THIẾT KẾ BỂ KEO TỤ TẠO BÔNG VÀ BỂ SINH HỌC HIẾU KHÍ CHO HTXLNT DỆT NHUỘM CÔNG SUẤT 5.500 m3ngày

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN

.......................

ĐỒ ÁN MÔN HỌC
KỸ THUẬT XỬ LÝ NƯỚC THẢI
ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ BỂ KEO TỤ TẠO BÔNG VÀ BỂ SINH
HỌC HIẾU KHÍ CHO HTXLNT DỆT NHUỘM
CÔNG SUẤT 5.500 m3/ngày

GVHD:
SVTH :

PGS.TS ĐẶNG VIẾT HÙNG
Nguyễn Thị Thùy Trang
Trần Doãn Anh Tuấn

1513577
1513870

Tp. Hồ Chí Minh, 11/2018

1


PHỤ LỤC
DANH MỤC HÌNH ẢNH..............................................................................................................................4
DANH MỤC BẢNG.......................................................................................................................................4
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NGÀNH DỆT NHUỘM........................................................................5

1.1.

Tổng quan về nước thải dệt nhuộm:............................................................................................5

1.2.

Qui trình công nghệ tổng quát:....................................................................................................5

1.3.

Một số sơ đồ công nghệ xử lý nước thải dệt nhuộm tham khảo:....................................6

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM.........9
2.1.

Điều hoà lưu lượng nước thải:......................................................................................................9

2.2.

Xử lý bằng phương pháp cơ học:.................................................................................................9

2.2.1.

Song chắn rác và lưới lọc rác:...............................................................................................9

2.2.2.

Lắng cát:..................................................................................................................................9

2.2.3.

Lọc cơ học:............................................................................................................................10

2.3.

Phương pháp hoá lý:....................................................................................................................10

2.3.1.

Keo tụ:....................................................................................................................................10

2.3.2.

Hấp phụ:................................................................................................................................12

2.4.

Phương pháp hóa học:.................................................................................................................12

2.5.

Phương pháp sinh học:................................................................................................................12

2.5.1.

Các phương pháp hiếu khí xử lý nước thải trong điều kiện nhân tạo:............................12

2.5.2.

Các phương pháp kị khí:......................................................................................................13

2.6.

Các phương pháp xử lý bùn cặn:...............................................................................................14

CHƯƠNG 3: ĐỀ XUẤT VÀ THUYẾT MINH CÔNG NGHỆ...............................................................16
3.1.

Đề xuất sơ đồ công nghệ :...................................................................................................17

3.2.

Thuyết minh qui trình công nghệ :.....................................................................................18

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ..............................................................................19
4.1.

Bể aeroten:..................................................................................................................................19

4.1.1.

Xác định hiệu quả xử lí của bể Aeroten:.................................................................................20

4.1.2.

Xác định thể tích bể Aeroten:....................................................................................................21

4.1.3.

Xác định thời gian lưu nước:...............................................................................................22

4.1.4.

Xác định lượng bùn xả ra hàng ngày:................................................................................22

4.1.5.

Lượng bùn xả ra hàng ngày:...............................................................................................22

4.1.6.

Xác định lượng bùn tuần hoàn lại bể:................................................................................22

4.1.7.

Xác định lượng Ôxy cần cung cấp cho bể Aeroten:...........................................................23

4.1.8.

Xác định công suất máy nén khí:........................................................................................24

2


4.1.9.

Tính toán các đường ống dẫn khí:......................................................................................25

4.1.10.

Tính toán các đường ống dẫn nước thải vào và ra bể Aeroten:........................................27

4.1.11.

Tính toán các đường ống dẫn bùn tuần hoàn vào bể Aeroten:.........................................27

4.2.

Bể trộn cơ khí:....................................................................................................................28

4.3.

Bể tạo bông:........................................................................................................................29

TÀI LIỆU THAM KHẢO:..........................................................................................................................32

DANH MỤC HÌNH ẢNH
3


Hình 1. 1 Quy trình công nghệ dệt nhuộm tổng quát.....................................................................................6
Hình 1. 2 Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải công ty dệt Đông Nam công suất 200 m3/ngày.......................7
Hình 1. 3 Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải xí nghiệp Vicotex Bảo Lộc........................................................7
Hình 1. 4 Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải công ty Schiessen Sachera (Đức)..............................................8
Hình 2. 1 Sơ đồ công nghệ............................................................................................................................17
Hình 3. 1 Sơ đồ làm việc của hệ thống.........................................................................................................20
Hình 3. 2 Sơ đồ ống phânphối khí.................................................................................................................25

DANH MỤC BẢNG
Bảng 1. 1 Thành phần chung của nước thải dệt nhuộm..................................................................................5

Bảng 2. 1 Nồng độ các chất ô nhiễm đầu vào...............................................................................................16

Bảng 3. 1 Đặc tính của dòng nước thải trước khi vào bể Aeroten................................................................19
Bảng 3. 2 Các thông số thiết kế bể Aeroten..................................................................................................19
Bảng 3. 3 Đặc tính nước thải đầu ra bể Aeroten...........................................................................................20

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NGÀNH DỆT NHUỘM

4


1.1.

