Khóa luận Nghiên cứu mô hình bể lọc sinh học ứng dụng xử lí nước thải bệnh viện huyện Krôngnăng - Đăklăk

vì công nghệ đơn giản. Phương pháp yếm khí UASB [6] Nguyên lí xử lí kị khí Quá trình lên men acid (phân hủy hợp chất cao phân tử): Cellulose Acetate +rượu Lipid Acid hữu cơ Protein H20 ,CO2,NH3,H2S Biến chất hữu cơ đơn giản thành acid béo +chất hữu cơ hào tan. Quá trình lên metan hóa (lên men metan): Lấy năng lượng từ phản ứng tạo CH4. Không có sự hiện diện của oxy. Cần nhiệt độ cao. Sơ đồ công nghệ: Nước thải sinh hoạt, nước thải điều trị, giặt là Nước thải nhà bếp Nước thải tắm Nước thải vệ sinh Song chắn rác Bể tự hoại Bể Tiếp Nhận Bể tách dầu Bể Lắng 2 Bể UASB Bể điều hòa Bồn hoá chất Bể Nén Bùn Bể Khử Trùng Nguồn Tiếp Nhận Đem Xử Lí Máy Thổi Khí Bùn Hồi Lưu Bể Lắng 1 Hình 1.7.3: Quy trình xử lí nước thải bệnh viện bằng phương pháp UASB  Thuyết minh sơ đồ công nghệ phương pháp yếm khí: Về phần cơ bản giống sơ đồ công nghệ phương án 1 nhưng thay bể Aerotank bằng bể UASB. Trong bể UASB có lớp cặn tồn tại dạng lơ lửng chứa rất nhiều VSV yếm khí, nước thải sẽ tiếp xúc với các hạt cặn bùn này và xảy ra phản ứng sinh hóa , phần lớn các chất hữu cơ chuyển thành khí(trong đó 70-80% là khí methan, 20-30% là khí cacbonic và một số loại khí khác). Ưu điểm: Chi phí đầu tư, vận hành thấp. Lượng hóa chất cần bổ sung ít, không đòi hởi cấp khí, đỡ tốn năng lượng . Có thể thu hồi, tái sử dụng năng lượng từ biogas. Lượng bùn sinh ra ít, cho phép vận hành với tải trọng hữu cơ cao, giảm diện tích công trình. Công nghệ đơn giản. Nhược điểm: Thời gian vận hành bể UASB khá lâu. Khó kiểm soát trạng thái và kích thước hạt bùn. Dễ bị sốc tải khi chất lượng nước vào biến động. Bị ảnh hưởng bởi các chất hại. Hiệu quả xử lý thấp vì công nghệ đơn giản. 1.7.4. Phương pháp SBR (Sequency Batch Reactor) [7] Bể SBR là hệ thống xử lí nước thải với bùn hoạt tính theo kiểu làm đầy và xả cặn, hoạt động theo chu kì gián đoạn (do quá trình làm thoáng và lắng trong được thực hiện trong cùng một bể). Các bước xử lí trong chu kì hoạt động bể SBR gồm 5 giai đoạn: Giai đoạn 1: Bơm nước vào bể Giai đoạn 2: Khuấy trộn Giai đoạn 3: Sục khí Giai đoạn 4: Lắng Giai đoạn 5: Xả nước Tiếp tục thực hiện xử lí theo chu kì mẻ nước thải khác Sơ đồ quy trình công nghệ: Nước thải sinh hoạt, nước thải điều trị, giặt là Nước thải nhà bếp Nước thải tắm Nước thải vệ sinh Song chắn rác Bể tự hoại Bể Tiếp Nhận Bể tách dầu Bộ lọc tinh Bể RBC Bể điều hòa Bồn hoá chất Bể Nén Bùn Bể Khử Trùng Nguồn Tiếp Nhận Đem Xử Lí Máy Thổi Khí Bùn Hồi Lưu Thiết bị lọc rác tinh Máy thổi khí Hình 1.7.4: Quy trình xử lí nước thải bệnh viện bằng phương pháp RBC  Thuyết minh quy trình công nghệ: Nước thải của bệnh viện được thu gom về hố gom. Tại đây nước thải được bơm qua song chắn rác vào bể điều hòa. Bể điều hòa có nhiệm vụ ổn định lưu lượng và nông độ nước thải, tạo nên chế độ làm việc ổn định cho các công trình xử lí phía sau, tránh hiện tượng quá tải. Bể điều hòa được lắp đặt hệ thống sục khí để khuấy trộn và giảm một phần BOD. Nước sau khi trung hòa