Đồ án Tính toán, thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt khu dân cư phường Trường Thạnh, quận 9, công suất 600 m3/ngày đêm

lý yếm khí:      +  25 - 40oC: Đây là khoảng nhiệt độ thích hợp cho các vi sinh vật ưa ấm.      + 50 - 65oC: Nhiệt độ thích hợp cho các vi sinh vật ưa nhiệt. Nói chung khi nhiệt độ tăng tốc độ sinh khí tăng nhưng ở nhiệt độ trong khoảng 40 - 45oC thì tốc độ sinh khí giảm vì khoảng nhiệt độ này không thích hợp cho cả hai loại vi khuẩn, nhiệt độ trên 60oC tốc độ sinh khí giảm đột ngột và quá trình sinh khí bị kềm hãm hoàn toàn ở 65oC trở lên.  Hình 2.35. Ảnh hưởng của nhiệt độ lên khả năng sinh khí của hầm ủ Ở các nước vùng ôn đới nhiệt độ môi trường thấp; do đó tốc độ sinh khí chậm và ở nhiệt độ dưới 10oC thể tích khí sản xuất được giảm mạnh. Để cải thiện tốc độ sinh khí người ta có thể dùng Biogas đun nóng nguyên liệu nạp, hoặc đun nước nóng để trao đổi nhiệt qua các ống hình xoắn ốc lắp đặt sẵn trong lòng hầm ủ. Ngoài ra người ta còn dùng các tấm nhựa trong để bao hầm ủ lại, nhiệt độ bên trong tấm nhựa trong sẽ cao hơn nhiệt độ môi trường từ 5 - 10oC, hoặc thiết kế cho phần trên hầm ủ chứa nước và lượng nước này được đun nóng lên bằng bức xạ mặt trời, hoặc tạo lớp cách nhiệt với môi trường bằng cách phủ phân compost hoặc lá cây lên hầm ủ. + Ảnh hưởng của pH và độ kiềm (alkalinity): pH trong hầm ủ nên được điều chỉnh ở mức 6,6 - 7,6 tối ưu trong khoảng 7 - 7,2 vì tuy rằng vi khuẩn tạo acid có thể chịu được pH thấp khoảng 5,5 nhưng vi khuẩn tạo methane bị ức chế ở pH đó. pH của hầm ủ có khi hạ xuống thấp hơn 6,6 do sự tích tụ quá độ các acid béo do hầm ủ bị nạp quá tải hoặc do các độc tố trong nguyên liệu nạp ức chế hoạt động của vi khuẩn methane. Trong trường hợp này người ta lập tức ngưng nạp cho hầm ủ để vi khuẩn sinh methane sử dụng hết các acid thừa, khi hầm ủ đạt được tốc độ sinh khí bình thường trở lại người ta mới nạp lại nguyên liệu cho hầm ủ theo đúng lượng quy định. Ngoài ra người ta có thể dùng vôi để trung hòa pH của hầm ủ. Alkalinity của hầm ủ nên được giữ ở khoảng 1.000 - 5.000 mg/L để tạo khả năng đệm tốt cho nguyên liệu nạp. + Ảnh hưởng của độ mặn: Thường trên 90% trọng lượng nguyên liệu là nước. TTNLM đã tìm hiểu khả năng sinh Biogas của hầm ủ tùy thuộc nồng độ muối trong nước. Kết quả cho thấy vi khuẩn tham gia trong quá trình sinh khí methane có khả năng dần dần thích nghi với nồng độ của muối ăn NaCl trong nước. Với nồng độ < 0,3% khả năng sinh khí không bị giảm đáng kể. Như vậy việc vận hành các hệ thống xử lý yếm khí tại các vùng nước lợ trong mùa khô không gặp trở ngại nhiều (Lê Hoàng Việt, 1988). + Các chất dinh dưỡng: Để bảo đảm năng suất sinh khí của hầm ủ, nguyên liệu nạp nên phối trộn để đạt được tỉ số C/N từ 25/1 - 30/1 bởi vì các vi khuẩn sử dụng carbon nhanh hơn sử dụng đạm từ 25 - 30 lần. Các nguyên tố khác như P, Na, K và Ca cũng quan trọng đối với quá trình sinh khí tuy nhiên C/N được coi là nhân tố quyết định. + Ảnh hưởng lượng nguyên liệu nạp: Ảnh hưởng của lượng nguyên liệu nạp có thể biểu thị bằng 2 nhân tố sau:      +  Hàm lượng chất hữu cơ biểu thị bằng