Tổng quan nước thải dệt nhuộm:

Tải lượng ô nhiễm phụ thuộc vào nhiều loại sợi thuộc thiên nhiên hay tổng hợp, công nghệ
nhuộm (nhuộm liên tục hay gián đoạn), công nghệ in hoa và độ hoà tan của hóa chất sử dụng.
Khi hòa trộn nước thải của các công đoạn, thành phần nước thải có thể khái quát như sau:
Chỉ tiêu

Giá trị

pH

4 – 12

Nhiệt độ

dao động theo thời gian và thấp nhất là 40oC

COD

250 – 1500 mg 02/l

BOD5

80 – 500 mg 02/l

Độ màu

500 – 2000 Pt–Co

Chất rắn lơ lửng

30 – 400 mg/l

SS

0 – 50 mg/l

Chất hoạt tính bề mặt
10 – 50 mg/l
Bảng 1. 1 Thành phần chung của nước thải dệt nhuộm

1.2.

Qui trình công nghệ tổng quát:
Qui trình công nghệ của nhà máy dệt nhuộm có một số công đoạn sử dụng hoá chất và

tạo ra nước thải như sau:

Hình 1. 1 Quy trình công nghệ dệt nhuộm tổng quát

5


1.3.

Một số sơ đồ công nghệ xử lý nước thải dệt nhuộm tham khảo:

1.3.1. Công ty dệt Đông Nam:

6


PHÈN
NƯỚC THẢI

SÀNG LỌC

NGUỒN TIẾP NHẬN

BỂ ĐIỀU HOÀ

KEO TỤ

HỒ SINH HỌC

LỌC

Hình 1. 2 Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải công ty dệt Đông Nam công suất 200 m3/ngày
1.3.2. Xí nghiệp Vicotex Bảo Lộc:
NƯỚC THẢI
KHÍ NÉN

NƯỚC TÁCH TỪ BÙN

BỂ ĐIỀU HOÀ
XÚT
PHÈN
SINH HỌC TIẾP XÚC

KEO TỤ LẮNG

NGUỒN TIẾP NHẬN

BỂ NÉN BÙN

SÂN PHƠI BÙN

BÃI RÁC

Hình 1. 3 Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải xí nghiệp Vicotex Bảo Lộc

7


1.3.3. Công ty Schiessen Sachera (Đức):

8


CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ
NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM
Cơ sở lý thuyết của quá trình xử lý nước thải dệt nhuộm: Phụ thuộc vào mức độ xử lý có
thể áp dụng riêng rẽ hoặc kết hợp nhiều công đoạn xử lý khác nhau. Sau đây là những biện pháp
tổng quát có thể áp dụng để xử lý nước thải dệt nhuộm.
2.1.

Điều hoà lưu lượng nước thải:

Lưu lượng, thành phần, tính chất nước thải dệt nhuộm phụ thuộc vào dây chuyền sản xuất, loại
nguyên liệu sử dụng và thành phẩm nên thường thay đổi trong ngày đêm do đó cần thiết phải xây
dựng bể điều hoà. Ngoài ra khi trộn lẫn các loại nước thải khác nhau, nước thải từ khâu nấu tẩy
có thể làm giảm màu của nước thải dệt nhuộm.
2.2.

Xử lý bằng phương pháp cơ học:

2.2.1. Song chắn rác và lưới lọc rác:
Song chắn rác làm bằng sắt tròn hoặc vuông đặt nghiêng theo dòng chảy 1 góc 60 – 75 o nhằm
giữ lại các vật thô. Vận tốc dòng nước chảy qua thường lấy 0,8 – 1m/s để tránh lắng cát.
Lưới lọc giữ lại các chất rắn nhỏ, mịn hơn đặt sau song chắn rác. Phải thường xuyên cào rác trên
mặt lọc để tránh tắc dòng chảy.
2.2.2. 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 toả ra xung quanh . . . dưới tác dụng của
trọng lực cát nặng sẽ lắng xuống đáy.
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 thứơc bể lắng.
9


Các dạng bể lắng: lắng ngang, lắng đứng, lắng ly tâm.
2.2.3. Lọc cơ học:
Dùng để lọc những hạt phân tán nhỏ mà trước đó không lắng được. Các loại phin lọc dùng vật
liệu dạng tấm và hạt.
Dạng tấm có thể làm bằng tấm thép có đục lỗ hoặc lưới bằng thép không gỉ, nhôm, niken, đồng
thau . . .và các loại vải khác nhau (thủy tinh, amiăng, bông, len, sợi tổng hợp). Tấm lọc cần có trở
lực nhỏ, đủ bền và dẻo cơ học, không bị phá hủy ở điều kiện lọc.
Vật liệu lọc dạng hạt là cát, thạch anh, than gầy, than cốc, sỏi, đá nghiền. . . . Đặc tính quan trọng
của lớp hạt lọc là độ xốp và bề mặt riêng. Quá trình lọc có thể xảy ra dưới tác dụng của áp suất
thủy tĩnh của cột chất lỏng hoặc áp suất cao trước vách vật liệu lọc hoặc chân không sau lớp lọc.
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.
2.3.

