Đề xuất sơ đồ công nghệ và tính toán các công trình chính trong một hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt

ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG
Họ và tên sinh viên
: Nguyễn Tuấn Anh
Lớp
: LDV6M
Họ và tên GVHD
: Đoàn Thị Oanh
1. Đề xuất sơ đồ công nghệ và tính toán các công trình chính trong một hệ thống xử
lý nước thải sinh hoạt theo các số liệu dưới đây:
• Nguồn tiếp nhận chất thải loại: B
• Công suất nước thải: 12000 m3 /h
• Chỉ tiêu chất lượng chất thải :
Chỉ tiêu
Đơn vị đo
0
Nhiệt độ
c
pH
BOD5
mg/l
COD
mg/l
TS
mg/l
SS
mg/l
N-NH4
mg/l
2. Thể hiện các nội dung nói trên vào :
- Thuyết minh.
- Bản vẽ sơ đồ công nghệ

- Bản vẽ chi tiết một công trình

Giá trị
25
7,2
810
990
450
310
88

1


DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
BOD: Biochemical Oxygen Demand – Nhu cầu oxy sinh hóa, mg/l
COD: Chemical Oxygen Demand – Nhu cầu oxy hóa học, mg/l
DO: Dissolved Oxygen – Oxy hòa tan
F/M: Food/Micro – organism – Tỷ số lượng thức ăn và lượng vi sinh
vật trong mô hình
MLSS: Mixed Liquor Suspended Solid – Chất rắn lơ lửng trong bùn,
mg/l
MLVSS: Mixed Liquor Volatite Suspended Solid – Chất rắn lơ lửng
bay hơi trong bùn lỏng, mg/l
TSS: Tổng chất rắn lơ lửng trong nước
SVI: Sludge Volume Index – Chỉ số thể tích bùn, mg/l
VS: Volume Index – Chất rắn bay hơi, mg/l
TL: Tài liệu

2

LỜI CẢM ƠN
Em xin chân thành cảm ơn đến tất cả các Thầy cô khoa Môi trường,
các phòng ban của trường Đại Học Tài Nguyên và Môi Trường Hà Nội đã
cung cấp cho em những kiến thức chuyên ngành cùng với kiến thức cơ bản
khác để tạo điều kiện thuận lợi cho em hoàn thành đồ án môn học Công nghệ
môi trường
Đặc biệt, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới cô giáo hướng dẫn
Đoàn Thị Oanh, giảng viên khoa Môi Trường, Trường Đại Học Tài Nguyên
và Môi Trường đã tận tình chỉ bảo, hướng dẫn em thực hiện và hoàn thành
đồ án.
Trong quá trình em thực hiện đồ án không thể tránh khỏi những thiếu
sót, rất mong nhận được ý kiến đóng góp của thầy cô và bạn bè.
Em xin kính chúc quý thầy cô trong khoa Môi trường- Đại học Tài
Nguyên và Môi trường Hà Nội dồi dào sức khỏe, niềm tin để tiếp tục thực
hiện sứ mệnh cao đẹp của mình.
Em xin chân thành cảm ơn!

3


MỞ ĐẦU
A. ĐẶT VẤN ĐỀ

-

-

Nước thải sinh hoạt là nước được thải bỏ sau khi được sử dụng phục vụ cho mục

đích công cộng. Chúng thường thải ra từ các căn hộ, cơ quan, trường học, bệnh
viện, chợ và các công trình công cộng khác...Lượng nước thải sinh hoạt của một
khu dân cư phụ thuộc vào dân số, tiêu chuẩn cấp thoát nước và đặc điểm của hệ
thống cáp thoát nước. Tiêu chuẩn cấp nước sinh hoạt cho một khu dân cư phụ thuộc
khả năng cung cấp nuoc của các nhà máy và các trạm bơm nước.
Tác hại đến môi trường của nước thải do các thành phần tồn tại trong nước gây ra:
BOD, COD: Sự khoáng hóa, ổn định chất hữu cơ tiêu thụ một lượng lớn và gây
thiếu hụt oxi của nguồn dẫn đến ảnh hưởng đến hệ sinh thái môi trường nước. Nếu
ô nhiễm quá mức điều kiện yếm khí sẽ hình thành sinh ra các sản phẩm CH4, H2S,
NH3 … gây mùi hôi thối và giảm pH của môi trường.
SS: lắng đọng ở nguồn tiếp nhận, gây điều kiện yếm khí.
Vi trùng gây bệnh: gây các bệnh về đường nước như: ỉa chảy, kiết lị, thương hàn…
N, P: những nguyên tố dinh dưỡng đa lượng.Nếu nồng độ quá cao thì sẽ gây ra hiện
tượng phú dưỡng.
B. MỤC ĐÍCH ĐỀ TÀI
Với hiện trạng môi trường như vậy, mục đích đề tài là lựa chọn công nghệ thích
hợp xử lý nước thải đạt tiêu chuẩn loại B xả thải ra sông không gây ô nhiễm môi
trường đến nguồn nước sông cũng như làm ảnh hưởng đến người dân xung quanh.
C. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Phương pháp thu thập số liệu: Thu thập số liệu về dân số, điều kiện tự nhiên
làm cơ sở để đánh giá hiện trạng và tải lượng ô nhiễm do nước thải gây ra.
Phương pháp so sánh: So sánh ưu khuyết điểm của các công nghệ xử lý để
đưa ra giải pháp xử lý chất thải có hiệu quả hơn.
Phương pháp trao đổi ý kiến: Trong quá trình thực hiện đề tài đã tham khảo ý
kiến của giáo viên hướng dẫn về vấn đề có liên quan.
Phương pháp tính toán: Sử dụng các công thức toán học để tính toán các công
trình đơn vị của hệ thống xử lý nước thải, chi phí xây dựng và vận hành hệ thống.
Phương pháp đồ họa: Dùng phần mềm Autocad để mô tả kiến trúc công nghệ
xử lý nước thải.
D. Ý NGHĨA ĐỀ TÀI

4


Đề tài góp phần vào việc tìm hiểu và thiết kế hệ thống xử lý nước thải từ đó
góp phần vào công tác bảo vệ môi trường, cải thiện tài nguyên nước.
Giúp các nhà quản lý làm việc hiệu quả và dễ dàng hơn.
Hạn chế việc xả thải bừa bãi làm suy thoái và ô nhiễm tài nguyên nước.

