Đồ án công nghệ 2

Đồ án công nghệ 2

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU4CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN51.1. Hiện trạng môi trường nước lục địa:51.2. Những cơ sở trong công nghệ xử lý nước thải51.2.1. Thành phần nước thải51.2.2. Một vài thông số cơ bản đánh giá chất lượng nước:81.2.3. Các phương pháp xử lý nước thải:9CHƯƠNG 2: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ142.1. Cơ sở lựa chọn dây chuyền công nghệ xử lý nước thải142.2. Nồng độ chất bẩn của nước thải sinh hoạt152.3. Chỉ tiêu nước thải sau khi xử lý152.4.Lựa chọn quy trình công nghệ162.5. Thuyết minh dây chuyền công nghệ172.5.1. Ngăn tiếp nhận nước thải172.5.2. Song chắn rác172.5.3. Bể lắng cát172.5.4. Bể lắng đứng đợt I182.5.5. Bể Aeroten182.5.6. Bể lắng đứng đợt II182.5.7. Bể tiếp xúc clo182.5.8. Bể nén bùn192.5.9. Bể lắng 2 vỏ192.5.10. Sân phơi bùn20CHƯƠNG 3:TÍNH TOÁN HỆ THỐNG XỬ LÝ213.1. Ngăn tiếp nhận và trạm bơm nước thải213.2. Xác định nồng độ bẩn của nước thải223.3. Song chắn rác223.4. Bể lắng cát:263.5. Bể lắng đứng đợt I303.5.1. Diện tích tiết diện ướt ống trung tâm được xác định theo công thức:313.5.2. Diện tích tiết diện ướt của bể lắng đứng trong mặt bằng:313.5.3. Đường kính của bể lắng đứng:313.5.4. Đường kính của ống trung tâm:313.5.5.Chiều cao tính toán của vùng lắng trong bể được tính toán theo công thức323.5.6. Chiều cao phần hình nón của bể lắng đứng được xác định theo công thức:323.5.7. Chiều cao tổng cộng của bể323.5.8.. Kích thước ngăn phân phối và ngăn tập trung nước của hai bể lắng.333.5.9. Hàm lượng chất lơ lửng của nước thải sau lắng333.6. Tính toán bể aeroten373.6.1. Xác định thể tích bể aerôten393.6.2. Tính toán thiết bị khuếch tán khí:403.7. Bể lắng đợt II433.7.1. Diện tích tiết diện ướt ống trung tâm được xác định theo công thức:433.7.3. Đường kính của bể lắng đứng:443.7.4. Đường kính của ống trung tâm:443.7.5 .Chiều cao tính toán của vùng lắng trong bể được tính toán theo công thức:443.7.6. Chiều cao phần hình nón của bể lắng đứng được xác định theo công thức:443.7.7. Chiều cao tổng cộng của bể:453.7.8. Hàm lượng chất lơ lửng trong nước thải sau lắng II.453.8. Bể tiếp xúc :473.9. Bể nén bùn:483.9.1. Tính toán lượng bùn dư dẫn đến bể nén bùn:483.9.2. Tính toán kích thước bể nén bùn ( kiểu lắng đứng ):50CHƯƠNG 4: TÌM HIỂU CẤU TẠO VÀ NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG CỦA THIẾT BỊ CHÍNH544.1.Khái niệm544.2.Cơ sở lý thuyết của xử lý nước thải bằng phương pháp hiếu khí544.3. Các yếu tố ảnh hưởng lên quá trình sinh học hiếu khí554.4.Bùn hoạt tính564.6.Kết cấu bể Arotank584.7.Phân loại bể Arotank theo sơ đồ vận hành584.7.1.Bể Arotank tải trọng thấp ( Arotank truyền thống)584.7.2.Bể Arotank tải trọng cao một bậc594.7.3. Bể Arotank tải trọng nhiều bậc604.7.4.Arotank thông khí kéo dài604.7.5.Bể Arotank thông khí cao có khuấy đảo hoàn chỉnh604.7.6.Arotank với khí nén là oxi61

MỞ ĐẦU

Cùng với sự phát triển của nông nghiệp, công nghiệp hiện đại cũng như tốc độ đô thị hoá nhanh hiện nay dẫn tới các vấn đề môi trường ngày càng trở nên gay gắt hơn. Nhiều loại chất thải như: khí thải, nước thải và chất thải rắn, thải ra ngày càng nhiều và là nguyên nhân gây nên ô nhiễm môi trường. Chính vì vậy mà vấn đề bảo vệ môi trường sinh thái đã và đang được nhiều quốc gia quan tâm.

Ở nước ta, lượng nước sinh hoạt và công nghiệp thải ra nhiều mà không được xử lý một cách thích hợp, đã làm ô nhiễm nguồn nước tự nhiên, ảnh hưởng đến sức khỏe con người và hệ sinh thái. Do đó, vấn đề xử lý nước thải trở thành nhiệm vụ hàng đầu. Ở nhiều khu đô thị nước thải chưa qua xử lý, đổ trực tiếp xuống sông hồ, gây ô nhiễm mức độ đáng báo động, điều này không những ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe người dân xung quanh mà còn dẫn tới những thiệt hại kinh tế to lớn.

Trong những năm qua, dịch vụ cấp thoát nước và vệ sinh môi trường của Việt Nam đã dần dần được cải thiện đáng kể, bộ mặt đô thị đã có nhiều khởi sắc, sạch hơn, đẹp hơn. Tuy nhiên việc xử lý nước thải, chất thải ở các đô thị Việt Nam hiện nay vẫn còn nhiều vấn đề bất cập. Nước thải từ các khu đô thị hiện nay thường có các đặc trưng : có chứa thành phần hữu cơ ở nức cao; có chứa nhiều chất hoạt động bề mặt như chất tẩy rửa, xà phòng, nước rửa bát. Vì vậy, việc đưa ra biện pháp xử lý thích hợp đối với tính chất nước thải khu dân cư là rất cần thiết. Việc thực hiện đề tài “thiết kế hệ thống xử lý nước thải khu dân cư hòa minh với quy mô 6000 dân. Chất lượng nước thải đạt loại A” sẽ giải quyết được vấn đề ô nhiễm nguồn nước từ khu dân cư, góp phần bảo vệ nguồn nước nhằm phục vụ lâu dài cho nhu cầu phát triển kinh tế xã hội theo hướng phát triển bền vững.

Em xin chân thành cảm ơn TS Bùi Xuân Đông đã tận tình hướng dẫn em trong thời gian qua để em có thể hoàn thành đề tài này.

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1. Hiện trạng môi trường nước lục địa:

Nước lục địa bao gồm nguồn nước mặt và nước dưới đất. Nước mặt phân bố chủ yếu trong các hệ thống sông, suối, hồ, ao, kênh, rạch và các hệ thống tiêu thoát nước trong nội thành, nội thị. Nước dưới đất hay còn gọi nước ngầm là tầng nước tự nhiên chảy ngầm trong lòng đất qua nhiều tầng đất đá, có cấu tạo địa chất khác nhau.

Hiện nay, vấn đề ô nhiễm nước mặt, nước dưới đất đang ngày càng trở nên nghiêm trọng, đặc biệt tại các lưu vực sông và các sông nhỏ, kênh rạch trong nội thành, nội thị. Nước dưới đất cũng đã có hiện tượng bị ô nhiễm và nhiễm mặn cục bộ.

1.2. Những cơ sở trong công nghệ xử lý nước thải

1.2.1. Thành phần nước thải

Các chất chứa trong nước thải chủ yếu là chất hữu cơ, chất vô cơ và các vi sinh vật gây bệnh( trang 6_xử lý nước thải đô thị và công nghiệp-tính toán thiết kế công trình)

1.2.1.1. Các chất hữu cơ:

Dựa vào đặc điểm dể bị phân huỷ do vi sinh vật có trong nước mà có thể phân chất hữu cơ thành:

- Các chất hữu cơ dể bị phân huỷ:

Đó là các hợp chất protein, hyđratcacbon, chất béo nguồn gốc động vật và thực vật. Đây là những chất gây ô nhiễm chính có nhiều trong nước thải sinh hoạt, nước thải từ các xí nghiệp chế biến thực phẩm. Các hợp chất này chủ yếu làm suy giảm oxy hoà tan trong nước dẫn đến suy thoái tài nguyên thuỷ sản và làm giảm chất lượng nước cấp sinh hoạt.

- Các chất hữu cơ khó bị phân huỷ:

Đó là những chất có vòng thơm (hiđratcacbua của dầu khí), các chất đa vòng ngưng tụ, các hợp chất clo hữu cơ, photpho hữu cơ… trong số các chất này có nhiều hợp chất là các chất hữu cơ tổng hợp. Hầu hết chúng là các chất có độc tính đối với sinh vật và con người, chúng tồn lưu lâu dài trong môi trường và cơ thể sinh vật, gây độc tích luỹ, ảnh hưởng nguy hại đến cuộc sống.

- Một số hợp chất có độc tính cao trong môi trường nước:

Các chất hữu cơ có độc tính cao thường khó bị phân huỷ bởi vi sinh vật. Trong tự nhiên chúng khá bền vững, có khả năng tích luỹ và lưu giữ lâu dài trong môi trường, gây ô nhiễm và làm ảnh hưởng xấu đến hệ sinh thái. Chúng có thể gây ngộ độc hoặc là tác nhân gây những bệnh hiểm nghèo cho động vật cũng như con người. Các chất này thường gặp là polyclorophenol (PCP), polyclorobiphenyl (PCB), các thuốc trừ sâu, thuốc diệt cỏ…

1.2.1.2. Các chất vô cơ:

Trong nước thải có một lượng khá lớn các chất vô cơ tuỳ thuộc vào nguồn nước thải, đặc biệt trong nước thải công nghiệp còn có thể chứa các kim loại nặng có độc tính cao như Hg, Cr…

- Các chất chứa nitơ:

Trong nước, hợp chất chứa nitơ thường tồn tại ở 3 dạng: hợp chất hữu cơ, amoniac và dạng oxy hoá (nitrat, nitrit).

+ Amoniac (NH3): với nồng độ 0,01mg/l NH3 đã gây độc cho cá qua đường máu, nồng độ 0,2 ÷ 0,5 mg/l đã gây độc cấp tính.

+ Nitrat (NO3-): khi hàm lượng NO3- trong nước trên 10 mg/l làm cho rong tảo dể phát triển, gây ảnh hưởng xấu đến chất lượng nước sinh hoạt và nuôi trồng thuỷ sản.Bản thân NO3- không phải là chất có độc tính nhưng ở trong cơ thể nó chuyển hoá thành nitrit (NO2-) rồi kết hợp với một số chất khác có thể tạo thành các hợp chất nitrozo, là các chất có khả năng gây ung thư.

Hàm lượng NO3- trong nước cao mà uống phải sẽ gây bệnh thiếu máu, làm trẻ xanh xao do chức năng của hemoglobin bị giảm.

- Các hợp chất chứa photpho:

Trong nước photpho thường ở các dạng muối photphat của axit photphorit (H2PO4-, HPO4-2, PO4-3), hợp chất photpho hữu cơ… bản thân photphat không phải là chất gây độc, nhưng quá cao trong nước sẽ làm cho nước có hiện tượng “nở hoa”, làm giảm chất lượng nước.

- Một số kim loại nặng:

Hầu hết các kim loại nặng đều có độc tính cao đối với người và động vật. Trong nước thải công nghiệp thường có các kim loại nặng như Hg, Cr, Pb…

+ Chì (Pb): thường tồn tại ở 2 dạng Pb+2 và Pb+4 nhưng hay gặp nhất và có độ bền cao nhất là muối của Pb+2.

