Đề tài Điều tra hiện trạng và thiết kế hệ thống xử lý nước thải bệnh viện đa khoa thanh nhàn

. Một phần bùn hoạt tính từ bể lắng thứ cấp được tuần hoàn trở lại bể aeroten. Bùn dư được đưa vào bể nén bùn và được tháo ra theo định kỳ. Phần cặn lắng trong bể tự hoại dưới tác dụng của VSV yếm khí sẽ bị phân huỷ thành khí CH4, H2S, NH3…theo ống dẫn khí thoát vào không khí. Riêng H2S, NH3 gây mùi đối với môi trường không khí xung quanh, để khử mùi trước khi phóng không, dòng khí được dẫn qua thiết bị hấp phụ băng Fe2O3. Cặn bùn còn lại trong bể sẽ được hút đi theo định kỳ. IV.2.3.3. Ưu, nhược điểm Do quá trình phân luồng dòng thải và xử lý cục bộ ngay từ nơi phát sinh, vì vậy hiệu suất xử lý khá cao. Phương án này sử dụng bể aeroten mà nhược điểm chính của nó là khó vận hành do cần phải khống chế một lượng bùn hoạt tính cần thiết trong bể. Bể aeroten cần nhiều năng lượng hơn cho việc thoáng gió hơn bể lọc. áp dụng cho các bệnh viện chuyên khoa mà thành phần nước thải của hoạt động khám chữa bệnh chứa nhiều tác nhân gây ô nhiễm, vi trùng độc hại và các bệnh viện có đầu tư không lớn nhưng diện tích rộng. Chất keo tụ IV.2.4. Phương án 4: Kết hợp keo tụ và lọc sinh học IV.2.4.1. Sơ đồ công nghệ Bùn thải Nước thải vào 2 3 5 8 7 1 4 6 Nước thải ra Hình IV- 4: Sơ đồ hệ thống xử lý nước thải bệnh viện theo phương án 4 Ghi chú: 1.Song chắn rác 5. Bể lọc sinh học 2.Bể lắng cát 6. Bể lắng thứ cấp 3.Bể điều hoà 7. Bể xử lý bùn 4.Bể keo tụ – lắng 8. Bể khử trùng IV.3.2.2. Nguyên lý làm việc Nước thải thu gom từ các khoa phòng cho qua song chắn rác để loại bỏ các tạp chất thô kích thước lớn rồi đưa sang bể lắng cát, sau đó cho qua bể điều hoà. Rác ở song chắn được lấy ra thường xuyên và đưa đến nơi thu gom chất thải rắn của bệnh viện. Bể điều hoà có tác dụng điều hoà lưu lượng và nồng độ chất bẩn trong nước thải.ở đây nước thải được khuấy trộn và làm thoáng sơ bộ nhờ hệ thống sục khí, sau đó bơm lên bể lắng sơ cấp để tách các chất lơ lửng ở dạng không tan. Sau khi lắng sơ bộ nước thải được bơm lên bể keo tụ, qua bể keo tụ khử được 30- 50% BOD5, khoảng 60% COD. Nước thải từ bể keo tụ cho qua bể lắng sơ cấp hàm lượng SS giảm được 85%. Nước thải sau lắng được bơm vào hệ thống phân phối của lọc sinh học. Nước thải được tưới từ trên xuống lớp đệm bằng hệ thống dàn quay phản lực. Quá trình ôxy hoá chất bẩn trong bể lọc diễn ra với tốc độ cao, ôxy cần thiết được cấp liên tục nhờ máy nén và dàn ống sục khí. Phương pháp lọc sinh học dựa vào khả năng của các VSV sử dụng những chất hữu cơ có trong nước thải làm nguồn dinh dưỡng để sống và biến đổi chất, giải phóng các chất vô hại. Nước thải ra khỏi bể lọc sinh học được bơm lên bể lắng thứ cấp để tách lượng bùn sinh ra trong quá trình xử lý sinh học, thời gian lưu trong bể này là 1,5h. Thành phần chủ yếu của bùn là các màng sinh học xác các sinh vật chết cuốn theo nước. Sau khi qua bể lắng thứ cấp, nước thải được cho qua thiết bị khử trùng để tiêu diệt vi khuẩn gây bệnh rồi xả vào cống chung của thành phố. Chất khử trùng thường dùng là clo được đưa từ hệ thống cấp dung