Mức độ cần thiết xử lý nước thải theo chất lơ lửng:
Trong đó:
D: mức độ xử lý cần thiết (%)
m: hàm lượng chất lơ lửng của nước thải sau xử lý cho phép xả vào nguồn nước, m=100 mg/l
Mức độ cần thiết xử lý nước thải theo NOS20:
Trong đó:
D: mức độ xử lý cần thiết (%)
Lsh: hàm lượng chất lơ lửng trong nước thải, Lsh=541,7 mg/l
L1: hàm lượng NOS20 của nước thải sau xử lý cho phép xả vào nguồn nước, L1=50 mg/l
3.3.2. Giá trị tối đa cho phép của các thông số ô nhiễm trong nước thải sinh hoạt
- Nước thải trước khi xả vào hệ thống thoát nước chung của thành phố cần phải xử lý đảm bảo yêu cầu của QCVN 14 – Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải sinh hoạt.Theo QCVN 14:
- Giá trị tối đa cho phép của các thông số ô nhiễm trong nước thải sinh hoạt khi thải ra nguồn tiếp nhận nước thải không vượt quá giá trị Cmax được tính toán như sau:
Cmax = C × K Trong đó:
• Cmax là nồng độ tối đa cho phép của thông số ô nhiễm trong nước thải sinh hoạt khi thải ra nguồn nước tiếp nhận, tính bằng mg/l
• C là giá trị nồng độ của thông số ô nhiễm quy định tại Bảng 1 mục 2.2
• K là hệ số tính tới quy mô, loại hình cơ sở dịch vụ, cơ sở công cộng và chung cư quy định tai mục 2.3.
Bảng 3.5: Mức độ xử lý cần thiết Thông số Đơn vị K (hệ số). 1175 người Giá trị C. Cột B Giá trị CMax BOD5 mg/l 1 50 50 × 1 = 50 COD mg/l 1 _ _
SS mg/l 1 100 100 × 1 = 100 pH _ 1 5-9 _ Nhiệt độ oC 1 _ _ Amoni (NH3_N) mg/l 1 10 10 × 1 = 10 Nitrat (NO3-_N) mg/l 1 50 50 × 1 = 50 Phosphat (PO43-_P) mg/l 1 6 6 × 1 = 6 Dầu mỡ mg/l 1 20 20 × 1 = 20 coliform MPN/100ml 1 5000 5000 × 1 = 5000 3.4. Đề xuất các phương án xử lý Phương án 1: Xử lý cơ học: Ngăn tiếp nhận.
Song chắn rác+máy nghiền rác
Bể lắng cát + sân phơi cát
Bể điều hòa
Bể lắng đứng (đợt1)
Xử lý sinh học:
Aerotank (vi sinh lơ lửng-bùn hoạt tính)
Bể lắng đứng (đợt2)
Xử lý cặn:
Bể nén bùn
Bể mêtan
Làm ráo nước và sân phơi bùn.
Khử trùng và xả nước thải ra sông sau xử lý:
Khử trùng nước thải
Bể tiếp xúc
Bể trộn vách ngăn có lỗ
Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải: Phương án 1: Chú thích: : : : :
Thuyết minh phương án 1:
Trong phương án này, nước thải từ hệ thống thoát nước đường phố sẽ được dẫn qua song chắn rác để loại bỏ các cặn rác thô như cành cây, giẻ lau, túi nilon,… sau khi qua song chắn rác, nước thải được dẫn đến bể lắng cát. Tại đây có nhiệm vụ là loại bỏ các cặn vô cơ lớn trong nước thải như cát, sỏi,…có kích thước hạt lớn hơn 0,2 mm và được đem đi xử lý. Ta cho nước thải tiếp tục dẫn qua bể tách dầu để tách các loại dầu
Ngăn tiếp nhận nước thải Song chắn rác Bể lắng cát Sân phơi cát Bể tách dầu Đem xử lý Bể đông tụ sinh học Cấp khí Bể lắng đứng đợt I Bể Aerotank Cấp khí Bể lắng đứng đợt II Bể khử trùng Clo Nguồn tiếp nhận Bể nén bùn Bùn dư B ùn tu ần h oà n ho ạt tín h Bùn tươi Máy nghiền rác Sân phơi bùn
Đường đi của nước thải tttttthảithảiĐường đi của bùn
Cát từ bể lắng cát Đường cấp khí, hóa chất
mỡ có trong nước thải. Nước thải tiếp tục dẫn qua bể đông tụ sinh học để khử các chất lơ lửng, chất phân tán dạng keo trong nước thải rồi sau đó nước thải được bơm đến bể lắng đợt I để tách một phần chất hữu cơ dễ lắng. Bùn thu được tại đây là dạng bùn tươi, được bơm về bể nén bùn. Nước thải sau đó tiếp tục được đi vào bể Aerotank, dưới tác dụng của vi sinh vật trong điều kiện hiếu khí để oxy hóa các chất hữu cơ thành các chất vô cơ (CO2, H2O và một phần cơ chất). Ta tiếp tục dẫn qua bể lắng đợt II, bể lắng đợt II có nhiệm vụ là lắng bùn hoạt tính, tách bùn ra khỏi nước để đem đi xử lý. Sau khi qua bể lắng đợt II, hàm lượng cặn và BOD trong nước thải đã đảm bảo yêu cầu xử lý song vẫn còn chứa một lượng nhất định các vi khuẩn gây hại nên ta phải khử trùng bằng cách cho tác chất khử trùng clo vào. Toàn bộ hệ thống thực hiện nhiệm vụ này gồm trạm khử trùng, máng trộn, bể tiếp xúc. Sau các công đoạn trên nước thải được xả ra nguồn tiếp nhận.
