Đồ án môn học Ứng dụng công nghệ MBBR xử lý nước thải sinh hoạt MỤC LỤC MỞ ĐẦU .2 Chương I: TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI SINH HOẠT ĐÔ THỊ I.1 Giới thiệu chung: I.1.1 Đặc điểm vật lý: I.1.2 Đặc điểm hóa học: I.1.3 Đặc điểm sinh vật, vi sinh vật: I.2 Các thông số đặc trưng nước thải sinh hoạt: .3 I.2.1 Hàm lượng chất rắn: I.2.2 Nhu cầu ôxy sinh hóa (BOD) hóa học (COD): .3 I.2.3 Ơxy hòa tan: .3 I.2.4 Trị số pH: I.2.5 Các hợp chất Nitơ Photpho nước thải: I.2.6 Các hợp chất vô khác nước thải: I.2.7 Vi sinh vật: I.3 Các công đoạn xử lý: I.3.1 Tiền xử lý: I.3.2 Xử lý sơ bộ: I.3.3 Xử lý bậc II: .3 I.3.4 Khử trùng: Chương II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT II.1 Quá trình lắng hạt rắn nước thải: II.2 Q trình xử lý sinh học hiếu khí với công nghệ MBBR: II.2.1 Cơ chế: Sinh viên: Đỗ Quốc Cường, Lớp CNMT k50.QN Trang Đồ án môn học Ứng dụng công nghệ MBBR xử lý nước thải sinh hoạt II.2.2 Sự phát triển tế bào động học phản ứng lên men: II.2.3 Q trình Nitrat hóa: Chương III: TÍNH TỐN THIẾT KẾ CÁC CƠNG TRÌNH VÀ THIẾT BỊ III.1.Mương dẫn nước thải: III.2 Song chắn rác thô: III.3 Bể lắng cát tách dầu mỡ: III.4 Song chắn tinh: III.5 Bể điều hòa: .3 III.6 Bể lắng đợt I: III.7 Bể MBBR: .3 III.7.1 Thể tích làm việc bể: III.7.2 Lượng bùn sinh khử BOD5: III.7.3 Các thông số đệm plastic: III.7.4 Kiểm tra tiêu làm việc bể: III.7.5 Xác định lượng ơxy cần thiết cho q trình xử lý: III.7.6 Nhu cầu dinh dưỡng vi sinh vật: .3 III.7.7 Bố trí thiết bị phân phối khí: III.8 Bể lắng đợt 2: III.9 Bể tiếp xúc khử trùng: .3 III.10 Bể nén bùn: KẾT LUẬN Tài liệu tham khảo: .3 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 MỞ ĐẦU Q trình cơng nghiệp hóa, đại hóa đất nước tạo nên sức ép lớn môi trường Trong phát triển kinh tế xã hội, tốc độ thị hóa ngày gia tăng Mức độ ô nhiễm nguồn nước mặt nước ngầm ngày trầm trọng Do việc xây dựng, vận hành hệ thống xử lý nước thải cho đô thị cần thiết Đề bài: Ứng dụng công nghệ MBBR (Moving Bed Biofilm Reactor) xử lý nước thải sinh hoạt đô thị - Lưu lượng q = 2000 m3/ngày đêm - Yêu cầu xử lý: QCVN 14:2008/BTNMT, cột A 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 Sinh viên: Đỗ Quốc Cường, Lớp CNMT k50.QN Trang Đồ án môn học Ứng dụng công nghệ MBBR xử lý nước thải sinh hoạt 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 hòa tan, dạng keo dạng hòa tan dễ bị phân hủy thối rữa, chứa nhiều vi trùng gây bệnh truyền bệnh nguy hiểm Thành phần tính chất chất bẩn phụ thuộc vào mức độ hoàn thiện thiết bị, trạng thái làm việc hệ thống mạng lưới vận chuyển, tập quán sinh hoạt người dân, mức sống xã hội, điều kiện tự nhiên…Do tính chất hoạt động 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 hòa tan dạng lơ lửng kích thước lớn 10 -4 mm, dạng huyền phù, nhũ tương dạng sợi, giấy, vải, cỏ… - Các tạp chất bẩn dạng keo với kích thước hạt khoảng 10-4 - 10-6 mm - Các chất bẩn dạng tan có kích thước nhỏ 10 -6 mm, dạng phân tử phân ly thành ion - Nước thải sinh hoạt thường có mùi 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 vơ 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… 