Khóa luận Nghiên cứu tính toán thiết kế trạm xử lý nước thải Khu công nghiệp Đồng An, tỉnh Bình Dương, giai đoạn 2 với công suất 1500m3/ngày đêm

ảo vệ chất lượng nước kênh D khu vực trên yêu cầu nước thải phải được xử lý đạt tiêu chuẩn(QCVN 24 :2 009 Loại A) trước khi thải vào nguồn tiếp nhận, giảm thiểu tối đa tải lượng chất chất ô nhiễm đổ vào kênh. Bảng 3.2 : Kết quả nồng độ các chất ô nhiễm có trong nước mặt kênh D cách họng xả KCN khoảng 2km Stt Chỉ tiêu Đơn vị Kết quả QCVN 08 : 2008 (mức A2) pH - 6,04 6 – 8,5 Nhiệt độ Oc 30,4 - Màu Pt - Co 69 - Mùi - Không mùi - COD mg/l 61 15 BOD5 mg/l 18 6 SS mg/l 45 30 Tổng N mg/l 22,4 - N-NH3 mg/l 14,9 0,2 Tổng P mg/l 0,39 - Phenol mg/l KPH(<0,005) 0,005 Fe mg/l 6,89 1 Sn mg/l 0,028 - Pb mg/l 0,223 0,02 Cr3+ mg/l 0,119 0,1 Cr6+ mg/l KPH(<0,01) 0,02 Cu mg/l 0,525 0,2 Hg mg/l KPH(<0,001) 0,001 As mg/l 0,024 0,02 Ni mg/l 0,625 0,1 Zn mg/l 10,5 1 Mn mg/l KPH(<0,05) - Cd mg/l 0,001 0,005 S2- mg/l 0,27 - F- mg/l 1,09 1,5 Cl- mg/l 274 400 Cl dư mg/l 0,19 - CN- mg/l KPH(<0,01) 0,01 Dầu mỡ khoáng mg/l KPH 0,02 Coliforms MPN/100ml 2,3x103 5000 Nguồn : Viện Môi trường và Tài Nguyên Nhận xét: Kết quả phân tích nước kênh D cách KCN khoảng 2km cho thấy nồng độ các chất ô nhiễm COD, BOD5, SS, Cu, Zn vượt quy chuẩn QCVN 08 : 2008 (mức A2). Chất lượng nước sông Sài Gòn Để đánh giá chất lượng nước thải nguồn tiếp nhận chúng tôi dựa trên số liệu quan trắc chất lượng nước sông Sài Gòn từ năm 2000 đến năm 2007 do Sở Tài Nguyên và Môi Trường Tp.HCM tổng hợp và phân tích đánh giá chất lượng nước. Diễn biến pH Giá trị pH trung bình năm 2007 đo được tại các trạm đầu nguồn sông Sài Gòn dao động trong khoảng từ 5,6 – 6,4. Trong đó, tại trạm Bến Củi – sau cửa xả của hồ Dầu Tiếng đạt tiêu chuẩn cho phép nguồn loại A. Giá trị pH giảm dần về phía hạ lưu và không đạt giá trị cho phép tại các trạm Bến Súc, Thị Tính, Phú Cường, và Rạch Tra. Giá trị pH tăng dần tại 02 trạm phía hạ lưu là Bình Phước và Phú An. Nhìn chung, giá trị pH trung bình năm 2007 đo đạc ở các trạm đầu nguồn sông Sài Gòn có sự biến đổi theo thuỷ triều trong năm. Nhu cầu oxy hoà tan (DO) Giá trị DO trung bình dao động trong khoảng 2,1 – 5,0 mg/l, có xu hướng giảm dần về phía hạ lưu, không đạt tiêu chuẩn cho phép. Giá trị DO trung bình năm 2007 tại khu vực đầu nguồn sông Sài Gòn có xu hướng tăng khoảng 1,2 – 2,2 lần so với cùng kỳ năm 2006 và đã giảm dần so với cùng kỳ năm 2000 – 2004. Nhu cầu oxy sinh hoá BOD5 Trong năm 2007, giá trị BOD5 trung bình dao động trong khoảng 1,9 – 2,7 mg/l, không đạt tiêu chuẩn cho phép nguồn loại A tại trạm Phú An. Từ trạm Bến Củi đến trạm Phú Cường, nồng độ BOD5 rất thấp. Tuy nhiên, giá trị BOD5 trung bình năm 2007 từ trạm Rạch Tra đến Bình Phước và Phú An lại có xu hướng tăng dần về phía hạ lưu. Giá trị BOD5 có xu hướng tăng so với năm 2005 và 2006 khoảng 1,1 – 1,5 lần nhưng vẫn thấp hơn cùng kỳ từ năm 2000 – 2005. Nồng độ Dầu Trong năm 2007 thì hàm lượng dầu tại các trạm đầu nguồn trên sông Sài Gòn dao động trong khoảng từ 0,032 – 0,064 mg/l, không đạt tiêu chuẩn cho phép và có xu hướng tăng dần