Tài liệu Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho khu dân cư 300 000 người

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP. HỒ CHÍ MINH KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN --- --- ĐỒ ÁN MÔN HỌC XỬ LÝ NƯỚC THẢI ĐÔ THỊ THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHO KHU DÂN CƯ 300.000 NGƯỜI GVHD: HUỲNH TẤN NHỰT Sinh viên thực hiện : Nhóm 03 1. Nguyễn Thị Diễm 12127004 2. Lương Xuân Định 12127062 3. Nguyễn Minh Giáp 12127277 4. Trần Trịnh Thị My 12127013 5. Nguyễn Minh Nhật 12127127 6. Huỳnh Mạnh Phúc 12127134 TP. Hồ Chí Minh, tháng 06 năm 2015 MỤC LỤC CHƯƠNG 1. NHIỆM VỤ THIẾT KẾ CỦA ĐỒ ÁN .....................................................1 1.1. Nhiệm vụ thiết kế ............................................................................................................ 1 1.2. Số liệu phục vụ thiết kế ................................................................................................... 1 1.3. Xác định hiệu suất xử lý .................................................................................................. 1 CHƯƠNG 2. TÍNH TOÁN CÔNG SUẤT VÀ ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ XỬ LÝ ......3 2.1. Tính toán công suất của trạm xử lý nước thải ................................................................. 3 2.1.1 Tính toán dân số ........................................................................................................ 3 2.1.2 Tính toán lưu lượng nước thải ................................................................................... 3 2.2. Cơ sở đề xuất công nghệ xử lý ........................................................................................ 4 2.3. Đề xuất công nghệ xử lý nước thải cho khu dân cư ........................................................ 5 2.3.1. Phương án 1 ............................................................................................................. 5 2.3.1.1. Đề xuất công nghệ ............................................................................................. 5 2.3.1.2. Thuyết minh sơ đồ công nghệ ............................................................................ 8 2.3.2. Phương án 2 ........................................................................................................... 10 2.3.2.1. Đề xuất công nghệ ........................................................................................... 10 2.3.2.2. Thuyết minh sơ đồ công nghệ .......................................................................... 13 CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ CHO PHƯƠNG ÁN 1 ....15 3.1. Song chắn rác ................................................................................................................ 15 3.1.1. Các hạng mục tính toán .......................................................................................... 15 3.1.2. Tính toán chi tiết ..................................................................................................... 15 3.1.2.1. Ngăn tiếp nhận nước thải ................................................................................ 15 3.1.2.2. Mương dẫn nước ............................................................................................. 16 3.1.2.3. Song chắn rác .................................................................................................. 17 3.2. Bể lắng cát ngang .......................................................................................................... 21 3.2.1. Các hạng mục tính toán .......................................................................................... 21 3.2.2. Tính toán chi tiết ..................................................................................................... 21 3.2.2.1. Tính kích thước bể ........................................................................................... 21 3.2.2.2. Thiết kế hố thu cát ........................................................................................... 22 3.2.2.3. Chọn máy bơm cát ........................................................................................... 22 3.2.2.4. Tính sân phơi cát ............................................................................................. 23 3.3. Bể điều hòa thổi khí ....................................................................................................... 24 3.3.1. Các hạng mục tính toán .......................................................................................... 24 3.3.2. Tính toán chi tiết ..................................................................................................... 24 3.3.2.1. Kích thước bể ................................................................................................... 24 3.3.2.2. Hệ thống phân phối khí ................................................................................... 26 3.3.2.3. Tính toán bơm và đường ống bơm lên Bể tuyển nổi ........................................ 28 3.4. Bể lắng kết hợp tuyển nổi ly tâm ................................................................................... 30 3.4.1. Các hạng mục tính toán .......................................................................................... 31 3.4.2. Tính toán chi tiết ..................................................................................................... 31 3.4.2.1. Tính kích thước bể tuyển nổi ........................................................................... 31 3.4.2.2. Tính bồn tạo áp ................................................................................................ 32 3.4.2.3. Tính máy nén khí ............................................................................................. 34 3.4.2.4. Tính toán máy bơm cho bồn áp lực ................................................................. 34 3.4.2.6. Tính lượng bùn cần xử lý ................................................................................. 36 3.4.2.7. Tính toán ống thu bùn...................................................................................... 36 3.5. Aerotank ........................................................................................................................ 37 3.5.1. Các thông số phục vụ cho thiết kế bể aerotank ...................................................... 37 3.5.2. Tính hiệu suất xử lý của bể Aerotank ..................................................................... 38 3.5.2.1. Xác định nồng độ BOD5 hoà tan ở nước thải đầu ra ...................................... 38 3.5.2.2. Hiệu suất xử lý của bể Aerotank ...................................................................... 38 3.5.3. Các hạng mục tính toán .......................................................................................... 39 3.5.4. Tính toán chi tiết ..................................................................................................... 39 3.5.4.1. Tính toán dung tích bể ..................................................................................... 39 3.5.4.2. Tính toán kích thước của bể ............................................................................ 40 3.5.4.3. Thời gian lưu nước .......................................................................................... 40 3.5.4.5. Tính hệ số tuần hoàn bùn ................................................................................ 41 3.5.4.6. Kiểm tra tỉ số F/M và tải trọng thể tích của bể Aerotank ................................ 42 3.5.4.7. Tính lượng oxy ................................................................................................. 42 3.5.4.8. Tính toán các công trình phụ........................................................................... 45 3.6. Bể lắng li tâm (lắng 2) ................................................................................................... 46 3.6.1. Xác định vận tốc lắng ............................................................................................. 46 3.6.2. Diện tích phần lắng của bể ..................................................................................... 46 3.6.3. Kích thước của bể lắng ........................................................................................... 47 3.6.4. Xác định lượng bùn phục hồi cho Aerotank ........................................................... 