CHƯƠNG I: PHÂN TÍCH LỰA CHỌN VÀ ĐỀ XUẤT DÂY CHUYỀN
CÔNG NGHỆ XỬ LÝ PHÙ HỢP
A. TỔNG QUAN CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÔNG
NGHIỆP
1.1 PHƯƠNG PHÁP CƠ HỌC
Mục đích của xử lý cơ học là loại bỏ các tạp chất có kích thước lớn và đầu ra
khỏi nước thải, cân bằng lưu lượng và hàm lượng nước thải đi vào hệ thống xử lý
nước thải tạo điều kiện thuận lợi cho các quá trình xử lý tiếp theo.
Phương pháp xử lý cơ học dùng để tách các chất không hòa tan và một phần
các chất ở dạng keo ra khỏi nước thải.
1.1.1. Song Chắn Rác Và Lưới Lọc Rác
5


Song chắn rác làm bằng sắt tròn hoặc vuông đặt nghiêng theo dòng chảy một
góc 60o nhằm giữ lại các vật thô. Vận tốc dòng nước chảy qua thường lấy 0,30,6m/s.
Lưới lọc giữ lại các cặn rắn nhỏ, mịn có kích thước từ 1mm - 1,5mm. Phải
thường xuyên cào rác trên mặt lọc để tránh tắc dòng chảy.
1.1.2. Lắng Cát
Bể lắng cát có dạng là các loại bể, hố, giếng cho nước chảy vào theo nhiều
cách khác nhau: Theo tiếp tuyến, theo dòng ngang, theo dòng từ trên xuống và
toảra xung quanh dưới tác dụng của trọng lực cát nặng sẽ lắng xuống đáy.

 Các loại bể lắng
Dùng để xử lý các loại hạt lơ lửng. Nguyên lý làm việc dựa trên cơ sở trọng lực.
Các yếu tố ảnh hưởng đến việc lựa chọn bể lắng là nồng độ chất lơ lửng và tính
chất vật lý của chúng, kích thước hạt, động học quá trình nén cặn, độ ẩm của cặn
sau lắng và trọng lượng riêng của cặn khô.
Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lắng: Lưu lượng nước thải, thời gian lắng
(khối lượng riêng và tải trọng tính theo chất rắn lơ lửng), tải trọng thủy lực, sự keo
tụ các chất rắn, vận tốc, dòng chảy trong bể, sự nén bùn đặc, nhiệt độ nước thải và
kích thước bể lắng.
1.1.3. Bể Vớt Dầu Mỡ
Công trình này thường được ứng dụng khi xử lý nước thải công nghiệp,
nhằm loại bỏ các tạp chất có khối lượng riêng nhỏ hơn nước, chúng gây ảnh hưởng
xấu tới các công trình thoát nước (mạng lưới và các công trình xử lý). Vì vậy ta
phải thu hồi các chất này trước khi đi vào các công trình phía sau. Các chất này sẽ
bịt kín lỗ hổng giữa các hạt vật liệu lọc trong các bể sinh học và chúng cũng phá
hủy cấu trúc bùn gây khó khăn trong quá trình lên men cặn.
1.1.4. Lọc Cơ Học
Bể lọc có tác dụng tách các chất ở trạng thái lơ lửng kích thước nhỏ bằng
cách cho nước thải đi qua lớp vật liệu lọc, công trình này sử dụng chủ yếu cho 1 số
loại nước sinh hoạt.
Phương pháp xử lý nước thải bằng cơ học có thể loại bỏ khỏi nước thải được
60% các tạp chất không hòa tan và 20% BOD.
Hiệu quả xử lý có thể đạt tới 75% theo hàm lượng chất lơ lửng và 30-35%
6


theo BOD bằng các biện pháp làm thoáng sơ bộ hoặc đông tụ sinh học.
Nếu điều kiện vệ sinh cho phép, thì sau khi xử lý cơ học nước thải được khử
trùng và xả vào nguồn, nhưng thường thì xử lý cơ học chỉ là giai đoạn xử lý sơ bộ
trước khi cho qua xử lý sinh học.

Các loại thiết bị lọc: Lọc chậm, lọc nhanh, lọc kín, lọc hở. Ngoài ra còn có
lọc ép khung bản, lọc quay chân không, các máy vi lọc hiện đại.
1.2 PHƯƠNG PHÁP HÓA LÝ
Dùng để xử lý nước thải có nhiều chất lơ lửng, chất độc hại, độ màu cao và
là tiền đề cho xử lý sinh học phía sau.
1.2.1. Keo Tụ
 Có hai dạng keo
- Keo kị nước (Hidropholic): Không kết hợp với nước để tạo ra vỏ bọc hydrat, các
hạt keo mang điện tích lớn và khi điện tích này được trung
hoà thì độ bền của hạt keo bị phá vỡ.
- Keo háo nước (Hidrophilic): Kết hợp với các phân tử nước tạo thành vỏ bọc
hydrat các hạt keo riêng biệt mang điện tích bé và dưới tác dụng của các chất điện
phân không bị keo tụ.
 Quá trình keo tụ xảy ra theo hai giai đoạn
- Chất keo tụ thủy phân khi cho vào nước, hình thành dung dịch keo và ngưng tụ.
- Trung hoà, hấp phụ, lọc, các tạp chất trong nước.
 Các loại hoá chất keo tụ
- Phèn nhôm Al2( SO4)3
- Phèn sắt ( Fe2SO4) Ferrous sulfate
- Phèn sắt Ferric chloride – FeCl3
 Hoá chất trợ keo tụ
- Dùng để tạo bông căn lớn, ổn định nhanh bảo đảm quá trình keo tụ đạt hiệu quả
cao. Bản chất trợ keo tụ là liên kết các bông cặn được tạo thành trong quá trình keo
tụ.
1.2.2. Hấp Phụ
Chất bẩn lỏng hoặc rắn được giữ lại trên bề mặt chất rắn.

