MỤC LỤC MỤC LỤC .1 MỞ ĐẦU .2 Chương I: TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI SINH HOẠT ĐÔ THỊ I.1 Giới thiệu chung: I.1.1 Đặc điểm vật lý: I.1.2 Đặc điểm hóa học: I.1.3 Đặc điểm sinh vật, vi sinh vật: I.2 Các thông số đặc trưng nước thải sinh hoạt: .4 I.2.1 Hàm lượng chất rắn: I.2.2 Nhu cầu ôxy sinh hóa (BOD) hóa học (COD): I.2.3 Ôxy hòa tan: .5 I.2.4 Trị số pH: I.2.5 Các hợp chất Nitơ Photpho nước thải: I.2.6 Các hợp chất vô khác nước thải: I.2.7 Vi sinh vật: I.3 Các công đoạn xử lý: I.3.1 Tiền xử lý: I.3.2 Xử lý sơ bộ: I.3.3 Xử lý bậc II: I.3.4 Khử trùng: 11 Chương II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT .14 II.1 Quá trình lắng hạt rắn nước thải: 14 II.2 Quá trình xử lý sinh học hiếu khí với công nghệ MBBR: .15 II.2.1 Cơ chế: 15 II.2.2 Sự phát triển tế bào động học phản ứng lên men: 16 II.2.3 Quá trình Nitrat hóa: .18 Chương III: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH VÀ THIẾT BỊ .19 III.1.Mương dẫn nước thải: 19 III.2 Song chắn rác thô: 20 III.3 Bể lắng cát tách dầu mỡ: 22 III.4 Song chắn tinh: 23 III.5 Bể điều hòa: 23 III.6 Bể lắng đợt I: 24 III.7 Bể MBBR: .25 III.7.1 Thể tích làm việc bể: .26 III.7.2 Lượng bùn sinh khử BOD5: 27 III.7.3 Các thông số đệm plastic: 27 III.7.4 Kiểm tra tiêu làm việc bể: 27 III.7.5 Xác định lượng ôxy cần thiết cho trình xử lý: 28 III.7.6 Nhu cầu dinh dưỡng vi sinh vật: .29 III.7.7 Bố trí thiết bị phân phối khí: 29 III.8 Bể lắng đợt 2: 30 III.9 Bể tiếp xúc khử trùng: 31 III.10 Bể nén bùn: 32 Sinh viên: Đỗ Quốc Cường, Lớp CNMT k50.QNTrang Đồ án môn học Ứng dụng công nghệ MBBR xử lý nước thải sinh hoạt KẾT LUẬN 33 Tài liệu tham khảo: 34 MỞ ĐẦU Quá trình công nghiệp hóa, đại hóa đất nước tạo nên sức ép lớn môi trường Trong phát triển kinh tế xã hội, tốc độ đô thị hóa ngày gia tăng Mức độ ô nhiễm nguồn nước mặt nước ngầm ngày trầm trọng Do việc xây dựng, vận hành hệ thống xử lý nước thải cho đô thị cần thiết Đề bài: Ứng dụng công nghệ MBBR (Moving Bed Biofilm Reactor) xử lý nước thải sinh hoạt đô thị - Lưu lượng q = 2000 m3/ngày đêm - Yêu cầu xử lý: QCVN 14:2008/BTNMT, cột A GVHD: PGS.TS Đặng Xuân Hiển – Viện KH&CN Môi Trường, ĐHBK Hà Nội Trang Chương I: TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI SINH HOẠT ĐÔ THỊ I.1 Giới thiệu chung: Con người hoạt động kinh tế xã hội sử dụng lượng nước lớn Nước cấp sau sử dụng vào mục đích sinh hoạt, sản xuất, nước mưa chảy tràn mái nhà, mặt đường, sân vườn,…Bị nhiểm bẩn chứa nhiều hợp chất bẩn gây ô nhiễm môi trường Nước thải sinh hoạt nước thải bỏ sau sử dụng cho mục đích sinh hoạt người Một số hoạt động dịch vụ công cộng bệnh viện, trường học, nhà ăn tạo loại nước thải có thành phần tính chất tương tự nước thải sinh hoạt Nước thải sinh hoạt hỗn hợp phức tạp thành phần chất, chất bẩn thuộc nguồn gốc hữu thường tồn dạng không hòa tan, dạng keo dạng hòa tan dễ bị phân hủy thối rữa, chứa nhiều vi trùng gây bệnh truyền bệnh nguy hiểm Thành phần tính chất chất bẩn phụ thuộc vào mức độ hoàn thiện thiết bị, trạng thái làm việc hệ thống mạng lưới vận chuyển, tập quán sinh hoạt người dân, mức sống xã hội, điều kiện tự nhiên…Do tính chất hoạt động đô thị mà chất nước thải thay đổi theo thời gian không gian I.1.1 Đặc điểm vật lý: Theo trạng thái vật lý, chất bẩn nước thải chia thành: - Các chất không hòa tan dạng lơ lửng kích thước lớn 10 -4 mm, dạng huyền phù, nhũ tương dạng sợi, giấy, vải, cỏ… - Các tạp chất bẩn dạng keo với kích thước hạt khoảng 10-4 - 10-6 mm - Các chất bẩn dạng tan có kích thước nhỏ 10 -6 mm, dạng phân tử phân ly thành ion - Nước thải sinh hoạt thường có mùi hôi thối khó chịu vận chuyển cống sau đến xuất khí hydro sunfua I.1.2 Đặc điểm hóa học: Nước thải chứa hợp chất hóa học dạng vô sắt, magiê, canxi, silic, nhiều chất hữu sinh hoạt phân, nước tiểu chất thải khác cát, sét, dầu mỡ Nước thải vừa xả có tính kiềm, dần trở nên có tính axit thối rữa Các chất hữu xuất xứ từ thực vật động vật Những chất hữu nước thải chia thành chất chứa nitơ chất chứa cacbon Các hợp chất chứa nitơ chủ yếu urê, prôtêin, amin axit amin Các hợp chất chứa cacbon mỡ, xà phòng, hydrocacbon… I.1.3 Đặc điểm sinh vật, vi sinh vật: Nước thải sinh hoạt chứa nhiều sinh vật chủ yếu vi sinh với số lượng từ 105 đến 106 tế bào 1ml Nguồn chủ yếu đưa vi sinh vật vào nước thải phân, nước tiểu đất cát Sinh viên: Đỗ Quốc Cường, Lớp CNMT k50.QNTrang Đồ án môn học Ứng dụng công nghệ MBBR xử lý nước thải sinh hoạt Tế bào vi sinh vật hình thành từ chất hữu cơ, nên tập hợp vi sinh coi phần tổng hợp chất hữu nước thải Phần sống, hoạt động, tăng trưởng để phân hủy phần hữu lại nước thải Vi sinh nước thải thường phân biệt theo hình dạng Vi sinh xử lý nước thải chia thành nhóm: Vi khuản, nấm, động vật nguyên sinh (Protozoa) Vi khuẩn đóng vai trò quan trọng việc phân hủy chất hữu cơ, thể sống đơn bào, có khả phát triển tăng trưởng cặn lơ lửng dính bám vào bề mặt vật cứng Vi khuẩn có khả sinh sản nhanh, tiếp xúc với chất dinh dưỡng có nước thải, chúng hấp thụ nhanh thức ăn qua màng tế bào Đa số vi khuẩn đóng vai trò quan trọng việc phân hủy chất hữu cơ, biến chất hữu thành chất ổn định tạo thành cặn dễ lắng, thường củng có loại vi khuẩn dạng lông tơ (filamentous) kết với thành lưới nhẹ lên bề mặt làm ngăn cản trình lắng Vi khuẩn dạng nấm (Fungi bacteria) có kích thước lớn vi khuẩn vai trò trình phân hủy ban đầu chất hữu trình xử lý nước thải Vi khuẩn dạng nấm phát triển thường kết thành lưới mặt nước gây cản trở dòng chảy trình thủy động học Động vật nguyên sinh đặc trưng vài giai đoạn hoạt động trình sống Thức ăn động vật nguyên sinh vi khuẩn, chúng chất thị quan trọng thể hiệu xử lý công trình xử lý sinh học nước thải I.2 Các