Đang tải... (xem toàn văn)
Quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước tạo nên một sức ép lớn đối với môi trường.
Đồ án môn học Ứng dụng công nghệ MBBR xử lý nước thải sinh hoạt MỤC LỤCC LỤC LỤCC MỞ ĐẦU Chương I: TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI SINH HOẠT ĐÔ THỊ .5 I.1 Giới thiệu chung: I.1.1 Đặc điểm vật lý: I.1.2 Đặc điểm hóa học: I.1.3 Đặc điểm sinh vật, vi sinh vật: .6 I.2 Các thông số đặc trưng nước thải sinh hoạt: I.2.1 Hàm lượng chất rắn: .7 I.2.2 Nhu cầu ơxy sinh hóa (BOD) hóa học (COD): I.2.3 Ơxy hịa tan: I.2.4 Trị số pH: I.2.5 Các hợp chất Nitơ Photpho nước thải: .9 I.2.6 Các hợp chất vô khác nước thải: 10 I.2.7 Vi sinh vật: 10 I.3 Các công đoạn xử lý: 11 Sinh viên: Đỗ Quốc Cường, Lớp CNMT k50.QNTrang Đồ án môn học Ứng dụng công nghệ MBBR xử lý nước thải sinh hoạt I.3.1 Tiền xử lý: .11 I.3.2 Xử lý sơ bộ: 11 I.3.3 Xử lý bậc II: 13 I.3.4 Khử trùng: .19 Chương II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 23 II.1 Quá trình lắng hạt rắn nước thải: 23 II.2 Q trình xử lý sinh học hiếu khí với công nghệ MBBR: 26 II.2.1 Cơ chế: 26 II.2.2 Sự phát triển tế bào động học phản ứng lên men: .27 II.2.3 Quá trình Nitrat hóa: 31 Chương III: TÍNH TỐN THIẾT KẾ CÁC CƠNG TRÌNH VÀ THIẾT BỊ 34 III.1.Mương dẫn nước thải: 34 III.2 Song chắn rác thô: .35 III.3 Bể lắng cát tách dầu mỡ: 38 III.4 Song chắn tinh: 40 III.5 Bể điều hòa: 41 III.6 Bể lắng đợt I: .42 GVHD: PGS.TS Đặng Xuân Hiển – Viện KH&CN Môi Trường, ĐHBK Hà Nội Trang Đồ án môn học Ứng dụng công nghệ MBBR xử lý nước thải sinh hoạt III.7 Bể MBBR: 45 III.7.1 Thể tích làm việc bể: 46 III.7.2 Lượng bùn sinh khử BOD5: 47 III.7.3 Các thông số đệm plastic: 48 III.7.4 Kiểm tra tiêu làm việc bể: 49 III.7.5 Xác định lượng ơxy cần thiết cho q trình xử lý: .49 III.7.6 Nhu cầu dinh dưỡng vi sinh vật: 52 III.7.7 Bố trí thiết bị phân phối khí: 52 III.8 Bể lắng đợt 2: 55 III.9 Bể tiếp xúc khử trùng: .56 III.10 Bể nén bùn: .57 KẾT LUẬN 60 Tài liệu tham khảo: 61 Sinh viên: Đỗ Quốc Cường, Lớp CNMT k50.QNTrang Đồ án môn học Ứng dụng công nghệ MBBR xử lý nước thải sinh hoạt MỞ ĐẦU Quá trình cơng nghiệp hóa, đại hóa đất nước tạo nên sức ép lớn môi trường Trong phát triển kinh tế xã hội, tốc độ đô thị hóa ngày gia tăng Mức độ nhiễm nguồn nước mặt nước ngầm ngày trầm trọng Do việc xây dựng, vận hành hệ thống xử lý nước thải cho đô thị cần thiết Đề bài: Ứng dụng công nghệ MBBR (Moving Bed Biofilm Reactor) xử lý nước thải sinh hoạt đô thị - Lưu lượng q = 2000 m3/ngày đêm - Yêu cầu xử lý: QCVN 14:2008/BTNMT, cột A GVHD: PGS.TS Đặng Xuân Hiển – Viện KH&CN Môi Trường, ĐHBK Hà Nội Trang Đồ án môn học Ứng dụng công nghệ MBBR xử lý nước thải sinh hoạt Chương I: TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI SINH HOẠT ĐÔ THỊ I.1 Giới thiệu chung: Con người hoạt động kinh tế xã hội sử dụng lượng nước lớn Nước cấp sau sử dụng vào mục đích sinh hoạt, sản xuất, nước mưa chảy tràn mái nhà, mặt đường, sân vườn,…Bị nhiểm bẩn chứa nhiều hợp chất bẩn gây ô nhiễm môi trường Nước thải