7

Dùng để hấp phụ: Chất tẩy rửa , thuốc nhuộm, hợp chất chlorinated, dẫn xuất
phenol hoặc hydroxyl, hợp chất sinh mùi và vị, chất ô nhiễm vi lượng, kim loại
nặng.
 Các loại hấp phụ
- Hấp phụ lý học: Một phân tử qua bề mặt chất hấp phụ đi vào khe rỗng và dính lên
bề mặt bằng các lực lý học.
- Hấp phụ hoá học: Lực hoá học gây nên sự dính bám do các phản ứng hoá học
giữa chất hấp phụ và chất bị hấp phụ.
1.3 PHƯƠNG PHÁP HÓA HỌC
Thực chất của phương pháp xử lý hoá học là đưa vào nước thải chất phản
ứng nào đó để gây tác động với các tạp chất bẩn, biến đổi hoá học và tạo cặn lắng
hoặc tạo dạng chất hoà tan nhưng không độc hại, không gây ô nhiễm môi trường.
Phương pháp xử lý hoá học thường được áp dụng để xử lý nước thải công
nghiệp. Tuỳ thuộc vào điều kiện địa phương và điều kiện vệ sinh cho phép, phương
pháp xử lý hoá học có thể hoàn tất ở giai đoạn cuối cùng hoặc chỉ là giai đoạn sơ bộ
ban đầu của việc xử lý nước thải.
1.3.1. Phương Pháp Trung Hòa
Dùng để đưa môi trường nước thải có chứa các axit vô cơ hoặc kiềm về trạng
thái trung tính pH = 6,5 - 8,5. Phương pháp này có thể thực hiện bằng nhiều cách
trộn lẫn nước thải chứa axit và chứa kiềm, bổ sung thêm tác nhân hóa học, lọc nước
qua lớp vật liệu lọc có tác dụng trung hòa.
2.3.2. Phương pháp oxy hóa khử
Để làm sạch nước thải người ta có thể sử dụng các chất ôxy hóa như clo ở
dạng khí và hóa lỏng, dioxyt clo, clorat canxi, hypoclorit canxi và natri,
permanganat kali, bicromat kali, peoxythyro (H2O2), ôxy của không khí, ôzon,
pyroluzit (MnO2),....
Trong quá trình ôxy hóa, các chất độc hại trong nước thải được chuyển thành
các chất ít độc hại hơn và tách ra khỏi nước. Quá trình này tiêu tốn một lượng lớn
các tác nhân hóa học, do đó quá trình ôxy hóa hóa học chỉ được dùng trong những
trường hợp khi các tạp chất gây nhiễm bẩn trong nước không thể tách bằng những

phương pháp khác. Ví dụ khử xyanua hay hợp chất hòa tan của asen.
1.3.3. Phương Pháp Điện Hoá Học
8


Nhằm phá huỷ các tạp chất độc hại ở trong nước bằng cách oxy hoá điện hoá trên
cực anốt hoặc dùng để phục hồi các chất quý.
1.4 PHƯƠNG PHÁP SINH HỌC
Phương pháp này sử dụng khả năng sống, hoạt động của vi sinh vật để phân
hủy những chất bẩn hữu cơ trong nước thải. Các sinh vật sử dụng các chất khoáng
và hữu cơ để làm dinh dưỡng và tạo năng lượng. Trong quá trình dinh dưỡng chúng
nhận được các chất làm vật liệu để xây dựng tế bào, sinh trưởng sinh sản nên sinh
khối tăng lên.
Quá trình sau là quá trình khoáng hóa chất hữu cơ còn lại thành chất vô cơ
(sunfit, muối amon, nitrat...), các chất khí đơn giản (CO2, N2,...) và nước. Quá
trình này được gọi là quá trình oxy hóa.
Căn cứ vào hoạt động của vi sinh vật có thể chia phương pháp sinh học thành
3 nhóm chính như sau:
1.4.1. Các Phương Pháp Hiếu Khí
Phương pháp hiếu khí dựa trên nguyên tắc là các vi sinh vật hiếu khí phân
hủy các chất hữu cơ trong điều kiện có oxy.
Chất hữu cơ + O2 =>H2O + CO2 + NH3 + ...
Các phương pháp xử lý hiếu khí thường hay sử dụng: Phương pháp bùn hoạt
tính: dựa trên quá trình sinh trưởng lơ lửng của vi sinh vật. Và phương pháp lọc
sinh học: dựa trên quá trình sinh trưởng bám dính của vi sinh vật.
 Phương pháp bùn hoạt tính
Bùn hoạt tính là tập hợp những vi sinh vật khác nhau, chủ yếu là vi khuẩn,
kết lại thành các bông với trung tâm là các hạt chất rắn lơ lửng trong nước (cặn
lắng chiếm khoảng 30 – 40% thành phần cấu tạo bông, nếu hiếu khí bằng thổi khí
và khuấy đảo đầy đủ trong thời gian ngắn thì con số này khoảng 30%, thời gian dài

khoảng 35%, kéo dài tới vài ngày có thể tới 40%). Các bông này có màu vàng nâu
dễ lắng có kích thước từ 3 – 100μm
Bùn hoạt tính có khả năng hấp phụ (trên bề mặt bùn) và oxy hóa các chất
hữu cơ có trong nước thải với sự có mặt của oxy.
 Quá trình xử lý nước thải bằng bùn hoạt tính bao gồm các bước
Giai đoạn khuếch tán và chuyển chất từ dịch thể (nước thải) tới bề mặt các
tếbào vi sinh vật.
9


