xu ly nuoc thai sinh hoat bang mang mbr

MÔN: THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ CHẤT THẢI
ĐỀ TÀI: XỬ LÝ NƢỚC THẢI SINH HOẠT BẰNG MÀNG MBR



GVHD: ĐÀO MINH TRUNG
NHÓM: 04
BỘ CÔNG THƢƠNG
TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA CNSH & KTMT
1. KIỀU THỊ THÙY AN
2. NGUYỄN MINH CẢNH
3. NGUYỄN PHÚC SĨ
4. PHẠM THỊ THẢO TRANG
5. NGUYỄN THỊ NHƢ TRÂM
DANH SÁCH NHÓM
I.
III.
II.
IV.
NỘI DUNG
GIỚI THIỆU
TỔNG QUAN
TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ
KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ
LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ
V.
LỜI MỞ ĐẦU
• Nƣớc ngọt là nguồn tài nguyên quý giá không thể thiếu đối với
con ngƣời, cùng với sự phát triển của xã hội nhu cầu về nƣớc sạch
ngày càng tăng theo nhịp độ phát triển đô thị và phát triển xã hội,

ngoài ra nhu cầu về nƣớc ngọt cho nuôi trồng động, thực vật ngày
càng nhiều. Chất lƣợng nƣớc cho mỗi đối tƣợng rất khác nhau
nhƣng có một điều cơ bản là các cây trồng, vật nuôi, con ngƣời tiêu
thụ nƣớc cần phải đƣợc phát triển bình thƣờng không bị nhiễm độc
trƣớc mắt và lâu dài. Điều đó đặt ra một vấn đề là cần bảo vệ
nguồn nƣớc cũng nhƣ môi trƣờng sống quanh ta để đảm bảo cuộc
sống lâu bền của loài ngƣời trên trái đất.
• Để cải thiện tình trạng trên đã có rất nhiều phƣơng pháp xử lý
đƣợc đƣa ra nhƣ phƣơng pháp cơ học, hoá-lý, hoá học, sinh học
nhƣng trong đó phƣơng pháp sinh học là phƣơng pháp đem lại
hiệu quả cao về kinh tế và không làm phức tạp thêm môi trƣờng,
phù hợp và dễ áp dụng ngoài thực tế. Trong một phạm vi nhất
định, phƣơng pháp này không cần dùng đến hoá chất mà dùng
chính hệ vi sinh vật có sẵn trong nƣớc thải để phân huỷ các chất
bẩn.

1. Nƣớc thải sinh hoạt
 NTSH là nƣớc xả bỏ sau khi sử dụng cho mục đích sinh hoạt của
cộng đồng
 Chúng phát sinh từ các hộ dân cƣ, có lƣu lƣợng nhỏ, nhƣng bố
trí trên địa bàn rộng, khó thu gom triệt để nên đƣợc xếp vào
nguồn phân tán.
 Khối lƣợng NTSH của một cộng đồng dân cƣ phụ thuộc vào:
 Tập quán ( thối quen)
 Quy mô dân số
 Tiêu chuẩn nƣớc cấp
 Khả năng và dinh dƣỡng của hệ thống cấp thoát nƣớc
 Mức sống
 Điều kiện thời tiết, khí hậu
I. GIỚI THIỆU

MBR là viết tắt cụm từ Membrance Bio Reactor (bể lọc sinh học
bằng màng) có thể định nghĩa tổng quát là hệ thống xử lý vi sinh
của nƣớc thải bằng công nghệ lọc màng
MBR là kỹ thuật mới xử lý nƣớc thải kết hợp dùng màng với hệ
thống bể sinh học thể động bằng quy trình vận hành SBR sục khí
và công nghệ dòng chảy gián đoạn
MBR là kỹ thuật mới xử lý nƣớc thải kết hợp quá trình dùng
màng với hệ thống bể sinh học thể động bằng quy trình vận hành
SBR sục khí 3 ngăn và công nghệ dòng chảy gián đoạn. MBR là sự
cải tiến của quy trình xử lý bằng bùn hoạt tính, trong đó việc tách
cặn đƣợc thực hiện không cần đến bể lắng bậc 2.
2. Màng MBR
II. TỔNG QUAN BỂ MBR TRONG XỬ LÝ
NƢỚC THẢI SINH HOẠT
1. Thành phần, đặt tính của nƣớc thải sinh hoạt.
• NTSH chứa khoảng 58% chất hữu cơ và 42% chất khoáng.
• Chất hữu cơ chứa trong nƣớc thải bao gồm các hợp chất nhƣ
protein (40-50%), hydrat cacbon (25-50%), các chất béo và dầu
mỡ (10%).
• NTSH khi chƣa bị phân hủy có màu nâu, chứa nhiều cặn lơ lửng
và chƣa bốc mùi khó chịu.
• Thành phần của nƣớc thải sinh hoạt gồm 2 loại:
 Nƣớc thải nhiễm bẩn do chất bài tiết của con ngƣời từ các phòng
vệ sinh
 Nƣớc thải nhiễm bẩn do các chất thải sinh hoạt: cặn bã từ nhà
bếp, các chất rửa trôi, kể cả làm vệ sinh sàn nhà.
Thành

phần
Cặn

lắng
Chất rắn
không lắn

Chất hòa
tan

TC
Hữu cơ

30

10

50

90

Vô cơ

10

5

75

90

Tổng cộng

40

10

125

180

Bảng: Khối lượng chất bẩn có trong NTSH, g/người. ngày

Chỉ số ô nhiễm
Đơn vị
tính
Khoảng giá trị đặc trƣng
của NT sinh hoạt (*)
1. pH
-
2. BOD
5
(20
o
C) mg/l 110 – 400
3.
Tổng chất rắn lơ lửng (TSS) mg/l 100 – 350
4. Tổng chất rắn hòa tan
mg/l 850 - 1800
5. Sunfua (theo H
2
S) mg/l -
6. Amoni (tính theo N)

mg/l 25 - 45
7.
Nitrat (NO
3
-
)(Tính theo N) mg/l 20 – 85
8. Dầu mỡ động, thực vật
mg/l 50 – 200
9. Tổng các chất hoạt động bề mặt
mg/l
-
10. Phosphat (PO
4
3-
) mg/l 8 – 20
11. Tổng colifoms

PMN/
100ml
10000 - 15000
•Các thông số ô nhiễm đặc trưng trong nguồn nước thải sinh hoạt như
bảng sau:

2. Công nghệ xử lý bằng màng MBR.

 Quy trình xử lý bể sinh học bằng màng MBR (Membrane Bio
Reactor) có thể loại bỏ chất ô nhiễm và vi sinh vật rất triệt để nên
hiện nay đƣợc xem là công nghệ triển vọng nhất để xử lý nƣớc
thải.
2. Công nghệ xử lý bằng màng MBR.

Ƣu điểm của màng lọc MBR:
-Tăng hiệu qủa sinh học 10-30%
-Thời gian lƣu nƣớc ngắn (HRT:6h)
-Thời gian lƣu bùn dài (SRT: 6 tháng)
-Bùn hoạt tính tăng 2-3 lần
-Không có lắng thứ cấp
-Quy trình điều khiển tự động
-Dễ điều chỉnh hoạt động sinh học
-Chất lƣợng đầu ra không còn vi sinh vật
-Tiết kiệm đƣợc diện tích xây dựng (vì không cần xây bể lắng &
bể khử trùng)
-Tải trọng chất hữu cơ cao
-Loại bỏ tất cả vi khuẩn, vi sinh vật có kích thƣớc cực nhỏ, các
Coliform, E-Col.

Vai trò của MBR:
 Bể sinh học màng MBR có thể phù hợp để xử lý rất nhiều loại
nƣớc thải khác nhau nhƣ: nƣớc thải sinh hoạt, nƣớc thải đô thị,
nƣớc thải công nghiệp, nứơc thải nhà máy, nƣớc rĩ rác, nƣớc
thải thuỷ hải sản…….
- Tiền xử lý : lƣới lọc, song chắn rác
- Xử lý bậc 1: khử các chất hữu cơ, vô cơ, vi sinh vật,các
tạp chất rắn…
- Xử lý bậc 2: Phân tách 2 pha rắn và pha lỏng khi ra
màng
2. Công nghệ xử lý bằng màng MBR.
1. Sơ đồ công nghệ xử lý nƣớc thải sinh hoạt bằng
màng MBR
1.1 Sơ đồ công nghệ

Sử dụng công hiếu khí, thiếu khí kết hợp, sử dụng màng sinh học
để xử lý nƣớc thải có chứa hàm lƣợng BOD5, COD, Nitơ và
photpho.
III. LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ
Nƣớc thải
Song chắn rác
Bể tiếp nhận
Bể điều hòa
Bể thiếu khí
Bể hiếu khí
Bể MBR
Hóa chất
Bể nén bùn
Máy thổi
khí
Bể ổn định bùn
Bể khử trùng
Đầu ra
Sân phơi bùn
Phƣơng án 1:
Trước khi vào hệ thống, nước được đưa qua song chắn rác nhằm giữ
lại các loại rác có kích thước lớn.
 Bể thiếu khí (Anoxic) nhằm phân hủy hợp chất hữu cơ và đề Nitrat
hóa (khử Nitrat) trong điều kiện thiếu khí.
 Sau khi xử lý sơ bộ nước thải sẽ được đưa vào bể hiếu khí ( bể
Areotank) có sử dụng màng lọc sinh học MBR.Tại đây, nước thải sẽ
được thấm xuyên qua vách màng vào ống mao dẫn nhờ những lỗ
rỗng cực nhỏ từ 0.01-0.2um. Màng chỉ cho nước sạch đi qua còn
những tạp chất rắn, hữu cơ, vô cơ sẽ được giữ lại trên bề mặt màng.
 Sau đó đến bể khử trùng, châm hóa chất vào và được đưa đến nguồn

tiếp nhận.

1.2 Thuyết minh sơ đồ công nghệ
Nƣớc thải
Song chắn rác
Bể tiếp nhận
Bể điều hòa
Bể hiếu khí
Bể MBR
Bể nén bùn
Máy thổi khí
Bể ổn định bùn
Đầu ra
Sân phơi bùn
1.3 Phƣơng án 2:
Thuyết minh sơ đồ công nghệ
 Trƣớc khi vào hệ thống, nƣớc đƣợc đƣa qua song chắn rác thô
nhằm giữ lại các loại rác có kích thƣớc lớn nhƣ: Bao ni-lông,
nhánh cây, vỏ nắp chai, tóc và các vật chất khác có kích thƣớc lớn
hơn 1.5mm.
 Sau đó, nƣớc đi qua các bể:
 Sau khi xử lý sơ bộ nƣớc thải sẽ đƣợc đƣa vào bể hiếu khí ( bể
Areotank) có sử dụng màng lọc sinh học MBR. Bể hiếu khí
(Oxic): diễn ra quá trình phân hủy hợp chất hữu cơ và quá trình
Nitrat hóa trong điều kiện cấp khí nhân tạo.
 Sau đó đƣợc đƣa đến nguồn tiếp nhận.
 Chọn phƣơng án 2:

 Bể MBR không sử dụng hóa chất, nên không cần bể khử
trùng.

 Không sử dụng bể lắng, tiết kiệm diện tích xây dựng.

 Loại bỏ tất cả vi khuẩn, vi sinh vật có kích thƣớc cực nhỏ,
các Coliform, E-Col.


Lựa chọn công nghệ

IV. TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ
Lƣu lƣợng trung bình ngày đêm:
Qtb= 1000 m3/ngay.đêm
Qmax ngay= Qtb ngay . kmax = 1000.1,7=1700
m3/ngay.đêm
Qmin ngay= Qtb ngay . kmin = 1000.0,4=400 m3/ngay.đêm
Qtrung binh h=1000/24= 41,67 m3/h
Qmax h = Qtrung binh h . Kmax = 41,67 . 1,7= 70,83 m3/h
Qmin h = Qtrung binh h . Kmin = 41,67 . 0,4= 16,67 m3/h
Lƣu lƣợng theo giây:
Qtrung binh s= 1000/24.3600 = 0,01157 m3/s
Qmax s = Qtb s . kmax = 1000/24.3600 1,7= 0,0197 m3/s
Qmin s = Qtb s . min = 1000/24.3600 0,4= 0,0046 m3/s.
kmax, kmin : hệ số không điều hòa giờ lớn nhất, nhỏ nhất.
Chọn chiều rộng thiết kế: B
s
= 0,7m.
Chiều dài thanh chắn: L = 0,8m.
Bề dày thanh chắn S = 0,008m, chiều rộng khe hở: b = 0,02m.
Số khe hở song chắn rác là:
N =

𝑩
𝒔
+𝑺
𝑺+𝒃
=
𝟎,𝟕+𝟎,𝟎𝟎𝟖
𝟎,𝟎𝟎𝟖+𝟎,𝟎𝟐
= 𝟐𝟓, 𝟑, nên chọn 25 khe hở.
Vậy tổng số thanh là: 25 – 1 = 24( thanh).
Vận tốc dòng chảy trong mƣơng: V =
𝑽
𝒔
∗𝒃∗𝒏
𝑩
𝒔
=
𝟎,𝟖∗𝟐𝟓∗𝟎,𝟎𝟐
𝟎,𝟕
=
𝟎, 𝟓𝟕𝟏 (m/s).
Trong đó: v
s
tốc độ nƣớc chảy qua song chắn rác(m/s), chọn v
s
=
0,8m/s(theo sách xử lý nƣớc thải trƣờng Đại học Kiến trúc Hà
Nội.PGS-PTS Hoàng Huệ).


1. Song chắn rác.

Tổn thất áp lực qua song chắn rác:
𝒉
𝜹
= 𝝇 ∗
𝑽
𝟐
𝟐𝒈
= 𝟎, 𝟓𝟎𝟒 ∗
𝟎,𝟓𝟕𝟏
𝟐
𝟐∗𝟗,𝟖𝟏
= 𝟎, 𝟎𝟎𝟖𝟒(𝒎).
Trong đó: 𝝇 = 𝜷 ∗ (
𝑺
𝒃
)
𝟒
𝟑
∗ 𝒔𝒊𝒏𝜶 = 𝟐, 𝟒𝟐 ∗ (
𝟎,𝟎𝟎𝟖
𝟎,𝟎𝟐
)
𝟒
𝟑
∗ 𝒔𝒊𝒏 𝟒𝟓
𝟎
= 𝟎, 𝟓𝟎𝟒.

𝜶: góc nghiêng dặt song chắn rác theo mặt ngang, chọn 𝜶 = 𝟒𝟓

𝟎
.
𝜷: hệ số phụ thuộc vào hình dạng song chắn rác, lấy 𝜷 = 𝟐, 𝟒𝟐.(theo
trang 31 sách xử lý nƣớc thải trƣờng Đại học KTHN.PGS-PTS
Hoàng Huệ).
Góc mở buồng đặt song chắn rác lấy = 20
0


Chiều dài đoạn mở rộng trƣớc song chắn rác là:
l
1
=
𝑩
𝒔
−𝑩
𝒌
𝟐∗𝒕𝒈𝟐𝟎
𝟎
=
𝟎,𝟕−𝟎,𝟓
𝟎,𝟕𝟐𝟖
= 𝟎, 𝟐𝟕𝟒𝟕𝒎, chọn l
1
= 0,275m.(giả sử chiều
rộng mƣơng dẫn nƣớc B
k
=0,5m).
Chiều dài đoạn ống thu hẹp sau song chắn rác:
l

2
=0,5*l
1
=0,5*0,275= 0,1374m.
Chiều dài phần mƣơng đặt song chắn rác lấy l
s
=2m.
Chiều dài xây dựng mƣơng đặt song chắn rác là:
L=l
s
+l
1
+l
2
=2+0,275+0,1374=2,4124m.
Chiều cao xây dựng mƣơng đặt song chắn rác là:
H= h+h
s
+h
bv
= 0,3+0,084+0,2=0,584m.
Tiết diện thanh song chắn rác hình chữ nhật có kích thƣớc
S*L=8mm*50mm.
Lƣu lƣợng giờ max = 70,83m
3
/h.
Chọn thời gian lƣu nƣớc: t= 60 phút.
Thể tích bể tiếp nhận là: V
tn
=t*Q

max
h
= 60/60*70,83=70,83m
3
.
Chọn chiều cao công tác của bể là: h
1
=3,5m,
Chiều cao an toàn h= 0,5m.
Chiều cao toàn bể là: H= h+h
1
=0,5+3,5=4m.
Chọn bể có tiết diện hình vuông:L*B=5*5.
2. Bể tiếp nhận.
Các thông số đầu vào.
Q
max
h
= 70,83m
3
/h ; Q
max
ngày
= 1700m
3
/ngđ.
Q
min
h
= 16,67m

3
/h ; Q
tb
ngày
=1000m
3
/ngđ ; Chọn thời gian lƣu nƣớc
là 4 giờ.
Thể tích bể điều hòa là: V
đh
=t* Q
max
h
= 4*70,83= 283,32m
3
.
Chọn chiều cao hữu ích của bể h
1
=4m, chiều cao an toàn h=0,5m=>
chiều cao toàn phần của bể là: H= h
1
+h=4+0,5=4,5m.
Tiết diện bể: F =
𝑽
đ𝒉
𝒉
𝟏
=
𝟐𝟖𝟑,𝟑𝟐
𝟒

= 𝟕𝟎, 𝟖𝟑 m
2
.

3. Bể điều hòa.

Chọn tiết diện hình chữ nhật F=L*B=12*9.
Thể tích thực của bể: V = L*B*H= 12*9*4,5=486m
3
.
Lƣợng không khí cần cung cấp cho bể điều hòa:
Q
kk
=V
k
*V=486*0,01*60=291,6m
3
/h.
Trong đó: V
k
: tốc độ khí cần cung cấp cho 1m
3
dung tích bể trong 1
giờ với V
k
=0,01:0,015 m
3
khí/m
3
bể.phút => V

k
=0,01
m
3
khí/m
3
bể.phút.
Đƣờng ống phân phối khí trong ống chính:
D =
𝟒∗𝑸
𝒌𝒌
𝟑𝟔𝟎𝟎∗𝝅∗𝑽
𝒌
=
𝟒∗𝟐𝟗𝟏,𝟔
𝟑𝟔𝟎𝟎∗𝟑,𝟏𝟒∗𝟏𝟎
= 𝟎, 𝟏𝟎𝟏𝟔𝒎.
Trong đó V
k
: vận tốc khí trong ống chính và chọn bằng 10m/s.
=>chọn ống dẫn khí, 𝝓 = 𝟏𝟏𝟒𝒎𝒎 vào bể điều hòa là ống thép.