48 3.6.5. Kiểm tra tải trọng thủy lực ..................................................................................... 48 3.6.6. Thời gian lưu nước trong bể lắng ........................................................................... 49 3.6.7. Tính toán công trình phụ ........................................................................................ 50 3.7. Khử trùng bằng clo ........................................................................................................ 51 3.7.1. Các hạng mục tính toán .......................................................................................... 51 3.7.2. Tính toán chi tiết ..................................................................................................... 51 3.7.2.1. Lượng Clo. ....................................................................................................... 51 3.7.2.2. Máng trộn ........................................................................................................ 53 3.7.2.3.Bể tiếp xúc ........................................................................................................ 55 3.8. Xử lý bùn ....................................................................................................................... 58 3.8.1. Các hạng mục tính toán .......................................................................................... 58 3.8.2. Tính toán chi tiết ..................................................................................................... 58 3.8.2.1. Hố gom bùn ..................................................................................................... 58 4.8.2.2. Bể nén bùn ....................................................................................................... 59 4.8.2.3. Sân phơi bùn .................................................................................................... 61 CHƯƠNG 4. TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ CHO PHƯƠNG ÁN 2 ....63 4.1. Khái quát các công trình giống phương án 1 ................................................................. 63 4.2. Bể lắng cát thổi khí ........................................................................................................ 63 4.2.1. Các hạng mục tính toán .......................................................................................... 63 4.2.2. Tính toán chi tiết ..................................................................................................... 63 4.2.2.1. Kích thước bể lắng cát thổi khí........................................................................ 63 4.2.2.2. Tính toán hệ thống thổi khí .............................................................................. 65 4.2.2.3. Hố thu cát ........................................................................................................ 66 4.2.2.4. Chọn máy bơm cát ........................................................................................... 67 4.2.2.5. Sân phơi cát ..................................................................................................... 67 4.3. Tháp lọc sinh học nhỏ giọt ............................................................................................ 68 4.3.1. Các hạng mục tính toán .......................................................................................... 68 4.3.2. Tính toán chi tiết ..................................................................................................... 68 4.3.2.1. Chất lượng nước đầu vào ................................................................................ 68 4.3.2.2. Lựa chọn vật liệu lọc ....................................................................................... 69 4.3.2.3. Tính tải trọng BOD5 cho phép ......................................................................... 69 4.3.2.4. Tải trọng thủy lực cho phép trên 1 m3 vật liệu lọc .......................................... 70 4.3.2.5. Thể tích cần thiết của khối vật liệu lọc ............................................................ 70 4.3.2.6. Kích thước của bể lọc sinh học........................................................................ 70 4.3.2.7. Tính toán lượng không khí cần cấp ................................................................. 