Chì có độc tính với não, có khả năng tích luỹ lâu dài trong cơ thể, nhiễm độc có thể gây chất người. Chì có trong nước thải các xí nghiệp sản xuất pin, acquy, luyện kim…Trên cơ sở liều chịu đựng của cơ thể là 3,5 µg/l, trong nước uống qui định cho hàm lượng chì là 10 ÷ 40 µg/l, trong nước sinh hoạt theo TCVN là 0,05 µg/l.

+ Crom (Cr): có tính độc cao đối với người và động vật, độc nhất là Cr VI. Nồng độ cho phép của WHO đối với Cr là 0,05 mg/l trong nước uống, TCVN qui định Cr VI trong nước sinh hoạt là 0,05 mg/l.

- Một số chất vô cơ khác cần quan tâm ở trong nước:

+ Ion sunphat (SO4-2): khi ở nồng độ cao có thể gây ra bệnh đi tháo, mất nước, nhiễm độc đối với cá, ảnh hưởng tới việc hình thành H2S trong nước…

+ Clorua (Cl-): làm nước có vị mặn, ở nồng độ cao có tác hại đối với cây trồng…

+ Hyđrosunfua (H2S): được hình thành chủ yếu từ môi trường nước yếm khí, có mùi trứng thối. Giới hạn phát hiện về mùi và vị của H2S trong nước là 0,05 ÷ 0,1 mg/l và tiêu chuẩn chung cho nước sinh hoạt là dưới ngưỡng nồng độ cảm nhận về mùi và vị.

1.2.1.3. Các sinh vật gây bệnh có trong nước thải:

Các sinh vật gây bệnh cho người, động vật, thực vật gồm có vi khuẩn, virut, giun, sán… nhưng chủ yếu là vi khuẩn và virut.

Các vi khuẩn samonella, shigella… thường sống rất lâu từ 40 ngày đến nhiều tháng trong nước thải, chúng gây bệnh thương hàn, bệnh lị… cho người và động vật. Ngoài ra, trong nước thải có thể có nhiều loại virut (như virut đường ruột, virut viêm gan A…) và các loại giun sán ( như sán lá gan, sán dây…).

1.2.2. Một vài thông số cơ bản đánh giá chất lượng nước:

1.2.2.1. Độ pH:

Độ pH là một trong những chỉ tiêu xác định đối với nước cấp và nước thải. Chỉ số này cho thấy cần thiết phải trung hoà hay không và tính lượng hoá chất cần thiết trong quá trình xử lý đông keo tụ, khử khuẩn…

Sự thay đổi pH làm thay đổi các quá trình hoà tan hoặc keo tụ, làm tăng hoặc giảm vận tốc của các phản ứng hoá sinh xảy ra trong nước.

1.2.2.2. Chất rắn lơ lửng dạng huyền phù (SS):

SS là trọng lượng khô của chất rắn còn lại trên giấy lọc sợi thuỷ tinh khi lọc 1 lít nước qua phểu lọc Gooch rồi sấy khô ở 103 ÷ 105 0C tới khi trọng lượng không đổi. Đơn vị tính thường dung là mg/l.

1.2.2.3. Chỉ số BOD:

BOD: là nhu cầu oxy sinh học tức là lượng oxy cần thiết để oxy hoá các chất hữu cơ có trong nước bằng vi sinh vật.

Xác định BOD được dùng rộng rải trong kỷ thuật môi trường để:

- Tính gần đúng lượng oxy cần thiết để oxy hoá các chất hữu cơ dể phân hủy có trong nước thải.

- Làm cơ sở tính toán kích thước các công trình xử lý.

- Xác định hiệu suất xử lý của một số quá trình.

- Đánh giá chất lượng nước sau khi xử lý được phép thải vào các nguồn nước.

Phương pháp xác định BOD có một số hạn chế:

- Yêu cầu vi sinh vật trong mẫu phân tích cần phải có nồng độ các tế bào sống đủ lớn và các vi sinh bổ sung phải được thích nghi với môi trường.

- Nếu nước thải có các chất độc hại phải xử lý sơ bộ để loại bỏ các chất đó, sau đó mới tiến hành phân tích, đồng thời cần chú ý giảm ảnh hưởng của các vi khuẩn nitrat hoá.

- Thời gian phân tích quá dài.

Trong thực tế người ta không thể xác định lượng oxy cần thiết để phân hủy hoàn toàn chất hữu cơ bằng phương pháp sinh học mà chỉ xác định chỉ số BOD5.

BOD5: là lượng oxy cần thiết để oxy hoá các chất hữu cơ bằng vi sinh vật trong 5 ngày đầu ở nhiệt độ 20 0C.

1.2.2.4. Chỉ số COD:

COD: là nhu cầu oxy hoá học tức là lượng oxy cần thiết cho quá trình oxy hoá toàn bộ các chất hữu cơ có trong nước thành. CO2 và H2O

COD và BOD đều là các thông số định lượng chất hữu cơ có trong nước có khả năng bị oxy hoá nhưng BOD chỉ thể hiện các chất hữu cơ có thể bị oxy hoá bằng vi sinh vật có trong nước, còn COD cho thấy toàn bộ chất hữu cơ có trong nước bị oxy hoá bằng tác nhân hoá học. Do đó tỉ số COD : BOD luôn lớn hơn 1, tỉ số này càng cao thì mức độ ô nhiễm của nước càng nặng.

1.2.2.5. Chỉ số nitơ, photpho:

Trong xử lý nước thải, người ta cũng thường hay xác định chỉ số tổng nitơ và tổng photpho để chọn phương án làm sạch các ion này hoặc cân đối dinh dưỡng trong kỹ thuật bùn hoạt tính.

1.2.3. Các phương pháp xử lý nước thải:

Nước thải chứa nhiều tạp chất khác nhau, mục đích của quá trình xử lý nước thải là khử các tạp chất đó sao cho sau khi xử lý đạt tiêu chuẩn chất lượng ở mức chấp nhận được theo các chỉ tiêu đã đặt ra.

Hiện nay có nhiều biện pháp xử lý nước thải khác nhau. Thông thường quá trình được bắt đầu bằng phương pháp cơ học, tuỳ thuộc vào đặc tính, lưu lượng nước thải và mức độ làm sạch mà nguời ta chọn tiếp phương pháp hoá lí, hoá học, sinh học hay tổng hợp các phương pháp này để xử lý. Các phương pháp xử lý nước thải thường dùng:

1.2.3.1. Xử lý bằng phương pháp cơ học:

Phương pháp lọc:

- Lọc qua song chắn, lưới chắn:

Mục đích của quá trình này là loại bỏ những tạp chất, vật thô và các chất lơ lửng có kích thước lớn trong nước thải để tránh gây ra sự cố trong quá trình vận hành xử lý nước thải. Song chắn, lưới chắn hoặc lưới lọc có thể đặt cố định hay di động, cũng có thể là tổ hợp cùng với máy nghiền nhỏ. Thông dụng hơn là các song chắn cố định.

- Lọc qua vách ngăn xốp:

Cách này được sử dụng để tách các tạp chất phân tán có kích thước nhỏ khỏi nước thải mà các bể lắng không thể loại được chúng. Phương pháp cho phép chất lỏng đi qua và giữ pha phân tán lại, quá trình có thể xảy ra dưới tác dụng của áp suất thủy tĩnh của cột chất lỏng, áp suất cao trước vách ngăn hoặc áp suất chân không sau vách ngăn.

Phương pháp lắng:

- Lắng dưới tác dụng của trọng lực:

Phương pháp này nhằm loại các tạp chất ở dạng huyền phù thô ra khỏi nước. Để tiến hành quá trình người ta thường dùng các loại bể lắng khác nhau: bể lắng cát, bể lắng cấp 1, bể lắng cấp 2. Ở bể lắng cát, dưới tác dụng của trọng lực thì cát nặng sẽ lắng xuống đáy và kéo theo một phần chất đông tụ. Bể lắng cấp 1 có nhiệm vụ tách các chất rắn hữu cơ (60%) và các chất rắn khác. Bể lắng cấp 2 có nhiệm vụ tách bùn sinh học ra khỏi nước thải.

- Lắng dưới tác dụng của lực ly tâm và lực nén:

Những hạt lơ lửng còn được tách bằng quá trình lắng dưới tác dụng của lực ly tâm trong các xyclon thuỷ lực hoặc máy ly tâm.

Ngoài ra, trong nước thải sản xuất có các tạp chất nổi (dầu mỡ bôi trơn, nhựa nhẹ…) cũng được xử lý bằng phương pháp lắng.

1.2.3.2. Xử lý bằng phương pháp hoá lý và hoá học:

Phương pháp trung hoà:

Nước thải sản xuất của nhiều lĩnh vực có chứa axit hoặc kiềm. Để nước thải được xử lý tốt ở giai đoạn xử lý sinh học cần phải tiến hành trung hòa và điểu chỉnh pH về vùng 6,6 ÷ 7,6. Trung hòa còn có mục đích làm cho một số kim loại nặng lắng xuống và tách khỏi nước thải.

Dùng các dung dịch axit hoặc muối axit, các dung dịch kiềm hoặc oxit kiềm để trung hoà nước thải.

Phương pháp keo tụ:

Để tăng nhanh quá trình lắng các chất lơ lửng phân tán nhỏ, keo, thậm chí cả nhựa nhũ tương polyme và các tạp chất khác, người ta dùng phương pháp đông tụ để làm tăng kích cở các hạt nhờ tác dụng tương hổ giữa các hạt phân tán liên kết vào tập hợp hạt để có thể lắng được. Khi lắng chúng sẽ kéo theo một số chất không tan lắng theo nên làm cho nước trong hơn.

Việc chọn loại hóa chất, liều lượng tối ưu của chúng, thứ tự cho vào nước, … phải được thực hiện bằng thực nghiệm. Các chất đông tụ thường dùng là nhôm sunfat, sắt sunfat, sắt clorua…

Phương pháp oxy hoá - khử:

Để làm sạch nước thải người ta có thể sử dụng các chất oxy hóa như: clo ở dạng khí và lỏng trong môi trường kiềm, vôi clorua (CaOCl2), hipoclorit, ozon,… và các chất khử như: natri sunfua (Na2S), natri sunfit (Na2SO3), sắt sunfit (FeSO4),… Trong phương pháp này các chất độc hại trong nước thải được chuyển thành các chất ít độc hơn và tách ra khỏi nước bằng lắng hoặc lọc. Tuy nhiên quá trình này tiêu tốn một lượng lớn các tác nhân hóa học nên phương pháp này chỉ được dùng trong những trường hợp khi các tạp chất gây nhiễm bẩn trong nước thải có tính chất độc hại và không thể tách bằng những phương pháp khác.

Phương pháp hấp phụ:

Dùng để loại bỏ các chất bẩn hoà tan vào nước mà phương pháp xử lý sinh học cùng các phương pháp khác không loại bỏ được với hàm lượng rất nhỏ. Thông thường đây là các hợp chất hoà tan có độc tính cao hoặc các chất có mùi, vị và màu rất khó chịu.

Các chất hấp phụ thường dùng: than hoạt tính, đất sét hoạt tính, silicagen, keo nhôm… Trong đó than hoạt tính được dùng phổ biến nhất.

Phương pháp tuyển nổi:

Phương pháp này dựa trên nguyên tắc: các phần tử phân tán trong nước có khả năng tự lắng kém nhưng có khả năng kết dính vào các bọt khí nổi lên trên bề mặt nước, sau đó người ta tách bọt khí cùng các phần tử dính ra khỏi nước. Thực chất đây là quá trình tách bọt hay làm đặc bọt.

