Đồ án Tính toán thiết kế trạm xử lý nước thải Trường Cao Đẳng Nghề Đồng An – Tỉnh Bình Dương, công suất 1000m3/ngày đêm

ợc vi khuẩn tiết ra enzym ngoại bào, phân huỷ thành những chất đơn giản hơn rồi sẽ thẩm thấu qua màng tế bào và bị oxy hoá tiếp thành sản phẩm cung cấp vật liệu cho tế bào hoặc sản phẩm cuối cùng là CO2 và nước. Các hợp chất hữu cơ ở dạng hoà keo hoặc ở dạng các chất lơ lửng khó hoà tan là các hợp chất bị oxy hoá bằng vi sinh vật khó khăn hoặc xảy ra chậm hơn. Hiệu quả làm sạch của bể Aerotank phụ thuộc vào: đặc tính thuỷ lực của bể hay còn gọi là hệ số sử dụng thể tích của bể, phương pháp nạp chất nền vào bể và thu hỗn hợp bùn hoạt tính ra khỏi bể, kiểu dáng và đặc trưng của thiết bị làm thoáng nên khi thiết kế phải kể đến ảnh hưởng trên để chọn kiểu dáng và kích thước bể cho phù hợp. Các loại bể Aerotank truyền thống thường có hiệu suất xử lý cao. Tuy nhiên trong quá trình hoạt động của bể cần có thêm các bể lắng I (loại bớt chất bẩn trước khi vào bể) và lắng II( lắng cặn, bùn hoạt tính). Trong điều kiện hiện nay, diện tích đất ngày càng hạn hẹp. Vì thế càng giảm được thiết bị hay công trình xử lý là càng tốt. Để khắc phục tình trạng trên thì có các bể đáp ứng được nhu cầu trên: bể SBR, bể Unitank, bể sinh học hiếu khí có giá thể tiếp xúc... Công nghệ Unitank. Unitank là công nghệ hiếu khí xử lý nước thải bằng bùn hoạt tính, quá trình xử lý liên tục và hoạt động theo chu kỳ. Nhờ quá trình điều khiển linh hoạt cho phép thiết lập chế độ xử lý phù hợp với nước thải đầu vào cũng như mở rộng chức năng loại bỏ Phospho và Nitơ khi cần thiết. Việc thiết kế hệ thống Unitank dưa trên một loạt các nguyên tắc và quy luật riêng, khác với các hệ thống xử lý nước thải bùn hoạt tính truyền thống. Về cấu trúc, Unitank là là một khối bể hình chữ nhật được chia làm 3 khoang thông nhau qua bức tường chung. Hai khoang ngoài có thêm hệ thống máng răng cưa nhằm thực hiện hai chức năng vừa là bể sục khí để vi sinh vật oxy hoá các chất hữu cơ gây bẩn vừa là bể lắng II tách bùn ra khỏi nước đã xử lý. Hệ thống đường ống đưa nước thải vào Unitank được thiết kế để đưa nước thải vào từng khoang tuỳ theo từng pha. Nước thải sau xử lý theo máng răng cưa ra ngoài bể chứa nước sạch, bùn sinh học dư cũng được đưa ra khỏi hệ thống Unitank từ hai khoang ngoài. Cũng giống như các hệ thống xử lý sinh học khác, Unitank xử lý nước thải với dòng vào và dòng ra liên tục theo chu kỳ, mỗi chu kì gồm hai pha chính và hai pha phụ. Thời gian của pha chính là ba giờ và thời gian của pha phụ là một giờ (có thể điều chỉnh được). Thời gian của pha chính và pha phụ được tính toán và chương trình hoá dựa vào lưu lượng, tính chất nước thải đầu vào và tiêu chuẩn chất lượng nước thải xử lí đầu ra. Toàn bộ hệ thống Unitank được điều khiển tự động bởi bộ PLC đã được máy tính lập trình sẵn theo tính chất đặc trưng của nước thải và theo số liệu thực nghiệm. Bể Aerotank hoạt động gián đoạn theo mẻ (SBR). Bể Aerotank hoạt động gián đoạn theo mẻ là một dạng công trình xử lý sinh học nước thải bằng bùn hoạt tính. Trong đó tuần tự diễn ra các quá trình thổi khí, lắng bùn và gạn nước thải. Do