Hấp phụ: khuếch tán và hấp phụ các chất bẩn từ bề mặt ngoài các tế bào qua
màng bán thấm.
Quá trình chuyển hóa các chất đã được khuếch tán và hấp phụ ở trong tế bào
vi sinh vật sinh ra năng lượng và tổng hợp các chất mới của tế bào.
 Phương pháp lọc sinh học
Là phương pháp dựa trên quá trình hoạt động của vi sinh vật ở màng sinh
học, oxy hóa các chất bẩn hữu cơ có trong nước. Các màng sinh học là các vi sinh
vật (chủ yếu là vi khuẩn) hiếu khí, kỵ khí, tùy nghi. Các vi khuẩn hiếu khí được tập
trung ở màng lớp ngoài của màng sinh học. Ở đây chúng phát triển và gắn với giá
mang là các vật liệu lọc (được gọi là màng sinh trưởng gắn kết hay sinh trưởng
bámdính).
 Bể lọc sinh học nhỏ giọt
Bể lọc sinh học nhỏ giọt dùng để xử lý sinh học hoàn toàn nước thải, đảm
bảo BOD trong nước thải ra khỏi bể lắng đợt hai dưới 15 mg/l.
Bể có cấu tạo hình chữ nhật hoặc hình tròn trên mặt bằng. Do tải trọng thủy
lực và tải trọng chất bẩn hữu cơ thấp nên kích thước vật liệu lọc không lớn hơn
30mm thường là các loại đá cục, cuội, than cục. Chiều cao lớp vật liệu lọc trong bể
từ 1,5 – 2 m. Bể được cấp khí tự nhiên nhờ các cửa thông gió xung quanh thành
với diện tích bằng 20% diện tích sàn thu nước hoặc lấy từ dưới đáy với khoảng
cách giữa đáy bể và sàn đỡ vật liệu lọc cao 0,4 - 0,6 m. Để lưu thông hỗn hợp nước

thải và bùn cũng như không khí vào trong lớp vật liệu lọc, sàn thu nước có các khe
hở. Nước thải được tưới từ trên bờ mặt nhờ hệ thống phân phối vòi phun, khoan lỗ
hoặc máng răng cưa.
 Bể Aerotank: Khi nước thải vào bể thổi khí (bể Aerotank), các bông bùn
hoạt tính được hình thành mà các hạt nhân của nó là các phân tử cặn lơ
lửng. Các loại vi khuẩn hiếu khí đến cư trú, phát triển dần, cùng với các
động vật nguyên sinh, nấm, xạ khuẩn,… tạo nên các bông bùn màu nâu
sẫm, có khả năng hấp thụ chất hữu cơ hòa tan, keo và không hòa tan phân
tán nhỏ. Vi khuẩn và sinh vật sống dùng chất nền (BOD) và chất dinh
dưỡng (N, P) làm thức ăn để chuyển hoá chúng thành các chất trơ không
hoà tan và thành tế bào mới. Trong Aerotank lượng bùn hoạt tính tăng dần
lên, sau đó được tách ra tại bể lắng đợt hai. Một phần bùn được quay lại
10


về đầu bể Aerotank để tham gia quá trình xử lý nước thải theo chu trình
mới.
 Bể UASB (Upflow anaerobic Sludge Blanket)
Nước thải được đưa trực tiếp vào phía dưới đáy bể và được phân phối đồng
đều, sau đó chảy ngược lên xuyên qua lớp bùn sinh học dạng hạt nhỏ (bông bùn) và
các chất hữu cơ bị phân hủy.
Các bọt khí mêtan và NH3, H2S nổi lên trên và được thu bằng các chụp thu khí
để dẫn ra khỏi bể. Nước thải tiếp theo đó chuyển đến vùng lắng của bể phân tách 2
pha lỏng và rắn. Sau đó ra khỏi bể, bùn hoạt tính thì hoàn lưu lại vùng lớp bông bùn.
Sự tạo thành bùn hạt và duy trì được nó rất quan trọng khi vận hành UASB.
Thường cho thêm vào bể 150 mg/l Ca2+ để đẩy mạnh sự tạo thành hạt bùn và 5
÷ 10 mg/l Fe2+ để giảm bớt sự tạo thành các sợi bùn nhỏ. Để duy trì lớp bông bùn ở
trạng thái lơ lửng, tốc độ dòng chảy thường lấy khoảng 0,6 ÷ 0,9 m/h.

1.4.2. Các Phương Pháp Kỵ Khí

Dựa trên sự chuyển hoá vật chất hữu cơ trong điều kiện không có oxy nhờ rất
nhiều loài vi sinh vật yếm khí tồn tại trong nư ớc thải. Sản phẩm của quá trình là
CH4, CO2, N2 , H2S, NH3 trong đó CH4 chiếm nhiều nhất.
Phân hủy kị khí có thể chia làm 6 quá trình
 Quá trình lên men Metan gồm 3 giai đoạn
- Pha phân hủy: Chuyển các chất hữu cơ thành hợp chất dễ tan trong nước.
- Pha chuyển hóa axit: các vi sinh vật tạo thành axit gồm cả vi sinh vật kỵkhí và vi
sinh vật tùy nghi. Chúng chuyển hóa các sản phẩm phân hủytrung gian thành các
axít hữu cơ bậc thấp, cùng các chất hữu cơ khác như: axit hữu cơ, axit béo, rượu,
axit amin, glyxerin, H2S, CO2, H2.
11


- Pha kiềm: Các vi sinh vật Metan đích thực mới hoạt động. Chúng là những vi sinh
vật kỵ lhí cực đoan, chuyển hóa các sản phẩm của pha axitthành CH4 và CO2. Các
phản ứng của pha này chuyển pH của môi trường sang kiềm.
1.5 XỬ LÝ BÙN CẶN
Nhiệm vụ của xử lý cặn (cặn được tạo nên trong quá trình xử lý nước thải):
- 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 các tạp chất không tan kích thước lớn:cặn bả thực vật, giấy,
giẻlau...) được giữ lại ở song chắn rác có thể chở đến bãi rác (nếu lượng rác không
lớn) hay nghiền rác và sau đó dẫn đến bể mêtan để tiếp tục xử lý.
Cát từ bể lắng được dẫn đến sân phơi cát để làm ráo nước và chở đi sử
dụngvào mục đích khác.
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: thiết bị lọc chân không, thiết bị lọc ép dây đai, thiết bị ly tâm cặn...). Độ ẩmcủa
cặn sau xử lý đạt 55-75%.