được bơm luân phiên vào bể SBR. Bể SBR là khâu quan trong nhất của các nhà máy, được điều chỉnh tự động bằng chương trình trong tủ PLC. Sau khi xử lí sinh học nước thải được đưa vào bể chứa và bơm lên hai bộ lọc tinh. Tại đây phần lớn các tạp chất lơ lửng, keo và vi khuẩn bị loại. Trên bề mặt lọc có thanh gạt để tránh trường hợp tắc nghẽn trên các thành lỗ rỗng. Bùn cặn từ bể lọc tinh được đưa trở lại bể điều hòa. Nước thải sau khi xử lí được đưa qua bể tiếp xúc để khử trùng bằng chlorine và được đưa ra ngoài theo hệ thống cống rãnh của khu chế xuất. Độ ẩm của bùn dư từ bể SBR có độ ẩm cao từ 98% - 99,5%. Do đó bùn cần được nén lại ở bể nén bùn trọng lực để giảm độ ấm xuống còn 95% - 96%. Nước tách bùn được đưa trở ngược về bể điều hòa. Máy làm khô cặn bằng lọc ép băng tải được sử dụng nhằm đưa độ ẩm của bùn về 15-25%. Sau khi được ép, bùn khô được xe chở bùn đi thải bỏ. Nếu nước thải đầu ra chưa đạt yêu cầu thì được đưa trỏ lại xử lí qua bể than hoạt tính. Bể than lọc hoạt tính có phạm vi hấp thụ rất mạnh, phần lớn các hợp chất hữu cơ hòa tan được giữ trên bề mặt, các phân tử phân cực nhẹ thường là các chất tạo ra mùi, vị của nước và các phân tử có trọng lượng tương đối lớn được giữ lại trên bề mặt lớp than hoạt tính. Ưu điểm Công nghệ phù hợp với đặc điểm nước thải có thể xử lí bằng vi sinh. Công nghệ SBR kết hợp thiết bị sục khí và bể lắng trong cùng một bể, không cần hoàn lưu bùn, quá trình xử lí đơn giản, không cần bể lắng 1 và 2, không cần hệ thống tuần hoàn bùn, vận hành tự động, giảm diện tích đất xây dựng và chi phí đầu tư, quá trình xử lí ổn định: khi sinh khối thích nghi với một khoảng rộng nồng độ chất nền và DO thì quá trình xử lí không bị ảnh hưởng bởi tải lượng BOD, có khả năng xử lí đạt tiêu chuẩn cao, một bể SBR xử lí nước thải điển hình có thể xử lí với đầu ra như sau: BOD < 15 mg/l, TSS < 20, NH3 –N < 2mg/l, Ni tơ tổng <10mg/l. Khi vận hành đúng các quy trình hiếu khí, thiếu khí và yếm khí thì hệ thống SBR có khả năng khử được các hợp chất chứa N, P. Bồn lọc tinh và than hoạt tính cho phép loại bỏ gần hết COD và SS còn lại sau quá trình bùn hoạt tính. Giảm chi phí do giảm thiểu nhiều loại thiết bị so với quy trình cổ điển Nhược điểm Bể điều hòa phải lớn, chi phí vận hành cho bùn hoạt tính khá lớn. Kiểm soát quá trình rất khó, đòi hỏi hệ thống quan trắc các chỉ tiêu tinh vi, hiện đại. Do có nhiều phương tiện điều khiển nên việc bảo dưỡng bảo trì khó khăn. Có khả năng nước đàu ra ở giai đoạn xả ra cuốn theo các bùn khó lắng, váng nổi Do đặc điểm không rút bùn ra nên hệ thống đẽ bị nghẹt bùn. Chỉ phù hợp xử lí các công trình có có lưu lượng nước thải thấp. 1.7.5. Phương pháp lọc sinh học [7] Lọc sinh học nhỏ giọt là loại bể sinh học với vật liệu tiếp xúc không ngập nước. Nước thải được chia thành các màng nhỏ chảy qua vật liệu đệm sinh học và nhờ sự có mặt của các vi sinh vật phân hủy hiếu khí trên lớp màng vật liệu mà các chất hữu cơ trong nước thải được loại bỏ. Bể lọc sinh học nhỏ giọt rất đa dạng gồm các loại: lọc sinh học nhỏ giọt quay, biophin nhỏ giọt gồm