Đề tài Thiết kế hệ thống xử lý nước thải bệnh viện giao thông vận tải Đà Nẵng

o BOD5). + Theo chất lơ lửng: D = 50% (Mức độ cần thiết xử lý nước thải theo SS) - Điều kiện tự nhiên khu vực: đặc điểm khí hậu, thời tiết, địa hình, địa chất thủy văn,…. - Điều kiện cung cấp nguyên vật liệu để xử lý nước thải của địa phương. - Khả năng sử dụng nước thải cho các mục đích kinh tế tại địa phương. NGUYỄN CHƠN THÀNH Trang 18 - Diện tích và vị trí đất đai sử dụng để xây dựng trạm xử lý nước thải (diện tích đất trống của bệnh viện hiện nay còn 4.803 m2). - Vận hành đơn giản, chi phí vận hành thấp, xử lý đạt yêu cầu. - Nguồn tài chính và các điều kiện kinh tế khác. Các trạm xử lý nước thải với công suất nhỏ và vừa phải đảm bảo một loạt các yêu cầu như xây dựng đơn giản, dễ hợp khối các công trình, diện tích chiếm đất nhỏ, dễ quản lý vận hành và kinh phí đầu tư xây dựng không lớn. Yếu tố hợp khối công trình là một trong những yếu tố cơ bản khi xây dựng các trạm xử lý công suất nhỏ và vừa ở điều kiện nước ta. Các công trình xử lý nước thải được hợp khối sẽ hạn chế việc gây ô nhiễm môi trường không khí, diện tích xây dựng nhỏ đảm bảo mỹ quan đô thị… Nước thải sinh hoạt có thể xử lý tại chỗ trong các công trình làm sạch sơ bộ (tách dầu mỡ, tách và xử lý cặn trong ‘‘nước đen’’,….), trong công trình xử lý cục bộ đối với hệ thống thoát nước độc lập hoặc trong công trình xử lý tập trung tại trạm xử lý khu vực. Xử lý nước thải tại chỗ sẽ làm giảm chi phí đầu tư xây dựng các tuyến cống thoát nước. [ ]9 2.4.3. Lựa chọn công nghệ xử lý nước thải bệnh viện 2.4.3.1. Hiện trạng xử lý nước thải tại bệnh viện NGUYỄN CHƠN THÀNH Trang 19 Sơ đồ 2.1. Sơ đồ hiện trạng xử lý nước thải tại bệnh viện - Nước thải sinh hoạt (phân, nước tiểu) từ WC: loại nước thải này theo ống dẫn PVC D110 dẫn vào bể tự hoại 3 ngăn không thấm đất để xử lý sơ bộ trước khi tập trung vào mương thoát nước chung rồi thải ra nguồn tiếp nhận. Nguyên lý hoạt động của bể tự hoại chủ yếu dựa vào biện pháp sinh học yếm khí, gồm các quá trình lắng cặn, lên men cặn lắng và quá trình lọc cặn còn lại sau khi lên men. Nước thải sau bể tự hoại theo ống dẫn ra mương thoát nước chung rồi thải ra nguồn tiếp nhận. - Nước thải sinh hoạt (nước rửa tay chân) từ WC: loại nước thải này theo ống dẫn PVC D90 đổ ra mương thoát nước chung rồi thải ra nguồn tiếp nhận. - Nước thải từ nhà ăn: loại nước thải này được xử lý sơ bộ (tách rác, lắng cặn thô, dầu mỡ) tại hố ga (đặt song chắn rác) trước khi đổ ra mương thoát nước chung rồi thải ra nguồn tiếp nhận. - Nước thải khác (từ nhà giặt, nước rửa dụng cụ thiết bị, vệ sinh sàn): loại nước thải này đổ ra mương thoát nước chung (xử lý sơ bộ tại các hố ga dọc theo mương) rồi thải ra nguồn tiếp nhận. Môi trường Nước thải từ WC của các khoa, phòng Nước thải khác Nước thải từ nhà ăn Nước rửa (D90-PVC) Phân tiểu (D110-PVC) Hố ga Hố ga Mương thoát chung (D300) Bể tự hoại Nước mưa chảy tràn Hố ga Hố ga Hố ga NGUYỄN CHƠN THÀNH Trang 20 - Nước mưa chảy tràn: sẽ tập trung