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 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 10 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 ngun sinh (Protozoa) Vi khuẩn đóng vai trò quan trọng việc phân hủy chất hữu cơ, thể sống đơn bào, có khả phát triển tăng trưởng cặn lơ lửng dính bám vào bề mặt vật cứng Vi khuẩn có khả sinh sản nhanh, tiếp xúc với chất dinh dưỡng có nước thải, chúng hấp thụ nhanh thức ăn qua màng tế bào Đa số vi khuẩn đóng vai trò quan trọng việc phân hủy chất hữu cơ, biến chất hữu thành chất ổn định tạo thành cặn dễ lắng, thường củng có loại vi khuẩn dạng 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 trò 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 dòng chảy 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 Sinh viên: Đỗ Quốc Cường, Lớp CNMT k50.QN Trang Đồ án môn học Ứng dụng công nghệ MBBR xử lý nước thải sinh hoạt I.2.1 Hàm lượng chất rắn: Tổng chất rắn thành phần đặc trưng nước thải, bao gồm chất rắn không tan lơ lửng (SS), chất keo hòa tan Xác định hàm lượng chất rắn cách cho bay lượng nước thải bếp cách thủy sấy khô nhiệt độ 105 oC trọng lượng 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 ơxy hòa tan cần thiết để cấp cho phản ứng sinh hóa vi khuẩn diễn q 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 ôxy hóa có nước thải Chỉ tiêu nhu cầu ôxy sinh hóa BOD không 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 lớn trị số BOD tỷ số COD : BOD nhỏ xử lý sinh học dễ I.2.3 Ơxy hòa tan: Nồng độ ôxy hòa tan nước thải trước sau xử lý tiêu quan trọng Trong trình xử lý hiếu khí ln phải giữ nồng độ ơxy hòa tan nước thải từ 1,5 – mg/l để q trình ơxy hóa diễn theo ý muốn để hỗn hợp khơng rơi vào tình trạng yếm khí Ơxy khí có độ hòa tan thấp nồng độ ơxy hòa tan phụ thuộc vào nhiệt độ, nồng độ muối có nước Trong q trình xử lý nước 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 thải, vi sinh vật tiêu thụ ôxy hòa tan để đồng hóa chất dinh dưỡng chất BOD, N, P cần thiết cho việc trì sống, tăng trưởng sinh sản chúng I.2.4 Trị số pH: Trị số pH cho biết nước thải có tính trung hòa, tính axit hay tính kiềm Quá trình xử lý nước thải phương pháp sinh họa nhạy cảm với dao động trị số pH 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 vơ chứa nitơ có mước thải Hai dạng hợp chất vô chứa Nitơ có nước thải nitrit nitrat Nitrat sản phẩm ơxy hóa amoni (NH4+) tồn oxy, thường gọi trình trình Nitrat hóa Còn nitrit (NO2-) 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 sơng, hồ mức cho phép gây tượng phú dưỡng kích thích phát triển nhanh rong, tảo làm bẩn nguồn nước b.Các hợp chất photpho nước thải: Photpho giống nitơ, chất dinh dưỡng cho vi khuẩn sống phát triển công trình xử lý nước thải Photpho chất dinh dưỡng cần thiết cho phát triển thảo mộc sống nước, nồng độ photpho nước thải xả sông, suối mức cho phép gây tượng phú dưỡng Photpho thường dạng photphat vô bắt nguồn từ chất thải phân, nước tiểu, phân bón dùng nơng nghiệp từ chất tẩy rửa dùng sinh hoạt ngày I.2.6 Các hợp chất vô khác nước thải: Có nhiều hợp chất vơ nước thải Sinh viên: Đỗ Quốc Cường, Lớp CNMT k50.QN Trang Đồ án môn học Ứng dụng công nghệ MBBR xử lý nước thải sinh hoạt Để đánh giá tính chất nhiểm bẩn nước thải khống 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 trình lí hóa, sinh hóa nước thải cặn bã I.2.7 Vi sinh vật: Nước thải sinh hoạt chứa nhiều vi sinh vật với số lượng từ 10 – 106 tế bào/1ml Phần lớn vi sinh có nước thải vi khuẩn gây bênh, có số vi khuẩn gây bệnh thương hàn, tả, lỵ, vi trùng gan * Các thông số cụ thể đồ án: Lưu lượng Q = 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 Nhu cầu ơxy sinh hóa BOD5 mg/l 300 Tổng Ni tơ ∑N mg/l 40 Tổng Photpho ∑P mg/l pH (25oC) Dầu mỡ động, thực vật Coliform 6,8 mg/l 100 MPN/100ml 107 I.3 Các công đoạn xử lý: I.3.1 Tiền xử lý: Giai đoạn tiền xử lý gồm cơng trình thiết bị có nhiệm vụ loại khỏi nước thải vật gây tắt nghẽn đường ống làm hư hại máy bơm làm giảm hiệu xử lý giai đoạn sau, cụ thể như: Loại bỏ cắt nhỏ vật lơ lửng có kích thước lớn có nước thải gỗ, nhựa, giấy, vỏ hoa quả,… Loại bỏ cặn nặng cát sỏi, kim loại, thủy tinh,… Loại bỏ phần dầu mỡ Các thiết bị thường dùng là: - Song chắn rác, lưới chắn rác; 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 - Máy nghiền cắt vụn rác; - Bể lắng cát; - Bể điều hòa lưu lượng I.3.2 Xử lý sơ bộ: Chủ yếu trình lắng để loại bỏ bớt cặn lơ lửng Có nhiều loại bể lắng, kết xử lý công đoạn xử lý sơ loại bỏ phần cặn lơ lửng chất dầu, mỡ, bọt,… đồng thời phân hủy yếm khí cặn lắng phần cơng trình ổn định cặn a Bể lắng cát: Bể lắng cát đặt sau song chắn đặt trước bể điều hòa lưu lượng chất lượng, trước bể lắng đợt Nhiệm vụ bể lắng cát loại bỏ cặn thô, nặng cát, sỏi, mảnh vỡ thủy tinh, mảnh kim loại, tro tàn, than vụn, vỏ trứng, … để bảo vệ thiết bị khí dễ bị mài mòn Theo đặc tính dòng chảy phân loại bể lắng cát: Bể lắng cát ngang, bể lắng cát thổi khí, bể lắng cát ly tâm b Bể điều hòa lưu lượng chất lượng: Lưu lượng chất lượng nước thải từ hệ thống cống thu gom chảy nhà máy xử lý thường xuyên dao động theo ngày giờ, có loại bể điều hòa: Bể điều hòa lưu lượng chất lượng nằm trực tiếp đường chuyển động dòng chảy; Bể điều hòa lưu lượng chủ yếu, nằm trực tiếp đường vận chuyển nằm đường dòng chảy Tùy theo điều kiên đất đai chất lượng nước thải, mạng cống thu gom mang cống chung thường áp dụng bể điều hòa lư lượng để tích trữ lượng nước sau mưa Ở mạng thu gom hệ thống cống riêng nơi có chất lượng nước thải thay đổi thường áp dụng bể điều hòa lưu lượng chất lượng Điều chỉnh pH bổ sung chất dinh dưỡng N,P: Nước thải trước vào cơng trình xử lý sinh học phải có trị số pH nằm khoảng 6,5 – 8,5 tỷ lệ chất dinh dưỡng C:N:P khoảng 100:5:1 c Bể lắng đợt I: Có nhiệm vụ lắng hạt rắn nhỏ 0,2 mm, bể lắng đợt có nhiều loại khác Bùn lắng tách khỏi nước sau lắng, phương pháp thủ cơng hay giới Q trình lắng chịu ảnh hưởng yếu tố sau: Lưu lượng nước thải, thời gian lắng (hay thời gian lưu), khối lượng riêng tải lượng tính theo chất rắn lơ Sinh viên: Đỗ Quốc Cường, Lớp CNMT k50.QN Trang Đồ án môn học Ứng dụng công nghệ MBBR xử lý nước thải sinh hoạt lửng, tải lượng thủy lực, keo tụ hạt