Tính toán thiết kế hệ thống nước thải thủy sản DNTH Thương Thảo, xã Phước Tỉnh, huyện Long Điền, tỉnh Bà Rịa Vũng Tàu với công suất 30m3/ngđ

nước mặt và nước ngầm trong khu vực. Đối với nước ngầm tầng nông, nước thải chế biến thuỷ sản có thể thấm xuống đất và gây ô nhiễm nước ngầm. Các nguồn nước ngầm nhiễm các chất hữu cơ, dinh dưỡng và vi trùng rất khó xử lý thành nước sạch cung cấp cho sinh hoạt. Đối với các nguồn nước mặt, các chất ô nhiễm có trong nước thải chế biến thuỷ sản sẽ làm suy thoái chất lượng nước, tác động xấu đến môi trường và thủy sinh vật, cụ thể như sau: 1. Các chất hữu cơ Các chất hữu cơ chứa trong nước thải chế biến thuỷ sản chủ yếu là dễ bị phân hủy. Trong nước thải chứa các chất như cacbonhydrat, protein, chất béo... khi xả vào nguồn nước sẽ làm suy giảm nồng độ oxy hòa tan trong nước do vi sinh vật sử dụng ôxy hòa tan để phân hủy các chất hữu cơ. Nồng độ oxy hòa tan dưới 50% bão hòa có khả năng gây ảnh hưởng tới sự phát triển của tôm, cá. Oxy hòa tan giảm không chỉ gây suy thoái tài nguyên thủy sản mà còn làm giảm khả năng tự làm sạch của nguồn nước, dẫn đến giảm chất lượng nước cấp cho sinh hoạt và công nghiệp. 2. Chất rắn lơ lửng Các chất rắn lơ lửng làm cho nước đục hoặc có màu, nó hạn chế độ sâu tầng nước được ánh sáng chiếu xuống, gây ảnh hưởng tới quá trình quang hợp của tảo, rong rêu... Chất rắn lơ lửng cũng là tác nhân gây ảnh hưởng tiêu cực đến tài nguyên thủy sinh đồng thời gây tác hại về mặt cảm quan (tăng độ đục nguồn nước) và gây bồi lắng lòng sông, cản trở sự lưu thông nước và tàu bè… 3. Chất dinh dưỡng (N, P) Nồng độ các chất nitơ, photpho cao gây ra hiện tượng phát triển bùng nổ các loài tảo, đến mức độ giới hạn tảo sẽ bị chết và phân hủy gây nên hiện tượng thiếu oxy. Nếu nồng độ oxy giảm tới 0 gây ra hiện tượng thủy vực chết ảnh hưởng tới chất lượng nước của thủy vực. Ngoài ra, các loài tảo nổi trên mặt nước tạo thành lớp màng khiến cho bên dưới không có ánh sáng. Quá trình quang hợp của các thực vật tầng dưới bị ngưng trệ. Tất cả các hiện tượng trên gây tác động xấu tới chất lượng nước, ảnh hưởng tới hệ thuỷ sinh, nghề nuôi trồng thuỷ sản, du lịch và cấp nước. Amonia rất độc cho tôm, cá dù ở nồng độ rất nhỏ. Nồng độ làm chết tôm, cá từ 1,2 ¸ 3 mg/l. Tiêu chuẩn chất lượng nước nuôi trồng thủy sản của nhiều quốc gia yêu cầu nồng độ Amonia không vượt quá 1mg/l. 4. Vi sinh vật Các vi sinh vật đặc biệt vi khuẩn gây bệnh và trứng giun sán trong nguồn nước là nguồn ô nhiễm đặc biệt. Con người trực tiếp sử dụng nguồn nước nhiễm bẩn hay qua các nhân tố lây bệnh sẽ truyền dẫn các bệnh dịch cho người như bệnh lỵ, thương hàn, bại liệt, nhiễm khuẩn đường tiết niệu, tiêu chảy cấp tính. II. TỔNG QUAN VỀ CƠNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI II.1 Phương pháp cơ học: Phương pháp xử lý cơ học (hay còn gọi là xử lý vật lý – xử lý bậc một) là một trong những phương pháp xử lý nước thải khá phổ biến đối với hầu hết các loại nước thải. Thực chất là loại bỏ khỏi nước thải các chất phân tán thô, các chất vô cơ (cát, sạn, sỏi, …), các chất lơ lửng có thể lắng được bằng cách gạn lọc, lắng, lọc, … Những công trình xử lý cơ học bao gồm : 1. Song chắn rác : Song chắn rác nhằm chắn giữ các cặn bẩn có kích thước lớn (> 5mm) hay ở dạng sợi: giấy, rau cỏ, rác … được gọi chung là rác. Rác được chuyển tới máy nghiền để nghiền nhỏ, sau đó được chuyển tới bể phân huỷ cặn (bể mêtan). Đối với các tạp chất < 5 mm thường dùng lưới chắn rác. Cấu tạo của thanh chắn rác gồm các thanh kim loại tiết diện hình chữ nhật, hình tròn hoặc bầu dục … Theo đặc điểm cấu tạo, song chắn rác được chia làm 2 loại di động hoặc cố định, còn nếu theo phương pháp lấy rác thì phân loại thành loại thủ công hoặc cơ giới. Song chắn rác được đặt nghiêng một góc 60 – 90 0 theo hướng dòng chảy. 2. Bể lắng cát Bể lắng cát dùng để tách các chất bẩn vô