71 4.3.2.8. Tính toán thiết bị tưới phản lực ....................................................................... 71 4.3.1.9. Tính toán công trình phụ ................................................................................. 75 4.4. Bể lắng ngang (lắng 2)................................................................................................... 76 4.4.1. Các hạng mục tính toán .......................................................................................... 76 4.4.2. Tính toán chi tiết ..................................................................................................... 76 4.5. Xử lý bùn ....................................................................................................................... 78 4.5.1. Các hạng mục tính toán .......................................................................................... 78 4.5.2. Tính toán chi tiết ..................................................................................................... 79 4.5.2.1. Hố gom bùn ......................................................................................................... 79 4.5.2.2. Bể nén bùn ....................................................................................................... 80 4.5.2.3. Máy ép bùn băng tải ........................................................................................ 81 CHƯƠNG 5. TÍNH TOÁN KINH TẾ ..........................................................................84 5.1. Tính toán kinh tế cho phương án 1 ................................................................................ 84 5.1.1. Chi phí đầu tư xây dựng ......................................................................................... 84 5.1.1.1. Xây dựng côn trình chính ................................................................................ 84 5.1.1.2. Xây dựng nhà trạm .......................................................................................... 85 5.1.1.3. Chi phí thiết bị xử lý ........................................................................................ 85 5.1.1.4. Tổng chi phí xây dựng cơ bản ......................................................................... 87 5.1.2. Chi phí quản lý và vận hành trạm xử lý ................................................................. 87 5.1.2.1. Chi phí quản lý ................................................................................................ 87 5.1.2.2. Chi phí vận hành ............................................................................................. 87 5.1.2.3. Lãi suất ngân hàng .......................................................................................... 89 5.1.2.4. Tổng chi phí vận hành và quản lý trạm xử lý .................................................. 91 5.1.3. Chi phí xử lý 1 m3 nước thải ................................................................................... 91 5.2. Tính toán kinh tế cho phương án 2 ................................................................................ 91 5.2.1. Chi phí đầu tư xây dựng ......................................................................................... 91 5.2.1.1. Công trình chính .............................................................................................. 91 5.2.1.2. Xây dựng nhà trạm .......................................................................................... 92 5.2.1.3. Chi phí thiết bị ................................................................................................. 92 5.2.1.4. Tổng chi phí xây dựng cơ bản ......................................................................... 94 5.2.2. Chi phí quản lý và vận hành trạm xử lý ................................................................. 94 5.2.2.1. Chi phí quản lý ................................................................................................ 94 5.2.2.2. Chi phí vận hành ............................................................................................. 94 5.2.2.3. Lãi suất ngân hàng .......................................................................................... 96 5.2.2.4. Tổng chi phí vận hành và quản lý trạm xử lý .................................................. 98 5.2.3. Chi phí xử lý 1 m3 nước thải ................................................................................... 98 CHƯƠNG 6. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ........................................................................ 99 BẢNG BIỂU Bảng 1. Tính chất của nguồn nước thải cần xử lý Bảng 2. So sánh chất lượng nước thải với QCVN 14:2008/BTNMT Bảng 3. Hệ sốđiều hòa phụ thuộc vào lưu lượng Bảng 4. Hiệu suất đề xuất của các công trình xử lý Bảng 5. So sánh chất lượng nước thải sau xử lý với QCVN 14:2008/BTNMT Bảng 6. Hiệu suất đề xuất của các công trình xử lý Bảng 7. So sánh chất lượng nước thải sau xử lý với QCVN 14:2008/BTNMT Bảng 8. Kích thước của ngăn tiếp nhận nước thải Bảng 9 Tính thuỷ lực mương dẫn nước thải sau ngăn tiếp nhận Bảng 10. Tính thuỷ lực mương dẫn nước thải ở mỗi song chắn rác Bảng 11. Hệ số β để tính sức cản cục bộ của song chắn rác Bảng 12. Thông só thiết kế song chắn rác Bảng 13. Thống kê thiết kế bể lắng cát Bảng 14. Sự phụ thuộc giữa yđh và  đh Bảng 15. Tóm tắt các thông số thiết kế bể điều hòa. Bảng 16. Độ hoà tan của khí phụ thuộc vào nhiệt độ Bảng 17. Thống kê thông số thiết kế cho bể ADF Bảng 18. Thông số ô nhiễm khi vào bể Aerotank Bảng 19. Các thông số thiết kế đặc trưng cho bể Aerotank xáo trộn hoàn toàn Bảng 20. Bảng hệ số thực nghiệm Bảng 21. Các kích thước điển hình của bể Aerotank xáo trộn hoàn toàn Bảng 22. Công suất hòa tan oxy vào nước của thiết bị bọt khí mịn Bảng 23. Kết quả tính toán của bể Aerotank Bảng 24. Chỉ tiêu thiết kế bể lắng đợt 2 Bảng 25. Thông số thiết kế bể lắng Bảng 26. Thống kê thông số thiết kế hệ thống khử trùng Bảng 27. Thống kê các thông số thiết kế hệ thống xử lý bùn Bảng 28. Các thông số tiêu biểu để thiết kế bể lắng 2 Bảng 29. Thống kê thông số thiết kế bể lắng cát thổi khí Bảng 30. Chất lượng nước đầu vào của bể lọc sinh học Bảng 31. Hệ số  lấy theo giá trị BOD5 đầu ra Bảng 3.: Khoảng cách giữa các lỗ tới tâm của hệ thống tưới Bảng 33. Thống kê thông số thiết kế tháp lọc sinh học Bảng 34. Thống kê thông số thiết kế bể lắng 2 Bảng 35. Thống kê thông số thiết hệ thống xử lý bùn Bảng 36. Thống kê chi phí đầu tư xây dựng của phương án 1 Bảng 37. Thống kê kinh tế xây dựng nhà trạm phương án 1 Bảng 38. Thống kê chi phí thiết bị xử lý cho phương án 1 Bảng 39. Thống kê chi phí quản lý của phương án 1 Bảng 40. Thống kê chi phí nhân lực của phương án 1 Bảng 41. Thống kê chi phí điện năng cho phương án 1 Bảng 42. Thống kê chi phí hóa chất của phương án 1 Bảng 43. Tổng số tiền vay ngân hàng để xây dựng và vận hành trạm xử lý trong 2 năm của phương án 1 Bảng 44. Lãi suất ngân hàng của phương án 1 Bảng 45. Thống kê chi phí xây dựng công trình xử lý phương án 2 Bảng 46. Thống kê chi phí xây dựng nhà trạm của phương án 2 Bảng 47. Thống kê chi phí thiết bị xử lý cho phương án 2 Bảng 48. Thống kê chi phí quản lý cho phương án 2 Bảng 49. Thống kê chi phí nhân lực của phương án 2 Bảng 50. Chi phí tiêu thụ điện năng trong một ngày của phương án 2 Bảng 51. Thống kê chi phí hóa chất cho phương án 2 Bảng 52. Tổng số tiền vay ngân hàng để xây dựng và vận hành trạm xử lý trong 2 năm của phương án 1 Bảng 53. Lãi suất ngân hàng của phương án 1 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1. Sơ đồ công nghệ phương án 1 Hình 2. Sơ đồ công nghệ phương án 2 Hình 3: Tiết diện ngang các loại song chắn rác. Hình 4: Sơ đồ bố trí đĩa thổi khí. Hình 5: Dòng vật chất trong hệ DAF Hình 6: Sơ đồ quá trình khử trùng nước thải trước khi xả ra nguồn. Hình 7. Sơ đồ xử lý bùn phương án 1 Hình 8. Sơ đồ xử lý bùn phương án 2 CHƯƠNG 1. NHIỆM VỤ THIẾT KẾ CỦA ĐỒ ÁN 1.1. Nhiệm vụ thiết kế Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho khu dân cư 300.000 người, Niên hạn thiết kế = 20 năm. Tiêu chuẩn nước thải : QCVN 14:2008 cột A Nội dung thực hiện:  Lựa chọn sơ đồ công nghệ  Tính toán các công trình đơn vị  Quy hoạch mặt bằng trạm xử lý Thiết kế chi tiết 1 công trình đơn vị do cán bộ hướng dẫn qui định 1.2. Số liệu phục vụ thiết kế Bảng 1. Tính chất của nguồn nước