›
›

Giáo trình Kỹ thuật xử lý nước thải - Lâm Vĩnh Sơn

pdf 395 trang ngocly 1300
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Giáo trình Kỹ thuật xử lý nước thải - Lâm Vĩnh Sơn", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pdfgiao_trinh_ky_thuat_xu_ly_nuoc_thai_lam_vinh_son.pdf

Nội dung text: Giáo trình Kỹ thuật xử lý nước thải - Lâm Vĩnh Sơn

  1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO KỸ THUẬT XỬ LÝ NƢỚC THẢI Biên soạn: ThS. Lâm Vĩnh Sơn
  2. KỸ THUẬT XỬ LÝ NƢỚC THẢI Ấn bản 2014
  3. MỤC LỤC I MỤC LỤC MỤC LỤC I HƢỚNG DẪN V BÀI 1: NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG VỀ XỬ LÝ NƢỚC THẢI 1 1.1 PHÂN LOẠI NƢỚC THẢI 1 1.1.1 Nước thải sinh hoạt 1 1.1.2 Nước thải cơng nghiệp (nước thải sản xuất) 3 1.1.3 Nước thải là nước mưa 4 1.2 THÀNH PHẦN, TÍNH CHẤT CỦA NƢỚC THẢI VA CÁC DẠNG NHIỄM BẨN 5 1.2.1 Lưu lượng nước thải 5 1.2.2 Dao động của lưu lượng nước thải 13 1.2.3 Chọn lưu lượng thiết kế 14 1.2.4 Thành phần, tính chất nước thải 14 1.3 BẢO VỆ NGUỒN NƢỚC KHỎI BỊ NHIỄM BẨN, KHẢ NĂNG TỰ LÀM SẠCH CỦA NGUỒN NƢỚC 19 1.3.1 Dấu hiệu nguồn nước nhiễm bẫn. Khả năng tự làm sạch của nguồn nước 19 1.3.2 Nguyên tắc xả nước thải vào nguồn 22 1.3.3 Xác định mức độ xử lý nước thải 22 1.4 SƠ ĐỒ CƠNG NGHỆ XỬ LÝ NƢỚC THẢI 25 1.4.1 Cơ sở lựa chọn cơng trình xử lý nước thải: 25 1.4.2 Dây chuyền cơng nghệ trạm xử lý nước thải: 27 1.4.3 Giới thiệu 1 số dây chuyền xử lý nước thải: 28 BÀI 2: XỬ LÝ NƢỚC THẢI BẰNG PHƢƠNG PHÁP CƠ HỌC 34 2.1 KHÁI NIỆM VỀ PHƢƠNG PHÁP XỬ LÝ NƢỚC THẢI BẰNG PHƢƠNG PHÁP CƠ HỌC 34 2.1.1 Thiết bị chắn rác: 34 2.1.2 Thiết bị nghiền rác: 34 2.1.3 Bể điều hịa: 35 2.1.4 Bể lắng cát: 35 2.1.5 Bể lắng: 36 2.1.6 Lọc 36 2.1.7 Tuyển nổi, vớt dầu mỡ 36 2.2 TÍNH TỐN THIẾT KẾ CÁC CƠNG TRÌNH CƠ HỌC 37 2.2.1 Song chắn rác 37 2.2.2 Bể lắng cát 41 2.2.3 Bể vớt dầu mỡ 48 2.2.4 Tuyển nổi: 51 2.2.5 Xử lý bằng phương pháp lắng 62 2.2.6 Xử lý bằng phương pháp lọc 83 2.3 BỂ ĐIỀU HỊA 97 2.3.1 Bể điều hồ lưu lượng và chất lượng 99
  4. II MỤC LỤC 2.3.2 Bể điều hồ chủ yếu làm nhiệm vụ điều hồ lưu lượng 100 2.3.3 Các bước tính bể điều hịa theo phương pháp đồ thị 100 BÀI 3: XỬ LÝ NƢỚC THẢI BẰNG PHƢƠNG PHÁP HĨA LÝ 110 3.1 PHƢƠNG PHÁP KEO TỤ TẠO BƠNG 110 3.1.1 Keo tụ và các hĩa chất dung trong keo tụ 110 3.1.2 Các thiết bị và cơng trình của quá trình keo 118 3.1.3 Thiết bị hịa trộn chất phản ứng 124 3.1.4 Bể phản ứng tạo bơng kết tủa 125 3.2 PHƢƠNG PHÁP TRUNG HỊA 137 3.2.1 Trung hồ bằng trộn nước thải chứa axit và nước thải chứa kiềm. 138 3.2.2 Trung hồ bằng cách cho thêm hố chất vào nứơc thải. 139 3.2.3 Trung hồ nước thải chứa axit bằng cách lọc qua lớp vật liệu lọc trung hồ. 141 3.2.4 Trung hịa nước thải mang tính kiềm bằng khí thải cĩ tính acid: 143 3.3 XỬ LÝ NƢỚC THẢI BẰNG PHƢƠNG PHÁP TUYỂN NỔI 144 3.3.1 Giới thiệu chung. 144 3.3.2 Phân loại 144 3.4 PHƢƠNG PHÁP HẤP THỤ 146 3.5 XỬ LÝ BẰNG PHƢƠNG PHÁP HẤP PHỤ 147 3.5.1 Cơ sở quá trình hấp phụ 147 3.5.2 Chất hấp phụ 148 3.5.3 Phân loại hấp phụ. 149 3.6 XỬ LÝ NƢỚC THẢI BẰNG PHƢƠNG PHÁP TRÍCH 150 3.6.1 Nguyên lý cơ bản 150 3.6.2 Kỹ thuật trích ly 150 3.6.3 Phân loại 150 3.7 XỬ LÝ NƢỚC THẢI BẰNG PHƢƠNG PHÁP TRAO ĐỔI 151 3.7.1 Một số khái niệm về quá trình trao đổi ion 152 3.7.2 Các chất trao đổi ion 152 3.7.3 Cơ sở quá trình trao đổi ion 152 3.8 XỬ LÝ BẰNG MÀNG 153 3.8.1 Thẩm thấu ngược 153 3.8.2 Siêu lọc 155 3.8.3 Thẩm tách và điện thẩm tách 156 3.9 XỬ LÝ NƢỚC THẢI BẰNG PHƢƠNG PHÁP LÀM THỐNG VÀ CHƢNG CẤT BAY HƠI 157 3.9.1 Phương pháp làm thống 157 3.10 XỬ LÝ NƢỚC THẢI BẰNG PHƢƠNG PHÁP OXI KHỬ 159 3.10.1 Định nghĩa 159 3.10.2 Vai trị: 160 3.10.3 Phân loại: 160 3.10.4 Đánh giá phương pháp oxi hĩa bậc cao: 161 3.10.5 Cơ chế của quá trình oxi hĩa bậc cao 162
  5. MỤC LỤC III 3.10.6 Các phương pháp oxi hĩa khá 166 3.11 XỬ LÝ NƢỚC THẢI BẰNG PHƢƠNG PHÁP ĐIỆN HĨA. 167 BÀI 4: XỬ LÝ NƢỚC THẢI BẰNG PHƢƠNG SINH HỌC 168 4.1 TỔNG QUAN CÁC PHƢƠNG PHÁP SINH HỌC TRONG XỬ LÝ NƢỚC THẢI 168 4.1.1 Nguyên tắc: 168 4.1.2 Cơ chế chung 168 4.1.3 Các quá trình sinh học trong xử lý nuớc thải: 170 4.1.4 Cơng trình xử lý ứng dụng các quá trình phân huỷ 173 4.1.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình xử lí sinh học : 173 4.1.6 Vai trị của vsv trong xử lý nước thải 174 4.2 CƠNG TRÌNH XỬ LÝ NƢỚC THẢI TRONG ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN 175 4.2.1 Cánh đồng tưới cơng cộng và bãi lọc 175 4.2.2 Cánh đồng tưới nơng nghiệp 190 4.2.3 Hồ sinh học 191 4.3 CƠNG TRÌNH XỬ LÝ SINH HỌC NHÂN TẠO 197 4.3.1 Bể lọc sinh học (Bể Biophin) (cĩ lớp vật liệu khơng ngập nước) 197 4.3.2 Bể lọc sinh học cĩ lớp VL ngập trong nước thải 205 4.3.3 Bể Aerotank 215 4.3.4 Bể lắng 2 243 4.3.5 Xử lý nước thải bằng vi sinh kỵ khí (bể UASB) 252 4.3.6 Một số cơng trình sinh học khác 274 BÀI 5: XỬ LÝ VÀ SỬ DỤNG CẶN NƢỚC THẢI 313 5.1 ĐẶC TÍNH CỦA CẶN LẮNG VÀ CÁC PHƢƠNG PHÁP XỬ LÝ 313 5.1.1 Thành phần 313 5.1.2 Phân loại cặn 314 5.1.3 Phương pháp xử lý 315 5.1.4 Bể Mêtan 317 5.1.5 Hầm tự hoại 323 5.1.6 Bể nén bùn 329 5.1.7 Sân phơi bùn 334 5.1.8 Máy ép lọc băng tải 338 5.1.9 Máy ép cặn ly tâm 339 BÀI 6: KHỬ TRÙNG NƢỚC THẢI 340 6.1 TẠI SAO PHẢI KHỬ TRÙNG NƢỚC THẢI 340 6.2 CÁC PHƢƠNG PHÁP KHỬ TRÙNG NƢỚC THẢI 342 6.2.1 Khử trùng bằng các chất ơ xi hĩa mạnh 342 6.2.2 Khử trùng bằng tia cực tím 351 6.2.3 Khử trùng bằng một số phương pháp khác 353 BÀI 7: SƠ ĐỒ CHUNG VÀ CƠ SỞ KỸ THUẬT QUẢN LÝ TRẠM XỬ LÝ 357 7.1 SƠ ĐỒ CHUNG TRẠM XỬ LÝ 357 7.1.1 Những yêu cầu vệ sinh và lựa chọn phương pháp xử lý 357 7.1.2 Mặt bằng tổng thể và cao trình trạm xử lý 360
  6. IV MỤC LỤC 7.1.3 Phân phối nước thải vào các cống 364 7.1.4 Thiết bị đo lưu lượng ở trên trạm xử lý 367 7.2 CƠ SỞ KỸ THUẬT QUẢN LÝ TRẠM XỬ LÝ NƢỚC THẢI 371 7.2.1 Nghiệm thu cơng trình 371 7.2.2 Giai đoạn đưa cơng trình vào hoạt 372 7.2.3 Những phương pháp kiểm tra theo dõi chế độ làm việc của các cơng trình xử 374 7.2.4 Những nguyên nhân phá hủy chế độ làm việc bình thường của các cơng trình xử lý. Biện pháp khắc phục. 378 7.2.5 Tổ chức quản lý và kỹ thuật an tồn 380 7.2.6 Thống kê về cơng nghệ của các cơng trình 381 7.2.7 Một số sự cố khi vận hành các cơng trình sinh học 383 TÀI LIỆU THAM KHẢO 387
  7. HƢỚNG DẪN V HƢỚNG DẪN MƠ TẢ MƠN HỌC Mơn học Kỹ “thuật xử lý nƣớc thải” này nhằm cung cấp cho sinh viên chuyên ngành Kỹ thuật mơi trƣờng và các sinh viên các ngành liên quan nhữg kiến thức cơ bản về nƣớc thải và ơ nhiễm nƣớc thải. Từ đĩ nắm bắt những phƣơng pháp xử lý nƣớc thải từ cơ học đến lý hĩa va sinh học. Sinh viên nắm bắt quy luật và quá trình của các phƣơng pháp xử lý nƣớc thải. Sinh viên cĩ thể tính tốn thiết kế chi tiết các cơng trình đơn vị trong dây chuyền xử lý nƣớc thải và đề xuất các phƣơng án xử lý phù hợp NỘI DUNG MƠN HỌC Nội dung mơn học đƣợc cụ thể hĩa qua 7 bài sau đây: Bài 1. Những khái niệm về ơ nhiễm nguồn nƣớc và xử lý nƣớc thải Bài 2. Phƣơng pháp cơ học trong xử lý nƣớc thải Bài 3. Phƣơng pháp hĩa lý trong xử lý nƣớc thải Bài 4. Phƣơng pháp sinh học trong xử lý nƣớc thải Bài 5. Phƣơng pháp xử lý bùn cặn trong xử lý nƣớc thải Bài 6. Khử trùng nƣớc thải Bài 7. Vận hành và quản lý trạm xử lý nƣớc thải KIẾN THỨC TIỀN ĐỀ Sinh viên cần phải đƣợc trang bị các kiến thức về nguồn nƣớc, các chỉ tiêu chất lƣợng nƣớc, các quy chuẩn mơi trƣờng về nƣớc thải. Sinh viê phải cĩ kiến thức về các quá trình thiết bị cơ học, lý hĩa, sinh học. Ngồi ra phải cĩ kiến thức về tốn học, hình học và thủy lực vững chắc. Sinh viên phải học trƣớc các mơn : Hĩa đại cƣơng, hĩa mơi trƣờng, hĩa sinh, qua trình thiết bị cơng nghệ, thủy lực, YÊU CẦU MƠN HỌC Mơn học phải đảm bảo thời lƣợng và cĩ tài liệu tham khảo phong phú, kiến thức phải đƣợc hệ thống hĩa cơ bản để sinh viên dễ nắm băt. Mơn học này là khĩ của ngành nên địi hỏi phải cĩ kinh nghiệm thực tế để chia sẽ thơng tin. Và đặc biệt phải cĩ những bài tập lớn áp dụng
  8. VI HƢỚNG DẪN CÁCH TIẾP NHẬN NỘI DUNG MƠN HỌC - Sinh viên phải nghe thuyết giảng - Sinh viên tham gia lớp học đấy đủ là làm báo cáo chuyên đề nhĩm - Sinh viên phải đọc tài liệu nhiều về mơn học - Sinh viên phải tham gia làm bài tập lớn và đồ án mơn học xử lý nƣớc thải PHƢƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ MƠN HỌC - Nghe giảng , báo cáo chuyên đề trên lớp: 30% - Làm bài tập lớn và vấ đáp cuối mơn: 70% - Sinh viên tham quan thực tế và báo cáo: cộng thêm đểm (nếu cĩ)
  9. BÀI 1: NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG VỀ XỬ LÝ NƢỚC THẢI 1 BÀI 1: NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG VỀ XỬ LÝ NƢỚC THẢI 1.1 PHÂN LOẠI NƢỚC THẢI Để hiểu và lựa chọn cơng nghệ xừ lý nƣớc thải cần phải phân biệt các loại nƣớc thải khác nhau. Cĩ nhiều cách hiểu về các loại nƣớc thải, nhƣng trong tài liệu này tác giả đƣa ra 3 loại nƣớc thải dựa trên mục đích sử dụng và cách xả thải nhƣ sau. 1.1.1 Nƣớc thải sinh hoạt Nƣớc thải sinh họat là nƣớc đƣợc thải bỏ sau khi sử dụng cho các mục đích sinh hoạt của cộng đồng : tắm , giặt giũ , tẩy rữa, vệ sinh cá nhân, chúng thƣờng đƣợc thải ra từ các các căn hộ, cơ quan, trƣờng học, bệnh viện, chợ, và các cơng trình cơng cộng khác. Lƣợng nƣớc thải sinh họat của khu dân cƣ phụ thuộc vào dân số, vào tiêu chuẩn cấp nƣớc và đặc điểm của hệ thống thĩat nƣớc. Thành phần của nƣớc thải sinh họat gồm 2 lọai: - Nƣớc thải nhiễm bẩn do chất bài tiết của con ngƣời từ các phịng vệ sinh - Nƣớc thải nhiễm bẫn do các chất thải sinh họat: cặn bã từ nhà bếp, các chất rửa trơi, kể cả làm vệ sinh sàn nhà. Nƣớc thải sinh họat chứa nhiều chất hữu cơ dễ bị phân hủy sinh học, ngịai ra cịn cĩ các thành phần vơ cơ, vi sinh vật và vi trùng gây bệnh rất nguy hiểm. Chất hữu cơ chứa trong nƣớc thải sinh họat bao gồm các hợp chất nhƣ protein (40 – 50%); hydrat cacbon (40 - 50%) gồm tinh bột, đƣờng và xenlulo; và các chất béo (5 -10%). Nồng độ chất hữu cơ trong nƣớc thải sinh họat dao động trong khỏang 150 – 450mg/l theo trọng lƣợng khơ. Cĩ khỏang 20 – 40% chất hữu cơ khĩ phân hủy sinh học. Ở những khu dân cƣ đơng đúc, điều kiện vệ sinh thấp kém, nƣớc thải sinh họat khơng đƣợc xử lý thích đáng là một trong những nguồn gây ơ nhiễm mơi trƣờng nghiêm trọng. Lƣợng nƣớc thải sinh hoạt dao động trong phạm vi rất lớn, tùy thuộc vào mức sống và các thĩi quen của ngƣời dân, cĩ thể ƣớc tính bằng 80% lƣợng nƣớc đƣợc cấp. Giữa lƣợng nƣớc thải và tải trọng chất thải của chúng biểu thị bằng các chất lắng hoặc BOD5 cĩ một
  10. 2 BÀI 1: NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG VỀ XỬ LÝ NƢỚC THẢI mối tƣơng quan nhất định. Tải trọng chất thải trung bình tính theo đầu ngƣời ở điều kiện ở Đức với nhu cầu cấp nƣớc 150 l/ngày đƣợc trình bày trong bảng 1.1 Bảng.1.1 Tải trọng chất thải trung bình 1 ngày tính theo đầu ngƣời Tổng chất thải Chất thải hữu cơ Chất thải vơ cơ Các chất (g/ngƣời.ngày) (g/ngƣời.ngày) (g/ngƣời.ngày) Tổng lƣợng chất thải 190 110 80 Các chất tan 100 50 50 Các chất khơng tan 90 60 30 Chất lắng 60 40 20 Chất lơ lửng 30 20 10 Bảng 1.2 Thành phần nƣớc thải sinh họat phân tích theo các phƣơng pháp của APHA Mức độ ơ nhiễm Các chất (mg/l) Nặng Trung bình Thấp - Tổng chất rắn 1000 500 200 - Chất rắn hịa tan 700 350 120 - Chất rắn khơng hịa tan 300 150 8 - Tổng chất rắn lơ lửng 600 350 120 - Chất rắn lắng 12 8 4 - BOD5 300 200 100 - DO 0 0 0 - Tổng nitơ 85 50 25 - Nitơ hữu cơ 35 20 10 - Nitơ ammoniac 50 30 15 - NO2 0,1 0,05 0 - NO3 0,4 0,2 0,1 - Clorua 175 100 15 - Độ kiềm 200 100 50 - Chất béo 40 20 0 - Tổng photpho - 8 - Nƣớc thải sinh hoạt cĩ thành phần với các giá trị điển hình nhƣ sau: COD=500 mg/l, BOD5=250 mg/l, SS=220 mg/l, photpho=8 mg/l, nitơ NH3 và nitơ hữu cơ=40 mg/l, pH=6.8, TS= 720mg/l. Nhƣ vậy, Nƣớc thải sinh hoạt cĩ hàm lƣợng các chất dinh dƣỡng khá cao, đơi khi vƣợt cả yêu cầu cho quá trình xử lý sinh học. Thơng thƣờng các quá trình xử lý sinh học cần các chất dinh dƣỡng theo tỷ lệ sau: BOD5:N:P = 100:5:1
  11. BÀI 1: NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG VỀ XỬ LÝ NƢỚC THẢI 3 Một tính chất đặc trƣng nữa của Nƣớc thải sinh hoạt là khơng phải tất cả các chất hữu cơ đều cĩ thể bị phân hủy bởi các vi sinh vật và khoảng 20-40% BOD thốt ra khỏi các quá trình xử lý sinh học cùng với bùn. 1.1.2 Nƣớc thải cơng nghiệp (nƣớc thải sản xuất) Là lọai nƣớc thải sau quá trình sản xuất, phụ thuộc loại hình cơng nghiệp. Đặc tính ơ nhiễm và nồng độ của nƣớc thải cơng nghiệp rất khác nhau phụ thuộc vào lọai hình cơng nghiệp và chế độ cơng nghệ lựa chọn. Trong cơng nghiệp, nƣớc đƣợc sử dụng nhƣ là 1 loại nguyên liệu thơ hay phƣơng tiện sản xuất (nƣớc cho các quá trình) và phục vụ cho các mục đích truyền nhiệt. Nƣớc cấp cho sản xuất cĩ thể lấy mạng cấp nƣớc sinh hoạt chung hoặc lấy trực tiếp từ nguồn nƣớc ngầm hay nƣớc mặt nếu xí nghiệp cĩ hệ thống xử lý riêng. Nhu cầu về cấp nƣớc và lƣu lƣợng nƣớc thải trong sản xuất phụ thuộc vào nhiều yếu tố. Lƣu lƣợng nƣớc thải của các xí nghiệp cơng nghiệp đƣợc xác định chủ yếu bởi đặc tính sản phẩm đƣợc sản xuất. Bảng 1.3. lƣu lƣợng nƣớc thải trong 1 số ngành cơng nghiệp Ngành cơng nghiệp Tính cho Lƣu lƣợng nƣớc thải 1. Sản xuất bia 1 lít bia 5,65 (l) 2. Tinh chế đƣờng 1 tấn củ cải đƣờng 10 – 20 (m3) 3. Sản xuất bơ sữa 1 tấn sữa 5-6 (l) 4. Nhà máy đồ hộp rau quả 1 tấn sản phẩm 4,5 - 1,5 5. Giấy trắng 1 tấn - 6. Giấy khơng tẩy trắng 1 tấn - 7. Dệt sợi nhân tạo 1 tấn sản phẩm 100 (m3) 8. Xí nghiệp tẩy trắng 1 tấn sợi 1000 - 4000 (m3) Ngồi ra, trình độ cơng nghệ sản xuất và năng suất của xí nghiệp cũng cĩ ý nghĩa quan trọng. Lƣu lƣợng tính cho 1 đơn vị sản phẩm cĩ thể rất khác nhau. Lƣu lƣợng nƣớc thải sản xuất lại dao động rất lớn. Bởi vậy số liệu trên thƣờng khơng ổn định và ở nhiều xí nghiệp lại cĩ khả năng tiết kiệm lƣợng nƣớc cấp do sử dụng hệ thống tuần hồn trong sản xuất. Thành phần nƣớc thải sản xuất rất đa dạng, thậm chí ngay trong một ngành cơng nghiệp, số liệu cũng cĩ thể thay đổi đáng kể do mức độ hồn thiện của cơng nghệ sản xuất hoặc điều kiện mơi trƣờng. Căn cứ vào thành phần và khối lƣợng nƣớc thải mà lựa chọn cơng nghệ và các kỹ thuật xử lý. Sau đây là một số số liệu về thành phần nƣớc thải của một số ngành cơng nghiệp
  12. 4 BÀI 1: NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG VỀ XỬ LÝ NƢỚC THẢI Bảng 1.4. Tính chất đặc trƣng của nƣớc thải 1 số ngành cơng nghiệp Chế biến Sản xuất thịt Dệt sợi tổng Sản xuất Các chỉ tiêu sữa hộp hợp clorophenol - BOD5 (mg/l) 1000 1400 1500 4300 - COD (mg/l) 1900 2100 3300 5400 - Tổng chất rắn (mg/l) 1600 3300 8000 53000 - Chất rắn lơ lửng (mg/l) 300 1000 2000 1200 - Nitơ (mgN/l) 50 150 30 0 - Photpho (mgP/l) 12 16 0 0 - pH 7 7 5 7 - Nhiệt độ (0C) 29 28 - 17 - Dầu mỡ (mg/l) - 500 - - - Clorua (mg/l) - - - 27000 - Phenol (mg/l) - - - 140 Nĩi chung, nƣớc thải từ các nhà máy chế biến thực phẩm cĩ hàm lƣợng nitơ và photpho đủ cho quá trình xử lý sinh học, trong khi đĩ hàm lƣợng các chất dinh dƣỡng này trong nƣớc thải của các ngành sản xuất khác lại quá thấp so với nhu cầu phát triển của vi sinh vật. Ngồi ra, nƣớc thải ở các nhà máy hĩa chất thƣờng chứa 1 số chất độc cần đƣợc xử lý sơ bộ để khử các độc tố trƣớc khi thải vào hệ thống nƣớc thải khu vực. Cĩ hai loại nƣớc thải cơng nghiệp: - Nƣớc thải cơng nghiệp qui ƣớc sạch : là lọai nƣớc thải sau khi sử dụng để làm nguội sản phẩm, làm mát thiết bị, làm vệ sinh sàn nhà. - Lọai nƣớc thải cơng nghiệp nhiễm bẫn đặc trƣng của cơng nghiệp đĩ và cần xử lý cục bộ trƣớc kjhi xả vào mạng lƣới thĩat nƣớc chung hoặc vào nguồn nƣớc tùytheo mức độ xử lý. 1.1.3 Nƣớc thải là nƣớc mƣa Đây là lọai nƣớc thải sau khi mƣa chảy tràn trên mặt đất và lơi kéo các chất cặn bã, dầu mỡ, khi đi vào hệ thống thĩat nƣớc. Những nơi cĩ mạng lƣới cống thốt riêng biệt: mạng lƣới cống thốt nƣớc thải riêng với mạng lƣới cống thốt nƣớc mƣa. Nƣớc thải đi về nhà máy xử lý gồm: nƣớc sinh hoạt, nƣớc cơng nghiệp và nƣớc ngầm thâm nhập, nếu sau những trận mƣa lớn khơng cĩ hiện tƣợng ngập úng cục bộ, nếu cĩ nƣớc mƣa cĩ thể tràn qua nắp đậy các hố ga chảy vào hệ thống thốt nƣớc thải. Lƣợng nƣớc thâm nhập do thấm từ nƣớc ngầm và nƣớc mƣa cĩ thể lên tới 470m3/ha.ngày.