cơ có trọng lượng riêng lớn hơn nhiều so với trọng lượng riêng của nước như xỉ than, cát … ra khỏi nước thải. Cát từ bể lắng cát được đưa đi phơi khô ở sân phơi và cát khô thường được sử dụng lại cho những mục đích xây dựng . Theo đặc tính chuyển động của nước, bể lắng cát được phân biệt thành : bể lắng cát ngang nước chảy thẳng, chảy vòng ; bể lắng cát đứng nước dâng từ dưới lên, bể lắng cát nước chảy xoắn ốc (tiếp tuyến và thoáng gió) 3. Bể lắng Bể lắng dùng để tách các chất lơ lửng có trọng lượng riêng lớn hơn trọng lượng riêng của nước. Chất lơ lửng nặng hơn sẽ từ từ lắng xuống đáy, còn chất lơ lửng nhẹ hơn sẽ nổi lên mặt nước hoặc tiếp tục theo dòng nước đến công trình xử lý tiếp theo. Dùng những thiết bị thu gom và vận chuyển các chất bẩn lắng và nổi (ta gọi là cặn ) tới công trình xử lý cặn . Dựa vào chức năng , vị trí có thể chia bể lắng thành các loại : bể lắng đợt 1 trước công trình xử lý sinh học và bể lắng đợt 2 sau công trình xử lý sinh học . Dựa vào nguyên tắc hoạt động, người ta có thể chia ra các loại bể lắng như : bể lắng hoạt động gián đoạn hoặc bể lắng hoạt động liên tục . Dựa vào cấu tạo có thể chia bể lắng thành các loại như sau : bể lắng đứng , bể lắng ngang , bể lắng ly tâm, bể lắng nghiêng, bể lắng xoáy, bể lắng trong . Số lượng cặn tách ra khỏi nước thải trong các bể lắng phụ thuộc vào nồng độ nhiễm bẩn ban đầu, đặc tính riêng của cặn và thời gian nước lưu trong bể. 3.1 Bể lắng đứng Bể lắng đứng có dạng hình tròn hoặc hình chữ nhật trên mặt bằng. Bể lắng đứng thường dùng cho các trạm xử lý có công suất dưới 20.000 m3/ngàyđêm. Đường kính của bể không vượt quá 3 lần chiều sâu công tác và có thể lên đến 10m. Nước thải được dẫn vào ống trung tâm và chuyển động từ dưới lên theo phương thẳng đứng. Vận tốc dòng nước chuyển động lên phải nhỏ hơn vận tốc của các hạt lắng. Nước trong được tập trung vào máng thu phía trên. Cặn lắng được chứa ở phần hình nón hoặc chóp cụt phía dưới . 3.2 Bể lắng ngang Bể lắng ngang có hình dạng chữ nhật trên mặt bằng, tỷ lệ giữa chiều rộng và chiều dài không nhỏ hơn ¼ và chiều sâu đến 4m. Bể lắng ngang dùng cho các trạm xử lý có công suất lớn hơn 15.000 m3/ ngàyđêm. Trong bể lắng nước thải chuyển động theo phương ngang từ đầu bể đến cuối bể và được dẫn tới các công trình xử lý tiếp theo, vận tốc dòng chảy trong vùng công tác của bể không được vượt quá 40 mm/s. Bể lắng ngang có hố thu cặn ở đầu bể và nước trong được thu vào ở máng cuối bể . 3.3 Bể lắng ly tâm Bể lắng ly tâm có dạng hình tròn trên mặt bằng, đường kính bể từ 16 đến 40 m (có trưòng hợp tới 60m), chiều cao làm việc bằng 1/6 – 1/10 đường kính bể. Bể lắng ly tâm được dùng cho các trạm xử lý có công suất lớn hơn 20.000 m3/ngđ . Trong bể lắng nước chảy từ trung tâm ra quanh thành bể. Cặn lắng được dồn vào hố thu cặn được xây dựng ở trung tâm đáy bể bằng hệ thống cào gom cặn ở phần dưới dàn quay hợp với trục 1 góc 450. Đáy bể thường được thiết kế với độ dốc i = 0,02 – 0,05. Dàn quay với tốc độ 2-3 vòng trong 1 giờ . Nước trong được thu vào máng đặt dọc theo thành bể phía trên . 3.4. Bể lắng trong Bể lắng trong là một bể chứa đứng và có buồng keo tụ bên trong. Nước thải theo máng dẫn chảy vào ống trung tâm. Do độ chênh của mực nước ở trong máng dẫn và trong bể mà khi nước xối vào bể thì không khí cũng được cuốn theo. Như vậy việc làm thoáng là tự nhiên. Quá trình keo tụ và oxy hóa thực hiện ở buồng keo tụ. Từ đó nước thải chuyển qua vùng lắng và khi qua lớp vật chất lơ lửng, tạo nên trong quá trình lắng, các cặn thải tán sắc khó rơi lắng sẽ được giữ lại. Nước lắng trong tràn vào máng thu ở chu vi bể và dẫn ra ngoài. 