sinh hoạt nước thải bỏ sau sử dụng cho mục đích sinh hoạt người Một số hoạt động dịch vụ công cộng bệnh viện, trường học, nhà ăn tạo loại nước thải có thành phần tính chất tương tự nước thải sinh hoạt Nước thải sinh hoạt hỗn hợp phức tạp thành phần chất, chất bẩn thuộc nguồn gốc hữu thường tồn dạng khơng hịa tan, dạng keo dạng hịa tan dễ bị phân hủy thối rữa, chứa nhiều vi trùng gây bệnh truyền bệnh nguy hiểm Thành phần tính chất chất bẩn phụ thuộc vào mức độ hoàn thiện thiết bị, trạng thái làm việc hệ thống mạng lưới vận chuyển, tập quán sinh hoạt người dân, mức sống xã hội, điều kiện tự nhiên…Do tính chất hoạt động thị mà chất nước thải thay đổi theo thời gian không gian I.1.1 Đặc điểm vật lý: Theo trạng thái vật lý, chất bẩn nước thải chia thành: - Các chất khơng hịa tan dạng lơ lửng kích thước lớn 10 -4 mm, dạng huyền phù, nhũ tương dạng sợi, giấy, vải, cỏ… - Các tạp chất bẩn dạng keo với kích thước hạt khoảng 10-4 - 10-6 mm Sinh viên: Đỗ Quốc Cường, Lớp CNMT k50.QNTrang Đồ án môn học Ứng dụng công nghệ MBBR xử lý nước thải sinh hoạt - Các chất bẩn dạng tan có kích thước nhỏ 10 -6 mm, dạng phân tử phân ly thành ion - Nước thải sinh hoạt thường có mùi thối khó chịu vận chuyển cống sau đến xuất khí hydro sunfua I.1.2 Đặc điểm hóa học: Nước thải chứa hợp chất hóa học dạng vô sắt, magiê, canxi, silic, nhiều chất hữu sinh hoạt phân, nước tiểu chất thải khác cát, sét, dầu mỡ Nước thải vừa xả có tính kiềm, dần trở nên có tính axit thối rữa Các chất hữu xuất xứ từ thực vật động vật Những chất hữu nước thải chia thành chất chứa nitơ chất chứa cacbon Các hợp chất chứa nitơ chủ yếu urê, prôtêin, amin axit amin Các hợp chất chứa cacbon mỡ, xà phòng, hydrocacbon… I.1.3 Đặc điểm sinh vật, vi sinh vật: Nước thải sinh hoạt chứa nhiều sinh vật chủ yếu vi sinh với số lượng từ 105 đến 106 tế bào 1ml Nguồn chủ yếu đưa vi sinh vật vào nước thải phân, nước tiểu đất cát Tế bào vi sinh vật hình thành từ chất hữu cơ, nên tập hợp vi sinh coi phần tổng hợp chất hữu nước thải Phần sống, hoạt động, tăng trưởng để phân hủy phần hữu lại nước thải Vi sinh nước thải thường phân biệt theo hình dạng Vi sinh xử lý nước thải chia thành nhóm: Vi khuản, nấm, động vật nguyên sinh (Protozoa) GVHD: PGS.TS Đặng Xuân Hiển – Viện KH&CN Môi Trường, ĐHBK Hà Nội Trang Đồ án môn học Ứng dụng công nghệ MBBR xử lý nước thải sinh hoạt Vi khuẩn đóng vai trò quan trọng việc phân hủy chất hữu cơ, thể sống đơn bào, có khả phát triển tăng trưởng cặn lơ lửng dính bám vào bề mặt vật cứng Vi khuẩn có khả sinh sản nhanh, tiếp xúc với chất dinh dưỡng có nước thải, chúng hấp thụ nhanh thức ăn qua màng tế bào Đa số vi khuẩn đóng vai trị quan trọng việc phân hủy chất hữu cơ, biến chất hữu thành chất ổn định tạo thành cặn dễ lắng, thường củng có loại vi khuẩn dạng lơng tơ (filamentous) kết với thành lưới nhẹ lên bề mặt làm ngăn cản trình lắng Vi khuẩn dạng nấm (Fungi bacteria) có kích thước lớn vi khuẩn khơng có vai trị q trình phân hủy ban đầu chất hữu trình xử lý nước thải Vi khuẩn dạng nấm phát