Đồ án công nghệ 2: 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

Chia sẻ: Bùi Xuân Đông | Ngày: | Loại File: DOCX | Số trang:49

Thêm vào BST

Báo xấu

315
lượt xem 86
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đồ án công nghệ 2 với 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" có nội dung trình bày gồm các chương sau: chương 1 tổng quan, chương 2 quy trình công nghệ, chương 3 tính toán hệ thống xử lý, chương 4 tìm hiểu cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của thiết bị chính.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Đồ án công nghệ 2: 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

MỤC LỤC 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 SVTH : Trần Thị Lệ _ 08SH Trang 1
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. SVTH : Trần Thị Lệ _ 08SH Trang 2
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… SVTH : Trần Thị Lệ _ 08SH Trang 3
- 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: SVTH : Trần Thị Lệ _ 08SH Trang 4
+ 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. SVTH : Trần Thị Lệ _ 08SH Trang 5
- 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. SVTH : Trần Thị Lệ _ 08SH Trang 6
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: SVTH : Trần Thị Lệ _ 08SH Trang 7
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. SVTH : Trần Thị Lệ _ 08SH Trang 8
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 SVTH : Trần Thị Lệ _ 08SH Trang 9
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 Giớ hạn cho phép i 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 mg/l 0,5 0,5 0,5 0,5 KQD được 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 SVTH : Trần Thị Lệ _ 08SH Trang 10
CHƯƠNG 2: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 2.1. 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 SVTH : Trần Thị Lệ _ 08SH Trang 11
2 SS mg/l 50 3 BOD5 mg/l 30 2.4.Lựa chọn quy trình công nghệ SVTH : Trần Thị Lệ _ 08SH Trang 12
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 SVTH : Trần Thị Lệ _ 08SH Trang 13
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. SVTH : Trần Thị Lệ _ 08SH Trang 14
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%. SVTH : Trần Thị Lệ _ 08SH Trang 15
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 ) SVTH : Trần Thị Lệ _ 08SH Trang 16
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] SVTH : Trần Thị Lệ _ 08SH Trang 17
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 SVTH : Trần Thị Lệ _ 08SH Trang 18
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 ϕ : góc nghiêng chỗ mở rộng SVTH : Trần Thị Lệ _ 08SH Trang 19
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 m 1,2 - Chiều sâu m 0,72 Chiều cao lớp nước trong mương m 0,34 Kích thước thanh chắn: - Chiều rộng m 1,8 - Bề dày mm 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] SVTH : Trần Thị Lệ _ 08SH Trang 20