thông số đặc trưng nước thải sinh hoạt: Đặc trưng nước thải sinh hoạt thường chứa nhiều tạp chất khác nhau, khoảng 52% chất hữu cơ, 48% chất vô số lớn vi sinh vật Phần lớn vi sinh vật nước thải dạng virut vi khuẩn gây bệnh tả, lỵ, thương hàn,… Đồng thời nước thải chứa vi khuẩn hại có tác dụng phân hủy chất thải I.2.1 Hàm lượng chất rắn: Tổng chất rắn thành phần đặc trưng nước thải, bao gồm chất rắn không tan lơ lửng (SS), chất keo hòa tan Xác định hàm lượng chất rắn cách cho bay lượng nước thải bếp cách thủy sấy khô nhiệt độ 105 oC trọng lượng không đổi, sau đem cân so sánh với khối lượng nước ban đầu, đơn vị mg/l Chất rắn lơ lửng có kich thước hạtError: Reference source not found 10-4 mm lắng không lắng (dạng keo) Nó xác định cách cho nước thải thấm qua giấy lọc tiêu chuẩn với kích thước lỗ khoảng 1,2 µm Gạn lấy lượng cặn đọng lại giấy thấm đem sấy nhiệt độ 105 oC trọng lượng không thay đổi, đơn vị mg/l I.2.2 Nhu cầu ôxy sinh hóa (BOD) hóa học (COD): Mức độ nhiễm bẩn nước thải chất hữu xác định theo lượng ôxy GVHD: PGS.TS Đặng Xuân Hiển – Viện KH&CN Môi Trường, ĐHBK Hà Nội Trang cần thiết để ôxy hóa chất hữu tác động vi sinh vật hiếu khí gọi nhu cầu ôxy cho trình sinh hóa Nhu cầu ôxy sinh hóa tiêu quan trọng tiện dùng để mức độ nhiễm bẩn của nước thải chất hữu Trị số BOD đo cho phép tính toán lượng ôxy hòa tan cần thiết để cấp cho phản ứng sinh hóa vi khuẩn diễn trình phân hủy hiếu khí chất hữu có nước thải Nhu cầu ôxy hóa học COD: Là lượng ôxy cần thiết để ôxy hóa hoàn toàn chất hữu phần nhỏ chất vô dễ bị ôxy hóa có nước thải Chỉ tiêu nhu cầu ôxy sinh hóa BOD không đủ để phản ánh khả ôxy hóa chất hữu khó bị ôxy hóa chất vô bị ôxy hóa có nước thải Việc xác định COD tiến hành cách cho chất ôxy hóa mạnh vào mẫu thử nước thải môi trường axít Trị số COD lớn trị số BOD tỷ số COD : BOD nhỏ xử lý sinh học dễ I.2.3 Ôxy hòa tan: Nồng độ ôxy hòa tan nước thải trước sau xử lý tiêu quan trọng Trong trình xử lý hiếu khí phải giữ nồng độ ôxy hòa tan nước thải từ 1,5 – mg/l để trình ôxy hóa diễn theo ý muốn để hỗn hợp không rơi vào tình trạng yếm khí Ôxy khí có độ hòa tan thấp nồng độ ôxy hòa tan phụ thuộc vào nhiệt độ, nồng độ muối có nước Trong trình xử lý nước thải, vi sinh vật tiêu thụ ôxy hòa tan để đồng hóa chất dinh dưỡng chất BOD, N, P cần thiết cho việc trì sống, tăng trưởng sinh sản chúng I.2.4 Trị số pH: Trị số pH cho biết nước thải có tính trung hòa, tính axit hay tính kiềm Quá trình xử lý nước thải phương pháp sinh họa nhạy cảm với dao động trị số pH Quá trình xử lý hiếu khí đòi hỏi giá trị pH khoảng 6,5 đến 8,5 I.2.5 Các hợp chất Nitơ Photpho nước thải: a.Các hợp chất nitơ nước thải: Nước thái sinh hoạt có số hợp chất chứa nitơ Nitơ chất dinh dưỡng quan trọng trình phát triển vi sinh vật công trình xử lý sinh học Các hợp chất chứa nitơ protein, sản phẩm phân hủy amino aixit nguồn thức ăn hữu vi khuẩn, hợp chất hữu chứa nitơ có nước thải bắt nguồn từ phân nước tiểu (urê) người động vật Urê bị phân hủy có tác dụng vi khuẩn thành amoni (NH4+) NH3 hợp chất vô chứa nitơ có mước thải Hai dạng hợp chất vô chứa Nitơ có nước thải nitrit nitrat Nitrat sản phẩm ôxy hóa amoni (NH 4+) tồn oxy, thường gọi trình trình Nitrat hóa Còn nitrit (NO2-) sảm phẩm trung gian trình nitrat hóa, nitrit hợp chất không bền vững dễ bị ôxy hóa thành nitrat (NO 3-) Vì amoni sử dụng ôxy trình Nitrat hóa vi sinh vật nước, rong, tảo dùng nitrat làm thức ăn để phát triển, hàm lượng nitơ có nước thải xả sông, hồ mức cho phép gây tượng phú dưỡng kích thích phát triển nhanh rong, tảo làm bẩn nguồn nước Sinh viên: Đỗ Quốc Cường, Lớp CNMT k50.QNTrang Đồ án môn học Ứng dụng công nghệ MBBR xử lý nước thải sinh hoạt b.Các hợp chất photpho nước thải: Photpho giống nitơ, chất dinh dưỡng cho vi khuẩn sống phát triển công trình xử lý nước thải Photpho chất dinh dưỡng cần thiết cho phát triển thảo mộc sống nước, nồng độ photpho nước thải xả sông, suối mức cho phép gây tượng phú dưỡng Photpho thường dạng photphat vô bắt nguồn từ chất thải phân, nước tiểu, phân bón dùng nông nghiệp từ chất tẩy rửa dùng sinh hoạt ngày I.2.6 Các hợp chất vô khác nước thải: Có nhiều hợp chất vô nước thải Để đánh giá tính chất nhiểm bẩn nước thải khoáng vật người ta dùng tiêu hàm lượng sulfat clorua Trong nước thải đô thị hàm lượng sulfat vào khoảng 100 đến 150 mg/l, hàm lượng clorua từ 150 đến 250 mg/l Hàm lượng sulfat clorua thường không thay đổi trước sau xử lý không làm ảnh hưởng tới trình lí hóa, sinh hóa nước thải cặn bã I.2.7 Vi sinh vật: Nước thải sinh hoạt chứa nhiều vi sinh vật với số lượng từ 10 – 106 tế bào/1ml Phần lớn vi sinh có nước thải vi khuẩn gây bênh, có số vi khuẩn gây bệnh thương hàn, tả, lỵ, vi trùng gan * Các thông số cụ thể đồ án: Lưu lượng Q = 1500m 3/ngày đêm TT Thông số Ký hiệu Đơn vị Giá trị Tổng chất rắn TS mg/l 700 Hàm lượng chất rắn lơ lửng SS mg/l 200 Nhu cầu ôxy hóa học COD mg/l 500 Nhu cầu ôxy sinh hóa BOD5 mg/l 300 Tổng Ni tơ ∑N mg/l 40 Tổng Photpho ∑P mg/l o pH (25 C) 6,8 Dầu mỡ động, thực vật mg/l 100 Coliform MPN/100ml 107 I.3 Các công đoạn xử lý: I.3.1 Tiền xử lý: Giai đoạn tiền xử lý gồm công trình thiết bị có nhiệm vụ loại khỏi nước thải vật gây tắt nghẽn đường ống làm hư hại máy bơm làm giảm hiệu xử lý giai đoạn sau, cụ thể như: Loại bỏ cắt nhỏ vật lơ lửng có kích thước lớn có nước thải gỗ, nhựa, giấy, vỏ hoa quả,… Loại bỏ cặn nặng cát sỏi, kim loại, thủy tinh,… Loại bỏ phần dầu mỡ Các thiết bị thường dùng là: - Song chắn rác, lưới chắn rác; - Máy nghiền cắt vụn rác; - Bể lắng cát; - Bể điều hòa lưu lượng GVHD: PGS.TS Đặng Xuân Hiển – Viện KH&CN Môi Trường, ĐHBK Hà Nội Trang I.3.2 Xử lý sơ bộ: Chủ yếu trình lắng để loại bỏ bớt cặn lơ lửng Có