thải cần xử lý STT Thông số Đơn vị Giá trị 1 pH - 7,3 2 SS mg/l 130 3 COD mg/l 246 4 BOD5 mg/l 200 5 Nitơ mg/l 8 6 P mg/l 3 7 Dầu mỡ thực vật mg/l 14 1.3. Xác định hiệu suất xử lý Bảng 2. So sánh chất lượng nước thải với QCVN 14:2008/BTNMT STT Thông số Đơn vị Nước thải đầu vào QCVN 14/2008 cột A 1 pH - 7,3 5-9 2 SS mg/l 130 50 3 COD mg/l 246 50 Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho khu dân cư 300.000 người 1 4 BOD5 mg/l 200 30 5 Nitơ (theo amonia) mg/l 8 5 6 P mg/l 3 6 7 Dầu mỡ thực vật mg/l 14 10 Dựa vào bảng so sánh ta có thể nhận thấy các thông số vượt quy chuẩn với hiệu suất cần phải xử lý là: + COD vượt quy chuẩn tới 4,9 lần, H xử lý COD = 246  50 100  79,7 % 246 + BOD vượt quy chuẩn tới 6,7 lần, H xử lý BOD = 200  30 100  85 % 200 + SS vượt quy chuẩn là 2,6 lần, H xử lý SS= 130  50 100  61,5 % 130 + N (tính theo Amonia) vượt quy chuẩn là 1,6 lần, H xử lý N= 85  100  37,5 % 8 + Dầu mỡ TV vượt quy chuẩn là 1,4 lần, H xử lý Dầu mỡ TV = 14  10 100  28,6 % 14 + pH thì nằm trong khoảng quy định cho phép, còn P đạt tiêu chuẩn. Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho khu dân cư 300.000 người 2 CHƯƠNG 2. TÍNH TOÁN CÔNG SUẤT VÀ ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ XỬ LÝ 2.1. Tính toán công suất của trạm xử lý nước thải 2.1.1 Tính toán dân số  Niên hạn thiết kế : 20 năm.  Dân số: 300.000 người.  Tốc độ gia tăng dân số: r = 1,2% Dân số sau 20 năm: N = N0.(1+r)20 = 300000 x (1+0,012)20 = 380.830 người 2.1.2 Tính toán lưu lượng nước thải  Lưu lượng trung bình ngày đêm được tính theo công thức TB Qngđ = qtb  N 350  380830 = = 133.291 m3/ngđ 1000 1000 Trong đó: qtb tiêu chuẩn nước thải trung bình (lấy bằng 100% nước cấp, theo TCVN 33:2006), qtb = 350 lít/người.ngđ.  Lưu lượng trung bình giờ: QhTB = TB Qngđ 24 = 5554 m3/h  Lưu lượng trung bình giây: qtb = 1543 l/s  Lưu lượng trong ngày lớn nhất được tính theo công thức: max TB Qngđ = K ng x Qngđ = 159949 m3 Trong đó : + K ng : Hệ số không điều hoà ngày, + K ng = 1,15  1,3 (TCVN 7957:2008) ; chọn K ng = 1,2. Lưu lượng nước thải giờ dùng nước lớn nhất và nhỏ nhất được tính như sau: Qhmax = K0max x QhTB Qhmin = K0min x QhTB Hệ số không điều hoà ngày K0 lấy theo bảng (Bảng 2, TCVN 7957:2008/BXD) Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho khu dân cư 300.000 người 3 Bảng 3. Hệ số điều hòa phụ thuộc vào lưu lượng Hệ số không điều hoà chung Lưu lượng nước thải trung bình qtb (l/s) 5 10 20 50 100 300 500 1000  5000 K 0max 2,5 2,1 1,9 1,7 1,6 1,55 1,5 1,47 1,44 K 0min 0,38 0,45 0,5 0,55 0,59 0,62 0,66 0,69 0,71 (Nguồn : Bảng 2, TCVN 7957- 2008/BXD) Nội suy với qtb = 1543 l/s, ta được: K0max =1,466 ; K0min =0,693 Qhmax =1,466  5554 = 8142 m3 Qhmin = 0,693  5554 = 3849 m3 2.2. Cơ sở đề xuất công nghệ xử lý Các thông số ô nhiễm vượt tiêu chuẩn thải, cần phải xử lý là SS, COD, BOD5, dầu mỡ TV, Nitơ. Nồng độ ô nhiễm hữu cơ không quá cao, tỷ lệ BOD5/COD = 0,813, thích hợp để xử lý bằng phương pháp vi sinh hiếu khí. Tuy nhiên, do giới hạn về mặt bằng, nhóm sẽ không lựa chọn công nghệ xử lý sinh học trong điều kiện tự nhiên. Để vi sinh vật hiếu khí phát triển tốt thì cần phải duy trì một lượng dinh dưỡng đầy đủ, thông thường tỉ lệ BOD:N:P = 100:5:1. Dựa vào chất lượng nước đầu vào cung cấp cho hệ thống xử lý nước thải thì tỉ lệ dinh dượng hiện tại là: BOD:N:P = 100:4:1,5. Như vậy thì lượng nito cung cấp cho vi sinh vật là không đủ. Nhưng giá trị dinh dưỡng chỉ xét đến đối với các công trình sinh học. Trong hệ thống xử lý nước thải còn các công trình xử lý sơ bộ nên có thể lượng BOD sẽ giảm hơn. Vì vậy sau khi đề xuất hiệu xuất xử lý của các công trình cơ học thì mới có thể xác định được tỉ lệ chất dinh dưỡng đưa vào các công trình sinh học hiếu khí, khi đó mới quyết định có bổ sung chất dinh dưỡng hay không. Cần phải xử lý Nitơ nên công trình sinh học phải khử được Nitơ. Ta sẽ dựa vào hiệu suất xử lý Nitơ của công trình xử lý sinh học để xem xét có cần thiết phải xây dựng thêm công trình xử lý Nitơ hay không, cũng như loại công trình sinh học cần sử dụng và cách thiết kế chúng. Nồng độ chất lơ lửng SS = 130 mg/l < 150 mg/l, nên không cần phải cân nhắc có nên xây dựng bể làm thoáng sơ bộ hoặc đông tụ sinh học (theo 8.12.1, 