Khi tuyển nổi người ta thường thổi không khí thành bọt khí nhỏ li ti, phân tán và bảo hòa trong nước.

Phương pháp trao đổi ion:

Thực chất đây là quá trình trong đó các ion trên bề mặt các chất rắn trao đổi với các ion có cùng điện tích trong dung dịch khi tiếp xúc với nhau. Các chất này gọi là ionit, chúng hoàn toàn không tan trong nước.

Phương pháp này loại ra khỏi nước nhiều ion kim loại như: Zn, Cu, Hg, Cr, Ni… cũng như các hợp chất chứa asen, xianua, photpho và cả chất phóng xạ. Ngoài ra còn dùng phương pháp này để làm mềm nước, loại ion Ca+2 và Mg+2 ra khỏi nước cứng.

Các chất trao đổi ion có thể là các chất vô cơ hoặc hữu cơ có nguồn gốc tự nhiên hoặc tổng hợp như: zeolit, silicagen, đất sét, nhựa anionit và cationit…

1.2.3.3. Xử lý bằng phương pháp sinh học:

Cơ sở của phương pháp là dựa trên hoạt động sống của vi sinh vật, chủ yếu là vi khuẩn dị dưỡng hoại sinh có trong nước thải. Quá trình hoạt động của chúng cho kết quả là các chất hữu cơ gây nhiễm bẩn được khoáng hóa và trở thành những chất vô cơ, những chất đơn giản hơn, các chất khí và nước. Mức độ và thời gian phân hủy phụ thuộc vào cấu tạo của chất hữu cơ đó, độ hoà tan trong nước và hàng loạt các yếu tố ảnh hưởng khác.

Vi sinh vật trong nước thải sử dụng các hợp chất hữu cơ và một số chất khoáng làm nguồn dinh dưỡng và tạo ra năng lượng. Quá trình dinh dưỡng làm cho chúng sinh sản, phát triển tăng số lượng tế bào, đồng thời làm sạch các chất hữu cơ hòa tan hoặc các hạt keo phân tán nhỏ. Do đó trong xử lý nước thải người ta phải loại bỏ các tạp chất phân tán thô hoặc các chất có hại đến sự hoạt động của vi sinh vật ra khỏi nước thải ở giai đoạn xử lý sơ bộ.

1.2.4. Nước thải sinh hoạt khu đô thị

Là nước nhà tắm, giặt, hồ bơi, nhà ăn, nhà vệ sinh, nước rửa sàn nhà…Chúng chứa khoảng 58% chất hữu cơ và 42% chất khoáng. Đăc điểm cơ bản của nước thải sinh hoạt là hàm lượng cao các chất hữu cơ không bền sinh học (như hydratcacbon, protein, mỡ); chất dinh dưỡng (photphat, nitơ); vi trùng; chất rắn và mùi. Nước thải sinh hoạt phát sinh từ các hộ dân cư, có lưu lượng nhỏ, nhưng bố trí trên địa bàn rất rộng, khó thu gom triệt để được xếp vào loại nguồn phân tán (non-point source).

Nước thải sinh hoạt chứa nhiều loài vi sinh vật gây bệnh và các độc tố của chúng. Phần lớn các virut, vi khuẩn gây bệnh tả, vi khuẩn gây bệnh lỵ, vi khuẩn gây bệnh thương hàn…Ngoài ra nước thải sinh hoạt chứa thành phần dinh dưỡng rất cao. Nhiều trường hợp chất dinh dưỡng này vượt quá nhu cấu phát triển của vi sinh vật dung trong xử lý bằng phương pháp sinh học. Trong công trình xử lý nươc theo phương pháp sinh học, lượng dinh dưỡng cần thiết trung bình tính theo tỉ lệ BOD5: N: P là 100: 5: 1. Các chất hữu cơ có trong nước thải không phải được chuyển hóa hết bởi các loài vi sinh vật mà có khoảng 20-40% BOD không qua quá trình chuyển hóa bởi vi sinh vật, chúng chuyển ra cùng với bùn lắng.

1.2.5.Đánh giá chất lượng nước thải

Bảng thông số ô nhiễm giới hạn cho phép

Thông số ô nhiễm

Đơn vị

Giới

hạn

cho

phép

Mức I

Mức II

Mức III

Mức IV

Mức V

1.PH

5-9

5-9

5-9

5-9

5-9

2.BOD

mg/l

30

30

40

50

200

3.Chất rắn lơ lửng2

mg/l

50

50

60

100

100

4.Chất rắn có thể lắng được

mg/l

0,5

0,5

0,5

0,5

KQD

5.Tổng chất rắn hòa tan

mg/l

500

500

500

500

KQD

6.Subfua (theo H2S)

mg/l

1.0

1.0

3.0

4.0

KQD

7.Nitrat (NO3)

mg/l

30

30

40

50

KQD

8.Dầu mỡ (thực phẩm)

mg/l

20

20

20

20

100

9.Phosphat (PO43-)

mg/l

6

6

10

10

KQD

CHƯƠNG 2: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ2.1. Cơ sở lựa chọn dây chuyền công nghệ xử lý nước thải

Việc lựa chọn sơ đồ dây chuyền công nghệ xử lý nước thải dựa vào :

- Tính chất , thành phần , chế độ thải của nước thải .

- Đặc điểm nguồn tiếp nhận .

- Mức độ cần thiết làm sạch nước thải .

- Đặc điểm tự nhiên tại khu vực đó như điều kiện địa chất công trình , điều kiện khí tượng thuỷ văn ,...

- Các đặc tính, thông số kỷ thuật các thiết bị có trên thị trường và chi phí đầu tư, bảo dưởng chúng .

2.2. Nồng độ chất bẩn của nước thải sinh hoạt

Nước thải sinh hoạt của khu dân cư được xử lý sơ bộ trước khi xả ra vào nguồn tiếp nhận. Chất lượng nước thải sau khi xử lý sơ bộ đạt tiêu chuẩn loại A theo TCVN 6722-1995. Ta lấy các thông số tính toán cho các công trình xử lý ở giá trị bất lợi nhất, như sau:

- pH = 5 - 9

- Nhu cầu oxy sinh hoá của nước thải: BOD5 = 200 (mg/l).

- Hàm lượng chất lơ lửng: SS = 100 (mg/l).

- Hàm lượng chất lơ lửng: SS = 100 (mg/l).

- Hàm lượng chất lơ lửng: SS = 100 (mg/l).

2.3. Chỉ tiêu nước thải sau khi xử lý

Bảng 2.1. Chất lượng nước thải sinh hoạt khi tiến hành thải ra môi trường

(TCVN 6722-1995)

STT

Thông số

Đơn vị

Giá trị

1

pH

-

59

2

SS

mg/l

50

3

BOD5

mg/l

30

2.4.Lựa chọn quy trình công nghệ

(Nước thảiSong chắn rácNgăn tiếp nhận và trạm bơm nước thảiBể lắng cátBể lắng đứng đợt IBể aerotenBể lắng đứng đợt IIBể tiếp xúc cloBùn hoạt tính tuần hoànBể nén bùnHoá chấtBể lắng 2 vỏSân phơi bùnNguồn tiếp nhậnVận chuyểnCấp khí )

2.5. Thuyết minh dây chuyền công nghệ

Nước thải từ mạng thu gom nước được đưa về trạm xử lý trung tâm bằng đường ống tự chảy, được đưa vào hệ thống xử lý. Tại đây nước thải được xử lý lần lượt qua các công trình đơn vị như sau:

2.5.1. Ngăn tiếp nhận nước thải

Nước thải của khu dân cư được bơm từ ngăn thu nước thải trong trạm bơm nước thải vào ngăn tiếp nhận nước thải trong trạm xử lý.

Ngăn tiếp nhận nước thải sẽ được bố trí ở vị trí cao nhất để có thể từ đó nước thải theo các mương dẫn tự chảy vào các công trình xử lý.

2.5.2. Song chắn rác

Song chắn rác được sử dụng để giữ lại các chất rắn thô có kích thước lớn có trong nước thải mà chủ yếu là rác nhằm tránh hiện tượng tắt nghẽn đường ống, mương dẫn hay hư hỏng bơm. Khi lượng rác giữ lại đã nhiều thì dùng cào để cào rác lên rồi tập trung lại đưa đến bãi rác và hợp đồng với công nhân vệ sinh để chuyển rác đến nơi xử lý.

Song chắn rác gồm các thanh đan sắp xếp cạnh nhau trên mương dẫn nước. Thanh đan có thể tiết diện tròn hay hình chữ nhật, thường là hình chữ nhật. Song chắn rác thường dễ dàng trượt lên xuống dọc theo 2 khe ở thành mương dẫn và đặt nghiêng so với mặt phẳng ngang một góc 45o hay 60o để tăng hiệu quả, tiện lợi khi làm vệ sinh

2.5.3. Bể lắng cát

Bể lắng cát dùng để loại bỏ các tạp chất vô cơ không hoà tan như: cát, sỏi, sạn… và các vật liệu rắn khác có vận tốc lắng lớn hơn các chất hữu cơ có thể phân huỷ trong nước thải. Việc tách các tạp chất này ra khỏi nước thải nhằm bảo vệ các thiết bị máy móc khỏi bị mài mòn, giảm sự lắng đọng các vật liệu nặng trong ống, bảo vệ bơm…

Bể có cấu tạo giống bể chứa hình chữ nhật, dọc một phía tường của bể đặt một hệ thống ống sục khí nằm cao hơn đáy bể 20 ÷ 80 cm. Dưới dàn ống sục khí là máng thu cát. Độ dốc ngang của đáy bể i = 0,2 ÷ 0,4, dốc nghiêng về phía máng thu để cát trược theo đáy vào máng.

Tại bể lắng cát không khí được đưa vào đáy bể, kết hợp với dòng nước chảy thẳng tạo thành quỹ đạo vòng của chất lỏng và tạo dòng ngang có tốc độ không đổi ở đáy bể. Do tốc độ tổng hợp của các chuyển động đó mà các chất hữu cơ lơ lững không lắng xuống nên trong thành phần cặn lắng chủ yếu là cát đến 90 ÷ 95% và ít bị thối rữa. Nhưng cần phải kiểm soát tốc độ thổi khí để đảm bảo tốc độ dòng chảy đủ chậm để hạt cát lắng được, đồng thời dễ dàng tách cặn hữu cơ bám trên hạt và đủ lớn không cho các cặn hữu cơ lắng. Cát sau khi tách sẻ được chuyển đến sân phơi cát.

2.5.4. Bể lắng đứng đợt I

. Nước thải sau khi qua bể lắng cát được dẫn đến bể lắng đứng đợt I. Nhiệm vụ của bể lắng đợt I là lắng các tạp chất phân tán nhỏ (chất lơ lững) dưới dạng cặn lắng xuống đáy bể hoặc nổi lên trên mặt nước.

2.5.5. Bể Aeroten

Aeroten là công trình bê tông cốt thép có dạng hình chữ nhật hoặc hình tròn, thông dụng nhất hiện nay là các aeroten hình bể khối chữ nhật. Tại bể aeroten nước thải chảy qua suốt chiều dài của bể và được sục khí từ dưới đáy bể lên nhằm tăng cường lượng oxy hoà tan, tăng khả năng khuấy trộn môi trường và tăng hiệu quả quá trình oxy hoá chất bẩn hữu cơ có trong nước thải bởi vi sinh vật.