nhiều loại bể lắng, kết xử lý công đoạn xử lý sơ loại bỏ phần cặn lơ lửng chất dầu, mỡ, bọt,… đồng thời phân hủy yếm khí cặn lắng phần công trình ổn định cặn a Bể lắng cát: Bể lắng cát đặt sau song chắn đặt trước bể điều hòa lưu lượng chất lượng, trước bể lắng đợt Nhiệm vụ bể lắng cát loại bỏ cặn thô, nặng cát, sỏi, mảnh vỡ thủy tinh, mảnh kim loại, tro tàn, than vụn, vỏ trứng, … để bảo vệ thiết bị khí dễ bị mài mòn Theo đặc tính dòng chảy phân loại bể lắng cát: Bể lắng cát ngang, bể lắng cát thổi khí, bể lắng cát ly tâm b Bể điều hòa lưu lượng chất lượng: Lưu lượng chất lượng nước thải từ hệ thống cống thu gom chảy nhà máy xử lý thường xuyên dao động theo ngày giờ, có loại bể điều hòa: Bể điều hòa lưu lượng chất lượng nằm trực tiếp đường chuyển động dòng chảy; Bể điều hòa lưu lượng chủ yếu, nằm trực tiếp đường vận chuyển nằm đường dòng chảy Tùy theo điều kiên đất đai chất lượng nước thải, mạng cống thu gom mang cống chung thường áp dụng bể điều hòa lư lượng để tích trữ lượng nước sau mưa Ở mạng thu gom hệ thống cống riêng nơi có chất lượng nước thải thay đổi thường áp dụng bể điều hòa lưu lượng chất lượng Điều chỉnh pH bổ sung chất dinh dưỡng N,P: Nước thải trước vào công trình xử lý sinh học phải có trị số pH nằm khoảng 6,5 – 8,5 tỷ lệ chất dinh dưỡng C:N:P khoảng 100:5:1 c Bể lắng đợt I: Có nhiệm vụ lắng hạt rắn nhỏ 0,2 mm, bể lắng đợt có nhiều loại khác Bùn lắng tách khỏi nước sau lắng, phương pháp thủ công hay giới Quá trình lắng chịu ảnh hưởng yếu tố sau: Lưu lượng nước thải, thời gian lắng (hay thời gian lưu), khối lượng riêng tải lượng tính theo chất rắn lơ lửng, tải lượng thủy lực, keo tụ hạt rắn, vận tốc dòng chảy bể, nén bùn đặc, nhiệt độ nước thải kích thước bể lắng I.3.3 Xử lý bậc II: Là công đoạn phân hủy sinh học hiếu khí hợp chất hữu Mục đích trình xử lý sinh học lợi dụng hoạt động sống sinh sản vi sinh vật để ổn định hợp chất hữu cơ, làm keo tụ chất keo lơ lửng không lắng nước thải sinh hoạt để loại chúng khỏi nước Xử lý sinh học gồm bước: - Chuyển hóa hợp chất hữu có nguồn gốc cacbon dạng keo dạng hòa tan thành thể khí thành vỏ tế bào vi sinh - Tạo cặn sinh học gồm tế bào vi sinh vật chất keo vô nước thải - Loại cặn sinh học khỏi nước trình lắng trọng lực Sinh viên: Đỗ Quốc Cường, Lớp CNMT k50.QNTrang Đồ án môn học Ứng dụng công nghệ MBBR xử lý nước thải sinh hoạt I.3.3.1.Một số công nghệ xử lý sinh học hiếu khí sử dụng xử lý nước thải đô thị: a Bể Aerotank truyền thống: Nước thải vào Bể lắng đợt Bể Aerotank Bể lắng đợt Nước Tuần hoàn bùn hoạt tính Bùn Bùn Sơ đồ Nước thải sau bể lắng đợt trộn với bùn hoạt tính tuần hoàn đầu bể Aerotank Đối với nước thải sinh hoạt có mức độ nhiễm bẩn trung bình, lưu lượng tuần hoàn thường từ 20 – 30% lưu lượng nước thải vào Dung tích bể thiết kế với thời gian lưu nước để làm thoáng bể từ đến dùng hệ thống sục khí từ đến 12 dùng thiết bị khuấy làm thoáng bề mặt Các thông số bể: - Lượng khí cấp vào từ 55 – 65 m3/1kgBOD5 cần khử - Chỉ số thể tích bùn SVI từ 50 – 150 ml/g - Nồng độ bùn hoạt tính bể aerotenk: 1500 – 3000 mg/l - Tuổi bùn Error: Reference source not found từ – 15 ngày - Nồng độ BOD đầu vào < 400 mg/l, hiệu làm từ 80 – 95 % b Bể Aerotank hoạt động gián đoạn theo mẻ (SBR – Sequencing Batch Reactor): Là dạng xử lý sinh học nước thải bùn hoạt tính Do hoạt động gián đoạn nên số ngăn tối thiểu bể GVHD: PGS.TS Đặng Xuân Hiển – Viện KH&CN Môi Trường, ĐHBK Hà Nội Trang Bể SBR Bể lắng đợt Khử trùng Bể SBR Nguồn tiếp nhận Xả bùn Sơ đồ: Đặc điểm: - BOD nước thải sau xử lý thường < 20 mg/l - Hàm lượng cặn lơ lửng – 25 mg/l N-NH3 từ 0,3 – 12 mg/l - Bể SBR làm việc không cần bể lắng đợt Bể SBR có ưu điểm cấu tạo đơn giản, hiệu xử lý cao, khử chất dinh dưỡng nitơ, dễ vận hành Sự dao động lưu lượng nước thải ảnh hưởng đến hiệu xử lý Nhược điểm bể công suất xử lý nhỏ, để hoạt động có hiệu phải thường xuyên kiểm tra theo dõi bước xử lý nước thải c Đĩa lọc sinh học: Đĩa lọc sinh học dùng để xử lý nước thải phương pháp sinh học theo nguyên lý dính bám Đĩa lọc nhựa, gỗ,… hình tròn đường kính đến 4m, dày 10mm ghép với thành khối cách 30 đến 40mm khối bố trí thành dãy nối tiếp quay bể chứa nước thải Tốc độ quay đĩa từ đến vòng/phút đảm bảo dòng chảy rối, không cho bùn cặn lắng lại bể nước thải Trong trình quay, phần đĩa ngập nước thải Quá trình hấp phụ dính bám chất hữu dạng hòa tan, keo vẫy bùn lên màng sinh vật hình thành trước diễn Khi quay lên phía trên, vi khuẩn lấy ôxy để ôxy hóa chất hữu giải phóng CO Màng sinh vật dày đến 4mm, phụ thuộc vào vận tốc quay đĩa Bùn cặn màng sinh vật lắng lại bể lắng đợt d.Công nghệ MBBR – Moving Bed Biofilm Reactor: * Giới thiệu: MBBR trình kết hợp hai trình màng sinh học trình bùn hoạt tính Trong đó, vi sinh vật phát triển bề mặt hạt nhựa polyetylen (đệm) lơ lửng trộn lẫn với nước thải bể phản ứng Không khí cấp vào bể vừa để cung cấp ôxy cho vi sinh vật sử dụng vừa động lực cho đệm chuyển động bể (các đệm plastic nhẹ, có khối lượng riêng xấp xỉ khối lượng Sinh viên: Đỗ Quốc Cường, Lớp CNMT k50.QNTrang Đồ án môn học Ứng dụng công nghệ MBBR xử lý nước thải sinh hoạt riêng nước) Nước xử lý từ bể phản ứng chảy qua lưới lọc trước vào bể lắng bậc II, mục đích lưới lọc giữ lại đệm plastic bể phản ứng Công nghệ MBBR có khả xử lý hiệu cao nước thải có mức độ ô nhiễm hữu nitơ cao * Hoạt động: Trong trình xử lý nước thải, quần xã vi sinh vật phát triển bề mặt đệm plastic Hầu hết vi sinh vật lớp màng vi sinh vật dị dưỡng (chúng sử sụng cacbon hữu để tạo sinh khối) với ưu vi khuẩn tùy tiện Các vi khuẩn tùy tiện sử dụng ôxy hòa tan nước, lượng ôxy hòa tan không đủ chúng sử dụng nitrate, nitrite Tại bề mặt lớp màng sinh học đọng lại chất lỏng phân biệt