về phía hạ lưu. Trong đó, nồng độ dầu đạt giá trị cao nhất tại hai trạm Bình Phước và Phú An (0,64 – 0,61 mg/l tương ứng). So với cùng kỳ năm 2006 thì nồng độ dầu trung bình năm 2007 tại các trạm đầu nguồn sông Sài Gòn (Phú Cường, Bình Phước và Phú An) có xu hướng tăng khoảng từ 1,9 – 2,1 lần. Ô nhiễm vi sinh Trong năm 2007, hàm lượng Coliform trung bình dao động trong khoảng 12.500– 520.000 MPN/100ml, vượt tiêu chuẩn từ 5,0 – 71 lần. Hàm lượng coliform trung bình năm 2007 tại các trạm khu vực đầu nguồn sông Sài Gòn có xu hướng gia tăng khoảng từ 3,0 – 71 lần so với cùng năm 2006 và cao hơn so với cùng kỳ từ năm 2000 – 2005. Kết luận : Từ kết quả quan trắc chất lượng nước sông Sài Gòn cho thấy chất lượng nước tại khu vực sông Sài Gòn có chiều hướng gia tăng ô nhiễm từ thượng nguồn (sau hồ Dầu Tiếng) xuống về phía hạ lưu và cao hơn so với cùng kỳ năm trước. Nhưng nhìn chung, chất lượng nước tại các trạm trên sông Sài Gòn (tại trạm Phú Cường) đã có dấu hiệu cải thiện rõ rệt, giá trị ô nhiễm hữu cơ, dầu và vi sinh đã có chiều hướng giảm so với cùng kỳ từ năm 2000 – 2005. Nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường nước tại khu vực sông Sài Gòn là do các hoạt động gây ô nhiễm từ quá trình sản xuất, hoạt động sống của dân cư đô thị, nuôi trồng thuỷ và nước thải từ các khu công nghiệp đổ ra. Vì KCN Đông An 1 xả ra kênh D và nước từ kênh D chảy ra sông Sài Gòn. Nên cần phải xử lý tiêu chuẩn đầu ra KCN Đồng An đạt tiêu chuẩn xả thải loại A (QCVN 24 : 2009). CHƯƠNG 4 PHÂN TÍCH LỰA CHỌN VÀ ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ XỬ LÝ PHÙ HỢP CHO KCN ĐỒNG AN CƠ SỞ LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ Đề xuất công nghệ xử lý nước thải dựa vào - Công suất trạm xử lý. - Chất lượng nước sau xử lý. - Thành phần, tính chất nước thải khu công nghiệp. - Những quy định xả vào cống chung và vào nguồn nước. - Hiệu quả quá trình. - Diện tích đất sẵn có của khu công nghiệp - Quy mô và xu hướng phát triển trong tương lai của khu công nghiệp. - Yêu cầu về năng lượng, hóa chất, các thiết bị sẵn có trên thị trường. THÀNH PHẦN TÍNH CHẤT NƯỚC THẢI TẠI KCN ĐỒNG AN Công ty cổ phần Thương Mại – Sản Xuất – Xây dựng Hưng Thịnh được Sở Kế Hoạch và Đầu Tư tỉnh Bình Dương cấp giấy kinh doanh số 3700147483 ngày 03 tháng 10 năm 2008, làm chủ đầu tư KCN Đồng An với diện tích 132 ha. KCN Đồng An đã được Bộ Khoa Học Công Nghệ và Môi Trường phê duyệt Báo cáo đánh giá tác động môi trường số 1066/QĐ – MTg ngày 12 tháng 08 tháng 1997. Hiện nay, khu công nghiệp này đã lấp đầy trên 99% diện tích cho cả 2 giai đoạn. KCN Đồng An đã đi vào hoạt động và thu hút được nhiều nhà đầu tư trong và ngoài nước xây dựng nhà máy trong khu công nghiệp với các ngành nghề như : Công nghiệp điện tử, sản xuất sơn, sản xuất ốc, đinh vít, sản xuất bao bì carton, tách rửa, bảo trì máy, sản xuất dụng cụ thể thao, sản xuất hóa chất, sản xuất xe nôi, xe đẩy trẻ em, sản xuất bo mạnh điện tử PC, sản xuất bao bì PP, PE, sản xuất phụ tùng xe gắn máy, sản xuất bếp gas, sản xuất giày xuất khẩu, sản xuất bột mỳ, sản xuất rượu, sản xuất