hoạt động gián đoạn nên số ngăn tối thiểu là hai để có thể xử lý liên tục. Trong bể quá trình thổi khí và quá trình lắng được thực hiện trong cùng một bể phản ứng do đó có thể bỏ qua bể lắng II. Quá trình hoạt động diễn ra trong một ngăn và gồm 5 giai đoạn: Pha làm đầy: Có thể vận hành với 3 chế độ làm đầy tĩnh, làm đầy hoà trộn và làm đầy sục khí nhằm tạo môi trường khác nhau cho các mục đích khác nhau. Thời gian pha làm đầy có thể chiếm từ 25 – 30%. Pha phản ứng (sục khí): Ngừng đưa nước thải vào. Tiến hành sục khí. Hoàn thành các phản ứng sinh hoá có thể được bắt đầu từ pha làm đầy. Thời gian phản ứng chiếm khoảng 30% chu kì hoạt động. Pha lắng: Điều kiện tĩnh hoàn toàn được thực hiện (không cho nước thải vào, không rút nước ra, các thiết bị khác đều tắt) nhằm tạo điều kiện cho quá trình lắng. Thời gian chiếm khoảng từ 5 – 30% chu kỳ hoạt động. Pha tháo nước sạch Pha chờ: Áp dụng trong hệ thống có nhiều bể phản ứng, có thể bỏ qua trong một số thiết kế. Thời gian hoạt động có thể tính sao cho phù hợp với từng loại nước thải khác nhau và mục tiêu xử lý. Nồng độ bùn trong bể thường khoảng từ 1500 – 2500 mg/l. Chu kỳ hoạt động của bể được điều khiển bằng rơle thời gian. Trong ngăn bể có thể bố trí hệ thống vớt váng, thiết bị đo mức bùn… * Ưu điểm của bể Aerotank hoạt động gián đoạn: Bể có cấu tạo đơn giản, dễ vận hành. Hiệu quả xử lí cao do các quá trình hoà trộn nước thải với bùn, lắng bùn cặn … diễn ra gần giống điều kiện lí tưởng. BOD5 của nước thải sau xử lí thường thấp hơn 20mg/l, hàm lượng cặn lơ lửng từ 3-25mg/l và N-NH3 khoảng từ 0.3-12mg/l. Sự dao động lưu lượng nứơc thải ít ảnh hưởng đến hiệu quả xử lí. Bể làm việc không cần lắng II. Trong nhiều trường hợp, có thể bỏ qua bể điều hoà và bể lắng I. Đây là một ưu điểm lớn của bể aerotank hoạt động gián đoạn trong điều kiện đất đai bị giới hạn trong thành phố do tiết kiệm được công trình. * Nhược điểm chính của bể: là công suất xử lí nhỏ và để bể hoạt động có hiệu quả thì người vận hành phải có trình độ và theo dõi thường xuyên các bước xử lý nước thải. Hình 2.2: Sơ đồ nguyên lý hoạt động của bể SBR Bể lọc sinh học hiếu khí. Bể lọc sinh học hiếu khí hoạt động dựa vào sự sinh trưởng bám dính của vi sinh vật. Bể lọc sinh học (hay còn gọi là biophin) thường phân biệt làm hai loại: bể biophin với lớp vật liệu lọc không ngập nước (bể biophin nhỏ giọt, bể biophin cao tải) và bể biophin với lớp vật liệu lọc ngập trong nước. a. Bể biophin nhỏ giọt. Bể biophin nhỏ giọt dùng để xử lý sinh học nước thải hoàn toàn với hàm lượng nước sau khi xử lý đạt tới 15mg/l (hiệu suất xử lý có thể là 90% và có thể còn cao hơn nữa). Trong bể lọc, chất các lớp vật liệu có độ rỗng và diện tích mặt tiếp xúc trong một đơn vị thể tích lớn nhất trong điều kiện có thể. Nước thải được hệ thống phân phối phun thành giọt đều khắp trên bề mặt lớp vật liệu. Nước sau khi chạm lớp vật liệu chia thành các hạt nhỏ chảy thành màng mỏng qua khe lớp vật liệu đi xuống dưới. Trong thời gian chảy như vậy nước thải tiếp xúc với màng nhầy gelatin do vi sinh vật tiết ra bám quanh vật liệu lọc. Sau một thời gian màng nhầy gelatin tăng lên ngăn