Số lượng bùn hoạt tính sinh ra trong thời gian lưu nước trong bể aeroten không đủ để giảm nhanh hàm lượng các chất bẩn hữu cơ, do đó phải hoàn lưu bùn hoạt tính đã lắng ở bể lắng 2 vào đầu bể nhằm duy trì nồng độ đủ của vi sinh vật.

2.5.6. Bể lắng đứng đợt II

Bể lắng đứng đợt II có cấu tạo và nguyên tắc hoạt động tương tự như bể lắng đứng đợt I. Bể lắng đứng đợt II có nhiệm vụ chắn giữ các bông bùn hoạt tính đã qua xử lý ở bể aeroten và các thành phần chất không hoà tan chưa được giữ lại ở bể lắng I. Bùn cặn sau khi ra khỏi bể lắng II thì một phần được tuần hoàn lại bể aeroten, phần bùn dư sẽ đưa đến bể nén bùn, còn nước thải sẽ đưa đến bể tiếp xúc clo.

2.5.7. Bể tiếp xúc clo

Bể tiếp xúc clo dùng để khử trùng nước thải nhằm mục đích phá hủy, tiêu diệt các loại vi khuẩn gây bệnh chưa được hoặc không thể khử bỏ ở các công đoạn xử lý trước. Để thực hiện khử trùng nước thải, có thể sử dụng các biện pháp như: clo hoá, ozon, khử trùng bằng tia hồng ngoại UV. Ở đây chỉ đề cập đến phương pháp khử trùng bằng clo vì phương pháp này tương đối đơn giản, rẻ tiền và hiệu quả chấp nhận được.

Nước thải vào bể sẽ chảy theo đường dích dắc qua các ngăn để tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình tiếp xúc giữa clo với nước thải, khi đó sẽ xảy ra phản ứng thủy phân như sau:

Cl2 + H2O HCl + HOCl

Axit hypocloric HOCl rất yếu, không bền và dễ dàng phân hủy thành HCl và oxy nguyên tử:

HOCl HCl + O

Hoặc có thể phân ly thành H+ và OCl- :

HOCl H+ + OCl-

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

2.5.8. Bể nén bùn

Bể nén bùn có nhiệm vụ làm giảm độ ẩm của bùn hoạt tính dư ở bể lắng đợt II và cặn tươi ở bể lắng I.

Dung dịch cặn loãng đi vào buồng phân phối đặt ở tâm bể, cặn lắng xuống và được lấy ra ở đáy bể, nước được thu bằng máng vòng quanh chu vi bể đưa trở lại bể aeroten để tiếp tục xử lý. Có cấu tạo giống bể lắng đứng.

2.5.9. Bể lắng 2 vỏ

Hiện nay, để xử lý cặn trong điều kiện kỵ khí sử dụng chủ yếu ba loại công trình: bể tự hoại, bể lắng hai vỏ, bể mêtan tuỳ thuộc vào công suất và những điều kiện khác để sử dụng một trong ba loại công trình này.

Trong trường hợp này, với công suất nhỏ ta sử dụng bể lắng hai vỏ.Bể lắng hai vỏ có hai nhiệm vụ chính là :lắng các tạp chất lơ lửng, chế biến cặn lắng bằng quá trình lên men kị khí.

2.5.10. Sân phơi bùn

Cặn sau khi lên men ở bể lắng hai vỏ (kể cả cặn từ bể tiếp xúc) có độ ẩm cao cần làm ráo nước trong cặn để đạt đến độ ẩm cần thiết thuận lợi cho vận chuyển và xử lý tiếp theo. Làm ráo nước có thể được thực hiện ở sân phơi bùn, thiết bị làm ráo nước bằng cơ học hoặc bằng phương pháp nhiệt. Trong phương án đang xét, chọn sân phơi bùn để thực hiện quá trình làm ráo nước trong cặn. Nhiệm vụ của sân phơi bùn là làm giảm độ ẩm của bùn xuống còn 75 – 80%.

CHƯƠNG 3:TÍNH TOÁN HỆ THỐNG XỬ LÝ

+Lưu lượng nước thải sinh hoạt

Lượng nước thải trung bình ngày đêm:

qtb = Tiêu chuẩn thoát nước trung bình =180 ( l/ng/ng đ)

N = Dân số khu dân cư = 6000 người

Lưu lượng trung bình giờ :

Qtb.h = Qtb. : 24 = 10800 : 24 = 45 (m3/h ).

Lưu lượng trung bình giây :

Qtb.s = Qtb.h : 3600 = 450: 3,6 = 12,5 (l/s)

. Với .[ Bảng 3.2 (1_tr100)

K: hệ số không điều hòa, k =2,625

Lưu lượng lớn nhất theo ngày đêm :

Qmax ngđ = k. Qtb =2,625.1080=2835 (m3/h )

Lưu lượng lớn nhất theo giờ:

Qmax1 h = k. Qtb(h) =2,625.45=118,125 (m3/h )

Lưu lượng lớn nhất theo giây:

Qmax s = k. Qtbs = 2,625.12,5=32,8 (l/s)

3.1. Ngăn tiếp nhận và trạm bơm nước thải

Nước thải sau khi xử lý sơ bộ đạt tiêu chuẩn cho phép đưa vào mạng thu gom chảy về trạm xử lý tập trung.Ngăn tiếp nhận nước thải đặt ở vị trí cao để từ đó nước thải có thể chảy qua từng công trình đơn vị của trạm xử lý

Với Qmax h = 118,125 (m3/h ) .Dựa vào bảng 3.4 (1-tr111), chọn ngăn tiếp nhận với các thông số như sau:

+ Đường ống áp lực từ trạm bơm đến ngăn tiếp nhận: 1 ống với đường kính d=250mm.

+ Kích thước ngăntiếp nhận như sau:

A=1500mm, B=1000mm, H=1300mm, H1 =1000mm, h=400mm, h1 =400mm, b=250mm.

3.2. Xác định nồng độ bẩn của nước thải

+Hàm lượng chất lơ lửng (SS): 200mg/

+Hàm lượng trong nước thải sinh hoạt :1200mg/l

+Hàm lượng BOD5 :900mg/l

3.3. Song chắn rác

Song chắn rác là công trình xử lý sơ bộ để chuẩn bị điều kiện cho việc xử lý nước thải có chức năng chắn giữ những rác bẩn thô (giấy, lá, cỏ, …). Song chắn rác bao gồm những thanh kim loại hình tròn, vuông, hoặc hình chữ nhật được ghép thành khung đặt trong mương dẫn.

Các thông số kỹ thuật của mương dẫn ở song chắn rác:

- Lưu lượng tính toán: Qtb.h = 118,125m3/h =0,033 m3/s = 33 l/s.

* Tính toán mương dẫn: Dựa vào bảng 3_6 [ 1_ tr112 ]

- Chiều rộng của mương: B = 1,2m.

- Độ dốc của mương: i = 0,8‰.

- Vận tốc nước chảy trong mương: 0,7m/s.

- Độ đầy h = 0,34 m.

· Tính toán song chắn rác:

- Chiều sâu của lớp nước ở song chắn rác lấy bằng độ đầy h1 = h=0,34m

Số khe hở của song chắn rác: [ 1_tr114]

Trong đó:

tb.s - lưu lượng lớn nhất của nước thải, Qmax.s = 0,33 m3/s.

V - tốc độ nước chảy qua song chắn, lấy bằng vận tốc nước chảy trong mương. V = 0,7 (m/s).

l - khoảng cách giữa các khe hở, đối với song chắn rác tính chọn l =16 mm. [1_ tr 114]

K - hệ số tính đến mức độ cản trở của dòng chảy cho hệ thống vào rác

K = 1,05.

Vậy số khe hở của song chắn rác là 9 khe.

Chiều rộng của song chắn rác được tính theo công thức sau:

[1_ tr 114]

Trong đó:

n - số khe hở, n = 9 khe.

s - bề dày của thanh chắn rác, thường lấy bằng 0,008m. [1_ tr 115]

Tổn thất áp lực ở song chắn rác được tính theo công thức sau:

= 0,628 . . 3 = 0,04m [1_ tr 115]

Trong đó:

V- vận tốc của nước thải V = 0,72 m/s.

K1 - hệ số kể đến tổn thất do vướng mắc rác ở song chắn.

K1 = 2-3, chọn K1 = 3. [1_ tr 115]

- hệ số cản cục bộ của song chắn đuợc xác định theo công thức.

- hệ số phụ thuộc vào tiết diện ngang của thanh song chắn, lấy theo bảng 3 -7 [1]. Chọn dạng hình dạng của thanh chắn rác tương ứng với hệ số =1,83.

- góc nghiêng của song chắn so với hướng dòng chảy, = 60o.

Chiều sâu xây dựng của phần mương đặt song chắn:

0,3- chiều cao bảo vệ.

Chiều dài phần mở rộng trước thanh chắn rác L1

(m) [1_ tr 115]

Trong đó: Bs : Chiều rộng của xong chắn rác, Bs = 1,8m

Bm : Chiều rộng của mương dẫn, Bm = 1,2m

: Góc nghiêng chỗ mở rộng, thường lấy = 200

Chiều dài phần mở rộng sau song chắn rác :

(m) [1_ tr 116]

Chiều dài của mương để lắp đặt song chắn rác :

L = L1 + L2 + Ls = 0,824+0,412+1,5 = 2,736 (m ) [1_ tr 116]

Trong đó: Ls là phần mương đặt song chắn rác, Ls = 1,5m.

Hàm lượng chất lơ lững (SScr ) và BOD20 (Lcr ) của nước thải sau khi qua song chắn rác giảm 4%, còn lại: [1_ tr 119]

SScr = SS . (100 – 4)% = 200.(100 – 4)% = 192 mg/L

Lcr = L. (100 – 4)% = 900.(100 – 4)% = 864 mg/L

Hình 3.1. Sơ đồ cấu tạo của song chắn rác

1 : song chắn

2 : sàn công tác

h1 : chiều sâu của lớp nước

hs : tổn thất áp lực

Bs : chiều rộng của song chắn rác

Bm : chiều rộng mương dẫn

α : góc nghiêng của song chắn so với hướng của dòng chảy

: góc nghiêng chỗ mở rộng

Bảng 4.1. Các thông số thiết kế và kích thước song chắn rác

Thông số

Đơn vị

Giá trị

Tốc độ dòng chảy trong mương

m/s

0,72

Lưu lượng giờ lớn nhất

m3/h

118,125

 Kích thước mương đặt song chắn: - Chiều rộng

- Chiều sâu

m

m

1,2

0,72

Chiều cao lớp nước trong mương

m

0,34

 Kích thước thanh chắn:

- Chiều rộng

- Bề dày

m

mm

1,8

8

Số khe hở của song chắn rác

khe

9

Vận tốc dòng chảy qua song chắn

m/s

0,72

Hàm lượng chất lơ lững (SScr )

mg/L

200

BOD20 (Lcr )

mg/L

900

3.4. Bể lắng cát:

Bể lắng cát ngang được thiết kế để duy trì vận tốc chuyển động ngang của dòng chảy là 0,3m/s và cũng cung cấp đủ thời gian lưu nước để các hạt cát lắng đến đáy bể. Các hạt có kích thước lớn d 0,18mm sẽ được giữ lại trong bể lắng cát ngang.

Thời gian lưu từ 45 ÷ 90 s.