  13. BÀI 1: NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG VỀ XỬ LÝ NƢỚC THẢI 5 Nơi cĩ mạng cống chung vừa thốt nƣớc thải vừa thốt nƣớc mƣa. Đây là trƣờng hợp hầu hết ở các thị trấn, thị xã, thành phố của nƣớc ta. Lƣợng nƣớc chảy về nhà máy gồm nƣớc thải sinh hoạt, nƣớc thải cơng nghiệp, nƣớc ngầm thâm nhập và một phần nƣớc mƣa. Lƣu ý: Trong đơ thị: Nƣớc thải sinh hoạt thƣờng trộn chung với nƣớc thải sản xuất và gọi chung là nƣớc thải đơ thị. Nếu tính gần đúng, nƣớc thải đơ thị gồm khoảng 50% là nƣớc thải sinh hoạt, 14% là các loại nƣớc thấm, 36% là nƣớc thải sản xuất. Lƣu lƣợng nƣớc thải đơ thị phụ thuộc rất nhiều vào điều kiện khí hậu và các tính chất đặc trƣng của thành phố. Khoảng 65-85% lƣợng nƣớc cấp cho 1 nguồn trở thành nƣớc thải. Lƣu lƣợng và hàm lƣợng các chất thải của nƣớc thải đơ thị thƣờng dao động trong phạm vi rất lớn. - Lƣu lƣợng nƣớc thải của các thành phố nhỏ biến động từ 20% QTB- 250%QTB - Lƣu lƣợng nƣớc thải của các thành phố lớn biến động từ 50% QTB- 200%QTB - Lƣu lƣợng nƣớc thải lớn nhất trong ngày vào lúc 10-12h trƣa và thấp nhất vào lúc khoảng 5h sáng. - Lƣu lƣợng và tính chất nƣớc thải đơ thị cịn thay đổi theo mùa, giữa ngày làm việc và ngày nghỉ trong tuần cũng cần đƣợc tính đến khi đánh giá sự biến động lƣu lƣợng và nồng độ chất gây ơ nhiễm. 1.2 THÀNH PHẦN, TÍNH CHẤT CỦA NƢỚC THẢI VA CÁC DẠNG NHIỄM BẨN 1.2.1 Lƣu lƣợng nƣớc thải - Xác định lƣu lƣợng nƣớc thải cĩ HTTN dùng PP đo lƣu lƣợng tại cửa xả. - Nếu chƣa cĩ HTTN hồn chỉnh ta tính theo từng loại sau: 1.2.1.1 Nƣớc thải sinh hoạt Nƣớc thải sinh hoạt thƣờng chiếm từ 65% đến 80% lƣợng nƣớc cấp đi qua đồng hồ các hộ dân, các cơ quan, bệnh viện, trƣờng học, khu thƣơng mại , khu giải trí, 65% áp dụng cho nơi nĩng, khơ, nƣớc cấp dùng cả cho việc tƣới cây cỏ.
  14. 6 BÀI 1: NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG VỀ XỬ LÝ NƢỚC THẢI Trong một số trƣờng hợp phải dựa vào tiêu chuẩn thốt nuớc để tính tốn sơ bộ lƣu lƣợng nƣớc thải. (tham khảo bảng 1.5) sau đây: Bảng 1.5. Tiêu chuẩn thải nƣớc khu vực dân cƣ Stt Mức độ thiết bị vệ sinh trong cơng trình Tiêu chuẩn thải (l/ngƣời.ngđ) 1 Cĩ hệ thống cấp thốt nƣớc, cĩ dụng cụ vệ sinh, khơng 80 – 100 cĩ thiết bị tắm 2 Cĩ hệ thống cấp thốt nƣớc, cĩ dụng cụ vệ sinh và thiết 110 – 140 bị tắm thơng thƣờng (vịi sen) 3 Cĩ hệ thống cấp thốt nƣớc, cĩ dụng cụ vệ sinh, cĩ bồn 140 – 180 tắmvà cấp nƣớc nĩng cục bộ Ở các khu thƣơng mại, cơ quan, trƣờng học, bệnh biện, khu giải trí ở xa hệ thống cống thốt của thành phố, phải xây dựng trạm bơm nƣớc thải hay khu xử lý nƣớc thải riêng, tiêu chuẩn thải nƣớc cĩ thể tham khảo bảng 1.6, bảng 1.7, bảng 1.8. Tuy nhiên, cĩ sự thay đổi trong thực tế điều kiện nƣớc ta. Bảng 1.6 Tiêu chuẩn thải nƣớc từ các khu dịch vụ thƣơng mại Lƣu lƣợng (l/đơn vị tính- ngày) Nguồn nƣớc thải Đơn vị tính Khoảng dao động Trị số tiêu biểu Nhà ga sân bay Hành khách 7,5 -15 11 Gara- ơtơ, sửa xe Đầu xe 26 -50 38 Quán bar Khách hàng 3,8 -19 11 Ngƣời phục vụ 38-60 50 Kho hàng hố Nhà vệ sinh 1515-2270 1900 Nhân viên phục vụ 30-45 38 Khách sạn Khách 151-212 180 Ngƣời phục vụ 26-49 38 Hiệu giặt là Cơng nhân 26-60 49 Máy giặt 1703-2460 2080 Tiệm ăn Ngƣời ăn 7,5-15 11 Siêu thị Ngƣời làm 26-50 38 Cơ quan Nhân viên 26-60 49 Bảng 1.7: Tiêu chuẩn thải nƣớc từ các cơng sở Lƣu lƣợng (l/đơn vị tính-ngày) Nguồn nƣớc thải Đơn vị tính Khoảng dao Trị số tiêu động biểu Bệnh viện Giƣờng bệnh 473 -908 625 Nhân viên phục vụ 19 -56 38
  15. BÀI 1: NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG VỀ XỬ LÝ NƢỚC THẢI 7 Bệnh viện tâm thần Giƣờng bệnh 284-530 378 Nhân viên phục vụ 19 -56 38 Nhà tù Tù nhân 284 -530 435 Quản giáo 19 -56 38 Nhà nghỉ Ngƣời trong nhà điều dƣỡng 190 -455 322 Trƣờng đại học Sinh viên 56 -133 95 Bảng 1.8 Tiêu chuẩn thải nƣớc từ các khu giải trí Lƣu lƣợng (l/đơn vị tính-ngày) Nguồn nƣớc thải Đơn vị tính Khoảng dao động Trị số tiêu biểu Khu nghỉ mát cĩ khách sạn Ngƣời 189 -265 227 mini Khu nghỉ mát lều, trại, ơtơ Ngƣời 30 -189 151 di động Quán cà phê giải khát Khách 3,8 -11 7,5 Nhân viên phục vụ 30 -45 38 Cắm trại Ngƣời 75 -150 113 Nhà ăn Xuất ăn 15 -38 26,5 Nhân viên 30 -189 151 Bể bơi Ngƣời tắm 19 -45 38 Nhân viên 30 -45 38 Nhà hát Ghế ngồi 7,5 -15 11 Khu triển lãm, giải trí Ngƣời tham quan 15 -30 19 Lƣu lƣợng nƣớc thải sinh hoạt: Qtb = N.q Qnmax = Qtb . Kng Qs = Qtb /86400 Qsmax = Qs . Kc Trong đĩ : N : Số dân cƣ q : Tiêu chuẩn thốt nƣớc Kng :Hệ số khơng điều hịa ngày Hệ số khơng điều ngày của nƣớc thải sinh hoạt khu dân cƣ lấy Kng = 1,15 – 1,3 Kc : Hệ số khơng điều hịa chung Hệ số khơng điều hịa chung Kc = Kng . Kh Bảng 1.9. Hệ số khơng điều hịa chung của nƣớc thải sinh hoạt Lƣu lƣợng trung 5 10 20 50 100 300 500 1000 5000
  16. 8 BÀI 1: NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG VỀ XỬ LÝ NƢỚC THẢI bình (lit/giây) Kc max 2,5 2,1 1,9 1,7 1,6 1,55 1,5 1,47 1,44 Kc min 0,38 0,45 0,5 0,55 0,59 0,62 0,66 0,69 0,71 1.2.1.2 Nƣớc thải cơng nghiệp Phụ thuộc vào quy mơ, tính chất sản phẩm, quy trình cơng nghệ của từng nhà máy. Lƣu lƣợng sản xuất cĩ thể dùng cơng thức sau đây: Q = qtc x P Trong đĩ : P : Cơng suất sản phẩm của nhà máy qtc : Tiêu chuẩn (định mức ) sử dụng nƣớc cho sản xuất. Cĩ thể tham khảo số liệu định mức xả thải của nhà máy trong bảng 1.10 Bảng 1.10. Tiêu chuẩn thải nƣớc của một số ngành cơng nghiệp STT Ngành sản xuất nƣớc thải/sản phẩm (qtc) 1 Chế biến mủ cao su 54 lit/tấn sản phẩm crếp 2 Chế biến thủy sản 20 – 100 m3/tấn 3 Chế biến nơng sản 6 – 60 m3/tấn nơng sản 4 Chế biến thịt 3 – 10 m3/tấn sản phẩm 5 Thuộc da 65 – 100 m3/tấn da ƣớt 6 Giặt giũ 33 lit/kg quần áo 7 Rƣợu bia 0,3 m3/giạ lúa (36 lit) 8 Cà phê 22 m3/tấn sản phẩm 9 Luyện dầu 3 m3/thùng dầu thơ (150 l) 10 Luyện cán thép 0,1 – 0,8 m3/tấn thép 11 Chăn nuơi gia cầm 15 – 25 lit/kg gia cầm 12 Sản xuất giấy và bột giấy 60 – 240 m3/tấn sản phẩm 13 Chế biến mủ cao su (tinh) 25 m3/tấn sản phẩm) 14 Chế biến mủ cao su (mu tạp) 35 m3/tấn sản phẩm) 15 Chế biến mủ cao su (ly tâm) 18 m3/tấn sản phẩm) Ngồi ra trong xí nghiệp cịn cĩ một lƣợng nƣớc thải sinh hoạt rất lớn nên việc xác định nĩ cũng cĩ một ý nghĩa vơ cùng quan trọng.