khung kèo thép, sản xuất bóng đèn, sản xuất kinh doanh sợi ngành dệt, sản xuất kinh doanh mỹ phẩm, sản xuất bao bì giấy, làm kho, sản xuất que hàn, cơ khí, sản xuất thuốc thú y thủy sản, sản xuất bột sơn tĩnh điện, cơ khí - xây dựng, sản xuất tay nắm cửa kim loại, sản xuất kinh doanh dầu bóng, đồ gỗ, sản xuất hàng lưu niệm, sản xuất hóa mỹ phẩm, sản xuất bột tẩy đường, sản xuất sản phẩm cao su, sản xuất VLXD, dệt – nhuộm, cơ khí kết cấu, may, giặt quần áo công nghiệp, sản xuất hàng len, sản xuất kinh doanh dược phẩm, khai thác kho vận, sản xuất bao bì carton, sản xuất cao su, mút xốp, sản xuất đồ gỗ gia dụng, sản xuất nhựa, sản xuất ruột + yếm xe, sản xuất chất tẩy rửa, dầu gội đầu, chế biến thủy sản xuất khẩu, sản xuất khuôn mẫu thép, sản xuất sắt thép các loại, sản xuất máy nông cơ, sản xuất ống nhựa luồn dây điện, sản xuất khăn lau bằng vải, sản xuất phụ liệu giày, sản xuất giấy vệ sinh cho phụ nữ, sản xuất hàng may mặc, sản xuất form, thêu, in trên sản phẩm may mặc, sản xuất phụ tùng xe đạp, sản xuất phụ liệu túi xách, sản xuất nhãn hiệu hàng hóa các loại, sản xuất rèm cửa, sản xuất vật liệu lau chùi, đáng bóng, sản xuất tã giấy, sản xuất bao bì các loại, in nhãn, sản xuất đồ gỗ xuất khẩu, sản xuất hóa chất, sản xuất dây điện cho ngành điện tử, in lụa nhãn hiệu, bao bì, sản xuất mực in lụa các loại, tiệt trùng hàng xuất khẩu, ép vỏ hạt điều, sản xuất móc treo, bồn cho công nghệ xi mạ, gia công cơ khí, sản xuất bản lề cửa, sản xuất khuôn mẫu, sản xuất đinh, ốc vít, sản xuất sản phẩm nhôm cho công nghiệp điện tử, sản xuất khuôn mẫu, in lụa, sản xuất nắp chai các loại, sản xuất, trưng bày sản phẩm gỗ, sản xuất phụ liệu ngành may, bao bì carton, phụ liệu túi xách, in, sản phẩm lá nho ngâm muối, sản xuất vỏ tủ điện, sản xuất túi bao bì, bột trét, sản xuất nhôm xây dựng. Ở khu công nghiệp, nước thải được kiểm soát bằng lượng nước cấp cho khu công nghiệp hoạt động. Ước tính có khoảng 90 – 95% nước cấp dùng cho sản xuất, 5 – 10% dùng cho sinh hoạt. Lưu lượng nước thải công nghiệp dao động phụ thuộc vào lượng nước được sử dụng trong sản xuất biến động theo ngày. Khu công nghiệp sử dụng nước cấp do công ty cấp nước tỉnh Bình Dương cung cấp. Nhu cầu cấp nước cho KCN hoạt động với công suất là 5.495m3/ngày đêm. Tuy nhiên, trong giai đoạn đầu đi vào hoạt động các nhà máy, cơ sở sản xuất chưa lấp đầy KCN nên hiện nay nhu cầu dùng nước khoảng 3.125m3/ngày. Lượng nước thải tính bằng 80% lượng nước cấp. Từ đó có thể ước tính lượng nước thải hiện nay, đây cũng là cơ sở tính toán thiết kế và xây dựng hệ thống xử lý nước thải tập trung cho KCN trong giai đoạn 1. Giai đoạn đầu KCN xây dựng trạm xử lý nước thải với công suất 2.500m3/ngàyđêm và tiếp tục nâng cấp trạm trong tương lai cùng nhịp độ phát triển của KCN. Hiện tại thì KCN đã lấp đầy chỗ trống cho nên hiện tại công thì lượng nước thải của các công ty trong KCN đã xấp xỉ 4.000m3/ngày đêm. Do đó hiện tại giai đoạn 2 cần phải xây dựng thêm trạm xử lú với công suất là 1500m3/ngày đêm. Thành phần và tính chất nước thải Nước thải có thể chứa các chất tan, không tan, các chất