Phương pháp hoá 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.
2.3.1. 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.

Kết quả là hình thành các hạt lớn và lắng xuống.
 Các loại hoá chất keo tụ:


Phèn nhôm Al2(SO4)3:

Cần có độ kiềm trong nước để tạo bông hydroride. pH tối ưu từ 4,5 đến 8. Một số thí nghiệm cho
thấy từ 5,5 - 6,5.

10


Nếu nồng độ kiềm trong nước thải quá thấp sẽ không đủ khử H + sinh ra. Có thể dùng NaOH,
KOH, Na2CO3, Ca(OH)2.
 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.
 Các phương pháp keo tụ:


Làm giảm thế năng Zeta của hạt:

Keo tụ hệ keo bằng cách đưa vào dung dịch một hệ keo mới tích điện ngược dấu với hệ keo
muốn keo tụ, lúc đó trong dung dịch xảy ra sự trung hoà lẫn nhau của các hạt keo tích điện trái

dấu. Muốn dùng phương pháp này phải đảm bảo chính xác sự cân bằng tổng điện tích của hệ keo
mới đưa vào dung dịch và tổng điện tích của hệ keo muốn keo tụ.


Keo tụ do chuyển động nhiệt:

Các hạt keo bị mất độ bền và có khả năng dính kết tham gia vào các chuyển động nhiệt va chạm
với nhau tạo thành bông cặn.


Keo tụ do khuấy trộn:

Hạt keo ban đầu lớn hay khi hạt bông tạo ra do chuyển động nhiệt đạt tới 1µm thì chúng va chạm
do khuấy trộn. Do đó cường độ khuấy trộn là một trong những yếu tố có tác dụng quyết định đến
quá trình keo tụ.
-

Keo tụ bằng phèn có tính đến tác dụng phá hoại bông cặn khi khuấy trộn.

-

Các hạt cặn làm bẩn nước và các hạt keo tạo ra do thủy phân phèn tham gia vào quá trình
keo tụ.

-

Tốc độ tạo bông cặn là hàm số của tốc độ phản ứng hoá học và cường độ khuấy trộn.

-

Kích thước bông cặn tạo thành lớn hơn hàng nghìn lần so với các hạt cặn tự nhiên.

-

Bông cặn tạo ra do quá trình keo tụ có tính chất vật lý và kích thước hình học khác xa
bông cặn lý tưởng.
11




Keo tụ tiếp xúc:

Sử dụng khả năng dính kết của các hạt cặn lên bề mặt các hạt của vật liệu lọc.
2.3.2. Hấp phụ:
Chất bẩn lỏng hoặc rắn được giữ lại trên bề mặt chất rắn, 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.

2.4.

Phương pháp hóa học:

Axit và bazơ cũng như nước thải có độ axit cao hay độ kiềm cao không được thải vào hệ thống
thoát và nguồn nước. Trong các nhà máy dệt nhuộm độ pH của nước thải dao động từ 4 – 12 nên
cần thiết phải trung hoà để tạo pH tối ưu cho quá trình keo tụ.
Hoá chất dùng để trung hoà nước thải chứa axit là xút hoặc vôi.
Trong nhà máy dệt nhuộm để trung hoà nước thải chứa axit và kiềm người ta thường trộn lẫn các
loại nước thải này với nhau.
2.5.

Phương pháp sinh học:

Phương pháp sinh học dựa vào khả năng sống hoạt động của vi sinh vật để phân hủy các chất bẩn
hữu cơ có trong nước thải ở dạng hoà tan hoặc phân tán nhỏ. Do vậy phương pháp này dùng khi
đã loại bỏ các tạp chất phân tán thô.
Phương pháp sinh học chia làm hai nhóm:
-

Trong điều kiện tự nhiên.

-

Trong điều kiện nhân tạo.

12


Phần này chỉ chú ý đến xử lý bằng phương pháp sinh học trong điều kiện nhân tạo.
2.5.1. Các phương pháp hiếu khí xử lý nước thải trong điều kiện nhân tạo:

Bể phản ứng sinh học hiếu khí – Aeroten: Quá trình chuyển hoá vật chất có trong Aeroten khi
cho nước ô nhiễm hay nước thải vào hoàn toàn do hoạt động sống của nhiều loài vi sinh vật khác
nhau. Các vi sinh vật trong bể Aeroten tồn tại ở dạng huyền phù. Các vi sinh vật trong bể
Aeroten có xu hướng lắng đọng xuống đáy, do đó việc khuấy trộn các dung dịch trong Aeroten là
điều rất cần thiết.
 Một số bể Aeroten tiêu biểu:
-

Aeroten tải trọng thấp.

-

Aeroten tải trọng cao bậc một.

-

Aeroten tải trọng cao nhiều bậc.

-

Aeroten tải trọng cao xen kẽ bể lắng bùn.

-

Aeroten khuấy trộn hoàn chỉnh.