dịch khử trùng vào bể khử trùng nhờ bơm định lượng. Phần bùn tạo ra ở đáy bể lắng sơ cấp và thứ cấp sẽ được bơm về bể chứa và nén bùn để giảm thể tích, cặn bùn được lấy ra định kỳ. Phần nước tách ra từ bùn sẽ được bơm trở lại để tiếp tục xử lý. IV.3.2.3. Ưu, nhược điểm Phương án này đảm bảo xử lý triệt để các chất ô nhiễm có trong nước thải bệnh viện. Với khả năng khử được 85- 95%BOD, 50- 60%COD, gần 70%SS và tiêu diệt gần như hoàn toàn các loại vi khuẩn. Bể lọc sinh học cao tải dạng tháp đệm có bề mặt tiếp xúc pha lớn, đảm bảo hiệu suất xử lý, chiếm diện tích nhỏ. Cấu tạo đơn giản nên rất thuận tiện cho khâu quản lý, vận hành và không yêu cầu cao đối với người vận hành hệ thống. Tuy nhiên, phương án này cần đầu tư ban đầu lớn, vì vậy Phương án này thích hợp cho các bệnh viện có mặt bằng hẹp, nhiều bệnh nhân và nguồn kinh phí hạn hẹp. IV.3. Lựa chọn công nghệ xử lý nước thải bệnh viện đa khoa Thanh nhàn IV.3.1. Cơ sở lựa chọn [9]. Lựa chọn công nghệ xử lý cần căn cứ vào: + Mức độ cần thiết phải làm sạch nước thải được quy định trên cơ sở TCVN: 6772- 2000 về chất lượng cho phép của dòng nước thải trước khi xả ra nguồn nước mặt. + Chọn phương pháp xử lý và các loại công trình còn phải dựa vào đặc điểm về lưu lượng và thành phần, tính chất của nước thải và các điều kiện địa phương khác như sử dụng đất, địa hình, địa chất công trình, thuỷ văn và địa chất thuỷ văn khu vực… IV.3.2. Hệ thống công nghệ lựa chọn Bệnh viện đa khoa Thanh Nhàn nằm giữa khu dân cư đông đúc, để đảm bảo không gây ô nhiễm môi trường khu vực xung quanh và không làm ảnh hưởng đến sức khoẻ người dân. Việc xây dựng hệ thống xử lý nước thải là hết sức cần thiết. Do diện tích bệnh viện không lớn, bệnh viện dự tính xây dựng hệ thống xử lý nước thải với diện tích 300m2 ở cuối bệnh viện. Bệnh viện Thanh Nhàn mỗi ngày thải ra 300m3/ngày.đêm, khối lượng không lớn nhưng chứa hàm lượng các chất hữu tương đối cao và các VSV gây bệnh nguy hiểm. Ngoài ra, kinh phí đầu tư có hạn nên hệ thống xử lý nước thải bệnh viện Thanh nhàn lựa chọn theo phương án 4.  Chương V Tính toán thiết kế các thiết bị trong hệ thống xử lý nước thải BảngV-1: Tóm tắt thông số thiết kế Chỉ tiêu Đặc trưng nước thải vào TCVN: 6772- 2000 Lưu lượng nướcthảivào 300 (m3/ng.đ) 300 (m3/ng.đ) pH 7,28 5 á 9 COD 320 (mg/l) 50 (mg/l) BOD5 196 (mg/l) 15 (mg/l) Hàm lượng cặn lơ lửng 120 (mg/l) 50 (mg/l) Hàm lượng NH4+ 9,8 (mg/l) 1 (mg/l) Tổng phôt pho(PO43-) 4,8(mg/l) 6(mg/l) Tổng coliform 12.105 1000 V.1. Song chắn rác Song chắn rác được dùng để giữ rác và tạp chất kích thước lớn trong nước thải. Song chắn rác có nhiều loại như các thanh kim loại hình chữ nhật, hình tròn hay elíp. Khoảng cách giữa các thanh b = 16 – 25mm [12]. Chọn song chắn rác là các thanh thép có tiết diện hình chữ nhật, vì khả năng giữ rác tốt, thuận tiện cho việc cào rác. Tuy nhiên, loại song này tổn thất thuỷ lực lớn. Song chắn rác thường đặt nghiêng so với mặt phẳng nằm ngang một góc 45 – 900. Thường lấy 600 để tiện lợi khi cọ rửa. Tính toán + Chọn bề dày song chắn s = 8mm [12], khoảng cách giữa các song là b = 16mm. + Chọn kích thước cửa máng dẫn nước thải vào trạm xử lý sao cho đặt được 17 song. Chiều rộng toàn bộ song chắn rác Bs = s(n-1) + b.n = 8.