kg COD/m3/ngày hay VS/m3/ngày      +  Thời gian lưu trữ hỗn hợp nạp trong hầm ủ HRT Lượng chất hữu cơ nạp cao sẽ làm tích tụ các acid béo do các vi khuẩn ở giai đoạn 3 không sử dụng kịp làm giảm pH của hầm ủ gây bất lợi cho các vi khuẩn methane. + Ảnh hưởng của các chất khoáng trong nguyên liệu nạp: Các chất khoáng trong nguyên liệu nạp có tác động tích cực hoặc tiêu cực đến quá trình sinh khí methane. Ví dụ ở nồng độ thấp Nikel làm tăng quá trình sinh khí. Các chất khóang này còn gây hiện tượng cộng hưởng hoặc đối kháng. Hiện tượng cộng hưởng là hiện tượng tăng độc tính của một nguyên tố do sự có mặt một nguyên tố khác. Hiện tượng đối kháng là hiện tượng giảm độc tính của một nguyên tố do sự có mặt của một nguyên tố khác. + Khuấy trộn: Khuấy trộn tạo điều kiện cho vi khuẩn tiếp xúc với chất thải làm tăng nhanh quá trình sinh khí. Nó còn làm giảm thiểu sự lắng đọng của các chất rắn xuống đáy hầm và sự tạo bọt và váng trên mặt hầm ủ. CHƯƠNG III CƠ SỞ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT 3.1. Thành phần nước thải sinh hoạt. Nước thải sinh hoạt là nước được thải bỏ sau khi sử dụng cho các mục đích sinh hoạt của công cộng: Tắm, giặt giũ, tẩy rửa, vệ sinh cá nhân,... chúng thường được thải ra từ các căn hộ, cơ quan, trường học, bệnh viện, chợ và các công trình công cộng khác. Lượng nước thải sinh hoạt của một khu dân cư phụ thuộc vào dân số, vào tiêu chuẩn cấp nước và đặc điểm của hệ thống thoát nước. Tiêu chuẩn cấp nước sinh hoạt cho một khu dân cư phụ thuộc vào khả năng cung cấp nước của các nhà máy hay các trạm cấp nước hiện có. Các trung tâm đô thị thường có tiêu chuẩn cấp nước cao hơn so với các vùng ngoại thành và nông thôn, do đó lượng nước thải sinh hoạt tính trên đầu người cũng có sự khác biệt giữa thành thị và nông thôn. Nước thải sinh hoạt ở các trung tâm đô thị thường được thoát bằng hệ thống thoát nước dẫn ra các sông rạch, còn ở vùng ngoại thành và nông thôn do không có hệ thống thoát nước nên nước thải thường được tiêu thoát tự nhiên vào các ao hồ hoặc thoát nước bằng biện pháp tự thấm. Thành phần của nước thải sinh hoạt gồm hai loại: + Nước thải nhiễm bẩn do bài tiết của con người từ các phòng vệ sinh. + Nước thải nhiễm bẩn do các chất thải sinh hoạt: Cặn bã từ nhà bếp, các chất trôi nổi kể cả làm vệ sinh sàn nhà. Nước thải sinh hoạt chứa nhiều chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học, ngoại ra còn có cả các thành phần vô cơ, vi sinh vật và vi trùng gây bệnh rất nguy hiểm. Các chất hữu cơ chứa trong nước thải sinh hoạt bao gồm các hợp chất như protein (40 – 50%), hydratcacbon(40 – 50%), gồm tinh bột, đường và xenlulo và các hợp chất béo (5 – 10%). Nồng độ chất hữu cơ trong nước thải sinh hoạt dao động trong khoảng 150 – 450mg/L theo trọng tải khô. Có khoảng 20 – 40% chất hữu cơ khó bị phân hủy sinh học. ở những khu dân cư đông đúc, điều kiện vệ sinh thấp kém, nước thải sinh hoạt không được xử lý thích đáng là một trong những nguồn gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng. Tính chất nước thải sinh hoạt : Nước thải sinh hoạt có nguồn gốc phát sinh từ nhu cầu sử sụng nước cho