Dùng bể lắng cát sục khí là bể hình chữ nhật dài trên mặt bằng. Dọc theo chiều ngang của tường, cách đáy 20÷80 cm, bố trí đường ống có khoang lỗ để thổi khí. Bên dưới ống ở đáy bể có rãnh thu cát

Hiệu suất làm việc của bể lắng cát thổi khí khá cao nhờ thổi khí sẽ tạo được chuyển động vòng kết hợp với chuyển động theo phương thẳng. Do tốc độ tổng hợp của các chuyển động đó mà các chất bẩn hữu cơ không lắng xuống, nên trong thành phần cặn lắng chủ yếu là cát đến 90 ÷ 95% và ít bị thối rửa. [ 1 _ tr192]

Hình 3.2 Bể lắng cát thổi khí

• Tính toán bể lắng cát thổi khí theo tiêu chuẩn xây dựng – TCXD-51-84

Diện tích tiết diện ướt của bể:

[1 _ tr 192]

Trong đó:

F – là diện tích tiết diện ướt của một bể, m2

- là lưu lượng lớn nhất ( giây), = = 0,033 m3/s

v - là tốc độ của nước thải trong bể ứng với chế độ lưu lượng lớn nhất,

v = 0,08÷ 0,12 m/s (Điều 6.3.4b- TCXD-51-84). Chọn v = 0,08 m/s. [1 _ tr 193]

n là số bể lắng cát, chọn n = 1

Chiều rộng B và chiều sâu H của bể lắng cát thổi khí được xác định theo các mối quan hệ sau: B . Htt = F = 0,4125 m2

B : H = 1,5

H = 2Htt [1_tr 193]

Ở đây Htt lá chiều sâu tính toán của bể

Từ đó tính được: B = 1,11 m

H = 0,74 m

Htt = 0,37 m

Chiều dài của bể lắng cát thổi khí được tính toán theo công thức:

[1_ tr 193]

Trong đó:

L – chiều dài của bể, m

Htt- chiều sâu tính toán của bể lắng cát thổi khí, Htt = 0,37 m

U0 – độ khô thủy lực của hạt cát, mm/s

Ứng với đường kính hạt cát d = 0,2 mm, ta có U0 = 18,7mm/s.

[Bảng 3.22 (1_ tr 193)]

K là hệ số thực nghiệm

Ứng với bể lắng cát thổi khí có tỷ số B:H = 1,5

Ta có K = 2,08 [Bảng 3.22 (1_ tr 193)]

Thời gian lưu nước lại trong bể lắng cát thổi khí ứng với các kích thước đã được xác định.

[1_ tr195]

Lưu lượng không khí cần cung cấp cho bể lắng cát thổi khí được xác định theo công thức:

V= D. F . n [1_ tr195]

Trong đó:

D – là cường độ thổi khí ( lưu lượng riêng của không khí )

D = 3 ÷ 5 m3/m2.h (Điều 6.3.4b- TCXD- 51- 84), chọn D = 4 m3/m2.h

F – diện tích tiết diện ướt của một bể, F = 0,4125 (m2)

n – số bể lắng công tác n = 1

Việc cung cấp không khí cho bể lắng cát thổi khí được thực hiện nhờ hệ thống ống dẫn khí có đục các lỗ nhỏ đường kính 3,5mm đặt ở độ sâu: 0,7÷ 0,75 H

Lượng cát lắng ở bể lắng cát thổi khí trong một ngày đêm được tính theo công thức:

[1_ tr 195]

Trong đó:

- lưu lượng ngày đêm của nước thải, = 1080 m3/ ngđ

45 – là lượng cát có thể giữ lại từ 1000m3 nước thải (đại lượng thực nghiệm)

Ở đáy mỗi bể lắng cát thổi khí có bố trí rãnh thu cát và hố thu cát ở cuối bể. Cát được tập trung vào hố thu cát nhờ thiết bị gạt

- Lượng cát trung bình sinh ra trong mỗi ngày:

m3/ng đ

Trong đó:

: lưu lượng nước thải trung bình ngày, = 1080. M3/ng đ

q0: lượng cát trong 1000 m3 nước thải. Chọn q0 = 0,15. [1_tr 198]

Hàm lượng chất lơ lửng trong nước thải ra khỏi bể lắng cát thổi khí giảm đi không đáng kể và sơ bộ có thể lấy bằng hàm lượng chất lơ lửng trong nước thải ra khỏi song chắn rác: SSlc = SScr = 200 mg/L

Nước thải sau khi qua bể lắng cát thổi khí BOD20 (Llc) giảm 5%.

Llc = Lcr . (100 – 5)% = 900.(100 – 5)% = 855 mg/L

Bảng 3.2. Các thông số của bể lắng cát .

Thông số

Đơn vị

Giá trị

Thời gian lưu nước

giây

4,1125

Kích thước bể:

- Chiều dài

- Chiều rộng

  - Chiều sâu

m

m

m

1,11

0,74

0,37

Lượng không khí cần cung cấp

m3/h

1,65

Lượng cát trung bình sinh ra mỗi ngày

m3/ngày.đ

0,162

Hàm lượng chất lơ lững (SSlc )

mg/L

200

Nhu cầu oxy sinh hóa BOD20 (Llc )

mg/L

855

3.5. Bể lắng đứng đợt I

Bể lắng được lựa chọn để tính toán thiết kế căn cứ vào công suất của trạm xử lý, vì công suất 20000 m. Chọn bể lắng đứng TCXD-5184_Điều 6.5.1[1_tr251]

Bể lắng đứng có mặt bằng dạng hình tròn hoặc vuông, đáy hình nón hoặc hop cụt, có cấu tạo đơn giản, đường kính của bể không vượt quá 3 lần chiều sâu công tác và có thể đến 10 m.

* Các số liệu đầu vào bể lắng đứng I:

- Lưu lượng tính toán: Qtb.h = 45=0,0125()

- Hàm lượng chất lơ lửng SSL1: Chh = 200(mg/l)

* Tính toán bể lắng đứng gồm các nội dung sau:

3.5.1. Diện tích tiết diện ướt ống trung tâm được xác định theo công thức:

f = = = 0,4166 [1_tr 251]

Trong đó:

Qtb.s - lưu lượng trung bình ( giây), Qtb.s = 0,0125 (m3/s).

vtt - tốc độ chuyển động của nước trong ống trung tâm, lấy không lớn hơn 30 mm/s (0,03m/s), chọn vtt = 30 mm/s. [1_tr 251]

3.5.2. Diện tích tiết diện ướt của bể lắng đứng trong mặt bằng:

F = = = 17,857 (m2)

Trong đó:

v – tốc độ chuyển động của nước trong bể lắng đứng, chọn v = 0,7(mm/s) [1_tr 251]

Chọn 4 bể lắng đứng và diện tích của mỗi bể trong mặt bằng sẽ là:

(m2) [1_tr 253]

Trong đó: n- số bể lắng, n = 4.

3.5.3. Đường kính của bể lắng đứng:

(m) [1_tr 253]3.5.4. Đường kính của ống trung tâm:

d = = =0,73(m) [1_tr 253]3.5.5.Chiều cao tính toán của vùng lắng trong bể được tính toán theo công thức

hct = v.t = 0,7.10-3.1,5.3600 = 3,78(m) [1_ tr 253]

Trong đó: t – thời gian lắng, chọn t = 1,5h. [1_ tr 253]

3.5.6. Chiều cao phần hình nón của bể lắng đứng được xác định theo công thức:

hn = h2 + h3 = ().tg = ().tg50o = 1,08 (m). [1_ tr 253]

Trong đó: h2 – chiều cao lớp trung hòa, m.

h3 – chiều cao giả định của lớp cặn trong bể, m.

D – đường kính trong của bể lắng, D =2,412m.

dn – đường kính nhỏ của hình nón cụt, lấy dn = 0,6m.

- góc nghiêng của đáy bể lắng so với phương ngang, lấy không nhỏ hơn 500 . Chọn = 50o. [1_tr 253]3.5.7. Chiều cao tổng cộng của bể

- Chiều cao của ống trung tâm lấy bằng chiều cao tính toán của vùng lắng và bằng 3,78m. Đường kính miệng loe của ống trung tâm lấy bằng chiều cao của phần ống loe và bằng 1,35 đường kính ống trung tâm:

dl = hl = 1,35.d = 1,35.0,73 = 0,9855 m. [1_tr 254]

- Đường kính tấm hắt lấy bằng 1,3 đường kính miệng loe

và bằng: 1,3 . 0.9855 = 1,3m

- Góc nghiêng giữa bề mặt tấm hắt so với mặt phẳng ngang lấy bằng 170.

- Khoảng cách giữa mép ngoài cùng của miệng loe đến mép ngoài cùng của bề mặt tấm hắt theo mặt phẳng qua trục được tính theo công thức:

L = = = 0,3 [1_tr254]

Trong đó:

vk - tốc độ dòng chảy qua khe hở giữa miệng loe ống trung tâm và bề mặt tấm hắt, vk ≤ 20mm/s. Chọn vk = 20mm/s = 0,02m/s. [1_ tr 254]

-Chiều cao tổng cộng của bể lắng:

H = hct + hn + hbv = 3,78+ 1,08 + 0,3 = 5,16m

Với hbv là khoảng cách từ mực nước đến thành bể, hbv = 0,3m

3.5.8.. Kích thước ngăn phân phối và ngăn tập trung nước của hai bể lắng.

Hai ngăn này chỉ có tác dụng phân phối đều nước vào hai bể lắng I, và thu nước từ hai bể này nên lấy kích thước của bể như sau:

+Hình dạng: hình trụ tròn.

+Đường kính D = 2m.

+Chiều cao H = 1m.

· Đường ống dẫn nước vào bể

+Lưu lượng vào mỗi bể Q1= Qtb.s/4 = 0,0125/4 = 3,125.10-3 (m3/s).

+Chọn vận tốc v = 0,9 m/s.

+Chọn D = 200mm.

· Đường ống xả cặn

Theo tiêu chuẩn quy định đường kính ống xã cặn và dẫn bùn không được nhỏ hơn 200mm. Chọn D = 200mm.

· Mương thu nước trong

+ Chọn kích thước mương B = 0,3 m, chiều cao lớp nước trong mương h = 0,2m.

· Máng thu chất nổi

+Chọn kích thước máng nhu sau: B . H = 0,2 . 0,2m.

+Đường ống xả chất nổi D = 100mm.

3.5.9. Hàm lượng chất lơ lửng của nước thải sau lắng

( mg/l)

Trong đó: - Hàm lượng chất lơ lửng trước lắng I, =192mg/l

E1 - Hiệu suất lắng (bảng 3-27 [1]), với = 192mg/l , tốc độ lắng của hạt lơ lửng U = 0,7 mm/s có E1 = 47%

Kết quả cho thấy hàm lượng chất lơ lửng trôi theo nước ra khỏi bể lắng đứng là C = 183,78mg/l >150 mg/l .Trường hợp này cần thực hiện thêm giai đoạn làm thoáng sơ bộ đạt được điều kiện trên, ngoài ra làm thoáng sơ bộ còn có thể loại bỏ kim loại nặng và một số chất ô nhiễm khác có ảnh hưởng đến quá trình xử lý sinh học sau này.

+Tính toán bể làm thoáng sơ bộ.

Thể tích bể làm thoáng sơ bộ được tính.

Trong đó:

lưu lượng lớn nhất theo giờ

T = thời gian làm thoáng (thổi khí), t=10phút.chọn t=15 phút.

Lượng không khí cần cung cấp cho bể làm thoáng được tính theo lưu lượng riêng của không khí.