(17-1) + 16.17 = 400 mm = 0,4 m - Tổn thất áp lực tính theo công thức [12]. = (m) Trong đó: v: Tốc độ nước chảy trong mương trước song chắn (m/s) : Góc nghiêng đặt song chắn g : Gia tốc trong trường, lấy bằng 9,81m/s2 K : Hệ số : Hệ số tổn thất cục bộ tại song chắn rác phụ thuộc vào tiết diện thanh và được xác đinh theo công thức [12]. Trong đó: : Hệ số lấy theo bảng dưới đây, lấy bằng 2,42 bảng V-1 [12] Hình dạng thanh đan a b c d e f g b 2,42 1,83 1,67 1,035 0,92 0,76 1,97 + Tiết diện ướt buồng đặt trước song F = h1.Bs (m2) Trong đó: h1: Chiều sâu lớp nước trước song chắn, chọn h1 = 0,1m Bs : Chiều rộng song chắn (m) ị F = 0,1. 0,4 = 0,04 m2 + Vận tốc dòng chảy trước song chắn v = (m/s) Như vậy tổn thất áp lực là: (m) + Lượng rác giữ lại được tính theo công thức [12]. Trong đó: a: Lượng rác tính trên đầu người/năm( do chọn b =16 mm nên a= 8l/người/năm) [12]. N: Số người tính toán sử dụng hệ thống Lấy q0 = 150l/người/ngày.đêm (người) (m3/ng.đ) V.2. Bể lắng cát Chọn bể lắng cát ngang. Vì lưu lượng nhỏ, bể này đơn giản, kinh tế hơn các loại bể lắng khác và hiệu suất cũng khá cao. Với lưu lượng nước thải của bệnh viện không lớn, do đó kích thước và hiệu suất lắng của bể lắng cát phụ thuộc vào thời gian lưu của nước thải trong bể. Nếu thời gian lưu nhỏ thì bể chỉ giữ lại được những hạt cặn có kích thước lớn hơn 0,2 mm, hiệu suất lắng không cao và kích thước bể quá bé khó lấy cặn. Còn nếu thời gian lưu lớn thì ngoài cát lắng còn có các chất hữu cơ lắng xuống, bùn cặn bị thối rữa khó xử lý và kích thước bể lớn hơn, tốn diện tích, do đó không kinh tế. Để đảm bảo yêu cầu cả về mặt kỹ thuật lẫn kinh tế, thì phải chọn thời gian lưu thích hợp. Với lưu lượng nước thải bệnh viện như trên ta có thể chọn thời gian lưu nước thải trong bể tl = 10phút, kích thước hạt cần lắng d = 0,2mm và vận tốc tại nhiệt độ 200C là v1 = 0,2m/s. Khi đó thể tích bể lắng cát được xác định như sau: ị - Chiều dài phần công tác của bể lắng cát [14] Trong đó: K: Hệ số kinh nghiệm tính đến ảnh hưởng của dòng chảy rối cục bộ trong bể làm cản trở tốc độ lắng của hạt trong bể.Với hạt có d = 0,2 mm thì U0 = 18,7mm/s; K = 1,3 [14]. v: Vận tốc chuyển động của nước trong bể (m/s). ứng với Qmax thì v = 0,2m/s H: Chiều cao phần công tác của bể, thường nằm trong khoảng 0,25á1m. Lấy H =0,5m. U0: Độ lớn thủy lực của hạt cần giữ trong bể (mm/s) ị - Chiều rộng của bể được xác định theo công thức sau [14] b B L Với F: Diện tích bể (m2) ị Muốn cho cặn hữu cơ không lắng trong bể lắng cát, vận tốc dòng chảy trong bể phải giữ không đổi và cuối bể lắng cát xây dựng cửa tràn kiểu máng đo theo tỷ lệ với độ ngập nước H trong bể lắng cát. - Chiều rộng cửa tràn thu hẹp từ B xuống b [14]. DP DH h1 H h2 Trong đó: Qmin, Qmax: Lưu lượng tối thiểu và tối đa đi qua bể lắng cát. m: Hệ số lưu lượng của cửa tràn phụ thuộc vào góc tới chọn theo [14]. Lấy góc tới q = 450 và b/B = 0,2đ m = 0,352 v: Vận tốc lắng của hạt cát (m/s) - Đáy cửa tràn có độ chênh lệch với đáy bể lắng cát DP để tạo độ chênh áp đủ đưa nước ra khỏi bể lắng cát với vận tốc không đổi. (m) Nhận xét: Do lưu lượng nước thải vào bể nhỏ mà thể tích bể thiết kế tương đối lớn nên độ chênh lệch áp suất ở đáy quá bé, do đó khi xây dựng chúng ta có thể bỏ qua thông số này. - Thể tích vùng chứa cặn Theo thống kê bệnh viện đa khoa Thanh nhàn với quy mô 450 giường bệnh có 529 cán bộ công nhân viên. Như vậy số người trong bệnh viện đã được tính toán trên N = 2000 người. Đối với nước thải đô thị cũng như nước thải bệnh viện, lượng cát(với độ ẩm 60% và khối lượng thể tích xấp xỉ 1,5 tấn/m3) tính cho một đầu người trong một ngày đêm p = 0,02 (l/người). Thể tích vùng chứa cặn tính theo công thức [15]. Trong đó: T: Thời gian giữa 2 lần xả cặn(ngày). Lấy T = 8 ngày p: Tiêu chuẩn giữ cát tính trên đầu người/ng.đ N: Số người tính toán . Chiều cao tối thiểu vùng chứa cặn [15]. Trong đó: Lc,Bc:Tương ứng là chiều dài và chiều rông vùng chứa cặn. Lấy Bc =B, Lc = ị Như vậy: Kích thước bể lắng cát như sau Chiều rộng bể: B = 1,5m Chiều dài bể: L = 7m Chiều cao bể: H = 0,5m Thể tích vùng chứa cặn: Wc = 0,32 m3 Chiều cao tối thiểu của vùng chứa cặn h ³ 0,092 m V.3. Bể điều hoà V.3.1. ảnh hưởng của sự biến đổi lưu lượng và nồng độ Sự dao động lưu lượng, nồng độ nước thải sẽ dẫn đến những hậu quả tai hại về chế độ công tác của công trình xử lý, đồng thời gây tốn kém về mặt xây dựng và quản lý. Khi lưu lượng dao động thì các công trình xử lý phải xây dựng lớn hơn để đảm bảo hoạt động xử lý. Ngoài ra, điều kiện công tác về mặt thuỷ lực sẽ kém đi, chế độ làm việc của toàn công trình mất ổn định, dễ gây lên sự cố. Nếu nồng độ các chất bẩn trong nước thẩi chảy vào các công trình xử lý sinh học đột ngột tăng lên, nhất là các chất độc hại đối với vi sinh vật thì có thể làm cho công trình hoàn toàn mất tác dụng. Công trình xử lý bằng phương pháp hoá học sẽ làm việc rất kém khi lưu lượng và nồng độ thay đổi, hoặc muốn làm việc tốt phải thường xuyên thay đổi nồng độ hoá chất cho vào. Điều này rất khó trong quá trình vận hành. Vì vậy, để công trình xử lý nước thải làm việc bình thường, với hiệu suất cao, kinh tế, việc xây dựng bể điều hoà là cần thiết. V.3.2. Tính toán bể điều hoà + Thể tích hữu ích của bể điều hoà [13] wđh = w1 + w2 Trong đó: w1: Dung tích cần thiết để điều hoà lưu lượng nước thải (m3) w2: Dung tích cần thiết để điều hoà nồng độ nước thải (m3) Cả 2 giá trị này đều được tính theo công thức: w = Qtb´ t Chọn thời gian điều hoà lưu lượng là t1 = 3h [13] W1 = ( m3) Chọn thời gian điều hoà nồng độ là t1 = 2h W2 = (m3) w = 37,5 + 25 = 62,5 ( m3) + Chiều cao thực tế của phần bể điều hoà [13] Hxd = H + h0 (m) Trong đó: H: Chiều cao mực nước trong bể, chọn H = 1,5 m h0: Chiều cao dự trữ phía trên mặt nước, chọn h0 = 0,3 m Hxd = 1,5 + 0,3 = 1,8 m + Kích thước bể m Nước thải sau bể lắng cát chứa nhiều hợp chất hữu cơ và chất rắn lơ lửng, do đó khi dẫn sang bể điều hòa sẽ có hiện tượng lắng đọng. Vì vậy để tránh hiện tượng này ta tiến hành sục khí - Hệ thống phân phối khí + Chiều