báo cáo thực hành môn xử lý chất thải

BÁO CÁO THỰC HÀNH MÔN XỬ LÝ CHẤT THẢI

Giáo viên hướng dẫn: Ths. Lý Thị Thu Hà

Nhóm:4 thứ 6 tiết 13.


Bài 2: Xử lý nước thải

1.

Mục tiêu nghiên cứu

2. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

3. Nội dung nghiên cứu

4. Phương pháp nghiên cứu

5. Kết quả nghiên cứu


1. Mục tiêu nghiên cứu
. Xác định lượng nước thải sinh hoạt
.Tính toán 1 công trình xử lý nước thải (Bể UASB)

2. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Khu vực thu gom rác thải của nhóm là TDP Đào Nguyên – TT. Trâu Quỳ - H.Gia lâm
Khu vực có 187 hộ với khoảng 4000 người bao gồm cả sinh viên

Tiến hành điều tra 9 hộ với 34 khẩu

- TP.Hà Nội.


3. Nội dung nghiên cứu

Bài tiểu luận hướng tới việc xử lý 2 nội dung chính





Nội dung 1: Điều tra nguồn thải
Xác định được nguồn thải
Xác định lưu lượng nước thải và hệ số phát sinh

Nội dung 2: Tính toán thiết kế công trình xử lý nước thải


Xác định lưu lượng thải



Xác định hệ số phát thải

4. Phương pháp nghiên cứu

Phương pháp sử dụng thông tin thứ cấp : phỏng vấn từng hộ gia đình, xin số liệu từ hóa đơn điện nước của chủ
nhà cho thuê trọ

5. Kết quả nghiên cứu

Nội dung 1: Khảo sát nguồn thải
Đối tượng nghiên cứu
-Địa điểm khảo sát : Khu vực thu gom rác thải của nhóm là TDP Đào Nguyên – TT. Trâu Quỳ - H.Gia lâm - TP.Hà Nội.

Chất thải : nước thải sinh hoạt
Nguồn thải : Chủ yếu do hoạt động vệ sinh cá nhân, tắm rửa, nấu ăn, giặt giũ, nước lau sàn vệ sinh phòng, nước thải
từ các bồn cầu đã qua hầm tự hoại, vì thế lượng nước dùng hàng tháng hầu như được thải hết ra ngoài. Nước thải qua
đường ống dẫn đi vào hệ thống cống thải chung sau đó mới thải ra môi trường tiếp nhận. Đặc trưng của nước thải sinh
hoạt ở khu vực này chứa thành phần chất hữu cơ (BOD), cặn lơ lửng, mùi, nhiều vi sinh vật gây bệnh, N, P

Cách tiến hành
Tiến hànhkhảo sát lượng nước thải bằng cách hỏi trực tiếp lượng nước dùng hàng tháng.
Xin hóa đơn tiền nước trong vòng 3 tháng liên tiếp.


Bảng 1: Kết quả khảo sát lượng nước sử dụng.

Kết quả số nước

STT

Tên chủ hộ

Số khẩu

Nghề nghiệp

Tháng 8

Tháng 9

Tháng 10

1

Phạm Văn Sử

5

Buôn bán

22

22

20

2

Lê Thị Yên

2

Về hưu

4

5

4

3

Phạm Hoàng Giang

6

Công nhân

19

17

18

4

Lê Thị Lý

3

Giáo viên

11

9

10

5

Nguyễn Văn Long

4

Buôn bán

17

16

14

6

Phan Mạnh Hùng

3

Công nhân

7

9

9

7

Võ Minh Tiến

4

Công nhân

13

11

13

8

Nguyễn Văn Kiên

4

Dược sỹ

15

12

12

9

Lê Văn Minh

3

Thợ điện

9

11

11

117

112

111

Tổng

34


Do lượng nước dùng hầu như được thải hết ra ngoài môi trường nên ta khảo sát lượng nước đầu vào để tìm lưu lượng
nước thải.

Lượng nước dùng trung bình ngày là

3
Lần 1( tháng 8) là 3,8m / ngày

3
Lần 2 ( tháng 9) là 3,7 m / ngày
3
Lần 3( tháng 10) là 3,6 m / ngày

Hệ số phát sinh nước thải là:

3
Lần 1( tháng 8) là 0,111m / người, ngày
3
Lần 2( tháng 9) là 0,109 m / người, ngày
3
Lần 3( tháng 10) là 0,105 m / người, ngày
3
Hệ số phát sinh nước thải TB là 0,108 m / người, ngày
 


Nội dung 2: Tính toán 1 công trình xử lý nước thải (Bể Aerotank)
1. BỂ AEROTANK :
Các thông số đầu vào của bể aerotank:

Bảng 1 Thông số đầu vào và đầu ra của bể aerotank  

Thông số

Đơn vị

Giá trị đầu vào

Giá trị đầu ra.