các nửa ống hình trụ được bố trí ngang thành hàng song song với nhau có bề mặt lõm quay lên, bể lọc sinh học thô. Thiết bị lọc nhỏ giọt thường bao gồm 5 thành phần chính: môi trường lọc đệm, bể chứa, hệ thống cung cấp nước thải, cống thoát ngầm và hệ thống thông gió. Môi trường lọc đệm thường cung cấp cho bề mặt của hệ thống các vi sinh vật tăng trưởng, tồn tại trong các loại vật chất như đá, gỗ, chất dẻo tổng hợp với nhiều loại và hình dạng khác nhau, nhưng thường dùng nhất là đá có đường kính 25-100 mm. Bể chứa dùng để chứa môi trường đệm và nước thải cần xử lí đồng thời kiểm soát ảnh hưởng của gió. Bể chứa thường xây bằng bê tông hoặc vật liệu làm bằng sợi thủy tinh, thép cóa sơn ngoài. Hệ thống cung cấp nước thải cung cấp nước thải cho môi trường đệm. Việc cung cấp đều đặn là cần thiết để duy trì trạng thái ẩm ướt cho toàn bộ phận đệm. Cống thoát ngầm có 2 chức năng. Thứ nhất là để tập trung dòng chảy thoát ra để chuyển đi để xử lí tiếp ở nơi khác hay thải ra môi trường. Thứ hai là để tạo ra khoảng trống để không khí bên ngoài có thể lưu thông vào tầng đệm cung cấp lượng oxy cần thiết cho sự chuyển hóa hiếu khí. Hệ thống thông gió cung cấp không khí cho hệ thống lọc bằng các thiết kế thổi gió tự nhiên hay được cung cấp một cách thụ động. Sơ đồ quy trình công nghệ: Hình 1.7.5: Quy trình xử lí nước thải bệnh viện bằng phương pháp lọc nhỏ giọt Thuyết minh quy trình: Nguyên lí hoạt động: Dựa trên nguyên lí của các quá trình hoạt động của vi sinh vật ở màng sinh học, oxy hóa các chất bẩn hữu cơ có trong nước. Vi sinh vật cố định bám dính và phát triển trên bề mặt vật liệu đệm dạng rắn tạo thành các lớp màng sinh học (biofilms) Vi sinh vật tiếp xúc với nước thải và tiêu thụ cơ chất (chất hữu cơ, dinh dưỡng, khoáng chất) làm sạch nước. Các quá trình vi sinh trong bể lọc: Giai đoạn chậm (lag-phase) Giai đoạn tăng trưởng (log-growth phase) Giai đoạn cân bằng (stationary phase) Giai đoạn chết (log-death phase) Ưu điểm Rút ngắn thời gian xử lí. Đồng thời có thể xử lí hiệu quả nước thải qua quá trình khử Nitrat hoặc phản ứng Nitrat hóa. Giảm việc trông coi Tiết kiệm năng lượng vì không khí chủ yếu lấy từ nguồn tự nhiên. Hiệu quả xử lí cao. Nhược điểm Không khí ra khỏi lọc thường có mùi hôi thối và xung quanh lọc có nhiều ruồi muỗi. Hiệu suất làm sạch nhỏ hơn với cùng một tải lượng khối. Dễ bị tắc nghẽn. Rất nhạy cảm với nhiệt độ. Không khống chế được với quá trình thông khí, dễ bốc mùi. Chiều cao hạn chế, bùn dư không ổn định. Giá thành xây dựng cao. CHƯƠNG 2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Đối tượng nghiên cứu Nghiên cứu mô hình bể lọc sinh học tiếp xúc hiếu khí xử lí nước thải bệnh viện đa khoa huyện Krông Năng – Đăklăk Thành phần tính chất, lưu lượng nước thải bệnh viện đa khoa huyện Krông Năng – Đăklăk. 