cao mực nước thấp nhất trong bể được tính như sau [13]. ( m) Trong đó: Qmin lấy bằng Qtb/2 m + Khoảng cách giữa các ống l2 = (2á3) Hmin chọn l2 = 3 Hmin = (m). Quy tròn là 0,5 m + Số ống phân phối không khí đặt dọc bể ống + Lưu lượng không khí cần thiết phải thổi vào ngăn điều hoà [20] (m3/ng) Trong đó: qkk: Cường độ thổi khí thường lấy trong khoảng( 2á5)m3/m.h, chọn qkk = 2m3/m.h n: Số ống phân phối không khí L: Chiều dài ống thổi khí (m) Qkk = 12 (m3/h) + Chọn đường kính của các lỗ phun khí trên đường ống dẫn khí là d = 2mm. Diện tích phun khí của một lỗ khí là (m2) + Chọn vận tốc phun khí là s = 100m/s, số lỗ khí trên một đường ống dẫn khí là (lỗ) Các lỗ phun khí này đặt so le nhau giữa các ống dẫn khí, các ống dẫn khí nằm trên các tấm đỡ cách đáy (7á10)cm, chọn 10cm [20] + Chọn đường ống dẫn khí có f = (50á75)mm, chọn f = 60mm. * Hệ thống vớt váng bọt. Trong quá trình sục khí sẽ xuất hiện các bọt khí. Quá trình được đặc trưng bằng sự phát triển váng bọt nhiều, ít trên mặt bể điều hòa. Thường trong quá trình phát triển váng bọt có kết hợp với sự phát triển của các vi khuẩn dạng sợi, tạo thành các hợp chất có hoạt tính bề mặt mạnh, các điều kiện trộn khí không đồng đều, nồng độ huyền phù cao thuận lợi cho việc tạo váng xỉ. Các bọt váng này chiếm thể tích khá lớn, phát triển nhanh kéo theo trên bề mặt bọt váng các hợp chất hữu cơ, đặc biệt là chất béo. Hệ thống vớt bọt váng được thiết kế theo kiểu máng chảy tràn với độ dốc và độ rộng thích hợp. Bọt váng trong bể điều hòa được chảy tràn sang máng thu, sau đó được đưa sang bể chứa bọt để xử lý. * Như vậy kết quả tính toán bể điều hoà: Chiều cao : H = 1,8 m Chiều dài : L = 7 m Chiều rộng: B = 6 m Số ống cấp khí: n = 12 ống Lưu lượng không khí cần thiết phải thổi vào bể: Qkk = 168 m3/h. BảngV- 2: Tóm tắt kích thước thiết bị và các thông số ô nhiễm. Thông số BOD5 (mg/l) COD (mg/l) SS (mg/l) NH4+ (mg/l) Coliform MPN/100ml Vào 196 320 120 9,8 12.105 Hiệu suất(%) 5 8 10 20 60 Ra 186,2 294,4 108 7,84 48.104 V.4. Bể đông keo tụ kết hợp lắng Các cặn trong nước thải nói chung và nước thải bệnh viện nói riêng tồn tại dưới dạng huyền phù hoặc ở thể keo. Bằng phương pháp lắng thông thường chỉ có thể tách được các loại cặn có kích thước lớn hơn 10-4mm (với thời gian lắng trung bình khoảng 2h). Còn các hạt cặn kích thước nhỏ (<10-4mm) hầu như rất khó lắng, để tách được chúng một cách hiệu quả cần phải sử dụng phương pháp keo tụ với các chất keo tụ thích hợp. Hệ thống này được thiết kế dựa trên nguyên tắc hợp khối giữa thiết bị keo tụ và thiết bị lắng đứng. Việc kết hợp này có thể cho phép tăng hiệu suất lắng lên 20á30% so với thiết bị lắng thông thường, giảm chi phí đầu tư và phù hợp với điều kiện các bệnh viện ở Việt nam. V.4.1. Hoá chất keo tụ [8]. Thông thường ta dùng phèn nhôm Al2(SO4)3.18H2O để làm sạch nước. Trong trường hợp nước có độ đục cao đòi hỏi phải dùng một lượng phèn lớn, thường là dạng lỏng khó vận chuyển và bảo quản, khó định lượng. Mặt khác, do nồng độ hoạt chất có tác dụng quyết định trong quá trình keo tụ là Al2O3 thấp ( từ 12%á 17%) mà