-

Aeroten với hệ thống nhỏ giọt (bể sinh học).

2.5.2. Các phương pháp kị 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 nước thải.Sản phẩm của quá trình là CH4, CO2, N2 , H2S, NH3 trong đó
CH4 chiếm nhiều nhất.
Trong công nghệ xử lý kị khí cần lưu ý những yếu tố quan trọng:
-

Duy trì sinh khối vi khuẩn càng nhiều càng tốt.

-

Tạo tiếp xúc đủ giữa sinh khối vi khuẩn với nước thải.

Khi hai yếu tố trên đáp ứng công trình xử lý kị khí có thể áp dụng tải trọng rất cao.
2.5.2.1.

Các công nghệ xử lý kị khí

 Quá trình phân hủy kị khí xáo trộn hoàn toàn:

13


Bể xáo trộn liên tục không có tuần hoàn bùn, thích hợp xử lý nước thải có hàm lượng chất hữu
cơ hòa tan dễ phân hủy nồng độ cao hoặc xử lý bùn hữu cơ. Để xáo trộn dùng cách khuấy hoặc
tuần hoàn khí biogas. Thời gian lưu sinh khối là thời gian lưu nước. Do thời gian lưu bùn trong
phân hủy kị khí thường từ 12 ÷ 30 ngày nên thể tích bể xáo trộn hoàn toàn đòi hỏi lớn hơn nhiều
so với các công nghệ xử lý khác. Loại bể này có thể chịu đựng tốt trong trường hợp có độc tố
hoặc khi tải trọng tăng đột ngột.
 Quá trình tiếp xúc kị khí:

Gồm hai giai đoạn: phân hủy kị khí xáo trộn hoàn toàn và lắng hoặc tách riêng phần cặn sinh
học. Bùn sau khi tách được tuần hoàn trở lại bể phân hủy kị khí. Hệ thống tiếp xúc kị khí có thể
hoạt động ở tải trọng chất hữu cơ từ 0,5 đến 10 kg COD/m 3/ngày với thời gian lưu nước từ 12
giờ đến 5 ngày.
 Lọc kị khí (giá thể cố định dòng chảy ngược dòng):
Bể lọc kị khí là cột chứa đầy vật liệu rắn trơ là giá thể cố định cho vi sinh kị khí sống bám trên
bề mặt. Giá thể đó có thể là đá, sỏi, than, vòng nhựa tổng hợp, tấm nhựa, vòng sứ . . . dòng nước
thải phân bố đều, đi từ dưới lên, tiếp xúc với màng vi sinh bám dính trên bề mặt giá thể. Do
màng vi sinh bám dính tốt nên dẫn đến lượng sinh khối trong bể tăng lên và thời gian lưu bùn
kéo dài. Loại bể này cần thêm hệ thống xáo trộn bằng khí Biogas sinh ra thông qua hệ thống
phân phối khí đặt dưới lớp vật liệu và máy nén khí biogas.
 Quá trình kị khí bám dính xuôi dòng:
Nước thải chảy vào từ trên xuống qua lớp giá thể Modul. Giá thể này tạo nên các dòng chảy nhỏ
tương đối thẳng theo hướng từ trên xuống thích hợp xử lý nước thải có hàm lượng SS cao.
 Quá trình kị khí tăng giá thể lơ lửng:
Nước thải được bơm từ dưới lên qua lớp vật liệu hạt là giá thể cho vi sinh sống bám. Vật liệu này
có đường kính nhỏ do đó tỉ lệ diện tích bề mặt/thể tích rất lớn tạo sinh khối bám dính lớn. Hàm
lượng sinh khối trong bể có thể lên 10.000 – 40.000 mg/l.
2.6.

Các phương pháp xử lý bùn cặn:

14


Bùn cặn từ bể lắng một và hai: dùng để làm phân bón đất trồng và dùng để san lấp mặt bằng. Khi
sử dụng làm phân bón cần xử lý kim loại nặng đến mức cho phép.
 Xử lý ổn định làm khô bùn cặn:
Thường thiết kế hồ thành hai ngăn, mỗi ngăn có thể chứa lượng bùn cặn từ 6 tháng đến 3 năm và
tiến hành quá trình phân hủy yếm khí cho đến khi vật chất chuyển sang trạng thái ổn định.

 Phương pháp xử lý hiếu khí bùn cặn:
Bùn từ bể lắng một và bể lắng hai được thu gom về và phân hủy hiếu khí. Người ta thổi khí hoặc
khuấy trộn trong các bể này và sau khi đã ổn định, bùn sẽ được chuyển qua sân phơi bùn.
 Phương pháp cô đặc bùn cặn bằng trọng lực hay tuyển nổi:
-

Phương pháp trọng lực: Dung dịch bùn được đưa vào tâm bể, cặn sẽ lắng theo trọng lực
và người ta lấy cặn ra từ đáy bê’. Nước được lấy ra bằng máng xung quanh bể và đưa về
khu xử lý.