V= 45.0,5= 22,5

Trong đó:

D lưu lượng của không khí trên 1 nươc thải, D= 0,5 /

Diện tích bể làm thoáng sơ bộ trên mặt bằng được tính theo công thức:

F==3,75

I = cường độ thổi khí trên 1 bề mặt bể làm thoáng trong khoảng thời gian 1h, I= 4. Lấy I=

Chiều cao công tác của bể làm thoáng sơ bộ:

H=

Chọn bể làm thoáng sơ bộ gồm 2 ngăn với diện tích mỗi ngăn =96,21/2=48,1.Ta chọn kich thước mỗi ngăn : B.L= 6.8

Hàm lượng chất lơ lửng sau khi thực hiện làm thoáng sơ bộ và lắng với hiệu suất E=65% được tính:

mg/l

Trong đó : C: hàm lượng chất lơ lửng dẫn đến bể làm thoáng. Hàm lượng BODgiảm với hiệu suất ,vậy sau khi làm thoáng sơ bộ và lắng BOD của nước thải bằng.

Trong đó:

hàm lượng BOD trong nước thải dẫn đến bể làm thoáng.

-Thể tích ngăn chứa cặn tươi( Cặn ở bể lắng đợt I gọi là cặn tươi) của bể lắng ly tâm đợt I được tính theo công thức.

Trong đó:

hàm lượng chất lơ lửng trong hỗn hợp nước thải sau bể lắng cát

192mg/l

Q lưu lượng trong 1 ca làm việc 8h. Từ 8hh. Bảng 3_3. [1_tr133], Q=5804,38

E = hiệu suất lắng E=65%.

T = thời gian tích lũy t=8h.

P = độ ẩm của cặn tươi , P=95 xả bằng tự chảy

n = số bể lắng, n=4.

Bảng 3.3. Các thông số thiết kế và tính toán bể lắng đứng đợt I

Thông số

Đơn vị

Giá trị

Thời gian lắng

giờ

 1,5

 Ống trung tâm:

- Đường kính

- Chiều cao

m

m

1,4

3,78

 Kích thước bể lắng:

- Đường kính

- Chiều cao

m

m

9,4

9,31

Diện tích bề mặt lắng

 m2

 4,568

Hiệu quả xử lý cặn lơ lững

% 

 65

Hàm lượng chất lơ lửng sau lắng I

mg/L 

 67,2

Hàm lượng BOD5 của nước thải sau lắng I

mg/L 

 156

3.6. Tính toán bể aeroten

Tính toán thiết kế aeroten căn cứ vào các yếu tố sau đây:

-Thành phàn và tính chất nước thải

-Nhu cầu oxi cần cho quá trình oxi hóa

-Mức độ xử lý nước thải

-Hiệu quả sử dụng không khí

Nội dung tính toán aeroten bao gồm những phần sau

-Xác định lượng không khí cung cấp cho aeroten.

-Chọn kiểu bể và xác định kích thước bể.

-Chọn kiểu và tính toán thiết bị khuếch tán không khí.

· Xác định BOD5 của nước thải đầu vào và đầu ra aerôten:

BOD5 (vào) = BOD . 0,68 = 900 . 0,68 = 612 mg/ L

BOD5 (ra) = BOD . 0,68 = 30 . 0,68 = 20,4 mg/ L [1_ tr 144]

Trong đó: hàm lượng BOD trong nước thải sau xử lý =30mg/l

· Tính nồng độ BOD5 hòa tan trong nước ở đầu ra theo quan hệ sau:

BOD5 (ra) = BOD5 hòa tan trong nước đầu ra + BOD5 của chất lơ lửng trong nước thải đầu ra.

BOD5 của chất lơ lửng trong nước thải đầu ra tính như sau:

- Phần có khả năng phân hủy sinh học của chất rắn sinh học ở đầu ra là:

0,6 x 18 = 10,8 mg/L

Hàm lượng chất lơ lửng trong nước thải cần đạt sau xử lý:18mg/l

- BOD hoàn toàn của chất rắn có khả năng phân hủy sinh học ở đầu ra là:

0,6 x 18 mg/L x 1,42 mg O2 tiêu thụ/mg tế bào bị oxy hóa = 15,3 mg/L [1_ tr 145]

- BOD5 của chất lơ lửng trong nước thải đầu ra = 15,3 . 0,68 = 10,4 mg/L

BOD5 hòa tan trong nước đầu ra xác định như sau:

20,4 = BOD5ht + 10,4 mg/L BOD5ht = 20,4 – 10,4 = 10 mg/L.

· Xác định hiệu quả xử lý E:

Hiệu quả xử lý được xác định bởi phương trình:

E = [1_ tr 145]

- Hiệu quả xử lý tính theo BOD5 hòa tan:

E =

- Hiệu quả xử lý tính theo tổng cộng:

Etc = %.3.6.1. Xác định thể tích bể aerôten

· Thể tích của bể aeroten Wa (m3)

(m)[1_tr 144]

Trong đó:

thời gian lưu bùn , 515 ngày,chọn 10 ngày.

Q= lưu lượng trung bình ngày ,Q=1080 m/ng.đ

Y= hệ số sản lượng bùn. Chọn Y=0,6 mgVSS/mgBOD

L của nước thải dẫn vào bể aeroten, L612 mg/l.

L BODhòa tan của nước thải ra khỏi bể=3,2mg/l.

X= nồng độ chất lơ lửng dễ bay hơi trong hỗn hợp bùn hoạt tính.Nước thải sinh hoạt lấy X=3500mg/l

K hệ số phân hủy nội bào, K0,06 ngày

Chọn số bể bằng 3, mỗi bể có 2 hành lang. Kích thước mỗi hành lang như sau:

+Chiều cao H = 4 m. chiều cao bảo vệ hbv = 0,5 m[1_ tr 149]

+Tổng diện tích bể aeroten (m2

+Chiều rộng mỗi hành lang đảm bảo tỉ lệ H:B = 1:1 – 1:2. Chọn B = 8 m.

+Tổng chiều dài hành lang (m) [1_ tr 149].

+Kích thước mỗi hành lang như sau :l=

Trong đó :N số bể ,N=3

n:số hành lang trong 1 bể.,n=2

3.6.2. Tính toán thiết bị khuếch tán khí:

· Lưu lượng không khí đơn vị tính bằng m3 để làm sạch 1m3 nước thải:

(m3/m3) [1_ tr 215]

Trong đó:

Z - lưu lượng oxy của không khí, đơn vị tính bằng mg để giảm 1mg BOD20. Với bể aerôten làm sạch không hoàn toàn thì Z = 0,9 (mg/mg). [1_ tr 215]

K1 - Hệ số kể đến kiểu thiết bị phân tán không khí. Với thiết bị phân tán khí dạng tạo bọt khí nhỏ, hệ số K1 được xác định theo Bảng 3-30. (Điều 6.15.10-TCXD-51-84). Ta có k1 = 2 ứng với F1/F = 0,5. [1_ tr 216]

K2 - Hệ số kể đến chiều sâu đặt thiết bị phân tán không khí, lấy theo Bảng 3-31.

Ta có k2 = 2,08 ( với h = 3 m và Imin = 4 m3/m2.h). [1_ tr 216]

n1 - Hệ số kể đến ảnh hưởng của nhiệt độ nước thải.

n1 = 1 + 0,02. (ttb - 200) = 1 + 0,02. (30 - 20) = 1,24 [1_ tr 215]

Với ttb = 300C là nhiệt độ trung bình trong tháng về mùa hè.

n2 - Hệ số kể đến sự thay đổi tốc độ hoà tan ôxy trong nước thải so với trong nước sạch, ứng với tỉ số F1/F = 0,5 thì n2 = 0,77 (Bảng 3-32)[1_ tr 215]

Cp - độ hoà tan của ôxy không khí trong nước, mg/L được xác định theo công thức:

Ở đây: Ct - Độ hoà tan của oxy trong nước (mg/L) phụ thuộc vào nhiệt độ và áp suất lấy theo bảng tính độ hòa tan của oxy của khí quyển trong nước (Bảng 3-33). Ứng với nhiệt độ 30oC và áp suất khí quyển 760mmHg, ta có CT = 37,2 (mg/L) [1_tr 217]

(mg/L)

C - Nồng độ trung bình của oxy trong aeroten (mg/l) lấy bằng 2 mg/l. [1_tr 215]

Vậy ta có:

(m3/m3)

· Cường độ nạp khí yêu cầu:

(m3/m2.h) [1_ tr 217]

- Lưu lượng không khí cần thổi vào aerôten trong một đơn vị thời gian là:

Va = D x Q = 4,6.6608,3 = 30398,2(m3/h) [1_ tr 217]

Với Q=lưu lượng trung bình của nước thải (m3/h) qua thời gian thổi khí 4h từ 8h đến 11h sáng. Lấy theo bảng 3_2.

Q=

Chọn thiết bị phân tán không khí là tấm xốp có kích thước 300 x 300 x 40cm. Chọn cường độ khí 100 l/ph. [1_ tr 218]

Số tấm xốp được tính theo công thức:

N = = = 4222 tấm [1_ tr 218]

Phân bố số tấm xốp trên 6 hành lang, mỗi hành lang có 704 tấm

Ống nhánh được nối với ống dẫn khí chính vào bể, trên ống nhánh bố trí các đĩa phân phối khí.

٭ Bố trí các ống nhánh:

Khoảng cách của hai ống nhánh ngoài cùng so với mép trong cùng của chiều rộng của bể là 0,4 m.

Khoảng cách giữa đầu ống so với thành bể (theo chiều dài của bể) là 0,2 m.

Khoảng cách giữa hai ống nhánh là 0.95 m.

٭ Bố trí các đĩa xốp trên ống nhánh:

Khoảng cách của hai đĩa phân phối khí ngoài cùng so với mép trong cùng của chiều dài của bể là 0,5 m.

Khoảng cách giữa các đĩa phân phối khí 1 m.

Suy ra:

Số ống nhánh dọc theo chiều dài bể:

n1 = ống

Bảng 3.4. Các thông số tính toán của bể aeroten

Thông số

Đơn vị

Giá trị

 Hiệu quả xử lý theo BOD5 hoà tan

%

98,3

 Thể tích bể

m3

696,6

 Thời gian để làm sạch nước thải

h

3,25

 Kích thước bể:

- Số đơn nguyên

- Chiều dài

- Chiều rộng

- Chiều cao

cái

m

m

m

1

20

8

3

 Lưu lượng oxy của không khí

mg/mg

0,9

 Độ hòa tan oxy của không khí vào trong nước

mg/l

31,7

 Lưu lượng không khí để làm sạch 1m3 nước thải

m3/m3

4,6

 Lưu lượng không khí cần thổi vào aerôten

m3/h

30398,2

Số ống nhánh dọc theo chiều dài bể

ống

21

3.7. Bể lắng đợt II

Bùn hoạt tính cùng nước thải từ bể aeroten chảy vào bể lắng đứng đợt II. Nhiệm vụ của bể này là lắng bùn hoạt tính, phần nước trong chảy tiếp sang bể tiếp xúc, bùn hoạt tính một phần tuần hoàn lại bể aeroten và một phần được đưa sang bể nén bùn gọi là bùn dư.

Nội dung tính toán của bể lắng đứng II bao gồm:

* Các số liệu đầu vào bể lắng đứng II:

- Lưu lượng tính toán: Qtb.h = 45 m3/h = 0,0125(m3/s).

- Hàm lượng chất lơ lửng: Chh = 18 (mg/l).

* Tính toán bể lắng đứng gồm các nội dung sau: [Các số liệu tính toán bể lắng đợt 2 dựa theo điều 6.5.6 và 6.5.7 TCXD 51-84]

3.7.1. Diện tích tiết diện ướt ống trung tâm được xác định theo công thức:

f = = = 0,42(m2) [1_ tr251]

Trong đó: Qtb.s - lưu lượng tính toán, = 0,0125 (m3/s)

vtt - tốc độ chuyển động của nước trong ống trung tâm, lấy không lớn hơn 30 (mm/s) theo điều 6.5.9 -[6], chọn vtt=30mm/s.