3.5. Bể lắng tầng mỏng Bể lắng tầng mỏng là một bể chứa hoặc kín hoặc hở. Cũng như các loại bể lắng khác, nó có các bộ phận phân phối và thu nước, phần lắng và chứa cặn. Cấu tạo phần lắng gồm nhiều tấm mỏng sắp xếp cạnh nhau với chiều cao » 0,15m. Các tấm mỏng đó có thể là các bản phẳng, lượn sóng hoặc các dàn ống, … 4. Bể vớt dầu mỡ Bể vớt dầu mỡ thường được áp dụng khi xử lý nước thải nước thải công nghiệp có chứa dầu mỡ, các chất nhẹ hơn nước và các dạng chất nổi khác. Đối với thải sinh hoạt do hàm lượng dầu mỡ và các chất nổi không cao nên có thể thực hiện việc tách chúng ngay ở bể lắng đợt 1 nhờ các thanh gạt thu hồi dầu mỡ, chất nổi trên bề mặt. 5. Bể lọc Bể lọc nhằm tách các chất ở trạng thái lơ lửng kích thước nhỏ bằng cách cho nước thải đi qua lớp lọc đặc biệt hoặc qua lớp vật liệu lọc. Bể này được sử dụng chủ yếu cho một số loại nước thải công nghiệp. Quá trình phân riêng được thực hiện nhờ vách ngăn xốp, nó cho nước đi qua và giữ pha phân tán lại. Quá trình diễn ra dưới tác dụng của áp suất cột nước . Hiệu quả của Phương pháp xử lý cơ học : Có thể loại bỏ được đến 60% tạp chất không hoà tan có trong nước thải và giảm BOD đến 30% . Để tăng hiệu suất công tác của các công trình xử lý cơ học có thể dùng biện pháp làm thoáng sơ bộ, thoáng gió đông tụ sinh học, hiệu quả xử lý có thể đạt tới 75% theo hàm lượng chất lơ lửng và 40-50 % theo BOD. Trong số các công trình xử lý cơ học có thể kể đến bể tự hoại, bể lắng hai vỏ, bể lắng trong có ngăn phân huỷ là những công trình vừa để lắng vừa để phân huỷ cặn lắng . II.2. Phương pháp hóa lý: Bản chất của quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp hoá lý là áp dụng các quá trình vật lý và hoá học để đưa vào nước thải chất phản ứng nào đó để gây tác động với các tạp chất bẩn, biến đổi hoá học, tạo thành các chất khác dưới dạng cặn hoặc chất hoà tan nhưng không độc hại hoặc gây ô nhiễm môi trường. Giai đoạn xử lý hoá lý có thể là giai đoạn xử lý độc lập hoặc xử lý cùng với các phương pháp cơ học, hoá học, sinh học trong công nghệ xử lý nước thải hoàn chỉnh . Những phương pháp hoá lý thường được áp dụng để xử lý nước thải là : keo tụ, đông tụ, tuyển nổi, hấp phụ, trao đổi ion, thấm lọc ngược và siêu lọc … 1. Phương pháp keo tụ và đông tụ Quá trình lắng chỉ có thể tách được các hạt rắn huyền phù nhưng không thể tách được các chất gây nhiễm bẩn ở dạng keo và hoà tan vì chúng là những hạt rắn có kích thước quá nhỏ. Để tách các hạt rắn đó một cách có hiệu quả bằng phương pháp lắng, cần tăng kích thước của chúng nhờ sự tác động tương hổ giữa các hạt phân tán liên kết thành tập hợp các hạt, nhằm tăng vận tốc lắng của chúng. Việc khử các hạt keo rắn bằng lắng trọng lượng đòi hỏi trước hết cần trung hoà điện tích của chúng, thứ đến là liên kết chúng với nhau. Quá trình trung hoà điện tích thường được gọi là quá trình đông tụ (coagulation), còn quá trình tạo thành các bông lớn hơn từ các hạt nhỏ gọi là quá trình keo tụ (flocculation). 1.1. Phương pháp keo tụ Keo tụ là quá trình kết hợp các hạt lơ lửng khi cho các chất cao phân tử vào nước. Khác với quá trình đông tụ, khi keo tụ thì sự kết hợp diễn ra không chỉ do tiếp xúc trực tiếp mà còn do tương tác lẫn nhau giữa các phân tử chất keo tụ bị hấp phụ trên các hạt lơ lửng . Sự keo tụ được tiến hành nhằm thúc đẩy quá trình tạo bông hydroxyt nhôm và sắt với mục đích tăng vận tốc lắng của chúng. Việc sử dụng chất keo tụ cho phép giảm chất đông tụ, giảm thời gian đông tụ và tăng vận tốc lắng . Cơ chế làm việc của chất keo tụ dựa trên các hiện tượng sau : hấp phụ phân tử chất keo trên bề mặt hạt keo, tạo thành mạng lưới phân tử chất keo tụ. Sự dính lại các hạt keo do lực đẩy Vanderwalls. Dưới tác động của chất keo tụ giữa các hạt keo tạo thành cấu trúc 3 chiều, có khả năng tách nhanh và hoàn toàn ra khỏi nước . Chất keo tụ thường dùng có thể là hợp chất tự nhiên và tổng hợp chất keo tự nhiên là tinh bột , ete , xenlulozơ , dectrin (C6H10O5)n và dioxyt silic hoạt tính (xSiO2.yH2O). 