triển thường kết thành lưới mặt nước gây cản trở dịng chảy q trình thủy động học Động vật nguyên sinh đặc trưng vài giai đoạn hoạt động q trình sống Thức ăn động vật nguyên sinh vi khuẩn, chúng chất thị quan trọng thể hiệu xử lý cơng trình xử lý sinh học nước thải I.2 Các thông số đặc trưng nước thải sinh hoạt: Đặc trưng nước thải sinh hoạt thường chứa nhiều tạp chất khác nhau, khoảng 52% chất hữu cơ, 48% chất vô số lớn vi sinh vật Phần lớn vi sinh vật nước thải dạng virut vi khuẩn gây bệnh tả, lỵ, thương hàn,… Đồng thời nước thải chứa vi khuẩn khơng có hại có tác dụng phân hủy chất thải I.2.1 Hàm lượng chất rắn: Tổng chất rắn thành phần đặc trưng nước thải, bao gồm chất rắn khơng tan lơ lửng (SS), chất keo hòa tan Xác định hàm lượng chất rắn Sinh viên: Đỗ Quốc Cường, Lớp CNMT k50.QNTrang Đồ án môn học Ứng dụng công nghệ MBBR xử lý nước thải sinh hoạt cách cho bay lượng nước thải bếp cách thủy sấy khô nhiệt độ 105 oC trọng lượng khơng đổi, sau đem cân so sánh với khối lượng nước ban đầu, đơn vị mg/l Chất rắn lơ lửng có kich thước hạt ≥ 10-4 mm lắng khơng lắng (dạng keo) Nó xác định cách cho nước thải thấm qua giấy lọc tiêu chuẩn với kích thước lỗ khoảng 1,2 µm Gạn lấy lượng cặn đọng lại giấy thấm đem sấy nhiệt độ 105oC trọng lượng không thay đổi, đơn vị mg/l I.2.2 Nhu cầu ơxy sinh hóa (BOD) hóa học (COD): Mức độ nhiễm bẩn nước thải chất hữu xác định theo lượng ơxy cần thiết để ơxy hóa chất hữu tác động vi sinh vật hiếu khí gọi nhu cầu ơxy cho q trình sinh hóa Nhu cầu ơxy sinh hóa tiêu quan trọng tiện dùng để mức độ nhiễm bẩn của nước thải chất hữu Trị số BOD đo cho phép tính tốn lượng ôxy hòa tan cần thiết để cấp cho phản ứng sinh hóa vi khuẩn diễn trình phân hủy hiếu khí chất hữu có nước thải Nhu cầu ơxy hóa học COD: Là lượng ơxy cần thiết để ơxy hóa hồn tồn chất hữu phần nhỏ chất vô dễ bị ơxy hóa có nước thải Chỉ tiêu nhu cầu ơxy sinh hóa BOD khơng đủ để phản ánh khả ơxy hóa chất hữu khó bị ơxy hóa chất vơ bị ơxy hóa có nước thải Việc xác định COD tiến hành cách cho chất ơxy hóa mạnh vào mẫu thử nước thải mơi trường axít Trị số COD ln lớn trị số BOD tỷ số COD : BOD nhỏ xử lý sinh học dễ I.2.3 Ơxy hịa tan: Nồng độ ơxy hịa tan nước thải trước sau xử lý tiêu quan trọng Trong q trình xử lý hiếu khí ln phải giữ nồng độ ơxy hịa tan nước GVHD: PGS.TS Đặng Xn Hiển – Viện KH&CN Môi Trường, ĐHBK Hà Nội Trang Đồ án môn học Ứng dụng công nghệ MBBR xử lý nước thải sinh hoạt thải từ 1,5 – mg/l để q trình ơxy hóa diễn theo ý muốn để hỗn hợp không rơi vào tình trạng yếm khí Ơxy khí có độ hịa tan thấp nồng độ ơxy hịa tan phụ thuộc vào nhiệt độ, nồng độ muối có nước Trong trình xử lý nước thải, vi sinh vật tiêu thụ ơxy hịa tan để đồng hóa chất dinh dưỡng chất BOD, N, P cần thiết cho việc trì sống, tăng trưởng sinh sản chúng I.2.4 Trị số pH: Trị số pH cho biết nước thải có tính trung hịa, tính axit hay tính kiềm Q trình xử lý nước thải phương pháp sinh họa nhạy cảm với dao động trị số pH Q trình xử lý hiếu khí đòi hỏi giá trị pH khoảng 6,5 đến 8,5 I.2.5 Các hợp