SS

mg/l

327,5

100

COD

Mg/l

3420

150

BOD5

mg/l

1171,8

50

Lưu lượng trung bình

3
m /ngày

18875


Ta chọn các thông số thiết kế bể aerotank như sau:

Bảng 2 Các thông số thiết kế bể aerotank

Thông số

Ký hiệu

Giá trị

Tỉ số MLVSS:MLSS

MLVSS:MLSS

0,8

Hàm lượng bùn hoạt tính sinh ra trong bể aerotank

MLVSS

2000

mg/l

Hàm lượng bùn tuần hoàn

Xr

8000

mgVSS/l

Thời gian lưu bùn trung bình trong bể aerotank

θc

10

ngày

Cặn có thể phân hủy sinh học

Đơn vị

65%

Hàm lượng vi sinh đầu vào

Xo

0

Độ tro của cặn hữu cơ lơ lửng ra khỏi bể

Z

0,3 (70% lượng cặn bay hơi)

Hệ số sản lượng

Y

0,5

mg bùn/ mg BOD5

Hệ số phân hủy nội bào

Kd

0,06

Ngày

Hệ số chuyển đổi BOD5:COD

f

0,68

-1


* Tính BOD hòa tan trong nước thải đầu ra
5

BOD5(ra)=BOD5hòa tan đi ra từ bể aerotank + BOD5chứa trong cặn lắng lơ lửng đầu ra
Nước thải đầu ra chứa 50mg/l cặn sinh học, trong đó 65% cặn dễ phân hủy sinh học: 65% x 50 = 32,5 mg/l

Lượng oxy cần cung cấp để oxy hóa hết lượng cặn này được tính dựa vào phương trình phản ứng:

C5 H 7 O 2 N + 5 O 2

113 mg
1mg

5 CO2 + 2 H2O + NH3 + năng lượng

160mg
1,42mg

( lượng oxy cung cấp này chính là BOD20 của phản ứng)
Lượng cặn hữu cơ tính theo COD :
32,5mgSS/l ×1,42mg Oxy/mg tế bào × 0,7 = 32,305mg/l

Lượng BOD5 trong cặn ra khỏi bể lắng = 0,68 x 32,305 mg/l = 21,967 mg/l
BOD5 hoà tan dòng ra:
50 mg/l = S + 21,967 mg/l  S = 28,033mg/l


•Xác định hiệu quả xử lý E:
Hiệu quả xử lý của bể aerotank theo BOD hoà tan:
5

E=

So − S
1171,8 − 28,033
x100 =
x100 = 97,6(%)
So
1171,8

Hiệu quả xử lý BOD tổng cộng :
5

Etc =

1171,8 − 50
x100 = 95,73(%)
1171,8


Xác định thể tích bể aerotank
Từ CT

X=

θ cY ( S o − S )
và
θ c (k aθ c )

θc =

Vr
Q

Trong đó:
θc: thời gian lưu bùn., 10 ngày
3
Q: lưu lượng nước thải, = 786 (m /ngày).
Y: Hệ số sản lượng tế bào, đây là một thông số động học xác định bằng thực nghiệm. Ở trên ta đã chọn Y = 0,5mg VSS/mg BOD 5,
So: hàm lượng BOD5 của nước thải dẫn vào bể aerotank = 1171,8 (mg/l)
S: hàm lượng BOD5 hoà tan của nước thải ra khỏi bể aerotank,
X: hàm lượng chất lơ lửng dễ bay hơi trong hỗn hợp bùn hoạt tính (MLVSS).
-1
Kd: hệ số phân hủy nội bào – đây cũng là thông số động học được xác định bằng thực nghiệm, chọn K d = 0,06 ngày .