1.2. Phương pháp đông tụ Quá trình thuỷ phân các chất đông tụ và tạo thành các bông keo xảy ra theo các giai đoạn sau : Me3+ + HOH Me(OH)2+ + H+ Me(OH)2+ + HOH Me(OH)+ + H+ Me(OH)+ + HOH Me(OH)3 + H+ Me3+ + 3HOH Me(OH)3 + 3 H+ Chất đông tụ thường dùng là muối nhôm, sắt hoặc hoặc hỗn hợp của chúng. Việc chọn chất đông tụ phụ thuộc vào thành phần, tính chất hoá lý, giá thành, nồng độ tạp chất trong nước, pH . Các muối nhôm được dùng làm chất đông tụ: Al2(SO4)3.18H2O, NaAlO2, Al(OH)2Cl, Kal(SO4)2.12H2O, NH4Al(SO4)2.12H2O. Thường sunfat nhôm làm chất đông tụ vì hoạt động hiệu quả pH = 5 – 7.5 , tan tốt trong nước, sử dụng dạng khô hoặc dạng dung dịch 50% và giá thành tương đối rẽ . Các muối sắt được dùng làm chất đông tụ : Fe(SO3).2H2O , Fe(SO4)3.3H2O , FeSO4.7H2O và FeCl3 . Hiệu quả lắng cao khi sử dụng dạng khô hay dung dịch 10 -15%. 2. Tuyển nổi Tuyển nổi là quá trình dính bám phân tử của các hạt chất bẩn đối với bề mặt phân chia của hai pha : khí – nước và hình thành hỗn hợp “hạt rắn – bọt khí” nổi lên trên mặt nước và sau đó được loại bỏ đi. Phương pháp tuyển nổi thường được sử dụng để tách các tạp chất (ở dạng rắn hoặc lỏng) phân tán không tan, tự lắng kém ra khỏi pha lỏng. Trong xử lý nước thải, tuyển nổi thường được sử dụng để khử các chất lơ lửng và làm đặc bùn sinh học. Ưu điểm cơ bản của phương pháp này so với phương pháp lắng là có thể khử được hoàn toàn các hạt nhỏ hoặc nhẹ, lắng chậm, trong một thời gian ngắn. Khi các hạt đã nổi lên bề mặt, chúng có thể thu gom bằng bộ phận vớt bọt Quá trình tuyển nổi được thực hiện bằng cách sục các bọt khí nhỏ (thường là không khí) vào trong pha lỏng. Các khí đó kết dính với các hạt và khi lực nổi của tập hợp các bóng khí và hạt đủ lớn sẽ kéo theo hạt cùng nổi lên bề mặt, sau đó chúng tập hợp lại với nhau thành các lớp bọt chứa hàm lượng các hạt cao hơn trong chất lỏng ban đầu. 3. Hấp phụ Phương pháp hấp phụ được dùng rộng rãi để làm sạch triệt để nước thải khỏi các chất hữu cơ hoà tan sau khi xử lý sinh học cũng như xử lý cục bộ khi nước thải có chứa một hàm lượng rất nhỏ các chất đó. Những chất này không phân huỷ bằng con đường sinh học và thường có độc tính cao. Nếu các chất cần khử bị hấp phụ tốt và chi phí riêng cho lượng chất hấp phụ không lớn thì việc ứng dụng phương pháp này là hợp lý hơn cả . Các chất hấp phụ thường được sử dụng như : than hoạt tính, các chất tổng hợp và chất thải của vài ngành sản xuất được dùng làm chất hấp phụ (tro, rỉ, mạt cưa …). Chất hấp phụ vô cơ như đất sét, silicagen, keo nhôm và các chất hydroxit kim loại ít được sử dụng vì năng lượng tương tác của chúng với các phân tử nước lớn. Chất hấp phụ phổ biến nhất là than hoạt tính, nhưhg chúng cần có các tính chất xác định như : tương tác yếu với các phân tử nước và mạnh với các chất hữu cơ, có lỗ xốp thô để có thể hấp phụ các phân tử hữu cơ lớn và phức tạp, có khả năng phục hồi. Ngoài ra, than phải bền với nước và thấm nước nhanh. Quan trọng là than phải có hoạt tính xúc tác thấp đối với phản ứng oxy hoá bởi vì một số chất hữu cơ trong nước thải có khả năng bị oxy hoá và bị hoá nhựa. Các chất hoá nhựa bít kín lổ xốp của than và cản trở việc tái sinh nó ở nhiệt độ thấp . 4. Phương pháp trao đổi ion Trao đổi ion thường được ứng dụng để xử lý các kim loại nặng có trong nước thải bằng cách cho nước thải chứa kim loại nặng đi qua cột nhựa trao đổi cation, khi đó các cation kim loại nặng được thay thế bằng các ion hydro của nhựa trao đổi. Trao đổi ion là một quá trình trong đó các ion trên bề mặt của chất rắn trao đổi với ion có cùng điện tích trong dung dịch khi tiếp xúc với nhau. Các chất này gọi là các ionit (chất trao đổi ion), chúng hoàn toàn không tan trong nước . Các chất có khả năng hút các ion dương từ dung dịch điện ly gọi là cationit ,những chất này mang tính axit. Các chất có khả năng hút các ion âm gọi là anionit và chúng mang tính kiềm. Nếu như các ionit nào đó trao đổi cả cation và anion gọi là các ionit