vào mương thoát nước chung (bố trí các hố ga lắng cát, tách rác dọc theo mương) rồi đổ ra nguồn tiếp nhận. Định kỳ, lượng cát, cặn lắng tại hố ga sẽ được nạo vét. [ ]10 ” Nhận xét: Các biện pháp xử lý nước thải mà bệnh viện đang áp dụng chưa đảm bảo xử lý nước thải đạt tiêu chuẩn môi trường theo quy định, do đó nước thải của bệnh viện đã ảnh hưởng xấu đến chất lượng môi trường và sức khoẻ cộng đồng. 2.4.3.2. Đề xuất biện pháp thu gom và lựa chọn công nghệ xử lý nước thải của bệnh viện a) Đề xuất biện pháp thu gom nước thải - Tách riêng hệ thống thoát nước thải và nước mưa: - Thu gom toàn bộ nước thải sinh hoạt dẫn về hệ thống xử lý tập trung để xử lý trước khi đổ ra cống thoát nước của thành phố. NGUYỄN CHƠN THÀNH Trang 21 Sơ đồ 2.2. Sơ đồ phương án thu gom, xử lý nước thải bệnh viện b. Lựa chọn công nghệ xử lý nước thải tại HTXL tập trung b1) Phương án 1: Môi trường Nước thải khác Hố ga Nước thải từ WC của các khoa, phòng Nước thải từ nhà ăn Nước rửa (D90-PVC) Phân tiểu (D110- PVC) Hố ga Hố ga Mương thoát chung (D300) Bể tự hoại Nước mưa chảy tràn Hố ga Ống thoát chung HTXL tập trung Hố ga NGUYỄN CHƠN THÀNH Trang 22 Sơ đồ công nghệ PA 1: Sơ đồ 2.3. Sơ đồ dây chuyền công nghệ xử lý nước thải – PA 1 Thuyết minh quy trình công nghệ xử lý PA 1: Nước thải bệnh viện được thu gom theo đường ống riêng tập trung về bể gom. Tại đây, có lắp đặt giỏ chắn rác để tách rác ra khỏi nước thải nhằm tránh gây tắc nghẽn bơm và đường ống. Nước thải được bơm đến ngăn hoà trộn nước thải Bể chứa, phân hủy bùn Hút bùn định kì Bể khử trùng clorine Máy sục khí Bể gom(tách rác) Bể điều hòa Bể phân hủy kị khí Bể lắng 2 Mương thoát nước mưa Cống thoát nước Nước thải N ướ c tá ch từ b ùn Bùn dư NGUYỄN CHƠN THÀNH Trang 23 dưới đáy ngăn hoà trộn có lắp đặt máy sục khí chìm. Từ ngăn hoà trộn, nước thải được bơm qua bể phân hủy kị khí. Tại bể phân hủy kị khí xử lý nước thải bằng biện pháp sinh học trong điều kiện thiếu khí, có tác dụng khử amoni- nitơ và phân hủy các chất hữu cơ kể cả chất hữu cơ khó phân huỷ trong nước thải y tế. Tiếp theo, nước thải tự chảy qua bể lắng 2 để lắng bùn. Lượng nước đã xử lý sau khi qua thiết bị lắng sẽ được châm hoá chất khử trùng (dung dịch chlorine) trên đường ống tự chảy qua bể khử trùng rồi theo mạng lưới thoát nước mưa ra cống thoát nước thành phố. Bùn dư từ bể lắng sẽ được bơm bùn bơm về bể chứa bùn. Nước tách ra từ bùn được tuần hoàn trở lại bể điều hòa, còn bùn nén sẽ được hút định kì. Ưu - nhược điểm của PA1: Ưu điểm: - Vận hành đơn giản. - Ít tốn kém năng lượng cũng như chi phí vận hành. - Hiệu suất của quá trình oxy hóa các chất hữu cơ, khử trùng lớn (80 – 90%). Nhược điểm: - Thời gian lưu nước trong bể dài. - Yêu cầu về diện tích xây dựng lớn. - Có mùi hôi khó chịu b2) Phương án 2: Phương pháp lọc sinh học (Biofilter) là công trình xử lý nước thải dựa trên quá trình hoạt động của vi sinh vật ở màng sinh học, oxy hóa các chất bẩn hữu cơ có trong nước. Các màng sinh học là tập thể các vi sinh vật hiếu khí, kị