bể lắng 2 vỏ m3 55.9 44.000.000 Bể Aerotank m3 19.8 15.840.000 Bể lắng 2 m3 15 12.000.000 Bể chứa bùn m3 6 4.800.000 Bể tiếp xúc m3 1.3 1.040.000 Tổng cộng 92.480.000 Chi phí cho thiết bị: Bảng 5.3: Khái toán thiết bị Tên thiết bị Thành tiền (VNĐ) Song chắn rác 500.000 Bơm nước thải 10.000.000 Hệ thống ống dẫn khí 10.000.000 Hệ thống ống dẫn nước 30.000.000 Hệ thống điện kỹ thuật 10.000.000 Máy thổi khí 4.000.000 Máy bơm bùn tuần hoàn 8.000.000 Đĩa phân phối khí 1.200.000 Bể lọc áp lực 30.000.000 Tổng cộng 103.700.000 Tổng chi phí: Phần xây dựng : 92.480.000 VNĐ Phần thiết bị : 103.700.000 VNĐ Chi phí phát sinh : 30.000.000 VNĐ Vận chuyển và lắp đặt : 10.370.000 VNĐ Tổng chi phí xây dựng công trình: SXD= 236.550.000 VNĐ Chi phí khấu hao cho phần xây dựng cơ bản là 15 năm: VNĐ/ngày Chi phí điện năng: Bảng 5.4: Khái toán chi phí điện năng Tên thiết bị Công suất máy (KW) Số lượng Số máy hoạt động Thời gian hoạt động Điện năng tiêu thụ (KWh) Bơm ở hố thu gom 0.97 2 1 12 11.64 Máy thổi khí ở bể điều hòa 0.68 2 1 4 2.72 Máy thổi khí ở bể Aerotank 0.38 2 1 5 1.90 Bơm bùn tuần hoàn 0.76 2 1 5 3.80 Tổng cộng 20.06 Để đảm bảo số KW điện tiêu thụ cho những thiết bị không đề cập phía trên thì lượng điện tiêu thụ thêm vào khoảng 10% Lượng điện tiêu thụ thực tế trong một ngày là: 22 KWh Tính toán chi phí vận hành cho 1 m3 nước thải: Điện năng tiêu thụ: VNĐ/ngày Chi phí hóa chất: 10.000 VNĐ/ngày Tổng chi phí quản lý vận hành: SQL=D1+D3= 33.000+10.000=43.000 VNĐ/ngày Đơn giá xử lý 1m3 nước thải: Đơn giá cho việc xử lý 1m3 nước thải: VNĐ/m3 PHƯƠNG ÁN 2: Diện tích mặt bằng xây dựng: Bảng 5.5: Diện tích mặt bằng xây dựng các công trình đơn vị Tên hạng mục Số lượng Mặt bằng (m2) Thể tích (m3) Bể tự hoại 1 14.44 36.1 Ngăn định lượng 1 1.44 3.6 Bể lọc sinh học ngầm 1 12 30 Bể lắng 1 5 15 Bể lọc áp lực 2 2.2 4.4 Bể chứa bùn 1 3 6 Bể tiếp xúc 1 1.3 1.3 Tổng diện tích mặt bằng: S = Σdiện tích = 39.38m2 Khái toán kinh tế: Chi phí xây dựng cơ bản: Bảng 5.6: Khái toán kinh tế Hạng mục công trình Đơn vị Thể tích (m3) Thành tiền VNĐ Bể tự hoại M3 36.1 43.320.000 Ngăn định lượng M3 3.6 4.320.000 Bể lọc sinh học ngầm M3 30 36.000.000 Bể lắng M3 15 18.000.000 Bể chứa bùn M3 6 7.200.000 Bể tiếp xúc M3 1.3 1.560.000 Tổng cộng 110.400.000 Chi phí cho thiết bị: Bảng 5.7: Khái toán thiết bị Tên thiết bị Thành tiền (VNĐ) Song chắn rác 500.000 Bơm nước thải 15.000.000 Hệ thống ống thông khí 10.000.000 Hệ thống ống dẫn nước 30.000.000 Hệ thống điện kỹ thuật 10.000.000 Máy thổi khí 5.000.000 Vật liệu lọc 3.000.000 Bể lọc áp lực 30.000.000 Tổng cộng 102.500.000 Tổng chi phí xây dựng cơ bản: Phần xây dựng : 110.400.000 VNĐ Phần thiết bị : 102.500.000 VNĐ Chi phí phát sinh : 30.000.000 