rõ ràng di chuyển lẫn lộn bể phản ứng Chất dinh dưỡng ôxy khuếch tán qua lớp chất lỏng đến bề mặt màng sinh học Trong đó, sản phẩm phân hủy sinh học khuếch tán nhanh từ màng sinh học môi trường chất lỏng chuyển động , trình tiếp diễn Khi vi sinh vật phát triển tăng lên nhiều lần, sinh khối đệm tăng lên, lớp màng sinh vật ngày dày Khi ảnh hưởng đến khả cung cấp ôxy hòa tan chất bể phản ứng đến tất vi sinh vật màng sinh học Các vi sinh vật lớp màng sinh học cần thiết ôxy hòa tan chất khuếch tán suốt trình Khi ôxy hòa tan chất khuếch tán qua lớp màng có sau vi sinh vật lớp trước tiêu thụ nhiều Lượng oxy hòa tan giảm dần trình tạo màng sinh học tạo sản phẩm phân hủy hiếu khí, thiếu khí yếm khí lớp màng sinh vật * Cấu tạo đệm: Đệm có nhiều hình dạng khác nhau, thông thường đệm có hình trụ đứng, đường kính khoảng 10mm, cao 7mm, bên bề mặt có nhiều khe để tăng diện tích bề mặt Diện tích bề mặt đệm plastic lớn (120 - 950 m2/m3) Đêm làm vật liệu Polyethylen để đảmm bảo độ bền, không bị gãy vỡ trình làm việc Bể lắng đợt I Bể lắng đợt II * Ưu điểm MBBR so với phuơng pháp xử lý sinh học truyền thống: GVHD: PGS.TS Đặng Xuân Hiển – Viện KH&CN Môi Trường, ĐHBK Hà Nội Trang 10 Đồ án môn học Ứng dụng công nghệ MBBR xử lý nước thải sinh hoạt Chọn bề rộng mương dẫn: B = 0,15 (m) = 150 (mm) vm = 0, Vận tốc dòng nước m/s Độ dốc tối thiểu mương imin = cho tránh lắng cặn mương tính theo công thức thực nghiệm: , d với : đường kính ống, (mm), d = d B = 150 (mm) Do đó: imin = = 0,67% 150 ∗ vm Từ công thức: = ωQ (3.1) - : Lưu lượng nước thải tối đa, Q m3/s; -: Vận tốc dòng chảy vm mương, m/s; ω -: Tiết diện ướt, m2; Q 2400 Suy ra: ω= = = 0, 04(m ) ω = h ∗ Bh Mặt khác, , : vm 24 ∗ 3600 ∗ 0, Chiều cao mực nước mương, m; ω 0, 04 Suy ra, h= = = 0, 27( m) h ' = 0, Chọn chiều cao mương B 0,15 dẫn tính từ mực nước trở lên (m) Vậy kích thước mương dẫn B = là: - Chiều rộng: 0,15 (m) H = h + h' = - Chiều cao 0,47 (m) III.2 Song chắn rác thô: Vì nước thải sinh hoạt chứa tạp chất thô chủ yếu giấy, rác, túi nilon, vỏ cây… Do lựa chọn song chắn rác tiết diện hình chữ nhật có lượn tròn hai đầu để giảm tổn thất áp lực vớt rác dễ dàng Song chắn làm thép không gỉ Khoảng cách song chắn 30 mm Góc nghiêng song chắn so với mặt phẳng ngang 60o Hệ số hình dạng β = 1,67 Chọn vận tốc dòng nước chảy qua khe giữu 0,8 m/s Số lượng khe hở song chắn, n xác định: Q (3.2) n= ∗ k0 Trong đó: vs ∗ h ∗ b Q - : Lưu lượng nước thải tối đa, m /s; - : Vận tốc nước chảy qua song vs chắn (Chọn = 0,8 m/s); -: Độ sâu lớp nước trước song h chắn, (= 0,27 m); -: Hệ số tính đến thu hẹp dòng k0 chảy qua song chắn, (= 1,05); -: Khoảng cách thanh, = b 0,03 m; 2400 Thay số n= ∗1, 05 ≈ 4,5 liệu vào (3.1) ta có: 24 ∗ 3600 ∗ 0,8 ∗ 0, 27 ∗ 0, 03 GVHD: PGS.TS Đặng Xuân Hiển – Viện KH&CN Môi Trường, ĐHBK Hà Nội Trang 20 Chọn n = (khe) Chiều rộng toàn thiết Bs = d (n − 1) + b ∗ n bị chắn rác: (3.3) d =d0, 01 Với : bề dày song chắn rác, chọn m; Bs = 0, 01(5 − 1) + 0, 03*6 = Suy ra: 0,22 (m) Bs = 0, 22(m) > B = 0,15(m) Ta có: Do đó, ta cần mở rộng mương ϕ = 20o dẫn vị trí đặt song chắn Chọn góc mở rộng mương Chiều dài đoạn mở rộng tính theo công thức: B −B 0,09 (m) L1 = s o = 1,374(0, 22 − 0,15) = (3.4) 2tg 20 Chiều dài đoạn thu hẹp sau song chắn: Ls =L11,5 ≈ 0, 05 (m) L2 = 0,5 (3.5) Chọn chiều dài đoạn mương mở rộng: (m) Vậy, toàn chiều dài đoạn mương đặt song chắn: L = L1 + Ls + L2 = 1, 64 (m) (3.6) 24 hvs P Tổn thất áp lực dòng ξ = βξ( p) sin α thải sau qua song chắn b2 g tính theo công thức: = (3.7) (3.8) Trong đó: - : Tổn thất áp suất, m; - v: Vận tốc dòng chảy trước song chắn, v = 0,7 m/s; - P: Hệ số tính đến tăng trở ≈ lực song chắn bị bịt kín vật thải, (P 3); - : Trở lực cục song ξ chắn; - g: Gia tốc trọng trường, g = 9,81 m/s2; - s: Chiều dày chắn, chọn s = 0,01 m; - b: Khoảng cách giữu thanh, b = 0,03 m; -: Góc nghiêng α so với mặt phẳng ngang, = 60o; -: Yếu tố hình dạng β chắn, = 1,67 ≈0,33 hξ2p02 Thay số liệu vào công thức 0, 70, ∗ (3.7), xác định trở lực cục song chắn là: = 0,33, từ công ∗ 9,81 thức (3.8), tổn thất áp lực dòng thải sau qua song chắn là: = (m) H ' = H + hp = 0, 47 + 0, 02 = 0, 49(m) Chiều cao xây dựng mương đặt song chắn: Sinh viên: Đỗ Quốc Cường, Lớp CNMT k50.QNTrang 21 Đồ án môn học Ứng dụng công nghệ MBBR xử lý nước thải sinh hoạt III.3 Bể lắng cát tách dầu mỡ: Bể lắng cát tính toán với tốc độ dòng chảy đủ lớn (0,3 m/s) để phần tử hữu nhỏ không lắng lại đủ nhỏ (0,15 m/s) để cát tạp chất rắn vô không bị theo dòng chảy khỏi bể Bể thường tính toán để giữ lại hạt cát có độ lớn thủy lực 18 – 24 mm/s (đường kính hạt 0,2 – 0,25mm) Phía có bố trí cần gạt bọt dầu mỡ Chọn bể lắng cát ngang - TCXDVN 51:2006 1000 ∗ v1 ∗ H n Chiều dài phần lắng: L=K (3.9) Uo Trong đó: v0, - : Tốc độ chuyển động ngang v1 =Q 25 nước bể lắng cát lưu lượng nước thải tối đa (), Chọn (m/s); -: Chiều sâu phần lắng (m), chọn H n = 0,25 (m)-TCVN 51:2006; -: Độ lớn thủy lực hạt rắn, U o =18,7 mm/s (d = 0,2 m/s); -: Hệ số thực nghiệm có tính đến UKo hệ số thủy lực tốc độ lắng hạt cát bể, với =18,7 mm/s =1,7 - TCXDVN 51:2006 1000 ∗ 0, 25 ∗ 0, 25 Do đó: 5,7(m) L = 1, 18, = B= Q 2400 = ≈ v1 ∗ H n 24 ∗ 3600 ∗ 0, 25 ∗ 0, 25 Chiều rộng bể: 0,44(m) a ∗T ∗ N Thể tích ngăn chứa cát: Wc = Với: - T: Thời gian 1000 lần vớt cát, chọn ngày; - N: Số người sử dụng hệ thống, tiêu chuẩn 100 l/người.ngày; N == 2400 ∗103 24000 (người) 100 - a: Lượng cát giữ lại bể lắng tính đầu người/ngày (theo TCXDVN 51:2006, a = 0,02 l/người.ngày) 0, 02 ∗1 ∗ 24000 Suy Wc = ra: = 0,48 1000 (m3) W 0, 48 Chiều cao lớp hc = c = = 0,19 cát lắng bể: B ∗ L 0, 44 ∗ 5, (m) Để ổn định tốc độ dòng chảy bể lắng cát ngang, phía cuối bể xây dựng đập tràn