7957:2008) Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho khu dân cư 300.000 người 4 Theo yêu cầu đồ án không đề cập tới lượng kim loại nặng, nên nhóm sẽ không thiết kế công trình xử lý các chất này. Các công trình sinh học phía sau được xem như không bị ảnh hưởng bởi các kim loại nặng gây hại cho vi sinh vật. Dầu, mỡ: bám vào thành ống nước thải, làm giảm công suất đường ống. Nồng độ dầu mỡ TV là 14mg/l, ứng với công suất 133.291 m3/ngđ, thì tải lượng dầu mỡ sẽ rất lớn. Do đó, nhóm quyết định chọn bể lắng kết hợp tuyển nổi khí hòa tan DAF để xử lý dầu mỡ và SS có trong nước. 2.3. Đề xuất công nghệ xử lý nước thải cho khu dân cư 2.3.1. Phương án 1 2.3.1.1. Đề xuất công nghệ Bảng 4. Hiệu suất đề xuất của các công trình xử lý Thông số Đầu vào BOD (mg/l) Công trình Hiệu suất (%) Sau xử lý 200 2 196,0 COD (mg/l) 246 2 241,1 SS (mg/l) 130 5 123,5 Amoni (mg/l) 8 0 8,0 Dầu mỡ 14 0 14,0 BOD (mg/l) 196,0 4 188,2 COD (mg/l) 241,1 4 231,4 SS (mg/l) 123,5 20 98,8 Amoni (mg/l) 8,0 0 8,0 Dầu mỡ (mg/l) 14,0 0 14,0 BOD (mg/l) 188,2 4 180,6 COD (mg/l) 231,4 4 222,2 Song chắn rác Bể lắng cát Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho khu dân cư 300.000 người 5 SS (mg/l) 98,8 Amoni (mg/l) Bể điều hòa 0 98,8 8,0 0 8,0 Dầu mỡ (mg/l) 14,0 0 14,0 BOD (mg/l) 180,6 20 144,5 COD (mg/l) 222,2 20 177,7 SS (mg/l) 98,8 50 49,4 Amoni (mg/l) 8,0 0 8,0 Dầu mỡ (mg/l) 14,0 75 3,5 Bể lắng kết hợp tuyển nổi ly tâm Sau khi qua bể DAF ta có BOD:N:P = 144,5:8:3 = 100:5,5:2 => Tỉ lệ chất dinh dưỡng thích hợp cho bể Aerotank, nên không cần xây dựng công trình bổ sung Nitơ. Hiệu suất xử lý nitơ của aerotank là lượng nitơ được vi sinh vật sử dụng để tổng hơp tế bào. BOD (mg/l) 144,5 85 21,7 COD (mg/l) 177,7 80 35,5 SS (mg/l) 49,4 -30 64,2 Amoni (mg/l) 8,0 76 2 Dầu mỡ (mg/l) 3,5 0 3,5 BOD (mg/l) 21,7 10 19,5 COD (mg/l) 35,5 10 32,0 SS (mg/l) 64,2 80 12,8 Amoni (mg/l) 1,9 0 1,9 Dầu mỡ (mg/l) 3,5 0 3,5 Aerotank Bể lắng 2 (ly tâm) Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho khu dân cư 300.000 người 6 BOD (mg/l) 19,5 0 19,5 COD (mg/l) 32,0 0 32,0 0 12,8 Khử trùng bằng clo SS (mg/l) 12,8 Amoni (mg/l) 1,9 0 1,9 Dầu mỡ (mg/l) 3,5 0 3,5 Bảng 5. So sánh chất lượng nước thải sau xử lý với QCVN 14:2008/BTNMT Thông số Nước thải sau xử lý QCVN 14:2008 cột A BOD (mg/l) 19,5 30 COD (mg/l) 32,0 50 SS (mg/l) 12,8 50 Amoni (mg/l) 1,9 5 Dầu mỡ (mg/l) 3,5 10 Kết luận: Xử lý nước thải theo phương án này đáp ứng được QCVN 14:2008/BTNMT, cột A, do đó, có thể được lựa chọn để tính toán. Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho khu dân cư 300.000 người 7 Hình 1. Sơ đồ công nghệ phương án 1 2.3.1.2. Thuyết minh sơ đồ công nghệ Nước thải phát sinh từ khu dân cư sẽ được thu gom tập trung về hệ thống xử lý nước thải. a. Song chắn rác Đầu tiên nước thải được đưa qua song chắn rác nhằm loại bỏ các chất rắn có kích thước lớn, tạp chất thô... trong nước thải, nhờ đó tránh được hiện tượng tắt nghẽn bơm, van, đường ống. Lượng rác thu được từ song chắn rác sẽ được thu go lại và xử lý như chất thải rắn. b. Bể lắng cát ngang Sau đó, nước thải sẽ được dẫn vào bể lắng cát ngang. Những hạt cát có kích thước lớn sẽ được lắng xuống đáy. Khi cát tích tụ nhiều sẽ được hút đi và đưa ra làm ráo nước tại sân phơi cát. Cát khô sau khi phơi sẽ được xe thu gom định kì. Nước sau Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho khu dân cư 300.000 người 8 khi lắng tại bể lắng cát ngang và nước rút từ sân phơi cát sẽ được dẫn vào đầu bể điều hòa. c. Bể điều hòa Bể này có nhiệm vụ điều hòa lưu lượng và nồng độ nước thải sao cho phù hợp với các công trình xử lý tiếp theo, góp phần làm tăng hiệu quả xử lý và giảm kích thước các công trình sau. Cụ thể như, khi nồng độ hoặc lưu lượng tăng lên đột ngột, các công trình đơn vị như bể tuyển nổi sẽ làm việc kém hiệu quả đi, nếu muốn ổn định được thì cần phải thay đổi lượng khí cấp vào thường xuyên, điều này gây khó khăn cho quá trình vận hành. Còn đối với công trình đơn vị xử lý sinh học, nếu lưu lượng và nồng độ thay đổi đột ngột sẽ gây sốc tải trọng đối với vi sinh vật, làm giảm hiệu suất xử lý, cũng như thể tích bể cần phải xây dựng lớn, sẽ không có lợi về mặt kinh tế. Các bơm chìm được lắp đặt cuối bể điều