vô cơ hoặc hữu cơ. Bảng 4.1: Thành phần tính chất nước thải KCN Đồng An trước và sau xử lý STT Chỉ tiêu Đơn vị Giá trị đầu vào QCVN(loại A) 24:2009/BTNMT 01 Nhiệt độ 0C 28,1 40 02 pH 6.79 6 – 8,5 03 BOD5 (20oC) mg/l 250 30 04 COD mg/l 365 50 05 Chất rắn lơ lửng (SS) mg/l 128 50 06 Độ màu Pt-Co 343 20 07 Asen (As) mg/l 0.1 0.05 08 Cadmi (Cd) mg/l 0.01 0.005 09 Chì (Pb) mg/l 0.5 0,1 10 Clo dư (Cl) mg/l - 1 11 Crom (IV) (Cr4+) mg/l 0.1 0.05 12 Crom (III) (Cr3+) mg/l 1 0.2 13 Dầu mỡ khoáng mg/l 5 5 14 Dầu mỡ thực vật mg/l 20 10 15 Đồng (Cu) mg/l 0,4 2 16 Kẽm (Zn) mg/l 5.35 3 17 Mangan (Mn) mg/l 0,82 0.5 18 Niken (Ni) mg/l 0.5 0.2 19 Fe Mg/l 1,52 3 20 Phốt pho tổng số mg/l 1,58 4 21 Tetracloetylen mg/l 0.005 - 22 Thiếc (Sn) mg/l 1 0.2 23 Thuỷ ngân (Hg) mg/l 0.01 0.005 24 Tổng Nitơ mg/l 42 15 25 Tricloetylen mg/l 0.1 - 26 Amoniac (NH3) mg/l 10 5 27 Florua (F) mg/l 10 5 28 Phenol mg/l 0.5 0.1 29 Sulfua (S) mg/l 0.5 - 30 Xianua (CN) mg/l 0.1 0.07 31 Coliform MPN/100ml 4,3x105 3000 32 Tổng hoạt độ phóng xạ Bp/l 0.1 0.1 33 Tổng hoạt độ phóng xạ Bp/l 1 1 (Nguồn: Ban quản lý khu công nghiệp Đồng An ) Nhận xét: Bảng thành phần tính chất nước thải trước và sau xử lý cho thấy sau khi nước thải được xử lý sơ bộ tại các cơ sở sản xuất đã cơ bản không đạt tiêu chuẩn xả thải vào nguồn tiếp nhận còn một số thông số như BOD, COD, SS, độ màu, N tổng, hàm lượng sắt, Coliforms còn khá cao và cần tiếp tục xử lý đạt loại A - QCVN 24:2009/BTNMT trước khi xả vào nguồn tiếp nhận. ĐỀ XUẤT QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ XỬ LÝ PHÙ HỢP Dựa trên việc phân tích lưu lượng, thành phần nước thải, yêu cầu mức độ xử lý, điều kiện kinh tế, kỹ thuật đề xuất phương án xử lý nước thải cho KCN như sau: Phương án 1Polymer anion FeCl3 Thổi khí Thổi khí Bùn dư Bùn tuần hoàn Bơm nước thải NƯỚC THẢI HỐ THU & TRẠM BƠM Cặn rác THIẾT BỊ LƯỢC RÁC TINH CHÔN LẤP BỂ TẠO BÔNG Polymer Bùn lắng BỂ KEO TỤ BỂ LẮNG I BỂ ĐIỀU HÒA Bơm nước thải Nước dư BỂ NÉN BÙN MÁY ÉP BÙN BỂ AEROTANK BỂ LẮNG II BỂ TRUNG GIAN BỒN LỌC ÁP LỰC THÙNG CHỨA BÙN CHÔN LẤP NaOH BỂ KHỬ TRÙNG KÊNH D NaOCl Hình 4.1 Sơ đồ quy trình công nghệ phương án 1 Phương án 2 Poymer anion Bùn dư Bùn tuần hoàn Bơm nước thải NƯỚC THẢI HỐ THU & TRẠM BƠM Cặn rác THIẾT BỊ LƯỢC RÁC TINH CHÔN LẤP Thổi khí BỂ TẠO BÔNG Polymer Bùn lắng BỂ KEO TỤ FeCl BỂ LẮNG I BỂ ĐIỀU HÒA Bơm nước thải Nước dư BỂ NÉN BÙN MÁY ÉP BÙN MƯƠNG OXY HÓA Thổi khí BỂ LẮNG II HỒ SINH VẬT KÊNH D THÙNG CHỨA BÙN CHÔN LẤP NaOH Hình 4.2: Sơ đồ quy trình công nghệ phương án So sánh 2 phương án xử lý Bảng 4.2: So sánh 2 phương án xử lý Phương án Phương án 1 (Bể Aerotank) Phương án 2 (Mương Oxy hóa) Ưu điểm - Bể Aerotank phù hợp sử dụng trong trường hợp nước thải có lưu lượng bất kì. - Hệ thống được điều khiển hoàn toàn tự động, vận hành đơn giản, ít sửa chữa. - Dễ khống chế các thông số vận hành - Hiệu quả xử lý BOD, COD khá cao - Công nghệ đơn giản, dễ vận hành và dễ bảo dưỡng - Cấu tạo đơn giản. - Không cần cán bộ vận hành có chuyên môn cao. - Hiệu quả xử lý BOD, COD, Nitơ, Photpho … cao. Nhược điểm - Lượng bùn sinh ra nhiều - Khả năng xử lý N, P không cao - Cần diện tích lớn, dung tích lớn gấp 3 – 10 lần so với aerotank xử lý nước thải cùng mức độ - Tốn nhiều năng lượng cho khuấy trộn. Phương án Phương án 1 (Bể khử trùng) Phương án 2 (Hồ sinh vật) Ưu điểm - Oxy hóa tiếp tục các chất hữu cơ còn sót lại trong nước. - Tiêu diệt gần như hoàn toàn các vi sinh vật gây bệnh. - Tốn ít diện tích - Quản lý đơn giản, dễ dàng - Phương pháp tốn ít kinh phí, đơn giản, dễ vận hành, không đòi hỏi cung cấp năng lượng. - Có khả năng làm giảm các vi sinh gây bệnh trong nước thải. - Có khả năng loại các chất hữu cơ, vô cơ tan trong nước. Nhược điểm - Tốn nhiều hóa chất - Thời gian xử lý dài ngày - Đòi hỏi mặt bằng rộng - Phụ thuộc nhiều vào điều kiện tự nhiên Nhận xét: Sau khi so sánh ưu, nhược điểm 2 công nghệ xử lý thấy rằng: Phương án 1 có nhiều ưu điểm phù hợp với yêu cầu thiết kế cho trạm xử lý nước thải KCN Đồng An về quy mô, kinh tế, quản lý, vận hành. Chính vì vậy chọn phương án 1 để tính toán thiết kế cho KCN Đồng An công suất 1.500m3/ngày đêm và cùng với nhà máy xử lý hiện tại có công suất 2.500 m3/ngày đêm. Nâng tổng công suất xử lý của nhà máy lên 4.000m3/ngày đêm. Thuyết minh quy trình công nghệ lựa chọn Nước thải từ các cơ sở sản xuất trong KCN Đồng An sẽ tự chảy về hố thu của nhà máy xử lý nước thải theo đường ống chính. Nước thải trước khi đi vào hố thu đi qua song chắn rác để loại bỏ những loại rác thô để bảo vệ bơm trong hố thu. Nước thải từ hố thu được luân phiên bơm bằng 2 bơm chìm lên thiết bị lược rác tinh. Thiết bị này dùng để tách các loại rác, đá, sỏi có kích thước lớn hơn 1,5mm ra khỏi nước thải. Nước thải sau khi tách rác đi vào bể điều hòa. Bể điều hòa có nhiệm vụ điều hòa lưu lượng và hàm lượng chất thải trong nước thải đi vào nhà máy, đồng thời hạn chế vi sinh kị khí phát triển do có gắn các đĩa phân phối khí. Nước thải từ bể điều hòa được bơm qua hệ thống xử lý hóa học bằng 2 bơm chìm. Trên đường ống dẫn vào bể keo tụ thì nước thải được châm NaOH để nâng pH của nước thải lên khoảng 9,2 - 9,7. Với pH cao thì kim loại nặng sẽ chuyển sang dạng hidroxit không tan. Nước thải tiếp tục đi vào bể keo tụ tại đây chất keo tụ FeCl3 được thêm vào để giúp quá trình keo tụ các hidroxit kim loại. Tiếp theo nước thải đi vào bể tạo bông và sự có mặt của chất trợ keo tụ là một loại polimer anion để tiếp tục làm tăng kích thước và trọng lượng bông cặn tạo thuận lợi cho quá trình lắng tiếp theo. Sau bể tạo bông là bể lắng sơ cấp (lắng I) các chất kết tủa lắng xuống đáy bể, dưới đáy bể có hệ thống cào bùn vào trung tâm đáy bể hình nón và được 2 bơm bùn luân phiên định kì bơm về bể nén bùn. Nước sau khi ra khỏi bể lắng I sẽ tự chảy về bể Aerotank. Ở đây khí được cung cấp nhờ các đĩa phân phối khí giúp cho quá trình hòa tan oxy được hiệu quả. Mục đích giai đoạn này là dựa vào hoạt động phân hủy của vi sinh vật làm giảm lượng hữu cơ trong nước thải cũng như làm đông tụ các chất thải dưới dạng keo lắng. Sinh khối vi sinh vật tăng lên đồng thời, hàm lượng chất hữu cơ giảm đi. Sau đó nước tự chảy về bể lắng thứ cấp (bể lắng II), bể lắng II có