  17. BÀI 1: NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG VỀ XỬ LÝ NƢỚC THẢI 9 Tiêu chuẩn nƣớc thải sinh hoạt của cơng nhân trong các phân xƣởng s3n xuất cĩ thể lấy theo Bảng 1.11 Bảng 1.11. Tiêu chuẩn thốt nƣớc thải sinh hoạt trong các phân xƣởng sản xuất Loại phân xƣởng Tiêu chuẩn thốt nƣớc Kh (l/ngƣời.ngđ) Phân xƣởng nĩng tỏa nhiệt 35 2,5 Phân xƣởng thƣờng 25 3,0 Lƣợng nƣớc tắm cho cơng nhân sau giờ làm việc theo kíp là 40 – 60 lit/ngƣời và thời gian tắm là 45 phút. Lƣu lƣợng nƣớc thải trong các xí nghiệp cơng nghiệp: 3 Qtb = (25N1 + 35N2)/1000, m /ngđ h Q max = (25N3 + 35N4)/T.1000 s h Q max = Q max /3,6 Sự phân bố lƣu lƣợng nƣớc thải sản xuất theo ca kíp cĩ thể lấy theo phần trăm lƣu lƣợng ngày nhƣ trong bảng 1.12 Bảng 1.12. Phân bố phần trăm lƣu lƣợng sản xuất theo ca Buổi Làm việc 3 ca Làm việc 2 ca Buổi sáng 40 – 50 50 – 65 Buổi chiều 35 – 30 50 – 65 Buổi đêm 20 – 25 Cả ngày 100 100 Ngồi ra khi khơng cĩ số liệu cụ thể của từng nhà máy cĩ thể tính lƣợng nƣớc thải chung theo diện tích của khu cơng nghiệp nhƣ sau: - KCN gồm các nhà máy SX ra sản phẩm thơ, ít ngậm nƣớc, lƣợng nƣớc thải dao đơng từ 9-14m3/ha.ngày. - SX sản phẩm ngậm nƣớc trung bình từ 14-28m3/ha.ngày. - Lƣợng nƣớc thải KCN tính theo lƣợng nƣớc cấp: 90-95% 1.2.1.3 Nƣớc mƣa iệc xác định lƣu lƣợng nƣớc mƣa khá phức tạp. Rất nhiều cơng trình xử lý nƣớc thải sinh hoạt hiện nay chƣa đề câp nhiều đến việc xác định lƣợng mƣa. Tài liệu này trình một phƣơng pháp động học (phƣơng pháp .) để xác định lƣu lƣợng nƣớc mƣa tại một vùng bất kỳ. Việc tính tốn mạg lƣới thốt nƣớc mƣa sẽ đề cập trong một tài liệu khác của tác giả
  18. 10 BÀI 1: NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG VỀ XỬ LÝ NƢỚC THẢI A. Các số liệu cơ bản thiết kế hệ thống thốt nƣớc mƣa 1. Thời gian mƣa: Là thời gian kéo dài của một trận mƣa tính bằng phút hoặc giờ. Thời gian bắt đầu cơn mƣa cĩ lƣợng nƣớc chảy vào mạng lƣới nhỏ hơn lƣu lƣợng tính tốn. Hiện tƣợng này gọi là sự chậm trễ của dịng chảy nƣớc mƣa, do nƣớc mƣa phải mất thời gian di chuyển từ bề mặt lƣu vực đến mạng lƣới thốt nƣớc. Vì vậy, trên suốt chiều dài đoạn ống, lƣu lƣợng luơn nhỏ hơn lƣu lƣợng tối đa hiện diện ở cuối đoạn ống tính tốn. - Thời gian mƣa tính tốn: ttt = tm + tr + to Trong đĩ: tm : Thời gian tập trung nƣớc mƣa trên bề mặt từ điểm xa nhất đến mạng lƣới 1,5.n0,6.L0,6 t , phut m Z 0,3.i0,5.I 0,3 Z,n,i : hệ số lớp phủ, hệ số nhám và độ dốc bề mặt tập trung nƣớc mƣa I : cƣờng độ mƣa, mm/phút L : chiều dài đoạn nƣớc chảy Cơng thức xác định tm áp dụng cho các bề mặt tập trung nƣớc mƣa đã đƣợc san nền khơng cĩ rãnh, luống, ) Lƣu ý: Tính tốn tm sơ bộ cĩ thể lấy nhƣ sau: - Trong tiểu khu khơng cĩ hệ thống thốt nƣớc mƣa: tm = 10 phút - Trong tiểu khu cĩ hệ thống thốt nƣớc mƣa: tm = 05 phút tr : Thời gian nƣớc chảy trong rãnh: tr = 1,25. lr /vr (giây) - lr, vr : chiều dài (m) và vận tốc (m/s) nƣớc mƣa chảy ở cuối rãnh - 1,25 : hệ số tính đến sự tăng tốc độ chảy trong thời gian mƣa to : Thời gian nƣớc chảy trong ống đến tiết diện tính tốn: to = M lo / vo (giây) - lo, vo : chiều dài, vận tốc nƣớc mƣa chảy trong ống - M : hệ số tính đến sự chậm trễ của dịng chảy nƣớc mƣa M = 2 : địa hình thốt nƣớc mƣa bằng phẳng i 0,03
  19. BÀI 1: NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG VỀ XỬ LÝ NƢỚC THẢI 11 2. Cƣờng độ mƣa: là lƣợng nƣớc mƣa rơi xuống tính trên một đơn vị diện tích trong một đơn vị thời gian. Cƣờng độ mƣa đƣợc biểu diễn dƣới 2 hình thức: theo lớp nƣớc và theo thể tích. - Cƣờng độ mƣa tính theo lớp nƣớc là tỉ số giữa chiều cao lớp nƣớc và thời gian mƣa. i = h/t (mm/phút) - Cƣờng độ mƣa tính theo thể tích là lƣợng nƣớc mƣa tính bằng l/s.ha q = 166,7 i (l/s.ha) - Cƣờng độ mƣa đƣợc xác định theo cơng thức Liên xơ cũ: 20n.q 1 C.lg P  q 20 t n Trong đĩ: n,C : Đại lƣợng phụ thuộc đặc điểm khí hậu từng vùng q20 : Cƣờng độ mƣa trong thời gian 20 phút với chu kỳ P= 1 năm P : Chu kỳ mƣa, năm t : thời gian mƣa tính tốn, phút - Cƣờng độ mƣa đƣợc xác định theo cơng thức Trần Liệt Viễn: n  20 b q20 1 C.lg P  q t b n Các giá trị n, C, b tra trong bảng phân bố mƣa ở từng địa phƣơng 3. Chu kỳ mƣa: Là thời gian lặp lại một trận mƣa cĩ cùng cƣờng độ và thời gian mƣa. Đơn vị tính bằng năm 4. Chu kỳ tràn cống (P): là thời gian cĩ một trận mƣa vƣợt quá cƣờng độ mƣa tính tốn Lựa chọn P: + Khu dân cƣ, thành phố nhỏ : 0,3 – 01 năm + Thành phố lớn, khu cơng nghiệp: 01 – 03 năm + Khu vực đặc biệt quan trọng: 05 – 10 năm Bảng 1.13. Chu kỳ tràn cống đối với khu vực dân cƣ Loại cống Điều kiện làm việc của cống Thuận lợi Trung bình Bất lợi Rất bất lợi Khu vực 0,25 0,35 0.5 1 Phố chính 0,35 0,5 1 2 Điều kiện thuận lợi: a. Diện tích lƣu vực khơng lớn hơn 150 ha, địa hình bằng phẳng, độ dốc trung bình của mặt đất 0,005 và nhỏ hơn
  20. 12 BÀI 1: NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG VỀ XỬ LÝ NƢỚC THẢI b. Đƣờng cống đặt theo đƣờng phân thủy hoặc ở phần trên của sƣờn dốc cách đƣờng phân thủy khơng quá 400m Điều kiện trung bình: a. Diện tích lƣu vực lớn hơn 150 ha, địa hình bằng phẳng, độ dốc trung bình của mặt đất khoảng 0,005 và nhỏ hơn. b. Đƣờng cống đặt phía thấp của sƣờn dốc, theo khe tụ nƣớc, độ dốc của sƣờn dốc nhỏ hơn hay bằng 0,02, diện tích lƣu vực khơng quá 150 ha. Điều kiện bất lợi: a. Đƣờng cống đặt phía thấp của sƣờn dốc và diện tích lƣu vực lớn hơn 150 ha. b. Đƣờng cống đặt theo khe tụ nƣớc của sƣờn dốc, độ dốc trung bình của sƣờn dốc lớn hơn 0,02. Điều kiện rất bất lợi: Đƣờng cống dùng để thốt nƣớc từ một chỗ trũng Bảng 1.14. Giá trị P theo q20 Đặc điểm vùng thốt nƣớc mƣa Giá trị P khi q20 bằng 50 – 70 70 – 90 90 – 100 > 100 Địa hình phẳng, i 150 ha 0,33 – 0,50 0,5 – 1,5 1,5 – 2 4 Địa hình dốc, i> 0,006 khi: F 20 ha 0,33 – 0,5 0,5 – 1,5 1 – 2 3 – 4 F = 20 – 50 ha 0,5 – 1 1 – 2 1 – 3 5 – 10 F = 50 – 100 ha 2 – 3 3 – 5 5 10 F > 100 ha 5 5 10 10 – 20 Bảng 1.15. Chu kỳ tràn cống đối với khu vực cơng nghiệp Hậu quả do việc tràn cống P (năm) Quá trình cơng nghệ khơng bị hƣ hỏng 1 – 2 Quá trình cơng nghệ bị hƣ hỏng 3 - 5 5. Hệ số dịng chảy: Là tỉ số giữa lƣợng nƣớc mƣa chảy vào mạng lƣới thốt nƣớc và lƣợng nƣớc mƣa rơi xuống.  = qc / qr qc, qr: Lƣợng nƣớc mƣa rơi trên diện tích 1 ha và lƣợng nƣớc mƣa chảy vào mạng lƣới thốt nƣớc từ 1 ha đĩ. 0,2 0,1  = Ztb . q . t Trong đĩ:
  21. BÀI 1: NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG VỀ XỬ LÝ NƢỚC THẢI 13 - q,t: cƣờng độ mƣa (l/s.ha) và thời gian mƣa tính tốn (phút) - Ztb:hệ số mặt phủ trung bình của tồn lƣu vực Khi diện tích bề mặt khơng (hoặc ít) thấm nƣớc lớn hơn 30% diện tích lƣu vực thì hệ số dịng chảy  cho phép lấy bằng tb là đại lƣợng trung bình chung của hệ số dịng chảy o và diện tích bề mặt mà khơng phụ thuộc vào cƣờng độ mƣa và thời gian mƣa. Bảng 1.16. bảng xác định hệ số dịng chảy o và hệ số lớp phủ bề mặt Z Dạng bề mặt Hệ số dịng chảy o Hệ số Z Mái nhà, mặt đƣờng bêtơng 0,95 0,240 Mặt phủ đá dăm, đá đẽo, đƣờng nhựa 0,6 0,224 Đƣờng lát đá cuội, đá hộc 0,45 0,145 Mặt phủ đá dăm khơng cĩ vật liệu kết dính 0,4 0,125 Đƣờng sỏi trong vƣờn 0,35 0,09 Mặt đất 0,3 0,064 Mặt cỏ 0,15 0,038 B. Tính tốn nƣớc mƣa Giả thiết rằng thời gian mƣa chính bằng thời gian để nƣớc mƣa từ điểm xa nhất trong lƣu vực chảy đến tiết diện tính tốn. Xác định lƣu lƣợng tính tốn nƣớc mƣa căn cứ vào thời gian tập trung nƣớc mƣa đƣợc gọi là phƣơng pháp cƣờng độ giới hạn. Qtt = . . q. F Trong đo: F: diện tích lƣu vực, ha Hệ số phân bố mƣa rào  là hệ số kể đến sự phân phối mƣa khơng đồng đều trên tồn lƣu vực  = qTB / qmax 1  1 0,001.F 2/3 Bảng 1.17. Giá trị  Diện tích lƣu vực, ha <300 300 500 1000 2000 3000 4000 Hệ số phân bố mƣa rào 1 0,96 0,94 0,91 0,87 0,83 0,8 Lƣợng nƣớc mƣa khi cống tràn xâm nhập vào MLTN riêng là 470m3/ha.ngày. 1.2.2 Dao động của lƣu lƣợng nƣớc thải - Lƣu lƣợng dao động so với lƣu lƣợng giờ TB:
  22. 14 BÀI 1: NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG VỀ XỬ LÝ NƢỚC THẢI 20-400%: dân cƣ ≤ 1000 ngƣời. 50-300%: dân cƣ ≤ 10000 ngƣời. 80-200%: dân cƣ ≤ 100000 ngƣời. - Thành phố lớn thì: max tb qh ≈ (1.25-1.5) qh tb min qh ≈ (1.25-1.5) qh 1.2.3 Chọn lƣu lƣợng thiết kế - Tuân theo sự quy hoạch dân cƣ (tăng dân cƣ, ), xây dựng KCN mới, mở rộng mặt bằng, . - Ta cĩ thể chọn nhƣ sau: 1. Lƣu lƣợng ngày TB: dùng tính tốn - Năng lƣợng điện tiêu thụ - Lƣợng hĩa chất tiêu thụ - Lƣợng cặn bùn cần xử lý - Lƣợng nƣớc xả nguồn tiếp nhận 2. Lƣu lƣợng giờ max, min - Mạng lƣới thốt nƣớc - Máy bơm của trạm bơm nƣớc thải - Song chắn rác - Bể lắng cát và bể điều hịa lƣu lƣợng. 3. Khi cĩ hệ số khơng điều hịa K ≤ 1.5 : Khơng xây bể điều hịa. Lấy Qtb của các giờ: 6, 7, 11, 12, 18, 19 đề tính cho các cơng trình sinh học, các bể lắng. 1.2.4 Thành phần, tính chất nƣớc thải 1.2.4.1 Thành phần và tính chất cặn cĩ trong nƣớc thải a. Tổng hàm lƣợng cặn (TS) - Tổng các loại cặn Hữu Cơ và Vơ Cơ ở dạng lơ lửng và hịa tan (mg/l). - Để xác định: Lấy một thể tích (V) nƣớc thải đem sấy khơ ở 103oC, sau đĩ đem cân và chia cho thể tích (V) ta đƣợc TS b. Cặn hữu cơ : Cĩ nguồn gốc
  23. BÀI 1: NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG VỀ XỬ LÝ NƢỚC THẢI 15 - Thức ăn của ngƣời, động vật - Xác động, thực vật - Thành phần hĩa học: C, H, O, N, O, P, S. - Dạng tồn tại chủ yếu: Protein, Carbonhydrate, chất béo, - Để xác định: Cân và đem sấy ở 550-600oC: VS (cặn bay hơi). c. Cặn vơ cơ - Là cặn cịn lại sau khi sấy ở 550oC (hay cịn gọi là độ tro). Nguồn gốc là các muối khống, cát, sạn, . d. Cặn lơ lửng (SS) - Là những cặn cĩ thể quan sát bằng mắt thƣờng hay loại bỏ bằng các phƣơng pháp nhƣ lắng, lọc. - Để xác định ta lấy một (V) nƣớc thải đem lọc qua giấy lọc, sấy khơ ở 150oC và đem cân (mg/l). - SS:70% là HCơ, 30% là VCơ e. Cặn lắng đƣợc - Lấy 1 lít nƣớc thải cho vào ống lắng cĩ khắc độ, để lắng tĩnh 30’. Đo thể tích cặn lắng ở phía đáy ống nghiệm, kết quả ml cặn lắng / lít nƣớc thải (ml/l) hay ml cặn lắng / Vlắng gam SS: Gọi là chỉ số thể tích: SVI = SS f. Cặn lơ lững dạng keo - Là loại cặn sau thời gian từ 3-4h vẫn khơng bị lắng ở đáy ống nghiệm (65% HCơ + 35% VCơ) g. Cặn hịa tan - Cĩ kích thƣớc rất nhỏ và lọt qua giấy lọc (40% HCơ + 60% VCơ). - Vì vậy, khi thiết kế cơng trình xử lý nƣớc thải là phải làm sao phát triển đƣợc các VSV hấp thụ cặn HCơ ở dạng hịa tan, keo, lơ lửng thành cặn ở dạng ổn định dễ lắng. Ta cĩ thể hình dung mơ hình cặn nhƣ sau:
  24. 16 BÀI 1: NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG VỀ XỬ LÝ NƢỚC THẢI Hình 1.1. Sơ đồ phân loại cặn 1.2.4.2 Nhu cầu oxy sinh hĩa BOD và nhu cầu oxy hĩa học COD a. BOD (NOS): (mg/l) Là lƣợng oxy cần thiết cho VK phát triển để oxy hĩa các chất HCơ cĩ trong nƣớc thải. Đây là thơng số quan trọng dùng chỉ mức độ nhiễm bẫn nƣớc thải bằng các chất HC và dùng tính tốn, thiết kế cơng trình xừ lý bằng pp sinh học . CÁCH XÁC ĐỊNH BOD: - Lấy nƣớc bão hịa oxy, đo DObđ (mg). Lấy (V) nƣớc thải cho vào mẫu và cho vào tủ sấy ở 20oC, sau 5 ngày đƣa ra đo lƣợng oxy cịn lại trong mẫu (DOsau) DO - DO BOD = bđ sau (mg/l) V - Để phân hủy hồn tồn (98%) thì phải cần đến 20 ngày cấy (BOD20) BOD5 = (0.68 - 0.7)BOD20 b. COD (NOH): - Là lƣợng oxy cần thiết để oxy hĩa hồn tồn các chất HCơ và một phần các chất Vơ cơ. - Xác định COD bằng PP oxy hĩa mạnh trong Mơi trƣờng acid (PP Bicromat) - COD luơn > BOD - COD/BOD càng nhỏ thì XLSH càng dễ. - Nƣớc thải sinh hoạt cĩ BOD ~ 0.86COD (NT cơng nghiệp thì thay đổi) 1.2.4.3 Oxy hịa tan (DO) - Đây là chỉ số quan trọng trong xử lý SINH HỌC hiếu khí (luơn giữ 1.5 _ 2mg/l).
  25. BÀI 1: NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG VỀ XỬ LÝ NƢỚC THẢI 17 - DO phụ thuộc vào nhiệt độ, áp suất của nƣớc (nhiệt độ tăng DO giảm, áp suất tăng DO tăng). - Nếu ký hiệu độ thiếu hụt oxy: D D = 0: oxy bão hịa hồn tồn D = 1: Thiếu hụt hịan tồn nên khơng cĩ oxy. o -K2t - Độ thiếu hụt oxy sau thời gian t: Dt = D *10 Trong đĩ: Với: K2: hệ số tốc độ hịa tan (phụ thuộc vào to, S, ) Nguồn nƣớc K2 10oC 15 oC 20 oC 25 oC Khơng cĩ dịng chảy - 0.11 0.15 - vchảy <0.5 m/s 0.17 0.185 0.02 0.215 Chảy mạnh 0.425 0.46 0.05 0.54 - Sự thay đổi chế độ oxy cĩ thể biểu diễn nhƣ sau: A: điểm tới hạn của Dmax, biểu diễn trạng thái nguy hiểm của nƣớc nguồn về mặt vệ sinh. 1.2.4.4 Thành phần thức ăn: cĩ 3 loại chủ yếu - Carbonhydrat: là nguồn đầu tiên cung cấp năng lƣợng và các hợp chất cứa carbone cho VK sống trong nƣớc thải. - Protein (Các sản phẩm phân hủy: amino acid): là nguồn cung cấp nitơ cần thiết. - Chất béo: chúng bị phân hủy thành acid béo dƣới tác dụng của VK. 1.2.4.5 pH
  26. 18 BÀI 1: NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG VỀ XỬ LÝ NƢỚC THẢI - Đánh giá sự tồn tại của H+ trong nƣớc thải. Chỉ tiêu khá quan trọng khi nghiên cứu xử lý nƣớc thải . pH = -lg[H+] - Quá trình xử lý nƣớc thải bằng PP SH rất cần giá trị pH. - Quá trình XL hiếu khí cần pH = (6.5-8.5). Tốt nhất là 6.8-7.4. 1.2.4.6 Hợp chất Nitơ và Phospho N là chất dinh dƣỡng quan trọng trong quá trình phát triển của VSV trong các cơng trình XLSH. Trong nƣớc thải tồn tại 2 dạng là NO2¬-và NO3-. NO2- là sản phẩm trung gian của quá trình nitrát hĩa. Quá trình này bao gồm 2 giai đoạn: Nitroza 2NH3 + 3O2 2HNO2 + 2H2O + Q Sau đĩ: VK Nitrosomona 2HNO2 + O2 2HNO3s + 2H2O + Q Nitrobacter Nhƣ vậy, NO2 và NO3 chỉ cĩ thể xuất hiện sau khi xử lý nƣớc thải trong cơng trình sinh hĩa: Biophin và Areten. Phospho cũng nhƣ nitơ là chất dinh dƣỡng cho VK sống và phát triển trong các cơng 3- trình xử lý nƣớc thải. Tồn tại chủ yếu PO4 . Cả hai loại Nitơ và P nếu vƣợt quá giá trị nào đĩ sẽ gây phú dƣỡng hĩa. Trong xử lý nƣớc thải bằng PP SH thƣờng COD:N:P ~150:5:1 1.2.4.7 Các hợp chất vơ cơ trong nƣớc thải sinh hoạt khơng cần phân tích, nhƣng đáng lƣu ý là chlorite và sulphate - Chlorite khơng biến đổi trong quá trình xử lý, nhƣng nĩ cho chúng ta nhận biết nƣớc thải sinh hoạt cĩ bị pha trộn nƣớc thải CN hay khơng. - Sulphate trong điều kiện hiếm khí sẽ sinh H2S rất hơi. - Nƣớc thải CN chứa một hàm lƣợng chất vơ cơ, cĩ cả các KL nặng. Nên cần xác định và loại trừ cục bộ trƣớc khi cho vào mạng lƣới chung. 1.2.4.8 Thành phần VS
  27. BÀI 1: NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG VỀ XỬ LÝ NƢỚC THẢI 19 Nƣớc thải cĩ chứa một lƣợng lớn VK, VR, nấm, rêu tảo, giun sán, . Để đánh giá mức độ nhiễm bẩn bởi VK, ngƣời ta đánh giá qua một loại VK đƣờng ruột: Coli. - Coli index (Coli chuẩn độ) là đại lƣợng dùng tính tốn số lƣợng trực khuẩn cĩ chứa trong 1 lít nƣớc thải. - Trị số Coli (Colitit) là thể tích nƣớc nhỏ nhất (ml) cĩ chứa một trực khuẩn. VD: nĩi rằng Colitit = 400 tức là trong 400 ml nƣớc thải chứa 1 trực khuẩn. 1.2.4.9 Nhiệt độ nƣớc thải Đây là đại lƣợng ảnh hƣởng trực tiếp đến cơng trình xử lý nƣớc thải bằng PP sinh học. Nhiệt độ khơng chỉ ảnh hƣởng đến thời gian chuyển hĩa của SV mà cịn tác động đến quá trình hấp thu khí oxy vào nƣớc thải và quá trình lắng bơng cặn ở bể lắng 2. Biến thiên nhiệt độ PƢ phụ thuộc vào nhiệt độ: (T – 20) rT = r20 x  Trong đĩ: o rT: nhiệt độ phản ứng & ở T (K) o r20: nhiệt độ phản ứng & ở 20 C : hệ số hoạt độ nhiệt độ (1.02-1.09) Nồng độ thích hợp cho xử lý SH: 30-35oC 1.3 BẢO VỆ NGUỒN NƢỚC KHỎI BỊ NHIỄM BẨN, KHẢ NĂNG TỰ LÀM SẠCH CỦA NGUỒN NƢỚC 1.3.1 Dấu hiệu nguồn nƣớc nhiễm bẫn. Khả năng tự làm sạch của nguồn nƣớc Dấu hiệu: - Xuất hiện chất nổi lên trên bề mặt và cặn lắng ở đáy. - Thay đổi tính chất vật lý (Màu sắc, mùi vị ). - Thay đổi thành phần hĩa học (số lƣợng CHC, phản ứng, chất khống và chất độc ). - Lƣợng oxy hịa tan giảm giảm xuống
  28. 20 BÀI 1: NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG VỀ XỬ LÝ NƢỚC THẢI - Thay đổi hình dạng và số lƣợng vi trùng gây bệnh. Nguồn nƣớc bị nhiễm bẩn sẽ dẫn đến tình trạng mất cân bằng ST. Do đĩ, nguồn nƣớc tự điều chỉnh để tái lập lại trạng thái ban đầu gọi là quá trình tự làm sạch (QTTLS). Hình 1.3. Phân chia các vùng của dịng chảy theo khả năng tự làm sạch của nguồn nƣớc QTTLS chia 2 giai đọan: xáo trộn và tự làm sạch. Sự tƣơng quan giữa lƣu lƣợng nguồn và lƣu lƣợng nƣớc thải là yếu tố quan trọng trong quá trình tự làm sạch: gọi là hệ số pha trộn n: Q + q C - Cng n = = q Cgh - Cng Với: - C: hàm lƣợng bẩn của nƣớc thải - Cng: hàm lƣợng bẩn của nguồn - Cgh: hàm lƣợng bẩn sau khi hịa trộn (yêu cầu) - Q: lƣu lƣợng nƣớc nguồn - q: lƣu lƣợng nƣớc thải xả vào nguồn
  29. BÀI 1: NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG VỀ XỬ LÝ NƢỚC THẢI 21 Sự hịa tan oxy (DO) cũng là yếu tố quan hệ mật thiết đến QTTLS. Thực tế thì khơng phải tất cả lƣu lƣợng nƣớc nguồn tham gia vào quá trình xáo trộn mà chỉ một phần nào đĩ mà thơi. Phần nƣớc nguồn tham gia vào quá trình đƣợc đặc trƣng bởi hệ số xáo trộn. Cơng thức trên đƣợc viết thành: .Q q n q : Hệ số phụ thuộc đặc tính thủy lực và hình dạng dịng chảy của nƣớc nguồn: 3 1 e l  = Q 3 1 e l q Trong đĩ:  : Khoảng cách từ cửa xả nƣớc thải đến mặt cắt tính tốn (m) : Hệ số cĩ tính đến ảnh hƣởng thủy lực 3 E =  q  Cửa xả xa bờ ) E : Hệ số khuyếch tán Vtb .H tb E = 200 g.V .H E tb tb 2mc VTB: Vận tốc dịng chảy trung bình HTB: Chiều sâu trung bình dịng chảy m : Tỷ lệ giữa vận tốc dịng chảy nƣớc nguồn và nƣớc thải qua miệng xả c: nồng độ nhiễm bẩn của nƣớc hồ chứa Lƣu ý : Từ cơng thức trên ta thấy hệ số  tiến tới đơn vị khi khoảng cách l dài ra vơ cùng. Một khoảng cách nhƣ thế trong thực tế là khơng cĩ. Chính vì vậy ngƣời ta chỉ xác định cho một khoảng cách nào đĩ để nƣớc nguồn cĩ thể tham gia đƣợc 70 – 80% lƣu lƣợng vào quá trình xáo trộn đối với những nguồn nƣớc nhỏ và 0.25 – 0.3 đối với những nguồn nƣớc trung bình và lớn. Khoảng cách l cĩ thể tham khảo bảng 1.18. Bảng 1.18 . Bảng dùng xác định khoảng cách l
  30. 22 BÀI 1: NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG VỀ XỬ LÝ NƢỚC THẢI Tỷ lệ giữa lƣu lƣợng nƣớc Khoảng cách (km) từ cửa xả tới mặt cắt xáo trộn hồn tồn (điểm nguồn và nƣớc thải Q:q tính tốn), khi lƣu lƣợng nƣớc nguồn, (m3/h) 500 1:1 - 5:1 0.54 0.72 0.9 1.35 5:1 – 25:1 0.54 4.0 6 8 25:1 – 125:1 10 12 15 20 125:1 – 600:1 25 30 35 50 > 600 50 60 70 100 1.3.2 Nguyên tắc xả nƣớc thải vào nguồn Sau khi xử lý, việc xả vào nguồn phải tuân theo luật bảo vệ nguồn nƣớc: Bảng 1.19. Bảng các giá trị cho phép tăng lên sau quá trình xả thải Hồ chứa Loại 1 2 3 Chất nhiễm bẩn 1. SS Sau khi xả nƣớc thải thì SS trong nguồn tăng lên cho phép 0.25 (mg/l) 0.75 (mg/l) 1.5 (mg/l) 2. Mùi, vị Sau khi xả nƣớc thải thì nƣớc nguồn khơng mùi 3. DO D > 4 mg/l 4. BOD20 Sau khi xả thì BOD20 khơng vƣợt quá 3 (mg/l) 6 (mg/l) Khơng quy định 5. PƢ Khơng làm thay đổi PƢ: 5.5 < pH < 8.5 6. Màu sắc Khơng cĩ màu khi nhìn qua cột nƣớc cao 20 cm 10 cm 5 cm 7. VK Cấm xả nƣớc thải cĩ VK gây bệnh 8. Chất độc Nƣớc thải xả vào khơng cĩ tính độc hại Ghi chú: - Loại 1: Cấp nƣớc đơ thị, XN chế biến thực phẩm - Loại 2: Cấp cho Cơng nghiệp , dùng để chăn nuơi cá, tắm giặt, - Loại 3: Tƣới tiêu, chăn nuơi thủy sản 1.3.3 Xác định mức độ xử lý nƣớc thải - Khi bỏ các chất ơ nhiễm trong nƣớc thải khơng phải làm cho chúng bằng khơng mà phải đến mức độ cho phép xả vào nguồn (TC xả thải). - Cơng trình xử lý tốt hay khơng dựa vào 2 yếu tố: Hiệu quả xử lý (mức độ xử lý).