khí, kị khí tùy tiện. Các vi sinh vật hiếu khí được tập trung ở phần lớp ngoài của màng sinh học. Ở đây chúng phát triển và gắn với giá mang là các vật liệu lọc. Trong quá trình làm việc các vật liệu lọc tiếp xúc với nước chảy từ trên xuống, sau đó nước thải đã làm sạch được thu gom xả vào lắng 2. Nước vào lắng 2 có thể kéo theo những mảnh vỡ của màng sinh học bị tróc ra khi lọc làm việc. Trong thực tế, một phần nước đã qua lắng 2 được quay trở lại làm nước pha loãng NGUYỄN CHƠN THÀNH Trang 24 cho các loại nước thải đậm đặc trước khi vào bể lọc và giữ nhiệt cho màng sinh học làm việc. Chất hữu cơ nhiễm bẩn trong nước thải bị oxy hóa bỡi quần thể vi sinh vật ở màng sinh học. Màng này thường dày khoảng 0,1 – 0,4 mm. Các chất hữu cơ trước hết bị phân hủy bỡi vi sinh vật hiếu khí. Sau khi thấm sâu vào màng, nước hết oxi hòa tan và sẽ chuyển sang phân hủy bỡi vi sinh vật kị khí. Lọc sinh học được dùng hiện nay chia làm hai loại: - Lọc sinh học với vật liệu tiếp xúc không ngập trong nước (lọc sinh học nhỏ giọt ). - Lọc sinh học với vật liệu tiếp xúc ngập trong nước. [ ]5 NGUYỄN CHƠN THÀNH Trang 25 Sơ đồ công nghệ PA 2: Sơ đồ 2.4. Sơ đồ dây chuyền công nghệ xử lý nước thải – PA 2. Thuyết minh quy trình công nghệ xử lý PA2: Nước thải bệnh viện được thu gom theo đường ống riêng tập trung về bể gom. Tại đây, có lắp đặt giỏ chắn rác để tách rác ra khỏi nước thải nhằm tránh gây Bùn hút định kì Bể chứa và phân hủy bùn Bể khử trùng clorine Máy sục khí Bể gom (tách rác) Bể điều hòa Bể lọc sinh học nhỏ giọt Bể lắng 2 Mương thoát nước mưa Cống thoát nước Nước thải N ướ c tá ch từ b ùn Bùn dư NGUYỄN CHƠN THÀNH Trang 26 tắc nghẽn bơm và đường ống. Nước thải được bơm đến ngăn hoà trộn nước thải dưới đáy ngăn hoà trộn có lắp đặt máy sục khí chìm. Từ ngăn hoà trộn, nước thải được bơm qua bể lọc sinh học. Tại bể lọc sinh học các chất hữu cơ sẽ bị oxy hóa nhờ hệ vi sinh vật. Tiếp theo, nước thải tự chảy qua bể lắng 2 để lắng bùn. Lượng nước đã xử lý sau khi qua thiết bị lắng sẽ được châm hoá chất khử trùng (dung dịch chlorine) trên đường ống tự chảy qua bể khử trùng rồi theo mạng lưới thoát nước mưa ra cống thoát nước thành phố. Bùn dư từ bể lắng sẽ được bơm bùn bơm về bể chứa bùn. Nước tách ra từ bùn được tuần hoàn trở lại ngăn hoà trộn nước thải, còn bùn nén sẽ được hút định kì. Ưu - nhược điểm của PA2: Ưu điểm: - Có thể xử lý nước thải hoàn toàn, hiệu suất xử lý cao. - Diện tích tiếp xúc với nước lớn do có lớp vật liệu lọc. Nhược điểm: - Thiết bị cồng kềnh, phức tạp, cần vật liệu lọc. - Chi phí đầu tư ban đầu lớn, chi phí vận hành cao. - Cần phải xử lý nước sơ bộ trước khi đưa vào bể Biofilter. - Hiệu suất xử lý giảm khi nồng độ chất bẩn tăng cao. - Phải thường xuyên thau rửa để các màng vi sinh vật tích đọng lại không làm tắc nghẽn các khe trong vật liệu lọc. b3) Phương án 3: Quá trình làm sạch trong bể aeroten là nhờ sinh vật hiếu khí. Để giữ cho bùn hoạt tính ở trạng thái lơ lửng và để đảm bảo oxy cần cho quá trình oxy hóa các chất hữu