cản oxy của không khí không vào trong lớp màng nhầy được. Do không có oxy, tại lớp trong của màng nhầy sát với bề mặt cứng của vật liệu lọc, vi khuẩn yếm khí phát triển tạo ra sản phẩm phân huỷ yếm khí cuối cùng là khí metan và CO2 làm tróc lớp màng ra khỏi vật cứng rồi bị nước cuốn xuống phía dưới. Trên mặt hạt vật liệu lọc lại hình thành lớp màng mới, hiện tượng này được lặp đi lặp lại tuần hoàn và nước thải được làm sạch BOD và chất dinh dưỡng. Để tránh hiện tượng tắc nghẽn trong hệ thống phun, trong khe rỗng lớp vật liệu, trước bể nhỏ giọt phải thiết kế song chắn rác, lưới chắn, lắng đợt I. Nước sau bể lọc có nhiều bùn lơ lửng do các màng sinh học tróc ra nên phải xử lý tiếp bằng lắng II. Yêu cầu chất lượng nước thải trước khi vào biophin là hàm lượng BOD5 không quá 220mg/l (theo điều 6.14.12 TCXD-51-84) và hàm lượng chất lơ lửng cũng không quá 150mg/l. Vì cần có các công trình trước đó nhằm làm giảm lượng chất bẩn để biophin làm việc có hiệu quả. Vật kiệu lọc tốt nhất là vật liệu có diện tích mặt tiếp xúc trong một đơn vị thể tích thể tích lớn, độ bền cao theo thời gian, giá rẻ và không bị tắc nghẽn. Có thể chọn vật liệu lọc là than đá cục, đá cục, cuội sỏi lớn, đá ong có kích thước trung bình 60-100mm. Nếu kích thước vật liệu nhỏ sẽ giảm độ rỗng gây tắc nghẽn cục bộ. Nếu kích thước vật liệu lớn thì diện tích mặt tiếp xúc bị giảm nhiều, làm giảm hiệu suất xử lý. Chiều cao lớp vật liệu khoảng 1,5-2,5m. Ngày nay, vật liệu lọc thông thường được thay bằng những tấm nhựa đúc lượn sóng, gấp nếp và các dạng khác nhau của quả cầu nhựa. Các loại này có đặc điểm là nhẹ, dễ lắp đặt và tháo dỡ. Bể thường được sử dụng trong trường hợp lưu lượng nước thải không lớn, từ 20 -1000m3/ngày. b. Bể biophin với lớp vật liệu lọc ngập nước: Phạm vi áp dụng của bể là BOD5 vào không quá 500mg/l và tốc độ lọc không quá 3m/h. Trong bể lọc sinh học có lớp vật liệu lọc ngập trong nước, nước thải vào bể lọc sẽ được trộn đều với không khí cấp từ ngoài vào qua dàn ống phân phối. Hỗn hợp khí-nước thải đi cùng chiều từ dưới lên qua lớp vật liệu lọc. Trong lớp vật liệu lọc xảy ra quá trình khử BOD5, và chuyển hoá NH4+ thành NO3-, lớp vật liệu lọc có khả năng giữ lại cặn lơ lửng. Khi tổn thất trong lớp vật liệu lọc đến 0,5m thì xả bể lọc. Nước xả rửa lọc được dẫn về bể lắng kết hợp đông tụ sinh học để tạo điều kiện thuận lợi cho lọc sinh học này. Bể lọc sinh học dùng vật liệu nổi có khả năng giữ được trong khe rỗng các vẫy tróc của màng vi sinh vật bám quanh hạt, nên mặc dù cường độ thổi gió lớn nhưng hàm lượng cặn lơ lửng trong nước thải ở đầu ra không vượt quá 20mg/l. Do đó có thể không cần bể lắng đợt II, chỉ cần đưa đến bể khử trùng. Hình 2.3: Bể biophin với lớp vật liệu lọc ngập nước. Bể sinh học hiếu khí với giá thể tiếp xúc cố định. Bể Aerotank thông thường chỉ xử lý được các hợp chất hữu cơ mà không có khả năng xử lý triệt để N có trong nước thải. Để cải thiện hiệu quả xử lý của bể Aerotank, bể sinh học hiếu khí có giá thể tiếp xúc cố định là sự kết hợp giữa công nghệ xử lý bằng bùn hoạt tính và lọc bám dính, có khả năng xử lý hiệu quả các hợp chất hữu cơ và N, P có trong