lưỡng tính . Phương pháp trao đổi ion thường được ứng dụng để loại ra khỏi nước các kim loại như : Zn, Cu, Cr, Ni, Pb, Hg, Mn, v…v…, các hợp chất của Asen, photpho, Cyanua và các chất phóng xạ . Các chất trao đổi ion là các chất vô cơ hoặc hữu cơ có nguồn gốc tự nhiên hay tổng hợp nhân tạo. Các chất trao đổi ion vô cơ tự nhiên gồm có các zeolit , kim loại khoáng chất, đất sét, fenspat, chất mica khác nhau, v…v… vô cơ tổng hợp gồm silicagen, pecmutit (chất làm mềm nước ), các oxyt khó tan và hydroxyt của một số kim loại như nhôm , crôm , ziriconi, v…v… Các chất trao đổi ion hữu cơ có nguồn gốc tự nhiên gồm axit humic và than đá chúng mang tính axit, các chất có nguồn gốc tổng hợp là các nhựa có bề mặt riêng lớn là những hợp chất cao phân tử . Khử kim loại nặng trong nước thải bằng phương pháp trao đổi ion cho ta nước thải đầu ra có chất lượng rất cao. Tuy nhiên, một số hợp chất hữu cơ trong nước thải có thể làm bẩn nhựa cũng như các vi sinh vật phát triển trên bề mặt hạt nhựa làm giảm hiệu quả của chúng. Thêm vào đó, việc tái sinh nhựa thường tốn kém và chất thải đậm đặc từ quá trình tái sinh nhựa đòi hỏi phải có biện pháp xử lý và thải bỏ hợp lý để không gây ô nhiễm môi trường. 5. Các quá trình tách bằng màng Màng được định nghĩa là một pha đóng vai trò ngăn cách giữa các pha khác nhau. Việc ứng dụng màng để tách các chất phụ thuộc vào độ thấm của các hợp chất đó qua màng. Người ta dùng các kỹ thuật như : điện thẩm tích, thẩm thấu ngược, siêu lọc và các quá trình tương tự khác . Thẩm thấu ngược và siêu lọc là quá trình lọc dung dịch qua màng bán thẩm thấu, dưới áp suất cao hơn áp suất thấm lọc. Màng lọc cho các phân tử dung môi đi qua và giữ lại các chất hoà tan. Sự khác biệt giữa hai quá trình là ở chổ siêu lọc thường được sử dụng để tách dung dịch có khối lượng phân tử trên 500 và có áp suất thẩm thấu nhỏ (ví dụ như các vi khuẩn, tinh bột, protein, đất sét …). Còn thẩm thấu ngược thường được sử dụng để khử các vật liêu có khối lượng phân tử thấp và có áp suất cao . 6. Phương pháp điện hoá Mục đích của phương pháp này là xử lý các tạp chất tan và phân tán trong nước thải, có thể áp dụng trong quá trình oxy hoá dương cực, khử âm cực, đông tụ điện và điện thẩm tích. Tất cả các quá trình này đều xảy ra trên các điện cực khi cho dòng điện 1 chiều đi qua nước thải. Các phương pháp điện hoá giúp thu hồi các sản phẩm có giá trị từ nước thải với sơ đồ công nghệ tương đối đơn giản, dễ tự động hoá và không sử dụng tác chất hoá học Nhược điểm lớn của phương pháp này là tiêu hao điện năng lớn Việc làm sạch nước thải bằng phương pháp điện hoá có thể tiến hành gián đoạn hoặc liên tục Hiệu suất của phương pháp điện hoá được đánh giá bằng 1 loạt các yếu tố như mật độ dòng điện , điện áp , hệ số sử dụng hữu ích điện áp , hiệu suất theo dòng , hiệu suất theo năng lượng 7. Phương pháp trích ly Trích ly pha lỏng được ứng dụng để làm sạch nước thải chứa phenol , dầu , axit hữu cơ , các ion kim loại … Phương pháp này được ứng dụng khi nồng độ chất thải lớn hơn 3-4 g/l , vì khi đó giá trị chất thu hồi mới bù đắp chi phí cho quá trình trích ly . Làm sạch nước thải bằng phương pháp trích ly bao gồm 3 giai đoạn : Giai đoạn thứ nhất : Trộn mạnh nước thải với chất trích ly (dung môi hữu cơ ) trong điều kiện bề mặt tiếp xúc phát triển giữa các chất lỏng hình thành 2 pha lỏng. Một pha là chất trích với chất được trích còn pha khác là nước thải với chất trích. Giai đoạn thứ hai : Phân riêng hai pha lỏng nói trên Giai đoạn thứ ba : Tái sinh chất trích ly . Để giảm nồng độ tạp chất tan thấp hơn giới hạn cho phép cần phải chọn đúng chất trích và vận tốc của nó khi cho vào nước thải . II.3. Phương pháp hóa học: Các phương pháp hoá học dùng trong xử lý nước thải gồm có : trung hoà , oxy hoá và khử. Tất cả các phương pháp này đều dùng các tác nhân hoá học nên là phương pháp đắt tiền . Người ta sử dụng các phương pháp hoá học để khử các chất hoà tan và trong các hệ thống cấp nước khép kín . Đôi khi các phương pháp này được dùng để xử lý sơ bộ trước xử lý sinh học hay sau công đoạn này như là một phương pháp xử lý nước thải lần cuối để thải vào nguồn . 