2.2. Phương pháp nghiên cứu 2.2.1. Phương pháp nghiên cứu Phương pháp hồi cứu số liệu Số liệu thứ cấp: Lấy số liệu từ phòng tài nguyên & môi trường huyện Krông Năng – Đăklăk về điều kiện tự nhiên, báo cáo đánh giá tác động môi trường... Số liệu sơ cấp: Thông qua quá trình quan sat trực tiếp, thực địa.. 2.2.2.Thời gian và địa điểm nghiên cứu 2.2.2.1. Thời gian nghiên cứu: Từ 9/11/2010 đến ngày 9/5/2011 2.2.2.2. Địa điểm nghiên cứu: Bệnh viện đa khoa Krông Năng – Đăklăk CHƯƠNG 3 ĐỀ XUẤT SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ 3.1 Cơ sở lựa chọn công nghệ xử lí Lưu lượng nước thải bệnh viện được tính như sau: Mỗi giường bệnh có một bệnh nhân và một người thăm nuôi. Mỗi giường bệnh có từ 1,1 – 1,25 người phục vụ bao gồm các chuyên môn y tế (Bác sĩ, y tá, dược sĩ, hộ lý…) cán bộ văn phòng, bảo vệ… Như vậy nếu tính người thăm nuôi, người khám, người chữa bệnh ngoại trú thì mỗi giường bệnh có thể tới 3,25 người. Theo tiêu chuẩn 5413:1988 lượng nước cấp từ 250 -300 lit /người/ngày, lấy bình quân lượng nước cấp là 250 lit/ngày. Lượng nước thải trong một ngày đêm của bệnh viện là: Với 100 giường x 3,25 người x 250 lit/người.ngày 103 x 80 % (lượng nước thải bằng 80 % lượng nước sử dụng ) = 65 m3/ngày. Ngoài ra một phần nước thải sinh hoạt chiếm một lượng khá lớn 35m3 từ các hoạt động sinh hoạt như tắm giặt… Bảng 3.1 Thành phần và nồng độ các chất trong nước thải bệnh viện so với tiêu chuẩn, quy chuẩn qui định TT Chỉ tiêu hóa lý Đơn vị Giá trị (#) TCVN 7382-2004 (Mức 1) Min Max Trung bình 1 Nhiệt độ 0C 20 31 27 40 2 pH - 6,9 7,58 7,15 5,5-9 3 Chất rắn lơ lửng (SS) mg/l 120 270 190 100 4 DO mg/l 0 1,2 0,5 - 5 BOD5 mg/l 120 320 210 50 6 COD mg/l 210 450 320 100(*) 7 NH4+ mg/l 18,5 35,3 25 10 8 PO43- mg/l 2,1 7,9 5,2 6 9 Coliform MPN/100 mL 4 x 107 2 x 109 2 x 108 5000 Nguồn :PGS.TS Trần Đức Hạ Nhận xét: Qua bảng cho thấy: Trong nước thải bệnh viện các chỉ tiêu (giá trị max) như: Chất rắn lơ lửng, các hợp chất hữu cơ, Amoni, Photphat và Coliform vượt tiêu chuẩn, quy chuẩn qui định.Cụ thể mức độ vượt và cơ chế tác động của các chất ô nhiễm trong nước thải bệnh viện như sau: Chỉ tiêu SS vượt quy chuẩn qui định.Tác động của chất thải rắn làm tăng độ đục của nguồn nước. Độ đục cao sẽ giảm khả năng lan truyền của ánh sáng, giảm độ oxy hòa tan trong nước. Chỉ tiêu BOD vượt 6,4 lần; COD vượt quy chuẩn 4,5 lần: Các chỉ tiêu này biểu hiện hàm lượng các chất hữu cơ trong nước thải cao. Sự có mặt của các chất hữu cơ có trong nước sẽ xảy ra các quá trình các vi sinh vật sử dụng oxy hòa tan trong nước để phân hủy các chất hữu cơ này .Qua đó, sẽ dẫn đến việc suy giảm nồng độ oxy hòa tan. Lượng oxy hòa tan giảm sẽ tác động đến quá trình hô hấp cử hệ sinh thái dưới nước làm giảm khả năng phát triển, mức độ nặng sẽ gây chết và phân hủy tiếp tục gây ảnh hưởng đến chất lượng nguồn nước. Chỉ tiêu Amoni vượt 3,53 lần: photphat vượt 1,3 lần. Đây là các chỉ tiêu thể hiện hàm lượng, các chất dinh dưỡng trong nước thải cao. Qua đó các loại rong, tảo sẽ phát triển nhanh chóng gây hiện tượng phú dưỡng nguồn nước. Tác động kéo dài là các loại rong, tảo sẽ chết và phân hủy làm tăng hàm lượng hợp chất hữu cơ gây ô nhiễm nguồn nước nghiêm trọng. Chỉ tiêu coliform vượt 400000 lần. Nước có nhiễm các loại vi khuẩn gây bệnh thường là nguyên nhân của các dịch bệnh thương