nước thải. Bên cạnh đó, bể này có hiệu quả xử lý cao hơn bể Aerotank là do ngoài quá trình xử lý bằng bùn hoạt tính (activated sludge) còn đồng thời xảy ra quá trình sinh trưởng bám dính của các vi sinh vật trên lớp vật liệu giá thể (biofilm). Hiện nay, trên thị trường có nhiều loại giá thể như giá thể dạng sợi, dạng tấm, giá thể hình cầu… Việc bố trí các giá thể vào bể sinh học hiếu khí nhằm mục đích tăng nồng độ sinh khối bùn trong một đơn vị thể tích, nâng cao hiệu quả xử lý BOD, N, P, đồng thời tiết kiệm được mặt bằng cũng như chi phí đầu tư, xây dựng hệ thống xử lý nước thải. Hiệu quả xử lý Nitơ của bể sinh học hiếu khí có giá thể tiếp xúc cao hơn so với bể Aerotank được giải thích là do trong bể có sự kết hợp của cả hai quá trình: nitrat hóa và khử nitrat hóa. Các vi sinh vật sinh sống trên bề mặt của vật liệu tiếp xúc có khả năng tạo ra các bông bùn sinh học chứa đồng thời cả vùng hiếu khí và vùng thiếu khí. Theo Van Huyssteen và cộng sự (1990), sự tồn tại của vùng hiếu khí và vùng thiếu khí là điều kiện thích hợp cho các quá trình xử lý Nitơ trong nước thải. Vì lý do đó, bể hiếu khí có giá thể tiếp xúc cố định được cho là nguyên nhân chính giúp tăng hiệu quả xử lý Nitơ. Cũng theo Van Huyssteen và cộng sự (1990), sự kết hợp của hai quá trình nitrat hóa và khử nitrat hóa trong việc xử lý Nitơ trong nước thải có thể được giải thích theo hai cơ chế sau. Đầu tiên, hỗn hợp bùn sinh học và nước thải di chuyển ra xa khỏi hệ thống sục khí trong bể sinh học theo dòng vận chuyển của chất lỏng kéo theo hàm lượng oxy hòa tan trong nước (DO-Dissolved Oxygen) thấp dần, tạo điều kiện thích hợp cho các phản ứng xảy ra trong môi trường thiếu khí. Tiếp đó, các bông bùn hoạt tính có thể chứa đồng thời hai vùng hiếu khí và thiếu khí do hàm lượng DO trong nước thải không thể khuếch tán vào toàn bộ bông bùn. Nitrat sinh ra từ quá trình nitrat hóa trong điều kiện hiếu khí có thể khuếch tán vào vùng thiếu khí bên trong cùng với cơ chất, tạo điều kiện thích hợp cho quá trình khử nitrat hóa xảy ra trong cùng một bông bùn. Với sự kết hợp của quá trình nitrat hóa và khử nitrat hóa, nồng độ Nitơ trong nước thải đầu vào được xử lý hiệu quả. Hiệu quả xử lý của bể sinh học hiếu khí sử dụng giá thể tiếp xúc có thể tham khảo trên thực tế tại trạm xử lý nước thải với công suất thiết kế 35.000 m3/ngày tại Geiselbullach (Germany). Sự khác nhau về hiệu quả xử lý khi sử dụng bể aerotank (trước khi cải tiến) và bể sinh học hiếu khí với giá thể tiếp xúc dạng sợi (sau khi cải tiến) thể hiện ở bảng sau: Bảng 2.3: So sánh hiệu quả xử lý giữa bể aerotank và bể sinh học hiếu khí sử dụng giá thể tiếp xúc . Thông số Loại bể BOD (mg/l) N-NH4+ (mg/l) MLSS (g/l) Vào Ra Vào Ra Aerotank 170 11 36 32 1,6 Hiếu khí tiếp xúc sử dụng giá thể tiếp xúc 148 4 39 1 6,0 Nguồn: T.H. Lessel on Upgrading and Nitrification By Submerged Bio-Film Reactors. Từ bảng số liệu trên, ta nhận thấy bể aerotank sau khi cải tiến thành bể sinh học hiếu khí với giá thể tiếp xúc , hiệu quả xử lý đã tăng lên rõ rệt. Cụ thể: hiệu quả xử lý BOD từ 93,5% tăng lên 97,3%; N-NH4+ từ 11,1% tăng lên 97,4%. Bên cạnh đó, nồng độ MLSS trong bể xử lý cũng tăng từ 1,6 đến 6,0 g/l. CHƯƠNG 3 LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHO TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ ĐỒNG AN 3.1. CƠ SỞ LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ 3.1.1. Địa điểm thiết kế. Hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt với công suất thiết kế 1000 m3/ngày của trường Cao Đẳng Nghề Đồng An được xây dựng ngay trong khuôn viên của trường. 