các hoạt động sống của con người, có các tính chất đặc trưng sau: Thải ra từ các thiết bị vệ sinh trong hộ gia đình như: Bồn tắm, chậu rửa, Lavabo, nhà xí, máy giặt,…chứa nhiều chất ô nhiễm hữu cơ và vi trùng. Dị thể phức hợp gồm nhiều chất bẩn dưới nhiều dạng khác nhau.Các chất bẩn là sản phẩm thải bỏ từ cơ chế sinh hoá từ quá trình sống con người và vật nuôi, protein, hydrate carbon, lipid, khoáng chất,…hoặc các loại chất thải rắn lẫn vào như: Giấy, gỗ, nylon, các chất tẩy rửa, các chất hoạt động bề mặt và đặc biệt là các loại vi khuẩn gây bệnh, trứng giun, các loại nấm mốc, rong rêu, ký sinh trùng,…Lưu lượng thải phụ thuộc vào tiêu chuẩn dùng nước tính trên đầu người. Bảng 3.1 Các chất ô nhiễm quan trọng trong quá trình xử lý nước thải sinh hoạt. Chất gây ô nhiễm Nguyên nhân được xem là quan trọng Các chất rắn lơ lửng Tạo nên bùn lắng và môi trường yếm khí khi nước thải chưa xử lư được thải vào môi trường. Biểu thị bằng đơn vị mg/L. Các chất hữu cơ có thể phân hủy bằng con đường sinh học Bao gồm chủ yếu là carbohydrate, protein và chất béo. Thường được đo bằng chỉ tiêu BOD và COD. Nếu thải thẳng vào nguồn nước, quá tŕnh phân hủy sinh học sẽ làm suy kiệt oxy ḥa tan của nguồn nước. Các mầm bệnh Các bệnh truyền nhiễm có thể lây nhiễm từ các vi sinh vật gây bệnh trong nước thải. Thông số quản lư là MPN (Most Probable Number). Các dưỡng chất N và P cần thiết cho sự phát triển của các sinh vật. Khi được thải vào nguồn nước nó có thể làm gia tăng sự phát triển của các loài không mong đợi. Khi thải ra với số lượng lớn trên mặt đất nó có thể gây ô nhiễm nước ngầm. Các chất ô nhiễm nguy hại Các hợp chất hữu cơ hay vô cơ có khả năng gây ung thư, biến dị, thai dị dạng hoặc gây độc cấp tính. Các chất hữu cơ khó phân hủy Không thể xử lư được bằng các biện pháp thông thường. Ví dụ các nông dược, phenols... Kim loại nặng Có trong nước thải thương mại và công nghiệp và cần loại bỏ khi tái sử dụng nước thải. Một số ion kim loại ức chế các quá tŕnh xử lư sinh học Chất vô cơ ḥa tan Hạn chế việc sử dụng nước cho các mục đích nông, công nghiệp Nhiệt năng Làm giảm khả năng băo ḥa oxy trong nước và thúc đẩy sự phát triển của thủy sinh vật Ion hydrogen Có khả năng gây nguy hại cho TSV Nguồn: Wastewater Engineering: Treatment, Diposal, Reuse, 1989. 3.2. Các chỉ tiêu cơ bản về chất lượng nước thải sinh hoạt. 3.2.1 Các chỉ tiêu lí học. Đặc tính lí học quan trọng nhất của nước thải gồm: Chất rắn tổng cộng, mùi, nhiệt độ, màu, độ đục. a. Chất rắn trong nước thải. Chất rắn trong nước thải bao gồm các chất rắn lơ lửng, chất rắn có khả năng lắng, các hạt keo và chất rắn hòa tan. Tổng các chất rắn (Total solid, TS) trong nước thải là phần còn lại sau khi đã cho nước thải bay hơi hoàn toàn ở nhiệt độ từ 103 - 105oC. Các chất bay hơi ở nhiệt độ này không được coi là chất rắn. Tổng các chất rắn được biểu thị bằng đơn vị mg/L. Trong nước thải sinh hoạt có khoảng 40 – 65% chất rắn nằm ở trạng thái lơ lửng. Tổng các chất rắn có thể chia ra làm hai thành phần: Chất rắn lơ lửng (có thể lọc được) và chất rắn hòa tan (không lọc được). Hàm lượng chất rắn lơ lửng được xác