kiểu máng đo lưu lượng theo tỉ lệ với chiều sâu dòng chảy H n bể lắng cát Vậy: Bể lắng cát xây dựng với: - Chiều dài bể lắng cát: L = 5,7 (m); - Chiều rộng bể lắng cát: B = 0,44 (m); - Chiều cao bể lắng cát: H = Hn + hc + Hbv = 0,25 + 0,19 + 0,3 = 0,74(m) (Hbv: Khoảng cách từ mực nước đến thành bể) GVHD: PGS.TS Đặng Xuân Hiển – Viện KH&CN Môi Trường, ĐHBK Hà Nội Trang 22 III.4 Song chắn tinh: Sau qua bể lắng cát, nước thải theo mương dẫn đến song chắn tinh Khoảng cách song chắn là: s =0,01 (m), vận tốc dòng nước chảy qua khe giữu 0,9 m/s Số lượng khe hở song chắn, n xác định theo (3.2) 2400 12 n= ∗1, 05 ≈ (khe) 0,9 ∗ 0, 27 ∗ 0, 01∗ 24 ∗ 3600 Chiều rộng thiết bị chắn rác tinh xác định theo công thức (3.3) Bs = 0, 01(12 − 1) + 0, 01 ∗15 = 0, 26 (m); Do đó, cần mở rộng mương dẫn vị trí đặt song chắn Chọn góc mở rộng mương dẫn Chiều dài đoạn mở rộng L1 = tính theo (3.4), 0,15 (m) Chiều dài đoạn thu hẹp sau song L2 = chắn tính theo (3.5), 0,08 (m) Chọn chiều dài đoạn mương Ls = 1,5 mở rộng: (m) Vậy, toàn chiều dài đoạn mương đặt song chắn tinh: (m) L = L1 + Ls + L2 = 1, 73 Tổn thất áp lực dòng thải sau qua song chắn tính theo công thức (3.7) (3.8): Từ (3.8), trở lực cục song chắn là: s 0, 01 43 ξ = β ( ) sin α = 1, 67( ) sin 60 o = 1, 45 b 0, 01 Từ (3.7), tổn thất áp lực dòng thải sau qua song chắn: ξ h ∗3 v2 P 0,9 = 1, 45 p = 0,18(m) = 2g ∗ 9,81 Chiều cao xây dựng mương đặt song chắn tinh: H ' = H + hp = 0, 47 + 0,18 = 0, 65(m) III.5 Bể điều hòa: Lưu lượng nồng độ chất ô nhiễm nước thải đô thị thay đổi theo thời gian Sự dao động lưu lượng nước thải, thành phần nồng đô chất bẩn ảnh hưởng không tốt đến hiệu làm nước thải Đối với công trình xử lý sinh học, cần phải đảm bảo ổn định chế độ thủy lực chế độ dinh dưỡng Giả thiết hàm lượng chất rắn lơ lửng, số BOD, COD vi khuẩn nước thải sau qua công đoạn trước coi không đổi Dung tích bể điều hòa xác định: V = Q*T (m3) Trong đó: - Q: Lưu lượng lớn nước thải (m3/h) - T:Thời gian điều hòa cần thiết, (h), chọn T = 0,5 (h); V = = 2400 ∗ 0, 25 25 (m) 24 Sinh viên: Đỗ Quốc Cường, Lớp CNMT k50.QNTrang 23 ϕ = 20o Đồ án môn học Ứng dụng công nghệ MBBR xử lý nước thải sinh hoạt Chiều cao xây dựng bể: Hxd = Hdh + Hbv - Bể điều hòa thường thiết kế với chiều sâu 1,5 – (m); Chọn Hdh = 1,5 (m) - Hbv: Chiều cao từ mực nước đến thành bể, chọn Hbv = 0,5 (m); Do đó: Chiều cao xây dựng bể là: Hxd = 1,5 + 0,5 = (m) 25 Diện tích mặt thoáng bể điều V = = hòa: Fdh =16,7 (m ) H dh 1,5 Xây dựng bể điều hòa với: - Chiều rộng bể: (m); - Chiều dài bể: (m) III.6 Bể lắng đợt I: TCXDVN 51:2006, chọn bể lắng đứng Vận tốc dòng chảy vùng công tác không lớn 0,7 mm/s Thời gian lắng 1,5 h.Hiệu suất lắng bể 45 - 48% Chọn chiều cao công tác bể lắng: H = (m) Thể tích tổng cộng bể lắng đợt I: V = Q*t (3.10) Với: - Q: Lưu lượng lớn nước thải (m /h); - t: Thời gian lắng, t = 1,5 (h) 2400 Suy ra: V = = 150 (m3) ∗1,5 Chọn bể lắng đứng 24 (TCXDVN 51:2006), thể tích bể 100 (m3) Diện tích bể lắng: F = V 75 = = 25 (m ) H Đường kính bể F 25 =2 = lắng: D = 5,6 m π π Đường kính ống phân phối trung tâm: d = 0,25D = 1,4 m Với: - H: Chiều cao công tác bể, H = 3(m); - H1: Chiều cao bảo vệ; H1 = 0,3(m); - Hb: Chiều cao lớp bùn lắng, Hb = 0,4(m); - Hth: Chiều cao lớp trung hòa, Hth = 0,2(m); - Nên chiều cao xây dựng bể lắng đứng: Hxd = H +H1 + Hb + Hth= 3,9 (m) Tốc độ lắng của hạt cặn lơ lửng (độ lớn thủy lực, mm/s): Uo = 1000 ∗ K ∗ H −ω n (3.11)  K ∗H  α ∗t  ÷ Trong đó: h   α α =1 - : Hệ số có tính đến ảnh hưởng nhiệt độ nước độ nhớt, lấy , nhiệt độ 20 oC(TCXDVN 51:2006); -: Thành phần thẳng đứng tốc ω độ nước thải bể, (mm/s) lấy = (TCXDVN 51:2006); - t(s) thời gian lắng nước thải bình thí nghiệm với chiều sâu lớp GVHD: PGS.TS Đặng Xuân Hiển – Viện KH&CN Môi Trường, ĐHBK Hà Nội Trang 24 nước h = 550 mm, chọn t = 826 (s) (theo TCXDVN 51:2006); - n: Hệ số kết tụ, phụ thuộc vào tính chất lơ lửng loại hạt chủ yếu, n = 0,25 (TCXDVN 51:2006); - H : Chiều sâu tính toán vùng lắng, H = (m); n - Trị số , tính toán bể  K ∗H   ÷ lắng đợt I nước thải sinh hoạt  h  lấy 1,21, (Bảng 7-13, TCXDVN 51:2006) 1000 ∗ 0,35 ∗ Từ (3.11), − = 1, 2(mm / s ) 0,25 Uo = ∗ 826 ∗1, 21 Hiệu lắng cặn lơ lửng khử BOD5 bể lắng: η SS (η BOD5 ) = t (%) a + b∗t (3.12) - t: Thời gian Trong đó: lưu, t = 1,5 (h) - a, b: Hệ số thực nghiệm:- Khử BOD5: a = 0,018; b = 0,02 - Khử SS: a = 0,0075; b = 0,014 η BOD ,η SS -: Hiệu lắng cặn lơ lửng SS khử BOD5 1,5 1,5 Từ (3.12), ηηBOD ==52, 31,63% 25% SS = = ta có: 0,0, 0075 018++ 0, 0,014 02 ∗∗1,5 5 Vậy: Lượng SS BOD5 lại nước thải sau qua bể lắng - SS = 200 - 200*52,63% = 94,7 mg/l - BOD5 = 300 - 300*31,25% = 206,3 mg/l Lượng bùn thu bể lắng tính theo công thức: đợt I: Wb = Q ∗ SSo ∗η SS (kg/ngày) (3.13) Trong đó: - SSo: Hàm lượng SS nước thải vào bể lắng đợt I; - : Hiệu xử lý SS η SS Wb = 2400 ∗ 200 ∗ 52, 63% ∗10−3 = 126,3 (kg/ngày) III.7 Bể MBBR: TT Các thông số đầu vào: - Q = 2400 m3/ngày Thông số Ký hiệu Tổng chất rắn TS Hàm lượng chất rắn lơ lửng SS Nhu cầu ôxy hóa học COD Nhu cầu ôxy sinh hóa BOD5 Sinh viên: Đỗ Quốc Cường, Lớp CNMT k50.QNTrang 25 Đơn vị mg/l mg/l mg/l mg/l Giá trị 594,7 94,7 206,3 Đồ án môn học Ứng dụng công nghệ MBBR xử lý nước thải sinh hoạt Tổng Ni tơ TKN mg/l 40 Tổng Photpho TP mg/l Dầu mỡ động, thực vật mg/l 100 o pH (25 C) 6,8 Coliform MPN/100ml 107 Nước thải khỏi bể đạt QCVN 14:2008/BTNMT TT Thông số Ký hiệu Đơn vị Giá trị Tổng chất rắn TS mg/l 500 Hàm lượng chất rắn lơ lửng SS mg/l 50 Nhu cầu ôxy hóa học COD mg/l Nhu cầu ôxy sinh hóa BOD5 mg/l 30 Tổng Nitơ TKN mg/l 35 Tổng Photpho TP mg/l Dầu mỡ động, thực vật mg/l 10 pH (25oC) 5-9 Coliform MPN/100ml 3000 Để đảm bảo kết xử lý đạt tiêu chuẩn, ta tính thông