3.1.2. Đặc tính nước thải đầu vào hệ thống xử lý. Nước thải sinh hoạt từ khu trường học sau khi đã được qua hầm tự hoại sẽ theo đường ống thoát nước dẫn về hệ thống xử lý nước thải tập trung của trường. Các thông số ô nhiễm đầu vào của nước thải sinh hoạt như sau: Bảng 3.1: Tính chất nước thải đầu vào hệ thống xử lý. STT Thông số Đơn vị Giá trị đầu vào Giá trị chọn thiết kế 01 pH -- 5,5 – 7,5 5,5 – 7,5 02 SS mg/l 40 – 150 150 03 COD mgO2/l 250 - 400 400 04 BOD5 mgO2/l 150 – 250 250 05 N-NH3 mg/l 25 - 35 35 06 PO43- mg/l 10 10 07 Dầu mỡ mg/l 10 – 50 50 08 Coliform MPN/100ml 106 – 107 107 Nguồn: Tham khảo các nguồn nước thải sinh hoạt của các trường học có tính chất tương tự. 3.1.3. Tiêu chuẩn thải nước. Nước thải sinh hoạt của trường sau khi qua hệ thống xử lý nước thải phải đạt quy chuẩn QCVN 14:2008/BTNMT (cột A) trước khi thải ra cống thoát nước chung của khu dân cư. Các thông số trong nước thải đầu ra như sau: Bảng 3.2: Tính chất nước thải đầu ra hệ thống xử lý STT Thông số Đơn vị QCVN 14:2008/BTNMT (Cột A) 01 pH -- 5 – 9 02 SS mg/l < 50 03 BOD5 mgO2/l < 30 04 N-NH3 mg/l < 5 05 N-NO3- mg/l < 30 06 PO43- mg/l < 6 07 Dầu mỡ mg/l < 10 08 Coliform MPN/100ml < 3000 Nguồn: QCVN 14:2008/BTNMT – Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải sinh hoạt. 3.1.4. Mức độ cần thiết xử lý nước thải. Mức độ cần thiết xử lý nước thải theo chất lơ lửng SS : Trong đó: C: Hàm lượng chất lơ lửng trong nước thải đầu vào, C = 150 mg/l m: Hàm lượng cho phép của chất lơ lửng trong nước thải đầu ra, chọn m = 20 mg/l Mức độ cần thiết xử lý nước thải theo BOD5: Trong đó: L: Hàm lượng BOD5 trong nước thải đầu vào, L = 250 mg/l Lt : Hàm lượng BOD5 cho phép trong nước thải đầu ra, Lt = 30 mg/l Từ kết quả tính toán về mức độ cần thiết xử lý nước thải cho trường học, ta nhận thấy là cần xử lý sinh học hoàn toàn. 3.2. LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ. 3.2.1. Các công nghệ xử lý được đề xuất. Việc lựa chọn công nghệ xử lý phụ thuộc vào các yếu tố sau: Dựa vào tính chất nước thải đầu vào Yêu cầu về chất lượng nước thải sau xử lý Quy mô công suất Chi phí đầu tư ban đầu và chi phí quản lý vận hành. Dựa vào những nguyên tắc và bảng tính chất nước thải trên chúng ta có thể chọn 1 trong 2 phương án sau đây: 3.2.1.1. Phương án 1 - dùng bể sinh học hiếu khí có giá thể tiếp xúc cố định dạng tấm. Sơ đồ công nghệ: Nước thải Xe chở bùn Nước dư Rác Hố thu Song chắn rác thô Bể điều hòa Bể hiếu khí giá thể Bể lắng Ra ngoài Bể khử trùng Khí Khí Clo Bùn tuần hoàn Bể nén bùn Máy ép bùn bùnbùn Thuyết minh công nghệ: Nước thải sinh hoạt từ trường học, sau khi qua các công trình xử lý sơ bộ như bể tự hoại để tách cặn lớn ra khỏi nước thải, sẽ theo hệ thống cống riêng chảy trọng lực về bể bơm của hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt tập trung. Từ đây nước thải sẽ được bơm vào bể điều hòa. Tại bể điều hòa, nước thải được điều hoà lưu lượng và nồng độ các thành phần trong nước thải. Sau đó, nước thải sẽ được bơm với lưu lượng cố định vào bể sinh học hiếu khí với giá thể tiếp xúc dạng tấm, tại đây sẽ xảy ra quá trình xử lý các chất bẩn hữu cơ, N, P trong nước thải nhờ các vi sinh bám dính trên bề mặt giá thể. Nhờ oxy cung cấp từ máy thổi khí, các vi sinh vật phát triển trên bề mặt giá thể tạo thành màng vi sinh. Màng vi sinh với mật độ vi sinh cao sẽ sử dụng chất hữu cơ hòa tan trong nước như nguồn năng lượng để sống và phát triển. Nước thải sau xử lý sinh học được dẫn qua bể lắng II để loại bỏ các vi sinh vật già bị bong tróc khỏi giá thể trôi theo dòng nước. Tại đây, cặn bùn sẽ được tách ra khỏi nước và lắng xuống đáy bể. Nước sau lắng sẽ chảy qua bể khử trùng. Tại đây, nước thải được khử trùng bằng chlorine để loại bỏ các vi trùng gây bệnh. Nước thải sau khi qua khử trùng đạt QCVN 14:2008/BTNMT (cột A), và được dẫn ra hệ thống cống chung của khu dân cư. Bùn tách ra trong bể lắng một phần sẽ được bơm hoàn lưu về bể sinh học hiếu khí trong khoảng thời gian đầu chạy khởi động hệ thống để giữ nồng độ bùn trong bể tại mức cố định (khi hệ thống hoạt động ổn định không cần hoàn lưu bùn), lượng bùn dư còn lại sẽ được bơm sang bể nén bùn. Nước dư từ bể nén bùn sẽ được đưa về bể bơm. Bùn trong bể sẽ được ép nhờ máy ép bùn và đem đi chôn lấp đúng quy định. 3.2.1.2. Phương án 2 (dùng bể Aerotank) Sơ đồ công nghệ: Nước dư Xe chở bùn Rác Hố thu Song chắn rác thô Bể điều hòa Bể Aerotank Bể lắng Nước thải Ra ngoài Bể khử trùng Khí Khí Clo Bùn tuần hoàn Bể nén bùn Máy ép bùn Thuyết minh công nghệ: Nước thải sinh hoạt từ khu trường học, sau khi qua các công trình xử lý sơ bộ như bể tự hoại để tách cặn lớn ra khỏi nước thải sẽ theo hệ thống cống riêng chảy trọng lực về bể bơm của hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt tập trung. Từ đây nước thải sẽ được bơm vào bể điều hòa. Tại bể điều hòa, nước thải được điều hoà lưu lượng và nồng độ các thành phần trong nước thải. Tại đây cũng đặt bơm để bơm luân phiên vào bể Aerotank . Nước thải vào bể Aerotank được xử lý bởi bùn hoạt tính nằm lơ lửng trong nước nhờ khuấy trộn bởi những đĩa sục khí nằm dưới đáy bể. Sau khi hàm lượng chất hữu cơ trong nước thải giảm xuống mức cho phép, nước tiếp tục sang bể lắng. Tại bể lắng, bùn hoạt tính sẽ được lắng xuống đáy bể, nước trong tràn qua bể khử trùng. Bùn sẽ được bơm tuần hoàn về bể Aerotank nhằm duy trì hàm lượng sinh khối trong bể sinh học. Tiếp tục, nước thải chảy sang bể khử trùng. Mục đích của khử trùng là tiêu diệt các loại vi trùng gây bệnh bằng chất oxy hoá trước khi xả thải vào nguồn tiếp nhận. Chất khử trùng được dùng là chlorine. Nước thải sau khi qua khử trùng đạt QCVN 14:2008/BTNMT (cột A), tiếp tục chảy ra hệ thống cống. Bùn dư từ bể được đưa vào bể nén bùn. Sau đó được bơm về máy ép bùn. Nước dư từ bể nén bùn và máy ép bùn sẽ được đưa về bể điều hòa. Sau đó, bùn được