hiệu quả làm sạch chưa cao nên quá trình đánh phèn không tiện lợi và hiệu quả kinh tế chưa cao. Trong công nghệ xử lý nước tiên tiến người ta dùng Aluminum Hydrochloride để làm sạch nước thay cho phèn nhôm, đồng thời sử dụng các Polyme sinh học như Xanthan gum hoặc chitosan như là những chất polyelectrolytes để tăng cường quá trình keo tụ khi làm trong nước. PACN – 95 thực chất là một tổ hợp của muối bazơ Aluminum Hydroxychloride và các polyme sinh học Xanthan gum và Chitosan với thành phần theo khối lượng gần đúng như sau: Aluminum Hydroxychloride( với Al2O3³ 28%) ³ 75% Xanthan gum biến tính 7 – 10% Chitosan biến tính 2 – 3% Các chất phụ trợ 12 – 16% Aluminum Hydroxychloride là thành phần chính của chất keo tụ PACN- 95 hiện được nghiên cứu để thay cho phèn nhôm có công thức hoá học như sau: Alm(OH)nCl3m-nxH2O với m Ê 10; 2Ê n Ê 5 Trong đó: Hàm lượng Al2O3 ³ 30% Hàm lượng Pb (%) Ê 0,0075 Hàm lượng As (%) Ê 0,00125 Hàm lượng Cr (%) Ê 0,0045 Hàm lượng Cd (%) Ê 0,005 Hàm lượng Hg (%) Ê 0,00005 Hàm lượng cặn toàn phần Ê 2,5 Hàm lượng muối toàn phần ³ 60% Hiện nay người ta sử dụng chất keo tụ PACN – 95 nhiều vì nó có ưu điểm sau: - Với cùng chất lượng nước xử lý thì lượng PACN-95 dùng chỉ bằng 1/5- 1/6 so với phèn nhôm. - Tính năng và hiệu quả xử lý của PACN-95 rất cao so với phèn nhôm: PACN-95 cho bông tủa lớn hơn, dễ liên kết bám dính và dễ lắng hơn. Chất lượng nước sau lắng tốt hơn. Đồng thời, thời gian lắng cặn giảm đáng kể so với phèn nhôm, còn khoảng 30-40% đối với loại cặn to và 25-35% so với cặn lơ lửng. - PACN-95 ít làm thay đổi pH của nước xử lý, giảm một số kim loại nặng và hầu như không bị ảnh hưởng bởi các yếu tố khách quan đến sự phản ứng. Dùng PACN-95 không làm tăng giá thành xử lý nước thải (giảm 5-10% so với phèn nhôm). Với những ưu điểm như trên ta sử dụng PACN - 95 làm chất keo tụ. Hàm lượng PACN-95 cần dùng để xử lý nước được tính theo nồng độ chất lơ lửng(độ đục) nhưsau: Bảng V-3: Hàm lượng PACN-95 theo hàm lượng chất lơ lửng [8] STT SS (mg/l) Hàm lượng PACN-95, g/m3 1 100- 200 4,0 2 200-400 4,75 3 400-600 6,0 4 600-800 7,25 5 800-1000 8,5 6 1000-1200 9,75 7 1200-1400 11,0 8 1400-1600 12,25 9 1600-1800 13,0 10 1800-2000 13,5 11 2000-2200 14,0 Với hàm lượng chất lơ lửng là 120 mg/lẻ(100- 200) nên hàm lượng PACN-95 cần dùng là 4,0 mg/l. Như vậy với lưu lượng nước thải là 300m3/ng.đ, lượng PACN-95 cần dùng trong một ngày là: G = 4´300 = 1200g/ngày Về nguyên tắc việc tính toán thiết bị hợp khối này cũng giống như thiết bị lắng đứng thông thường, trong đó cần chú ý tới quá trình trộn và phản ứng tạo bông cặn. Các thông số thiết kế chính cần quan tâm đến bao gồm: Lưu lượng nước thải vào, hàm lượng cặn lơ lửng của nước thải, cường độ khuấy trộn, vận tốc và thời gian lưu thủy lực trong vùng lắng, vùng phản ứng và vùng tạo bông. V.4.2. Vùng khuấy trộn Để đơn giản trong tính toán có thể chọn đường kính của vùng khuấy trộn này là Dtr = 1m. Việc khuấy trộn chất keo tụ PACN-95 được thực hiện trong bể tròn với tỷ lệ giữa chiều cao và đường kính là 2:1. + Diện tích vùng phản ứng [16] + Thể