định bằng cách lọc một thể tích xác định mẫu nước thải qua giấy lọc và sấy giấy lọc ở 1050C đến khối lượng không đổi. Độ chênh lệch khối lượng giữa giấy lọc trước khi lọc mẫu và sau khi lọc mẫu trong cùng một điều kiện cân chính là lượng chất lơ lửng có trong một thể tích mẫu đã được xác định, phần cặn trên giấy lọc được đốt chấy thì các chất rắn dễ bị bay hơi bị cháy hoàn toàn. Các chất rắn bị bay hơi được xem như là phần vật chất hữu cơ. b. Mùi. Việc xác định mùi của nước thải ngày càng trở nên quan trọng. Đặc biệt là các phản ứng gay gắt của dân chúng đối các công trình xử lý nước thải không được vận hành tốt. Mùi của nước thải còn mới thường không gây ra các cảm giác khó chịu, nhưng một loạt các hợp chất gây mùi khó chịu sẽ tỏa ra khi nước thải bị phân hủy sinh học dưới các điều kiện yếm khí. Hợp chất gây mùi đặc trưng nhất là hydrosulfua (H2S – mùi trứng thối). Hợp chất khác, chẳng hạn như: Indol, skatol, cadaverin... được tạo dưới các điều kiện yếm khí có thể gây ra những mùi khó chịu hơn H2S. c. Nhiệt độ. Nhiệt độ của nước thải thường cao hơn so vơi nhiệt độ của nước cấp do việc xả ra các dòng nước nóng hoặc ấm từ các hoạt động sinh hoạt, thương mại...và nhiệt độ của nước thải thường thấp hơn không khí. Nhiệt độ của nước thải là một trong những thông số quan trọng bởi vì phần lớn các sơ đồ xử lý nước đều ứng dụng quá trình xử lý sinh học mà quá trình đó thường bị ảnh hưởng mạnh bởi nhiệt độ. Nhiêt độ của nước thải ảnh hưởng đời sống thủy sinh vật, sự hòa tan oxy trong nước. d. Độ màu. Độ màu của nước thải là do các Chất thải sinh hoạt, Nó có thể làm cản trở khả năng khuếch tán của ánh sáng vào nguồn nước gây ảnh hưởng đến khả năng quang hợp của hệ thủy sinh thực vật. Nó còn làm mất vẽ mỹ quan của nguồn nước nên rất dễ bị sự phản ứng của cộng đồng lân cận. e. Độ đục. Độ đục của nước thải là do các chất lơ lửng và các chất dạng keo chứa trong nước thải tạo nên. Đơn vị đo độ đục thông dụng NTU. 3.2.2. Các chỉ tiêu hóa học và sinh hóa. a. pH . pH của nước thải có một ý nghĩa quan trọng trong quá trình xử lý. Các công trình xử lý nước thải áp dụng các quá trình sinh học làm việc tốt khi pH nằm trong giới hạn từ 7 - 7,6. Như chúng ta đã biết môi trường thuận lợi nhất để vi khuẩn phát triển là môi trường có pH từ 7 - 8. Các nhóm vi khuẩn khác nhau có giới hạn pH hoạt động khác nhau. Ví dụ vi khuẩn nitrit phát triển thuận lợi nhất với pH từ 4,8 - 8,8, còn vi khuẩn nitrat với pH từ 6,5 - 9,3. Vi khuẩn lưu huỳnh có thể tồn tại trong môi trường có pH từ 1 - 4. Ngoài ra pH còn ảnh hưởng đến quá trình tạo bông cặn của các bể lắng bằng cách tạo bông cặn bằng phèn nhôm. Nước thải sinh hoạt pH dao động trong khoảng 6,9 – 7,8. b. Nhu cầu oxy hóa học.