Máy ép băng tải: bùn được chuyển từ bể nén bùn sang máy ép để giảm tối
đalượng nước có trong bùn. Trong quá trình ép bùn ta cho vào một số polyme để
kếtdính 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 máybơm chân
không cặn bị ép vào vải bọc.
Quay li tâm: Các bộ phận cơ bản là rôtơ hình côn và ống rỗng ruột. Rôtơ vàống
quay cùng chiều nhưng với những tốc độ khác nhau. Dưới tác động của lực li tâm
các phần rắn của cặn nặng đập vào trường của rôtơ và được dồn lăn đến khe hở,đổ
ra thùng chứa bên ngoài.
Lọc ép: Thiết bị lọc gồm một số tấm lọc và vải lọc căng ở giữa nhờ các trụclăn.
Mỗi một tấm lọc gồm hai phần trên và dưới. Phần trên gồm vải lọc, tấm xốp và
ngăn thu nước thấm. Phần dưới gồm ngăn chứa cặn. Giữa hai phần có màng đàn
hồi không thấm nước.

12


Để tiếp tục làm giảm thể tích cặn có thể thực hiện sấy bằng nhiệt với nhiều
dạng khác nhau: thiết bị sấy dạng trống, dạng khí nén, băng tải....Sau khi sấy, độ
ẩm còn 25-30% và cặn ở dạng hạt dễ dàng vận chuyển.
Đối với trạm xử lý công suất nhỏ, việc xử lý cặn có thể tiến hành đơn giản hơn: nén
sau đó làm ráo nước ở sân phơi cặn trên nền cát.
B. Cơ sở lựa chọn công nghệ:
Lưu lượng nước thải sinh hoạt:
Qsh = 12000 m3/ngđ
Tiêu chuẩn thải nước sinh hoạt: q= 80l/ng.ngđ
Lấy bằng 80 % lượng nước cấp cho sinh hoạt và có 90% dân số được cấp nước.
QthaiSH = = 12000 m3/ngđ => Ntt = 166667 người
Lưu lượng nước thải tính toán


Lưu lượng nước thải tính toán trung bình ngày
Lưu lượng nước thải trung bình giờ
(m3/h)

Lưu lượng nước thải trung bình giây:
(m3/ngđ)
Theo TCVN 7957 : 2008, mục 4.1.2, trang 11 và điều kiện khu vực dự án và lưu
lượng nước thải trung bình ngày chọn hệ số không điều hòa ngày của nước thải đô
thị Kng = 1.2, hệ số không điều hòa chung giờ max là k1=1.575, giờ min k2=0.605.
 Lưu lượng nước thải giờ dùng nước lớn nhất :


 Lưu lượng nước thải giờ dùng nước nhỏ nhất :

NỒNG ĐỘ CÁC CHẤT TRONG NƯỚC THẢI.
Nồng độ các chất đưa vào mạng lưới
•

BOD5 =810 mg/l

•

SS = 310 mg/l

•

N-NH4 = 88 mg/l

Yêu cầu nước thải đầu ra

13


•

BOD5 ≤ 50 mg/l

•

SS ≤ 100mg/l

•

N-NH4 ≤ 10 mg/

Theo số liệu cho thấy nước thải bị nhiễm bẩn bởi chất hữu cơ và chất rắn lơ lửng
lớn. Hàm lượng SS vượt so với tiêu chuẩn, hàm lượng BOD5, vàN-NH4 vượt so với
tiêu chuẩn.
Để xây dựng một hệ thống xử lý hoàn chỉnh, nhằm xử lý triệt để các thành phần ô
nhiễm trong nước thải và tránh sự phát sinh mùi hôi thối do nước thải trực tiếp ra
môi trường tự nhiên ảnh hưởng đến sức khỏe con người và hệ sinh thái, công nghệ
hợp lý áp dụng là sử dụng quá trình sinh học hiếu khí. Dây chuyền công nghệ được
tính toán, lựa chọn dựa trên số liệu lưu lượng và thành phần của nước thải đầu vào
trạm xử lý.
Yêu cầu chất lượng nước thải sau khi xử lý đạt tiêu chuẩn cho phép đối với nước
thải sinh hoạt theo tiêu chuẩn Việt Nam (Quy chuẩn 14 : 2008 BTNMT – loại B).
NHIỆM VỤ THIẾT KẾ
Thiết kế hệ thống xử lý lượng nước thải sinh hoạt có công suất thải là:
12000m3/ngày đêm.
Thiết kế sơ đồ công nghệ phù hợp với thực tế đạt kinh tế và hiệu quả nhất.

Xây dựng các hạng mục công trình trên một khuông viên có sẵn.
Tính toán các thiết bị, các công trình chính, công trình phụ trợ

Phương án thiết kế 1
Nước thải

TrạmTrạm
thổi khí
Clo

Song chắn rác
BểBểlắng
Xả
Biofin
Bể
Mương
ra
đứng
tiếp
nguồn
nhỏ
xúc
oxi
đợtgiọt
II
Bể
điều
hòa
Bể
lắng