hàn, lỵ. Vi khuẩn thương hàn có thể sống 4 tuần trong giếng, 25 ngày trong nước hồ và nước sông. Vi khuẩn gây bệnh lỵ có thể sống 6-7 ngày trong nước sau đó có thể lan bệnh tật cho con người… Coliform là nhóm vi khuẩn đường ruột hình que, hiếu khí hoặc kị khí hay nhóm tùy nghi và đặc biệt là Escherichia coli (E.coli), E.coli là một vi khuẩn có nhiều trong phân tươi người, động vật. Ngoài ra E.coli còn tìm thấy trong môi trường đất và nước bị nhiễm phân. E.Coli sinh nội độc tố thông qua sự sản sinh các nội độc tố kém chịu nhiệt (LT - Lable toxins), nội độc tố chịu nhiệt (ST - Stable toxins). Nhóm này xâm nhập vào tế bào và tạo khuẩn lạc dày trên niêm mạc ruột . Dựa vào đặc điểm trên của nước thải bệnh viện, so sánh các phương pháp đã nêu ở phần trên tôi nhận thấy phương pháp xử lí nước thải bệnh viện đa khoa Krông Năng bằng phương pháp bể lọc sinh học (ASBC) là thích hợp và có hiệu quả kinh tế, kỹ thuật : Khả năng xử lí được N, P, Coliform cao so với các công nghệ khác. Đây là công nghệ xử lí kết hợp giữa bùn hoạt tính và có giá thể hiệu quả xử lí đạt hiệu quả cao: 87,8% đối với COD, 71,2% đối với N, 83,6% đối với tổng P, 99,98% đối với Coliforms đạt tiêu chuẩn loại I TCVN 7382-2004. Lưu lượng nước thải tương đối thấp nên thời gian xử lí nhanh, nhờ có thêm giá thể nên tăng thời gian lưu bùn 2-3 lần. Tính chất nước thải, tiêu chuẩn quy định xả ra nguồn tiếp nhận, diện tích hệ thống xử lí và chi phí xây dựng phù hợp với điều kiện bệnh viện. BOD < 500. Nước thải y tế phát sinh từ quá trình khám chữa bệnh, xét nghiệm cho bệnh nhân được thu gom thẳng về trạm xử lí tập trung. Nước thải sinh hoạt sau khi xử lí qua hầm tự hoại sẽ được dẫn qua hệ thống xử lí nước thải đưa vào hệ thống xử lí tập trung. Nước thải sau khi xử lí sẽ được thoát ra hệ thống thoát nước chung của thị trấn. Đối với nước thải từ bếp ăn sẽ được thu gom riêng và qua hệ thống bẫy rác, gạn tách dầu mỡ và thức ăn thừa trước khi cho qua bể tự hoại xử lí chung với nước thải sinh hoạt từ các nhà vệ sinh. 3.2 Đề xuất quy trình công nghệ Nước thải từ WC Nước thải từ nhà bếp Nước thải do vệ sinh y tế Nước thải do vệ sinh y tế Xử lí hóa lí –hóa học Nước thải tráng rửa phim X Nước thải của quá trình XLNT lò đốt Thu gom chung với rác thải sinh hoạt Nguồn tiếp nhận Bể tự hoại Bẫy rác tách dầu Thu gom chung với rác thải sinh hoạt Hệ thống xử lí nước thải tập trung Sơ đồ công nghệ Hình 3.2.1: Sơ đồ quy trình xử lí nước thải bệnh viện đa khoa Krông Năng Hầm tự hoại Nước thải sinh hoạt của mỗi nhà vệ sinh được xử lí bằng các bể tụ hoại 3 ngăn riêng biệt . Bể tự hoại là công trình xử lí nước thải sơ bộ gồm 2 chức năng: Lắng nước thải và lên men cặn lắng. Thời gian nước lưu trong bể từ 1- 3 ngày nên vận tốc nước chảy trong bể rất bé. Do đó trong quá trình chuyển động, các hạt cặn sẽ chịu tác dụng của trọng lực, lắng dần xuống đáy bể. Cặn lắng giữ lại trong bể từ 3 – 6 tháng, các chất hữu cơ trong cặn lắng sẽ bị phân hủy nhờ hoạt động của các vi sinh vật yếm khí. Nhờ vậy, cặn sẽ lên men, mất mùi hôi và giảm thể tích. Tốc độ lên men nhanh