3.7.2. Diện tích tiết diện ướt của bể lắng đứng trong mặt bằng:F = = = 25(m2)

Trong đó:

v - tốc độ chuyển động của nước trong bể lắng đứng, v = 0,5 (mm/s) . Vận tốc chảy trong bể lắng đứng đợt II sau aeroten.

Chọn 2 bể lắng đứng và diện tích của mỗi bể trong mặt bằng sẽ là:

(m2) [1_ tr253]

Trong đó: n- số bể lắng, n = 4.

3.7.3. Đường kính của bể lắng đứng:

(m)] [1_ tr253]3.7.4. Đường kính của ống trung tâm:

d = = =0,5(m) [1_ tr 253] 3.7.5 .Chiều cao tính toán của vùng lắng trong bể được tính toán theo công thức:

hct = v.t = 0,5.10-3.1.3600 = 1,8(m) [1_ tr 253]

Trong đó: v - vận tốc lắng, v = 0,0005m/s.

t - thời gian lắng, đối với bể lắng II sau aeroten làm sạch không hoàn toàn thời gian lắng t = 1h. Theo mục 6.5.6 -[6]

3.7.6. Chiều cao phần hình nón của bể lắng đứng được xác định theo công thức:

hn = h2 + h3 = ().tg = ().tg50o = 1,31 (m) [1_tr 253]

Trong đó: h2 - chiều cao lớp trung hòa, m.

h3 - chiều cao giả định của lớp cặn trong bể, m.

D - đường kính trong của bể lắng, D = 2,8 m.

dn - đường kính nhỏ của hình nón cụt, lấy dn = 0,6m.

- góc nghiêng của đáy bể lắng so với phương ngang, lấy không nhỏ hơn 500. Chọn = 50o.3.7.7. Chiều cao tổng cộng của bể:

-Chiều cao của ống trung tâm lấy bằng chiều cao tính toán của vùng lắng và bằng 1,8m. Đường kính miệng loe của ống trung tâm lấy bằng chiều cao của phần ống loe và bằng 1,35 đường kính ống trung tâm:

dl = hl = 1,35.d = 1,35.0,5 = 0,675(m) [1_ tr 254]

-Đường kính tấm hắt lấy bằng 1,3 đường kính miệng loe và bằng

1,3.0,675 = 0,8775 m. Góc nghiêng giữa bề mặt tấm hắt so với mặt phẳng ngang lấy bằng 170.

-Khoảng cách giữa mép ngoài cùng của miệng loe đến mép ngoài cùng của bề mặt tấm hắt theo mặt phẳng qua trục được tính theo công thức:

l = = = 0,23(m) [1_ tr 254]

Trong đó:

vk - tốc độ dòng chảy qua khe hở giữa miệng loe ống trung tâm và bề mặt tấm hắt, vk ≤ 20mm/s. Chọn vk = 20mm/s.

-Chiều cao tổng cộng của bể lắng:

H = hct + hn + hbv = 1,8 + 1,31 + 0,3 = 3,41(m)

Với hbv là khoảng cách từ mực nước đến thành bể, hbv = 0,3 (m).

3.7.8. Hàm lượng chất lơ lửng trong nước thải sau lắng II.

Với thời gian lắng ở bể lắng II là 1h và hàm lượng chất lơ lửng trôi theo nước ra khỏi bể lắng đợt II là 12 mg/L ứng với BOD sau xử lý là 15 mg/L [1_ tr 150]

3.7.9 .Kích thước ngăn phân phối và ngăn tập trung nước của hai bể lắng

Hai ngăn này chỉ có tác dụng phân phối đều nước vào hai bể lắng II, và thu nước từ hai bể này nên lấy kích thước của bể như sau:

+ Hình dạng: hình trụ tròn.

+ Đường kính D = 2m.

+ Chiều cao H = 1m.

Đường ống dẫn nước vào bể

+ Lưu lượng vào mỗi bể Q1= Qtb.s/2 = 0,0125/2 = 6,25.10-3 (m3/s)

+ Chọn vận tốc v = 0,9 m/s..

+ Chọn D = 200mm

Đường ống xả cặn

Theo tiêu chuẩn quy định đường kính ống xã cặn và dẫn bùn không được nhỏ hơn 200mm. Chon D = 200mm.

Mương thu nước trong

Chọn kích thước mương B = 0,3 m, chiều cao lớp nước trong mương h = 0,2m

Bảng 3.5. Các thông số chính của bể lắng đúng đợt 2

Thông số

Đơn vị

Giá trị

Kích thước bể lắng: 

- Đường kính

- Chiều cao

m

m

2,8

3,14

 Kích thước ống phân phối trung tâm:

- Đường kính

- Chiều cao

m

m

0,5

1,8

 Thời gian lưu nước

h

1

Hàm lượng chất lơ ra khỏi bể lắng đợt II

mg/L

12

Hàm lượng BOD sau xử lý

Mg/L

15

3.8. Bể tiếp xúc :

Nước thải sau khi ra khỏi bể lắng II được dẫn đến bể tiếp xúc để khử trùng bằng dung dịch NaOCl 10%. Bể tiếp xúc được thiết kế với dòng chảy zic-zắc qua từng ngăn để tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình tiếp xúc giữa clo với nước thải. Tính toán bể tiếp xúc với thời gian lưu nước trong bể 20 phút. [2_ tr248]

Dung tích bể: W = Qtt.h.t = 1080. = 360 m3. [1_ tr 282]

Chiều cao công tác của bể được chọn: H = 2 m [1_ tr 282]

Diện tích mặt thoáng của bể tiếp xúc:

(m2) [1_ tr 282]

* Tính lượng dung dịch NaOCl cần sử dụng

-Lưu lượng thiết kế Qtb.ngđ = 1080 m3/ngđ.

-Liều lượng Clo hoạt tính được quy định trong mục 6.20.3 -[6], theo đó hàm lượng Clo sẽ là 5 mg/l.

-Lượng Clo châm vào bể tiếp xúc: 5.1080.10-3 = 5,4 Kg/ngđ. [1_ tr 404]

-Nồng độ dung dịch NaOCl = 10%. [1_ tr 404]

-Lượng NaOCl 10% châm vào bể tiếp xúc: 5,4/0,1 = 54 L/ng (35,95 L/h)

-Thời gian lưu : 2 ngày. [1_ tr 404]

-Thể tích cần thiết của bể chứa:54 x 2 = 108 lít.

Bảng 3.6. Thông số tính toán của bể tiếp xúc clo

Thông số

Đơn vị

Giá trị

 Thời gian lưu nước trong bể

phút

20

 Thể tích bể

m3

360

 Diện tích mặt thoáng của bể

m2

180

 Kích thước bể:

- Chiều dài

- Chiều rộng

- Chiều cao

m

m

m

13

1,85

2

3.9. Bể nén bùn:

Bùn từ bể lắng II một phần tuần hoàn lại bể aeroten và phần còn lại được đưa sang bể nén bùn đứng gọi là bùn dư thường có độ ẩm 99%. Ngoài ra còn có lượng cặn tươi từ bể lắng I, do không có số liệu thực nghiệm về độ ẩm cặn tươi nên chọn độ ẩm bằng 99%. Mục đích của bể lắng bùn là giảm độ ẩm và dung tích của hỗn hợp cặn và bùn.

Bể nén bùn đứng có cấu tạo giống với bể lắng đứng, có nhiệm vụ giảm độ ẩm thể tích bùn trước khi đưa sang bể mêtan.

Nội dung tính toán bể nén bùn đứng như sau:

3.9.1. Tính toán lượng bùn dư dẫn đến bể nén bùn:

-Hàm lượng bùn hoạt tính dư có thể xác định theo công thức:

Bd = ( . Cll ) - Ctr = (1,3 . 101,76) – 12 = 120,288 mg/L. [1_ tr 154]

Trong đó:

= Hệ số tính toán lấy bằng 1,3. [1, tr 154]

Cll = Hàm lượng chất lơ lửng trôi theo nước ra khỏi bể lắng đợt I, Cll = 101,76 mg/L

Ctr = Hàm lượng bùn hoạt tính trôi theo nước ra khỏi bể lắng đợt II, Ctr = 12mg/L

-Lượng bùn hoạt tính dư lớn nhất:

Bd.max= K x Bd = 1,15 . 120,288 = 138,33 mg/L hoặc 138,33g/m3 [1_ tr 154]

K: Hệ số bùn tăng trưởng không điều hoà tháng K = 1,15.

- Lượng bùn hoạt tính dư lớn nhất giờ được tính theo công thức:

(m3/h) [1_tr 155]

Trong đó:

- Lượng bùn hoạt tính dư lớn nhất, m3/h

Qtb.ng đ = 1080 m3/h

P – Phần trăm lượng bùn hoạt tính tuần hoàn về aerôten, P = 67,68%

Cd - Nồng độ bùn hoạt tính dư phụ thuộc vào đặc tính của bùn,

Cd = 4000mg/L. [1_ tr 155]

-Lượng cặn từ bể lắng I :

(m3/ngđ) [1_ tr 158]

Trong đó:

CLL - Hàm lượng chất lơ lửng trong nước thải dẫn đến bể lắng đợt I,

Chh= 192 mg/l.

E - Hiệu suất lắng của bể lắng đợt I, E = 65%.

K - Hệ số tính đến khả năng tăng lượng cặn do có cỡ hạt lơ lửng lớn,

K=1,11,2, chọn K = 1,1. [1_ tr 159]

P - Độ ẩm của cặn tươi, P = 93%.

-Lượng cặn và bùn tổng cộng đến bể nén bùn:

q = qmax+ qc =0,5 + 2,12/24 = 0,59(m3/h)

3.9.2. Tính toán kích thước bể nén bùn ( kiểu lắng đứng ):

-Chiều cao phần lắng của bể nén bùn đứng :

hl = v.t.3600 = 0,08 . 12 . 3600 = 3,5 (m). [1_ tr 221]

Trong đó

v1 - Tốc độ chảy của chất lỏng ở vùng lắng trong bể nén bùn kiểu lắng đứng, theo điều 6.10.3 TCN – 51-84 vận tốc không được lớn hơn 0,1 mm/s, chọn v1=0,08mm/s. [1_ tr 219]

t - Thời gian lắng bùn lấy theo bảng 3-13, t = 1012, chọn t = 12h. [1_ tr 221]

-Chọn chiều cao phần lắng của bể nén bùn đứng là H = 2m.

Lúc đó vận tốc của chất lỏng v1 = 0,05mm/s, thoã mãn < 0,1mm/s.

-Dung tích của bể nén

(m3)

Trong đó:

P1 - Độ ẩm của hỗn hợp cặn tươi và bùn dư trước khi vào bể nén, p1= 99%

P2 - Độ ẩm của hỗn hợp sau khi ra khỏi bể nén bùn đứng, p2= 98%. Theo bảng 33 TCN – [6].

t - Thời gian nén, t = 12h.

n - Số bể nén làm việc đồng thời, n = 1.

-Diện tích hữu ích của bể nén bùn đứng:

(m2)

-Diện tích ống trung tâm của bể nén bùn đứng:

(m2) [1_ tr 220]

Với v2- Vận tốc chuyển động của bùn trong ống trung tâm, v2 = 2830mm/s, chọn v2 = 28 mm/s. [1_ tr 220]

· Diện tích tổng cộng của bể nén bùn đứng:

F = F1 + F2 = 36,72 + 0,12 = 36,84(m2) [1_ tr 221]

· Đường kính bể nén bùn:

(m)

· Đường kính ống trung tâm :

(m) [1_ tr 221]

· Đường kính phần loe của ống trung tâm:

d1 = 1,35.d = 1,35 . 0,39 = 0,52 (m)

- Đường kính tấm chắn: dch= 1,3.d1 = 1,3. 0,52 = 0,67m.