  31. BÀI 1: NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG VỀ XỬ LÝ NƢỚC THẢI 23 Niên hạn sử dụng. - Cĩ 2 cách xác định mức độ xử lý: Xác định mức độ xử lý theo SS Xác định mức độ xử lý theo BOD 1.3.3.1 Theo SS Hàm lƣợng chất lơ lửng cho phép trong nƣớc thải xả vào nguồn đƣợc xác định nhƣ sau: Q C = p( . + 1) + C 2 q ng Trong đĩ: - C2: Hàm lƣợng chất lơ lửng cho phép trong nƣớc thải xả vào nguồn - p: Hàm lƣợng chất lơ lửng tăng cho phép trong nƣớc nguồn sau xáo trộn (g/m3) (TC SS) - Q: Lƣu lƣợng nƣớc nguồn (m3/h) - q: Lƣu lƣợng nƣớc thải (m3/h) 3 - Cng: Hàm lƣợng chất lơ lững trong nƣớc nguồn (g/m ) - : Hệ số phụ thuộc đặc tính thủy lực Eo = 100% (C1 - C2) C1 1.3.3.2 Theo BOD BOD của nƣớc thải cho phép thải vào nguồn: ' L k1t L Q th 10 th L2  Lng q 10 k1t 10 k1t 10 k1t Với: - Lng: BOD nguồn - k1, k1’: Hằng số tốc độ tiêu thụ oxy của nƣớc thải và nƣớc nguồn - k1: Theo bảng phụ thuộc nhiệt độ Bảng 1.20. Bảng xác định k1 To, oC 10 15 20 25 30 k1 0.063 0.08 0.1 0.126 0.158 - k1’ : Theo bảng sau:
  32. 24 BÀI 1: NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG VỀ XỬ LÝ NƢỚC THẢI ’ Bảng 1.21. xác định k 1 ’ Đặc tính nguồn nƣớc Giá trị k1 , với nhiệt độ nƣớc nguồn 100C 1050C 200C 250C Nguồn nƣớc khơng cĩ dịng chảy hoặc 0.11 0.15 chảy chậm Nguồn nƣớc cĩ tốc độ dịng chảy < 0.5 0.17 0.185 0.02 0.215 m/s Nguồn nƣớc với dịng chảy mạnh 0.425 0.46 0.05 0.54 Nguồn nƣớc nhỏ với dịng chảy mạnh 0.684 0.74 0.08 0.865 - t: Thời gian xáo trộn = 1 - Lth: BOD tới hạn của hổn hợp nƣớc thải và nguồn Lo - L2 Suy ra: Mức độ cần thiết xử lý nƣớc thải: Eo = . 100% Lo Ví dụ: Xác định mức độ cần thiết xử lý nước thải với lưu lượng q= 0.8 m3/s, BOD ban đầu Lo = 261 mg/l, hàm lượng chất lơ lững C1 = 271.6 mg/l. Lưu lượng nước sơng Q = 14 m3/s, tốc độ dịng chảy VTB = 0.4 m/s, chiều sâu trung bình HTB = 2 m, nồng độ chất lơ lững Cng = 12 mg/l, BOD là Lng = 2 mg/l. Khoảng cách từ cửa xả tới mặt cắt tính tốn là L = 30 km, nhiệt độ trung bình mùa hè to = 15oC. Thời gian tới hạn cho bằng 2.6 (h). Bài giải - Theo SS E = (VTB.HTB)/200 = (0.4 x 2)/200 = 0.004 3 0.004 = 1.2 x 1.5 = 0.321 0.8 3 1 -e- 0.32 30000  = = 0.85 14 3 1 + e- 0.32 30000 0.8 C2 = 0.25 [0.85(14/0.8) + 1] + 12 =15.98 (mg/l) Eo = [(271.6 – 15.98)/ 271.6]. 100% = 93.5 (%) - Theo BOD 14 3 10- 0.185x2.6 3 L = 0.85 ( - 0.08x2.6 - 2 - 0.08x2.6) + - 0.08x2.6 = 28.69 (mg/l) 2 0.8 10 10 10
  33. BÀI 1: NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG VỀ XỬ LÝ NƢỚC THẢI 25 Eo = [(261– 28.69)/ 261]. 100% = 89 (%) 1.4 SƠ ĐỒ CƠNG NGHỆ XỬ LÝ NƢỚC THẢI 1.4.1 Cơ sở lựa chọn cơng trình xử lý nƣớc thải: Trong việc quyết định xây dựng cơng trình xử lý nƣớc thải, 3 nhân tố chính quan trọng đƣợc gọi là 3E, gồm: Mơi trƣờng (Environment), Kỹ thuật (Engineering), Kinh tế (Economic) cần phải hài hịa với nhau. Khi khảo sát thiết kế một tổ hợp cơng trình, tiến trình xem xét theo sơ đồ sau: Hình 1.4. Các bƣớc thiết kế cơng trình xử lý nƣớc thải Trong các bƣớc trình bày trong sơ đồ, việc chọn lựa qui trình xử lý để thiết kế cơng trình mang tính chất quyết định quan trọng. Một cơng trình đƣợc thiết kế, xây dựng và vận hành hiệu quả phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhƣ kỹ năng của kỹ sƣ thiết kế, chiến lƣợc của nhà quản lý, khả năng đầu tƣ xây dựng cơng trình và trang bị các thiết bị máy mĩc, chât lƣợng thi cơng và lắp đặt máy mĩc và chi phí xây dựng và vận hành bảo dƣỡng. - Ngồi ra ta cĩ thể dựa vào mục tiêu xử lý để lựa chọn cơng trình cho phù hợp.
  34. 26 BÀI 1: NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG VỀ XỬ LÝ NƢỚC THẢI VD: Tách rắn khỏi lỏng: song chắn rác, lắng, lọc Tách lỏng khỏi rắn: nén bùn, tách nƣớc khỏi bùn Tách lỏng khỏi lỏng: tách dầu mỡ Tách khí khỏi lỏng: tách khí ammonia, khí sinh học Chất hữu cơ: hiếu khí (bùn hoạt tính, sinh trƣởng bám dính), kị khí (UASB ) Chất dinh dƣỡng: khử Nitơ, Photpho Bảng 1.22. Tổng quan về cơng nghệ và phƣơng pháp xử lý nƣớc thải Cơng nghệ Phƣơng pháp Cơng trình xử lý Mục tiêu xử lý xử lý xử lý Xử lý + Hĩa Lý - Tuyển nổi - Tách các chất lơ lửng và sơ bộ + Hĩa học - Hấp phụ khử màu - Keo tụ - Oxy hĩa - Trung hịa và khử độc - Trung hịa nƣớc thải Xử lý + Cơ học - Song chắn rác - Tách các tạp chất rắn và tập trung - Bể chắn rác cặn lơ lửng - Bể lắng đợt I + Sinh học - Hồ sinh vật - Tách các chất hữu cơ - Cánh đồng lọc, tƣới dạng lơ lửng và hịa tan - Kênh oxy hĩa - Aeroten - Bể lọc sinh học - Bể lắng đợt II + Khử trùng - Trạm trộn Clor - Máng trộn - Khử trùng trƣớc khi xả ra nguồn - Bể tiếp xúc + Xử lý bùn cặn - Bể metan - Ổn định và làm khơ nguồn - Sân phơi bùn cặn - Trạm xử lý cơ học bùn cặn Xử lý + Cơ học - Bể lọc cát - Tách các chất lơ lửng triệt để + Sinh học - Bể aeroten bậc II - Khử nitơ và phốtpho - Bể lọc sinh học bậc II - Hồ sinh vật - Bể khử nitơrat - Khử nitơ ,phốtpho và các + Hĩa học - Bể oxy hĩa chất khác
  35. BÀI 1: NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG VỀ XỬ LÝ NƢỚC THẢI 27 1.4.2 Dây chuyền cơng nghệ trạm xử lý nƣớc thải: Một dây chuyền xử lý cĩ thể bao gồm 5 khối sau: a. Khối xử lý cơ học: tách các chất khơng hịa tan và 1 phần dạng keo (song chắn rác, lắng cát, lắng, vớt dầu lọc, ) b. Khối xử lý hĩa học (thƣờng đặt sau các cơng trình xử lý cơ học, trƣớc cơng trình xử lý sinh học): biến đổi hĩa học và kết hợp cơ học (keo tụ, hấp phụ, hấp thụ, ) c. Khối xử lý sinh học: dùng VSV oxy hĩa chất bẩn hữu cơ dạng keo và hịa tan (điều kiện tự nhiên và nhân tạo: cánh đồng tƣới,hồ sinh học, mƣơng oxy hĩa, cánh đồng tƣới, bể lọc sinh học, bùn hoạt tính, ) d. Khối xử lý cặn: xử lý các chất thải tạo thành trong quá trình xử lý cơ học, hố học, sinh học (bể metan, sân phơi bùn, trạm xử lý cơ học bùn cặn ) e. Khối khử trùng: khử trùng trƣớc khi xả ra nguồn (trạm trộn Clor, máng trộn, bể tiếp xúc) VD: Sơ đồ phân khối xử lý nƣớc thải sinh hoạt: Hình 1.5. Sơ đồ phân khối xử lý nƣớc thải sinh hoạt
  36. 28 BÀI 1: NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG VỀ XỬ LÝ NƢỚC THẢI 1.4.3 Giới thiệu 1 số dây chuyền xử lý nƣớc thải: 1. XLNT sinh hoạt: - Nƣớc thải đƣợc đƣa qua song chắn rác để loại bỏ tạp chất lơ lửng thơ cĩ thể làm nghẹt thiết bị - Sau đĩ NT đƣợc đƣa vào bể vớt dầu mỡ để tách dầu mỡ ra khỏi nƣớc. Trên hình là mơ hình bể lắng ngang kết hợp bể vớt dầu mỡ nên ta khơng cần xử dụng bể lắng đợt I. - Bể aeroten sẽ xử lý các chất hữu cơ phân hủy sinh học cĩ trong nƣớc thải. - Bể lắng 2 dùng để lắng bùn sinh học cĩ trong nƣớc thải sau quá trình xử lý ở bể aeroten. - Trƣớc khi xả ra nguồn nguồn tiếp nhận, nƣớc thải đƣợc đƣa vào bể tiếp xúc chlorine để khử trùng. - Lƣợng bùn phát sinh đƣợc đƣa vào bể lắng bùn để tách nƣớc và bùn trƣớc khi đƣa vào bể metan xử lý cặn hữu cơ.
  37. BÀI 1: NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG VỀ XỬ LÝ NƢỚC THẢI 29 2. XLNT bệnh viện: Hình 1.6. Sơ đồ hệ thống XLNT bệnh viện - Bể điều hịa: điều hoa sự biến thiên của lƣu lƣợng/cƣơng độ chất hữu cơ. - Bể sinh học tiếp xúc va bể lắng: Khử những chất hữu cơ phân hủy sinh học (BOD) va cặn lơ lửng (SS). - Bể sinh học tiếp xúc đƣợc lam thống bởi máy thổi thổi khí. - Bùn tuần hoan: duy trì mật độ sinh khối cao - Bùn dƣ: bun dƣ đƣợc thải đến hệ thống xử lý bun va thải bỏ. - Trƣớc khi xả ra nguồn nguồn tiếp nhận, nƣớc thải đƣợc đƣa vào bể tiếp xúc chlorine để khử trùng.
  38. 30 BÀI 1: NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG VỀ XỬ LÝ NƢỚC THẢI 3. XLNT dệt nhuộm: Hình 1.7. Sơ đồ hệ thống XLNT dệt nhuộm - Keo tụ-tạo bơng: giúp cho việc tập hợp của các hạt cặn nhỏ thành các hạt cặn lớn hơn để cĩ thể tách ra bằng lắng trọng lực Bể keo tụ tạo bơng nếu để nhƣ trên hình là khơng phù hợp vì chất lơ lửng qua bể hiếu khí và bể lắng đã đƣợc xử lý gần hết.Bể keo tụ tạo bơng phải đặt sau bể điều hịa để hiệu quả xử lý đạt cao nhất.
  39. BÀI 1: NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG VỀ XỬ LÝ NƢỚC THẢI 31 Hình 1.8. Hệ thống xử lý nƣớc thải nhà máy giấy +3.7(m) +2.2(m) +2.4(m) +2.4(m) +1.9(m) +1.8(m) +1.8(m) 0(m) Mặt Đất -0.8(m) -1.2(m) -2.0(m) -2.0(m) -2.4(m) Mặt Đất -3,74(m) Hố thu nước a x b x c 6 x 4 x 3 (m) Bể Lắng Li Tâm I D x c Bể Aeroten a x b x c Hố Tiếp Xúc a x b x c Bể Điều Hoà a x b x c Bể Tạo Bông x b x c Bể Lắng Li Tâm II D x c 10.6 x 2.5 x 1.8 (m) 11 x 4.7 (m) 16.5 x 7 x 4.5 (m) 20.6 x 4.7(m) 6 x 4.4 x 3.3 (m) Bể PhảnỨng c a x bx 14.1 x 9 x 4.8(m) 1.8x 1.25 x 0.6 (m) Bơmáp lực Ốngtự chảy Ốngtự chảy Ốngtự chảy Ốngtự chảy Ốngtự chảy Ốngtự chảy Hình 1.9. Hệ thống xử lý nƣớc thải Bệnh viện
  40. 32 BÀI 1: NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG VỀ XỬ LÝ NƢỚC THẢI Hình 1.10. Hệ thống xử lý nƣớc thải sinh hoạt + 3000 + 2500 + 2000 + 2000 + 1000 XẢ RA NGUỒN  -1000  -1300 -1300 NƯỚC THẢI VÀO - 3800 -5200 -4400 TÊN CÔNG TRÌNH HẦM BƠM BỂ ĐIỀU HÒA BỂ LẮNG I BỂ AEROTANK BỂ LẮNG II BỂ KHỬ TRÙNG KÍCH THƯỚC D=4 D=4,8 4*2,5*3,8 10*5,3*3,5 11*7*4,4 3*1,3*2,3 (Dài*Rộng*Cao), m H=6,4 H=7,2 Hình 1.11. Hệ thống xử lý nƣớc thải nhà máy thực phẩm + 3300 + 3000 + 1700 + 1500 + 1400 + 1000 + 200 XẢ RA NGUỒN  -1000  -1300 -1300 NƯỚC THẢI VÀO - 3000 -3850 -4015 TÊN CÔNG TRÌNH HẦM BƠM BỂ ĐIỀU HÒA BỂ LẮNG I BỂ UASB BỂ AEROTANK BỂ LẮNG II BỂ KHỬ TRÙNG KÍCH THƯỚC D=2,87 D=4,7 2,5*2,2*3,2 15*5*2,7 6*4*3,3 19,1*4*5 3*2,08*2,3 (Dài*Rộng*Cao), m H=5,515 H=5,25
  41. BÀI 1: NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG VỀ XỬ LÝ NƢỚC THẢI 33 Hình 1.12. Hệ thống xử lý nƣớc thải nhà máy vifon NƯỚC SẠCH THÙNG PHA DUNH DỊCH PAC THÙNG PHA THÙNG PHA DUNH DỊCH DUNH DỊCH Al2(SO4)3 NaOH C 0.00 B 0.00 A THANH GẠT BÙN BỂ TUYỂN NỔI BỂ KEO TỤ, TẠO BÔNG TRẠM BƠM BỂ LẮNG NGANG (MỖI NGĂN BỂ XỬ LÝ SINH HỌC BƠMÁP LỰC & ĐIỀU HÒA BƠMÁP LỰC ỐNG KHÔNG ÁP ỐNGKHÔNG 2 x 2,8 x 2 15 x 4 x 2,5 ÁP ỐNGKHÔNG 30 x 10 x 5 D x H = 7,4 x 4 2,3 x 2,3 x 2) KÊNH THAM LƯƠNG THÙNG PHA DUNH DỊCH MÁY ÉP BÙN C-Polymer CHÚ THÍCH: BỂ NÉN BÙN Đường bùn D x H = 5 x 4,4 Đường hóa chất
  42. 34 BÀI 2: XỬ LÝ NƢỚC THẢI BẰNG PHƢƠNG PHÁP CƠ HỌC BÀI 2: XỬ LÝ NƢỚC THẢI BẰNG PHƢƠNG PHÁP CƠ HỌC 2.1 KHÁI NIỆM VỀ PHƢƠNG PHÁP XỬ LÝ NƢỚC THẢI BẰNG PHƢƠNG PHÁP CƠ HỌC Phƣơng pháp này đƣợc sử dụng để tách các tạp chất khơng hịa tan và một phần các chất ở dạng keo ra khỏi nƣớc thải. Các cơng trình xử lý cơ học bao gồm: 2.1.1 Thiết bị chắn rác: - Thiết bị chắn rác cĩ thể là song chắn rác hoặc lƣới chắn rác, cĩ chức năng chắn giữ những rác bẩn thơ (giấy, rau, cỏ, rác ), nhằm đảm bảo đảm cho máy bơm, các cơng trình và thiết bị xử lý nƣớc thải hoạt động ổn định. Song và lƣới chắn rác đƣợc cấu tạo bằng các thanh song song, các tấm lƣới đan bằng thép hoặc tấm thép cĩ đục lỗ tùy theo kích cỡ các mắt lƣới hay khoảng cách giữa các thanh mà ta phân biệt loại chắn rác thơ, trung bình hay rác tinh. - Theo cách thức làm sạch thiết bị chắn rác ta cĩ thể chia làm 2 loại: loại làm sạch bằng tay, loại làm sạch bằng cơ giới. 2.1.2 Thiết bị nghiền rác: Là thiết bị cĩ nhiệm vụ cắt và nghiền vụn rác thành các hạt, các mảnh nhỏ lơ lửng trong nƣớc thải để khơng làm tắc ống, khơng gây hại cho bơm. Trong thực tế cho thấy việc sử dụng thiết bị nghiền rác thay cho thiết bị chắn rác đã gây nhiều khĩ khăn cho các cơng đoạn xử lý tiếp theo do lƣợng cặn tăng lên nhƣ làm tắc nghẽn hệ thống phân phối khí và các thiết bị làm thống trong các bể (đĩa, lỗ phân phối khí và dính bám vào các tuabin . Do vậy phải cân nhắc trƣớc khi dùng.