cơ thì phải đảm bảo việc sục khí. Các quá trình trong bể diễn ra như sau: - Giai đoạn I: diễn ra quá trình hấp thụ và oxy hóa các chất hữu cơ dễ phân hủy. Kết quả là BOD của nước thải giảm 40 – 80%. Ở giai đoạn này tốc độ tiêu thụ oxy là lớn nhất. NGUYỄN CHƠN THÀNH Trang 27 - Giai đoạn II: diễn ra quá trình tái sinh bùn hoạt tính ( nghĩa là phục hồi khả năng hấp thụ của nó) và đồng thời oxy hóa đến cùng các chất hữu cơ hòa tan ( các chất chứa nitơ) còn lại là quá trình amon hóa. Tốc độ tiêu thụ oxy ở giai đoạn này nhỏ hơn nhiều so với giai đoạn đầu. - Giai đoạn III: diễn ra khi nước thải hầu như không còn BOD, là quá trình nitrat hóa các muối amon và tốc độ tiêu thụ oxy lại tăng lên. [ ]8 NGUYỄN CHƠN THÀNH Trang 28 Sơ đồ công nghệ PA 3: Sơ đồ 2.5. Sơ đồ dây chuyền công nghệ xử lý nước thải - PA 3. Thuyết minh quy trình công nghệ xử lý PA 3: Bể khử trùng clorine Bùn hút định kì Máy sục khí Bể chứa, phân hủy bùn Bể gom (tách rác) Bể điều hòa Bể phân hủy kị khí Bể Aerotank Bể lắng 2 Mương thoát nước mưa Cống thoát nước Nước thải Bùn dư B ùn tu ần h oà n N ướ c tá ch từ b ùn NGUYỄN CHƠN THÀNH Trang 29 Nước thải bệnh viện được thu gom theo đường ống riêng tập trung về bể gom. Tại đây, có lắp đặt giỏ chắn rác để tách rác ra khỏi nước thải nhằm tránh gây tắc nghẽn bơm và đường ống. Nước thải được bơm đến ngăn hoà trộn nước thải dưới đáy ngăn hoà trộn có lắp đặt máy sục khí chìm. Từ ngăn hoà trộn, nước thải được bơm qua bể phân hủy kị khí. Tại bể nước thải được xử lý bằng biện pháp sinh học trong điều kiện thiếu khí, có tác dụng khử amoni - nitơ và một phần chất hữu cơ khó phân huỷ trong nước thải y tế. Tiếp theo, nước thải tự chảy lên thiết bị xử lý sinh học hiếu khí . Dưới đáy thiết bị có lắp đặt giàn ống và thiết bị phân phối khí dẫn từ máy thổi khí (được đặt trong hố tiêu âm để giảm ồn), tại đây diễn ra quá trình oxy hóa các chất hữu cơ trong điều kiện hiếu khí nhờ hoạt động của các vi sinh vật. Nước thải tiếp tục được chảy qua bể lắng để lắng bùn. Nước đã xử lý sau khi qua thiết bị lắng sẽ được châm hoá chất khử trùng (dung dịch chlorine) trên đường ống tự chảy qua bể khử trùng rồi theo mạng lưới thoát nước mưa ra cống thoát nước thành phố. Bùn sau khi được lắng xuống bể lắng thì một phần sẽ được bơm tuần hoàn về bể Aerotank, bùn dư từ bể lắng sẽ được bơm bùn bơm về bể chứa bùn. Nước tách ra từ bùn được tuần hoàn trở lại bể điều hòa, còn bùn nén sẽ được hút định kì. Khí thoát ra từ các bể (bể kị khí và aerotank) sẽ được thu và đưa đi xử lý trước khi thải ra môi trường. Ưu - nhược điểm của PA3: Ưu điểm: - Vận hành đơn giản. - Hiệu suất xử lý cao, có thể xử lý nước thải có nồng độ BOD cao. - Chi phí đầu tư xây dựng thấp. - Thiết bị đơn gian có thể xây dựng dưới mặt đất, tận dụng làm bãi để xe. - Diện tích mặt bằng xây dựng không lớn. Nhược điểm: NGUYỄN CHƠN THÀNH Trang 30 - Phải cấy vi sinh vật ( bùn hoạt tính) ở bể Aeroten để kích thích sự phát triển của vi sinh vật. - Cần phải xử lý sơ bộ trước khi đưa nước vào hệ thống - Tiêu tốn năng lượng cho máy cấp khí. ” Nhận xét: Qua 3 phương án đã đưa ra ở trên thì phương án 3 là khả thi nhất đối với điều kiện của bệnh viện Giao Thông Vận Tải Đà Nẵng. - Diện tích xây dựng phù hợp với diện tích đang có của bệnh viện. - Hiệu quả xử lý cao. - Vận hành đơn giản. - Kinh phí đầu tư ít NGUYỄN CHƠN THÀNH Trang 31 CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI BỆNH VIỆN 3.1. TÍNH TOÁN HỆ THỐNG XỬ LÝ 3.1.1. Bể gom Nước thải bệnh viện được thu gom từ các đường ống riêng tập trung về bể gom để xử lý sơ bộ loại bỏ cặn lớn, cát… ra khỏi nước thải để đảm bảo quá trình xử lý cho các công trình tiếp theo. * Nội dung tích toán bể gom bao gồm các phần sau: - Xác định thể tích bể gom. - Xác định kích thước bể. 3.1.1.1. Xác định thể tích bể gom Ta xác định thể tích bể gom theo công thức sau. tQVg .max= (m3). Trong đó: gV : thể tích bể gom (m 3). hQ : lưu lượng nước thải lớn nhất theo giờ, 99,9max =Q (h). t : thời gian lưu nước trong bể. Chọn t = 0,5 giờ Vậy : 0,55,0.99,9 ==gV (m3). 3.1.1.2. Xác định kích thước của bể Chọn chiều cao của bể là h = 1,5 m Vậy diện tích mặt bằng của bể là: 3,3 5,1 5 === h V F g (m2) Chọn bể hình vuông có cạnh a = 1,8 m Vậy kích thước xây dựng của bể là: NGUYỄN CHƠN THÀNH Trang 32 Do hệ thống thoát nước của bệnh viện nằm sâu dưới mặt đất nên chọn: 4,0=bvh m. Vậy kích thước xây dựng của bể là: - Bể hình vuông cạnh: a = 1,8 m - Chiều cao xây dựng: hbể = hbv+ h = 0,4+1,5 = 1,9 m. ” Tại bể đặt tấm lưới tinh có kích thước lỗ 2 x 2 mm, bằng inox không rỉ để loại bỏ các chất có kích thước nhỏ ra khỏi nước thải trước khi bơm qua bể kị khí. 3.1.2. Bể điều hòa Bể điều hòa có nhiệm vụ điều hòa lưu lượng và có thể làm đồng đều nồng độ chất ô nhiễm trong nước thải để đưa vào xử lý cơ bản. Nước thải thường có lưu lượng và thành phần các chất bẩn không ổn định theo thời gian trong một ngày đêm. Sự dao động này nếu không được đều hòa sẽ ảnh hưởng đến chế độ công tác của trạm xử lý, đồng thời gây tốn kém nhiều về xây dựng cơ bản và quản lý. Thông thường khi thiết kế phải tính đến lưu lượng giờ lớn nhất và hàng loạt những thay đổi theo lưu lượng, như thể tích bể chứa, công suất máy bơm, tiết diện ống đẩy,…. Khi lưu lượng, nồng độ nước thải thay đổi thì kích thước các công trình xử lý cũng phải lớn hơn, chế độ làm việc nói chung là mất ổn định. Do vậy, lưu lượng nước thải đưa vào xử lý cần thiết phải điều hòa nhằm tạo cho dòng nước thải vào hệ thống xử lý hầu như không đổi, khắc phục những khó khăn cho chế độ công tác do lưu lượng nước thải dao động gây ra và đồng thời nâng cao hiệu suất xử lý cho toàn bộ dây chuyền. * Nội dung tích toán bể điều hòa gồm các phần sau: - Xác định thể tích bể điều hòa. - Xác định kích thước bể. - Tính toán hệ thống sục khí. 3.1.2.1. Xác định thể tích bể điều hòa Ta xác định thể tích bể điều theo công thức sau. tQV hđ .= (m3). Trong đó: đV : thể tích bể điều hòa (m 3). NGUYỄN CHƠN THÀNH Trang 33 hQ : lưu lượng nước thải theo giờ, 08,2=hQ (m3 / h). t : thời gian lưu nước trong bể. Chọn t = 9 h. Vậy Vdh = 2,08 . 