cát

14

Máy ngiền rác
Máy
nén
Mêtan
bùn
SânBể
phơi
cátcơ khí


Thuyết minh sơ đồ công nghệ:
Ở phương án này, nước thải ở các hố thu có đặt lưới chắn rác, tại đây rác có kích
thước lớn được giữ lại và nhờ máy nghiền rác chuyển rác xuống bể mêtan. Sau đó
nước thải được dẫn tới bể lắng cát , tại đây những hạt cát, sạn ,các hạt có kích
thước lớn sẽ được giữ lại. Ở đây, có hai bể lắng cát sẽ thay nhau làm việc. Nước
thải tiếp tục được đưa tới bể lắng đứng, tại đây nước thải được dẫn vào ống trung
tâm, chuyển động từ dưới lên theo phương thẳng đứng từ dưới lên, cặn từ trên rơi
xuống đáy bể và được xả định kì. Hàm lượng cặn lơ lửng ở đầu ra là 100 mg/l, hàm
lượng BOD5 là 50 mg/l( chọn BOD sau bể lắng đợt 1 giảm 20%). Qua bể lọc sinh
Bể lắng đứng đợt I
học cao cải hàm lượng BOD giảm xuống đạt tiêu chuẩn loại B là 50mg/l, một phần
tuần hoàn nước lại đầu bể( tại vì BOD5 đầu bể =810 mg/l > 250 mg/l ) . Nước thải
tiếp tục được chuyển qua bể lắng đứng đợt II hàm lượng cặn lơ lửng giảm xuống
đạt tiêu chuẩn loại B là 100mg/l,bùn được dẫn vào bể mêtan. Sau đó nước thải
được dẫn qua hệ thống máng trộn tại đây người ta cho clo để trộn đều nước thải với
clo trước khi cho vào bể lắng tiếp xúc ,tại đây nước được khử trùng bằng Clo trước

khi dẫn ra sông .Rác từ máy nghiền rác và bùn từ bể lắng đứng đợt 1 và bể lắng đợt
2 được dẫn vào bể mê tan.Sau đó nhờ máy ép bùn đóng thành viên và chuyển đi.

15


Phương án thiết kế 2:
Song chắn rác

Máy nghiền rác

Bể lắng cát

Sân phơi cát

Bể điều hòa
Bùn

Bể lắng I

Trạm khí nén
Mương oxy

Bể mêtan

Bể lắng II

Máng trộn

Clo

Trạm cấp Clo

Sân phơi bùn

Bể tiếp xúc

Nguồn ra

16


 So sánh 2 phương án:

So sánh
Ưu điểm

Phương án 2

Phương án 1

Chiếm diện tích xây dựng - Vận hành tương đối đơn
nhỏ hơn bởi số lượng công trình giản.
ít hơn. Ít nhạy cảm với các hợp - Phù hợp cho các loại nước
chất gây ức chế.
thải có hàm lượng COD từ thấp
đến cao.
Nhược điểm - Xây dựng và quản lý phức - Không phù hợp với nước thải
tạp.
có SS cao.

- Đòi hỏi người quản lý có - Dễ bị bít kín ở bể lọc sinh
chuyên môn cao.
học nhỏ giọt.
- Chi phí vận hành cao vì cần
nhiều máy thổi khí nên tốn nhiều
năng lượng.
-

Kết luận: Tính toán theo phương án 1 dùng công trình sinh học là biofin nhỏ giọt

17


CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ
Tính toán các công trình đơn vị
Ngăn tiếp nhận
Dựa vào lưu lượng nước thải trong giờ lớn nhất qmaxh = 787,5 m3/h ta chọn 1 ngăn
tiếp nhận với các thông số sau (tham khảo bảng 3.1 trang 319 sách tính toán thiết
kế công trình xử lý nước thải đô thị và công nghiệp do pGS-TS Trần Đức Hạ chủ
biên ) :
Bảng 2.1 kích thước ngăn tiếp nhận.
Q (m3/h)
1000 –
1400

Đường kính
ống áp lực (2
ống)
250

Kích thước của ngăn tiếp nhận
A

B

H

H1

h

h1

b

200
0

230
0

200
0

160
0

75
0

750

60
0

Mương dẫn nước thải
Mương dẫn nước thải từ ngăn tiếp nhận đến song chắn rác có tiết diện hình chữ
nhật. Tính toán thủy lực của mương dẫn (xác định: độ dốc i, vận tốc v, độ đầy h)
dựa vào bảng tính toán thủy lực. Kết quả tính toán thủy lực của mương dẫn được
ghi ở bảng sau.Tra bảng tính toán thủy lựccống và mương thoát nước của PGS.TS
Trần Hữu Uyển:
Bảng2.2 Thuỷ lực mương dẫn nước thải sau ngăn tiếp nhận
Các thông số thủy lực
Lưu lượng tính toán (l/s)

max
S

Độ dốc i

q =274,4
0.0016

Chiều rộng b (mm)

800

Vận tốc

0.97

v (m/s)

Độ đầy h (m)
0.47
2.1 Song chắn rác:
Nhiệm vụ của song chắn rác là giữ lại các loại rác thô có kích thước lớn trong nước
thải, tạo điều kiện thuận lợi cho việc hoạt động của xử lý phía sau. Chọn bộ song
chắn rác loại đặt cố định , cào rác bằng cơ giới và có máy nghiền rác.
Tính toán song chắn rác.
18


-

Chiều sâu của lớp nước ở song chắn rác lấy bằng độ đầy tính toán của
mương dẫn: h1 = hmax = 0,47 (m)
Số khe hở giữa các thanh song chắn rác:
Chọn 39 khe hở.
Trong đó: q: Lưu lượng lớn nhất của nước thải, qmax= 0,2744 m3/s
b: Khoảng cách giữa các khe hở, b = 0,02m.
(Theo TCVN 7957:2008)
vtt: Tốc độ nước chảy qua song chắn. vtt = 0,8 m/s.
h1: Chiều sâu lớp nước qua song chắn.
Kz: Hệ số tính đến mức độ cản trở dòng chảy do hệ thống cào rác
của song chắn cơ giới, Kz = 1,05.
Chiều rộng song chắn rác:
Bs = d (n-1) +b.n = 0,008. (39-1)+0,02.39 = 1,084 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= 0,97 m/s.
K: Hệ số tính đến sự tăng tổn thất do vướng mắc rác ở song chắn,
K=2÷3. 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 ngang của thanh song chắn, với
tiết diện hình chữ nhật, chọn β=2,42.
S: Chiều dày mỗi thanh, S=0,008m.
b: Chiều rộng mỗi khe hở, b=0,02m.
α: Góc nghiêng so với mặt phẳng ngang, lấy α=600
Như vậy:
19


-

Chiều dài ngăn mở rộng trước song chắn:

-

Trong đó: : Góc mở của mương trước song chắn rác,
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 20mm thì
a=8 l/ng.năm.
Ntt: Dân số tính toán theo chất rắ lơ lửng

-

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:

Tổng song chắn rác là 2, trong đó 1 công tác, 1dự phòng.