Vr =

Từ trên ta suy ra

Vr =

θ c QY ( S o − S )
X (1 + k d θ c )

10 x18875x 0,5x(1171, 8 - 28,033)
= 33732,19
2000x (1 + 10x0,06)

Thời gian lưu nước trong bể aerotank

t=

3

(m )

V 33732,19
=
= 1,79(ngày ) ≈ 43h
Q
18875


•Tính toán đường ống dẫn nước vào bể:
Vận tốc nước chảy trong ống chọn v = 0,6 – 0,9m/s, chọn v = 0,7m/s
3
Lưu lượng nước thải theo giờ là 786,45m /h

Đường kính ống dẫn nước

d=

4Qtb
4 x786,45
=
= 0,13m = 130cm
πxv
πx 24 x3600 x0,7

Chọn ống dẫn nước PVC 15mm


•Kích thước bể aerotank
Chọn chiều cao hữu ích h = 4,5 m; hbv= 0,5 m

Chiều cao tổng cộng :

H = 4,5+ 0,5 = 5 m

F=

Diện tích bề mặt bể:

Vr 33732,19
=
= 7496,04
h
4,5

2
m

Chọn tỉ số rộng : sâu =
5:1

Chiều rộng bể:

B = 5 xh = 5 x 4,5 = 22,5m
L=

Chiều dài bể

F 7496,04
=

= 333,16m
B
22,5

Kích thước bể Aerotank : L x B x H= 333,16 x 22,5 x 5 =
3
37480,5 m


* Lưu lượng bùn dư cần xả bỏ mỗi ngày

Hệ số sản lượng quan sát Yobs

Yobs =

Y
0,5
=
= 0,3125
1 + k dθ c 1 + 0,06 x10

Lượng bùn gia tăng mỗi ngày tính theo MLVSS

Px(vss) =

Yobs .Q.( So − S ) 0,3125 x18875 x(1171,8 − 28,033)
=
= 6746,44(kgVSS / ngày )
10 3
10 3

Tổng lượng cặn lơ lửng sinh ra mỗi ngày

Px ( ss ) =

Px ( vss )
0,8

=

6746,44
= 8433,05(kgSS / ngày )
0,8

Lượng bùn dư cần xử lí = Tổng lượng bùn – lượng SS trôi ra khỏi lắng 2

Mdư(VSS) =8433,05 - 18875x100x10

-3

= 6545,55 (kgSS/ngày)


* Xác định lưu lượng bùn thải Q

θc =

Vr X
Qw X + QX e

⇒

wa

Q

wa

=

Trong đó:
V : thể tích bể aerotank.
r
X: hàm lượng bùn hoạt tính trong bể X = 2000mg VSS/l.
X : nồng độ bùn ở nước thải đầu ra = 0,7 x 100=70 mg/l
e
Xr: nồng độ bùn tuần hoàn = 8000 mg/l
Q : lưu lượng bùn thải.
wa
Q: lưu lượng nước xả tại nguồn.

Từ đó suy ra

Qwa =

33732,19 x 2000 − 18875 x70 x10
= 678,15(m 3 / ngày )
8000 x10

* Lưu lượng bùn tuần hoàn

Lập cân bằng vật chất: QX + Q X = (Q+ Q )X
o
r r
r

Trong đó:
Q: lưu lượng nước thải.
Q : lưu lượng bùn hoạt tính tuần hoàn.
r
X : hàm lượng cặn lơ lững đầu vào aerotank (coi X­ = 0).
o
o
X: hàm lượng bùn hoạt tính trong bể aerotank.
X : hàm lượng của lớp bùn lắng hoặc bùn tuần hoàn.
r

Khi đó tương đương:

Q X = (Q + Q )X
r r
r
QX = Q (X – X)
r r

Tỉ số tuần hoàn bùn:

α=

Q
X
2000
3
= r =
=
X r − X Q 8000 − 2000 5

= 0,6

Lưu lượng bùn tuần hoàn

Qr = αQ = 0,6 x18875 = 11325(m 3 / ngày ) = 471,88(m 3 / h)


* Xác định lượng oxy cần cung cấp cho bể aerotank

α

o
- Lượng oxy yêu cầu trong quá trình xử lý ở 20 C :

OC =
o

Q( S o − S )
1000 f

.

-1,42P

x

.