9 = 19 (m3). 3.1.2.2. Xác định kích thước bể Chọn chiều cao lớp nước lớn nhất trong bể là hmax = 2,2m. Chiều cao bảo vệ hbv = 0,4m. Chiều cao tổng cộng của bể: H = hmax + hbv = 2,2 + 0,4 = 2,6 (m). Diện tích mặt bằng của bể: F = maxh Vd = 2,2 19 = 8,64 (m2). Chọn bể hình chữ nhật, có kích thước: Dài (L) x Rộng (B) = 4,8m x 1,8m 3.1.2.3. Tính toán hệ thống thổi khí - Lượng khí nén cần thiết cho khuấy trộn: đkhí VRq .= Trong đó: R : tốc độ khí nén, 12=R (l/m3.phút) (nguồn “Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp - tính toán thiết kế các công trình – Lâm Minh Triết”) . đV : thể tích thực tế bể điều hòa, 64,16=đV m3. Vậy 68,19964,16.12 ==khíq l/phút = 3,33 l/s. - Chọn khuếch tán khí bằng ống khoan lỗ, bố trí một phía theo chiều dài, có lưu lượng khí là r = 120 l/phút.cái. Vậy số ống khuếch tán khí: n = r q khi = 2 120 68,199 = (ống). - Tính ống chính dẫn khí: Chọn đường kính của thiết bị sục khí d = 25mm. Tiết diện ống f = 4 d. 2π = 4 025,0.14,3 2 = 4,91.10-4 m2. NGUYỄN CHƠN THÀNH Trang 34 Vận tốc khí trong ống: v = f q = 4 3 10.91,4 10.33,3 − − = 6,8 m/s. Thõa mãn yêu cầu về tốc độ khí đặc trung trong ống dẫn (v = 6 - 9 m/s). - Tính ống nhánh khuếch tán khí Lưu lượng trong một ống nhánh: qn = n q khi = 2 33,3 = 1,67 l/s. Chọn vận tốc trong ống nhánh v = 8 m/s. Tiết diện ống nhánh f = v q n = 8 10.67,1 3− = 0,21.10-3 m2. Đường kính ống d = π f.4 = 16 mm. Chọn ống có đường kính d = 17mm. Khi đó vận tốc ống nhánh là: v = 2d. q.4 π = 2 3 017,0. 10.67,1.4 π − = 7,36 m/s. Trên các ống nhánh, bố trí các lỗ đục với đường kính lỗ d = 2mm, khoảng cách giữa các lỗ là a = 30 ÷ 60 mm. Chọn a = 50mm. Các ống được bố trí sao cho mặt dưới ống phải đặt tuyệt đối theo phương ngang dọc theo bể trên các giá đỡ để ở độ cao 100 mm so với đáy bể. NGUYỄN CHƠN THÀNH Trang 35 Bảng 3.1. Tốc độ khí đặc trưng trong ống dẫn Đường kính, mm Vận tốc, m/s 25 – 75 6 - 9 100 – 250 9 - 15 300 – 610 14 - 20 760 – 1500 19 - 33 Bảng 3.2. Các thông số cho thiết bị khuếch tán khí Loại khuếch tán khí và cách bố trí Lưu lượng khí lit/phút.cái Hiệu suất chuyển hóa oxy tiêu chuẩn ở độ sâu 4,6m; % Đĩa sứ lưới 11 - 96 25 - 40 Chụp sứ lưới 14 - 71 27 - 39 Bản sứ lưới 57 - 142 26 - 33 Ống plastic xốp cứng bố trí: + Dạng lưới + Hai phía theo chiều dài + Một phía theo chiều dài 68 - 113 85 - 311 57 - 340 28 - 32 17 - 28 13 - 25 Ống plastic xốp mềm bố trí: + Dạng lưới + Một phía theo chiều dài 28 - 198 57 - 198 26 - 36 19 - 37 Ống khoan lỗ bố trí: + Dạng lưới + Một phía theo chiều dài 28 - 113 57 - 170 22 - 29 15 - 19 Khuếch tán không xốp: + Hai phía theo chiều dài + Một phía theo chiều dài 93 - 283 283 - 990 12 - 23 9 - 12 (Nguồn: “Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp - tính toán thiết kế công trình - Lâm Minh Triết (chủ biên) – Nhà xuất bản Đại học Quốc gia thành phố Hồ Chí Minh, 2004”). * Sau khi qua bể điều hòa: - Hàm lượng chất lơ lửng giảm 4%, còn lại: C1 = Cv x (100 – 4)% =200.