  43. BÀI 2: XỬ LÝ NƢỚC THẢI BẰNG PHƢƠNG PHÁP CƠ HỌC 35 2.1.3 Bể điều hịa: Là đơn vị dùng để khắc phục các vấn đề sinh ra do sự biến động về lƣu lƣợng và tải lƣợng dịng vào, đảm bảo hiệu quả của các cơng trình xử lý sau, đảm bảo đầu ra sau xử lý, giảm chi phí và kích thƣớc của các thiết bị sau này. Cĩ 2 loại bể điều hịa: - Bể điều hịa lƣu lƣợng - Bể điều hịa lƣu lƣợng và chất lƣợng Các phƣơng án bố trí bể điều hịa cĩ thể là bể điều hịa trên dịng thải hay ngồi dịng thải xử lý. Phƣơng án điều hịa trên dịng thải cĩ thể làm giảm đáng kể dao động thành phần nƣớc thải đi vào các cơng đoạn phía sau, cịn phƣơng án điều hịa ngồi dịng thải chỉ giảm đƣợc một phần nhỏ sự dao động đĩ. Vị trí tốt nhất để bố trí bể điều hịa cần đƣợc xác định cụ thể cho từng hệ thống xử lý, và phụ thuộc vào loại xử lý, đặc tính của hệ thống thu gom cũng nhƣ đặc tính của nƣớc thải. 2.1.4 Bể lắng cát: Nhiệm vụ của bể lắng cát là loại bỏ cặn thơ, nặmg nhƣ: cát, sỏi, mảnh thủy tinh, mảnh kim loại, tro, than vụn nhằm bảo vệ các thiết bị cơ khí dễ bị mài mịn, giảm cặn nặng ở các cơng đoạn xử lý sau. Bể lắng cát gồm những loại sau: - Bể lắng cát ngang: Cĩ dịng nƣớc chuyển động thẳng dọc theo chiều dài của bể. Bể cĩ thiết diện hình chữ nhật, thƣờng cĩ hố thu đặt ở đầu bể. - Bể lắng cát đứng: Dịng nƣớc chảy từ dƣới lên trên theo thân bể. Nƣớc đƣợc dẫn theo ống tiếp tuyến với phần dƣới hình trụ vào bể. Chế độ dịng chảy khá phức tạp, nƣớc vừa chuyển động vịng, vừa xoắn theo trục, vừa tịnh tiến đi lên, trong khi đĩ các hạt cát dồn về trung tâm và rơi xuống đáy. - Bể lắng cát tiếp tuyến: là loại bể cĩ thiết diện hình trịn, nƣớc thải đƣợc dẫn vào bể theo chiều từ tâm ra thành bể và đƣợc thu và máng tập trung rồi dẫn ra ngồi. - Bể lắng cát làm thống: Để tránh lƣợng chất hữu cơ lẫn trong cát và tăng hiệu quả xử lý, ngƣời ta lắp vào bể lắng cát thơng thƣờng một dàn thiết bị phun khí. Dàn này đƣợc đặt sát thành bên trong bể tạo thành một dịng xoắn ốc quét đáy bể với một vận tốc đủ để tránh hiện tƣợng lắng các chất hữu cơ, chỉ cĩ cát và các phân tử nặng cĩ thể lắng.
  44. 36 BÀI 2: XỬ LÝ NƢỚC THẢI BẰNG PHƢƠNG PHÁP CƠ HỌC 2.1.5 Bể lắng: Lắng là phƣơng pháp đơn giản nhất để tách các chất bẩn khơng hịa tan ra khỏi nƣớc thải. Dựa vào chức năng và vị trí cĩ thể chia bể lắng thành các loại: - Bể lắng đợt 1: Đƣợc đặt trƣớc cơng trình xử lý sinh học, dùng để tách các chất rắn, chất bẩn lơ lững khơng hịa tan. - Bể lắng đợt 2: Đƣợc đặt sau cơng trình xử lý sinh học dùng để lắng các cặn vi sinh, bùn làm trong nƣớc trƣớc khi thải ra nguồn tiếp nhận Căn cứ vào chiều dịng chảy của nƣớc trong bể, bể lắng cũng đƣợc chia thành các loại giống nhƣ bể lắng cát ở trên: bể lắng ngang, bể lắng đứng, bể lắng tiếp tuyến (bể lắng radian). 2.1.6 Lọc Lọc đƣợc ứng dụng để tách các tạp chất phân tán cĩ kích thƣớc nhỏ khỏi nƣớc thải, mà các bể lắng khơng thể loại đƣợc chúng. Ngƣời ta tiến hành quá trình lọc nhờ các vật liệu lọc, vách ngăn xốp, cho phép chất lỏng đi qua và giữ các tạp chất lại. Vật liệu lọc đƣợc sử dụng thƣờng là cát thạch anh, than cốc, hoặc sỏi, thậm chí cả than nâu, than bùn hoặc than gỗ. Việc lựa chọn vật liệu lọc tùy thuộc vào loại nƣớc thải và điều kiện địa phƣơng. Cĩ nhiều dạng lọc: lọc chân khơng, lọc áp lực, lọc chậm, lọc nhanh, lọc chảy ngƣợc, lọc chảy xuơi 2.1.7 Tuyển nổi, vớt dầu mỡ Phƣơng pháp tuyển nổi thƣờng đƣợc sử dụng để tách các tạp chất (ở dạng hạt rắn hoặc lỏng) phân tán khơng tan, tự lắng kém ra khỏi pha lỏng. Trong một số trƣờng hợp quá trình này cũng đƣợc dùng để tách các chất hịa tan nhƣ các chất hoạt động bề mặt. Quá trình nhƣ vậy đƣợc gọi là quá trình tách hay lám đặc bọt. Trong xử lý nƣớc thải về nguyên tắc tuyển nổi thƣờng đƣợc sử dụng để khử các chất lơ lửng và làm đặc bùn sinh học. Quá trình tuyển nổi đƣợc thực hiện bằng cách sục các bọt khí nhỏ (thƣờng là khơng khí) vào trong pha lỏng. Các khí đĩ kết dính với các hạt và khi lực nổi tập hợp các bĩng khí và hạt đủ lớn sẽ kéo theo các hạt cùng nổi lên bề mặt, sau đĩ chúng tập hợp lại với nhau thành các lớp bọt chứa hàm lƣợng các hạt cao hơn trong chất lỏng ban đầu.
  45. BÀI 2: XỬ LÝ NƢỚC THẢI BẰNG PHƢƠNG PHÁP CƠ HỌC 37 Bảng 2.1. Ứng dụng các cơng trình cơ học trong xử lý nƣớc thải Các cơng trình Ứng dụng Lƣới chắn rác Tách các chất rắn thơ và cĩ thể lắng Nghiền rác Nghiền các chất rắn thơ đến kích thƣớc nhỏ hơn đồng nhất Bể điều hồ Điều hịa lƣu lƣợng và tải trọng BOD và SS Lắng Tách các cặn lắng và nén bùn Lọc Tách các hạt cặn lơ lửng cịn lại sau xử lý sinh học hoặc hĩa học Màng lọc Tƣơng tự nhƣ quá trình lọc, tách tảo từ nƣớc thải sau hồ ổn định Vận chuyển khí Bổ sung và tách khí Bay hơi và bay khí Bay hơi các hợp chất hữu cơ bay hơi từ nƣớc thải 2.2 TÍNH TỐN THIẾT KẾ CÁC CƠNG TRÌNH CƠ HỌC 2.2.1 Song chắn rác SCR là cơng trình xử lý sơ bộ nhằm loại bỏ một lƣợng rác bẩn thơ chuẩn bị cho xử lý nƣớc thải sau đĩ. SCR bao gồm các thanh đan sắp xếp cạnh nhau. Khoảng cách giữa các thanh gọi là khe hở (mắt lƣới) và ký hiệu là b. Ta cĩ thể phân biệt các loại SCR nhƣ sau: - SCR thơ: b = 30 200mm. - SCR cố tinh: b = 5 25mm. - SCR cố định và di động. - SCR thủ cơng và cơ giới.
  46. 38 BÀI 2: XỬ LÝ NƢỚC THẢI BẰNG PHƢƠNG PHÁP CƠ HỌC TÍNH TỐN Khoảng cách giữa các thanh b = 16 25mm. - Gĩc nghiêng = 60 - 900. - Vận tốc trung bình qua các khe: v = 0,6 - 1 m/s - Số khe hở giữa các thanh q n max k b.h .v z 1 kz: hệ số tính đến sự thu hẹp dịng chảy: 1.05 qmax : lƣu lƣợng lớn nhất - Chiều dài tổng cộng của SCR: Bs = s (n - 1) + b.n (s: chiều dày song chắn : 8 – 10 mm) - Chiều dài đoạn kênh mở rộng trƣớc SCR: Bs Bk l1 2tg 0 ( =15-20 ) - Chiều dài đoạn thu hẹp sau: l2 = 0,5l1 (m)
  47. BÀI 2: XỬ LÝ NƢỚC THẢI BẰNG PHƢƠNG PHÁP CƠ HỌC 39 - Tổn thất áp lực qua SCR: v2 h  max .K s 2g + : hệ số tổn thất cục bộ:  =  (s/b)4/3sin . + : hệ số phụ thuộc hình dạng thanh đan:  = 2,42 1,83 1,67 1,97 0,92 K: hệ số tính tới sự tăng tổn thất áp lực do rác mắc vào SCR: K = 3. - Lƣợng rác đƣợc giữ lại: 3 Wr = a.Ntt /365.1000 (m /ng.đ). + a: lƣợng rác tính cho 1 ngƣời/năm : 5 6 l/ngƣời.năm. + Dân số tính tốn: N = Q/q. + q: tiêu chuẩn thốt nƣớc: - Một số đặc tính của SCR: + Độ ẩm rác: 80%. + Độ tro : 7 – 8 %. + Trọng lƣợng thể tích 750 kg/m3. Ví dụ áp dụng: Tính tốn thiết kế song chắn rác của một cơng trình xử lý nước với ng 3 các thong số như sau: lưu lượng trung bình QTB = 300 m /ngày. - Lưu lượng nước thải theo giờ lớn nhất: h h h 3 Qmax = QTB . k = 12,5 * 2,2 = 31,25 (m /h) Với kh là hệ số vượt tải theo giờ lớn nhất (k = 1,5 – 3,5), chọn k=2,5. - Chọn loại song chắn cĩ kích thước khe hở b =16 mm. - Tiết diện song chắn hình chữ nhật cĩ kích thước: s x l = 8 x 50 mm. a. Số lƣợng khe hở
  48. 40 BÀI 2: XỬ LÝ NƢỚC THẢI BẰNG PHƢƠNG PHÁP CƠ HỌC 3 Qmax 8,6810 n  k z 1,05 9,498 khe vs b  hl 0,6 0,016  0,1 Chọn số khe là 10 số song chắn là 9. Trong đĩ: n : số khe hở. Qmax : lƣu lƣợng lớn nhất của nƣớc thải, (m/s). vs : tốc độ nƣớc qua khe song chắn, chọn vs = 0,6 m/s. kz : hệ số tính đến hiện tƣợng thu hẹp dịng chảy, chọn kz = 1,05 b. Bề rộng thiết kế song chắn rác Bs s  n 1 b n 0,008 10 1 0,016 10 0,232 m Chọn Bs = 0,3 m. Trong đĩ: - s : bề dày của thanh song chắn, thường lấy s = 0,008 c. Tổn thất áp lực qua song chắn rác 2 vmax h    k s 2g Trong đĩ: - vmax :vận tốc nƣớc thải trƣớc song chắn ứng với Qmax , vmax = 0,6. - k :hệ số tính đến sự tăng tổn thất áp lực do rác bám, k = 2-3. Chọn k = 2. -  : hệ số tổn thất áp lực cục bộ, đƣợc xác định theo cơng thức: 3/ 4 3/ 4 s 0,008 0    sin 2,42  sin 60 0,83 b 0,016 Với: : gĩc nghiệng dặt song chắn rác, chọn = 600.  : hệ số phụ thuộc hình dạng thành đan, = 2,42 0,6 2 hs 0,83 3 0,05 m 5 cm 29,81 d. Chiều dài phần mở rộng trƣớc SCR B B 0,3 0,2 L s k 0,13 m 1 2tg 2tg 200 Chọn L1 = 0,2 Trong đĩ:
  49. BÀI 2: XỬ LÝ NƢỚC THẢI BẰNG PHƢƠNG PHÁP CƠ HỌC 41 Bs : chiều rộng song chắn. Bk : bề rộng mƣơng dẫn, chọn Bk = 0,2m. : gĩc nghiên chỗ mở rộng, thƣờng lấy = 200. e. Chiều dài phần mở rộng sau SCR L2 0,5L1 0,50,2 0,1 m f. Chiều dài xây dựng mƣơng đặt SCR L L1 L2 Ls 0,2 0,1 1,5 1,8 m Trong đĩ: Ls : chiều dài phần mƣơng đặt song chắn rác, L = 1,5m g. Chiều sâu xây dựng mƣơng đặt SCR H hmax hs 0,5 0,65 m Trong đĩ: hmax = hl : độ đầy ứng với chế độ Qmax. hs : tổn thất áp lực qua song chắn. 0,5 : khỏang cách giữa cốt sàn nhà đặt SCR và mực nƣớc cao nhất. Bảng 2.2. Tĩm tắt thơng số thiết kế mƣơng và song chắn rác STT Tên thơng số Đơn vị Số lƣợng 1 Chiều dài mương (L) m 1,8 2 Chiều rộng mương (Bs) m 0,3 3 Chiều sâu mương (H) m 0,7 4 Số thanh song chắn Thanh 9 5 Số khe (n) Khe 10 6 Kích thước khe (b) mm 16 7 Bề rộng thanh (s) mm 8 8 Chiều dài thanh (l) mm 50 2.2.2 Bể lắng cát Bể lắng cát thƣờng dùng để lắng giữ những hạt cặn lớn cĩ chứa trong nƣớc thải (chính là cát). Cĩ nhiều loại bể lắng cát. Bể lắng cát thƣờng đƣợc đặt phía sau song chắn rác và trƣớc bể lắng sơ cấp. Đơi khi ngƣời ta đặt bể lắng cát trƣớc song chắn rác, tuy nhiên việc đặt sau song chắn cĩ lợi cho việc quản lý bể lắng cát hơn. Trong bể lắng cát các thành phần cần loại bỏ lắng xuống nhờ trọng lƣợng bản thân của chúng. Ở đây phải tính tốn thế nào để cho các hạt cát và các hạt vơ cơ cần giữ lại sẽ lắng xuống cịn các chất lơ lửng hữu cơ khác trơi đi.
  50. 42 BÀI 2: XỬ LÝ NƢỚC THẢI BẰNG PHƢƠNG PHÁP CƠ HỌC Cĩ bốn loại bể lắng cát chính: bể lắng cát theo chiều chuyển động ngang của dịng chảy, bể lắng cát đứng, bể lắng cát cĩ sục khí( làm thống) hoặc bể lắng cát cĩ dịng chảy xốy (tiếp tuyến). Hình 2.5. Cơng trình mƣơng lắng cát 2.2.2.1 Bể lắng cát ngang Bể lắng cát ngang nƣớc chảy thẳng thƣờng cĩ hố thu cặn ở đầu bể. Cát đƣợc cào về hố thu bằng cào sắt và lấy ra bằng bơm phun tia. TÍNH TỐN Chiều dài của bể: L = vmax.t (t = 30 - > 60s)
  51. BÀI 2: XỬ LÝ NƢỚC THẢI BẰNG PHƢƠNG PHÁP CƠ HỌC 43 1000v h m 1 k u = o - Vmax : vận tốc khi Qmax: 0,3 m/s. - k: hệ số lấy phụ thuộc u0. o u0 = 18mm/s: k = 1,7. o u0 = 24 m/s: k = 1,3. (đƣờng kính hạt cát thƣờng 0,2 – 0,25 mm). - h1: chiều sâu cơng tác của bể: 0,25  1 m. - u0 = độ lớn thuỷ lực của hạt cát với đừơng kính 0,2  0,25 giữ lại trong bể: u0 = 18  24 mm/s. Q F max v - Tiết diện ƣớt của bể : m q b v.h - Chiều rộng của bể :. 1 F n b.h Số ngăn trong bể: 1 Vận tốc lớn nhất: vmax 0,15 m/s. Ntt .p.T Wc Thể tích cát trong bể: 1000 - Ntt dân số tính tốn. - p: lƣợng cát với độ ẩm 60%, 0,02 l/ngƣời. ng.đ. - T: thời gian giữa 2 lần xả cát khỏi bể : 2 –4 ngày. Wc h2 Chiều sâu lớp cặn cát: L.b.n Chiều sâu tổng cộng: H xd = h1 + h2 + h3. (h3 = 0,2  0,4 m: chiều cao bảo vệ từ nƣớc đến tƣờng). 2.2.2.2 Bể lắng cát đứng:
  52. 44 BÀI 2: XỬ LÝ NƢỚC THẢI BẰNG PHƢƠNG PHÁP CƠ HỌC Bể lắng cát đứng đƣợc xây dựng theo nguyên tắc nƣớc thải dẫn theo ống tiếp tuyến với phần dƣới hình trụ vào bể. Dịng chảy xốy vịng theo trục, tịnh tiến đi lên. Các hạt cát bị rơi dồn về đáy phểu và đƣợc thu ra ngồi: TÍNH TỐN Q F max - Diện tích tiết diện ngang: n.v - Chiều cao cơng tác: h1 = v.t. - Chiều sâu tổng cộng: H = h1+ h2 + h3 + h4. - = h1+ 0,5+ h3 + h4. 4F D - Nếu trịn : - Nếu vuơng : D F - Tốc độ nƣớc : v = 0,4 m/s. - Thời gian lƣu: t = 2  3,5 phút. 2.2.2.3 Bể lắng cát tiếp tuyến Cĩ mặt hình trịn. Máng dẫn nƣớc vào tiếp tuyến với bể. Chịu tác dụng của 2 lực, lực bản thân P, và lực ly tâm. - Tải trọng nƣớc bề mặt : 100m3/m2.h. - Tốc độ nƣớc trong máng: 0,8  0,6 m/s. - Hiệu quả giữ cát: 90%. - h D/2.
  53. BÀI 2: XỬ LÝ NƢỚC THẢI BẰNG PHƢƠNG PHÁP CƠ HỌC 45 2.2.2.4 Bể lắng cát làm thống Bể lắng cát lại này thiết kế theo quan sát chuyển động của chất lỏng xốy trịn làm các hạt rắn trong chất lỏng tích lũy lại, nhất là các hạt cát cĩ đƣờng kính lớn hơn 0,2mm, thời gian lƣu lại trong bể khoảng 2-5 phút tại thời điểm cĩ lƣu lƣợng cực đại. Hố thu cát đƣợc bố trí dƣới đáy đƣờng dẫn chùng 0,9m dƣới các ống thổi khí. Các ống thổi khí đƣợc đặt ở vị trí cách đáy bể chừng 0,45 – 0,6m. Là bƣớc phát triển của bể lắng cát tiếp tuyến. Nhờ thổi khí mà dịng chảy nƣớc thải trong bể vừa quay vừa tịnh tiến tạo nên chuyển động xoắc ốc. TÍNH TỐN Hiệu suất 90 95%. Đƣờng kính ống thổi khí: 2,5  6 mm. Q F max n.v Diện tích tiết diện ngang: t .
  54. 46 BÀI 2: XỬ LÝ NƢỚC THẢI BẰNG PHƢƠNG PHÁP CƠ HỌC - vt: vận tốc thẳng: 0,01  0,1 m/s. - n: số ngăn của bể. b.u h u h o 1 o 1 v b v  Chiều sâu cơng tác: t t - Chiều rộng bể b. - uo : độ lớn thuỷ lực u0 phụ thuộc vào kích thƣớc d của hạt cát theo bảng dƣới đây: Bảng 2.3. độ lớn thuỷ lực u0 phụ thuộc vào kích thƣớc d của hạt cát d(m) 0.1 0.12 0.15 0.2 0.3 0.4 uo(mm/s) 5.12 7.27 11.2 17.2 29.1 40.07 b t 1.2 1 v - Thời gian lƣu 1 vịng: v (vv: vận tốc vịng theo chu vi tiết diện ngang: 0,25  0,3 m/s.) - Thời gian nƣớc lƣu lại: t = 1,1 .m.t1. (m: số vịng nƣớc trong 1 bể: m = 1/ lg(1 – 2h/H).) - Chiều dài của bể L = vt . t. - Lƣợng khơng khí cần thiết: Lk = I .F. (I: cƣờng độ khí: 25m3/m2.h.) Ví dụ áp dụng: Tính bể lắng cát ngang cho một cơng trình xử lý nước thải với cơng suất 417m3/h, hàm lượng SS = 254mg/l, COD  Chiều dài của bể lắng cát ngang đƣợc xác định theo cơng thức: 1000* K * H *v L max U o Trong đĩ: - K: hệ số phụ thuộc và loại bể lắng cát và độ thơ thủy lực của hạt cát, K = 1,3 - H: độ sâu tính tốn của bể lắng cát, H = 0,25 – 1m, chọn H = 0,3m - vmax: tốc độ lớn nhất của nƣớc thải trong bể lắng cát ngang, vmax = 0,3 m/s. - Uo = độ thơ thủy lực của hạt cát, Uo = 18,7 – 24,2 mm/s. Ứng với đƣờng kính của hạt cát d = 0,25 mm. Chọn Uo = 24,2 mm/s. Vậy:  Chiều rộng của bể lắng cát ngang:
  55. BÀI 2: XỬ LÝ NƢỚC THẢI BẰNG PHƢƠNG PHÁP CƠ HỌC 47 Q B max v * H max Trong đĩ: 3 3 - Qmax: Lƣu lƣợng lớn nhất giây, Qmax = 417 m /h = 116 l/s = 0,116 m /s - vmax = 0,3 m/s - H = 0,3 m Chọn 4 bể lắng cát ngang dạng mương. Vậy : Chiều rộng mỗi ngăn là:  Chiều rộng máng: 3 / 2 Bv Bv 1 K 2 / 3 b m 2g Q 1 K max Trong đĩ: - B = 1,3m - v = 0,3m 0 - m : hệ số lƣu lƣợng của cửa tràn phụ thuộc và gĩc tới. Chọn g tới  45 ,cot ag 1 , chọn m = 0,352. 3 - Qmax = 0,116 m /s. - K = 1,3. Vậy: 3/ 2 1,3*0,3 1,3*0,3 1 1,32 / 3 b =0,2m 0,352 2*9,81 0,116 1 1,3  Độ chênh đáy: Q K K 2 / 3 P max . Bv 1 K 2 / 3 Trong đĩ: 3 Qmax = 0,116 m /s B = 1,3. v = 0,3m/s.
  56. 48 BÀI 2: XỬ LÝ NƢỚC THẢI BẰNG PHƢƠNG PHÁP CƠ HỌC K = Qmin/Qmax = 167/417 = 0,4 Vậy: 0,116 1 0,4 1 / 3 P . = 0,2m 1,3*0,3 1 0,42 / 3  Thể tích phần chứa cặn của bể lắng cát ngang: Q * q W tb o 1000 Trong đĩ: 3 - Qtb = 4000 m /ngđ 3 3 3 - q0: lƣợng cát trong 1000 m nƣớc thải, q0 = 0,15 m cát/1000 m nƣớc thải - Vậy: 4000*0,15 W = 0,6 m3/ngay.d 1000 Phần lắng cát được bố trí ở phía trước của bể lắng cát ngang. Trên mặt bằng cĩ dạng hình vuơng, kích thước 1,1 x 1,1m, sâu H + 0,64m = 0,3 + 0,64 = 0,94m Phần lớp đệm rút nước cĩ độ sâu 0,64m.  Hàm lượng chất lơ lửng, COD và BOD của nước thải sau khí qua bể lắng cát giảm 5% và cịn lại - CSS2 = CSS1 (100 – 5)% - CSS1 = 245 mg/l, hàm lượng chất lơ lửng khi qua chắn rác  CSS2 = 245 (100 – 5)% = 233 mg/l - CCOD2 = CCOD1 (100 – 5)% - CCOD1 =540 mg/l, hàm lượng COD ban đầu  CCOD2 = 540 (100 – 5)% =513 mg/l - CBOD2 = CBOD1 (100 –5)% - CBOD1 = 259 mg/l, hàm lượng BOD khi qua chắn rác  CBOD2 = 259 (100 – 5)% = 246 mg/l 2.2.3 Bể vớt dầu mỡ Nƣớc thải của một số xí nghiệp ăn uống, chế biến bơ sữa, các lị mổ, xí nghiệp ép dầu thƣờng cĩ lẫn dầu mỡ. Các chất này thƣờng nhẹ hơn nƣớc và nổi lên trên mặt nƣớc. Nƣớc thải sau xử lí khơng cĩ lẫn dầu mỡ mới đƣợc phép cho chảy vào các thủy vực.
  57. BÀI 2: XỬ LÝ NƢỚC THẢI BẰNG PHƢƠNG PHÁP CƠ HỌC 49 Hơn nữa, nƣớc thải cĩ lẫn dầu mỡ khi vào xử lí sinh học sẽ làm bít các lỗ hổng ở vật liệu lọc, ở phin lọc sinh học và cịn làm hỏng cấu trúc bùn hoạt tính trong aerotank Ngồi cách làm các gạt đơn giản bằng các tấm sợi quét trên mặt nƣớc, ngƣời ta chế tạo ra các thiết bị tách dầu, mỡ đặt trƣớc dây chuyền cơng nghệ xử lí nƣớc thải. Thƣờng đƣợc áp dụng khi xử lý nƣớc thải cĩ chứa dầu mỡ (nƣớc thải cơng nghiệp). Đối với nƣớc thải sinh hoạt, khi hàm lƣợng dầu mỡ khơng cao thì việc vớt dầu mỡ đƣợc thực hiện ngay ở bể lắng nhờ thiết bị gạt nổi Hình 2.10. Bể vớt dầu KCN Tân Bình TÍNH TỐN - Chiều dài cơng tác: L = K.(v/umin).h. Bảng 2.4. K: hệ số phụ thuộc dịng chảy, phụ thuộc (v/umin). v/umin 10 15 20 K 1.5 1.65 1.75 - Cơng thức Stock xác định umin:
  58. 50 BÀI 2: XỬ LÝ NƢỚC THẢI BẰNG PHƢƠNG PHÁP CƠ HỌC 1 2 u m h n g.d h - 18  d: Đƣờng kính dầu. 3  n, d: tỷ trọng riêng của dầu và nƣớc. (g/cm ).  : độ nhớt nƣớc thải ( 200c:  =0,01). - Diện tích tiết diện ngang: f = Q/v.sao - Chiều sâu cơng tác: h = f/B. (B: bề rộng bể) - Dung tích: W = B. L .h. - Thời gian lắng: t = L/v. Ví dụ áp dụng: Hãy tính tốn bể vớt dầu mỡ cho hệ thống xử lý nước thải cĩ cơng suất 200 m3/ngày, Chọn thời gian lưu nước là 2h 1.5 3h Tải trọng bề mặt 40 (m3/m2.ng.đ) Chọn kiểu thiết kế dài : rộng là 1 : 4 Thể tích của bể lắng: V = Q*T = 200*2 = 400 (m3/m2.ng.đ) = 16.67 (m3/h) Diện tích bề mặt: Q 200 F 5 m2 U 40 o Chiều rộng bề mặt: F B * L B *4* B 4* B 2 5 m2 B 1.12 m Lấy B = 1.2 m Chiều dài L = 4*B = 4.8 m Diện tích F = 5.76 m2 Tải trọng bề mặt Q 200 U o 34.72 F 5.76 (nằm trong giới hạn cho phép ở bảng 4-3 sách tính tốn thiết kế các cơng trình XLNT) Chiều cao bể: V 16.67 h 2.98 m F 5.76
  59. BÀI 2: XỬ LÝ NƢỚC THẢI BẰNG PHƢƠNG PHÁP CƠ HỌC 51 Chọn h = 2.9m Thể tích bể lắng: V = F*h = 5.76*2.9 = 16.7 m3 Thời gian lưu nước trong bể V 16.7 T 2h Q 200 24 Vận tốc nước chảy trong vùng lắng: Q 200 v 0.0007 m / s B *h 86400*1.2*2.9 Hiệu quả khử BOD t 2 RBOD 34.48% a bt 0.018 0.02*2 Hàm lượng BOD cịn lại sau khi qua bể lắng 1 BOD BOD * 100 34.48 % 480 100 34.48 % 314.5 mg /l dv Hàm lượng COD cịn lại sau khi qua bể lắng 1: BOD = BODđv*(100 – 34.48)% = 672*(100-34.48)% = 440.3 (mg/l) 2.2.4 Tuyển nổi: Hình 2.11. Mơ hình bể tuyển nổi DAF 2.2.4.1 Mục đích - Tách các tạp chất (ở dạng hạt rắn hoặc lỏng) phân tán khơng tan, tự lắng kém ra khỏi pha lỏng.
  60. 52 BÀI 2: XỬ LÝ NƢỚC THẢI BẰNG PHƢƠNG PHÁP CƠ HỌC - Tách các chất hịa tan nhƣ chất hoạt động bề mặt. - Trong xử lý nƣớc thải: Tách các chất lơ lửng. Làm đặc bùn sinh học. - Ứng dụng: Xử lý nƣớc thải sinh hoạt. Xử lý nƣớc thải cơng nghiệp: Nhiễm dầu. Thuộc da. Chế biến thịt Tái chế giấy 2.2.4.2 Vị trí bố trí - Là giai đoạn xử lý sơ bộ trƣớc khi xử lý sinh học và hĩa học. Cĩ thể thay thế bể lắng. Cĩ thể đứng trƣớc hoặc sau bể lắng. - Là giai đoạn xử lý triệt để sau khi xử lý sinh học. Ví dụ:Nƣớc thải từ nhà máy → Song chắn rác → Bể điều hồ (máy thổi khí) → Thiết bị tuyển nổi → Thiết bị lọc sinh học BIOFOR- hiếu khí (máy thổi khí) → Thiết bị lắng đứng (→ Bể chứa bùn → Xe chở bùn) → Thiết bị lọc áp lực → Bể khử trùng vách ngăn (H/C khử trùng) → Nƣớc thải sau xử lý thải ra nguồn tiếp nhận đạt tiêu chuẩn. 2.2.4.3 Nguyên tắc xử lý - Tạo sự tiếp xúc giữa pha khí và pha rắn trong pha lỏng. - Pha khí sẽ kết dính với pha rắn. - Lực nổi đủ lớn sẽ đẩy tập hợp khí – rắn lên trên. Sau đĩ sẽ tập hợp lại thành các lớp bọt chứa các hàm lƣợng rắn cao hơn so với ban đầu. vớt ra 2.2.4.4 Các phƣơng pháp tuyển nổi a. Tuyển nổi phân tán khơng khí bằng thiết bị cơ học
  61. BÀI 2: XỬ LÝ NƢỚC THẢI BẰNG PHƢƠNG PHÁP CƠ HỌC 53 b. Tuyển nổi với tách khơng khí từ nƣớc. Bản chất: - Tạo dung dịch quá bão hịa khơng khí. - Khi giảm áp suất các bọt khí sẽ tách ra dung dịch và làm nổi chất bẩn lên. Phân loại: - Theo cách giảm áp suất: Tuyển nổi chân khơng, Tuyển nổi áp suất - Theo chế độ hồn lƣu nƣớc: Tuyển nổi tuần hồn. Tuyển nổi khơng tuần hồn.
  62. 54 BÀI 2: XỬ LÝ NƢỚC THẢI BẰNG PHƢƠNG PHÁP CƠ HỌC Tuyển nổi chân khơng :  Nguyên tắc hoạt động: - Nƣớc thải đƣợc bão hịa khơng khí ở áp suất khí quyển trong buồng sục khí. - Vào buồng tuyển nổi, áp suất khoảng 225 – 300 mmHg nhờ bơm chân khơng. - Khi đĩ các bọt khí rất nhỏ nổi lên và kéo theo chất bẩn. - Thời gian là 20 phút.  Ƣu điểm: - Sự hình thành rắn – khí diễn ra trong mơi trƣờng tĩnh (xác xuất vỡ thấp). - Chi phí năng lƣợng thấp.  Khuyết điểm: - Số lƣợng bọt khí nhỏ nên khơng áp dụng cho nƣớc thải cĩ SS lớn ( <250 – 300 mg/l). - Phải xây dựng lắp ráp các thùng chân khơng rất kín với thiết bị gạt cơ giới bên trong. Tuyển nổi áp suất  Nguyên tắc: - Bão hịa khơng khí dƣới áp suất cao (1.5 – 4 atm) - Tách khí hịa tan ở áp suất khí quyển.  Ƣu điểm: - Vận hành ổn định và đơn giản. - Cho phép tách SS với nồng độ cao 4 – 5 g/l.
  63. BÀI 2: XỬ LÝ NƢỚC THẢI BẰNG PHƢƠNG PHÁP CƠ HỌC 55
  64. 56 BÀI 2: XỬ LÝ NƢỚC THẢI BẰNG PHƢƠNG PHÁP CƠ HỌC Hình 2.16. Cụm cơng trình truyển nổi đang thi cơng a. Tuyển nổi điện, sinh học, hĩa học.
  65. BÀI 2: XỬ LÝ NƢỚC THẢI BẰNG PHƢƠNG PHÁP CƠ HỌC 57 Tuyển nổi điện - Đƣờng kính bĩng khí vào khoảng 20 – 100 µm. - Cần phải chọn phù hợp: Loại vật liệu. Đƣờng kính sợi anot và catot. Mật độ dịng điện. ( tối ƣu: 200 – 260 A/m2 ) Tuyển nổi sinh học - Dùng để cơ đặc từ bể lắng đợt 1. - Cặn đƣợc đƣa vào 1 bể và đun nĩng từ 35 – 55o trong vài ngày. - VSV phát triển lên men sinh ra các chất khí (CO2, CH4 ) kéo cặn nổi lên trên. - Gạt bỏ cặn. - Kết quả cặn đƣợc giảm độ ẩm đến 80%. Tuyển nổi hĩa học - Quá trình hĩa học sinh ra các bọt khí nhƣ O2, Cl2, CO2 - Bọt khí này kết dính các chất lơ lửng. - Nhƣợc điểm: tiêu hao hĩa chất. Ngồi ra cịn cĩ các phương pháp tuyển nổi khác như: - Tuyển nổi ion.