( Chemical Oxygen Demand, COD) Chỉ tiêu BOD không phản ánh đầy đủ về lượng tổng các chất hữu cơ trong nước thải, vì chưa tính đến các chất hữu cơ không bị oxy hóa bằng phương pháp sinh hóa và cũng chưa tính đến một phần chất hữu cơ tiêu hao để tạo nên tế bào vi khuẩn mới. Do đó để đánh giá một cách đầy đủ lượng oxy cần thiết để oxy hóa tất cả các chất hữu cơ trong nước thải người ta sử dụng chỉ tiêu nhu cầu oxy hóa học. Để xác định chỉ tiêu này, người ta thường dùng potassium dichromate (K2Cr2O7) để oxy hóa hoàn toàn các chất hữu cơ, sau đó dùng phương pháp phân tích định lượng và công thức để xác định hàm lượng COD. c. Nhu cầu oxy sinh học( biochemical oxygen demand, BOD ). Nhu cầu oxy sinh hóa là lượng oxy cần thiết để vi sinh vật oxy hóa các chất hữu cơ trong một khoảng thời gian xác định và được ký hiệu bằng BOD được tính bằng mg/L. Chỉ tiêu BOD phản ánh mức độ ô nhiễm hữu cơ của nước thải. BOD càng lớn thì nước thải (hoặc nước nguồn) bị ô nhiễm càng cao và ngược lại. Thời gian cần thiết để các vi sinh vật oxy hóa hoàn toàn các chất hữu cơ có thể kéo dài đến vài chục ngày tùy thuộc vào tính chất của nước thải, nhiệt độ và khả năng phân hủy các chất hữu cơ của hệ vi sinh vật trong nước thải. Để chuẩn hóa các số liệu người ta thường báo cáo kết quả dưới dạng BOD5 (BOD trong 5 ngày ở 20oC). Mức độ oxy hóa các chất hữu cơ không đều theo thời gian. Thời gian đầu, quá trình oxy hóa xảy ra với cường độ mạnh hơn và sau đó giảm dần. d. Nitơ. Nitơ có trong nước thải ở dạng các liên kết ở dạng vô cơ và hữu cơ. Trong đó nước thải sinh hoạt, phần lớn là liên kết hữu cơ là các chất có nguồn gốc protit, thực phẩm dư thừa. còn các Nitơ trong các liên kết vô cơ gồm các dạng khử NH4+, NH3 và các dạng oxy hóa: NO2- và NO3-. Tuy nhiên trong nước thải chưa xử lý, về nguyên tắc thường không có NO2- và NO3-. e. Chất hoạt động bề mặt. Chất hoạt động bề mặt là những chất hữu cơ gồm 2 phần: kị nước và ưa nước, tạo nên sự hòa tan của các chất đó trong dầu và trong nước. nguồn tạo ra các chất hoạt động bề mặt là việc sử dụng các chất tẩy rửa trong sinh hoạt. sự có mặt của chất hoạt động bề mặt trong nước thải ảnh hưởng đến tất cả các giai đoạn xử lý, các chất này làm cản trở quá trình lắng và các hạt lơ lửng, tạo nên hiện tượng sủi bọt trong các công trình xử lý, kìm hãm các quá trình xử lý sinh học. f. Oxy hòa tan( Dissolved oxygen, DO). Oxy hòa tan (DO) là một trong những chỉ tiêu quan trọng trong quá trình xử lý sinh học hiếu khí. Lượng oxy hòa tan trong nước thải ban đầu dẫn vào trạm xử lý thường bằng không hoặc rất nhỏ. Trong khi đó, trong các công trình xử lý sinh học hiếu khí thì lượng oxy hòa tan cần thiết không nhở hơn 2mg/L. h. Kim loại nặng và các chất độc hại. Kim loại nặng trong nước thải có ảnh hưởng đáng kể đến các quá trình xử lý, nhất là xử lý sinh học. Các kim loại nặng độc hại gồm: Niken, đồng, chì, crôm, thủy ngân, cadmi... i. Vi khuẩn và sinh vật khác trong nước thải. Các vi sinh vật hiện diện trong nước thải bao gồm các vi khuẩn, vi rút, nấm, tảo, nguyên sinh động vật, các loài động và thực vật bậc cao. Bảng 3.2. Loại và số lượng các vi sinh vật trong nước thải sinh hoạt. Sinh vật Số lượng cá thể/mL Tổng coliform 105 - 106 Fecal coliform 104 - 105 Fecal streptococci 105 - 104 Enterococci 102 - 103 Shigella Hiện diện Salmonella 100 - 102 Pseudomonas aeroginosa 101 - 102 Clostrium perfringens 101 - 103 Mycobacterium tuberculosis Hiện diện Cyst nguyên sinh động vật 101 - 103 Cyst của Giardia 10-1 - 102 Cyst của Cryptosporium 10-1 - 