-

Phương pháp tuyển nổi: Thổi khí vào hỗn hợp bùn cặn ở áp suất cao sau đó giảm áp suất
này xuống đến áp suất bình thường của không khí, khí sẽ tạo ra những bọng nhỏ li ti dính
bám vào các hạt bông cặn làm tỷ trọng của chúng nhỏ đi và chuyển động lên phía trên,
nổi lên mặt nước.

 Phương pháp làm ổn định bùn cặn:
-

Mục đích: giảm tác động gây bệnh, giảm mùi hôi, làm giảm hoặc loại trừ khả năng thối
rữa, dễ làm khô bùn cặn.

-

Dùng clo, vôi hoặc hiếu khí để ổn định bùn.

 Phương pháp làm khô bùn cặn:
-

Mục đích: + Làm giảm khối lượng vận chuyển.
+ Cặn khô dễ đưa đi chôn lấp hoặc đem đi sử dụng.
+ Giảm lượng nước ô nhiễm có thể gây ô nhiễm nước ngầm.

15


CHƯƠNG 3: ĐỀ XUẤT VÀ THUYẾT MINH CÔNG NGHỆ
Nước thải của nhà máy có các đặc trưng sau:
Qtb.ngày = 5500 m3/ngđ
Q tb.ngay
Qtb.h =

24



5500
24 = 229,2 m3/h

Qtb.h.max = Qtb.h Kmax.h = 229,2 m3/h x 2,0 = 458,4 m3/h
Với Kmax.h = 2,0
Q tb.h.max 458, 4

3,
6
3, 6 = 127,3 lít/s
Qtb.s.max =
Thông số
COD

BOD5
Độ màu
Tổng N
Tổng P
Chất rắn lơ lửng SS
pH
Nhiệt độ

Đơn vị
mg/l
mg/l
Pt-Co
mg/l
mg/l
mg/l
o
C
Bảng 2. 1 Nồng độ các chất ô nhiễm đầu vào

Giá trị
850
400
1.200
2,5
1,25
144
10
40 - 50

3.1. Đề xuất sơ đồ công nghệ :
Nước thải

Song chắn rác thô

Bãi chôn lấp

Hầm bơm tiếp nhận

Máy sàng rác tinh

Sục khí

Dd axit H2SO4

Bể điều hoà

Bể trung hoà

Chất dinh dưỡng
Sục khí

Bể Aeroten

Bể lắng II

Phèn nhôm

Bể trộn cơ khí

PAC

Bể tạo bông

Bể
nén
bùn

Ngăn
chứa
bùn

Máy ép bùn
dây đai
polime

Bể lắng
Bãi chôn lấp
Cống chung

Hình 2.1 Sơ đồ công nghệ


3.2. Thuyết minh qui trình công nghệ :
Nước thải từ các công đoạn trong nhà máy được thu gom vào hệ thống cống dẫn và đi vào trạm
xử lí. Từ cống, nước thải qua song chắn rác thô để loại bỏ các rác có kích thước lớn, rồi sau đó
đổ vào hầm bơm tiếp nhận. Từ hầm bơm tiếp nhận, nước được bơm lên bể điều hoà, nhờ bơm
đặt chìm dưới hố thu. Trước khi qua bể điều hoà nước thải qua máy sàng rác tinh để được giữ lại
những rác kích thước nhỏ d > 0,25mm. Tại bể điều hoà dòng nước thải được ổn định lưu lượng
và nồng độ các chất bẩn, để dễ dàng cho các quá trình xử lí sau. Trong bể điều hoà có tiến hành

sục khí để tránh các quá trình sa lắng. Từ bể điều hoà nước thải được bơm qua bể trung hoà, tại
đây châm thêm dung dịch axit H 2SO4 98% và dinh dưỡng nhằm tạo điều kiện thích hợp cho sự
phát triển của vi sinh. Nước thải sẽ được bơm qua bể aeroten, hoà trộn cùng với lượng bùn tuần
hoàn từ bể lắng II, tại bể có tiến hành sục khí cung cấp oxy cho vi sinh hoạt động. Sau thời gian
lưu trong bể aeroten nước thải chảy qua bể lắng đợt II. Tại đây các bùn hoạt tính được loại bỏ
khỏi nước thải nhờ quá trình lắng trọng lực của bùn. Nước trong đi ra phía trên mặt bể qua máng
thu nước đi vào bể trộn đứng. Tại bể trộn đứng dòng nước được cho thêm vào phèn nhôm để tiến
hành quá trình keo tụ. Sau đó nước tiếp tục chảy qua bể tạo bông để thực hiện quá trình tạo bông.
Nước tiếp tục đi qua bể lắng, ở đây nước được loại bỏ các hạt bông cặn có trong nước nhờ trọng
lực của hạt cặn. Phần cặn trong bể lắng này được đưa vào bể nén bùn, phần nước trong được thu
nhờ vào máng răng cưa đặt ở trên mặt bể và đi vào cống chung. Bùn lắng từ bể lắng II một phần
được bơm tuần hoàn lại bể aeroten, phần bùn dư được đưa qua bể nén bùn. Bùn dư này cùng với
bùn ở bể lắng phía sau được làm giảm thể tích ở bể nén bùn. Phần bùn sau khi nén được đưa vào
bể chứa bùn. Từ bể chứa bùn, bùn sẽ được bơm qua máy ép băng tải, để tiếp tục được làm giảm
thể tích. Trong quá trình ép bùn có cho thêm vào polyme để tăng cường quá trình kết dính bùn.
Phần bùn sau khi ép được đưa đến bãi chôn lấp. Phần nước từ quá trình nén bùn và ép bùn ở phía
sau được đưa lại hầm bơm tiếp nhận.


CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ
4.1. Bể aeroten:
Sau khi qua song chắn rác, hàm lượng SS giảm 4% và BOD5 giảm 3%.
Hàm lượng cặn lơ lửng (SS) còn lại:

S' 

S(100  4) 150 �96

 144mg / l
100

100

Hàm lượng BOD5 còn lại:

L' 

L(100  3) 400 �97

 388mg / l
100
100
Thông số
Đơn vị
Giá trị
COD
mg/l
850
BOD5
mg/l
388
Độ màu
Pt-Co
1.200
Chất rắn lơ lửng SS
mg/l
144
Bảng 3. 1 Đặc tính của dòng nước thải trước khi vào bể Aeroten

Thông số
Lưu lượng nước thải, Q

Nhiệt độ nước duy trì trong bể
Nồng độ chất rắn bay hơi hay bùn hoạt tính
(MLVSS), X
Hàm lượng chất rắn lơ lửng bay hơi(bùn hoạt
tính) ban đầu của nước thải khi vào bể
Aeroten: X0
Tỷ số chất rắn lơ lửng bay hơi (MLVSS) và
chất rắn lơ lửng (MLSS) trong hỗn hợp cặn ra
MLVSS
khỏi bể lắng: MLSS
Nồng độ bùn hoạt tính tuần hoàn
Thời gian lưu của bùn hoạt tính (tuổi bùn)
trong bể, C

Đơn vị
m /ngày.đêm
t0C

Giá trị
5500
25

mg/l

3000

mg/l

0
(không đáng kể)

3

0,8
mg/l

7500

ngày

10

Hệ số chuyển đổi giữa BOD5 và BOD20
Hệ số phân huỷ nội bào Kd
ngày -1
Hệ số năng suất sử dụng chất nền cực đại Y
mgVSS/mgBOD5
Nước thải đã được điều chỉnh sao cho BOD5 : N : P = 100 : 5 : 1
Bảng 3. 2 Các thông số thiết kế bể Aeroten

0,68
0,06
0,6


Thông số

Đơn vị

COD

BOD5
Độ màu

mg/l
mg/l
Pt-Co

Giá trị
đầu vào
850
388
1.200

Giá trị

331
35
600
26
(trong đó 65% cặn có
mg/l
144
thể phân hủy sinh
học)
Bảng 3. 3 Đặc tính nước thải đầu ra bể Aeroten

Chất rắn lơ lửng
SS

Q, S0, Xo

Bể Aeroten

TCVN 59452005 (cột B)
80
50
50
100

Qe, Xe

Q+Qr, X
Bể lắng II
Qr, Xr

Qw,Xr
Hình 3. 1 Sơ đồ làm việc của hệ thống
Trong đó: Q, Qr, Qw, Qe: lưu lượng nước đầu vào, lưu lượng bùn tuần hoàn, lưu lượng bùn xả và
lưu lượng nước đầu ra, m3/ngày.đêm
S0 : nồng độ chất nền (tính theo BOD5) ở đầu vào , mg/l
X, Xr, Xe : nồng độ chất rắn bay hơi trong bể Aeroten, nồng độ bùn tuần hoàn và nồng độ
bùn sau khi qua bể lắng II , mg/l
4.1.1. Xác định hiệu quả xử lí của bể Aeroten:
Lượng cặn hữu cơ được tính toán dựa vào phương trình sau:
C5 H 7 O 2 N  5O2
113 g

160 g

1g

x

� 5CO2  2H2O  NH3

 N�
ng l�
�
ng

g

→ Ta có x = 160 × 1 /113 = 1,4159  1,42 mg O2 tiêu thụ/ mg tế bào bị oxy hóa
Như vậy, ta thấy nếu cứ 1 gam lượng chất hữu cơ thì lượng O2 (BOD) cần sẽ là 1,42 mg.
Lượng cặn hữu cơ có trong chất rắn SS ra khỏi bể lắng = 26 (mg/l) × 65% = 16,9 (mg/l)


Do đó, lượng chất hữu cơ tính theo BOD20 là: 1,42 × 16,9 = 24 (mg/l)
→ Lượng BOD5 có trong chất rắn lơ lửng ra khỏi bể lắng:
BOD5  0, 68 �BOD 20  0, 68 �24  16,32(mg / l)
Lượng BOD5 hoà tan khi ra khỏi bể lắng:
BOD5 (ra kh�
i b�l�
ng)  BOD5(cho ph�
p�
�
u ra) - BOD5 (trong c�
n l�l�
ng)= 35 - 16,32  18,68(mg/l)
Hiệu quả xử lí BOD5 phải thiết kế

+ Theo tổng cộng:

E tc 

+ Theo BOD5 hoà tan:
4.1.2.