  66. 58 BÀI 2: XỬ LÝ NƢỚC THẢI BẰNG PHƢƠNG PHÁP CƠ HỌC - Tuyển nổi tách phân đoạn bọt. - Tuyển nổi tách phân đoạn bọt rồi phân hủy bức xạ. Ví dụ: Thiết kế bể tuyển nổi với các thong số đầu vào nhƣ sau: CÁC THƠNG SỐ ĐẦU VÀO: Q h o tb = 37,5 (m3/h) o BOD5 = 966,5 (mg/l) o COD = 1842 (mg/l) o SS = 210,8 (mg/l) - CÁC THƠNG SỐ THIẾT KẾ: o Tỷ số khí/chất rắn: A/S = 0,03 mg khí/mg chất rắn. o Nhiệt độ nước thải là 30 oC o Độ hồ tan khơng khí: sa = 16,4 (mg/l) o Tỷ số bảo hồ: f = 0,5 o Hiệu suất xử lý SS đạt 85% o COD giảm 60%, BOD giảm 50%  Tính tốn hệ thống tuyển nổi: Chọn quá trình tuyển nổi khí hồ tan khơng tuần hồn. Hệ thống gồm 2 thiết bị: - Bồn tạo áp: Bồn hình trụ làm bằng thép chịu lực. Chức năng chính của bồn áp lực là pha trộn khơng khí vào trong nƣớc thải, duy trì áp suất theo yêu cầu thiết kế. - Bể tuyển nổi: Bể hình trụ gồm 3 vùng: vùng trung tâm phía trên thực hiện quá trình tuyển nổi, phía dƣới thực hiên quá trình lắng cặn. Vùng bên ngồi thu nƣớc sạch đƣợc cách ly với vùng tuyển nổi bằng vách ngăn kim loại. - Bồn trộn hố chất: Bồn 100 l dùng để pha dung dịch NaOH 30%, dung dịch đƣợc khuấy trộn bằng thủ cơng và đƣợc bơm định lƣợng châm vào trƣớc bể UASB để trung hồ nƣớc thải. Lƣợng NaOH sử dụng phụ thuộc vào pH nƣớc thải khi vận hành. - TÍNH TỐN Tính tốn bồn tạo áp: - Áp lực yêu cầu cho cột áp lực đƣợc tính theo cơng thức sau:
  67. BÀI 2: XỬ LÝ NƢỚC THẢI BẰNG PHƢƠNG PHÁP CƠ HỌC 59 (Theo Lâm Minh Triết XLNT đơ thị và cơng nghiệp / trang 451) A 1,3 s  f p 1 a S S a A S  f p 1 a S 1,3 s a A S 1 a S 1,3 s p a f 210,8 1 0,03 1,3 16,4 2,6 atm 0,5 = 263,51 KPa = 26,9 m cột nƣớc - Thể tích bồn tạo áp: h 1h 3 W Q t 37,5 2 1,25 m tb 60 phut Trong đĩ: t: thời gian lƣu nƣớc trong bồn tạo áp (phút), t = 0,5÷3 phút, chọn t = 2 phút. - Chọn chiều cao bồn tạo áp h = 2 m - Đƣờng kính bồn tạo áp: 4 W 4 1,25 d 0,9 m h 2 3,14 Chọn d = 1 m. Tính bể tuyển nổi - Đƣờng kính vùng tuyển nổi: h 4 Qtb 2 4 37,5 2 Dtn Dk 2,1 3,817 m Uo 3,14 4,7 Lấy Dtn =4(m) Trong đĩ: Dtn: đường kính vùng tuyển nổi đối với bể cĩ vùng lắng (m) Qh tb : lưu lượng trung bình (m3/h) Uo: vận tốc nước trong vùng lắng, Uo = 4,7 (m/h)
  68. 60 BÀI 2: XỬ LÝ NƢỚC THẢI BẰNG PHƢƠNG PHÁP CƠ HỌC Dk: đường kính vùng tuyển nổi đối với bể tuyển nổi khơng cĩ vùng lắng (m) 4 Q h 4 37,5 D tb 2,1 m k U 3,14 10,8 k Uk: vận tốc nƣớc trong vùng tuyển nổi, Uk = 10,8 (m/h). - Chiều cao vùng tuyển nổi: 1h H U t 10,8 20 3,6 m tn k 60 phut Trong đĩ: t: thời gian tuyển nổi (phút), t =15 ÷ 40 phút, chọn t = 20 phút. - Chiều cao vùng lắng : hl =0,5 (m) - Đƣờng kính bể: Đƣờng kính bể lấy bằng 125% đƣờng kính vùng tuyển nổi Dbe Dtn 125% 2 125% 5 m - Bề rộng vùng thu nƣớc: D D 5 4 B be tn 0,5 m 2 2 - Tính chiều dài ngăn thu chất nổi Chiều dài ngăn thu chất nổi lấy bằng bán kính bể: D 5 l be 2,5 m 2 2 - Bề rộng ngăn thu Bmang = 400 mm, - Tiết diện ƣớt của máng: 2 Fmang l Bmang 2,5 0,4 1 m - Tải trọng máng thu: h Qtb 37,5 3 2 am 37,5 m / m .h Fmang 1 - Tính lƣợng bùn thu đƣợc từ tuyển nổi: Hiệu quả xử lý chất rắn lơ lửng của hệ thống tuyển nổi là : E= 85%. - Hàm lƣợng SS sau xử lý tuyển nổi: SS sau SSvao 100% 85% 329,6 100% 85% 49,44 mg /l
  69. BÀI 2: XỬ LÝ NƢỚC THẢI BẰNG PHƢƠNG PHÁP CƠ HỌC 61 - Lƣợng SS thu đƣợc 1 ngày: 1kg M SS E Q ng 329,6 85% 300 84 kgSS / ngay v ss vao tb 1000g Giả sử bùn tƣơi này cĩ hàm lƣợng chất rắn TS = 3,4%. Tỷ lệ VSS:SS = 65%. Khối lƣợng riêng Sv = 1,0072 (kg/l). - Dung tích bùn tƣơi cần xử lý mỗi ngày - Khối lƣợng VSS cần xử lý mỗi ngày: M v(VSS) M v(SS) 0,65 84 0,65 54,6 kgVSS / ngay 0,283 0,283 G R T P 0,025 8,314 303308 2,6 N 2 1 1 3,37(kW)=4,5 HP 29,7 n e P 29,7 0,283 0,7 1 1 Trong đĩ: G: trọng lượng của dịng khơng khí = 0,025(kg/s) R: Hằng số khí R=8,314 (KJ/K.mol.oK) T: Nhiệt độ tuyệt đối của khơng khí đầu vào (oK) P1: Áp suất tuyệt đối của khơng khí đầu vào (atm) P2:Áp suất tuyệt đối của khơng khí đầu ra (atm) K 1 n 0,283 K : vì đối với khơng khí K=1,395 29,7: Hệ số chuyển đổi e : Hiệu suất máy nén khí Sau tuyển nổi BOD5 giảm 50%, COD giảm 60%: Nồng độ BOD5 sau xử lý: BOD BOD (100% 50%) 966,5(100% 50%) 498,3 mg /l 5sau 5vao - Nồng độ COD sau xử lý COD COD 100% 60% 1842 100% 60% 736,8 mg /l sau vao - Hàm lƣợng SS sau xử lý tuyển nổi: SS SS 100% 85% 329,6 100% 85% 49,44 mg /l sau vao Tính lượng NaOH 30% dùng để trung hồ nước thải:
  70. 62 BÀI 2: XỬ LÝ NƢỚC THẢI BẰNG PHƢƠNG PHÁP CƠ HỌC 6 Nước thải cĩ : pH = 6↔ H  10 mol / l 7 Yêu cầu đầu vào bể UASB: pH = 7 ↔H  10 mol /l - Nồng độ [OH-] cần dùng là: 6 7 7 OH  10 10 9 10 mol /l - Lượng NaOH 30% rắn cần dùng cho 1m3 nước thải: 100 m 9 10 7 1000(m3 / l) 40(g / mol) 1,2 g / m3 30 - Lượng NaOH 30% rắn dùng trong 1 ngày: m 1,2 300 36 g / ngay ng 2.2.5 Xử lý bằng phƣơng pháp lắng 2.2.5.1 Cơ sở lý thuyết lắng Lắng là quá trình tách khỏi nƣớc cặn lơ lửng hoặc bơng cặn hình thành trong giai đoạn keo tụ tạo bơng hoặc các cặn bùn sau quá trình xử lý sinh học Trong cơng nghệ xử lý nƣớc thải quá trình lắng đƣợc ứng dụng : - Lắng cát, sạn, mảnh kim loại, thuỷ tinh, xƣơng, hạt sét, ở bể lắng cát. - Loại bỏ chất lơ lửng ở bể lắng đợt 1. - Lắng bùn hoạt tính hoặc màng vi sinh vật ở bể lắng đợt 2. Hai đại lƣợng quan trọng trong việc thiết kế bể lắng chính là tốc độ lắng và tốc độ chảy tràn. Để thiết kế một bể lắng lý tƣởng, đầu tiên ngƣời ta xác định tốc độ lắng của hạt cần đƣợc loại và khi đĩ đặt tốc độ chảy tràn nhỏ hơn tốc độ lắng. Tính chất lắng của các hạt cĩ thể chia thàng 3 dạng nhƣ sau : Lắng dạng I: lắng các hạt rời rạc. Quá trình lắng đƣợc đặt trƣng bởi các hạt lắng một cách rời rạc và ở tốc độ lắng khơng đổi. Các hạt lắng một cách riêng lẽ khơng cĩ khả năng keo tụ, khơng dính bám vào nhau suốt quá trình lắng. Để cĩ thể xác định tốc độ lắng ở dạng này cĩ thể ứng dụng định luật cổ điển của Newton và Stoke trên hạt cặn. Tốc độ lắng ở dạng này hồn tồn cĩ thể tính tốn đƣợc. Lắng dạng II: lắng bơng cặn. Quá trình lắng đƣợc đặt trƣng bởi các hạt ( bơng cặn) kết dính với nhau trong suốt quá trình lắng. Do quá trình bơng cặn xảy ra trên các bơng cặn tăng dần kích thƣớc và tốc độ lắng tăng. Khơng cĩ một cơng thức tốn học thích hợp nào để biểu thị giá trị này. Vì vậy để cĩ các thơng số thiết kế về bể lắng dạng này, ngƣời
  71. BÀI 2: XỬ LÝ NƢỚC THẢI BẰNG PHƢƠNG PHÁP CƠ HỌC 63 ta thí nghiệm xác định tốc độ chảy tràn và thời gian lắng ở hiệu quả khử bơng cặn cho trƣớc từ cột lắng thí nghiệm, từ đĩ nhân với hệ số quy mơ ta cĩ tốc độ chảy tràn và thời gian lắng thiết kế. Lắng dạng III: lắng cản trở. Quá trình lắng đƣợc đặt trƣng bởi các hạt cặn cĩ nồng độ cao (> 1000mg/l). Các hạt cặn cĩ khuynh hƣớng duy trì vị trí khơng đổi với các vị trí khác, khi đĩ cả khối hạt nhƣ là một thể thống nhất lắng xuống với vận tốc khơng đổi. Lắng dạng này thƣớng thấy ở bể nén bùn. CÁC BƢỚC TIẾN HÀNH. - Chuẩn bị thùng chứa nƣớc thải và khuấy trộn đều nƣớc thải. - Chuẩn bị cột lắng hình hộp - Bơm nƣớc thơ vào cột lắng : V - Để lắng 1 phút. Lấy mẫu nƣớc kiểm tra độ đục (SS) ở các độ sâu khác nhau ứng với thời điểm khác nhau (5, 10, 15, 20, 40, 60, 90 phút, cho đến khi SS = 0) ở các độ sâu khác nhau: 1.8, 1.4, 1.0, 0.6, 0.4 m - Sau khi đo độ đục ta tính tốn hiệu quả lắng theo cơng thức sau:
  72. 64 BÀI 2: XỬ LÝ NƢỚC THẢI BẰNG PHƢƠNG PHÁP CƠ HỌC R% =( 1 - C1 / C0 ) x 100%. R% :hiệu quả ở một chiều sâu tƣơng ứng với một thời gian lắng%. C1 :hàm lƣợng SS ở thời gian t ở độ sâu h, mg/L. C0 :hàm lƣợng SS ban đầu, mg/L. Lập bảng kết quả đo SS Cao độ Co 5 (phút) 10 15 20 40 60 90 (m) (mg/l) 0.2 0.6 1.0 1.4 1.8 Lập bảng hiệu quả sau khi lắng tính ra % (R) Cao độ 5 (phút) 10 15 20 40 60 90 (m) 0.2 0.6 1.0 1.4 1.8 KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM Dựng đồ thị với trục hồnh biểu thị thời gian lấy mẫu, trục tung biểu thị chiều sâu. Vẽ biểu đồ hiệu quả lắng. Nội suy các đƣờng cong hiệu quả lắng bằng cách nối các điểm cĩ cùng hiệu quả lắng nhƣ mơ hình gợi ý sau:
  73. BÀI 2: XỬ LÝ NƢỚC THẢI BẰNG PHƢƠNG PHÁP CƠ HỌC 65 Từ giao điểm giữa đƣờng cong hiệu quả lắng và trục hồnh, xác định tốc độ chảy trànV0 = H / ti . Trong đĩ H là chiều sâu cột (2m), ti là thời gian lấy mẫu đƣợc xác định từ giao điểm đƣờng cong hiệu quả lắng và trục hồnh. Vẽ đƣờng thắng đứng từ ti . chiều cao H1,H2 . Tƣơng ứng với các trung điểm đoạn thẳng giữa đƣờng thẳng ti và các đƣờng cong hiệu quả. Hiệu quả lắng tổng cộng ở thời gian ti đƣợc tính nhƣ sau: RTi = Ra + H1 / H ( Rb - Ra ) + H2 ( Rc - Rb ) + Từ các số liệu tính tốn trên xây dựng biểu đồ hiệu quả lắng theo thời gian lƣu nƣớc và hiệu quả lắng theo tốc độ chảy tràn. Từ hai biểu đồ trên với hiệu quả lắng yêu cầu cĩ thể xác định thời gian lƣu nƣớc và tốc độ chảy tràn thiết kế.
  74. 66 BÀI 2: XỬ LÝ NƢỚC THẢI BẰNG PHƢƠNG PHÁP CƠ HỌC
  75. BÀI 2: XỬ LÝ NƢỚC THẢI BẰNG PHƢƠNG PHÁP CƠ HỌC 67 2.2.5.2 Các loại bể lắng 2.2.5.2.1 Bể lắng hình trịn Trong bể lắng hình trịn, nƣớc chuyển động theo hƣớng bán kính. Tuỳ theo cách chảy của dịng nƣớc vào và ra mà ta cĩ các dạng bể lắng trịn khác nhau. a. Bể lắng trịn phân phối nƣớc vào bằng buồng phân phối trung tâm b. Bể lắng trịn phân phối vào bằng máng quanh chu vi bể và thu nƣớc ra bằng máng ở trung tâm c. Bể lắng trịn phân phối nƣớc vào và thu nƣớc ra bằng máng đặt vịng quanh theo chu vi bể. - Tuy nhiên, trƣờng hợp a thơng dụng hơn và ngƣời ta thích dùng hơn. - Trong trƣờng hợp a cĩ thể đƣa nƣớc từ đáy hay từ thành bể.
  76. 68 BÀI 2: XỬ LÝ NƢỚC THẢI BẰNG PHƢƠNG PHÁP CƠ HỌC - Buồng trung tâm cĩ d= 15-20% Dbể. - Chiều cao trụ: 1-2,5m. - Đáy bể cĩ độ dốc : 1/12. Nguyên lý: Nƣớc chảy từ dƣới lên - Cặn lắng xuống - Bể lắng đứng áp dụng khi cơng suất nhỏ hơn 3000 m3/ngđ - Bể lắng đứng kết hợp bể phản ứng xốy hình trụ (ống trung tâm). Tính tốn : - Diện tích của vùng lắng: Q F  3.6.v .n - Trong đĩ : tt . vtt : vận tốc đi lên tính tốn. . n: số bể luơn luơn lớn hơn hoặc bằng 2 bể. . : hệ số sử dụng bể. . D/H = 1 =>  = 1.3 . D/H = 1.5 =>  = 1.5 - Đƣờng kính bể
  77. BÀI 2: XỬ LÝ NƢỚC THẢI BẰNG PHƢƠNG PHÁP CƠ HỌC 69 F f 4 D - Diện tích tiết diện ngang của bể lắng hình trụ: Q.t f m2 60.H.n . Q: lƣu lƣợng nƣớc (m3/h) . H: chiều cao ngăn phản ứng H = 0.9 Hlắng [ Hlắng = 2.6 –5 m] . n: số ngăn bằng số bể lắng. . t: thời gian lƣu : 15 –20 phút. - Phần chứa cặn xây hình nĩn cĩ gĩc: 70 –800 - Thời gian giữa hai lần xã cặn lớn: hơn hoặc bằng 6 giờ (SS 1000 mg/l) W .n. T c Q Cmax C - Wc: dung tích phần xã cặn (m3). .h D2 d 2 Dd n Wc 3 4 . d = dxả cặn . : nồng độ trung bình khi nén chặt lấy giống bể lắng ngang ( phụ thuộc SS) . C : hàm lƣợng cặn cịn lại sau khi lắng 10 –12 mg/l . Cmax: hàm lƣợng cặn nƣớc đƣa vào lắng. 2.2.5.2.2 Bể lắng ngang (HCN) Nƣớc thải đi vào vùng phân phối nƣớc đặt ở đầu bể lắng, qua vách phân phối, nƣớc chuyển động đều nƣớc vào vùng lắng, thƣờng cấu tạo dạng máng cĩ lỗ.
  78. 70 BÀI 2: XỬ LÝ NƢỚC THẢI BẰNG PHƢƠNG PHÁP CƠ HỌC Với: - h1: chiều sâu làm việc. - h2: chiều cao lớp chứa cặn. - h3: chiều cao lớp nƣớc trung hồ (=0,4m). - h4: chiều cao thành bể cao hơn mực nƣớc (0,25-0,4m). Hxd = h1 + h2 + h3 + h4 - i = 0,01-0,001. - Độ dốc hố thu khơng nhỏ hơn 45o. - Bể lắng đợt 1 cĩ chiều cao áp lực xả cặn >=1,5m. - Tấm chắn cao hơn mặt nƣớc 0,15-0,2m và sâu hơn so với mức nƣớc <=0,25m. Đặt cách máng phân phối (0,25-0,5m). 2.2.5.2.3 Cách tính tốn chung bể lắng 1 a. Các thơng số tính tốn bể lắng 1 Bảng 2.5. Các thơng số tính tốn bể lắng 1 Tên thơng số Đơn vị đo Giá trị thơng số Khoảng dao Tiêu động biểu Nƣớc thải trực tiếp vào lắng 1 1/ Thời gian lƣu nƣớc (h) 1.5-2.5 2 2/ Tải trọng bề mặt _ h trung bình m3/m2.ngày 31-50 40
  79. BÀI 2: XỬ LÝ NƢỚC THẢI BẰNG PHƢƠNG PHÁP CƠ HỌC 71 _ h cao điểm m3/m2.ngày 81-122 89 3/ Tải trong máng thu m3/m dài ngày 124-490 248 Nƣớc thải + bùn hoạt tính Lắng 1 1/ Thời gian lƣu nƣớc (h) 1.5-2.5 2 2/ Tải trọng bề mặt _ h trung bình m3/m2.ngày 25-32 28 _ h cao điểm m3/m2.ngày 48-69 61 3/ Tải trong máng thu m3/m dài ngày 124-490 250 b. Thơng số thiết kế bể lắng 1 Bảng 2.6. Thơng số thiết kế bể lắng 1 Thơng số Đơn vị đo Giá trị _ Bể ngang + Sâu m 3-4.8 + Dài m 15-90 (25-40) + Rộng m 3-25 (5-10) + Tốc độ máy gạt cặn m/phút 0.6-1.2 _ Bể trịn + Sâu m 3-4.8 + Đƣờng kính m 3-60 (12-45) + Độ dốc đáy m/m dài 1/10-1/13 + Tốc độ gạt cặn v/phút 0.02-0.05 c. Vận tốc tối đa trong vùng lắng 2 8k( - 1)gd V = H f Với: - VH : vận tốc giới hạn trong buồng lắng. - K = 0,05 (BL1): hệ số phụ thuộc tính chất cặn - : trọng lƣợng hạt: 1,2-1,6 (chọn = 1,25). - g: gia tốc trọng trƣờng. - d: đƣờng kính tƣơng đƣơng của hạt (10-4 m). - f: hệ số ma sát (phụ thuộc vào Re) 0,02-0,03 (lấy f = 0,025). d. Hiệu quả khử SS, BOD5 ở bể lắng 1 đƣợc tính theo CT thực nghiệm sau t R = .100% t a+ b.t Với: - t: thời gian lƣu.