1. Phương pháp trung hòa: Nước thải chứa các axit vô cơ hoặc kiềm cần được trung hoà đưa pH về khoảng 6,5 đến 8,5 trước khi thải vào nguồn nước hoặc sử dụng cho công nghệ xử lý tiếp theo. Trung hoà nước thải có thể thực hiện bằng nhiều cách khác nhau : Trộn lẫn nước thải axit với nước thải kiềm Bổ sung các tác nhân hoá học Lọc nước axit qua vật liệu có tác dụng trung hoà Hấp thụ khí axit bằng nước kiềm hoặc hấp thụ amoniac bằng nước axit Việc lựa chọn phương pháp trung hoà là tuỳ thuộc vào thể tích và nồng độ nước thải , chế độ thải nước thải , khả năng sẳn có và giá thành của các tác nhân hoá học . Trong quá trình trung hoà , một lượng bùn cặn được tạo thành . Lượng bùn này phụ thuộc vào nồng độ và thành phần của nước thải cũng như loại và lượng các tác nhân sử dụng cho quá trình . 2. Phương pháp oxy hoá khử Mục đích của phương pháp này là chuyển các chất ô nhiễm độc hại trong nước thải thành các chất ít độc hơn và được loại ra khỏi nước thải .Quá trình này tiêu tốn một lượng lớn các tác nhân hoá học , do đó quá trình oxy hoá hoá học chỉ được dùng trong những trường hợp khi các tạp chất gây ô nhiễm bẩn trong nước thải không thể tách bằng những phương pháp khác . Thường sử dụng các chất oxy hoá như : Clo khí và lỏng , nước Javen NaOCl , Kalipermanganat KMnO4 , Hypocloric Canxi Ca(ClO)2 , H2O2 , Ozon … 3. Khử trùng nước thải Sau khi xử lý sinh học , phần lớn các vi khuẩn trong nước thải bị tiêu diệt .Khi xử lý trong các công trình sinh học nhân tạo (Aerophin hay Aerotank ) số lượng vi khuẩn giảm xuống còn 5% , trong hồ sinh vật hoặc cánh đồng lọc còn 1-2%. Nhưng để tiêu diệt toàn bộ vi khuẩn gây bệnh, nước thải cần phải khử trùng Chlor hoá, Ozon hoá, điện phân, tia cực tím … Phương pháp phổ biến nhất hiện nay là phương pháp Chlor hoá : Chlor cho vào nước thải dưới dạng hơi hoặc Clorua vôi. Lượng Chlor hoạt tính cần thiết cho một đơn vị thể tích nước thải là : 10 g/m3 đối với nước thải sau xử lý cơ học, 5 g/m3 sau xử lý sinh học hoàn toàn. Chlor phải được trộn đều với nước và để đảm bảo hiệu quả khử trùng, thời gian tiếp xúc giữa nước và hoá chất là 30 phút trước khi nước thải ra nguồn . Hệ thống Chlor hoá nước thải Chlor hơi bao gồm thiết bị Chlorator , máng trộn và bể tiếp xúc . Chlorato phục vụ cho mục đích chuyển hóa Clor hơi thành dung dịch Chlor trước khi hoà trộn với nước thải và được chia thành 2 nhóm : nhóm chân không và nhóm áp lực . Clor hơi được vận chuyển về trạm xử lý nước thải dưới dạng hơi nén trong banlon chịu áp. Trong trạm xử lý cần phải có kho cất giữ các banlon này. Phương pháp dùng Chlor hơi ít được dùng phổ biến . Phương pháp Chlor hoá nước thải bằng Clorua vôi : Ap dụng cho trạm nước thải có công suất dưới 1000 m3/ngđ. Các công trình và thiết bị dùng trong dây chuyền này là các thùng hoà trộn , chuẩn bị dung dịch Clorua vôi, thiết bị định lượng máng trộn và bể tiếp xúc . Với Clorua vôi được hoà trộn sơ bộ tại thùng hoà trộn cho đến dung dịch 10 -15% sau đó chuyển qua thùng dung dịch. Bơm định lượng sẽ đưa dung dịch Clorua vôi với liều lượng nhất định đi hoà trộn vào nước thải. Trong các thùng trộn dung dịch , Clorua vôi được khuấy trộn với nước cấp bằng các cánh khuấy gắn với trục động cơ điện . Phương pháp Ozon hoá Ozon hoá tác động mạnh mẽ với các chất khoáng và chất hữu cơ, oxy hoá bằng Ozon cho phép đồng thời khử màu, khử mùi, tiệt trùng nước. Phương pháp Ozon hoá có thể xử lý phenol , sản phẩm dầu mỏ , H2S , các hợp chất Asen , thuốc nhuộm … Sau quá trình Ozon hoá số lượng vi khuẩn bị tiêu diệt đến hơn 99%. Ngoài ra, Ozon còn oxy hoá các hợp chất