VNĐ Vận chuyển và lắp đặt : 10.250.000 VNĐ Tổng chi phí xây dựng công trình: SXD= 253.150.000 VNĐ Chi phí thay vật liệu lọc: Vật liệu lọc phải được thay sau 5 năm để đảm bảo hiệu quả xử lý. Vậy phải thay vật liệu lọc 2 lần trong 15 năm. Chi phí thay vật liệu lọc: VNĐ Chi phí khấu hao cho phần xây dựng trong là 15 năm: VNĐ/ngày Chi phí điện năng: Hệ thống chủ yếu chỉ sử dụng điện để hoạt động máy bơm nước từ bể lọc sinh học ngầm sang bể lắng và từ bể lắng sang bể lọc áp lực, nên lượng điện năng tiêu thụ không nhiều. Để đảm bảo số KW điện tiêu thụ cho những thiết bị của hệ thống thì lượng điện tiêu thụ ước tính trong một ngày là 15KWh Tính toán chi phí vận hành cho 1 m3 nước thải: Điện năng tiêu thụ: VNĐ/ngày Chi phí hóa chất: 10.000 VNĐ/ngày Tổng chi phí quản lý vận hành: SQL= 22.500+10.000=32.500 VNĐ/ngày Đơn giá xử lý 1m3 nước thải: Đơn giá cho việc xử lý 1m3 nước thải: VNĐ/m3 LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ CHO CÔNG TY: Sau quá trình lựa chọn và tính toán kỹ thuật và kinh tế trên, phương án được sử dụng là phương án 1 – sử dụng bể hiếu khí Aerotank. Cơ sở lựa chọn: Việc thi công phương án 2 phức tạp hơn do phải chôn sâu bể lọc sinh học ngầm . Kiểm soát quá trình phân hủy sinh học của bể Aerotank dễ dàng hơn. Sử dụng bể lọc sinh học phải thay định kỳ vật liệu lọc để đảm bảo hiệu quả xử lý. Việc sử dụng bơm sau mỗi công trình sẽ phá vỡ cấu trúc bông của cặn, làm cho quá trình lắng không hiệu quả. Hiệu quả xử lý của phương án 1 ổn định hơn phương án 2. QUẢN LÝ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI: Trong quá trình hoạt động, hệ thống xử lý có thể xảy ra một vài sự cố, sau đây là những nguyên nhân chủ yếu phá hủy chế độ làm việc bình thường của hệ thống xử lý: Các công trình bị quá tải Lượng nước thải đột xuất chảy vào hệ thống quá lớn Nguồn cung cấp điện bị ngắt Lũ lụt toàn bộ hoặc một vài công trính bị ngập Tới thời hạn không kịp sữa chữa, đại tu các công trình và thiết bị Các bộ phận công nhân quản lý không tuân theo quy tắc quản lý kỹ thuật, kỹ thuật an toàn Quá tải có thể do lưu lượng nước thải chảy vào trạm vượt quá lượng tính toán phân phối nước và cặn không đúng, không đều giữa các công trình hoặc do một bộ phận các công trình phải ngừng để đại tu hoặc sữa chữa bất thường. khắc phục bằng cách kiểm tra một cách hệ thống về thành phần nước theo các chỉ tiêu chất lượng. Nếu có hiện tượng vi phạm quy tắc quản lý phải kịp thời chấn chỉnh ngay. Để tránh bị ngắt nguồn điện ở trạm xử lý nên dùng 2 nguồn điện độc lập Dưới đây là một số sự cố thường gặp khi vận hành hệ thống xử lý nước thải với nguyên nhân và hành động sữa chửa cần tiến hành: Bảng 5.8: Một số sự cố và biện pháp khắc phục khi vận hành hệ thống xử lý nước thải Hạng mục Sự cố Nguyên nhân Cách khắc phục Song chắn rác Mùi Vật chất bị lắng trước khi tới song chắn Loại bỏ vật lắng Tắc Không làm vệ sinh sạch sẽ Tăng lượng nước làm vệ sinh Bể điều hòa Mùi Lắng trong bể Tăng cường khuấy sục khí Bể lắng 2 vỏ Mùi Xuất hiện quá trình lên men chua Tăng cường lượng bùn vào bể Bể Aerotank Bọt trắng nổi trên bề mặt Có quá ít bùn (thể tích bùn thấp) Dừng lấy bùn dư Nhiễm độc tính (thể tích bùn bình thường) Tìm nguồn gốc phát sinh để xử lý Bùn có màu đen Có lượng oxy hòa tan (DO) quá thấp (yếm khí) Tăng cường sục khí Có bọt khí ở một số chỗ trong bể Thiết bị phân phối khí bị nứt Thay thế thiết bị phân phối khí Có mùi hôi thối Lượng khí cung cấp không đủ hoặc quá tải Tăng lưu lượng khí hoặc giảm tải trọng Bùn nổi lên bề mặt Lượng vi khuẩn dạng sợi phát triển mạnh Tăng pH đến 8 và tăng lưu lượng khí trong 1 tuần Bể lắng Bùn đen trên bề mặt Thời gian lưu bùn quá lâu Loại bỏ bùn thường xuyên Máng tràn quá ngắn Tăng độ dài của máng tràn Nước thải không trong Khả năng lắng của bùn kém Tăng hàm lượng bùn trong bể Aerotank Hình 5.1: Các vi khuẩn hình sợi tiêu biểu trong bể Aerotank KẾT LUẬN KẾT LUẬN: Để góp phần bảo vệ môi trường thì việc xử lý nước thải sinh hoạt được xem là một vấn đề không thể thiếu. Việc xử lý nước thải sinh hoạt công ty Sunyad – Việt Nam cũng mang một ý nghĩa hết sức thiết thực bởi nó ảnh hưởng trực tiếp đến môi trường sống. Đồng thời với mục tiêu làm giảm ô nhiễm nước thải đến mức có thể tái sử dụng lại (tiêu chuẩn loại A TCVN 5945 – 1995) còn mang một ý nghĩa kinh tế cao. Đặc tính nước thải sinh hoạt rất thích hợp với phương pháp xử lý sinh học. Việc lựa chọn phương pháp xử lý hiếu khí, yếm khí hay kết hợp và thiết bị sinh học để xử lý nước thải là phụ thuộc vào đặc tính, lưu lượng, diện tích, điều kiện kinh tế của từng nơi. Phương pháp xử lý được chọn cho nghiên cứu này là phương pháp sinh học, mục tiêu là chi phí thấp, hiệu quả xử lý cao, dễ vận hành. KIẾN NGHỊ: Đối với việc ảnh hưởng của nước thải nói chung và nước thải sinh hoạt nói riêng ảnh hưởng rất lớn đến môi trường và con người, với hiện trạng như hiện nay thì em có một số kiến nghị sau: Cần tiến hành xây dựng hệ thống xử lý nước thải của Công ty nhằm bảo vệ sức khỏe con người và môi trường sống. Cần kiểm soát hệ thống xử lý thường xuyên để đảm bảo chất lượng nước đầu ra. Cần đào tạo đội ngũ cán bộ kỹ thuật và quản lý môi trường có trình độ và ý thức trách nhiệm để quản lý, giám sát và xử lý chất thải nói chung và nước thải nói riêng tại Công ty. Đôn đốc và giáo dục cán bộ, nhân viên trong cơ sở thực hiện các quy định về an toàn lao động, phòng chống cháy nổ. Thực hiện việc kiểm tra sức khỏe, kiểm tra y tế định kỳ.