388  35
�100  90,98%
388

E ht 

388  18, 68
�100  95,19%
388

Xác định thể tích bể Aeroten:

Thể tích bể được tính theo công thức:

Vb�Aerotank 

Q �Y �c �(S0  S)
X �(1  K d �c )

Trong đó: Q :Lưu lượng nước thải, Q = 5500 m3/ngày
Y : Hệ số sản lượng bùn, đây là một thông số động học được xác định bằng thực
nghiệm.Trường hợp thiếu số liệu thực nghiệm, có thể lấy theo kinh nghiệm của các nước như
sau: Y = 0,4÷0,8 mgVSS/mgBOD5. Y = 0,6 mgVSS/mgBOD5

C : thời gian lưu bùn, C = 5÷15 ngày. Trong bài chọn C = 10 ngày
S0 : hàm lượng BOD5 ở đầu vào, S0 = 388 mg/l
S : hàm lượng BOD5 ra khỏi bể Aeroten, S = 18,68 mg/l
Kd : hệ số phân hủy nội bào, đây là thông số động học được xác định bằng thực nghiệm.
Khi thiếu số liệu thực nghiệm có thể lấy Kd = 0,06 ngày-1
X : nồng độ chất lơ lửng dễ bay hơi trong hỗn hợp bùn hoạt tính; với S0 > 200, X =
2800÷4000 mg/l, chọn X = 3000 (mg/l)

→

Vb�Aerotank 

5500 �0, 6 �10 �(388  18, 68)
 2539(m 3 )
3000 �(1  0, 06 �10)

Kích thước bể:
Chọn chiều cao công tác của bể là 4m
Diện tích bể Aeroten:

Sb�Aerotank 

Vb�Aerotank 2539

 634, 75(m 2 )
h
4


Chia làm 3 đơn nguyên, mỗi đơn nguyên có kích thước: Dài x rộng x Hbể = 8m x 6,2m x 4,5 m

Trong đó Hbể = chiều cao công tác + chiều cao dự trữ = 4 + 0,5 = 4,5 (m)
4.1.3. Xác định thời gian lưu nước:


Vb�Aerotank 2539

 0, 462(ng�
y) �11 gi�6 ph�
t
Q
5500

4.1.4. Xác định lượng bùn xả ra hàng ngày:
Hệ số sản lượng quan sát được tính theo công thức:
Yobs 

Y
0, 6

 0,375
1  K d c 1  0, 06 �10

Lượng bùn hoạt tính sinh ra trong một ngày tính theo nồng độ bùn hoạt tính (MLVSS):
Yobs �Q(So  S)
PX 
(kg/ng�
y)
103

PX 

0,375 �5500(388  18, 68)
�761,7 (kg/ng�
y)
103

Lượng tăng sinh khối tổng cộng tính theo nồng độ bùn hoạt tính MLSS trong một ngày:
P
761, 7
Pc  X 
�952,1 (kg/ng�
y)
0,8
0,8
Lượng bùn thải bỏ mỗi ngày = Lượng tăng sinh khối tổng tính theo MLSS – hàm lượng SS còn
lại trong dòng ra = 952,1 – (5500×26×10-3) = 809,1 (kgSS/ngày)
4.1.5. Lượng bùn xả ra hàng ngày:

Lượng bùn thải được tính theo công thức:

Qx�

VX  Q r X r c
X �c

(m 3 / ng�
y)

Trong đó: V: thể tích bể Aeroten, V = 2539 m3
X : nồng độ bùn hoạt tính duy trì trong bể Aeroten, X= 3000 (mg/l)

Qr : lưu lượng nước ra khỏi bể lắng 2, xem như bằng lưu lượng vào của bể (nước theo
bùn không đáng kể )
Xr : nồng độ chất rắn bay hơi VSS có trong bùn hoạt tính SS trong nước ra khỏi bể lắng 2,
Xr = 0,8 x 26 = 20,8 (mg/l)
→

Q x�

2539 �3000  5500 �20,8 �10
 215, 77(m 3 )
3000 �10


4.1.6. Xác định lượng bùn tuần hoàn lại bể:
Nồng độ bùn hoạt tính trong bể Aeroten luôn được duy trì ở giá trị 3000mg/l. Ta có phương trình
cân bằng vật chất như sau: X �(Q  Q r )  Qr �X r
Chia 2 vế cho Q và đặt tỉ số � = Qr/Q (� là tỉ số tuần hoàn bùn) ta được:


X
3000

 0, 6
X r  X 7500  3000

Kiểm tra tỉ số F/M và tải trọng thể tích của bể:
Giá trị F/M theo qui phạm cho phép của các thông số thiết kế là 0,2 – 1 ngày-1
S
F
388

 o 
 0, 28 (ng�
y1 )
M �X 0, 462 �3000

Tải trọng thể tích:
Tải trọng thể tích theo qui phạm cho phép của các thông số thiết kế là 0,8 – 1,92
kgBOD5/m3.ngày