số đầu với BOD = 20 mg/l BOD5v − BOD5r 206,3 − 20 Hiệu xử lý: E = = 90% = (3.14) BOD5v 206,3 III.7.1 Thể tích làm việc bể: Thể tích bể cần thiết: (m3) (3.15) Trong đó: V= LTN rmn ∗ M p - LTN: Tổng thể tích tổng nitơ cần nitrat hóa LTN = α ∗ TKN ∗ Q α = 0,8 Chọn Q: Lưu lượng nước thải vào hệ thống xử lý sinh học (m3/h) TKN: tổng Nitơ nước thải vào hệ thống xử lý sinh học(g/m3) - rmn: Tốc độ nitrat không đổi lớp tiếp xúc (chọn rmn = 62,5 mg/lít lớp tiếp xúc.giờ) - Mp: Thể tích lớp vật liệu tiếp xúc bể hiếu khí (chọn Mp = 0,16 hay 16%) Do đó: Thể tích bể xử lý sinh học cần thiết là: 320 (m3) 0,8 ∗ 40 ∗100 V= = Chọn chiều cao công tác 62,5 ∗ 0,16 bể: H = m Diện tích mặt thoáng V 320 = = 80(m ) bể: F = H Thiết kế xây dựng bể với: - Chiều dài bể: L = 10 (m); - Chiều rộng bể: B = (m); GVHD: PGS.TS Đặng Xuân Hiển – Viện KH&CN Môi Trường, ĐHBK Hà Nội Trang 26 - Chiều cao xây dựng : Hxd = 4,5(m) V 320 Thời gian lưu θ= = = 0,13(ngày) = 3,12(h) nước thải: Q 2400 III.7.2 Lượng bùn sinh khử BOD5: Y - Tốc độ tăng trưởng bùn: Yb= (3.16) + K d ∗θ c Trong đó: - Y: Hệ số sinh trưởng cực đại, Y = 0,6 (mg bùn hoạt tính/mg BOD5 tiêu thụ); - Kd: Hế số phân hủy nội bào, Kd = 0,06 ngày-1; - : Thời gian lưu θ c bùn, = 20 ngày 0, Do đó: Yb= = 0,3 Lượng bùn sinh khử + 0, 06 ∗ 20 BOD5: Px = (kg/ngày) Yb ∗ Q( S0 − S ) ∗10−3 (3.17) Px = 0,3*2400(206,3 - 20)*10-3 = 134,14 (kg/ngày) Theo tiêu chuẩn ngành, lượng bùn sinh hàng ngày (theo bùn khô) tính theo công thức: Gbùn = 0,8[SS] + 0,3[BOD5] (3.18) [SS]: Lượng cặn lơ lửng nước thải vào bể (kg/ngày) [SS] = 2400*94,7*10-3 =227,28 (kg/ngày) [BOD5]: Lượng BOD5 có nước thải vào bể (kg/ngày) [BOD5] = 2400 * 206,3*10-3 =495,12 (kg/ngày) Nên: Gbùn = 0,8*227,28 + 0,3*495,12 = 330,36 (kg/ngày) III.7.3 Các thông số đệm plastic: Vật liệu Khối lượng riêng Hình dạng Đường kính Chiều cao Diện tích bề mặt Polyethylen 0,95 g/cm3 Hình trụ có nhiều khe d = 10 - 15 mm h = 10 - 15 mm 300 m2/m3 III.7.4 Kiểm tra tiêu làm việc bể: S0 =Error: Reference source not found - Tỷ số F/M: F/M Trong đó: S0: Hàm θ * X lượng BOD5 vào bể, (mg/l) Error: Reference source not found:Thời gian lưu nước thải bể, (ngày) X: Nồng độ bùn hoạt tính, (mg/l) Do F/M = = 0,29 206,3 (mgBOD5/mg bùn.ngày) 0,14 ∗ 5000 S −S - Tốc độ sử dụng chất 1g ϕ= bùn hoạt tính ngày: θ∗X Với S0, S: Hàm lượng BOD5 Sinh viên: Đỗ Quốc Cường, Lớp CNMT k50.QNTrang 27 Đồ án môn học Ứng dụng công nghệ MBBR xử lý nước thải sinh hoạt vào (mg/l) 206,3 − 20 =0,266 (g BOD5/g bùn.ngày) 0,14 ∗ 5000 S0 ∗ Q 206,3 ∗ 2400 - Tải trọng thể tích: L= = ∗10−3 = 1,48 V 335,3 →ϕ = (kgBOD5/m3.ngày) III.7.5 Xác định lượng ôxy cần thiết cho trình xử lý: Lượng ôxy cần thiết cho trình xử lý nước thải sinh học gồm lượng ôxy cần để làm BOD5, ôxy hóa amoni NH4+ thành NO3-, khử NO3-: Q ( S0 − S ) 4,57Q( N − N ) * Lượng ôxy OC0 = − 1, 42 PX + (kgO2 / ngày) cần thiết: 1000 ∗ f 1000 Trong đó: - OC0: Lượng ôxy cần thiết điều kiện tiêu chuẩn phản ứng 20oC; - Q: Lưu lượng nước thải cần xử lý (m3/ngày); - S0: Nồng độ BOD5 đầu vào (g/m3); - S: Nồng độ BOD5 đầu (g/m3); - f: Hệ số chuyển đổi từ BOD5 sang COD hay BOD20; f = 0,68 - PX: Lượng bùn sinh khư BOD5; - 1,42: Hệ số chuyển đổi rừ tế bào sang COD; - N0: Tổng hàm lượng Nitơ đầu vào (g/m3); - N: Tổng hàm lượng Nitơ đầu (g/m3); - 4,57: Hệ số sử dụng ôxy ôxy hóa NH4+ thành NO3Suy ra: OC0 = 2400 ( 206,3 − 20 ) 1000 ∗ 0, 68 − 1, 42 ∗134,14 + 4,57 ∗ 2400(40 − 35) = 521,9(kgO2 / ngày) 1000 * Lượng ôxy cần thiết điều kiện thực tế:  CS 20 OCt = OC0   β ∗ Csh − Cd  1 ∗ (kgO2 / ngày) ÷∗ ( T − 20 ) α  1, 024 Trong đó: : Hệ số điều chỉnh lực căng bề β mặt theo hàm lượng muối, =1; Csh: Nồng độ ôxy bão hòa nước ứng với nhiệt độ (T oC, lấy ToC = 25oC) độ cao so với mực nước biển nhà máy xử lý, lấy gần C sh = mg/l Cs20: Nồng độ ôxy bão hòa nước 20oC, Cs20 = 9,2 mg/l; Cd: Nồng độ ôxy cần trì công trình (mg/l), chọn Cd = mg/l; : Hệ số điều chỉnh lượng ôxy α ngấm vào nước thải ảnh hưởng hàm lượng cặn, chất hoạt động bề mặt, loại thiết bị làm thoáng, hình dáng kích thước bể, chọn = 0,8 1066,1 (kg 1  9,  OCt = 521,9  ∗ = ÷∗ 25 − 20 ) 0,8  ∗ −  1, 024( GVHD: PGS.TS Đặng Xuân Hiển – Viện KH&CN Môi Trường, ĐHBK Hà Nội Trang 28 O2/ngày) Qk = OCt * Lượng không khí cần thiết: ∗f (m3/ngày) OU Oct: Lượng ôxy cần thiết thực tế; OU: Công suất hòa tan ôxy vào nước thải thiết bị phân phối khí tính theo gam ôxy cho 1m3 không khí độ sâu ngập nước h; OU = Ou*h Ou: Công suất hòa tan ôxy vào nước thải thiết bị phân phối khí tính theo gam ôxy cho 1m3 không khí độ sâu ngập nước h = 1m , chọn thiết bị phân phối có kích thước bọt khí trung bình, Ou = 5,5 g O2/m3.m Độ sâu ngập nước bể, h = (m); f: Hệ số an toàn, chọn f = 1,5 → 1066,1 72,7.103 (m3/ngày) = Qk = ∗ 1,5 = 0,84 (m3/s) 5,5 ∗10−3 ∗ III.7.6 Nhu cầu dinh dưỡng vi sinh vật: Nhu cầu Ni tơ: iN = 0,04 – 0,05 g N/g BOD5 Nhu cầu phốt pho: iP = 0,01 – 0,02 g P/g BOD5 Như vậy, hàm lượng Nitơ phốt nước thải dòng là: TKNra = TKNvào – iN*BOD5,vào = 40 – 0,045*206,3 = 30,7 g N/m3 TPra = TPvào – iP*BOD5,vào = – 0,015*206,3 = 4,9 g P/m3 III.7.7 Bố trí thiết bị phân phối khí: Hệ thống phân phối khí tính toán với thiết bị tạo bọt khí có kích thước trung bình Hệ thống gồm máy thổi khí mạng ống phân phối khí sử dụng đĩa phun khí * Tính toán máy thổi khí: - Áp lực cần thiết máy thổi khí: Hm = h1 + hd + H Trong đó: h1: Tổn thất hệ thống vận chuyển, h1 = 0,4(m); hd: Tổn thất qua đĩa phun, hd = 0,5 (m); H: Độ sâu ngập nước miệng vòi phun, H = 3,8 (m) Hm = 0,4 + 0,5 + 3,8 = 4,7 (m) - Áp lực máy thổi khí tính theo atmotphe: Pm = H m ∗ 0, 097 = 0,46 (atm) - Lưu lượng khí yêu cầu:Qk = 0,84 (m3/s) 0,283 - Công suất máy thổi  G ∗ R ∗ T1  p2   ÷ − 1 khí: W = 29, ∗ n ∗ e  p    Trong đó: - W: Công suất cần thiết máy nén khí, kW; G = Qk ∗ ρ khí = 0,84 ∗1, = 1, 008(kg / s) G: Trọng lượng dòng không khí, - R: Hằng số khí, R = 8,314 kJ/Kmol.oK; Sinh viên: Đỗ Quốc Cường, Lớp CNMT k50.QNTrang 29 Đồ án môn học Ứng dụng công nghệ MBBR xử lý nước thải sinh hoạt - T1: Nhiệt độ tuyết đối không khí, T1 = 273 + 25 = 298 oK; - p1: Áp suất tuyệt đối không khí đầu vào, p1 = 1atm; - p2: Áp suất tuyệt đối không khí đầu ra; p2 = Pm + = 0,46 + = 1,46 (atm); K −1 - ( K = 1,395 n= = 0, 283 không khí) K - 29,7: Hệ số chuyển đổi - e: Hiệu suất máy, chọn e = 0,7 0,238 Suy ra: = 40  1, 008 ∗ 8,314 ∗ 298  1, 46  W= −   (kW) ÷ 29, ∗ 0, 283 ∗ 0,    * Ống dẫn khí: Chọn vận tốc khí ống chính: v1 = 25 (m/s) Với chiều rộng bể B = (m), ta đặt ống với chiều dài L = (m) Q 0,84 Tiết diện ống là: F1 = k = = 0,0112 (m ) 3* v1 ∗ 25 Đường kính ống F1 ∗ 0, 0112 D1 = = = chính: 0,12 (m) = 120(mm) π π Các ống phân phối khí dài 1,8 m, khoảng cách giữu ống phân phối l1 = 1m 3* L 3*9 Số ống phân phối là: n1 = = ≈ 27 (ống) 1 Qk 0,84 Chọn vận tốc khí F2 = = = ống phân phối là: v2 = 20 n 1∗v2 27 ∗ 20 (m/s), Tiết diện ống phân phối là: 1,6.10-3 (m2) F2 ∗1, ∗10−3 Đường kính ống phân phối D2 = = = là:0,045(m) = 45(mm) π π Trên ống phân phối khí ta bố trí đĩa thổi khí, số đĩa thổi khí tính theo công thức: (đĩa) Trong đó: Qk = 0,84 (m3/s) = 50400 lit/phút : Cường độ thổi khí, = 200 I d lít/phút.đĩa = 12(m3/h) 50400 Vậy: Số đĩa khí là: 252 (đĩa) N= = 252 Số đĩa khí ống n2 = 200≈ 10 phân phối: (đĩa) 27 1,8 Khoảng cách đĩa: l2 = = = 0,2 (m) = 200 (mm) n2 10 − III.8 Bể lắng đợt 2: W = Q ∗ t Thể tích bể lắng đợt 2: (m3) Trong đó: Q: Lưu lượng nước thải vào, (m /h) t: Thời gian lắng, chọn t = 1,5 (h) GVHD: PGS.TS Đặng Xuân Hiển – Viện KH&CN Môi Trường, ĐHBK Hà Nội Trang 30 N= Qk Id W= 2400 Suy ra: ∗1,5 = 150(m3 ) Chọn bể lắng đợt làm 24 việc song song, thể tích bể 75 (m3) F1 = Chọn đường kính π ∗ D π ∗ 36 = = 28,3(m ) bể lắng đợt là: D = 6(m), 4 diện tích bể tính theo công thức: H1 = W1 75 Chiều sâu vùng lắng bể = = 2, 7( m) lắng đợt là: F1 28,3 Chiều cao xây dựng là: Hxd = H1 + Hb + Hth + Hbv Trong đó: - Hb: Chiều cao lớp bùn bể lắng, Hb = 0,4(m); - Hth: Chiều cao lớp trung hòa, Hth = 0,2(m); - Hbv: Chiều cao bảo vệ, Hbv = 0,3 (m) Vậy chiều cao xây dựng bể là: Hxd = 2,7 + 0,4 + 0,2 + 0,3 = 3,6 (m) Đường kính ống phân phối trung tâm: d = 0,25D = 1,5 (m) Thể tích ngăn chứa bùn bể lắng đợt tính theo công thức: Wb = (Cb − C ) ∗ Q ∗100 ∗ t (100 − P ) ∗1000 ∗1000 ∗ n Trong đó: Cb: Hàm lượng bùn hoạt tính nước khỏi bể xử lý sinh học (g/m ), Với BOD5 sau xử lý 20(g/m3) Cb tương ứng 200(g/m3); - C: Hàm lượng chất lơ lửng theo nước khỏi bể lắng; - t: Thời gian tích lũy bùn hoạt tính bể, t = 1,5h; - P: Độ ẩm bùn hoạt tính, P = 99,4%; - n: Số bể lắng công tác, n = bể - Q: Lưu lượng nước thải (m3/h), Q = 100 (m3/h) (200 − 20) ∗100 ∗100 ∗1,5 Do đó: Wb = (100 − 99, 4) ∗1000 ∗1000 ∗ = 2, 25(m ) III.9 Bể tiếp xúc khử trùng: Thể tích hữu ích bể tiếp xúc xác định theo công thức: W = Q*t Với: - Q: Lưu lượng nước vào bể, Q = 100 m3/h - Thời gian tiếp xúc bể, t = 30 (phút) Do đó: (m3) 30 Chọn chiều cao công tác bể W = 100 ∗ 60 = 50 tiếp xúc H = (m) Diện tích mặt thoáng bể W 50 F= = = 25 tiếp xúc: (m2) H Chọn: - Chiều dài bể tiếp xúc: L = (m); - Chiều rộng bể tiếp xúc: B = 4,2 (m); - Chiều cao bảo vệ, Hbv = 0,5(m) Sinh viên: Đỗ Quốc Cường, Lớp CNMT k50.QNTrang 31 Đồ án môn học Liều lượng clo dùng Ứng dụng công nghệ MBBR xử lý nước thải sinh hoạt C = g m3 M = Q × C = 2400 × = 14400 ( g / ngày ) Lượng clo tiêu thụ ngày : III.10 Bể nén bùn: * Lượng bùn khô từ bể lắng I tới bể nén bùn: G1 = 126,3 kg/ngày G -Thể tích cặn tươi: V1 = ϕ ∗ p (m3/ngày) Trong đó: : tỷ trọng hỗn hợp cặn ϕ lắng Chọn ϕ= 1,02 T/m3 p: nồng độ % cặn khô p=5%=0,05 Nên: (m3/ngày) 126,3 ∗10−3 V1 = = 2,5 * Lượng bùn khô từ bể lắng đợt 1, 02 ∗ 0, 05 tới bể nén bùn: G2 = Gbùn – Q SSra (kg/ngày) Trong đó: Q: lưu lượng nước thải (m3/ngày) Gbùn= 330,36 kg/ngày SSra: hàm lượng SS nước thải sau bể lắng (kg/ngày) Theo tiêu chuẩn quy định cho phép xả nguồn tiếp nhận: SSra=50 mg/l=50*10-3 (kg/m3) Do đó: G2 = 330,36 – 2400*50*10-3 = 210,36 kg/ngày - Thể tích cặn tươi: (m3/ngày) G V2 = ϕϕ ∗ p Trong đó: : tỷ trọng hỗn hợp cặn lắng, ϕ=1,005 T/m3 p: Nồng độ % cặn khô hỗn hợp, p=1,3%=0,013 V2 = 210,36 ∗10−3 = 16,1 (m3) 1, 005 ∗ 0, 013 - Tổng lượng cặn tới bể nén bùn: PK = 126,3 + 330,36 = 456,66 kg/ngày - Tổng lưu lượng thể tích tới bể ngày: Qb = 2,5 + 16,1 = 18,6 m3/ngày - Tỷ trọng thể tích hỗn hợp nước bùn: Trong đó: ρ1, ρ2: tỷ trọng thể tích hỗn hợp nước, ρ= V1 ρ + V2 ρ ( kg / m ) V1 + V2 bùn từ bể lắng đợt I, bể lắng đợt II tới bể nén bùn, kg/m3, ρ1=1020 kg/m3 ; ρ2=1005 kg/m3 (kg/m3) - Nồng độ cặn hỗn hợp nước, bùn: ρ= 2,5 ∗1020 + 16,1 ∗1005 = 1007 2,5 + 16,1 GVHD: PGS.TS Đặng Xuân Hiển – Viện KH&CN Môi Trường, ĐHBK Hà Nội Trang 32 C1 = PK 456, 66 ∗100 = ∗100 = 2, 44% Qb ρ 18, ∗1007 - Thể tích bể nén bùn: (m ) Với t thời gian nén bùn, chọn t= 24(h) Nên: (m3) 18, ∗ 24 V= ≈ 18, 24 - Chọn chiều cao công tác bể H = V= Qb ∗ t 24 2m - Diện tích mặt thoáng bể: (m2) V 18, F = = = 9,3 b H 2b - Tiết diện ống trung tâm: (m2) Q f tr = 3600 ∗ Vtb Trong đó: Vtb: tốc độ dòng chảy nước bùn ống trung tâm, Chọn Vtb = 0,1m/s Suy ra: (m2) 18, f tr = = 0, 05 3600 ∗ 0,1 - Tổng diện tích bể: F = Fb + ftr = 9,3 + 0,05 = 9,35 (m2) D= 4∗ F ∗ 9,35 - Đường kính bể: = 3,5 (m) = π 3,14 - Đường kính ống ∗ f tr ∗ 0, 05 = = 0, 25 trung tâm: Dtr π 3,14 = (m) - Chiều cao xây dựng: H = h + hb + hth + hu + ht h: chiều cao phần lắng (m) hth: chiều cao phần trung hoà,chọn hth=0,4m hu:khoảng cách ống trung tâm với chắn hướng dòng,chọn hu=0,35m