101 Trứng ký sinh trùng 10-2 - 101 Vi rút đường ruột 101 - 102 Nguồn: Feachem et al. 1983, trích bởi Chongrak 1989 Mức độ nhiễm bẩn vi sinh vật của nguồn nước phụ thuộc nhiều vào tình trạng vệ sinh trong khu dân cư và nhất là các bệnh viện. Đối với nước thải bệnh viện, bắt buộc phải xử lý cục bộ trước khi xả vào hệ thống thoát nước chung hoặc trước khi xả vào sông hồ. Nguồn nước bị nhiễm bẩn sinh học không sử dụng để uống được, thậm chí nếu số lượng vi khuẩn gây bệnh đủ cao thì nguồn nước này cũng không thể dùng cho mục đích giải trí như bơi lội, câu cá được. Các loài thủy sản trong khu vực ô nhiễm không thể sử dụng làm thức ăn tươi sống được vì nó là ký chủ trung gian của các ký sinh trùng gây bệnh. Bảng 3.3. Đặc tính của nước thải sinh hoạt (mg/L) Chỉ tiêu Nồng độ Cao Trung bình Thấp BOD5 400 220 110 COD 1.000 500 250 Đạm hữu cơ 35 15 8 Đạm amôn 50 25 12 Đạm tổng số 85 40 20 Lân tổng số 15 8 4 Tổng số chất rắn 1.200 720 350 Chất rắn lơ lửng 350 220 100 Nguồn: Metcalf and Eddy, 1979, trích bởi Chongrak 1989. 3.3. Xác định các thông số tính toán. Nội dung xác định các thông số tính toán cho trạm xử lý nước thải gồm: + Lưu lượng tính toán. + Nồng độ chất bẩn theo chất lơ lửng SS và theo BOD. + Dân số tính toán. + Mức độ cần thiết xử lý nước thải. 3.3.1. Xác định lưu lượng tính toán nước thải khu dân cư Phường Trường Thạnh. + Lưu lượng nước thải trung bình ngày đêm () được thính theo công thức sau: (m3/ngđ) Trong đó: qtb = Tiêu chuẩn thoát nước trung bình, qtb = 160 (L/ng.ngđ) N = Dân số của khu dân cư Phường Trường Thạnh, N = 3644 (người) + Lưu lượng nước thải trung bình giờ (): (m3/h) + Lưu lượng nước thải trung bình giây (): 6,75 (L/s) + Lưu lượng nước thải lớn nhất ngày đêm (): 801,68 (m3/ngđ) Trong đó: qmax = Tiêu chuẩn thoát nước ngày dùng nước lớn nhất, qmax = 220 (L/ng.ngđ) + Lưu lượng lớn nhất giờ (Qmax.h): (m3/h) Trong đó: Kch = Hệ số không điều hòa chung của nước thải lấy theo quy định ở điều 2.12- Tiêu chuẩn xây dựng TCXD-51-84. Và có thể tham khảo theo bảng 3.4. + Lưu lượng nước thải lớn nhất giây (Qmax.s). (L/s) Trong đó: = 6,748 (l/s), theo bảng 3.4 Kch= 2,8 Bảng 3.4: Tiêu chuẩn xây dựng TCXD-51-84. Qtb.s(L/s) 5 15 30 50 100 200 300 500 800 1250 Kch 3,0 2,5 2,0 1,8 1,6 1,4 1,35 1,25 1,2 1,15 Nguồn: Tiêu chuẩn xây dựng TCXD – 51 - 84 Bảng 3.5: Phân bố lưu lượng nước thải của khu dân cư P. Trường Thạnh. Các giờ Nước thải Các giờ Nước thải % Q m3 % Q m3 0 – 1 1 – 2 2 – 3 3 – 4 4 – 5 5 – 6 6 – 7 7 – 8 8 – 9 9 – 10 10 – 11 11 – 12 1,85 1,85 1,85 1,85 1,85 4,80 5,00 5,00 5,65 5,65 5,65 5,25 11,1 11,1 11,1 11,1 11,1 28,8 30 30 33,9 33,9 33,9 31,5 12 – 13 13 – 14 14 – 15 15 – 16 16 – 17 17 – 18 18 – 19 19 – 20 20 – 21 21 – 22 22 – 23 23 - 24 5,00 5,25 5,65 5,65 5,65 4,85 4,85 4,85 4,85 3,45 1,85 1,85 30 31,5 33,9 33,9 33,9 29,1 29,1 29,1 29,1 20,7 11,1 11,1 Tổng cộng 24 100 600 Nguồn: Từ tài liệu xử lý nước thải đô thị & công nghiệp, GS,TS Lâm Minh Triết, NXB Đại học Quốc Gia TP.HCM, 2010) + Lượng nước thải lớn nhất giờ QMax = 33,9 m3/h (theo bảng 3.5) + Lưu lượng nước thải lớn nhất giây L/s + Lượng nước thải nhỏ nhất giờ QMin = 11,1 m3/h (theo bảng 3.5) + Lưu lượng nước thải nhỏ nhất giây L/s 3.3.2. Xác định nồng độ bẩn của nước thải. Hai chỉ tiêu cơ bản để tính toán thiết kế công nghệ xử lý nước thải là: + Hàm lượng chất lơ lửng (SS),C + Nhu cầu oxy sinh học (BOD),L Hàm lượng các chất lơ lửng trong nước thải sinh hoạt có thể tính theo công thức: (mg/L) Trong đó: nll = Tải lượng chất rắn lơ lửng của nước thải sinh hoạt tính cho một người trong ngày đêm, lấy theo điều 6.1.6(TCXD -51- 84) nll = 50 - 55g/ng.ngđ. Lấy nll = 55g/ng.ngđ. qtb = Tiêu chuẩn thoát nước trung bình. Qtb = 160 L/ng.ngđ. Hàm lượng BOD20 trong nước thải sinh hoạt được tính theo công thức: (mg/L) Trong đó: - nNOS = Tải lượng chất bẩn theo BOD của nước thải sinh hoạt tính cho một người trong ngày đêm lấy theo điều 6.1.6 (TCXD -51- 84),nBOD = 30- 35(g/ng.ngđ), chọn nBOD = 35(g/ng.ngđ). - qtb = Tiêu chuẩn thoát nước trung bình. Qtb = 160 (L/ng.ngđ). 3.3.3. Xác định mức độ cần xử lý nước thải. Để lựa chọn phương án và công nghệ xử lý nước thải thích hợp bảo đảm hiệu quả xử lý đạt tiêu chuẩn xả vào sông Đồng Nai (nguồn loại A) với các yêu cầu cơ bản theo bảng 3.6. Bảng 3.6: Mức độ yêu cầu xử lý các chỉ tiêu. Chỉ tiêu Đơn vị Giá trị Tiêu chuẩn Lơ lửng (C) mg/l 343,75 22 BOD20 (L) mg/l 218,75 15 - 20 Mức độ xử lý cần thiết thường được xác định theo: + Hàm lượng chất lơ lửng (phục vụ tính toán công nghệ xử lý cơ học). + Hàm lượng BOD20 (Phục vụ cho việc tính toán các công trình và công nghệ xử lý sinh học) Mức độ cần xử lý nước thải theo chất lơ lửng được tính theo công thức: Trong đó: m = Tải lượng chất rắn lơ lửng của nước thải sinh hoạt sau khi xử lý cho phép xả vào nguồn nước m = 22 mg/l Ctc = Hàm lượng chất lơ lửng trong hỗn hợp nước thải Ctc = 343,75 mg/L. Mức độ cần thiết xử lý nước thải theo BOD20: Trong đó: Lt = Tải lượng BOD20 của nước thải sinh hoạt sau khi xử lý cho phép xả vào nguồn nước Lt = 15 mg/l. Ltc = Hàm lượng BOD20 của hỗn hợp nước thải Ltc = 309,5 mg/L. Kết quả tính toán về mức độ cần thiết xử lý nước thải của các phương án đang xét cho thấy cần thiết phải xử lý sinh học hoàn toàn. 3.4. Đề xuất các phương án xử lý nước thải sinh hoạt. SCR 1 2 3 5 6 7 1a 1b 7 Clo rua vôi Nước tuần hoàn khi BOD cao 4 Phương án 1: Bể lọc sinh học nhỏ giọt. Đường nước : Đường cặn, cát, bùn : Đường clorua vôi : Hình 3.1: Sơ đồ công nghệ sử dụng bể lọc sinh học nhỏ giọt Hầm tiếp nhận; 2. Bể lắng cát, 3 Bể lắng I; 4.Bể làm thoáng sơ bộ (nếu cần); 5. Bể lọc sinh học nhỏ giọt; 6. Bể lắng II; 7. Bể tiếp xúc khử trùng; 8. Sân phơi bùn; 1a, 1b. Thùng chứa rác và cát; SCR. Song chắn rác. Thuyết minh quy trình công nghệ lựa chọn: Nước thải từ hệ thống cống chính của thành phố được trạm bơm đưa về ngăn tiếp nhận (1) của trạm xử lý, từ đây theo hệ thống mương dẩn đến song chắn rác (2) để loại bỏ các tạp chất có kích thước lớn. Nước thải sau khi qua song chắn rác sẽ được tiếp tục theo hệ thống mương chảy vào bể lắng cát thổi khí (3). Tại đây, diễn ra quá trình loại bỏ cát , sỏi, đá,…Từ đây, các loại cặn, rác từ song chắn rác và đá, sỏi,…sẽ được đưa đi đổ bỏ ở bãi rác thành phố. Từ bể lắng cát, nước thải sẽ được đưa vào bể lắng I, việc loại bỏ một phần các chất lơ lửng được diễn ra tại đây. Sau khi qua bể lắng I, nước thải được tiếp tục qua bể lọc sinh học. Quá trình xử lý sinh học được diễn ra đầu tiên ở bể lọc sinh học nhỏ giọt, tại đây nước được phân phối đều khắp bề mặt lớp vật liệu lọc là đá sỏi, sau khi qua lớp vật liệu lọc sẽ được đưa qua bể lắng II để lắng các hợp chất lơ lửng là kết quả của quá trình phân huỷ sinh học sau khi qua bể lọc sinh học.Bùn hoạt tính tại bể lắng I và II sẽ được nén ớ máy nén bùn và đưa đi phơi ở sân phơi bùn. Do các nguốn tiếp nhận nước thải trong khu vực nghiên cứu chỉ là nguốn nước thuộc loại B (sử dụng cho mục đích cấp nước sinh hoạt) nên nước sau khi qua bể lắng II phải được khử trùng trước khi thải ra nguồn tiếp nhận là sông Đồng Nai. Phương án 2: Bể Aeroten 1 2 4 4 6 7 1a 1b 8 Clo rua vôi Bùn tuần hoàn 5 SCR 3 Đường nước : Đường cặn, cát, bùn : Đường clorua vôi : Hình 3.2: Sơ đồ công nghệ sử dụng bể Aeroten. 1.Hầm tiếp nhận; 2. Bể lắng cát; 3. Bể điều hòa; 4. Bể lắng I; 5. Bể Aeroten; 6. Bể lắng II; 7. Bể tiếp xúc khử trùng; 8. Sân phơi bùn; 1a, 1b.Thùng chứa rác và cát; SCR. Song chắn rác. Thuyết minh quy trình công nghệ lựa chọn: Nước thải từ hệ thống cống chính của thành phố được trạm bơm đưa về ngăn tiếp nhận (1) của trạm xử lý, từ đây theo hệ thống mương dẩn đến song chắn rác (2) để loại bỏ các tạp chất có kích thước lớn. Nước thải sau khi qua song chắn rác sẽ được tiếp tục theo hệ thống mương chảy vào bể lắng cát thổi khí (3). Tại đây, diễn ra quá trình loại bỏ cát, sỏi, đá,…Từ đây, các loại cặn, rác từ song chắn rác và đá, sỏi,…sẽ được đưa đi đổ bỏ ở bãi rác thành phố. Từ bể lắng cát, nước thải sẽ được đưa vào bể điều hòa để điều hòa lưu lượng và nồng độ sau đó đưa sang bể lắng I, việc loại bỏ một phần các chất lơ lửng được diễn ra tại đây. Sau khi qua bể lắng I, nước thải được tiếp tục làm thoáng để giảm nồng độ SS sao cho SS ≤150 mg/l để tiếp tục được xử lý sinh học cho phù hợp. Quá trình xử lý sinh học được diễn ra đầu tiên ở bể Aeroten, tại đây nước được trộn đều với bùn hoạt tính và được cung cấp oxy cho quá trình oxy hóa chất hữu cơ, sau nước thải cùng với bùn sẽ được đưa qua bể lắng II để lắng bùn trong nước. Bùn hoạt tính tại bể lắng II một phần tuần hoàn lại bể Aeroten để bổ sung thêm vi sinh vật cho bể xử lý sinh học, phần bùn dư được đưa đến bể nén và đưa đến sân phơi bùn. Do các nguốn tiếp nhận nước thải trong khu vực nghiên cứu chỉ là nguốn nước thuộc loại B (sử dụng cho mục đích cấp nước sinh hoạt) nên nước sau khi qua bể lắng II phải được khử trùng trước khi thải ra nguồn tiếp nhận là sông Đồng Nai. 1 2 4 5 6 1a 1b 7 Clo rua vôi Bùn tuần hoàn SCR 4 Phương án 3: Mương oxy hóa (MOT). Đường nước : Đường cặn, cát, bùn : Đường clorua vôi : Hình 3.3: Sơ đồ công nghệ sử dụng mương oxy hóa (MOT) 1.Hầm tiếp nhận; 2. Bể lắng cát, 3 Bể lắng I; 4. Mương oxy hóa; 5. Bể lắng II; 6. Bể tiếp xúc khử trùng; 7. Sân phơi bùn; 1a, 1b. Thùng chứa rác và cát; SCR. Song chắn rác. Thuyết minh quy trình công nghệ lựa chọn: Nước thải từ hệ thống cống chính của thành phố được trạm bơm đưa về ngăn tiếp