Trong đó:
f: hệ số chuyển đổi từ BOD sang BOD : f =0.68
5
20
P là lượng bùn sinh ra trong 1 ngày: P = 351,17 (kgSS/ngày)
x
x

OCo =

786,45 x(1171,8 − 28,033)
− 1,42 x351,17 = 824,16
1000 x 0,68

(kgO2/ngày)

o
- Lượng oxy cần khi nhiệt độ nước thải là 30 C là

OCt =

Trong đó: C

s20

C

α

o
= 9,08mg/l nồng độ oxy bão hòa trong nước sạch ở 20 C.

s30

C

l

OCoxC s 20
1
1 824,16 x9,08
1
1
x
x =
x
x
= 1242,29(kg / ngày )
T − 20
30 − 20
βC s 30 − Cl 1,024
α
1x7,94 − 2 1,024
0,8

o
= 7,94mg/l nồng độ oxy bão hòa trong nước sạch ở 30 C.

= 2 mg/l nồng độ oxy duy trì trong bể aerotank.

hệ số điều chỉnh lượng oxy ngấm trong nước thải do ảnh hưởng của hàm lượng cặn, chất hoạt động bề mặt, loại thiết bị làm thoáng, hình dáng kích
thước bể

β

hệ số hiệu chỉnh sức căng bề mặt theo hàm lượng muối. Đối với nước thải

α ∈ [0,6 − 0,94]

chọn

α = 0,8
β =1


Lượng không khí cần thiết để cung cấp vào bể

Qkk =

OCt
∗f
OU

Trong đó OC =1242,29 kg O /ngày: Lượng oxy thực tế cần cung cấp cho bể
t

2
OU: Công suất hoà tan oxy vào nước thải của thiết bị phân phối
Độ sâu ngập nước của thiết bị phân phối h = 2,8 m, chiều sâu bể 3 m.
Ta có

3
Ou = 7g O / m .m
2
OU = Ou

×
h=7

×

3
3 =21(g O /m )
2

f: Hệ số an toàn,
chọn f = 1,5
Lượng không khí cần thiết cho
máy thổi khí

1242,29 x10 3
Qkk =
x1,5 = 88735m 3 / ngày = 61525,08l (l / phút )
21

* Tính toán hệ thống phân phối khí

Φ
Cách bố trí các ống phân phối khí:

- Lưu lượng khí cần cung cấp cho bể bùn hoạt tính
Q

kk

3
3
=88735 m /ngày = 3697282 l/h = 1,027 m /s

- Chọn đầu phân phối khí là dạng
có đường kính
= đĩa
350xốp
mm
.
- Cường độ sục khí 500 l/phút.cái. Vậy số đĩa cần thiết là:

N = 61525,08/200 = 123,05 cái
d

- Chọn Số đĩa thổi khí trong bể Aeroten N d = 125 đĩa


Kích thước đường ống phân phối khí:

Đường kính ống phân phối chính

4 xQ
4 x1,027
=
= 0,33m
πxvkhí
πx12

D=

Chọn loại ống inox φ = 49mm;

Các ống nhánh đặt theo chiều rộng bể, vuông góc với chiều dài bể.
Khoảng cách giữa các ống nhánh ở 2 đầu bể với thành bể chọn a = 0,8(m).
Khoảng cách giữa các ống nhánh là khoảng cách giữa các đĩa : x = 2(m).
Số lượng ống nhánh

Nnh =

l − 2a
69,8 − 2 x0,8
+1 =
+ 1 = 35,1(ong )
x
2

Lưu lượng khí trong mỗi ống nhánh

Vận tốc khí trong ống chính

Đường kính ống nhánh dẫn khí:

q nh =

Qkk 1,027
=
= 0,029(m 3 / s )
Nnh
36

v = 10 -15m/s. chọn vch = 12(m/s).

k
d nh
=

4 xq nh
4 x0,029
=
= 0,06(m)
πxv nh
πx12

Chọn ống sắt tráng kẽm Þ27mm

Số đĩa trên 1 ống nhánh

N d 135
n=

=
= 3,75(dia / nhanh) = 4(dia / nhanh)
N nh 36


Bảng 3 Các thông số thiết kế bể
Aerotank

STT
1

Các thông số

Ký hiệu

Kích thước

Kích thước bể Aerotank

•

Dài

L

69,8 m

•

Rộng

B

6,75 m

•

Cao

H

5m

Thời gian lưu nước

t

6 giờ

3

Lượng không khí cần cấp cho bể điều hòa

Qkk

3
3693,87 m /h

4

Hệ thống sục khí : 1 ống chính, 3 ống phân phối

2

•

Đường kính ống khí chính

D

354 mm

•

Đường kính ống phân phối

d

60 mm

•

Đường kính đĩa

-

350 mm