2.2 Tính toán bể lắng cát.
- Chiều dài bể lắng cát tính theo công thức 3.13 SGT-ts.Trần Đức Hạ:
L = = = = 8,05 (m)
Trong đó:
+ K – hệ số phụ thuộc vào kiểu bể lắng, lấy K = 1,3
+ U0 – độ thô thủy lực của hạt cát, lấy U0 = 24,2 mm/s
+ v – vận tốc của nước trong bể, v = 0,3 m/s
+ h - chiều cao công tác của bể lắng cát ngang, H = 0,25 – 1m (mục
8.3.4.a TCVN 7957), chọn H = 0,5m
- Chọn bể lắng cát gồm 2 đơn nguyên, 1 đơn nguyên công tác và 1 đơn
nguyên dự phòng, ta có kích thước mỗi đơn nguyên:
-

20


Diện tích mặt thoáng F của nước thải trong đơn ngyên được tính theo công
thức :
F = = = 11,3
- Chiều ngang tổng cộng của đơn nguyên :
B = = = 1,4 m
- Thể tích phần chứa cặn của bể lắng cát ngang được tính theo công thức :
W = = = 3,33m3
Trong đó : N : dân số
P : lượng cát giữ lại trong bể lắng cát cho 1 người trong ngày đêm lấy
theo TCVN 7957-2008
t : chu kì xả cát t 2 ngày đêm ( để tránh sự phân hủy cặn cát )
Chọn t = 1 ngày đêm.
- Chiều cao lớp cát trong bể lắng cát ngag trong 1 ngày đêm:
= = = 0,6 (m)

Trong đó: n : số đơn nguyên công tác
- Chiều cao xây dựng của bể lắng cát ngang :
= + + = 0,5 + 0,7 + 0,5 = 1,7 (m)
Trong đó: : chiều cao bảo vệ chọn bằng 0,5m.
Tính toán sân phơi cát :
Diện tích hữu ích của sân phơi cát :
F = = = 243 m2
Trong đó: : chiều cao lớp bùn cát trong năm chọn từ 4-5m (ở đây ta chọn 5 năm)
- Chọn sân phơi cát gồm 2 ô , kích thước mỗi ô trong mặt bằng 10 x 30 m
Tổng diện tích của sân phơi cát là 300.2 m = 600 m2
Hàm lượng chất rắn lơ lửng còn lại sau bể lắng cát:
SS= Cbđ.(100-5)% = .(100-5)/100= 279,8 mg/l
Hàm lượng BOD còn lại sau bể lắng cát:
BODsau= CBOD.(100-5) %= .(100-5)/100 = 731 mg/l
2.3 Bể điều hòa
Bể điều hòa dùng để điều hòa lưu lượng và nồng độ chất bẩn trong chất thải.
thể tích theo lưu lượng và nồng độ nguồn thải 12000m3/ngđ
- Chọn bể hình chữ nhật gồm 3 bể hoạt động và 1 bể dự phòng.
- Chọn thời gian lưu nước của bể điều hòa t = 4h
-

21


Thể tích hữu ích của bể điều hòa:
V = Qtb × t = 500 × 4 = 2000 (m3) [TL6]
Trong đó: Qtb : Lưu lượng trung bình giờ, Qtb = 500 (m3/h)
- Kích thước xây dựng của bể điều hòa.
- Chọn chiều cao xây dựng của bể là h = 5 m [TL7]
- Chiều cao bảo vệ hbv = 0,5 m.

- Chiều cao của bể là: H = h + hbv = 5,5 (m)
- Diện tích ngang của bề điều hòa là:
F = = = 364 (m2) [TL6]
- Chọn số bể là : N = 4 bể
- Diện tích ngang của 1 bể là : f = F/N = 364/ 4 = 91 (m2)
 Kích thước xây dựng : L × B = 16,5m × 5,5m
Thể tích xây dựng bể điều hòa : Vđh = 16,6 × 5,5 × 5,5 = 500 (m3)
Hệ thống cấp khí cho bể điều hòa
- Chọn hệ thống khấy trộn bể điều hòa bằng hệ thống thổi khí. Lượng khí nén
cần thiết cho thiết bị khấy trộn:
Qkhí = qkk × Vđh = 0.015 × 500 = 7,5 (m3/phút) = 0,125 (m3/s)
-

Trong đó:

÷

qkk : Tốc độ cấp khí trong bể điều hòa, qkk = 0,01 0,015(m3/m3.phút),
chọn qkk = 0,015(m3/m3.phút) [ trang 42_TL5]
Vđh : Thể tích bể điều hòa.
÷

Chọn thiết bị phân phối khí là đĩa phân phối khí thô, lưu lượng thiết kế 7
10(m3/h). Đĩa phân phối thô tạo ra bọt khí kích thước lớn có chức năng khấy trộn
tốt.
- Số đĩa cần bố trí trong bể :
n = = =56.25 (đĩa), chọn 58 đĩa.
r : Là lưu lượng khí , r = 8 (m3/h)
Độ sâu nhập nước của đĩa phân phối khí: h = 4.3 m , cách đáy bể 0,2 m
Chọn đường ống và cách bố trí

- Lưu lượng khí cung cấp cho bể là:
Qkk = n x r = 58 x 8 = 464 (m3/h) = 0,13 (m3/s) = qkk
Vậy:
Lưu lượng khí cần cung cấp cho bể điều hòa là 0,13 (m3/s). Chọn 1 ống dẫn
÷

khí chính và 7 ống nhánh (8 đĩa/ nhánh) . Vận tốc khí trong ống Vkk = 10 15 m/s,
có thể chọn vkk = 15m/s.
22