rắn, vận tốc dòng chảy bể, nén bùn đặc, nhiệt độ nước thải kích thước bể lắng I.3.3 Xử lý bậc II: Là cơng đoạn phân hủy sinh học hiếu khí hợp chất hữu Mục đích trình xử lý sinh học lợi dụng hoạt động sống sinh sản vi sinh vật để ổn định hợp chất hữu cơ, làm keo tụ chất keo lơ lửng không lắng nước thải sinh hoạt để loại chúng khỏi nước Xử lý sinh học gồm bước: - Chuyển hóa hợp chất hữu có nguồn gốc cacbon dạng keo dạng hòa tan thành thể khí thành vỏ tế bào vi sinh - Tạo cặn sinh học gồm tế bào vi sinh vật chất keo vô nước thải - Loại cặn sinh học khỏi nước q trình lắng trọng lực I.3.3.1.Một số cơng nghệ xử lý sinh học hiếu khí sử dụng xử lý nước thải đô thị: a Bể Aerotank truyền thống: Nước thải vào Bể lắng đợt Bể Aerotank Bể lắng đợt Nước Tuần hoàn bùn hoạt tính Bùn Bùn Sơ đồ GVHD: PGS.TS Đặng Xuân Hiển – Viện KH&CN Môi Trường, ĐHBK Hà Nội Trang 10 Đồ án môn học Ứng dụng công nghệ MBBR xử lý nước thải sinh hoạt Tổng Photpho TP Dầu mỡ động, thực vật pH (25oC) Coliform mg/l mg/l 100 6,8 MPN/100ml 107 Nước thải khỏi bể đạt QCVN 14:2008/BTNMT TT Thông số Ký hiệu Đơn vị Giá trị Tổng chất rắn TS mg/l 500 Hàm lượng chất rắn lơ lửng SS mg/l 50 Nhu cầu ơxy hóa học COD mg/l Nhu cầu ơxy sinh hóa BOD5 mg/l 30 Tổng Nitơ TKN mg/l 35 Tổng Photpho TP mg/l Dầu mỡ động, thực vật mg/l 10 pH (25oC) Coliform 5-9 MPN/100ml 3000 Để đảm bảo kết xử lý đạt tiêu chuẩn, ta tính thông số đầu với BOD = 20 mg/l Hiệu xử lý: E = BOD5v  BOD5 r 206,3  20   90% BOD5v 206,3 (3.14) III.7.1 Thể tích làm việc bể: V Thể tích bể cần thiết: LTN rmn  M p (m3) (3.15) Trong đó: - LTN: Tổng thể tích tổng nitơ cần nitrat hóa GVHD: PGS.TS Đặng Xuân Hiển – Viện KH&CN Môi Trường, ĐHBK Hà Nội Trang 40 Đồ án môn học Ứng dụng công nghệ MBBR xử lý nước thải sinh hoạt LTN    TKN  Q   0,8 Chọn Q: Lưu lượng nước thải vào hệ thống xử lý sinh học (m3/h) TKN: tổng Nitơ nước thải vào hệ thống xử lý sinh học(g/m3) - rmn: Tốc độ nitrat không đổi lớp tiếp xúc (chọn r mn = 62,5 mg/lít lớp tiếp xúc.giờ) - Mp: Thể tích lớp vật liệu tiếp xúc bể hiếu khí (chọn Mp = 0,16 hay 16%) Do đó: Thể tích bể xử lý sinh học cần thiết là: V 0,8  40 100  62,5  0,16 320 (m3) Chọn chiều cao công tác bể: H = m V 320   80(m2 ) H Diện tích mặt thống bể: F = Thiết kế xây dựng bể với: - Chiều dài bể: L = 10 (m); - Chiều rộng bể: B = (m); - Chiều cao xây dựng : Hxd = 4,5(m)  V 320   0,13( ngày)  3,12( h) Q 2400 Thời gian lưu nước thải: III.7.2 Lượng bùn sinh khử BOD5: - Tốc độ tăng trưởng bùn: Trong đó: BOD5 tiêu thụ); Yb= Y  K d  c (3.16) - Y: Hệ số sinh trưởng cực đại, Y = 0,6 (mg bùn hoạt tính/mg Sinh viên: Đỗ Quốc Cường, Lớp CNMT k50.QN Trang 41 Đồ án môn học Ứng dụng công nghệ MBBR xử lý nước thải sinh hoạt - Kd: Hế số phân hủy nội bào, Kd = 0,06 ngày-1; - c : Thời gian lưu bùn, Do đó: Yb= c = 20 ngày 0,  0,3  0, 06  20 Lượng bùn sinh khử BOD5: Px = Yb  Q( S0  S ) 10 3 (kg/ngày) (3.17) Px = 0,3*2400(206,3 - 20)*10-3 = 134,14 (kg/ngày) Theo tiêu chuẩn ngành, lượng bùn sinh hàng ngày (theo bùn khơ) tính theo cơng thức: Gbùn = 0,8[SS] + 0,3[BOD5] (3.18) [SS]: Lượng cặn lơ lửng nước thải vào bể (kg/ngày) [SS] = 2400*94,7*10-3 =227,28 (kg/ngày) [BOD5]: Lượng BOD5 có nước thải vào bể (kg/ngày) [BOD5] = 2400 * 206,3*10-3 =495,12 (kg/ngày) Nên: Gbùn = 0,8*227,28 + 0,3*495,12 = 330,36 (kg/ngày) III.7.3 Các thông số đệm plastic: Vật liệu Polyethylen Khối lượng riêng 0,95 g/cm3 Hình dạng Hình trụ có nhiều khe Đường kính d = 10 - 15 mm Chiều cao h = 10 - 15 mm Diện tích bề mặt 300 m2/m3 GVHD: PGS.TS Đặng Xuân Hiển – Viện KH&CN Môi Trường, ĐHBK Hà Nội Trang 42 Đồ án môn học Ứng dụng công nghệ MBBR xử lý nước thải sinh hoạt III.7.4 Kiểm tra tiêu làm việc bể: - Tỷ số F/M: F/M = Trong đó: S0 *X S0: Hàm lượng BOD5 vào bể, (mg/l) :Thời gian lưu nước thải bể, (ngày) X: Nồng độ bùn hoạt tính, (mg/l) Do F/M = 206,3 0,14  5000 = 0,29 (mgBOD5/mg bùn.ngày)  - Tốc độ sử dụng chất 1g bùn hoạt tính ngày: S0  S X Với S0, S: Hàm lượng BOD5 vào (mg/l) �  206,3  20 0,14  5000 L =0,266 (g BOD5/g bùn.ngày) S0  Q 206,3  2400  103  V 335,3 1,48 (kgBOD5/m3.ngày) - Tải trọng thể tích: III.7.5 Xác định lượng ơxy cần thiết cho q trình xử lý: Lượng ơxy cần thiết cho q trình xử lý nước thải sinh học gồm lượng ôxy cần để làm BOD5, ơxy hóa amoni NH4+ thành NO3-, khử NO3-: OC0  * Lượng ôxy cần thiết: Q(S0  S ) 4,57Q ( N  N )  1, 42 PX  (kgO2 / ngày) 1000  f 1000 Trong đó: - OC0: Lượng ơxy cần thiết điều kiện tiêu chuẩn phản ứng 20oC; - Q: Lưu lượng nước thải cần xử lý (m3/ngày); Sinh viên: Đỗ Quốc Cường, Lớp CNMT k50.QN Trang 43 Đồ án môn học Ứng dụng công nghệ MBBR xử lý nước thải sinh hoạt - S0: Nồng độ BOD5 đầu vào (g/m3); - S: Nồng độ BOD5 đầu (g/m3); - f: Hệ số chuyển đổi từ BOD5 sang COD hay BOD20; f = 0,68 - PX: Lượng bùn sinh khư BOD5; - 1,42: Hệ số chuyển đổi rừ tế bào sang COD; - N0: Tổng hàm lượng Nitơ đầu vào (g/m3); - N: Tổng hàm lượng Nitơ đầu (g/m3); - 4,57: Hệ số sử dụng ôxy ơxy hóa NH4+ thành NO3Suy ra: OC0  2400  206,3  20  1000  0, 68  1, 42 134,14  4,57  2400(40  35)  521,9( kgO2 / ngày) 1000 * Lượng ôxy cần thiết điều kiện thực tế: � CS 20 OCt  OC0 � �  Csh  Cd � 1   ( kgO2 / ngày) �  T  20   � 1, 024 Trong đó:  : Hệ số điều chỉnh lực căng bề mặt theo hàm lượng muối,  =1; Csh: Nồng độ ơxy bão hòa nước ứng với nhiệt độ (T oC, lấy ToC = 25oC) độ cao so với mực nước biển nhà máy xử lý, lấy gần C sh = mg/l Cs20: Nồng độ ơxy bão hòa nước 20oC, Cs20 = 9,2 mg/l; Cd: Nồng độ ơxy cần trì cơng trình (mg/l), chọn Cd = mg/l;  : Hệ số điều chỉnh lượng ôxy ngấm vào nước thải ảnh hưởng hàm lượng cặn, chất hoạt động bề mặt, loại thiết bị làm thống, hình dáng kích thước bể, chọn  = 0,8 GVHD: PGS.TS Đặng Xuân Hiển – Viện KH&CN Môi Trường, ĐHBK Hà Nội Trang 44 Đồ án môn học Ứng dụng công nghệ MBBR xử lý nước thải sinh hoạt 1 � 9, � OCt  521,9 �    � 25  20  0,8 1  � 1, 024 � Qk  * Lượng khơng khí cần thiết: OCt f OU 1066,1 (kg O2/ngày) (m3/ngày) Oct: Lượng ôxy cần thiết thực tế; OU: Cơng suất hòa tan ơxy vào nước thải thiết bị phân phối khí tính theo gam ơxy cho 1m3 khơng khí độ sâu ngập nước h; OU = Ou*h Ou: Cơng suất hòa tan ôxy vào nước thải thiết bị phân phối khí tính theo gam ơxy cho 1m3 khơng khí độ sâu ngập nước h = 1m , chọn thiết bị phân phối có kích thước bọt khí trung bình, Ou = 5,5 g O2/m3.m Độ sâu ngập nước bể, h = (m); f: Hệ số an toàn, chọn f = 1,5 � Qk  1066,1 1,5  5,5 103  72,7.103 (m3/ngày) = 0,84 (m3/s) III.7.6 Nhu cầu dinh dưỡng vi sinh vật: Nhu cầu Ni tơ: iN = 0,04 – 0,05 g N/g BOD5 Nhu cầu phốt pho: iP = 0,01 – 0,02 g P/g BOD5 Như vậy, hàm lượng Nitơ phốt nước thải dòng là: TKNra = TKNvào – iN*BOD5,vào = 40 – 0,045*206,3 = 30,7 g N/m3 TPra = TPvào – iP*BOD5,vào = – 0,015*206,3 = 4,9 g P/m3 III.7.7 Bố trí thiết bị phân phối khí: Hệ thống phân phối khí tính tốn với thiết bị tạo bọt khí có kích thước trung bình Hệ thống gồm máy thổi khí mạng ống phân phối khí sử dụng đĩa phun khí * Tính tốn máy thổi khí: Sinh viên: Đỗ Quốc Cường, Lớp CNMT k50.QN Trang 45 Đồ án môn học Ứng dụng công nghệ MBBR xử lý nước thải sinh hoạt - Áp lực cần thiết máy thổi khí: Hm = h1 + hd + H Trong đó: h1: Tổn thất hệ thống vận chuyển, h1 = 0,4(m); hd: Tổn thất qua đĩa phun, hd = 0,5 (m); H: Độ sâu ngập nước miệng vòi phun, H = 3,8 (m) Hm = 0,4 + 0,5 + 3,8 = 4,7 (m) - Áp lực máy thổi khí tính theo atmotphe: Pm  H m  0, 097  0,46 (atm) - Lưu lượng khí yêu cầu:Qk = 0,84 (m3/s) - Cơng suất máy thổi khí: W = 0,283 � �p2 � G  R  T1 � � �  � � 29,  n  e � p1 � � � � � Trong đó: - W: Cơng suất cần thiết máy nén khí, kW; - G: Trọng lượng dòng khơng khí, G  Qk   khí  0,84 1,  1, 008(kg / s) - R: Hằng số khí, R = 8,314 kJ/Kmol.oK; - T1: Nhiệt độ tuyết đối không khí, T1 = 273 + 25 = 298 oK; - p1: Áp suất tuyệt đối khơng khí đầu vào, p1 = 1atm; - p2: Áp suất tuyệt đối khơng khí đầu ra; p2 = Pm + = 0,46 + = 1,46 (atm); n - K 1  0, 283 K ( K = 1,395 khơng khí) - 29,7: Hệ số chuyển đổi - e: Hiệu suất máy, chọn e = 0,7 GVHD: PGS.TS Đặng Xuân Hiển – Viện KH&CN Môi Trường, ĐHBK Hà Nội Trang 46 Đồ án môn học Ứng dụng công nghệ MBBR xử lý nước thải sinh hoạt W Suy ra: 0,238 � 1, 008  8,314  298 � 1, 46 � � � � �  1� 29,  0, 283  0, � �1 � � = 40 (kW) * Ống dẫn khí: Chọn vận tốc khí ống chính: v1 = 25 (m/s) Với chiều rộng bể B = (m), ta đặt ống với chiều dài L = (m) F1  Tiết diện ống là: Qk 0,84   3* v1  25 D1  Đường kính ống chính: 0,0112 (m2) F1  0, 0112     0,12 (m) = 120(mm) Các ống phân phối khí dài 1,8 m, khoảng cách giữu ống phân phối l = 1m n1  Số ống phân phối là: 3* L 3*9  �27 1 (ống) Chọn vận tốc khí ống phân phối là: v = 20 (m/s), Tiết diện F2  ống phân phối là: Qk 0,84   n 1v2 27  20 D2  Đường kính ống phân phối là: 1,6.10-3 (m2) F2 1, 103     0,045(m) = 45(mm) Trên ống phân phối khí ta bố trí đĩa thổi khí, số đĩa thổi khí tính N theo cơng thức: Trong đó: Qk Id (đĩa) Qk = 0,84 (m3/s) = 50400 lit/phút Sinh viên: Đỗ Quốc Cường, Lớp CNMT k50.QN Trang 47 Đồ án môn học Id Ứng dụng công nghệ MBBR xử lý nước thải sinh hoạt : Cường độ thổi khí, N Vậy: Số đĩa khí là: Id 50400  200 = 200 lít/phút.