(100 – 4)% = 192 (mg/l) - Hàm lượng BOD5 giảm 5%, còn lại: L1 = Lv x (100 – 5)% = 280.(100 – 5)% = 266 (mg/l) 3.1.3. Bể sinh học kị khí NGUYỄN CHƠN THÀNH Trang 36 Bể sinh học kị khí là quá trình phân hủy các chất hữu cơ trong điều kiện kị khí do một quần thể vi sinh vật hoạt động không cần sự có mặt của oxi không khí, sản phẩm cuối cùng là một hỗn hợp khí có CH4, CO2, N2, H2… Trong đó có tới 65% là CH4 (khí metan). Vì vậy quá trình này còn được gọi là lên men metan và quần thể vi sinh vật được gọi tên chung là các vi sinh vật metan. Các chất hữu cơ được vi sinh vật phân hủy theo 2 giai đoạn: axit hóa và metan hóa ( hay lên men kiềm). Vì vậy người ta có thể thực hiện ở 2 bể riêng biệt, mỗi bể đảm nhiệm một giai đoạn riêng. [ ]5 Giai đoạn axit hóa: các vi sinh vật tạo thành axit gồm cả vi sinh vật kị khí và vi sinh vật tùy tiện. Chúng phân hủy chất ban đầu và chuyển hóa các sản phẩm phân hủy trung gian thành các axit hữu cơ bậc thấp, cùng các chất hữu cơ khác như axit hữu cơ, axit béo, rượu, các axit amin, glyxerin, axeton, H2S, CO2, H2. Chất hữu cơ phức tạp Chất hữu cơ đơn giản Saccharose glucose + fuctoza Protein peptit + axit amin Lipit glyxerin + axit béo Giai đoạn metan hóa: các vi sinh vật metan đích thực mới hoạt động. Chúng là những vi sinh vật kị khí cực đoan, chuyển hóa các sản phẩm của pha axit thành CH4 và CO2. Sản phẩm khí của lên men có khoảng 65 – 70% khí metan, 25 – 30% CO2 và một lượng nhỏ các khí khác. Đặc điểm nước thải có thể xử lý bằng bể sinh học kị khí là: hàm lượng các chất hữu cơ có trong nước cao, như protein, dầu mỡ, không chứa các chất có độc tính đối với vi sinh vật, đủ các chất dinh dưỡng và nhiệt độ nước tương đối cao (trên 20oC). Hiệu suất phân hủy kị khí các chất hữu cơ trong nước thải có thể đạt tới 80 – 90%. [ ]5 3.1.3.1. Nguyên lý làm việc của bể sinh học kị khí Bể sinh học kị khí là bể có chứa vật liệu rắn trơ là giá thể cố định cho vi sinh vật kị khí sống bám trên bề mặt. Giá thể đó có thể là đá, sỏi, than, vòng nhựa tổng hợp, tấm nhựa, vòng sứ,… Dòng nước thải phân phối đều, đi từ dưới lên tiếp xúc với màng vi sinh dính bám trên bề mặt giá thể. Do khả năng bám dính tốt của màng VSV VSV VSV VSV NGUYỄN CHƠN THÀNH Trang 37 vi sinh dẫn đến lượng sinh khối trong bể tăng lên và thời gian lưu bùn kéo dài, vì vậy thời gian lưu nước nhỏ. Bể kị khí sử dụng giá thể là đá hoặc sỏi thường bị bít tắc do do các chất lơ lửng hoặc màng vi sinh không bám dính giữ lại ở khe rỗng giữa các viên đá hoặc sỏi. Giá thể là vật liệu nhựa tổng hợp có cấu trúc thoáng, độ rỗng cao (95%) nên vi sinh vật dễ bám dính và chúng thường được thay thế dần cho đá, sỏi. Trong bể kị khí do dòng chảy quanh co đồng thời do tích lũy sinh khối, nên rất dễ gây ra các vùng chết và dòng chảy ngắn. Để khắc phục nhược điểm này, có thể bố trí thêm hệ thống xáo trộn bằng khí biogas sinh ra thông qua hệ thống phân phối khí đặt dưới lớp vật liệu và máy nén khí biogas. [ ]4 3.1.3.