tích bể (m3) (1) Trong đó: Q: Lưu lượng nước thải (m3/s) T: Thời gian lưu của nước thải trong ngăn phản ứng (s), thường từ 2á5ph. Chọn T = 3ph + Vận tốc nước dâng trung bình trong vùng phản ứng Chọn đường kính ống dẫn nước thải vào bể là dống = 100 mm + Tốc độ dòng đưa vào đáy bể: V.4.3. Vùng tạo bông Nước thải và hóa chất keo tụ sau khi đã được hòa trộn đều trong bể trộn sẽ được đưa sang bể phản ứng tạo bông. Bể này có chức năng hoàn thành nốt quá trình keo tụ, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình tiếp xúc và kết dính giữa các hạt keo và cặn bẩn trong nước để tạo lên những bông cặn đủ lớn và được giữ lại trong bể lắng. Để đạt được chất lượng kết tủa cao, khi tính toán cấu tạo bể phải khống chế vận tốc nước chảy trong bể và thời gian lưu nước lại trong bể một cách hợp lý. Nếu tính toán không chính xác cặn sẽ ở trong bể lắng gây khó khăn cho công tác quản lý hoặc không được bông kết tủa kích thước đủ lớn, do đó hiệu suất lắng sẽ thấp. Trong vùng phản ứng tạo bông thời gian lưu nằm trong khoảng(15 - 60ph) [16]. Chọn ttb = 30ph Chọn chiều cao vùng tạo bông bằng chiều cao vùng trộn: Htb = Htr = 2m + Vận tốc nước đi trong vùng tạo bông được xác định theo công thức Gọi F2, Ftb lần lượt là tổng diện tích của vùng tạo bông kể cả vùng trộn và diện tích hiệu quả của vùng tạo bông, khi đó ta có: Ftb + Ftr = F2 Nước chảy từ vùng trộn sang vùng tạo bông là liên tục nên ta có: Trong đó: Ftr: Diện tích vùng trộn(m2) vd: Vận tốc nước dâng trung bình trong vùng trộn (mm/s) vtr: Vận tốc nước đi trong vùng tạo bông (mm/s) + Đường kính vùng tạo bông [16] + Thể tích vùng tạo bông V.4.4. Vùng lắng Vùng lắng có nhiệm vụ lắng các bông keo tụ từ ngăn tạo bông sang. Diện tích hữu ích của vùng lắng đứng được tính với dòng chảy của nước theo hướng từ dưới lên phân bố đều trên toàn bộ diện tích. Đối với những hạt cặn có tốc độ lắng tại mọi điểm đều như nhau vl =uo theo lý thuyết sẽ nằm trong trạng thái cân bằng động. BảngV- 4: Tốc độ lắng phụ thuộc nguồn nước thải [16]. Hàm lượng cặn trong nguồn nước thải(mg/l) Tốc độ lắng uo(mm/s) < 50 và có xử lý bằng phèn 0,35 á 0,45 50 á 250 và có xử lý bằng phèn 0,45 á 0,5 > 250 và có xử lý bằng phèn 0,5 á 0,6 Với hàm lượng cặn lớn hơn 250mg/l, chọn tốc độ lắng uo=0,5(mm/s) + Diện tích bề mặt vùng lắng xác định theo công thức [16]. + Đường kính bể tính theo công thức [16] . Quy tròn D = 6 m + Chiều cao công tác của bể lắng h1 = vl.tl (m) Trong đó: vl: Vận tốc nước đi trong vùng lắng(mm/s) tl: Thời gian lưu nước trong vùng lắng(s), lấy tl = 1,5h [16] vậy: V.4.5. Thể tích vùng chứa cặn Phần chứa ép cặn của bể lắng đứng xây thành hình nón cụt, với góc tạo thành giữa thành bể và mặt phẳng ngang từ (40á550). Dự kiến khi xả cặn bể không ngừng làm việc. Đối với những trạm công suất nhỏ, thời gian xả cặn thường lớn hơn 2 ngày. + Chiều cao phần hình nón chứa cặn được xác định theo công thức sau [16]. (2) Trong đó: D: Đường kính bể (m) d: Đường kính phần đáy hình nón lấy bằng đường kính ống xả cặn. Lấy d=200mm (quy phạm từ 150 á 200mm) [15] D hn d a: Góc nghiêng của phần