đem đi chôn lấp hợp vệ sinh. 3.2.2. Lựa chọn công nghệ tối ưu. Với những ưu thế vượt trội của công nghệ xử lý sinh học hiếu khí có sử dụng giá thể tiếp xúc cố định như : Hiệu quả xử lý cao các chất ô nhiễm hữu cơ, N, P; Tải lượng xử lý các chất hữu cơ cao hơn, do đó khối tích công trình nhỏ, thích hợp với những nơi không có nhiều diện tích đất xây dựng; Chịu được sốc tải trọng do có nhiều chủng vi sinh vật hiếu khí, hiếu khí và thiếu khí cùng tồn tại trong một công trình; chi phí và quy trình vận hành đơn giản, không cần nhân công trình độ cao. Ngoài ra, công nghệ xử lý sinh học hiếu khí với hệ vi sinh vật bám dính cố định còn có một số ưu điểm về mặt kỹ thuật như: - Diễn ra cả hai quá trình nitrification và denitrification. - Có khả năng đệm trong trường hợp nồng độ ô nhiễm của nước thải vào ở mức cao hoặc trong nước thải có chứa chất độc (nồng độ thấp). - Tiêu thụ sinh khối của các vi sinh vật khác nhau trong cùng quần thể vi sinh vật. - Giá thể vi sinh dạng tấm có cấu hình tối ưu làm tăng hiệu quả xử lý, giúp quá trình tách vi sinh vật già thuận lợi, tránh tình trạng vi sinh vật già bám quá lâu trên bề mặt giá thể. - Một ưu điểm nổi bật của công nghệ này là lượng bùn sinh ra chỉ bằng một phần ba lượng bùn khi áp dụng công nghệ xử lý với vi sinh vật lơ lửng. Do đó hệ thống giảm được khối lượng công trình cũng như chi phí xây dựng và xử lý bùn, đồng thời giảm thiểu được mùi hôi, tình trạng rơi vãi bùn trong quá trình thu gom, vận chuyển thường xuyên. Chính vì những ưu điểm trên, ta sẽ lựa chọn phương án 1 làm công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt cho trường Cao Đẳng Nghề Đồng An. CHƯƠNG 4 TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ TRONG HỆ THỐNG 4.1 HỐ BƠM TIẾP NHẬN Lưu lượng nước thải Trường Cao Đẳng Nghề Đồng An có lưu lượng nước thải trung bình: Qtb = 1000m3/ ngày.đêm. Lưu lượng giờ trung bình Qhtb = Qngàytb/24 = 1000/24 = 41,67 m3/h Lưu lượng giờ lớn nhất. Qhmax = Qhtb × k Trong đó: Qhtb: lưu lượng giờ trung bình. k: hệ số điều hòa, chọn k = 3 Qhmax = 41,67 × 3= 125 m3/h. Lưu lượng lớn nhất giây. q = Qhmax/3600 × 1000 =(1255 × 1000)/3600 = 34,72 l/s. 4.1.1 Thể tích hố bơm tiếp nhận Thể tích hố bơm Vh = Qhmax × t = 125 × (20/60) = 25(m3) Trong đó: t: là thơi gian lưu nước, t = 10 – 30 phút, chọn t = 20 phút Chọn chiều sâu hữu ích là 3(m) Chiều sâu an toàn lấy bằng chiều sâu đáy mương cuối cùng h = 1(m) Vậy chiều sâu tổng cộng: H = 3 + 1 + 0,2 = 3,7(m) Chọn hố bơm có tiết diện hình chữ nhật: Dài × rộng × cao =3 × 3 × 4,2 = 37,8(m3) Thể tích hữu ích: Dài × rộng × cao =3 × 3 × 3 =27(m3) >25m3 (đạt yêu cầu). Trong hố bơm đặt giỏ rác hình vuông, có thể kéo lên được để vệ sinh. 4.1.2 Chọn bơm nước thải Chọn bơm có đặc tính kỹ thuật: Loại : bơm chìm. Xuất xứ : Tsurumi – Japan. Model : 100P42.2 Lưu lượng : Q = 62.5 m3/h – H = 6m. Công suất : N = 2.2 kW Điện : 3 pha – 380V – 50Hz Số lượng : 02 bơm (2 bơm chạy) 4.1.3. Tính toán đường ống bơm nước hố bơm. Vận tốc dòng chảy trong điều kiện có bơm là: 2 – 3 m/s Chọn vb = 2.5 m/s Đường kính ống góp của bơm: D = Chọn ống inox SUS304 có đường kính DN150 (F168 x 2.8 mm) Bảng 4.1: Kết quả tính toán thiết kế bể bơm. Thông số Đơn vị Giá trị Thể tích hữu ích m3 27 Tổng thể tích xây dựng m3 37,6 Thời gian lưu nước phút 20 Kích thước bể bơm Chiều dài Chiều rộng Chiều cao hữu ích Chiều cao tổng cộng m m m m 3 3 3 4,2 Số lượng bơm chìm cái 2 Lưu lượng bơm m3/h 62.5 Cột áp của bơm m 6 Công suất của bơm kW 2.2 4.2. BỂ ĐIỀU HÒA. 4.2.1. Thể tích bể điều hòa Chọn thời gian lưu nước bể điều hòa: t = 8h Vđh = Q×8/24 = 1000x8/24 = 333(m3) Chọn: Chiều sâu mực nước H = 4(m) Chiều cao an toàn: H = 0.5(m) Tổng chiều cao: H =4 + 0.5 = 4.5(m) 4.2.2 Kích thước bể điều hòa Thể tich thực: Dài × rộng × cao = 12 × 7 × 4.5 = 378(m3) Thể tích chứa nước: Dài × rộng × cao = 12 × 7 × 4 = 336(m3) > 333 : Đạt yêu cầu Chọn bơm nhúng chìm đặt tại bể điều hòa. Loại : bơm chìm. Xuất xứ : Tsurumi – Japan. Model : 80B21.5 Lưu lượng : Q = 42 m3/h – H = 6m. Công suất : N = 1.5 kW Điện : 3 pha – 380V – 50Hz Số lượng : 02 bơm (1 bơm chạy, 1 bơm dự phòng) 4.2.3. Tính toán đường ống bơm nước bể điều hòa Vận tốc dòng chảy trong điều kiện có bơm là: 2 – 3 m/s Chọn vb = 2.5 m/s Đường kính ống góp của bơm: D = Chọn ống inox SS304 có đường kính DN80 (F90 x 2.1 mm) 4.2.4. Tính toán khuấy trộn Các dạng khuấy trộn ở bể điều hòa được thể hiện trong bảng: Bảng 4.2: Các dạng khuấy trộn ở bể điều hòa. Dạng khuấy trộn Giá trị Đơn vị Cơ khí 4 – 8 W/m3 thể tích bể Khí nén 10 – 15 lít/m3.phút(m3 thể tích bể) Nguồn: Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải – TS. Trịnh Xuân Lai Chọn khuấy trộn bể điều hòa bằng hệ thống thổi khí. Lượng khí cần cung cấp cho bể điều hòa: qkhí = R × Vđh(tt) = 0.015m3.m3/phút × 336 m3 = 5,04 (m3/phút) Trong đó: R: tốc độ khí nén, R = 0.01 – 0.015(m3.m3/phút). Chọn R = 0.015(m3.m3/phút) Vđh(tt) : thể tích thực tế bể điều hòa Chọn khuếch tán khí là đĩa phân phối khí thô có màng EPDM, đường kính: 144 mm, lưu lượng 100 l/phút Vậy số đĩa phân phối khí Chọn n = 50(cái) 4.2.5. Tính toán ống dẫn khí nén Tốc độ khí đặc trưng trong ống dẫn thể hiện ở bảng sau: Bảng 4.3: Tốc độ khí đặc trưng trong ống dẫn STT Đường kính (mm) Vận tốc (m/s) 01 25 – 75 (1 – 3”) 6 - 9 02 100 – 250 (4 – 10”) 9 – 15 03 300 – 610 (12 – 24”) 14 – 20 04 760 – 1500 (30 – 60”) 19 – 33 Với lưu lượng không khí: qk = 5,04(m3/phút) = 84(l/s) Chọn tốc độ khí trong ống dẫn: 9 (m/s) (tiêu chuẩn 9-15m/s) Đường kính ống phân phối chính vào bể điều hòa: Ta có: v = q/A A = q/v = 84(l/s)/(9×1000) = 9,33×10-3(m2) => Chọn ống inox SS304 có đường kính danh nghĩa DN100 (F 114 x 2.1mm) Bố trí 50 đĩa phân phối trong bể điều hòa thành 10 hàng, mỗi hàng 5 đĩa. Như vậy, từ ống chính ta phân làm 2 ống nhánh cung cấp khí cho bể. Lưu lượng khí qua mỗi ống nhánh: Đường kính ống nhánh A = q/v =0,021/10 = 2,1 x10-3 (m2) => Chọn ống PVC có đường kính DN50 (F 60 x 2.5 mm) Bảng 4.4: Kết quả tính toán thiết kế bể điều hòa. Thông số Đơn vị Giá trị Thể tích hữu ích m3 333 Tổng thể tích xây dựng m3 378 Thời gian lưu nước giờ 8 Kích thước bể điều hòa Chiều dài Chiều rộng Chiều cao hữu ích Chiều cao tổng cộng m m m m 12 7 4 4,5 4.3. BỂ SINH HỌC HIẾU KHÍ GIÁ THỂ ( BỂ FBR). Các số liệu tính toán bể sinh học hiếu khí: Lưu