Trong đó:
- Ở khâu song chắn rác, sau khi loại bỏ các cặn rác thô, rác được thu gom lại và cho vào máy nghiền rác nghiền nhỏ lại, sau đó cho vào bể nén bùn để tiếp tục quá trình xử lý.
- Ở khâu bể lắng cát sau khi loại bỏ các cặn vô cơ sẽ được thu gom đến sân phơi cát và đem xử lý.
- Ở khâu bể tách dầu, sau khi tách các loại dầu mỡ ra được đem đi xử lý và tái sử dụng.
- Ở khâu bể lắng đứng đợt 1, sau khi loại bỏ các cặn không tan trong nước thải sẽ tạo ra bùn, ta đem bùn này qua bể nén bùn, đưa ra sân phơi bùn làm khô đến một độ ẩm nhất định, bùn cặn sau đó được dùng cho nông nghiệp.
- Ở khâu bể lắng đợt 2, sau khi tách nước ra khỏi bùn họat tính, một phần bùn sẽ được tuần hòan lại bể aerotank, phần dư còn lại sẽ được chuyển đến bể nén bùn để tiếp tục xử lý.
Phương án 2:
Xử lý cơ học:
o Ngăn tiếp nhận.
o Song chắn rác+máy nghiền rác o Bể lắng cát + sân phơi cát o Bể điều hòa Xử lý sinh học: o SBR Xử lý cặn: o Bể nén bùn
Hồ sinh học
Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải:
Phương án 2: Chú thích: : : : :
Thuyết minh phương án 2:
Trong phương án này,nước thải từ hệ thống thoát nước đường phố được máy bơm ở trạm bơm nước thải đến trạm xử lý bằng ống dẫn đến ngăn tiếp nhận. Rác thải được giữ lại ở song chắn rác để loại bỏ các cặn rác thô như cành cây, giẻ lau, túi nilon,… sau khi qua song chắn rác, nước thải được dẫn đến bể lắng cát. Tại đây có nhiệm vụ là loại bỏ các cặn vô cơ lớn trong nước thải như cát, sỏi,…có kích thước hạt lớn hơn 0,2 mm và được đem đi xử lý. Sau đó nước thải được dẫn qua bể tách dầu để tách các loại dầu mỡ có trong nước thải. Sau khi qua bể tách dầu, nước thải được bơm qua bể điều hòa trong điều kiện cấp khí liên tục để ổn định lưu lượng nước thải. Nước thải sau đó tiếp tục đi vào bể SBR. SBR là một dạng công trình xử lý sinh học nước thải bằng bùn
Ngăn tiếp nhận nước thải Song chắn rác Bể lắng cát Sân phơi cát Đem xử lý Bể nén bùn Máy nghiền rác Sân phơi bùn Bể SBR Hồ sinh học Nguồn tiếp nhận Cấp khí
Đường đi của nước thải tttttthảithải
Đường đi của bùn Cát từ bể lắng cát Đường cấp khí, hóa chất Bùn dư Cấp khí Nước tách bùn Bể tách dầu Bể điều hòa Máy ép bùn
hoạt tính, trong đó diễn ra quá trình thổi khí, lắng bùn và gạn nước thải. SBR khử được nito và phosphor sinh hóa do có thể điều chỉnh được các quá trình hiếu khí, thiếu khí,và kỵ khí trong bể bằng việc thay đổi chế độ cung cấp oxy. Sau khi qua bể SBR nước thải được dẫn thẳng tới hồ sinh học mà không cần phải qua bể lắng đợt 2. Tại hồ sinh học ta kết hợp thả bèo và nuôi cá để tăng hiệu quả khử trùng trước khi thải ra nguồn tiếp nhận.
Trong đó:
- Ở khâu song chắn rác, sau khi loại bỏ các cặn rác thô, rác được thu gom lại và đem đi xử lý; nước tách rác từ quá trình thu gom được tuần hoàn lại để tiếp tục quá trình xử lý.