  80. 72 BÀI 2: XỬ LÝ NƢỚC THẢI BẰNG PHƢƠNG PHÁP CƠ HỌC - a, b: hằng số thực nghiệm BOD5: a = 0,018 (h), b = 0,02 SS: a = 0,075 (h), b = 0,014 Bể lắng 1 trong xử lý nƣớc thải Khái niệm: Bể lắng I dùng để loại bỏ các chất rắn cĩ khả năng lắng (tỉ trọng lớn hơn tỉ trọng của nƣớc) và các chất nổi (tỉ trọng nhẹ hơn tỉ trọng của nƣớc). Bể lắng 1 nằm trƣớc cơng trình sinh học Chức năng: Để giữ lại các chất hữu cơ khơng tan trong nƣớc thải trƣớc khi cho nƣớc thải vào các bể xử lý sinh học. Nếu thiết kế chính xác bể lắng 1 cĩ thể loại đƣợc 50 - 70% chất rắn lơ lửng, 25 - 40% BOD của nƣớc thải. Cấu tạo
  81. BÀI 2: XỬ LÝ NƢỚC THẢI BẰNG PHƢƠNG PHÁP CƠ HỌC 73 Ví dụ áp dụng 1 : Tính tốn bể lắng đứng cho cơng trình xử lý nƣớc thải cơng suất 150m3/ngày, các chỉ tiêu nhƣ BOD = 5956 mg/l , SS = 640 mg/l
  82. 74 BÀI 2: XỬ LÝ NƢỚC THẢI BẰNG PHƢƠNG PHÁP CƠ HỌC - Diện tích tiết diện ướt của bể lắng đứng s Qmax 0,0035 2 F1 7,3(m ) v 0,000475 Trong đĩ: V: Tốc độ chuyển động của nƣớc thải trong bể lắng đứng, V = 0,0285 (m/phút) = 0,000475 (m/s) - Diện tích tiết diện ướt của ống trung tâm s Qmax 0,0035 2 F2 0,175(m ) Vtt 0,02 Trong đĩ: Vtt: Tốc độ chuyển động của nƣớc thải trong ống trung tâm, lấy khơng lớn hơn 30 (mm/s) (điều 6.5.9 TCXD-51-84). Chọn Vtt = 20 (mm/s) = 0,02 (m/s) - Diện tích tổng cộng của bể lắng: 2 F = F1 + F2 = 7,3 + 0,175 = 7,475 (m ) - Đường kính của bể lắng: 4F 4*7,475 D 3,085(m) 3,14 - Đường kính ống trung tâm: 4* F2 4 0,175 d = = = 0,47 m - Chiều cao tính tốn của vùng lắng trong bể lắng đứng: htt = V*t = 0,000475*114*60 = 3,25 (m) Trong đĩ: t: Thời gian lắng, t = 114 phút (Thực nghiệm) V: Tốc độ chuyển động của nƣớc thải trong bể lắng đứng, V = 0,0285 (m/phút) = 0,000475 (m/s) - Chiều cao phần hình nĩn của bể lắng đứng được xác định: D d 3,085 0,5 n ) tg o h n = h2 + h3 = ( 2 = ( 2 ) tg50 = 1,54 (m) Trong đĩ: h2: chiều cao lớp trung hịa (m) h3: chiều cao giả định của lớp cặn lắng trong bể D: đƣờng kính trong của bể lắng, D = 3,085 (m)
  83. BÀI 2: XỬ LÝ NƢỚC THẢI BẰNG PHƢƠNG PHÁP CƠ HỌC 75 dn: đƣờng kính đáy nhỏ của hình nĩn cụt, lấy dn = 0,5 m : gĩc ngang của đáy bể lắng so với phƣơng ngang, khơng nhỏ hơn 500, chọn = 50o Chiều cao của ống trung tâm lấy bằng chiều cao tính tốn của vùng lắng và bằng 3,25 m. - Đƣờng kính phần loe của ống trung tâm lấy bằng chiều cao của phần ống loe và bằng 1,35 đƣờng kính ống trung tâm: D1 = hl = 1,35 d = 1,35 * 0,47 = 0,6345 (m), chọn D1 = 0,65 (m) - Đƣờng kính tấm chắn: lấy bằng 1,3 đƣờng kính miệng loe và bằng: Dc = 1,3 * Dl = 1,3 * 0,65 = 0,845 (m) - Gĩc nghiêng giữa bề mặt tấm chắn so với mặt phẳng ngang lấy bằng 17o Chiều cao tổng cộng của bể lắng đứng sẽ là: H = htt + hn + hbv = htt + (h2 + h3) + hbv = 3,25 + 1,54 + 0,3 = 5,1 (m) trong đĩ: hbv- khoảng cách từ mặt nƣớc đến thành bể, hbv = 0,3 (m) Để thu nƣớc đã lắng, dùng hệ thống máng vịng chảy tràn xung quanh thành bể. Thiết kế máng thu nƣớc đặt theo chu vi vành trong của bể, đƣờng kính ngồi của máng chính là đƣờng kính trong của bể. - Đường kính máng thu: Dmáng = 80% đƣờng kính bể Dmáng = 0,8*3,085 = 2,468 2,5 (m) - Chiều dài máng thu nước: L = Dmáng = 3,14 * 2,5 = 7,85 (m) - Tải trọng thu nước trên 1m dài của máng: Q 150 3 aL = 19,1(m /mdài.ngày) L 7,85  Hiệu quả xử lý: Sau lắng, hiệu quả lắng đạt 64% (thực nghiệm) Hàm lƣợng SS cịn lại trong dịng ra: SSra = 640 * (100% – 64%) = 230 (mg/l) Hàm lƣợng COD cịn lại sau bể lắng: CODra = 1160 (mg/l) Hiệu quả xử lý COD đạt: 10830 1160 H 89,3% 10830
  84. 76 BÀI 2: XỬ LÝ NƢỚC THẢI BẰNG PHƢƠNG PHÁP CƠ HỌC Hàm lƣợng BOD cịn lại trong dịng ra: BODra = 5956 (100% - 89,3%) = 637 (mg/l) - Lượng bùn sinh ra mỗi ngày M = 0,64*640*150 = 61,44 (Kg/ngđ) Giả sử bùn tƣơi cĩ độ ẩm 95% Khối lƣợng riêng bùn = 1053 Kg/m3 Tỉ số MLVSS : MLSS = 0,75 Lƣợng bùn cần xử lý: M 61,44 G 1,2 (m3/ngđ) (1 0,95)*1053 0,05*1053 - Lượng bùn cĩ khả năng phân hủy sinh học Mtƣơi = 0,75*61,44 = 46, (Kg/ngày) Bảng 2.7. Các thơng số thiết kế bể lắng I S Tên thơng số Số liệu dùng thiết kế Đơn vị TT 1 Diện tích tiết diện ƣớt của ống trung tâm (f) 0,175 (m2) 2 Diện tích tiết diện ƣớt của bể lắng (F) 7,3 (m2) 3 Đƣờng kính ống trung tâm (d) 0,47 (m) 4 Đƣờng kính của bể lắng(D) 3,085 (m) 5 Chiều cao bể (H) 5,1 (m) 6 Thời gian lắng (t) 1,9 giờ 7 Đƣờng kính máng thu 2,5 (m2) Ví dụ áp dụng 2 : Tính tốn bể lắng ngang cho cơng trình xử lý nước thải cơng suất 1500m3/ngày, các thong số cho như sau: - Thời gian lắng: t = 72 (phút). - Chiều cao vùng lắng: H = 2 (m). - Uo = 0,03 (m/phút) = 0,5 (mm/s). Giải : - Vùng lắng. - Thể tích nước. tb Vn Qgio t Với
  85. BÀI 2: XỬ LÝ NƢỚC THẢI BẰNG PHƢƠNG PHÁP CƠ HỌC 77 - t : thời gian lƣu nƣớc theo kết quả thí nghiệm lắng. Theo sách Tính Tốn Thiết Kế Các Cơng Trình XLNT Cơng Nghiệp Và Đơ Thị do Lâm Minh Triết (chủ biên) thì thời gian lƣu nƣớc tăng 1,5  2 lần so với thực nghiệm chọn t = 1,5 tTN = 1,5 72 = 108 ( phút) tb tb 3 - Q giờ: Lƣu lƣợng tính tốn trung bình theo giờ, Q giờ = 62,5(m /h). 62,5 108 V 112(m3 ) n 60 Diện tích mặt bằng của bể lắng V 112 F n 56(m2 ) H 2 Kích thước của bể: Ta cĩ B L = 56(m2) (*) Mà theo điều 6.5.4 – TCXD -51-84, chiều rộng bể lắng lấy trong khoảng (2  5) H ( ) Từ (*) và ( ) B = 4(m). L = 14(m). Chiều cao xây dựng của bể Hxd = hbảo vệ + hcơngtác+ hcặn + htrunghịa Trong đĩ : hbảovê = 0,5 1, vậy chọn hbảovệ = 0,5 (m) V 112 n 2 hcơngtác = F = 56 (m), Vc hcặn = B L 3 Với Vc : thể tích cặn tươi (m ) G Vc = S P Trong đĩ: - G : khối lượng cặn tươi (kg/ ngày). G = Q Rss SS Với: Q : lƣu lƣợng nƣớc thải, Q = 1500 (m3/ngày).
  86. 78 BÀI 2: XỬ LÝ NƢỚC THẢI BẰNG PHƢƠNG PHÁP CƠ HỌC R : hiệu suất khử SS, R = 75% SS : hàm lƣợng cặn, SS = 202 (mg/l). G = 1500 0,75 202 = 227,25(kg/ngày) = 0,227(tấn/ngày). - S : tỉ trọng cặn tƣơi, lấy S = 1,02 (tấn / m3) (bảng 13.1), (1). - P : nồng độ ở bể lắng I, lấy P = 5% = 0,05( bảng 13.5 ), (1). 0,227 V = 4,45 (m3/ngày) c 1,02*0,05 Vc 4,45 Vậy hcặn = = 0,08(m) L B 14 4 Chọn h2 = 0.1(m) với : D = 14 m : chiều dài bể R = 4 m : chiều rộng bể htrunghịa, chọn htrunghịa = 0,4 (m), (2). Chiều cao xây dựng bể. H = 2 + 0,1 + 0,4 + 0,5 = 3 (m) Tính tốn hệ thống phân phối nước vào và thu nước ra. Hệ thống phân phối nước vào : chọn tấm phân phối khoan lỗ - Bpp = B = 4 (m). - hpp: chiều cao tấm phân phối, h = H – htrung hịa = 3 – 0,5 = 2,5 (m). - Khoảng cách giữa tâm các lỗ là : 0,25  0.45 chọn 0,3 m Khoảng cách ngăn phân phối lấy Ln = 1(m) để phân phối nƣớc đều trong bể, vách ngăn phân phối cĩ các lỗ, tốc độ nƣớc phân phối qua các lỗ theo quy phạm 0,2 0,3 ( m/s) chọn vl = 0,3 ( m/s). Tiết diện ống phân phối, ống dẫn nƣớc vào, tiết diện ống lơn hơn lƣu lƣợng tính tốn từ 20% 30% chọn tiết diện ống phân phối nƣớc lớn hơn lƣu lƣợng nƣớc tính tốn là 20%. Lƣu lƣợng tính tốn. Qtb 20 62,5 20 Q gio Qtb 62,5 75(m3 / h) tt 100 gio 100 Tổng tiết diện lỗ phân phối nƣớc Q 75 S tt 0,069(m 2 ) pp Vl 0,3 3600
  87. BÀI 2: XỬ LÝ NƢỚC THẢI BẰNG PHƢƠNG PHÁP CƠ HỌC 79 Đƣờng kính ống dẫn nƣớc vào ngăn phân phối. 4 S 4 0,069 D pp 0,3(m) 3,14 Chọn các lỗ phân phối hình trịn cĩ d = 30(mm) Tiết diện lỗ: d 2 3,14 0,032 S 7,065 10 4 (m2 ) l 4 4 Số lỗ cần thiết. S 0,069 n pp 98(lo) 4 Sl 7,065 10 Bố trí các lo ở ngăn phân phối thành 12 hàng dọc và 8 hàng ngang. Khoảng cách giữa các trục lỗ theo hàng dọc B 4 e 0,33(m) 330(mm) d 12 12 Khoảng cách giữa các trục lỗ theo hàng ngang. Theo quy phạm hàng lỗ cuối cùng nằm cao hơn mức cặn tính tốn là 0,3m  0,5m, chọn 0,5 (m). Hệ thống phân phối nƣớc ra. Ta cĩ tổng chiều dài mép máng : Q L > 5 H Vlang Trong đĩ tb - Q ngày: lưu lượng tính tốn trung bình theo ngày. - hcơng tác : chiều cao cơng tác, hcơng tác = 2(m). - Vlắng : vận tốc vùng lắng (m/s) Q 1500 Vlắng = = = 0.0003 (m/s) L B 14 4 86400 1500 L > L 5,7(m) (*) 5 2 0.0003 86400 Theo giáo trình TTTKXLNT-TXLai, thì : L = 2 n l ( ) Với n : số máng trong bể. l = 4(m) : chiều dài máng.
  88. 80 BÀI 2: XỬ LÝ NƢỚC THẢI BẰNG PHƢƠNG PHÁP CƠ HỌC Từ (*) & ( ) : 2 n l > 5,7 5,7 n > = 0,71 chọn n = 1 8 Thể tích máng: Chọn sơ bộ : D R C = 4 0,5 0,3 = 0,6 (m3) Tải trọng máng : Q 1500 3 qmáng = = = 375 (m /m ngày ) l 4 3 Thỏa đk qmáng = 124  490 (m /m ngày) Vận tốc nƣớc chảy vào máng : Vmáng (m/s) Q Vmáng = F Với F: diện tích máng, F = D R = 4 0.5 = 2 (m2) 1500 Vmáng = = 0,0086 (m/s) 2 86400 Theo (1), trang 50 thì Vmáng < VH : vận tốc tới hạn 1/ 2 8 K 1 g d Mà VH f Với - K : hằng số thuộc tính chất cặn, nƣớc thải cơng nghiệp với K = 0,06 - : tỉ trọng của hạt, chọn = 1,25 - g : gia tốc trọng trƣờng, g = 9,8 (m/s2) - d : đƣờng kính hạt cặn, d = 10-4(m) - f : hệ số ma sát, f = 0,025 1/ 2 8 0,06 (1,25 1) 9,8 10 4 VH = = 0,0685 (m/s) 0,25 Vùng nén cặn. Thể tích vùng nén cặn. T Qtb (C C) T Qtb H C W gio v gio v c   100
  89. BÀI 2: XỬ LÝ NƢỚC THẢI BẰNG PHƢƠNG PHÁP CƠ HỌC 81 Với: - T : thời gian giữa hai lần xả cặn, ( theo quy phạm 6  24 h) chọn T = 8 h. - C : hàm lƣợng cặn cịn lại sau khi lắng, (theo quy phạm 10 12 mg/l), - chọn C = 10 (mg/l). -  : nồng độ trung bình của cặn đã nén, tra bảng 3.3/78 sách XLNC của PTS Nguyễn Ngọc Dung chọn = 25.000( mg/m3) - Cv: hàm lƣợng cặn trong nƣớc đƣa vào bể lắng, Cv = 194 (mg/l) ( theo tính tốn phần bể tuyển nổi). - H : hiệu quả lắng, H = 75%. 8 62,5 75 194 W 2,91(m3 ) c 25.000 100 Chiều cao vùng nén cặn. Wc 2,91 hc 0,05(m) F 56 Hệ thống xả cặn. Thể tích cặn cần xả sau 8h. 3 Vx = Wc = 2,91 (m ). Lượng nước cặn được pha lỗng trong khi xả. V = K Vx - Theo quy phạm lưu lượng xả = 30%  60% Vx, Chọn lưu lượng xả là 50%Vx - Theo quy phạm thời gian xả = 20 40 phút, Chọn thời gian xả là 20 phút. - K : hệ số pha lỗng khi xả cặn bằng thuỷ lực ( Điều 6.5.4 – TCXD -51-84) K =0,5. V = 0,5 2,91 =1,455( m3). Lƣu lƣợng cặn xả. V 1,455 Q 0,0012(m3 / s) x t 60 20
  90. 82 BÀI 2: XỬ LÝ NƢỚC THẢI BẰNG PHƢƠNG PHÁP CƠ HỌC Tổng tiết diện ống xả. Chọn vận tốc nước qua lỗ vx = 1,5 (m/s). Q 0,0012 S x 0,0008(m2 ) x vx 1,5 Đƣờng kính ống xả. 4 S 4 0,0008 D x 0,032(m ) x 3,14 Chọn ống xả cĩ đường kính Dx = 35(mm). Độ dốc đáy bể chọn i = 0,02. Hệ thống thu nƣớc bề mặt. Tiết diện ống thu. Chọn - Tiết diện ống thu lớn hơn lƣu lƣợng tính tốn từ 20  30% chọn tiết diện ống thu lớn hơn lƣu lƣợng tính tốn 20%. - Vận tốc nƣớc chảy qua ống thu vo theo quy phạm 0,6 0,8 m/s vo = 0,6 (m/s). S 20 0,0174 20 S S 0,0174 0,021(m2 ) o 100 100 Đƣờng kinh ống thu. 4 S 4 0,021 D o 0,164(m) 164(mm) o 3,14 Chọn Do = 200 (mm). Các thơng số của bể. Chiều dài bể. Lb = L + Lpp = 14 + 1 = 15 (m) Với - Ll : chiều dài vùng lắng, Ll = 14 (m) - Lpp : chiều dài từ đầu bể đến vách phân phối. Chiều cao bể: H = 3(m). Chiều rộng bể: B = 4(m).
  91. BÀI 2: XỬ LÝ NƢỚC THẢI BẰNG PHƢƠNG PHÁP CƠ HỌC 83 2.2.6 Xử lý bằng phƣơng pháp lọc 2.2.6.1 Nguyên lý của quá trình lọc 2.2.6.1.1 Khái niệm Lọc là quá trình tách các chất lắng lơ lửng ra khỏi nƣớc khi hỗn hợp nƣớc và chất rắn lơ lửng đi qua lớp vật liệu lỗ ( lớp vật liệu lọc), chất rắn lơ lửng sẽ đƣợc giữ lại và nƣớc tiếp tục chảy qua. Đây là giai đoạn (cơng trình) cuối cùng để làm trong nƣớc. 2.2.6.1.2 Phân loại bể lọc - Theo tốc độ: Bể lọc chậm: cĩ tốc độ lọc 0.1 –0.5 m/h Bể lọc nhanh: vận tốc lọc 5 –15 m/h Bể lọc cao tốc: vận tốc lọc 36 –100 m/h - Theo chế độ làm việc: Bể lọc trọng lực: hở, khơng áp. Bể lọc cĩ áp lực : lọc kín, Ngồi ra cịn chia theo nhiều cách khác nhau theo chiều dịng chảy, lớp vật liệu lọc, theo cỡ hạt vật liệu lọc, cấu tạo hạt vật liệu lọc, 2.2.6.1.3 Vật liệu lọc Cát thạch anh nghiền. Than antraxit (than gầy) Sỏi, đá Polime Để xác định vật liệu lọc phải dựa vào một số chỉ tiêu: Độ bền cơ học Độ bền hố học: tránh tính xâm thực. Kích thƣớc hạt Hình dạng hạt. Hệ số khơng đồng nhất:K= d80/d10 (Trong đĩ: d80, d10 : kích thƣớc cỡ hạt sàng để lọt qua 80%, 10% tổng số hạt).
  92. 84 BÀI 2: XỬ LÝ NƢỚC THẢI BẰNG PHƢƠNG PHÁP CƠ HỌC Hình 2.28. Biểu đồ thành phần vật liệu lọc qua sàng Hình 2.29 Các loại vật liệu 2.2.6.2 Tính tốn các loại bể lọc 2.2.6.2.1 Bể lọc chậm 1. Bể lọc 2. Nguồn nước 3. Đập lấy nước 4. Cửa đưa nước vào 5. Của thu nước rủa 6. Bể chứa bước sạch 7. Cát lọc 8. Sỏi đỡ 9. Sàn thu nước 10. Van điều chỉnh tốc độ lọc Hình 2.30. Sơ đồ và nguyên tắc làm việc của bể lọc chậm - Nƣớc từ máng phân phối đi vào bể, qua lọc (nhỏ hơn 0.1 –0.5 m/h). lớp cát lọc trên lớp sỏi đỡ, dƣới lớp sỏi là hệ thống thu nƣớc đã lọc. - Lớp cát lọc : thạch anh cĩ chiều dày phụ thuộc vào cỡ hạt: 0.3 –1 mm => h = 800 mm 1 –2 mm => h = 50 mm - Ngồi ra cịn dùng sỏi hoặc đá dăm: 2 –20 mm => h = 100 mm
  93. BÀI 2: XỬ LÝ NƢỚC THẢI BẰNG PHƢƠNG PHÁP CƠ HỌC 85 20 – 40 mm => h = 150 mm Tĩm lại: cĩ 6 lớp: Bảng 2.8. Các lớp lọc Chiều cao lớp vật liệu Tên vật liệu lọc Kích thƣớc vật liệu lọc lọc (mm) (mm) 800 Cát thạch anh 0.3 –1 50 Cát thạch anh 1 –2 100 Sỏi đá hoặc dăm 2 –5 100 Sỏi hoặc đá dăm 5 –10 100 Sỏi hoặc đá dăm 10 –20 100 Sỏi hoặc đá dăm 20 -40 - Lớp nƣớc trên lớp cát : 1.5 m - Ƣu điểm : Tạo lớp màng giúp lọc tốt. Dùng xử lý nƣớc khơng phèn Khơng dùng máy mĩc. Quản lý đơn giản - Nhƣợc điểm: Diện tích lớn Vận tốc lọc thấp Bể lọc châm sử dụng với cơng suất nhỏ hơn hoặc bằng 1000 m3/ngày đêm; SS nhỏ hơn hoặc bằng 50 mg/l; M < 50o TÍNH TỐN 1. Diện tích bề mặt bể lọc chậm: F = Q / v ( m2) Q : lƣu lƣợng nƣớc xử lý (m3/h) V : vận tốc lọc phụ thuộc vào SS vào bể: SS 25 mg/l v = 0.3 –0.4 m/h SS 25 mg/l v = 0.2 –0.3 m/h Nƣớc ngầm v = 0.5 m/h 2. Số bể lọc đƣợc xác định theo phƣơng trình sau: Trong đĩ: Vtc : vận tốc làm việc của bể khi cĩ một ngăn ngừng hoạt động. (Tốc độ lọc tăng cƣờng phụ thuộc vào SS ) N v vtc N 1