chất Nitơ Photpho nước thải: a.Các hợp chất nitơ nước thải: Nước thái sinh hoạt ln có số hợp chất chứa nitơ Nitơ chất dinh dưỡng quan trọng trình phát triển vi sinh vật cơng trình xử lý sinh học Các hợp chất chứa nitơ protein, sản phẩm phân hủy amino aixit nguồn thức ăn hữu vi khuẩn, hợp chất hữu chứa nitơ có nước thải bắt nguồn từ phân nước tiểu (urê) người động vật Urê bị phân hủy có tác dụng vi khuẩn thành amoni (NH4+) NH3 hợp chất vô chứa nitơ có mước thải Hai dạng hợp chất vơ chứa Nitơ có nước thải nitrit nitrat Nitrat sản phẩm ơxy hóa amoni (NH4+) tồn oxy, thường gọi trình trình Nitrat hóa Cịn nitrit (NO 2-) sảm phẩm trung gian q trình nitrat hóa, nitrit hợp chất khơng bền vững dễ bị ơxy hóa thành nitrat (NO 3-) Vì amoni sử dụng ơxy q trình Nitrat hóa vi sinh vật nước, rong, tảo dùng nitrat làm thức ăn để phát triển, hàm lượng nitơ có nước thải xả sông, hồ mức cho phép gây tượng phú dưỡng kích thích phát triển nhanh rong, tảo làm bẩn nguồn nước Sinh viên: Đỗ Quốc Cường, Lớp CNMT k50.QNTrang Đồ án môn học Ứng dụng công nghệ MBBR xử lý nước thải sinh hoạt b.Các hợp chất photpho nước thải: Photpho giống nitơ, chất dinh dưỡng cho vi khuẩn sống phát triển cơng trình xử lý nước thải Photpho chất dinh dưỡng cần thiết cho phát triển thảo mộc sống nước, nồng độ photpho nước thải xả sông, suối mức cho phép gây tượng phú dưỡng Photpho thường dạng photphat vô bắt nguồn từ chất thải phân, nước tiểu, phân bón dùng nơng nghiệp từ chất tẩy rửa dùng sinh hoạt ngày I.2.6 Các hợp chất vơ khác nước thải: Có nhiều hợp chất vô nước thải Để đánh giá tính chất nhiểm bẩn nước thải khoáng vật người ta dùng tiêu hàm lượng sulfat clorua Trong nước thải đô thị hàm lượng sulfat vào khoảng 100 đến 150 mg/l, hàm lượng clorua từ 150 đến 250 mg/l Hàm lượng sulfat clorua thường khơng thay đổi trước sau xử lý không làm ảnh hưởng tới q trình lí hóa, sinh hóa nước thải cặn bã I.2.7 Vi sinh vật: Nước thải sinh hoạt chứa nhiều vi sinh vật với số lượng từ 10 – 106 tế bào/1ml Phần lớn vi sinh có nước thải khơng phải vi khuẩn gây bênh, có số vi khuẩn gây bệnh thương hàn, tả, lỵ, vi trùng gan * Các thông số cụ thể đồ án: Lưu lượng Q = 1500m3/ngày đêm TT Thông số Ký hiệu Đơn vị Giá trị Tổng chất rắn TS mg/l 700 Hàm lượng chất rắn lơ lửng SS mg/l 200 Nhu cầu ơxy hóa học COD mg/l 500 GVHD: PGS.TS Đặng Xuân Hiển – Viện KH&CN Môi Trường, ĐHBK Hà Nội Trang 10 ... lý nước thải sinh hoạt Chương I: TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI SINH HOẠT ĐÔ THỊ I.1 Giới thiệu chung: Con người hoạt động kinh tế xã hội sử dụng lượng nước lớn Nước cấp sau sử dụng vào mục đích sinh hoạt, ... động vật nguyên sinh vi khuẩn, chúng chất thị quan trọng thể hiệu xử lý cơng trình xử lý sinh học nước thải I.2 Các thông số đặc trưng nước thải sinh hoạt: Đặc trưng nước thải sinh hoạt thường chứa... I.1.3 Đặc điểm sinh vật, vi sinh vật: Nước thải sinh hoạt chứa nhiều sinh vật chủ yếu vi sinh với số lượng từ 105 đến 106 tế bào 1ml Nguồn chủ yếu đưa vi sinh vật vào nước thải phân, nước tiểu đất