- Ở khâu bể lắng cát sau khi loại bỏ các cặn vô cơ sẽ được thu gom đến sân phơi cát và đem xử lý.
- Ở khâu bể tách dầu, sau khi tách dầu mỡ ra khỏi nước thải ta đem đi xử lý hoặc tái chế.
- Ở bể SBR được sục khí nhờ thiết bị sục khí bề mặt, việc sục khí này kết hợp trộn nước thải với bùn hoạt tính có sẵn trong bể. Bùn hoạt tính thực chất là các vi sinh vật vì vậy khi được trộn với nước thải với không khí có Ôxi, chúng sẽ phân hủy các chất hữu cơ tạo thành cặn và sẽ lắng xuống ở tại bể SBR. Nước trong bể SBR được gạn ra khỏi bể bằng thiết bị thu nước bề mặt sau khi ra khỏi bể và cuối cùng trước khi xả ra nguồn tự nhiện nước được cho vào hồ sinh học để khử trùng nước.Một phần bùn hoạt tính dư từ bể SBR được bơm về bể cô bùn trọng lực sau đó được bơm bùn bơm vào thiết bị ép cặn tạo thành bánh đem chôn hoặc đốt.
Nhận xét:
Đặc điểm SBR Aerotank
Ưu điểm • Cấu tạo đơn giản:
Do SBR không cần xây dựng bể lắng 1, lắng 2, nên có thể giảm chi phí cũng như diện tích so với 2 phương án trước. Chế độ hoạt động có thể thay đổi theo nước đầu vào nên rất linh động.
• Hiệu quả xử lý cao:
Các quá trình trộn nước thải với bùn lắng cặn trong SBR diễn ra gần giống với điều kiện lý tưởng nên
• Dễ xây dựng và vận hành
• Bể Aerotank được sử dụng nhiều trong các ngành có hàm lượng chất hữu cơ cao
khả năng khử BOD cao. Ngoài ra hệ thống còn có khả năng khử chất dinh dưỡng cao.
• Khử được các chất dinh dưỡng hiệu quả:
Nhờ aeroten hoạt động gián đoạn có thể điều chỉnh được các quá trình hiếu khí, thiếu khí và kỵ khí trong bể bằng việc thay đổi chế độ cung cấp oxy
• Sự giao động lưu lượng nước thải ít ảnh hưởng đến hiệu quả xử lý
Nhược điểm • Công xuát xử lý nước thải nhỏ do SBR xử lý theo mẻ
• Kiểm soát quá trình khó, đòi hỏi hệ thống quan trắc các chỉ tiêu tinh, hiện đại.
• Bảo chì bảo dưỡng các thiết bị khó khăn do SBR sử dụng phương tiện điều khiển hiện đại.
• Để bể hoạt đông có hiệu quả người vận hành phải có trình độ cao và theo dõi các bước xử lý nước thải
• Do bùn trong SBR không rút hết nên hệ thống thổi khí có khả năng bị tắc nghẽn.
• Do phải sử dụng bơm để tuần hoàn ổn định lại nồng độ bùn hoạt tính ở trong bể nên khi vận hành tốn năng lượng.
• Tốn diện tích xây dựng
hai phương án trên đều rất khả thi khi xử lý nước thải trên. Tuy nhiên nước thải sinh hoạt có hàm lượng N và P cao nên ta chọn phương án 2 sẽ xử lý triệt để hơn
3.5. Tính toán bể SBR ( theo tài liệu tham khảo của Thầy Biện Văn Tranh)
o Hàm lượng NOS5, chất lơ lửng của nước thải sau khi qua song chắn rác giảm 4% còn lại :
o Hàm lượng NOS5 của nước thải sau khi qua bể lắng cát giảm 5% còn lại :
o Hàm lượng NOS5 của nước thải sau khi qua bể điều hòa giảm 35% còn lại:
(theo Lâm Minh Triết)
Tính toán thiết kế bể SBR dựa vào các yếu tố:
• Thành phần và tính chất nước thải
• Nhu cầu oxy cần cho quá trình oxy hóa sinh học BOD5
• Mức độ xử lý nước thải
• Hiệu quả xử dụng không khí
• Nội dung tính toán SBR gồm các thành phần sau:
• Xác định không khí cần thiết cung cấp cho SBR
• Chọn kiểu bể và xác định kích thước bể
• Chọn kiểu và tính toán thiết bị khuếch tán không khí
Tóm tắt các số liệu tính toán:
• Lưu lượng trung bình của nước thải trong 1 ngày đêm: Q=170 m3/ngd
• Hàm lượng NOS20, chất lơ lửng trong nước thải dẫn vào SBR sau khi qua các bể: La=321,12 mg/l
• Hàm lượng NOS20 trong nước thải cần đạt sau xử lý: Lt=50 mg/l
• Hàm lượng chất lơ lửng trong nước thải dẫn vào SBR: C=433,2 mg/l
• Hàm lượng chất lơ lửng trong nước thải cần đạt sau xử lý: Cs=100 mg/l
• Nhiệt độ nước thải : t=250C
Các thông số thiết kế:
Tỉ số F/M = 0,04 – 0,1 kg BOD5/kg MLVSS.ngày Tải trọng thể tích L = 0,1 – 0,3 kg BOD5/m3.ngày Hàm lượng cặn : MLSS = 2000 – 5000 mg/l
Các thông số đầu vào :
- Lưu lượng nước thải QhTB = 170 m3/ng = 7,08 m3/h
- Hàm lượng BOD đầu vào BOD5 (vào) = 321,12 mg/l
- Cặn lơ lửng đầu vào TSSvào= 433,2 mg/l (gồm 65% cặn có thể phân hủy sinh học)
- Nước thải khi vào bể Aerotank có hàm lượng chất rắn lơ lửng bay hơi (nồng độ vi sinh vật ban đầu) Xo = 0
- Tỷ số giữa lượng chất rắn lơ lững bay hơi (MLVSS) với lượng chất rắn lơ lửng ( MLSS) có trong nước thải là: ( độ tro của bùn hoạt tính Z = 0,3 mg/mg)
- Nồng độ chất rắn lơ lửng bay hơi hay bùn hoạt tính XTSS = 3500 mg/l
- Chỉ số SVI = 150 ml/g
- Hệ số động học : Y=0,6 (kgVSS/kgBOD5)
- Hệ số phân huỷ nội bào Kd=0,06 ngày-1
- Tỷ trọng cặn : 1,02
- Xả nước thực hiện 7 ngày 1 lần
Đặc điểm nước thải cần cho quá trình thiết kế:
Hàm lượng TSSvào = 433,3 mg/l Ta có:
Hàm lượng VSS không phân hủy sinh học là: nbVSS = (1-0,65) x 346,6 = 121 mg/l
Xác định NOS5 của nước thải đầu vào và đầu ra SBR:
(Xử lý nước thải đô thị và công nghiêp-Lâm Minh Triết)
NOS5 vào=NOS20 vào×0,68=La×0,68=321,12×0,68=218,4 mg/l
NOS5 ra=NOS20 ra×0,68=Lt×0,68=50×0,68=34 mg/l
Xác định hàm lượng BOD5 hòa tan trong nước thải ở đầu ra:
Tổng BOD5 ra=BOD5 hoà tan + BOD5của cặn lơ lửng
20×0,65=13 mg/l
Hàm lượng BOD của chất lơ lửng có khả năng phân hủy sinh học ở đầu ra: 13 mg/l × 1,42 mgO2 tiêu thụ/mg tế bào bị oxy hóa=18,46 mg/l Hàm lượng BOD5 của chất lơ lửng ở đầu ra:
BOD5’=18,46×0,68=12,6 mg/l Hàm lượng BOD5 hòa tan trong nước thải ở đầu ra:
BOD5ht= BOD5ra- BOD5’=50-12,6=37,4 mg/l
Xác định hiệu quả xử lý:
Hiệu quả xử lý được xác định bởi:
Hiệu quả xử lý tính theo BOD5 hòa tan:
Hiệu quả xử lý tính theo tổng cộng:
Xác định chu kỳ vận hành của bể SBR
Ta xây dựng 2 bể SBR, trong thời gian bể I lấp đầy thì bể II thực hiện quá trình khuấy trộn sục khí, lắng, rút nước. Do đó:
+ + =2+0,5+0,5=3h
• Số chu kỳ một bể hoạt động trong 1 ngày :
• Thể tích phần lấp đầy cho một chu kỳ:
Xác định kích thước bể:
Ta có:
Tổng lượng SS dòng vào = tổng lượng SS sau lắng VT.X=VS.XS
Trong đó:
VT: tổng lưu lượng của một bể, m3
X: nồng độ MLVSS trong dòng vào, X=3500 mg/l VS: thể tích bùn lắng sau khi rút nước, m3
XS: nồng độ MLSS trong bùn lắng, mg/l
Để đảm bảo SS không ra khỏi bể lắng khi gạn nước, ta tính thêm 20%
Ta có:
VT=VF+VS
Chiều sâu hoạt động bể SBR H = 4 m Chiều sâu xây dựng của bể SBR: Htc = H + hbv
Trong đó: hbv : chiều cao bảo vệ, hbv = 0,5 m
⇒ Htc = 4+0,5 = 4,5 m Diện tích mặt bằng bể :
Chọn kích thước bể : B x L = 3m x 5m =15 Chiều sâu rút nước hF = 50%H = 2 m Chiều cao phần chứa bùn:
hb = 42% H = 0,42x 4 = 1,68 m