hay chậm phụ thuộc vào nhiệt độ, độ pH của nước thải, lượng vi sinh vật có trong lớp cặn... Nhiệt độ càng cao tốc độ lên men cặn càng nhanh. Kết quả của quá trình lên men cặn là sẽ xử lý được cặn tươi, các chất hữu cơ sẽ bị phân huỷ thành các chất đơn giản gồm H2O, CO2, CH4... Độ ẩm của cặn tươi vào bể và cặn khi lên men tương ứng là 95% và 90%. Bùn cặn ở đáy bể được hút định kỳ 6 tháng/lần và đem đi xử lý. Mỗi lần lấy phải để khoảng 20% lượng cặn đã lên men lại trong bể để làm giống men cho bùn cặn tươi mới lắng, tạo điều kiện cho quá trình phân huỷ cặn. Hiệu quả xử lí các chất ô nhiễm khoảng 30%(riêng các chất cặn rắn được giữ lại gần như hoàn toàn). Nước vào Nước ra Hình 3.2.2: Mô hình bể tự hoại 3 ngăn Bảng 3.2.1 Tải lượng ô nhiễm từ nước thải sinh hoạt Chất Ô Nhiễm Nồng độ chất ô nhiễm TCVN 7382-2004 loại I Chưa Xử lí Qua Bể Tự Hoại pH 5 – 9 5 – 7 6,5-8,5 BOD5 450 – 540 100 – 200 20 SS 700 – 1450 80 – 160 50 Nitrat (NO3-) 50 – 100 20 – 40 60 Tổng Chlorine 106 -109 Giảm được 1000 (Nguồn: xử lí nước thải, Hoàng Huệ) Nhận xét: So với TCVN 7382- 2004 (loạiA) thì nước thải sau bể tự hoại thông thường không đạt tiêu chuẩn, do đó bệnh viện sẽ có biện pháp khống chế nguồn ô nhiễm này trước khi thải bỏ. Hệ thống xử lí nước thải tập trung Nước thải bệnh viện Bể tiếp nhận Bể điều hòa Bể ASBC Bể lắng Bể khử trùng Môi trường Bể chứa bùn Chlorine trùng Máy thối khí Hình 3.2.3 Sơ đồ quy trình công nghệ xử lí nước thải ASBC Thuyết minh quy trình công nghệ: Nước thải sinh hoạt sau khi được xử lí sơ bộ qua bể tự hoại 3 ngăn cùng nước thải tắm, nước thải nhà ăn, căn tin theo hệ thống thoát nước chảy về hố gom của hệ thống xử lí nước thải tập trung. Sau khi tách rác bằng song chắn rác nước thải được bơm vào bể điều hòa. Bể điều hòa vừa để thu gom vừa có chức năng điều hòa lưu lượng và tính chất nước thải. Tại đây, định kỳ một lần một tuần nước thải được bổ sung vào một lượng BIOWC96 (3-5mg/l) hoặc DW97 (2-3mg/l) trong điều kiện pH từ 6,5-8 nhằm thủy phân sơ bộ các chất hữu cơ tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình oxy hóa tiếp theo. Sau đó nước thải chảy tràn vào bể xử lí sinh học hiếu khí (ASBC). Bể ASBC được chia làm 2 ngăn và được sục khí liên tục. Bể này được thiết kế theo phương pháp kết hợp giữa bùn hoạt tính và vật liệu lọc là giá thể bám dính. Thời gian lưu nước trong ngăn thiết bị này là 30 phút, ở bể này hàm lượng BOD trong nước thải sẽ xử lí với sự tham gia của vi sinh vật hiếu khí. Hiệu quả khử BOD có thể đạt 85-90%. Nước thải sau khi đã qua các quy trình xử lí hiếu khí sẽ được bơm lên ngăn lọc, từ đây nước thải sẽ chảy qua lớp đệm sinh học có màng vi sinh bám dính vi sinh. Ngăn lọc sinh học được thiết kế với các khe hút gió trên thành thiết bị, do đó không khí sẽ bị hút vào ngăn lọc và bị cuốn vào nước thải qua các nghách của lớp đệm tạo điều kiện tốt cho các vi sinh vật hiếu hoạt động và giảm chi phí điện năng dùng cho cấp khí. Nước sau đó được tự chảy qua bể lắng, ở bể này các chất lơ lửng và những lớp màng vi sinh già cỗi sẽ được giữ lại làm giảm hàm lượng