- Chiều cao phần hình nón với góc nghiêng 50o, đường kính bể D = 6,8m đường kính đáy bể dn = 0,5m:

(m)

-Chiều cao phần bùn hoạt tính đã nén:

h = h2 – h0 – hth = 3,74 – 0,4 – 0,3= 3,04 (m) [1_ tr 221]

Trong đó:

h0 - Khoảng cách từ đáy ống loe đến tấm chắn, h0 = 0,250,5m, lấy h0= 0,4m.

hth - Chiều cao lớp trung hoà, hth= 0,3m.[1_ tr 221]

-Chiều cao tổng cộng của bể nén bùn:

H = h1 + h2 + h3= 3,5 + 3,74 + 0,4= 7,64 (m)

Trong đó:

h3 - Khoảng cách mặt nước trong bể nén bùn đến thành bể, h3 = 0,4m. [1_ tr 221]

-Lượng nước dư ra được tính như sau:

( m3/h)

Lượng nước này được tuần hoàn lại trước bể aeroten để xử lý sinh học.

-Đường kính ống dẫn cặn tươi, bùn dư, ống xả cặn … được quy định không nhỏ hơn 200mm, mặc khác do lưu lượng bé nên ta chọn đường kính các đường ống này là 200mm.

-Kích thước máng thu nước được lấy theo cấu tạo B . H = 0,2 . 0,2m.

(Ghi chú:1 - Ống dẫn hỗn hợp bùn và cặn tươi vào bể; 2 - Ống trung tâm;3 - Tấm hắt; 4 - Máng vòng thu nước;5 - Ống dẫn nước ra; 6 - Ống xả cặn. 5 - Ống dẫn nước ra; 6 - Ống xả cặn.)

Hình 4.6. Bể nén bùn đứng

Bảng 3.7. Thông số tính toán của bể nén bùn đứng

Thông số

Đơn vị

Giá trị

Dung tích bể

m3

73,44

Kích thước bể:

- Đường kính

- Chiều cao

m

m

6,8

7,64

Diện tích hữu ích của bể

m2

36,72

Đường kính ống trung tâm

m

0,39

Chiều cao phần hình nón

m

3,74

CHƯƠNG 4: TÌM HIỂU CẤU TẠO VÀ NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG CỦA THIẾT BỊ CHÍNH

BỂ AROTANK

4.1.Khái niệm

Bể arotank là công trình nhân tạo xử lý nước thải bằng phương pháp hiếu khí, trong đó người ta cung cấp oxi và khuấy trộn nước thải với bùn hoạt tính.

4.2.Cơ sở lý thuyết của xử lý nước thải bằng phương pháp hiếu khí

Nguyên tắc của công nghệ này là sử dụng vi sinh vật hiếu khí phân hủy các chất hữu cơ trong nước thải có đầy đủ oxi hòa tan ở nhiệt độ, Ph…thích hợp.Qúa trình phân hủy chất hữu cơ của vi sinh vật hiếu khí có thể mô tả bằng sơ đồ:

(CHO)nNS + O2 CO2 + H2O + NH4+ + H2S + tế bào vi sinh vật +….∆H

Trong điều kiện hiếu khí NH4+ và H2S cũng bị phân hủy nhờ quá trình nitrat hóa, sunfat hóa bởi sinh vật tự dưỡng

NH4+ + 2O2 NO3- + 2H+ + H2O + ∆H

H2S + 2O2 SO42- + 2H+ + ∆H

Hoạt động của vi sinh vật hiếu khí bao gồm quá trình dinh dưỡng: vi sinh vật sử dụng các chất hữu cơ, các chất dinh dưỡng và nguyên tố khoáng vi lượng kim loại để xây dựng tế bào mới tăng sinh khối và sinh sản.Qúa trình phân hủy: vi sinh vật oxi hóa các chất hữu cơ hòa tan ở dạng các hạt keo phân tán nhỏ thành nước và CO2 hoặc tạo ra các chất khí khác.So với công nghệ sinh học kị khí thì công nghệ sinh học hiếu khí có các ưu điểm là những hiểu biết về quá trình xử lý đầy đủ hơn, hiệu quả xử lý cao hơn.Công nghệ hiếu khí không gây ô nhiễm thứ cấp như phương pháp hóa học hóa lý.

Nhưng công nghệ hiếu khí cũng có các nhược điểm là thể tích công trình lớn và chiếm nhiều mặt bằng hơn. Chi phí xây dựng công trình và đầu tư thiết bị lớn hơn. Chi phí vận hành đặc biệt là chi phí cho năng lượng sục khí tương đối cao. Không có khả năng thu hồi năng lượng. Không chịu được những thay đổi đột ngột về tải trọng hửu cơ. Sau xử lý sinh ra một lượng bùn dư lớn và lượng bùn này kém ổn định, do dó đòi hỏi chi phí đầu tư để xử lý bùn. Xử lý với nước thải có tải trọng không cáo như phương pháp kị khí.

Mô tả quá trình sinh học hiếu khí:

Thực chất quá trình phân hủy chất hữu cơ bằng công nghệ sinh học hiếu khí là quá trình lên men bằng vi sinh vật trong điều kiện có oxi để cho sản phẩm là CO2, H2O, NO3- VÀ SO42-. Khi xử lý hiếu khí các chất bẩn phức tạp như protein, tinh bột, chất béo…sẽ bị thủy phân bởi các men ngoại bào cho các chất đơn giản là các axit amin, axit béo, các axit hữu cơ, các đường đơn…Các chất đơn giản này sẽ thấm qua màng tế bào và bị phân hủy tiếp tục hoặc chuyển hóa thành các vật liệu xây dựng tế bào mới bởi quá trình hô hấp nội bào cho sản phẩm cuối cùng là CO2 và H2O. Cơ chế quá trình xử lý hiếu khí gồm ba giai đoạn:

Giai đoạn 1: Oxi hóa toàn bộ hợp chất hữu cơ có trong nước thải để đáp ứng nhu cầu năng lượng của tế bào

CxHyON + (x +y/4 + z/3 + ¾) O2 xCO2+(y-3)/2H2O+NH3

Giai đoạn 2 ( quá trình đồng hóa): Tổng hợp để xây dựng tế bào

CxHyON + NH3 + O2 menx CO2+ C5H7NO2

Giai đoạn 3 (quá trình dị hóa): Hô hấp nội bào

C5H7NO2 + 5O2 men x CO2 + H2O

NH3 + O2 O2 + HNO3 HNO3

Khi không đủ cơ chất, quá trình chuyển hóa các chất của tế bào bắt đầu

xảy ra bằngsự oxi hóa chất liệu tế bào.

4.3. Các yếu tố ảnh hưởng lên quá trình sinh học hiếu khí

Quá trình xử lý hiếu khí chịu ảnh hưởng của nồng độ bùn hoạt tính, tức phụ thuộc vào chỉ số bùn. Chỉ số bùn càng nhỏ thì nồng độ bùn cho vào công trình xử lý càng lớn hoặc ngược lại. Nồng độ oxi cũng ảnh hưởng mạnh mẽ đến quá trình này. Khi tiến hành cần phải cung cấp đầy đử lượng oxi vào liên tục sao cho lượng oxi hòa tan trong nước ra khỏi bể lắng đợt 2 > 2(mg/l).

Trong nước thải cũng có đủ các nguyên tố vi lượng, nguyên tố dinh dưỡng. Thông thường các nguyên tố vi lượng K, Na, Mg, Ca, Mn, Fe, Mo, Ni, Co, Zn, Cu, S, Cl..thường có đủ trong nước thải. Tùy theo nồng độ cơ chất trong nước thải mà có yêu cầu về nồng độ các nguyên tố dinh dưỡng cần thiết là khác nhau, thông thường cần duy trì các nguyên tố dinh dưỡng theo một tỉ lệ thích hợp: BODtoàn phần : N: P = 100 : 5 : 1 hay COD : N :P = 150: 5 : 1.

Hiệu suất xử lý sẽ cao hơn khi xử lý kết hợp nước thải sinh hoạt và nước thải sản xuất công nghiệp, vì rằng nước thải sinh hoạt có chứa đủ chất dinh dưỡng, các phần tử gen sinh học và nước thải công nghiệp sẽ được pha loãng.

Bùn hoạt tính có khả năng hấp thụ các kim loại nặng. Khi đó hoạt tính sinh học của bùn giảm, bùn sẽ bị trương phồng khó lắng do sự phát triển mãnh liệt của vi khuẩn dạng sợi. Vì vậy nông độ các chất độc và các kim loại nặng trong nước thải phải nằm trong giới hạn cho phép, pH và nhiệt độ môi trường là yếu tố ảnh hưởng rất lớn đến quá trình xử lý sinh học nước thải. Mỗi loại men khác nhau sẽ có một pH tối thích khác nhau và nhiệt độ tối thích khác nhau. Giá trị pH tối ưu cho đa số sinh vật từ 6,5-8,5

Mỗi loại men khác nhau sẽ có một nhiệt độ tối thích khác nhau. Nhiệt độ này không phải là hằng số mà phụ thuộc vào cơ chất, pH, nồng độ men, chủng men. Nước thải có nhiệt độ thích nghi với da số vi sinh vật tối ưu từ 25OC - 37oC hoặc từ 20oC – 80oC, hoặc 20oC – 40oC thấp nhất vào mùa đông là 12oC.

Ngoài ra, quá trình xử lý hiếu khí còn phụ thuộc vào nồng độ muối vô cơ, lượng chất lơ lửng chảy vào bể xử lý cũng như các loài sinh vật và cấu trúc các chất bẩn hữu cơ.

4.4.Bùn hoạt tính

Quá trình bùn hoạt tính hay bể hiếu khí là quá trình xử lý sinh học hiếu khí, trong đó nồng độ cao của vi sinh vật mới được tạo thành trộn đều với nước thải.

Bùn hoạt tính bao gồm những vi sinh vật sống kết lại thành dạng hạt hoặc dạng bông với trung tâm là các nền rắn lơ lửng (40%). C hất nền trong bùn hoạt tính có thể đến 90% là phần chất rắn của rêu, tảo và các phần rắn khác nhau.Bùn hiếu khí ở dạng bông bùn vàng nâu, dễ lắng là hệ keo vô định hình còn bùn kị khí ở dạng bông hoặc dạng hạt màu đen. Nhưng vi sinh vật sống trong bùn là vi khuẩn đơn bào hoặc đa bào, nấm men, nấm mốc, xạ khuẩn, các động vật nguyên sinh và động vật hạ đẳng, dòi, giun, đôi khi là các ấu trùng sâu bọ. Vai trò cơ bản trong quá trình làm sạch nước thải của bùn hoạt tính là vi khuẩn, có thể chia ra làm 8 nhóm:

1.Alkaligenes- Achormobacter

2.Pseudomonas

3.Enterobacter

4.Athrobacter baccilus

5.Cytophaga-Flavobacterium

6.Pseudomonas-Vibrio aeromnas

7.Achrobacter

8.Hỗn hợp các vi khuẩn khác: Ecoli, Micrococus

Trong nước thải các tế bào của loài Zooglea có khả năng sinh ra bao nhầy xung quanh tế bào có tác dụng gắn kết các vi khuẩn các hạt lơ lửng khó l