ht: chiều cao thành bể mực nước bùn, m Lấy ht=0,3m hb: chiều cao phần bùn, hb=0,3m Do đó: H=2 + 0,3 + 0,4 + 0,35 + 0,3 = 3,35 (m) KẾT LUẬN Trong năm gần tương lai, kinh tế nước ta phát triển với tốc độ cao Nhiều nhà máy khu công nghiệp tập trung, khu đô thị mới, công trình mới… vã xây dựng, mức đô thị hóa tăng nhanh Từ yếu tố kéo theo gia tăng nhu cầu sử dụng nước theo lượng nước thải sinh ngày tăng Việc xây dựng trạm xử lý nước thải từ khu dân cư, khu công nghiệp đạt tiêu chuẩn không gây ảnh hưởng đến môi trường trước xả nguồn thải vấn đề cần thiết giai đoạn Điều góp phần giúp có môi trường sạch, nhằm nâng cao chất lượng sống người Sinh viên: Đỗ Quốc Cường, Lớp CNMT k50.QNTrang 33 Đồ án môn học Ứng dụng công nghệ MBBR xử lý nước thải sinh hoạt Tài liệu tham khảo: PGS.TS Đặng Xuân Hiển Viện Khoa học & Công nghệ Môi trường ĐHBK Hà nội Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải TS.Trịnh Xuân Lai Tính toán thiết kế công trình xử lý nước thải NXB Xây dựng 1999 Trần Văn Nhân, Ngô Thị Nga Giáo trình công nghệ xử lý nước thải NXB Khoa học & Kỹ thuật.2005 Lâm Minh Triết, Nguyễn Thanh Hùng, Nguyễn Phước Dân Xử lý nước thải đô thị & Công nghiệp, Tính toán thiết kế công trình NXB Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh.2004 PGS.TS Hoàng Văn Huệ Công nghệ môi trường, tập Xử lý nước NXB Xây dựng.2004 TCVN 51:2006/BXD, QCVN 14:2008/BTNMT GVHD: PGS.TS Đặng Xuân Hiển – Viện KH&CN Môi Trường, ĐHBK Hà Nội Trang 34 [...]... CNMT k50.QNTrang 33 Đồ án môn học Ứng dụng công nghệ MBBR trong xử lý nước thải sinh hoạt Tài liệu tham khảo: 1 PGS.TS Đặng Xuân Hiển Viện Khoa học & Công nghệ Môi trường ĐHBK Hà nội Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải 2 TS.Trịnh Xuân Lai Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải NXB Xây dựng 1999 3 Trần Văn Nhân, Ngô Thị Nga Giáo trình công nghệ xử lý nước thải NXB Khoa học & Kỹ thuật.2005... chôn lấp hoặc tận dụng Sinh viên: Đỗ Quốc Cường, Lớp CNMT k50.QNTrang 13 Đồ án môn học Ứng dụng công nghệ MBBR trong xử lý nước thải sinh hoạt Chương II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT II.1 Quá trình lắng của các hạt rắn trong nước thải: Trong xử lý nước thải, quá trình lắng được sử dụng để loại các tạp chất ở dạng huyền phù thô ra khỏi nước sự lắng của các hạt xảy ra dưới tác dụng của trọng lực Nước thải nói chung... (ngày-1) N: Hàm lượng Nitơ trong nước thải (g/m3) KN: Hệ số bán bão hòa (g/m3) max max Chương III: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH VÀ THIẾT BỊ Lưu lượng nước thải theo đề bài Q là 2000 m3/ngày, chọn hệ số dư là 1,2 Nên công suất thiết kế tối đa của hệ thống là = 2000 * 1,2 = 2400 m 3/ngày đêm Lưu lương tối thiểu là: 1600 m3/ngày III.1.Mương dẫn nước thải: Mương dẫn nước thải thường làm bằng bê tông... lửng trong nước như gỗ, nhựa, giấy, vỏ hoa quả… Trong thành phần cặn lắng nước thải thường có độ cát với độ lớn thủy lực 18mm/s Đây là các phần tử vô cơ có kích thước và tỷ trọng lớn Mặc dù không độc hại, nhưng chúng cản trở hoạt động của của các công trình xử lý nước thải như làm giảm dung tích công tác của công trình, gây khó khăn cho việc xả bùn cặn, phá hủy quá trình công nghệ của trạm xử lý nước thải ... án môn học Ứng dụng công nghệ MBBR trong xử lý nước thải sinh hoạt Nước thải sinh hoạt Song chắn thô Thùng gom rác Thùng dầu, mỡ Sân phơi cát Bể lắng cát và tách dầu mỡ Song chắn tinh Bể điều hòa Bể lắng đợt I Cấp khí Máy ép bùn MBBR Bể nén bùn Bể lắng đợt II Khử trùng Nguồn tiếp nhận GVHD: PGS.TS Đặng Xuân Hiển – Viện KH&CN Môi Trường, ĐHBK Hà Nội Trang 12 Thuyết minh sơ đồ công nghệ: Nước thải sinh... giảm các chất ô nhiễm ttrong nước thải Khi đạt đến một độ dày nhất định, khối lượng vi sinh vật sẽ tăng lên, khả năng bám dính của vi sinh vật ở lớp bên trong sẽ giảm đi cho đến khi chúng không bám Sinh viên: Đỗ Quốc Cường, Lớp CNMT k50.QNTrang 17 µ max Đồ án môn học Ứng dụng công nghệ MBBR trong xử lý nước thải sinh hoạt được lên bề mặt đệm nữa mà bong ra rơi vào trong nước thải Một lượng nhỏ vi sinh... hòa được xác định: V = Q*T (m3) Trong đó: - Q: Lưu lượng lớn nhất của nước thải (m3/h) - T:Thời gian điều hòa cần thiết, (h), chọn T = 0,5 (h); V = = 2400 ∗ 0, 25 3 25 (m) 24 Sinh viên: Đỗ Quốc Cường, Lớp CNMT k50.QNTrang 23 ϕ = 20o Đồ án môn học Ứng dụng công nghệ MBBR trong xử lý nước thải sinh hoạt Chiều cao xây dựng bể: Hxd = Hdh + Hbv - Bể điều hòa thường được thiết kế với chiều sâu là 1,5 – 2 (m);... được tính theo công thức: Wb = (Cb − C ) ∗ Q ∗100 ∗ t (100 − P ) ∗1000 ∗1000 ∗ n Trong đó: Cb: Hàm lượng bùn hoạt tính 3 trong nước ra khỏi bể xử lý sinh học (g/m ), Với BOD5 sau xử lý là 20(g/m3) thì Cb tương ứng là 200(g/m3); - C: Hàm lượng chất lơ lửng theo nước ra khỏi bể lắng; - t: Thời gian tích lũy bùn hoạt tính trong bể, t = 1,5h; - P: Độ ẩm của bùn hoạt tính, P = 99,4%; - n: Số bể lắng công. .. nhiễm trong nước thải ở các đô thị luôn thay đổi theo thời gian Sự dao động về lưu lượng nước thải, thành phần và nồng đô chất bẩn sẽ ảnh hưởng không tốt đến hiệu quả làm sạch nước thải Đối với công trình xử lý sinh học, cần phải đảm bảo sự ổn định về chế độ thủy lực cũng như chế độ dinh dưỡng ở trong đó Giả thiết hàm lượng chất rắn lơ lửng, chỉ số BOD, COD và vi khuẩn trong nước thải sau khi qua các công. .. O2/ngày) Qk = OCt * Lượng không khí cần thiết: ∗f (m3/ngày) OU Oct: Lượng ôxy cần thiết thực tế; OU: Công suất hòa tan ôxy vào nước thải của thiết bị phân phối khí tính theo gam ôxy cho 1m3 không khí ở độ sâu ngập nước h; OU = Ou*h Ou: Công suất hòa tan ôxy vào nước thải của thiết bị phân phối khí tính theo gam ôxy cho 1m3 không khí ở độ sâu ngập nước h = 1m , chọn thiết bị phân phối có kích thước bọt