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men metan - Nhiệt độ là yếu tố ảnh hưởng trước tiên đến quá trình. Nhiệt độ tối ưu của quần thể vi sinh vật sinh metan từ 35 – 55oC. Dưới 10oC vi sinh vật metan hầu như không hoạt động. - Nguyên liệu là các loại nước thải có độ ô nhiễm cao, các loại cặn phân, rác thải,.v.v. Hàm lượng chất rắn của nguyên liệu cần có là 7 – 9%. - pH môi trường: pH tối ưu của quá trình là 6,4 – 7,5. Song trong thực tế, người ta có những biện pháp kĩ thuật cho lên men ở pH = 7,5 – 7,8 vẫn có hiệu quả. - Các ion ion kim loại có ảnh hưởng rất lớn đến hệ vi sinh vật sinh metan. Người ta đã xác định được tính độc của các ion kim loại đến hệ vi sinh vật như sau: Cr > Cu > Zn > Cd > Ni. Giới hạn nồng độ của kim loại này cho phép là: crom – 690; đồng - 150÷500; chì – 900; kẽm – 690; niken – 73 mg/l. [ ]5 3.1.3.3. Tính toán bể sinh học kị khí Tính toán thiết kế bể sinh học kị khí căn cứ vào các yếu tố sau đây: - Thành phần và tính chất nước thải. - Mức độ xử lý nước thải. * Nội dung tính toán bể sinh học kị khí bao gồm những phần sau: - Xác định thể tích bể kị khí. - Xác định kích thước bể. a. Xác định thể tích bể sinh học kị khí NGUYỄN CHƠN THÀNH Trang 38 Ta xác định thể tích bể điều theo công thức sau. tQV hkk .= (m3). Trong đó: kkV : thể tích bể kị khí (m 3). hQ : lưu lượng nước thải theo giờ, 08,2=hQ (h). t : thời gian lưu nước trong bể. Chọn 16=t h. Vậy 28,3316.08,2 ==kkV (m3). b. Xác định kích thước bể Chọn chiều cao lớp nước lớn nhất trong bể là hmax = 3,2m. Chiều cao bảo vệ hbv = 0,3m. Chiều cao tổng cộng của bể: H = hmax + hbv = 3,2 + 0,3 = 3,5 (m). Diện tích mặt bằng của bể: F = maxh Vd = 2,3 28,33 = 10,4 (m2). Chọn bể hình chữ nhật, chia thành 2 ngăn bằng nhau. - Kích thước của bể kỵ khí: Dài (L) x Rộng (B) = 4,6m x 2,3m - Kích thước mỗi ngăn: Dài (L) x Rộng (B) = 2,3m x 2,3m * Sau khi qua bể sinh học kị khí: - Hàm lượng BOD5 giảm 50%, còn lại: L2 = L1 x (100 – 50)% = 266 x (100 – 50)% = 133 (mg/l) - Hàm lượng COD giảm 40%, còn lại: L1.COD = Lv.COD x (100 – 40)% = 350 x (100 – 40)% = 210 (mg/l) - Hàm lượng TSS giảm 35%, còn lại: C2 = C1 x (100 - 35)% = 192 x (100 – 35)% = 125(mg/l). 3.1.4. Bể Aerotank Aerotank là một trong những công trình thường được sử dụng trong phương pháp xử lý nước thải bằng phương pháp hiếu khí nhân tạo. Phương pháp này dựa NGUYỄN CHƠN THÀNH Trang 39 trên nhu cầu oxy cần cung cấp cho sinh vật hiếu khí có trong nước thải hoạt động và phát triển. Quá trình này của vi sinh vật gọi chung là các hoạt động sống, gồm hai quá trình: quá trình dinh dưỡng sử dụng các chất hữu cơ, các chất dinh dưỡng và các yếu tố vi lượng khác để xây dựng tế bào mới, phát triển tăng sinh khối, phục vụ cho sinh sản; quá trình phân huỷ các chất hữu cơ còn lại thành CO2 và nước. Cả hai quá trình trên đều cần oxy. Để đáp ứng nhu cầu oxy của hai quá trình trên người ta thường phải khuấy đảo khối nước hoặc sử dụng các biện pháp hiếu khí tích cực hơn như khí nén hoặc quạt gió với áp lực cao. 3.1.4.1. Nguyên lý làm việc của bể aerotank Nước thải sau khi đã xử lý