Nitơ ,Photpho … Nhược điểm chính của phương pháp này là giá thành cao và thường được ứng dụng rộng rãi trong xử lý nước cấp . II.4. Phương pháp sinh học: Phương pháp xử lí sinh học là sử dụng khả năng sống, hoạt động của vi sinh vật để phân huỷ các chất bẩn hữu cơ có trong nước thải. Các vi sinh vật sử dụng các hợp chất hữu cơ và một số khoáng chất làm nguồn dinh dưỡng và tạo năng lượng. Trong quá trình dinh dưỡng, chúng nhận các chất dinh dưỡng để xây dựng tế bào, sinh trưởng và sinh sản vì thế sinh khối của chúng được tăng lên. Quá trình phân hũy các chất hữu cơ nhờ vi sinh vật gọi là quá trình oxy hóa sinh hóa. Phương pháp xử lý sinh học có thể thực hiện trong điều kiện hiếu khí (với sự có mặt của oxy) hoặc trong điều kiện kỵ khí (không có oxy). Phương pháp xử lý sinh học có thể ứng dụng để làm sạch hoàn toàn các loại nước thải chứa chất hữu cơ hoà tan hoặc phân tán nhỏ. Do vậy phương pháp này thường được áp dụng sau khi loại bỏ các loại tạp chất thô ra khỏi nước thải có hàm lượng chất hữu cơ cao. Quá trình xử lý sinh học gồm các bước Chuyển hoá các hợp chất có nguồn gốc cacbon ở dạng keo và dạng hoà tan thành thể khí và thành các vỏ tế bào vi sinh Tạo ra các bông cặn sinh học gồm các tế bào vi sinh vật và các chất keo vô cơ trong nước thải Loại các bông cặn ra khỏi nước thải bằng quá trình lắng . 1. Xử lí nước thải bằng phương pháp sinh học trong điều kiện tự nhiên Cơ sở của phương pháp này là dựa vào khả năng tự làm sạch của nguồn nước và đất. Để tách các chất bẩn hữu cơ dạng keo và hoà tan trong điều kiện tự nhiên người ta xử lí nước thải trong ao, hồ (hồ sinh vật) hay trên đất (cánh đồng tưới, cánh đồng lọc …). 1.1. Hồ sinh vật Hồ sinh vật là các ao hồ có nguồn gốc tự nhiên, còn gọi là hồ oxy hoá, hồ ổn định nước thải, … xử lí nước thải bằng phương pháp sinh học. Trong hồ sinh vật diễn ra quá trình oxy hoá sinh hoá các chất hữu cơ nhờ các loài vi khuẩn, tảo và các loại thủy sinh vật khác, tương tự như quá trình làm sạch nguồn nước mặt. Vi sinh vật sử dụng oxy sinh ra từ rêu tảo trong quá trình quang hợp cũng như oxy từ không khí để oxy hoá các chất hữu cơ, rong tảo lại tiêu thụ CO2, photphat và nitrat amon sinh ra từ sự phân huỷ, oxy hoá các chất hữu cơ bởi vi sinh vật. Để hồ hoạt động bình thường cần phải giữ giá trị pH và nhiệt độ tối ưu. Nhiệt độ không được thấp hơn 60C. Trong số các công trình xử lý trong điều kiện tự nhiên thì hồ sinh học được áp dụng rộng rãi hơn cả. Ngoài nhiệm vụ xử lý nước thải, hồ sinh học còn có thể đem lại những lợi ích: - Nuôi trồng thủy sản - Cung cấp nguồn nước tưới cho cây trồng - Điều hòa dòng chảy nước mưa trong hệ thống thoát nước đô thị Tại Việt Nam, hồ sinh học chiếm một vị trí đặc biệt quan trọng trong các biện pháp xử lý nước thải vì có nhiều thuận lợi - Không đòi hỏi nhiều vốn đầu tư - Bải trì vận hành đơn giản, không có ngưới bảo quản thường xuyên - Hầu hết các đô thị đều có những ao hồ hay khu ruộng trũng có thể sử dụng mà không cần xây dựng thêm - Có nhiều điều kiện kết hợp mục đích xử lý nước thải với việc nuôi trồng thủy sản và điều hòa nước mưa Theo bản chất quá trình sinh hoá, người ta chia hồ sinh vật ra các loại hồ hiếu khí, hồ sinh vật tuỳ tiện (Faculative) và hồ sinh vật yếm khí. 1.1.1. Hồ sinh vật hiếu khí Quá trình oxy hóa các chất hữu cơ nhờ các vi sinh vật hiếu khí. Quá trình xử lí nước thải xảy ra trong điều kiện đầy đủ oxy, oxy được cung cấp qua mặt thoáng và nhờ quang hợp của tảo hoặc hồ được làm thoáng cưỡng bức nhờ các hệ thống thiết bị cấp khí. Để đảm bảo cho ánh sáng có thể xuyên qua, chiều sâu của hồ phải bé, khoảng 30 – 40 cm. Thời gian lưu nước trong hồ khoảng 3 – 12 ngày. 1.1.2 Hồ sinh vật tuỳ tiện Hồ facultativ là loại hồ thường gặp trong điều kiện tự nhiên. Phần lớn các ao hồ của chúng ta là nhưng hồ facultativ. Hiện nay, nó được sử dụng rộng rãi nhất trong hồ sinh