-

-

Đường kính ống chính :
D = = = 0,11 (m)
Chọn hệ thống cấp khí chính bằng ống sắt tráng kẽm có Ø = 110mm
Đường kính ống nhánh
d = = = 0,035 (m), chọn d = 0.04 (m)
Vống là vận tốc khí trong ống chính, Vống = 10 ÷ 15 m/s, chọn Vống = 15m/s.
Chọn hệ thống cấp khí nhánh bằng ống sắt tráng kẽm có Ø = 40mm
Tính toán máy thổi khí::
Áp lực cần thiết của hệ thống phân phối khí
Hk = hd + hc + hf + H
Trong đó : hd : tổn thất áp lực do ma sát dọc theo chiều dài ống dẫn
hc : tổn thất cục bộ, hd + h c ≤ 0,4m
hf : tổn thất qua thiết bị phân phối khí, hf ≤ 0,5 m, chọn hf = 0,5 m
H : chiều cao công tác của bể điều hòa, H = 4 m
 Hk = 0,4 + 0,5 + 4 = 4.9 (m)

- Áp lực không khí sẽ là:
P = = = 1,47 atm
Công suất máy thổi khí

Với

G : Trọng lượng dòng không khí của bể (kg/s)
γ

G = Qkhí × = 0,13 × 1,3 = 0.169 kg/s
Qkhí : Lưu lượng không khí, Qkhí = 0,13 m3/s
γ

γ

: Khối lượng riêng không khí, = 1,3 kg/s
R: Hằng số khí, đối với không khí R = 8,314 kJ/kmol0K
T : Nhiệt độ tuyệt đối của không khí đầu vào (0K) = 273 + 27 = 300 0K
P1 : Áp suất tuyệt đối của không khí đầu vào = 1 atm
P2 : Áp suất tuyệt đối của không khí ra = 1.52 atm
n= (đối với không khí là k = 1. 395)
29,7 : hệ số chuyển đổi
η: hiệu suất máy nén khí 80%

23


Chọn 4 máy thổi khí , công suất mỗi máy 7,2 kW hoạt động luân phiên.
Tính toán các ống dẫn nước vào và ra bể điều hòa:
Đường ống nước :

D = = = 0,45(m)
÷

v : Vận tốc nước chảy trong ống (v=0,9 1,5 m/s), chọn v = 1.5m/s
Qmax.s: Lưu lượng nước thải lớn nhất giây, Qmax.s= 0,22 m3/s
Chọn ống nhựa PCV có đương kính Ø200 mm cho mỗi bể điều hòa
Kiểm tra lại vận tốc nước vào bể:
v = = = 1.4 (thỏa mãn điều kiện)
Bơm nước thải
Chọn 4 máy bơm để bơm nước thải từ bể điều hòa. 3 hoạt động một dự phòng.
N = = = 26,9 (kW)
Trong đó: Q: Lưu lượng nước thải, Q = 0,22(m3/s)
H: Chiều cao cột áp, H = 10 (m)
ρ

: Khối lượng riêng của nước (kg/m3)

η

÷

η

: Hiệu suất chung của bơm từ 0,72 0,93, chọn =0,8
Công suất bơm thực: (lấy bằng 120% công suất tính toán)
×

×

Nthực = N 1,2 = 26,9 1,2 = 32,3 (kW)

2.4 Tính toán bể lắng đứng 1
 Nhiệm vụ:
- Bể lắng được thiết kế để loại bỏ bằng trọng lực các hạt cặn có trong nước
theo dòng chảy liên tục vào bể và ra bể
- Giữ lại các chất hữu cơ không tan trong nước thải trước khi thải vào các bể
xử lý sinh học. Các bể lắng có thể bố trí nối tiếp nhau.
 Tính toán
Độ lớn thủy lực:
Uo= – w
Trong đó:
+ : hệ số kể tới ảnh hưởng của nhiệt độ của nước đối với độ nhớt lấy theo
bảng 31(TCVN 7 957:2008). Ở 20oC =1.

24


+ Chọn chiều cao công tác của bể lắng H1=3m, theo bảng 34 (TCVN
7957:2008).→ =1,21.( đối với lắng đứng )
+ w là thành phần thẳng đứng của tốc độ của nước thải trong bể lấy theo bảng
32.
+ Chọn vận tốc lắng v= 0,5 mm/s.→w=0
+ K: hệ số phụ thuộc loại bể lắng và cấu tạo của thiết bị phân phối và thu
nước..
Với bể lắng đứng K = 0,35.
+ t: thời gian lắng trong hình trụ theo bảng 33.
Với C=253,6(mg/l), E=50%, n=0,25( hệ số kết tụ) được t=762,2s
 Vậy ta có: Uo= – 0= 1,15(mm/s)
Q = 12000(m3/nđ) = 500(m3/h) Chọn 8 bể lắng đứng..
- Bán kính 1 bể lắng đứng:
R= = = 3,7 (m)

Chọn R=4m → D=8m
Vận tốc nước trong ống trung tâm ( theo TCVN 7957:2008) không lớn hơn
30mm/s. Lấy v=30mm/s=0,03m/s.
- Đường kính ống trung tâm:
Dống= = =0,9(m)
Theo TCVN 7957:2008
+ chọn chiều dài ống trung tâm bằng chiều cao tính toán vùng lắng=3m có
miệng phễu và tấm hắt cố định ở phía dưới.
+ Đường kính và chiều cao của phễu lấy bằng 1,5 đường kính trung tâm:
d=1,5Dống =1,4m.
+ Đường kính tấm hắt bằng 1,3 đường kính miệng phểu dth=1,3.1,5=1,95m.
Lấy dth=2m
+ Góc nghiêng giữa bề mặt tấm hắt với mặt phẳng ngang 17o.
+ Chiều cao từ mặt dưới của tấm hắt đến bề mặt lớp cặn là 0,3m
+ Chọn đường kính đáy nhỏ của hình nón cụt: dn=0,6m
- Chiều cao phần hình nón của bể lắng đứng:
h=h2+h3= ().tg=().tg50=4,4(m).
h2 - là chiều cao lớp trung hòa, m.
25