nhiệm vụ giúp cho việc lắng tách bùn hoạt tính và nước thải đã được xử lý, bùn lắng phần lớn được bơm tuần hoàn lại bể Aerotank, lượng bùn dư được bơm vào bể nén bùn. Để đảm bảo nước thải đầu ra đạt QCVN 24:2009/BTNMT, cột A, ta tiến hành lọc lại nước thải sau khi lắng. Do đó nước thải sau lắng II cho chảy vào bể chứa trung gian. Bể chứa trung gian có nhiệm vụ điều hòa lưu lượng trước khi bơm lên bể lọc áp lực. Quá trình lọc xảy ra nhờ lớp áp lực nước phía trên vât liệu lọc, giữ lại những cặn lơ lửng và kết tủa chưa lắng ở các công trình trước. Sau một thời gian hoạt động, ta tiến hành rửa ngược bể lọc. Nước sau rửa lọc được đưa về bể điều hòa và thực hiện quá trình xử lý tiếp theo. Nước thải trước khi xả ra nguồn tiếp nhận phải cho qua bể khử trùng (khử trùng bằng NaOCl) nhằm loại bỏ các vi trùng gây bệnh. Mục đích của việc xử lý bùn là để ổn định khối lượng bùn thải, khử nước để làm giảm thể tích bùn. Bùn được bơm từ 2 bể lắng để phân hủy . Bùn sau đó được bơm về về máy ép bùn, trộn lẫn với 1 loại Polymer Cation để giúp bùn kết vón lại và tăng hiệu quả tách loại nước. Nước tại máy ép bùn được bơm ngược về hố thu. CHƯƠNG 5 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ 5.1. MỨC ĐỘ CẦN THIẾT XỬ LÝ VÀ THÔNG SỐ TÍNH TOÁN 5.1.1. Mức độ cần thiết xử lý Mức độ cần thiết phải xử lý hàm lượng chất lơ lửng SS SS = Trong đó: SSv: Hàm lượng chất lơ lửng trong nước thải chưa xử lý, (mg/l) SSr: Hàm lượng chất lơ lửng trong nước thải sau xử lý cho phép xả thải vào nguồn nước, (mg/l) Mức độ cần thiết phải xử lý hàm lượng BOD BOD = Trong đó: : Hàm lượng BOD5 trong nước thải đầu vào, (mg/l) : Hàm lượng BOD5 trong nước thải sau xử lý cho phép xả thải vào nguồn nước, (mg/l) Mức độ cần thiết phải xử lý hàm lượng COD COD = Trong đó: : Hàm lượng COD trong nước thải đầu vào, (mg/l) : Hàm lượng COD trong nước thải sau xử lý cho phép xả thải vào nguồn nước, (mg/l) 5.1.2. Xác định các thông số tính toán Hệ thống xử lý nước thải hoạt động 24/24 vậy lượng nước thải đổ ra liên tục Lưu lượng trung bình ngày: Q Lưu lượng trung bình giờ: Q= Lưu lượng trung bình giây: Q= Lưu lượng giờ lớn nhất: Chọn hệ số không điều hòa, giờ cao điểm: kmax = 1,6 Q= 62,5 * 1,6 = 100 (m3/h) 5.2. TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ 5.2.1. Bể thu gom Nhiệm vụ: Tập trung nước thải từ các nhà máy trong Khu Công nghiệp về trạm xử lý. Tính toán Chọn thời gian lưu nước: (10 – 30 phút) (Trịnh Xuân Lai), chọn t = 30 phút Thể tích cần thiết W = Qmax.h * t = Chọn chiều cao hữu ích của bể H = 4 (m) Chiều cao xây dựng của bể thu gom Hxd = H + hbv Với: H : Chiều cao hữu ích của bể, (m) hbv : Chiều cao bảo vệ, hbv = 0,5 (m) Hxd = 4 + 0,5 = 4,5 (m) Diện tích mặt bằng: A = Kích thước bể thu gom: L * B * Hxd = 3m*2,8m * 4m Thể tích xây dựng bể: Wt = 3 * 2,8 * 4,5 = 37.8 (m3) Chọn ống dẫn nước vào bể thu gom Chọn ống dẫn nước vào với vận tốc v = 0,9(m/s), D = 500(mm) (Điều 4.6.1 TCVN 7957 – 2008) Theo điều 6.2.5 (TCVN 5957 – 2008) thì độ sâu đặt ống đối với nơi có nhiều xe cơ giới đi lại Hmin = 0,7(m). Vậy, Chọn H = 0.9(m). Ống dẫn nước thải sang bể