L

Q �S0
5500 �388
�103 
�103  0,84(kg.BOD5 / m3 .ng�
y)
V
2539

Cả hai giá trị này đều nằm trong giới hạn cho phép.
4.1.7. Xác định lượng Ôxy cần cung cấp cho bể Aeroten:
Tính lượng oxy cần theo tiêu chuẩn:

OC0 

Q �(So  S)
 1.42PX (kg.O2 / ng�
y)
f

Trong đó: Q : lưu lượng nước thải, Q = 5500 m3/ngày
S0 : hàm lượng BOD5 ở đầu vào, S0 = 388 (mg/l)
S : hàm lượng BOD5 ở đầu ra, S = 18,68 (mg/l)
f : hệ số chuyển đổi BOD5 và BOD20, f = 0,68
Px : Lượng bùn hoạt tính sinh ra trong một ngày tính theo nồng độ bùn hoạt tính, Px = 761,7
(kg/ngày)
1,42 : hệ số chuyển đổi từ tế bào sang COD
5500 �(388  18, 68) �103
OC0 
 (1, 42 �761, 7)  1905,5 (kg.O2 / ng�
y)
0, 68
→


C
1
OC t  OC0 � S20 � (kgO2 / ng�
y)

C

C

sh
d
Lượng O2 cần thực tế:

Trong đó:  : hệ số điều chỉnh lượng oxi ngấm vào nước thải;  = 0,6÷0,94, chọn  = 0,7
 : hệ số điều chỉnh lực căng bề mặt theo hàm lượng muối đối với nước thải, thường lấy  =1

CS20 : DO bão hoà trong nước ở nhiệt độ làm việc 25oC, CS20 = 9,08 (mg/l)
Cd : DO cần duy trì; khi xử lý nước thải thường lấy Cd = 1,5÷2 mg/l, chọn Cd = 2 (mg/l)
9, 08
1
OC t  1905,5 �
�  3491,1 (kgO2 / ng�
y)
(1�9, 08)  2 0, 7
→
Lượng không khí cần cung cấp:

QK 

OCt
�f (m3 / ng�
y)
OU

Trong đó: f : hệ số an toàn; thường lấy từ 1,5-2, chọn f = 1,5
OU : công suất hoà tan oxy ở độ sâu 4m, OU = Ou × h
Tra bảng 7.1 trang 112 sách “Tính toán các công trình xử lí nước thải” ta có Ou = 7 (gO2/ m3)
(sử dụng thiết bị làm thoáng tạo ra bọt khí nhỏ mịn)
→ OU= Ou × h = 7 x 4 =28 (g.O2/m3)

QK 

3491,1
�1,5  187023, 2 (m3 / ng�
y) �2,16 (m3 / s)
3

28 �10

Kiểm tra lượng không khí cần thiết cho xáo trộn hoàn toàn:

Q

� m3 �
� l�
QK 187023, 2
t �

 73, 6 � 3
��51 � 3
�
V
2539
y�
t�
�m .ph�
�m .ng�

→ Vậy lượng khí cáp cho quá trình bùn hoạt tính cũng đủ cho nhu cầu xáo trộn hoàn toàn.
4.1.8. Xác định công suất máy nén khí:
Áp lực cần thiết của máy nén khí:
Hm = hl + hd + H = 0,4 + 0,5 + 4 = 4,9m
Trong đó: hl : Tổn thất trong hệ thống ống vận chuyển, hl = 0,4m
hd : Tổn thất qua lỗ khuếch tán khí, hd = 0,5m
H : Độ sâu ngậm nước của ống khuếch tán khí, H = 4m
Năng suất yêu cầu của máy: Q = 0,4 (m3/s)
Công suất của máy thổi khí:

0,283
�
�P2 �
G �R �T �
�
Pmaùy 
� �  1�
29, 7ne �
�
�P1 �
�
�

Trong đó: Pmáy : Công suất yêu cầu của máy khí nén, kW
G : trọng lượng của dòng không khí, G = 0,4 x 1,3 = 0,52 kg/s
R : Hằng số khí, R = 8,314 kJ/K.moloK
T : Nhiệt độ tuyệt đối của không khí đầu vào T= 298 oK
P1: Áp suất tuyệt đối của không khí đầu vào, P1 = 1 atm

P2: Áp suất tuyệt đối của không khí đầu ra ,
n

P2 

10,33  4,9
 1, 47(atm)
10,33

K  1 1, 395  1

 0, 283
K
1,395
(K= 1,395 đối với không khí)

29,7: Hệ số chuyển đổi
e : Hiệu suất của máy; e từ 0,7-0,8, chọn e = 0,7

→

0,283
�
0,52 �8,314 �298 �
1, 47 �
�
Pmaùy 

1
�
� 25, 2kW �35(Hp)
� �
29, 7 �0, 283 �0, 7 �
�1 �
�

→ 2 máy nén khí (1 hoạt động, 1 dự phòng), chọn Hbơm = 6m
4.1.9. Tính toán các đường ống dẫn khí:
 Thiết kế:

Sơ đồ ống phân phối khí như sau: