Đồ án môn học Kỹ thuật xử lý nước thải Thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt cho khu dân cư có dân số 301554 người và khu công nghiệp có công suất xả thải là 5000m3NĐ

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNGHÀ NỘI
KHOA MÔI TRƯỜNG

ĐỒ ÁN MÔN HỌC
KỸ THUẬT XỬ LÝ NƯỚC THẢI
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Hồng.
Mã sinh viên: DH00301340.
Lớp: ĐH3CM1.
Giáo viên hướng dẫn: Nguyễn Thu Huyền.

Hà Nội, tháng 4 năm 2016.


MỞ ĐẦU
Cuộc cách mạng khoa học kỹ thuật cùng với những diễn biến mạnh mẽ về kinh
tế - xã hội mang tính toàn cầu với tốc độ phát triển rất nhanh chóng trong những
thập kỷ qua đã làm cho tác động của con người đến môi trường ngày càng trở
nên sâu sắc, đe dọa sự tồn tại và phát triển của chính con người và thiên nhiên.
Do đó vấn đề bảo vệ môi trường đã trở nên cấp bách và đang được nhiều quốc
gia trên thế giới quan tâm.
Mặc dù hàng loạt các biện pháp bảo vệ môi trường đã ra đời và được thực hiện
như: luật quốc gia, công ước quốc tế… nhưng thời gian qua tình trạng môi
trường vẫn tiếp tục suy giảm, tiếp tục bị ô nhiễm: tài nguyên cạn kiệt, nhiệt độ
trái đất ngày càng tăng, hạn hán, lũ lụt, các nguồn nước thiên nhiên và khí quyển
bị ô nhiễm nặng nề… đã gây tác động xấu đến đời sống con người.
Trong giai đoạn thúc đẩy công nghiệp hóa hiện đại hóa cùng với sự gia tăng dân
số, nước ta cũng không nằm ngoài tình trạng chung của thế giới. Cùng với sự
phát triển mạnh mẽ của đất nước thì vấn đề môi trường càng trở nên gay gắt
hơn. Trong đó ô nhiễm từ lĩnh vực công nghiệp, nước thải sinh hoạt và vấn đề
xử lý nó đã trở thành nhiệm vụ hàng đầu của các chuyên gia kỹ thuật nói riêng

và toàn xã hội nói chung.
Với việc thực hiện đề tài: “ Thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt cho
khu dân cư có dân số 301.554 người và khu công nghiệp có công suất xả thải
là 5.000m3/NĐ” sẽ giải quyết được vấn đề ô nhiễm từ nguồn nước thải của khu
dân cư và nhà máy góp phần bảo vệ nguồn nước nhằm phục vụ lâu dài cho nhu
cầu phát triển kinh tế xã hội theo hướng phát triển bền vững.


Chương I : TỔNG QUAN
1

Giới thiệu.

Các hoạt động của con người luôn gắn liền với nhu cầu sử dụng nước cho các
mục đích khác nhau: cho đời sống sinh hoạt hàng ngày, cho nhu cầu sản xuất
công nghiệp,...cà thải ra các loại nước thải tương ứng có chứa các tác nhân ô
nhiễm sau quá trình sử dụng. Nước mưa, vốn được xem là nguồn nước sạch, vẫn
có khả năng bị ô nhiễm bẩn do tiếp xúc với các chất ô nhiễm trong khí quyển và
lôi cuốn các chất bẩn tích tụ trên mặt đất vào nguồn nước. Nếu không được kiểm
soát, quản lý tốt và không có các biện pháp xử lý hữu hiệu, các dòng thải đó sẽ
gây lên nhiều vấn đề nan giải về ngập úng đường phố, ô nhiễm môi trường và ô
nhiễm các nguồn nước, phá vỡ mối cân bằng sinh thái tự nhiên và làm mất đi vẻ
mỹ quan của các trung tâm đô thị.


Loại nước thải được quan tâm chủ yếu là : nước thải sinh hoạt và nước thải công
nghiệp.
1

. Nước thải sinh hoạt.

Nước thải sinh hoạt là nước được thải bỏ sau khi sử dụng choo các mục đích
sinh hoạt của cộng đồng: tắm, giặt giũ, tẩy rửa, về sinh cá nhân,... Chúng thường
được thải ra từ các căn hộ, cơ quan, trường học, bệnh viện, chợ và các công trình
công cộng khác.
Thành phần nước thải sinh hoạt gồm hai loại:
-

Nước thải nhiễm bẩn do chất bài tiết của con người từ các phòng vệ sinh.
Nước thải nhiễm bẩn do các chất thải sinh hoạt; cặn bã từ nhà bếp, các chất
rửa trôi kể cả cách làm vệ sinh sàn nhà.
Nước thải chứa nhiều chất hữu cơ dễ bị phân hủy sinh học, ngoài ra còn có
các thành phần vô cơ, vi sinh vật và vi trùng gây bệnh rất nguy hiểm.
Đặc điểm quan trọng của nước thải sinh hoạt là thành phần của chúng tương
đối ổn định.
2

. Nước thải công nghiệp.

Nước thải công nghiệp được tạo nên sau khi đã được sử dụng trong các quá trình
công nghệ sản xuất của các xí nghiệp công nghiệp. Đặc tính ô nhiễm và nồng độ
của nước thải công nghiệp rất khác nhau tùy thuộc vào loại hình công nghiệp và
chế độ công nghệ lựa chọn.
Trong xí nghiệp công nghiệp, nước thải công nghiệp gồm:
-

Nước thải công nghiệp quy nước sạch: là loại nước thải sau khi sử dụng để
làm nguội sản phẩm, làm mát thiết bị, làm vệ sinh sàn nhà.
Loại nước thải công nghiệp nhiễm bẩn đặc trưng của công nghiệp đó và cần
xử lý cục bộ trước khi xả thải vào mạng lưới thoát nước chung hoặc vào

nguồn nước tùy theo mức độ xử lý.

Thành phần gây ô nhiễm chính của nước thỉa công nghiệp là chất vô cơ, các chất
hữu cơ dạng hòa tan, các chất hữu cơ vi lượng gây mùi, vị, các chất hữu cơ khó
bị phân hủy sinh học hay bền vững sinh học, chất hoạt tính bề mặt ABS, một số
chất hữu cơ có thể gây đọc hại cho thủy sinh vật, các chất hữu cơ có thể phân
hủy sinh học tương tự như trong nước thải sinh hoạt.


Trong nước thải công nghiệp còn có thể chứa dầu, mỡ và các chất nổi, các chất
lơ lửng, kim loại nặng, các chất dinh dưỡng (N, P ) với hàm lượng cao.
2

Phương pháp cơ học.

1

. Song chắn rác.

Song chắn rác là công trình xử lý sơ bộ để chuẩn bị cho các công trình xử lý sau
đó. Song chắn rác để chắn giữ rác bẩn thô có kích thước lớn ( giấy , rau , cỏ ,
nhành cây...). Song chắn rác thường được đặt trước để đảm bảo bơm không bị
nghẹt hay ảnh hưởng đến các quá trình xử lý sau.
2

. Bể lắng cát.

Bể lắng cát thường dùng để chắn giữ các hạt cặn lớn có trong nước thải chủ yếu
là cát. Loại cát khỏi nước thải để tránh gây cản trở các quá trình xử lý về sau
( xử lý sinh học ), tránh gây nghẹt ống dẫn , hư mát bơm,ở bể metan và bể lắng

hai vỏ thì cát là chất thừa.
Các hạt cát và hạt cặn không hòa tan trong nước thải khi đi qua bể lắng cát sẽ rơi
xuống đáy với tác dụng của lực hấp dẫn bằng tốc độ tương ứng với trọng lượng
riêng của nó.
Các loại bể lắng cát : bể lắng cát ngang, bể lắng cát đứng, bể lắng cát tiếp tuyến,
bể lắng cát làm thoáng.
Trong công trình này có một công trình phụ là sân phơi cát. Do cát lấy ra khỏi
nước thải có chứa nhiều nước nên cần sân phơi cát để tách nước giảm thể tích
cho cát, nước thu được lại được đưa vào đầu bể lắng cát. Cát thì được đem đổ
bỏ.
3

. Bể vớt dầu mỡ.

Bể vớt dầu mỡ thường được áp dụng khi nước thải có chứa dầu mỡ ( nước thải
công nghiệp ), nằm loại bỏ tạp chất nhẹ. Đối với nước thải sinh hoạt hàm lượng
dầu mỡ không cao thì việc vớt dầu mỡ được thực hiện ngay nhờ thiết bị gạt chất
nổi.
4

. Bể điều hòa.


Thường được đặt sau bể lắng cát và trước bể lắng đợt 1. Khi lưu lượng và hàm
lượng chất bẩn thay đổi nhiều giờ, bể điều hòa cần thiết xây dựng để điều hòa
nồng độ và lưu lượng nước thải. Bể điều hòa được tiến hành sục khí hay khuấy
trộn cơ khí để ngăn cản quá trình lắng của hạt rắn, các chất có khả năng tự phân
hủy và xóa trộn đều khối tích nước.
5

. Bể lắng.

Nước thải sinh hoạt khi đi vào xử lý sinh học, cần loại bỏ các cặn bẩn không tan
ra khỏi bể lắng (bể lắng đợt 1) , sau khi qua xử lý sinh học nước thải được lắng ở
bể lắng 2 tại đây bùn sinh học được giữ lại và tuần hoàn về bể xử lý sinh học.
Bể lắng có cấu tạo mặt bằng là hình chữ nhật hay hình tròn, được thiết kế để loại
bỏ bằng trọng lực các hạt cặn có trong nước thải theo dòng liên tục ra vào bể.
3
1

Phương pháp sinh học.
Xử lý sinh học trong điều kiện tự nhiên.

Phương pháp xử lý sinh học nước thải dựa trên cơ sở hoạt động của vi sinh vật
dễ phân hủy các chất hưu cơ nhiễm bẩn. Do vậy, điều kiện đầu tiên và vô cùng
quan trọng là nước thải phải là môi trường sống của quần thể sinh vật phân hủy
các chất hữu cơ có trong nước thải. Muốn đảm bảo điều kiện này nước thải phải:
-

-

Không có chất độc làm chết hoặc ức chế toàn hệ vi sinh vật trong nước thải.
Cần chú ý đến hàm lượng các kim loại nặng ( thứ tự độc hại giảm dần : Sb >
Ag > Cu > Hg > Co > Ni > Pb > Cr+> V > Cd > Zn > Fe) , muối các kim loại
này ảnh hưởng nhiều tới đời sông sinh vật, nếu vượt ngưỡng cho phép các vi
sinh vật không thể sinh trưởng và có thể bị chết.
Chất hữu cơ trong nước thải là chất dinh dưỡng nguồn cacbon và năng lượng
( hidratcacbon, protein, lipit hòa tan,...) cho sinh vật.
Nước thải đưa vào xử lý sinh học có hai thông số đặc trưng là BOD và
COD. Tỷ số của 2 thông số này COD/BOD 2 mới có thể đưa vào xử lý sinh

học. Nếu COD lớn hơn nhiều lần trong đó gồm có xenlulozo,
hemixenlulozo, protein, tinh bột , chưa hòa tan thì phải qua xử lý sinh học kỵ
khí.


Các công trình xử lý trong điều kiện tự nhiên như ao hồ sinh học, cánh đồng lọc,
cánh đồng tưới....


Ao hồ sinh học.

Ao hồ sinh học hay còn gọi là ao hồ ổn định nước thải, xử lý nước thải trong các
ao hồ sinh học là phương pháp xử lý đơn giản nhất và được áp dụng từ thời xa
xưa.


Ao hồ hiếu khí.

Là loại ao nông 0,3 – 0,5 m có quá trình oxy hóa các chất hữu cơ chủ yếu nhờ
vào các vi sinh vật hiếu khí. Loại ao này gồm làm thoáng tự nhiên và hồ làm
thoáng nhân tạo .


Ao hồ kỵ khí.

Ao hồ kỵ khí là loại ao sâu ít có hoặc không có điều kiện kỵ khí. Các vi sinh vật
kỵ khí hoạt động không cần oxy không khí. Chúng sử dụng oxy ở các chất chứa
nitrat , sulfat ...để oxy hóa các chất hữu cơ thành các axit hữu cơ, các loại rượu
và khí CH4, H2S, CO2...và nước. Ao hồ kỵ khí dùng để lắng và phân hủy các cặn
lắng ở vùng đáy. Loại ao này có thể tiếp nhận nước thải (kể cả các nước thải

công nghiệp ) có độ nhiễm bẩn lớn , BOD cao và không cần vai trò quang hợp
của tảo. Nước thải lưu ở hồ kị khí thường sinh ra mùi hôi khó chịu vì thế không
nên bố trí loại này gần các khu dân cư và xí nghiệp.


Ao hồ tùy nghi.

Loại ao hồ này rất phổ biến trong thực tế. Đó là loại kết hợp có hai quá trình
song song : phân hủy hiếu khí và phân hủy kị khí. Hồ tùy nghi xét theo chiều sâu
có vùng: vùng trên là vùng hiếu khí, vùng giữa là vùng kị khí tùy tiện, vùng phía
sau là vung kị khí. Nguồn oxy cần thiết co quá trình oxy hóa các chất hữu cơ
nhiễm bẩn nhờ khuếch tán qua mặt nước do gió và nhờ tảo quang hợp dưới tác
dụng của ánh sáng mặt trời.
2


Xử lý sinh học trong điều kiện nhân tạo.

Bể lọc sinh học.


Bể lọc sinh học là công trình xử lý sinh học nước thải trong điều kiện nhân tạo
nhờ vi sinh học hiếu khí. Trong bể có bố trí các lớp vật liệu lọc, khi nước thải đi
qua bể thấm bào lớp vật liệu lọc thì các cặn bẩn sẽ bị giữ lại taọ thành màng gọi
là màng vi sinh. Vi sinh này hấp thụ các chát hữu cơ và nhờ có oxy mà quá trình
oxy được thực hiện. Những màng vi sinh đã chết sẽ cùng với nước thải ra khỏi
bể và được giữ lại ở bể lắng đợt hai. Một số bể biophin thường gặp:
-

Khả năng chịu tải: bể biophin nhỏ giọt, biophin cao tải.

Khả năng làm thoáng: biophin làm thoáng tự nhiên, biophin làm thoáng
nhân tạo.
Chế độ làm việc: biophin làm việc liên tục, biophin làm việc gián đoạn.
Theo mức độ xử lý: biophin xử lý hoàn toàn và biophin xử lý không hoàn
toàn.
Theo công nghệ: biophin 1 bậc và 2 bậc.

Vi khuẩn trong màng vi sinh dính bám hoạt động có hiệu quả cao hơn vi khuẩn
trong môi trường thể tích ( hại cặn lơ lửng ). Tuy nhiên, cấu trúc của màng sinh
học sinh học rất phức tạp, không đồng đều, do đó không thể xác định chính xác
những thông số lý học và những hệ số của mô hình, mối quan hệ theo kinh
nghiệm dựa trên thực nghiệm quan sát được sử dụng cho thiết kế. Kích thước
công trình to lớn và đòi hỏi trình độ vận hành cao so với sinh học lơ lửng.



Bể Aeroten.

Bể aeroten là công trình làm bằng bê tông, bê tông cốt thép.... với mặt bằng
thông dụng nhất là hình chữ nhật. Hỗn hợp bùn và nước thải được cho chảy qua
suốt chiều dài bể. Nước thải sau khi qua bể lắng đợt 1 có chứa chất hữu cơ hòa
tan và các chất lơ lửng đi vào bể phản ứng hiếu khí (aeroten ). Khi ở trong bể,
các chất lơ lửng đóng vai trò là các hạt nhân để cho vi khuẩn cư trú, sinh sản và
phát triển dần lên thành các bông cặn gọi là bùn hoạt tính. Bùn hoạt tính là các
bông cặn có màu nâu sẫm chứa các chất hữu cơ hấp thụ từ nước thải và các vi
sinh vật sống dùng chất nên (BOD) và các chất dinh dưỡng (N,P) làm thức ăn để
chuyển hóa thành các chất trơ không hòa tan và thành các tế bào mới.


Mương oxy hóa.

Lần đầu tiên được ứng dụng xử lý nước thải tại Hà Lan (1950) do tiến sỹ
Passveer công tác tại viện nghiên cứu Public Enggineering chủ trì. Đây là một
dang aeroten cải tiến khuấy trộn hoàn chỉnh trong điều kiện hiếu khí khéo dài
chuyển động tuần hoàn trong mương.
Mương oxy hóa đơn giản, không tốn nhiều công sức, với chi phí đầu tư nhỏ hơn
2 lần so với lọc sinh học. Nếu áp dụng đúng, mương oxy hóa có thể xử lý nước
thải đảm bảo đạt yêu cầu. Đối với vùng đất sét chặt có thể phủ bằng tấm lót, còn
đối với vùng cát phải bê tông hóa hoàn toàn. Đồng thời, mương phải có cấu trúc
đơn giản nhất ( hình chữ O ) để tăng hiệu quả xử lý.
Mương oxy hóa là dạng cải tiến của mạng lưới xử lý nước thải bằng phương
pháp sinh học sử dụng bùn hoạt tính. Đặc điểm nổi bật của mương oxy hóa là
thời gian lưu bùn (SRT ) dài nên xử lý chất hữu cơ triệt để. Trong mương oxy
hóa sự khuếch tán oxy đủ để khuấy trộn và đồng thời tăng khả năng tiếp xúc của
vi khuẩn trong bùn hoạt tính với nước thải. Mương oxy hóa có thể gồm một hay
nhiều mương dẫn hình tròn oval, dạng đường đua ( racetrack ). Lượng bùn sinh
học và năng lượng cung cấp nhỏ hơn so với phương pháp cổ điển.
-

Ưu điểm của mương oxy hóa:

Mực nước luôn ổn định khi công trình gặp sự cố như lưu lượng nước thải tăng
hay giảm đột ngột nhờ điều chỉnh máng tràn ở cuối mương.
Thời gian lưu nước lớn nên có khả năng chịu sốc tải.
Lượng bùn sinh ra ít hơn so với công trình xử lý sinh học hiếu khí khác.
4

Phương pháp xử lý bùn cặn.

Nhiệm vụ của xử lý bùn cặn ( cặn được tạo nên trong quá trình xử lý nước thải )
là:
-

Làm giảm thể tích và độ ẩm của cặn.
Ổn định cặn.
Khử trùng và sử dụng lại cặn cho các mục đích khác nhau.

Rác ( gồm những tạp chất không hòa tan kích thước lớn: cặn bã thực vật, giấy,
giẻ lau...) được giữ lại ở song chắn rác có thể được chở đến bãi rác ( nếu lượng
rác không lớn) hay nghiền rác sau đố dẫn đến bể metan để tiếp tục xử lý.


Cát từ bể lắng cát được dẫn đến sân phơi cát để làm ráo nước và chở đi sử dụng
vào mục đích khác.
Cặn tươi từ các bể lắng đợt 1 được dẫn đến bể metan để xử lý.
Một phần bùn hoạt tính ( vi sinh lơ lửng ) từ bể lắng đợt 2 được dẫn trở lại bể
aeroten để tiếp tục tham gia quá trình xử lý ( gọi là bùn hoạt tính tuần hoàn )
được dẫn đến bể nén bùn để làm giảm độ ẩm và thể tích, sau đó được dẫn vào bể
metan để tiếp tục xử lý.
Đối với các trạm xử lý nước thải sử dụng bể biophin với sinh vật dính bám, thì
bùn lắng được gọi là màng vi sinh vật và được dẫn đến bể metan.
Cặn ra khỏi bể metan có độ ẩm 96-97%. Để giảm thể tích cặn và làm ráo nước
có thể ứng dụng các công trình xử lý trong điều kiện tự nhiên như: sân phơi bùn,
hồ chứa bùn, hoặc trong điều kiện nhân tạo như: thiết bị lọc chân không, thiết bị
lọc ép, thiết bị ly tâm cặn... Độ ẩm của cặn sau xử lý đạt 55-75%.
Để tiếp tục làm giảm thể tích cặn có thể thực hiện sấy bằng nhiệt với nhiều dạng
khác nhau: thiết bị sấy dạng trồng, dạng khí nén, băng tải...Sau khi sấy độ ẩm
còn 25-30% và cặn hạt dễ dàng vận chuyển.
Đối với các trạm xử lý nước thải có công suất nhỏ, việc xủ lý cặn có thể tiến

hành đơn giản hơn: nén và sau đó làm ráo nước ở sân phơi bùn.



Bể tự hoại.

Bể tự hoại là công trình đồng thời làm 2 chức năng: lắng và phân hủy cặn lắng,
cặn lắng giữ lại trong bể từ 3-6 tháng, dưới tác động của các vi sinh vật kị khí
các chất hữu cơ được phân hủy một phần tạo thành các chất khí, phần khác tạo
thành các hợp chất vô cơ.
Bể lắng được xây thành 2 ngăn: ngăn chứa và ngăn lắng. Ngăn lắng nhỏ chỉ
bằng 1/3 ngăn chứa. Hiện nay bể tự hoại ít được sử dụng do một số nhược điểm
là gây ra mùi hôi thối, nước ra khỏi bể có nhiều khí H2S và có phản ứng axit,
nên rất khó xử lý ở giai đoạn tiếp theo.


Bể Metan.


Bể metan là kết quả của quá trình phát triển các công trình xử lý cặn. Đó là công
trình thường có mặt bằng hình tròn hay hình chữ nhật đáy hình nón hay hình
chóp đa giác và có nắp đậy kín. Ở trên cùng là chóp mũ để thu hơi khí. Cặn
trong bể metan được khuấy trộn đều và sấy nóng nhờ thiết bị đặc biệt. Cường độ
phân hủy các chất hữu cơ ở chế độ nóng cao hơn chế độ ấm khoảng 2 lần, do đó
thể tích công trình cũng tương ứng giảm xuống.
Trên các công trình xử lý hiên nay người ta thường cho lên men hỗn hợp cặn
tươi và bùn hoạt tính dư. Sự khoáng hóa trong quá trình lên men cặn có quan hệ
mật thiết với quá trình tách các sản phẩm phân hủy thành hơi khí và nước bùn.
Như vậy thành phần hóa học của cặn cũng được thay đổi.
Hiệu suất công tác của bể metan được đánh giá cao theo giá trị phân hủy các

chất mà đặc trưng của nó hoặc là mức độ tách hơi khí Pr,%, hoặc là độ hao hụt
các chất trong tro Pr,%.
5

Phương pháp làm khô cặn.

Bùn cặn được thu hồi từ các bể lắng, được đua qua bể nén bùn để tách nước làm
giảm thể tích rồi sau đó có thể được làm khô rồi đem bỏ bãi rác mà không phải
xử lý. Cặn có thể được làm khô băng những cách sau:
Máy ép băng tải: bùn được chuyển từ bể nén bùn sang máy ép để giảm thế
tích tối đa lượng nước có trong bùn. Trong quá trình ép bùn ta cho vào một
số polymer để kết dính bùn.
- Lọc chân không: thiết bị lọc chân không là trụ quay đặt nằm ngang. Trụ quay đặt
ngập trong thùng chứa cặn khoảng 1/3 đường kính. Khi trụ quay nhờ các máy
bơm chân không cặn bị ép vào vải lọc. Khi mặt tiếp xúc cặn không còn nằm
trong phần ngập nữa, thì dưới tác động chân không nước được rút khỏi cặn. Nhờ
bản dao đặc biệt sẽ cạo sạch cặn khỏi vải lọc.
- Quay li tâm: các bộ phận cơ bản là rô tơ hình côn và ống rỗng ruột. Rô tơ và ống
quay cùng chiều nhưng vơi những vận tốc khác nhau. Dưới tác động của lực li
tâm các phần rắn của cặn nặng đập vào tường rô to và được dồn lăn đến khe hở,
đổ ra thùng chứa bên ngoài. Nước bùn chảy ra qua khe hở của phía đối diện.
- Lọc ép: thiết bị lọc gồm 1 số tấm lọc và vải lọc căng ở giữa nhờ các trụ lăn. Mỗi 1
tấm lọc gồm một số tấm lọc và vải lọc căng ở giữa nhờ trục lăn. Mỗi một tấm
lọc gòm hai phần trên và dưới. Phần dưới gồm ngăn chứa cặn. Giữa hai phần có
màng đàn hồi không thấm nước.
-


6.

Phương pháp khử trùng nước thải.

Sau khi xử lý sinh học, phần lớn các vi sinh vật trong nước thải bị tiêu diệt. Khi
xử lý sinh học trong công trình nhân tạo có sô lượng vi khuẩn giảm xuống còn
khoảng 5%, trong hồ sinh học hoặc cánh đồng lọc còn lịa khoảng 1-2%. nhưng
để tiêu diệt hoàn toàn vi khuẩn gây bệnh thì nước thải cần phải được khử trùng
trước khi thải ra nguồn tiếp nhận.
Dùng các hóa chất có tính độc với vi sinh vật, tảo, động vật nguyên sinh, giun,
sán... để làm sạch nước, đảm bảo tiêu chuẩn vệ sinh để đổ vào nguồn tiếp nhận
hoặc tái sử dụng. Khử khuẩn hay sát khuẩn có thể dùng hóa chất hoặc các tác
nhân vật lý như ozon, tia tử ngoại...
Hóa chất sử dụng để khử khuẩn phải đảm bảo có tính độc đối với vi sinh vật
trong một thời gian nhất định, sau đó phải được phân hủy hoặc bay hơi, không
còn dư lượng độc tố cho sức khỏe cho người sử dụng hoặc các mục đích sử dụng
khác.
Tốc độ khử trùng càng nhanh thì nồng độ của chất khử trùng và nhiệt độ nước
tăng, đồng thời phụ thuộc vào dạng không phân ly của chất khử trùng. Tốc độ
khử trùng chậm đi rất nhiều khi trong nước có các tạp chất hữu cơ, cặn lơ lửng
và các chất khử khác.
Trong quá trình xử lý nước thải công đoạn khử khuẩn thường được sử dụng ở
cuối quá trình, trước khi làm sạch nước triệt để và chuẩn bị đổ vào nguồn.
Các chất sử dụng để khử khuẩn thường là: khí hoặc là nước clo, nước javen, vôi
clorua, các hipoclorit.


Phương pháp chlor hóa.

Clo là một chất oxy hóa mạnh, ở bất cứ trạng thái nào, nguyên chất hay hợp
chất, khi tác dụng với nước đều tạo ra axit hypoclorit. Hcl có tác dụng khử trùng
rất mạnh. Quá trình diệt vi sinh vật xảy ra qua hai giai đoạn:

−
−

Đầu tiên chất khử trùng khuyết tán xuyên qua vở tế bào vi sinh.
Sau đó phản ứng với men bên trong tế bào và phá hoại quá trình trao đổi
chất dẫn đến sự diệt vong của tế bào.


Clo cho vào nước thải dưới dạng hơi hoặc clorua vôi. Lượng Clo hoạt tính cần
thiết cho một đơn vị thế tích nước thải là 10g/m3 đối với nước thải sau xử lý cơ
học, 5g/m3 đối với nước thải sau xử lý hoàn toàn. Clo phải được trộn đều với
nước để đảm bảo hiệu quả khử trùng. Thời gian tiếp xúc giữa hóa chất và nước
thải tối thiểu là 30 phút trước khi thải ra nguồn tiếp nhận.
Phản ứng đặc trưng là sự phân hủy của Clo tao jra axit hypoclorit và axit
hydrochloric:
Cl2 + H2O

HOCl + HCl

Hoặc ở dạng phương trình phân ly:
Cl2 + H2O


2H+ + OCl- +Cl-

Phương pháp Chlor hóa nước thải bằng clorua vôi.

Phản ứng đặc trưng là sự phân hủy của clo tạo ra axit hipoclorit và axit
clohydric.
Ca(OCl)2 + H2O

2HOCl

CaO + 2HOCl
2H+ +2OCl-

Khả năng khủ trùng phụ thuộc vào sự tồn tại của HOCl. Khi pH tăng thì nồng đồ
HOCl giảm làm hiệu quả khử trùng giảm đi tương ứng. Với clorua vôi được hòa
trộn sơ bộ tại thùng trộn cho đến dung dịch có nồng độ khoảng 10-15%, sau đó
chuyển qua thùng dung dịch, tại đây được bơm định lượng bơm dung dịch
clorua vôi với liều lượng nhất định tới khi hòa trộn với nước thải.


Khử trùng nước thải bằng iod.

Iod là chất oxy hóa mạnh và thường được sử dụng để khử trùng nước ở cả bể
bơi. Là chất khó hòa tan nên iod thường được dùng ở dạng dung dịch bão hòa.
Độ hòa tan của iod phụ thuộc nhiệt độ của nước. Ở 0 oC độ hòa tan là 100 mg/l.
Ở 20oC là 300 mg/l, nếu sử dụng liều lượng cao hơn 1.2 mg/l sẽ làm cho nước có
mùi vị iod.


Khử trùng bằng ion của các kim loại mạnh.


Với nồng độ rất nhỏ của ion kim loại nặng có thể tiêu diệt được các vi sinh vật
và rêu tảo sống trong nước.
Khử trùng bằng ion kim loại đòi hỏi thời gian tiếp xúc lớn. Tuy nhiên không thể
nâng cao nồng độ ion kim loại nặng để giảm thời gian khử trùng vì ành hưởng
tới sức khỏe con người.


Khử trùng bằng ozon.

Độ hòa tan của ozon vào nước gấp 13 lần độ hòa tan của oxy. Khi mới cho ozon
vào nước, tác dụng diệt trùng xảy ra rất ít, khi ozon đã hòa tan đủ liều lượng,
ứng với hàm lượng đủ để oxy hóa các hợp chất hữu cơ và vi khuẩn có trong
nước, lúc đó tác dụng khử trùng của ozon mạnh và nhanh 3100 lần so với clo,
thời gian khử trùng xảy ra trong khoảng từ 3-8 giây.
Liều lượng ozon để khử trùng từ 0,2 – 0,5 mg/l, tùy thuộc vào chất lượng nước
đã xử lý. Ozon có tác dụng diệt vi rút rất mạnh khí thời gian tiếp xúc đủ dài,
khoảng 5 phút.
Nhược điểm của phương pháp này là tiêu tốn năng lượng điện lưới và chi phí
đầu tư ban đầu cao. Ưu điểm không có mùi, giảm nhu cầu oxy của nước, giảm
nông độ chất hữu cơ, giảm nông độ các chất hoạt tính bề mặt, khử màu, phenol,
xianua, tăng nồng độ oxy hòa tan, không có sản phảm phụ độc hại và tăng vận
tốc lắng của các hạt lơ lửng.


Khử trùng bằng tia tử ngoại.

Tia tử ngoại hay còn goi là tia cực tím, là các tia có bước sóng ngắn có tác dụng
diệt trùng rất mạnh.
Nguyên lý khử trùng nước diễn ra như sau: dùng các đèn bức xạ tử ngoại, đặt
trong dòng chảy của nước. Các ia cực tím phát ra sẽ có tác dụng lên các phần tử
protit của tế bào vi sinh vật, phá vỡ cấu trúc và làm mất khả năng trao đổi chất,
vì thế chúng bị tiêu diệt. Hiệu quả khử trùng cao khi trong nước không có các
chất hữu cơ và cặn lơ lửng.

7. Các phương pháp xử lý cặn.


Bể metan


Đây là công trình xử lý cặn hiệu quả nhất.
Thời gian lên men ngắn: 6-20 ngày, thể tích ngăn bùn khô
Các loại cặn dẫn đến bể: cặn tươi từ bể lắng đợt 1, bùn hoạt tính dư trên màng vi
sinh vật, rác đã nghiền.
Cặn được làm nóng và xáo trộn tạo điều kiện tối ưu cho quá trình lên men.
Khi bể làm việc bình thường:
−

pH = 7-7,5

−

Hàm lượng axit béo: 3-8 mg/l
−

Độ kiềm: 60-70 mgđ/l

−

Nitơ của muối amino: 600-800 mg/l

−

Cường độ quá trình lên men phụ thuộc vào nhiệt độ, lượng cặn, mức dộ xáo
trộn.


Bể nén bùn.

Bể nén bùn có nhiệm vụ làm giảm độ ẩm của bùn.
−
−

Bể nén bùn thường được thiết kế dạng tròn đứng.
Lượng cặn bao gồm: Cặn xử lý sinh học dư, Cặn bân đầu (SS), Cặn keo tụ
phèn.


Sân phơi bùn.

Sân phơi bùn là công trình sử dụng nhiệt mặt trời nhằm mục đích giảm khối
lượng của hỗn hợp bùn cặn bằng cách gạn một phần hay phần lớn lượng nước có
trong hỗn hợp để giảm kích thước thiết bị xử lý và giảm trọng lượng bùn phải
vẫn chuyển đến nơi tiếp nhận.


CHƯƠNG II.ĐỀ XUẤT DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ
1. Số liệu tính toán
I.1 -Tính toán lượng nước thải.
- Dựa theo Đồ án Mạng lưới cấp thoát nước ta có:
+ Dân số khu vực 1 là: 5×28 836 = 144 180 người
+ Dân số khu vực 2 là: 14×14 366 = 201 124 người
 ∑N = 144 180 + 201 124 = 345 304

ngưpowif

a. Lưu lượng nước thải sinh hoạt.

(m3/ngđ)
Trong đó: QSH : lưu lượng nước thải sinh hoạt (m3/ngđ)
N: số dân. N = 345 304 (người)
qo: tiêu chuẩn thải nước. qo = 100 (l/người.ngđ)
1000: hệ số chuyển đổi từ l/ngđ sang m3/ngđ.
34 530.4 (m3/ngđ).
b. Lưu lượng nước thải công nghiệp
QCN = 345×30 = 13 050 (m3/ngđ)
c. Lưu lượng nước thải từ bệnh viện.
- Bệnh viện: có 177 giường bệnh. tiêu chuẩn thải của bệnh viện lấy q bv = 473
l/giường.ngđ.[bảng 1.1 giáo trình xử lý nước thải đô thị_ Trần Đức Hạ]
(m3/ngđ)
Trong đó: Qbv: lưu lượng nước thải từ bệnh viện (m3/ngđ).
B = 177: số giường bệnh
1000: hệ số chuyển đổi từ l/ngđ sang m3/ngđ.
 83.721 (m3/ngđ).
Vậy tổng lưu lượng nước thải sinh hoạt và công nghiệp là:
Qngđ = 34 530.4 + 13 050 + 83.721 = 47 664 (m3/ngđ).
Chọn Qngđ = 48 000 (m3/ngđ).


CÁC GIÁ TRỊ LƯU LƯỢNG THEO GIỜ VÀ GIÂY
Qngđ
(m3/ngđ)

Qh
(m3/h)

Qs
(l/s)

48 000

2000

555.6 1.56

Ko.max

Ko. min

Qh.
(m3/h)

0.66

3120

max

Qh.
(m3/h)
1320

min

Qs. max Qs.
(l/s)

(l/s)
866.7

min

366.7

Giá trị K xác định theo bảng 2 - TCVN 7957
I.2

- Xác định hàm lượng chất bẩn trong nước thải.

a. Hàm lượng chất lơ lửng
Hàm lượng chất lơ lửng trong nước thải sinh hoạt được tính theo công thức:
CSH = = = 600 (mg/l)
Trong đó:
+

a: Lượng chất lơ lửng của người dân thải ra trong một ngày đêm. Theo bảng 25

TCVN 7957-2008 ta có a = 60 ÷65 (g/ng.ngđ). Chọn a = 60 (g/ng.ngđ).
q0: Tiêu chuẩn thải nước trung bình thị trấn: q0 = 100 (l/ng.ngđ).
- Hàm lượng chất lơ lửng trong nước thải công nghiệp.
+

CCN = 100 (mg/l). QCN = 13050 (m3/ngđ)
- Hàm lượng chất lơ lửng trong hỗn hợp nước thải được tính:

Chh = = 463.1 (mg/l )
- Hiệu quả xử lý:

ESS = ×100 = ×100 = 78.4%
b. Hàm lượng BOD của nước thải
Hàm lượng BOD của nước thải sinh hoạt được tính:
LSH = = = 650 (mg/l)
Trong đó:
-

L0 : Lượng BOD một người thải ra trong một ngày đêm. Theo bảng 25 TCVN
7957-2008 ta có L0 = 65 (g/ng.ngđ).


q0: Tiêu chuẩn thải nước trung bình của thị trấn: q0 = 100 (l/ng.ngđ)

-

- Hàm lượng BOD của nước thải công nghiệp:
LCN = 50 (mg/l).

QCN = 13 050 (m3/ngđ).

- Hàm lượng BOD trong hỗn hợp nước thải được tính:
Lhh = = 485.73 (mg/l)
- Hiệu quả xử lý:
EBOD = ×100 = ×100 = 89.3%

1.3 Xác định dân số tính toán.
a. Dân số tương đương.

-

Theo SS: = 21 750 (người).
Theo BOD5: = 10 038 (người).
b. Dân số tính toán.
- Theo SS: NttSS = N + NtđSS = 345 304 + 21 750 = 367 054 (người).
- Theo BOD5: NttBOD = N + NtđBOD = 345 304 + 10 038 = 355 342 (người).

Đề xuất dây chuyền công nghệ

2.

 Phương án 1:

Ngăn tiếp nhận

Máy nghiền rác
-

Máy
nén
Trạm
khí
clo

Song chắn rác

Bể lắng cát ngang

Bể làm thoáng
Sân
Bểphơi

Mê tan
bùn

Bể
BểBể
tiếp
lắng
lắng
Máng
Sông
Biofil
xúc
ngang
trộn
.ngang
cao
hồ đợt
tải 21

Sân
phơi
cát


Thuyết minh:
Ở phương án này. nước thải qua song chắn rác có đặt máy nghiền rác. rác nghiền được
đưa đến bể metan còn nước thải đã được tác loại các rác lớn tiếp tục được đưa đến bể
lắng cát. Sau một thời gian. cát lắng từ bể lắng cát ngang được đưa đến sân phơi cát.
Nước sau khi qua bể lắng cát được đưa đến bể lắng ngang đợt I. tại đây các chất thô
không hoà tan trong nước thải được giữ lại. Cặn lắng được đưa đến bể Mêtan còn nước

sau lắng được đưa tiếp đến bể Biofin. Bùn hoạt tính sẽ được lắng ở bể lắng II và thành
phần không tan được giữ ở bể lắng I.Qua bể lắng ngang đợt II, hàm lượng cặn trong nước
thải đã đảm bảo yêu cầu xử lý xong. Bùn ở bể bể lắng 2 sẽ đi vào bể metan. Trong nước
thải ra ngoài vẫn còn chứa một lượng nhất định các vi khuẩn gây hại nên ta phải khử
trùng trước khi xả ra nguồn. Toàn bộ hệ thống thực hiện nhiệm vụ này gồm trạm khử
trùng. máng trộn. bể tiếp xúc. Sau các công đoạn đó nước thải được xả ra nguồn tiếp
nhận.Toàn bộ lượng bùn cặn của trạm xử lý sau khi được lên men ở bể mê tan được đưa
ra sân phơi bùn. Bùn cặn sau đó được dùng cho mục đích nông nghiệp.


 Phương án 2

Ngăn tiếp nhận

Máy nghiền rác

Song chắn rác

Bể lắng cát ngang

Bể làm thoáng

Bể lắng ly tâm đợt 1
Máy
nén
khí

Trạm
clo

Bể aeroten đẩy

Máy nén bùn

Bể lắng ly tâm đợt 2

Bể Mê tan

Máng trộn

Sân phơi bùn

Bể tiếp xúc ngang

Sông . hồ

Sân
phơi
cát


Thuyết minh:
Ở phương án này. nước thải qua song chắn rác có đặt máy nghiền rác. rác nghiền được
đưa đến bể metan còn nước thải đã được tác loại các rác lớn tiếp tục được đưa đến bể
lắng cát. Sau một thời gian. cát lắng từ bể lắng cát ngang được đưa đến sân phơi cát.
Nước sau khi qua bể lắng cát được đưa đến bể lắng ly tâm đợt I. tại đây các chất thô
không hoà tan trong nước thải được giữ lại. Cặn lắng được đưa đến bể Mêtan còn nước
sau lắng được đưa tiếp đến bể aeroten. Bùn hoạt tính sẽ được lắng ở bể lắng II và thành
phần không tan được giữ ở bể lắng I.Qua bể lắng ngang đợt II. hàm lượng cặn trong nước
thải đã đảm bảo yêu cầu xử lý xong. bùn hoạt tính ở bể lắng II sẽ tuần hoàn lại 1 phần bể

làm thoáng sơ bộ và bể aeroten. Bùn hoạt tính dư ở bể lắng II sẽ đi vào bể nén bùn để
giảm bớt nước rồi mới đi đến bể metan.. Trong nước thải ra ngoài vẫn còn chứa một
lượng nhất định các vi khuẩn gây hại nên ta phải khử trùng trước khi xả ra nguồn. Toàn
bộ hệ thống thực hiện nhiệm vụ này gồm trạm khử trùng. máng trộn. bể tiếp xúc. Sau các
công đoạn đó nước thải được xả ra nguồn tiếp nhận.Toàn bộ lượng bùn cặn của trạm xử
lý sau khi được lên men ở bể mê tan được làm khô cơ khí. Bùn cặn sau đó được dùng cho
mục đích nông nghiệp.


CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH XỬ LÝ – PHƯƠNG ÁN 1
3.1 Ngăn tiếp nhận.
Trạm bơm chính của thành phố sẽ bơm nước thải theo đường ống áp lực đến ngăn tiếp
nhận của trạm xử lý. Ngan tiếp nhận nước thải được đặt ở vị trí cao để nước thải từ đó có
thể tự chảy qua từng công trình đơn vị của trạm xử lý.
Lưu lượng nước thải lớn nhất Qmax.h = 3120 m3/h. Dựa vào bảng số liệu thực nghiệm về
kích thước của ngăn tiếp nhận trang 110 – GT XLNT đô thị và công nghiệp của Lâm
Minh Triết ta có ngăn tiếp nhận với các thông số sau:

Q
(m3/h)

D ống Kích thước của ngăn tiếp nhận (mm)
áp lực
(mm) –
A
B
H
H1
h
2 ống

3120

600

2800

2500

2000

1600

750

h4

b

900

800

3
.2 Song chắn rác.
Bảng 1: Kích thước và thông số thủy lực máng dẫn nước thải sau ngăn tiếp nhận.
Thông số tính toán

Lưu lượng tính toán. l/s

qsTB = 555.6
0.7

qsmax = 866.7
0.7

qsmin = 366.7
0.7

Độ dốc i.0/00
Chiều ngang máng
1250
1250
1250
Bm. mm
Tốc độ v. m/s
0.84
0.93
0.74
Độ đầy. h/D
0.44
0.6
0.32
Chọn độ dốc i. tiết diện máng hình chữ nhật D = 1250 mm => tra bảng tính toán thủy lực
thoát nước của GS.TSKH Trần Hữu Uyển ta có v và h/D.
-

Chiều sâu của lớp nước ở song chắn rác lấy bằng độ đầy tính toán của mương dẫn:
h1 = hmax = 0.6 (m)

Số khe hở giữa các thanh song chắn rác:
 Chọn 80 khe hở.

Trong đó: q: Lưu lượng lớn nhất của nước thải. qmax= 0.87 m3/s
b: Khoảng cách giữa các khe hở. b = 0.016m.
(Theo TCVN 7957:2008)
vtt: Tốc độ nước chảy qua song chắn ứng với lưu lượng lớn nhất. theo
mục 7.2.10 – TCVN 7957/2008 đối với song chắn rác kết hợp nghiền rác thì v tt =
1.2 m/s.
h1: Chiều sâu lớp nước qua song chắn. h1 = 0.6 m
Kz: Hệ số tính đến mức độ cản trở dòng chảy do hệ thống cào rác của
song chắn cơ giới. Kz = 1.05.
- Số thanh song chắn rắc: m = n -1 = 80 – 1 = 79 thanh.
 Chiều rộng song chắn rác:

Bs = d . (n-1) + b.n = 0.008. (80 - 1) + 0.016.80 = 1.91 m.
Trong đó: d: Chiều dày của mỗi song chắn. chọn d=0.008m.
Kiểm tra lại vận tốc của dòng chảy ở phần mở rộng của mương trước song chắn
ứng với lưu lượng nước thải nhỏ nhất nhằm tránh sự lắng đọng cặn trong mương.
 Kết quả thu được thỏa mãn yêu cầu.
 Tổn thất áp lực trong song chắn:


Trong đó: vmax: Tốc độ chuyển động của nước thải trước song chắn ứng với lưu
lượng lớn nhất. vmax= 0.93 m/s.
K: Hệ số tính đến sự tăng tổn thất do vướng mắc rác ở song chắn.
K=2÷3 (Giáo trình xử lý nước thải-PGS-TS Trần Đức Hạ trang 69). Chọn K=3.
: Hệ số sức kháng cục bộ của song chắn. tính theo công thức:

Trong đó: β: Hệ số phụ thuộc vào tiết diện của thanh song chắn. chọn β =

2.42(Giáo trình xử lý nước thải-PGS-TS Trần Đức Hạ trang 69).
d: Chiều dày mỗi thanh. d = 0.008m.
b: Chiều rộng mỗi khe hở. b = 0.016m.
α: Góc nghiêng so với mặt phẳng ngang. lấy α=600
Như vậy:

 Chiều dài ngăn mở rộng trước song chắn:

Trong đó: : Góc mở của mương trước song chắn rác. (Giáo trình xử lý nước thảiPGS-TS Trần Đức Hạ trang 67).
Bs . Bm :Chiều rộng của song chắn và của mương dẫn.
 Chiều dài ngăn mở rộng sau song chắn rác:
 Chiều dài xây dựng của mương đặt song chắn rác:

Trong đó: ls: Chiều dài cần thiết của ô đặt song chắn rác. chọn ls=1.5m.
 Chiều sâu xây dựng của song chắn rác:
 Lượng rác lấy ra từ song chắn :

Trong đó: a: Lượng rác lấy ra từ song chắn rác tính cho 1 người. Theo bảng 20
TCVN 7957:2008 với chiều rộng khe hở của song chắn rác là 16 mm thì a=8
l/ng.năm.
Ntt: Dân số tính toán theo chất rắ lơ lửng. Ntt = 367 054 người.
 Với khối lượng riêng của rác khoảng 750 kg/m3. trọng lượng riêng của rác:


 Lượng rác trong từng giờ:

Trong đó: Kh: Hệ số không điều hòa giờ. Kh=2 (Theo 7.2.12 TCVN 7957:2008)
 Lượng nước dùng để nghiền rác là 40 m3/h.
 Rác được nghiền nhỏ bằng máy nghiền. sau đó dẫn trực tiếp đến bể metan.

Độ ẩm của rác khoảng 80%
 Hiệu suất xử lý BOD qua song chắn rác là 4 - 5%. Chọn H=5 %
Hàm lượng BOD còn lại:
Hàm lượng chất rắn lơ lửng còn lại là:
 Theo bảng 19 TCVN 7957/2008. đối với song chắn rác đặt trên mương dẫn thì số

song chắn rác làm việc là > 3. dự phòng là 2. Chọn số sang chắn rác làm việc là 4
và dự phòng là 2.
 Quanh song chắn rác cơ giới có bố trí lối đi lại rộng 1.2 m; phía trước song chắn
rác 1.5m.
STT
1
2
3
4
5
6

Tên thông số
Chiều dài mương
Chiều rộng SCR
Chiều sâu mương
Số thanh song chắn
Bề dày thanh song chắn
Khoảng cách giữa các thanh

Đơn vị
m
m
m

m
mm
mm

Giá trị
2.85
1.91
1.21
79
8
16

3.3. Tính toán bể lắng cát ngang
a. Bể lắng cát ngang
 Chiều dài bể lắng cát ngang :

L=

1000 × K × v × h 1000 × 1, 3 × 0, 3 × 0,5
=
= 10.83
U0
18

m

Trong đó:
K hệ số phụ thuộc vào kiểu bể lắng. Bể lắng cát ngang nên K = 1.3
v: vận tốc dòng chảy ứng với lưu lượng lớn nhất của dòng nước thải trong bể
lắng cát ngang v = 0.3 m/s