SS. Quá trình tách bùn hoạt tính và cặn lơ lửng hữu cơ khác trong nước được thực hiện ở ngăn lắng trong cùng thiết bị này. Ngăn lắng được thiết bởi kiểu bản lắng đứng cho phép tăng bề mặt lắng, đồng thời rút ngắn thời gian lưu. Ngoài ra tại đây nước thải được bổ sung chất keo tụ PANC-95 (nồng độ đưa vào 5-8mg/l) có tác dụng tạo bông cặn to, tăng tốc độ lắng giúp cho quá trình tách bông bùn diễn ra nhanh chóng và giảm kích thước thiết bị. Nước thải đã qua xử lí sinh học và được lắng trong nhưng vẫn còn chứa một lượng nhất định các vi khuẩn gây bệnh, do đó nước sau khi lắng được chảy tràn qua bể khử trùng để diệt trừ vi khuẩn trước khi đưa ra môi trường. Hiệu quả và triệt để nhất là khử trùng bằng dung dịch Chlorine. Dung dịch Hypochloride Na hoặc Ca (NaOCl hoặc Ca(Ocl)2) được pha trộn và bơm định lượng với nồng độ 4-6mg Cl2/m3 nước thải. Việc định lượng Clo hoạt tính cần thiết cho khử trùng nhờ các thiết bị trộn, thiết bị pha Cl2 và các bơm định lượng Cl2 được lắp đặt đồng bộ. Thời gian tiếp xúc để loại bỏ vi sinh khoảng 20-40 phút. Nước thải đầu ra đạt tiêu chuẩn loại I TCVN 7382-2004 sẽ chảy về bể chứa nước thải đã xử lí để chảy ra rãnh thoát nước chung . Xử lí bùn Bùn và cặn lắng ở ngăn lắng và từng ngăn xử lí sinh học sẽ được bơm về bể chứa bùn. Tại đây, dưới tác dụng của quá trình lên men, phần lớn bùn cặn sẽ đuợc khoáng hóa cùng với sự tạo thành một số sản phẩm phụ của quá trình lên men CH4 ,H2S…Thể tích của bùn giảm một cách đáng kể. Mặt khác, tại đây men BIOWC 96 hoặc DW97 cũng được bổ sung nhằm đẩy nhanh quá trình phân hủy và diệt trừ khi thải ra môi trường. Bùn sau khi xử lí được hút đi xử lí định kì, phần còn lại hồi lưu về bể điều hòa tiếp tục được sử dụng xử lí nước thải. Bảng 3.2.2 Các thông số thiết kế và vận hành hệ thống hoạt hóa bùn xử lí nước thải Quá trình Thời gian lưu trung bình của tế bào, ngày Tỷ số F/M kg BOD5/m3 Tải lượng thể tích kgBOD/m3 Thời gian lưu thủy lực (h) Nồng độ MLSS mg/l Tỷ số tuần hoàn Qr/Q Chế độ dòng chảy Hiệu suất khử BOD Lượng không khí cần cấp m3/kg BOD Thông khí giảm dần 5-15 0,2-0,4 0,3-0,6 4-8 1500-3000 0,25-0,5 PF 85-95 45-90 Thông khí thông thường 4-15 0,2-0,4 0.6 4-8 1500-3000 0,25-0,5 PF 85-95 45-90 Thông khí theo bậc 4-15 0,2-0,4 0,6-1 3-5 2000-3500 0,25-0,75 PF 85-95 45-90 Khuấy trộn hoàn toàn 4-15 0,2-0,4 0,8-2 3-5 3000-6000 0,25-1 CM 85-95 45-90 Ổn định tiếp xúc 4-15 0,2-0,6 1-1,2 0,25-1 45-90 Bể tiếp xúc 0,5-1 1000-3000 PF 80-90 Bể ổn định 4-6 4000-10000 PF Thông khí cao tốc 4-15 0,4-1,5 1,6 0,5-2 4000-10000 1-5 CM 75-90 25-45 Thông khí bằng oxy tinh khiết 8-20 0,2-1 1,6-4 1-3 6000-8000 0,25-0,5 CM 85-90 Thông khí kéo dài 20-30 0,05-0,15 0,16-0,4 18-24 3000-6000 0,75-1,5 CM 75-90 90-125 (Nguồn:Trần Văn Nhân,Ngô thị Nga, giáo trình công nghệ xử lí nước thải) Nguyên lí hoạt động của bể lọc sinh học: Dựa trên nguyên lí của quá trình hoạt động của vi sinh vật ở màng sinh học, oxy hóa các chất bẩn hữu cơ có trong nước. Vi sinh vật cố định dính bám và phát triển trên bề mặt vật liệu đệm dạng rắn tạo thành các lớp màng sinh học (biofilms). Vi sinh vật tiếp xúc với nước thải và tiêu thụ cơ chất (chất hữu cơ, dinh dưỡng, khoáng chất) làm sạch nước. Các quá trình vi sinh trong bể lọc: Giai đoạn chậm (lagphase). Giai đoạn tăng trưởng (log-grouwth phase). Giai đoạn cân bằng (stationnary phase). Giai đoạn chết ( log-death phase) Khả năng xử lí được N trong nước thải là do trong bể ASBC có sự kết hợp giữa hai quá trình nitrat hóa và khử nitrat hóa có thể được giải thích theo hai cơ chế sau. Đầu tiên hỗn hợp bùn sinh học và nước thải bệnh viện 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 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. 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 bởi bể ASBC với bùn hoạt tính và màng vi sinh trên vật liệu tiếp xúc. Đối với chỉ tiêu photpho được xử lí hiệu quả với bể ASBC thỏa mãn tiêu chuẩn đầu ra cao hơn hẳn so với bể khác CHƯƠNG 4 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH XỬ LÍ NƯỚC THẢI 4.1 Tính toán kích thước của bể tự hoại: Dung tích bể tự hoại được xác định theo công thức sau: W = Wn + Wc . Trong đó: - Wn: Thể tích phần nước của bể (m3) - Wc: Thể tích phần phân hủy cặn của bể (m3) + Trị số Wn có thể lấy bằng 1 đến 3 lần lưu lượng nước thải trong một ngày đêm tùy thuộc yêu cầu vệ sinh, ở đây chọn: Wn =2Qn =2 x 6,4 m3/ngày đêm = 12,8 m3. + Trị số Wc được xác định theo công thức sau: Trong đó: a: Lượng cặn của một người thải ra trong một ngày (0,5-0,8l/người.ng.đ) T: Thời gian giữa 2 lần lấy cặn, chọn: T= 365 ngày W1, W2: độ ẩm của cặn tươi và cặn khi lên men, (%). Chọn: W1=95%, W2=90%. b: Hệ số giảm thể tích cặn khi lên men (giảm 30%) và lấy bằng 0,7. c: Hệ số kể đến việc để lại một phần cặn đã lên men khi hút cặn (20%) và lấy bằng 1,2. N: Số người mà bể phục vụ 100 người. Tổng thể tích bể tự hoại cần xây dựng là 12,8 + 12,2 = 25m3 4.2 Tính toán thiết kế hệ thống xử lí nước thải tập trung Lượng nước thải 100 m3/ngày đêm Lưu lượng trung bình giờ : 4,166 (m3/h) Lưu lượng trung bình giây ( m3/s) = 2,3 (l/s) Bảng 4.2 Hệ số không điều hòa chung 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: Lâm Minh Triết, xử lí nước thải công nghiệp và đô thị) Với lưu lượng trung bình giây là 2,3 (l/s) chọn Kch = 3,5 Lưu lượng lớn nhất giờ: Lưu lượng lớn nhất giây: Tính toán song chắn rác Thiết kế SCR làm sạch bằng thủ công, chế tạo từ thép không gỉ. Ta có các thông số thiết kế song chắn rác như sau: Bảng 4.2.1 Thông số thiết kế song chắn rác Thông số SCR với biện pháp lấy rác thủ công Kích thước SCR Chiều rộng (mm) Chiều sâu (mm) 5,08 ÷ 15,24 25,4 ÷ 38,1 Khoảng cách giữa hai song chắn (mm) 25,4 ÷ 50,8 Độ dốc đặt thanh song chắn so với phương thẳng đứng, (độ) 30 ÷ 45 Vận tốc dòng chảy trong mương dẫn phía trước SCR (m/s) 0,3048 ÷ 0,60906 Tổn thất áp lực cho phép (mm) 152,4 (nguồn: Lâm Minh Triết, xử lí nước thải công nghiệp và đô thị) Kích thước mương dẫn trước SCR: Mương dẫn nước thải hình chữ nhật, có độ dốc i = 0,0008 [2] Chọn tốc độ dòng chảy trong mương: Vm = 0,6 (m/s) Góc nghiêng của SCR α = 600[8] Chọn kích thước mương: Bm × Hm = 0,3m × 0,5m