điều hòa Nước thải được bơm sang bể điều hòa nhờ một bơm chìm, với vận tốc nước chảy trong ống là v = 2(m/s) ( 1 – 2,5 m/s _TCVN 51 – 2008) Tiết diện ướt của ống A = Đường kính ống dẫn nước thải ra D = (m) Chọn D = 90 (mm). Chọn máy bơm Qmax = 100 (m3/h) = 0,028 (m3/s), cột áp H = 10 (m). Công suất bơm: N = = 3,44 (Kw) = 4.6 (Hp) Trong đó: h : Hiệu suất chung của bơm từ 0,72 – 0,93, chọn h= 0,8 : Khối lượng riêng của nước 1.000 (kg/m3) Chọn bơm chìm, được thiết kế 2 bơm có công suất như nhau (3,5 Kw). Trong đó 1 bơm đủ để hoạt động với công suất tối đa của hệ thống xử lý, 1 bơm còn lại là dự phòng. Bảng 5.1: Tổng hợp tính toán bể thu gom Thông số Kí hiệu Đơn vị Giá trị Thời gian lưu nước t Phút 20 Kích thước bể thu gom Chiều dài L mm 3.000 Chiều rộng B mm 2.800 Chiều cao Hxd mm 4.500 Đường kính ống dẫn nước thải ra D mm 90 Thể tích bể thu gom Wt m3 37,8 5.2.2. Lưới lọc tinh Nhiệm vụ Loại bỏ các hạt có kích thước nhỏ hơn 1mm giúp bảo vệ thiết bị trước khi đưa vào bể điều hoà. Lưới lọc tinh được đặt trước bể điều hòa, lưới được làm bằng vật liệu Inox có kích thước L * B = 1m * 0,5m . Tính toán Đặc điểm lưới lọc tinh - Loại lưới: Cố định. - Số lượng: 1 lưới. - Đường kính mắt lưới: 1,5 mm. Hàm lượng SS và BOD5, COD sau khi qua lưới lọc tinh giảm còn lại. = (1-5%) = 128 *0,95 = 121.6 (mg/l) = (1 – 5%) = 250 * 0,95 = 237,5 (mg/l) = (1 – 5%) = 365 * 0,95 =346,75 (mg/l) 5.2.3. Bể điều hòa 5.2.3.1. Nhiệm vụ Điều hoà lưu lượng và nồng độ, tránh cặn lắng và làm thoáng sơ bộ. Qua đó oxy hóa một phần chất hữu cơ, giảm kích thước các công trình đơn vị phía sau và tăng hiệu quả xử lý nước thải của trạm. 5.2.3.2. Tính toán Chọn thời gian lưu nước của bể điều hoà t = 6h (4 – 12h) Thể tích cần thiết của bể: W = * t = = 375 (m3) Chọn chiều cao hữu ích của bể: H = 4m. Diện tích mặt bằng: A =. Chọn L * B = 12m * 8m Chiều cao xây dựng của bể: Hxd = H + hbv = 4 + 0,5 = 4,5 (m) Với: H : Chiều cao hữu ích của bể, (m) hbv : Chiều cao bảo vệ, hbv = 0,5 (m) Kích thước của bể điều hoà: L * B * Hxd = 12m * 8m * 4,5m Thể tích thực của bể điều hòa: Wt = 12 * 8 * 4,5 = 432 (m3) Tính toán hệ thống đĩa, ống, phân phối khí Hệ thống đĩa Chọn khuấy trộn bể điều hoà bằng hệ thống thổi khí. Lượng khí nén cần cho thiết bị khuấy trộn: qkhí = R * Wdh(tt) = 0,012 (m3/m3.phút) * 375 (m3) = 4,5 (m3/phút) = 270 (m3/h) = 4.500 (l/phút). Trong đó: R : Tốc độ khí nén, R = 10 – 15 (l/m3.phút). Chọn R = 12 (l/m3.phút) = 0,012 (m3/m3.phút) (Nguồn[6]: Bảng 9 – 7) Wdh(tt) : Thể tích hữu ích của bể điều hoà, (m3) Chọn khuếch tán khí bằng đĩa bố trí dạng lưới. Vậy số đĩa khuếch tán là: n = = 64.3 (đĩa) Ta chọn số đĩa phân phối khí là 64 đĩa. Trong đó: r: Lưu lượng khí, chọn r = 70 (l/phút) (r =11 – 96 l/phút)_( Nguồn[6]: Bảng 9 – 8) Chọn đường kính thiết bị sục khí D=140mm. Với lưu lượng khí qkk = 4,5 (m3/phút) = 0,075 (m3/s) và vận tốc khí trong ống vkk= 10 – 15 (m/s) có thể chọn đường kính ống chính D = 90mm. Tính lại vận tốc khí trong ống chính: vc = = 11.8 (m/s) => thoả mãn vkk= 10 – 15 (m/s) (Nguồn[3]) Ta chọn số ống nhánh là 9 ống. Đối với ống nhánh có lưu