đĩa = 12(m3/h) 252 (đĩa) n2  Số đĩa khí ống phân phối: l2  Khoảng cách đĩa: 252 �10 27 1,8  n2 10  (đĩa) = 0,2 (m) = 200 (mm) III.8 Bể lắng đợt 2: W  Q t Thể tích bể lắng đợt 2: Trong đó: (m3) Q: Lưu lượng nước thải vào, (m3/h) t: Thời gian lắng, chọn t = 1,5 (h) W Suy ra: 2400 1,  150( m3 ) 24 Chọn bể lắng đợt làm việc song song, thể tích bể 75 (m3) Chọn đường kính bể lắng đợt là: D = 6(m), diện tích bể F1  tính theo cơng thức:   D   36   28,3( m ) 4 H1  Chiều sâu vùng lắng bể lắng đợt là: W1 75   2, 7(m) F1 28,3 Chiều cao xây dựng là: Hxd = H1 + Hb + Hth + Hbv Trong đó: - Hb: Chiều cao lớp bùn bể lắng, Hb = 0,4(m); - Hth: Chiều cao lớp trung hòa, Hth = 0,2(m); GVHD: PGS.TS Đặng Xuân Hiển – Viện KH&CN Môi Trường, ĐHBK Hà Nội Trang 48 Đồ án môn học Ứng dụng công nghệ MBBR xử lý nước thải sinh hoạt - Hbv: Chiều cao bảo vệ, Hbv = 0,3 (m) Vậy chiều cao xây dựng bể là: Hxd = 2,7 + 0,4 + 0,2 + 0,3 = 3,6 (m) Đường kính ống phân phối trung tâm: d = 0,25D = 1,5 (m) Thể tích ngăn chứa bùn bể lắng đợt tính theo công thức: Wb  (Cb  C )  Q 100  t (100  P) 1000 1000  n Trong đó: - Cb: Hàm lượng bùn hoạt tính nước khỏi bể xử lý sinh học (g/m ), Với BOD5 sau xử lý 20(g/m3) Cb tương ứng 200(g/m3); - C: Hàm lượng chất lơ lửng theo nước khỏi bể lắng; - t: Thời gian tích lũy bùn hoạt tính bể, t = 1,5h; - P: Độ ẩm bùn hoạt tính, P = 99,4%; - n: Số bể lắng công tác, n = bể - Q: Lưu lượng nước thải (m3/h), Q = 100 (m3/h) Wb  Do đó: (200  20) 100 100  1,5  2, 25(m3 ) (100  99, 4) 1000 1000  III.9 Bể tiếp xúc khử trùng: Thể tích hữu ích bể tiếp xúc xác định theo công thức: W = Q*t Với: - Q: Lưu lượng nước vào bể, Q = 100 m3/h - Thời gian tiếp xúc bể, t = 30 (phút) W  100  Do đó: 30  50 60 (m3) Chọn chiều cao công tác bể tiếp xúc H = (m) Sinh viên: Đỗ Quốc Cường, Lớp CNMT k50.QN Trang 49 Đồ án môn học Ứng dụng công nghệ MBBR xử lý nước thải sinh hoạt F Diện tích mặt thống bể tiếp xúc: Chọn: W 50   25 H (m2) - Chiều dài bể tiếp xúc: L = (m); - Chiều rộng bể tiếp xúc: B = 4,2 (m); - Chiều cao bảo vệ, Hbv = 0,5(m) C  g m3 Liều lượng clo dùng Lượng clo tiêu thụ ngày : M  Q �C  2400 �6  14400  g / ngày  III.10 Bể nén bùn: * Lượng bùn khô từ bể lắng I tới bể nén bùn: V1  G1 p (m3/ngày) -Thể tích cặn tươi:  Trong đó: G1 = 126,3 kg/ngày : tỷ trọng hỗn hợp cặn lắng Chọn = 1,02 T/m3 p: nồng độ % cặn khô p=5%=0,05 126,3 103 V1   2,5 1, 02  0, 05 (m3/ngày) Nên: * Lượng bùn khô từ bể lắng đợt tới bể nén bùn: G2 = Gbùn – Q SSra Trong đó: (kg/ngày) Q: lưu lượng nước thải (m3/ngày) Gbùn= 330,36 kg/ngày SSra: hàm lượng SS nước thải sau bể lắng (kg/ngày) Theo tiêu chuẩn quy định cho phép xả nguồn tiếp nhận: SSra=50 mg/l=50*10-3 (kg/m3) GVHD: PGS.TS Đặng Xuân Hiển – Viện KH&CN Môi Trường, ĐHBK Hà Nội Trang 50 Đồ án môn học Ứng dụng công nghệ MBBR xử lý nước thải sinh hoạt Do đó: G2 = 330,36 – 2400*50*10-3 = 210,36 kg/ngày V2  G2 p (m3/ngày) - Thể tích cặn tươi:  Trong đó: : tỷ trọng hỗn hợp cặn lắng, =1,005 T/m3 p: Nồng độ % cặn khô hỗn hợp, p=1,3%=0,013 210,36 10 3  16,1 1, 005  0, 013 V2  (m3) - Tổng lượng cặn tới bể nén bùn: PK = 126,3 + 330,36 = 456,66 kg/ngày - Tổng lưu lượng thể tích tới bể ngày: Qb = 2,5 + 16,1 = 18,6 m3/ngày - Tỷ trọng thể tích hỗn hợp nước bùn:  V1  V2 (kg/ m3 ) V1  V2 Trong đó: 1, 2: tỷ trọng thể tích hỗn hợp nước, bùn từ bể lắng đợt I, bể lắng đợt II tới bể nén bùn, kg/m3, 1=1020 kg/m3 ; 2=1005 kg/m3  2, 1020  16,11005  1007 2,5  16,1 (kg/m3) - Nồng độ cặn hỗn hợp nước, bùn: C1  PK 456, 66 100  100  2, 44% Qb  18, 1007 Sinh viên: Đỗ Quốc Cường, Lớp CNMT k50.QN Trang 51 Đồ án môn học Ứng dụng công nghệ MBBR xử lý nước thải sinh hoạt V - Thể tích bể nén bùn: Qb  t 24 (m3) Với t thời gian nén bùn, chọn t= 24(h) V Nên: 18,  24 �18, 24 (m3) - Chọn chiều cao công tác bể H = 2m V 18,   9,3 H Fb  - Diện tích mặt thống bể: f tr  (m2) Qb 3600  Vtb (m2) - Tiết diện ống trung tâm: Trong đó: Vtb: tốc độ dòng chảy nước bùn ống trung tâm, Chọn Vtb = 0,1m/s f tr  18,  0, 05 3600  0,1 (m2) Suy ra: - Tổng diện tích bể: F = Fb + ftr = 9,3 + 0,05 = 9,35 (m2) D 4 F    9,35 3,14 - Đường kính bể: = 3,5 (m)  ftr  0, 05   0, 25  3,14 - Đường kính ống trung tâm: Dtr = (m) - Chiều cao xây dựng: H = h + hb + hth + hu + ht h: chiều cao phần lắng (m) hth: chiều cao phần trung hoà,chọn hth=0,4m hu:khoảng cách ống trung tâm với chắn hướng dòng,chọn hu=0,35m GVHD: PGS.TS Đặng Xuân Hiển – Viện KH&CN Môi Trường, ĐHBK Hà Nội Trang 52 Đồ án môn học Ứng dụng công nghệ MBBR xử lý nước thải sinh hoạt ht: chiều cao thành bể mực nước bùn, m Lấy ht=0,3m hb: chiều cao phần bùn, hb=0,3m Do đó: H=2 + 0,3 + 0,4 + 0,35 + 0,3 = 3,35 (m) KẾT LUẬN Trong năm gần tương lai, kinh tế nước ta phát triển với tốc độ cao Nhiều nhà máy khu công nghiệp tập trung, khu đô thị mới, cơng trình mới… vã xây dựng, mức thị hóa tăng nhanh Từ yếu tố kéo theo gia tăng nhu cầu sử dụng nước theo lượng nước thải sinh ngày tăng Việc xây dựng trạm xử lý nước thải từ khu dân cư, khu công nghiệp đạt tiêu chuẩn không gây ảnh hưởng đến môi trường trước xả nguồn thải vấn đề cần thiết giai đoạn Điều góp phần giúp có mơi trường sạch, nhằm nâng cao chất lượng sống người Sinh viên: Đỗ Quốc Cường, Lớp CNMT k50.QN Trang 53 Đồ án môn học Ứng dụng công nghệ MBBR xử lý nước thải sinh hoạt Tài liệu tham khảo: PGS.TS Đặng Xuân Hiển Viện Khoa học & Công nghệ Môi trường ĐHBK Hà nội Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải TS.Trịnh Xn Lai Tính tốn thiết kế cơng trình xử lý nước thải NXB Xây dựng 1999 Trần Văn Nhân, Ngơ Thị Nga Giáo trình cơng nghệ xử lý nước thải NXB Khoa học & Kỹ thuật.2005 Lâm Minh Triết, Nguyễn Thanh Hùng, Nguyễn Phước Dân Xử lý nước thải đô thị & Công nghiệp, Tính tốn thiết kế cơng trình NXB Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh.2004 PGS.TS Hồng Văn Huệ Công nghệ môi trường, tập Xử lý nước NXB Xây dựng.2004 TCVN 51:2006/BXD, QCVN 14:2008/BTNMT GVHD: PGS.TS Đặng Xuân Hiển – Viện KH&CN Môi Trường, ĐHBK Hà Nội Trang 54 ... học Ứng dụng công nghệ MBBR xử lý nước thải sinh hoạt ứng Cơng nghệ MBBR có khả xử lý hiệu cao nước thải có mức độ ô nhiễm hữu nitơ cao * Hoạt động: Trong trình xử lý nước thải, quần xã vi sinh. .. k50.QN Trang Đồ án môn học Ứng dụng công nghệ MBBR xử lý nước thải sinh hoạt 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,... Trang 17 Đồ án môn học Ứng dụng công nghệ MBBR xử lý nước thải sinh hoạt Chương II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT II.1 Quá trình lắng hạt rắn nước thải: Trong xử lý nước thải, trình lắng sử dụng để loại tạp chất