hòa để bơm nước sang bể tuyển nổi. d. Bể lắng kết hợp tuyển nổi khí hòa tan (DAF) kiểu ly tâm Tại bể tuyển nổi, nước tuần hoàn và khí nén được bơm vào bình tạo áp, hỗn hợp khí và nước được dẫn vào ngăn tuyển nổi của bể. Nước sẽ tiếp tục đi xuống ngăn lắng, tại đó các hạt cặn sẽ lắng xuống một phần, nước sau khi tuyển nổi sẽ đi qua vách ngăn và dẫn vào bể aerotank. Váng nổi sau khi được thanh gạt váng nổi gạn về bể chứa và được thu gom định kì. Cặn lắng từ bể tuyển nổi được xả mỗi ngày 2 lần và được đưa về hố chứa cặn. e. Bể aerotank Nước sau khi xử lý bằng các quá trình cơ học vẫn còn một lượng lớn các chất hữu cơ chưa đạt tiêu chuẩn để thải ra môi trường, do đó cần phải xử lý bằng công trình sinh học. Bể aerotank là công trình quyết định hiệu quả xử lý của hệ thống. Tại đây có các máy thổi khí liên tục sục khí vào bể thông qua các đĩa phân phối khí. Các vi sinh hiếu khí sẽ tiếp nhận oxy, sử dụng chất nền (BOD) và chất dinh dưỡng (N,P) làm thức ăn để chuyển hóa chúng thành chất trơ không hòa tan và tạo tế bào mới. Trong aerotank lượng bùn hoạt tính tăng dần lên, sau đó được tách ra tại bể lắng đợt 2. Một phần bùn được quay lại về đầu bể aerotank để tham gia xử lý nước thải theo chu trình mới. Qua bể aerotank, lượng chất hữu cơ có trong nước thải được giảm đáng kể. f. Bể lắng đợt 2 Bể lắng đợt 2 làm nhiệm vụ lắng hỗn hợp nước-bùn từ bể aerotank dẫn đến. Một phần bùn lắng sẽ được tuần hoàn về bể aerotank, lượng bùn còn lại (gọi là bùn hoạt tính dư) sẽ được chứa tại hố chứa cặn. Nước sau khi lắng tại bể lắng đợt 2 sẽ được dẫn qua công trình khử trùng, bao gồm bể trộn và bể tiếp xúc . Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho khu dân cư 300.000 người 9 g. Bể trộn, bể tiếp xúc Sau xử lý cơ học và xử lý sinh học trong điều kiện nhân tạo, vi khuẩn gây bệnh không bị tiêu diệt hoàn toàn. Nhằm tránh sự lây lan của vi khuẩn gây bệnh khi xả nước ra môi trường tiếp nhận, cũng như đáp ứng chỉ tiêu Coliform trong QCVN 14:2008/BTNMT, nước cần được khử trùng bằng Clo, thông qua bể trộn và bể tiếp xúc. Dung dịch clo hoạt tính được đưa vào bể trộn để trộn đều cùng nước thải, sau đó hỗn hợp này được chuyển qua bể tiếp xúc để thực hiện các quá trình và phản ứng diệt khuẩn. Nước sau khi khử trùng sẽ được xả ra nguồn tiếp nhận. h. Các công trình xử lý bùn cặn. Các công trình xử lý bùn cặn được sử dụng bao gồm hố chứa cặn, bể nén bùn và sân phơi bùn. Hố chứa cặn có vai trò thu nhận lượng cặn sinh ra từ bể lắng kết hợp tuyển nổi và bể lắng đợt 2, nhằm ổn định lưu lượng cặn trước khi cặn được bơm sang bể nén bùn. Tại bể nén bùn, bùn cặn sẽ được tách nước, làm giảm độ ẩm xuống còn 95%, và tiếp tục giảm xuống còn 75% tại sân phơi bùn, thể tích bùn giảm đi đáng kể. Sau quá trình phơi, vi trùng gây bệnh còn lại trong bùn cặn, cũng như mùi hôi thối của nó được giảm đi. Bùn cặn sau khi phơi được xúc định kì 4 tuần/ 1 lần, và được vận chuyển đi sử dụng làm phân bón. 2.3.2. Phương án 2 2.3.2.1. Đề xuất công nghệ Bảng 6. Hiệu suất đề xuất của các công trình xử lý Thông số Đầu vào BOD (mg/l) Công trình Hiệu suất (%) Sau xử lý 200 2 196,0 COD (mg/l) 246 2 241,1 SS (mg/l) 130 5 123,5 Amoni (mg/l) 8 0 8,0 Dầu mỡ 14 0 14,0 Song chắn rác Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho khu dân cư 300.000 người 10 BOD (mg/l) 196,0 4 188,2 COD (mg/l) 241,1 4 231,4 SS (mg/l) 123,5 20 98,8 Amoni (mg/l) 8,0 0 8,0 Dầu mỡ (mg/l) 14,0 2 13,7 BOD (mg/l) 188,2 4 180,6 COD (mg/l) 231,4 4 222,2 Bể lắng cát thổi khí Bể điều hòa SS (mg/l) 98,8 0 98,8 Amoni (mg/l) 8,0 0 8,0 Dầu mỡ (mg/l) 14,0 0 13,7 BOD (mg/l) 180,6 20 144,5 COD (mg/l) 222,2 20 177,7 SS (mg/l) 98,8 50 49,4 Amoni (mg/l) 8,0 0 8,0 Dầu mỡ (mg/l) 14,0 75 3,4 Bể lắng kết hợp tuyển nổi ly tâm Sau khi qua bể DAF ta có BOD:N:P = 144,5:8:3 = 100:5,5:2 => Tỉ lệ chất dinh dưỡng thích hợp cho quá trình sinh trưởng hiếu khí trong tháp lọc sinh học, nên không cần xây dựng công trình bổ sung Nitơ. Hiệu suất xử lý nitơ của của tháp lọc sinh học là lượng nitơ được vi sinh vật sử dụng để tổng hợp tế bào và bị vsv khử thành N2 BOD (mg/l) 144,5 85 21,7 COD (mg/l) 177,7 80 35,5 SS (mg/l) 49,4 70 14,8 Tháp lọc sinh Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho khu dân cư 300.000 người 11