hình nón so với mặt phẳng nằm ngang, lấy a=450 ị + Thể tích vùng chứa cặn được xác định như sau [16]. ị + Thời gian giữa 2 lần xả cặn được xác định theo cônh thức [16] Trong đó: Q: Lưu lượng nước thải vào bể (m3/ngày) SSv, SSr: Hàm lượng cặn lơ lửng đầu vào và đầu ra (mg/l) dc: Nồng độ trung bình của cặn đã nén (mg/l).dc có thể chọn theo bảng 3-3 [16] Hàm lượng cặn trong nước thải đầu vào SSv =368,4 mg/l, do đó có thể lấy gần đúng dc = 20.000 mg/l. Nhờ sự kết hợp của chất keo tụ trong thiết bị hợp khối mà hiệu suất lắng theo SS có thể đạt tới 85% [10]. Nên SS còn lại sau khi lắng là: SSr = SSv - hSSv =368,4(1- 0,85) = 55,3 mg/l (ngay) V.4.6. Chiều cao tổng cộng của bể lắng kết hợp keo tụ H = h1 + h2 + h3 Trong đó: h1: Chiều cao vùng lắng (m) h2: Chiều cao vùng chứa cặn (m) h3: Chiều cao thành bể cao hơn mặt nước( chiều cao phần dự trữ), thường lấy từ (0,25á0,4)m. Lấy h3 = 0,3m đH = 3,24 +2,34 + 0,3 =6,19 m. Quy tròn H = 6,5m * Lượng nước dùng cho việc xả cặn xác định theo công thức [16]. (%) (4) Trong đó: Kp: Hệ số pha loãng, khi xả cặn bằng thủy lực bằng 1,5 ị * Việc thu nước đã lắng ở bể lắng đứng được thực hiện bằng hệ thống máng vòng xung quanh bể. Do diện tích bể lớn hơn 12m2 nên ta bố trí thêm 4 máng có đục lỗ hình nan quạt tập trung nước vào máng chính. - Vận tốc nước chảy vào máng được xác định như sau: - Nước chảy theo 2 chiều nên diện tích mặt cắt ngang của máng vòng được tính theo công thức sau [20]. (5) Trong đó: Q: Lưu lượng nước thải trong bể, Q = 8,68.10-3 m3/s v: Vận tốc nước chảy trong máng vòng, v= 0,6 m/s [16] ị Thiết kế máng có tiết diện: ()m Tiết diện ngang của máng nan quạt: (6) Thiết kế máng có tiết diện:m - Tải trọng thuỷ lực của máng [14]. Với l: Chu vi của máng vòng (m) l = p.d (m) Trong đó: d là đường kính của máng xác định như sau ị l = p .0,143 = 0,45 (m) Vậy V.4.7. Tính toán và kiểm tra thiết bị khuấy trộn [16]. Để quá trình xử lý đạt hiệu quả cao, hóa chất keo tụ hòa trộn đều với nước thải và để phản ứng của nước thải với hóa chất xảy ra nhanh, thì tiến hành khuấy trộn. Theo nguyên tắc cấu tạo và vận hành, các quá trình trộn được chia thành trộn thủy lực và trộn cơ khí. Phương pháp trộn thủy lực có ưu điểm là cấu tạo công trình đơn giản, không cần máy và thiết bị phức tạp, giá thành quản lý thấp. Nhược điểm: Không điều chỉnh được cường độ khuấy trộn khi cần thiết và do tổn thất áp lực lớn nên công trình phải xây dựng cao hơn. Vì vậy mà phương pháp này không được áp dụng nhiều trong các công trình xử lý nước thải. So với phương pháp trộn thủy lực, trộn cơ khí có nhiều ưu điểm hơn như: Có thể điều chỉnh được cường độ khuấy trộn theo ý muốn, thời gian khuấy trộn ngắn nên dung tích bể không lớn, tiết kiệm được vật liệu xây dựng. Tuy nhiên, phương pháp này đòi hỏi trình độ quản lý và vận hành cao. Do đó, trộn cơ khí thường được áp dụng cho các công trình nước thải có mức độ cơ giới hóa cao. Qua phân tích hai phương pháp trên và thực tế nước thải bệnh viện thì phương pháp trộn cơ khí là phù hợp. Khi đã xác định được liều lượng, loại chất keo tụ và thời gian keo tụ th