lượng Qnh = = 0,009375 (m3/s) và chọn đường kính ống nhánh Dnh = 34 (mm) ứng với vận tốc ống nhánh: vn = = 10,33 (m/s) => thoả mãn (vkk= 10 – 15 m/s) (Nguồn[3]) Áp lực và công suất của hệ thống nén khí Áp lực cần thiết cho hệ thống nén khí xác định theo công thức: Htt = hd + hc + hf + H Trong đó: hd : Tổn thất áp lực do ma sát dọc theo chiều dài trên đường ống dẫn, lấy 0,5 (m) hc : Tổn thất áp lực cục bộ, hc thường không vượt quá 0,4m hf : Tổn thất qua thiết bị phân phối , hf không vượt quá 0,5m H : Chiều cao hữu ích của bể điều hoà, H = 4 m Do đó áp lực cần thiết là: Htt = 0,5+0,4 + 0,5 + 4 = 5,4 (m) => Tổng tổn thất là 5,4(m) cột nước Áp lực không khí sẽ là: P = 1,522at Công suất máy thổi khí tính theo công thức sau: N = == 8,2(Kw) =11,1(Hp) Trong đó: qkk : Lưu lượng không khí, (m3/s) n : Hiệu suất máy thổi khí, n = 0,7 – 0,9, chọn n = 0,8 k : Hệ số an toàn khi sử dụng trong thiết kế thực tế, chọn k = 2. Chọn 2 máy thổi khí công suất 12 Hp (2 máy hoạt động luân phiên) Tính toán các ống dẫn nước ra khỏi bể điều hoà Nước thải được bơm sang bể keo tụ nhờ một bơm chìm, lưu lượng nước thải 62,5 m3/h, với vận tốc nước chảy trong ống là v = 2m/s, đường kính ống ra: Dr = = 0,105 (m) Chọn ống nhựa uPVC có đường kính D=140mm. Chọn máy bơm nước từ bể điều hòa sang keo tụ Các thông số tính toán bơm Lưu lượng mỗi bơm QTB = 1.500 (m3/ngày) = 0,0174 (m3/s) Sử dụng hai bơm hoạt động luân phiên để bơm nước thải từ bể điều hòa lên bể keo tụ. Thiết bị đi kèm với bơm gồm: đường ống dẫn nước chiều dài ống L = 10m, một van, ba co 900, một tê. Công suất của bơm: Trong đó: :Khối lượng riêng chất lỏng =1.000 (kg/m3) : Là lưu lượng trung bình giờ nước thải H :Là chiều cao cột áp (tổn thất áp lực) (m) g :Gia tốc trọng trường g = 9,81 (m/s2) : Là hiệu suất máy bơm = 0,73 - 0,93 chọn = 0,8 Xác định chiều cao cột áp của bơm theo định luật Bernulli: H = Hh + = Hh + Ht + Hd +Hcb Trong đó: Hh : Cột áp để khắc phục chiều cao dâng hình học, (m). Ht : Tổn thất áp lực giữa hai đầu đoạn ống hút và ống đẩy, (m). Hd : Tổn thất áp lực dọc đường, (m) Hcb: Tổn thất áp lực cục bộ, (m) Xác định cột áp để khắc phục chiều cao dâng hình học: Hh = Z1 – Z2 = 4,5 (m) Trong đó: Z1 : Chiều cao đẩy (độ cao bể điều hòa) Z1 = 4,5 (m) Z2 : Chiều cao hút, Z2 = 0 (m) Xác định tổn thất áp lực gữa hai đầu đoạn ống hút và ống đẩy: Trong đó: p1, p2 : Áp suất ở hai đầu đoạn ống p1 = p2. : Khối lượng riêng của nước thải Suy ra Ht = 0 Xác định tổn thất áp lực dọc đường: Hd = i * L Tổn thất theo đơn vị chiều dài. Với Q = 17,36 (l/s) và đường kính ống D =140 (mm) tra bảng tra thủy lực đối với ống nhựa ta được vận tốc trong ống v = 1.68 (m/s), 1000i = 24.5m; Tổn thất cục bộ: Hcb = Tổn thất qua van z= 1,7, có 1 van Tổn thất qua co 900 z= 0,5, có 3 co Tổn thất qua tê z= 0,6, có 1 tê. V : Vận tốc nước chảy trong ống, V = 0,7 (m/s). H = 4,5 + = 5,3 (m). Chọn cột áp bơm H = 10 (m) = 2,9 (Hp) Chọn bơm nước thải bể điều hòa Chọn bơm chìm, được thiết kế 2 bơm có công suất như nhau (2,5 Kw). Trong đó 01 bơm đủ để hoạt động với công suất tối đa của hệ thống xử lý, bơm còn lại là dự phò