học. Trong hồ này xảy ra hai quá trình song song: Quá trình oxy hóa hiếu khí chất nhiễm bẩn hữu cơ và quá trình phân hủy metan cặn lắng. Đặc điểm của loại hồ này xét theo chiều sau của nó có thể chia ra 3 vùng: Lớp trên là vùng hiếu khí, lớp giữa là vùng trung gian, còn lớp dưới là vùng kỵ khí. Nguồn oxy cần thiết cho quá trình oxy hóa các chất hữu cơ trong hồ chủ yếu nhờ quang hợp của rong tảo dưới tác dụng của bức xạ mặt trời và khuyết tán qua mặt nước dưới tác dụng của sóng gió. Trong hồ sinh vật tuỳ tiện vi khuẩn và tảo có quan hệ tương hổ đóng vai trò cơ bản đối với sự chuyển hoá các chất . Các yếu tố tự nhiên ảnh hưởng tới sự xáo trộn là gió và nhiệt dộ. 1.1.3. Hồ sinh vật yếm khí Dùng để lắng và phân hủy cặn lắng bằng phương pháp sinh hóa tự nhiên dựa trên cơ sở sống và hoạt động của vi sinh kỵ khí. Các vi sinh vật này tiến hành hàng chục phản ứng hoá sinh học để phân huỷ và biến đổi các hợp chất hữu cơ phức tạp thành những chất đơn giản, dễ xử lý. Hiệu suất giảm BOD trong hồ có thể lên đến 70% . Tuy nhiên nước thải sau khi ra khỏi hồ vẫn có BOD cao nên loại hồ này chỉ chủ yếu áp dụng cho xử lý nước thải công nghiệp rất đậm đặc và dùng làm hồ bậc 1 trong tổ hợp nhiều bậc. Loại hồ này thường dùng để xử lý nước thải công nghiệp có độ nhiễm bẩn lớn, ít dùng để xử lý nước thải sinh hoạt, vì nó gây mùi thối khó chịu. Hồ kỵ khí phải đặt cách xa nhà ở và xí nghiệp thực phẩm 1,5 – 2km. Để duy trì điều kiện kỵ khí và giữ ấm cho hồ trong mùa đông thì chiều sâu hồ phải lớn, thường thì 2,4 – 3,6m. 1.2. Cánh đồng tưới - Cánh đồng lọc Cánh đồng tưới là những khoảng đất canh tác, có thể tiếp nhận và xử lý nước thải. Xử lý trong điều kiện này diễn ra dưới tác dụng của vi sinh vật, ánh sáng mặt trời, không khí và dưới ảnh hưởng của các hoạt động sống thực vật, chất thải bị hấp thụ và giữ lại trong đất, sau đó các loại vi khuẩn có sẵn trong đất sẽ phân huỷ chúng thành các chất đơn giản để cây trồng hấp thụ. Nước thải sau khi ngấm vào đất , một phần được cây trồng sử dụng. Phần còn lại chảy vào hệ thống tiêu nước ra sông hoặc bổ sung cho nước nguồn. Có 2 loại cánh đồng tưới : - Cánh đồng tưới công cộng, chức năng chủ yếu là xử lý nước thải, còn phục vụ cho nông nghiệp là thứ yếu. - Cánh đồng tưới nông nghiệp, phục vụ nông nghiệp và xử lý nước thải là những mục tiêu thống nhất. Việc xây dựng cánh đồng tưới phải tuân theo 2 mục đích: - Vệ sinh, tức là xử lý nước thải. - Kinh tế nông nghiệp, tức là sử dụng nước thải để tưới ẩm và sử dụng các chất dinh dưỡng có trong nước thải để bón cho cây trồng. 2. Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học trong điều kiện nhân tạo 2.1. Bể lọc sinh học Bể lọc sinh học là công trình nhân tạo , trong đó nước thải được lọc qua vật liệu rắn có bao bọc một lớp màng vi sinh vật . Bể lọc sinh học gồm các phần chính như sau : phần chứa vật liệu lọc , hệ thống phân phối nước đảm bảo tưới đều lên toàn bộ bề mặt bể , hệ thống thu và dẩn nước sau khi lọc , hệ thống phân phối khí cho bể lọc . Quá trinh oxy hoá chất thải trong bể lọc sinh học diển ra giống như trên cánh đồng lọc nhưng với cường độ lớn hơn nhiều .Màng vi sinh vật đã sử dụng và xác vi sinh vật chết theo nước trôi khỏi bể được tách khỏi nước thải ở bể lắng đợt 2 .Để đảm bảo quá trình oxy hoá sinh hoá diễn ra ổn định ,oxy được cấp cho bể lọc bằng các biện pháp thông gió tự nhiên hoặc thông ._.gió nhân tạo .Vật liệu lọc của bể lọc sinh học có thể là nhựa Plastic , xỉ vòng gốm , đá Granit…… 2.1.1 Bể lọc sinh học nhỏ giọt Bể có dạng hình vuông , hình chữ nhật hoặc hình tròn trên mặt bằng , bể lọc sinh học nhỏ giọt làm việc theo nguyên tắc sau : Nước thải sau bể lắng đợt 1 được đưa về thiết bị phân phối , theo chu kỳ tưới đều nước trên toàn bộ bề mặt bể lọc . Nước thải sau khi lọc chảy vào hệ thống thu nước và được dẫn ra khỏi bể .Oxy cấp cho bể chủ yếu qua hệ thống lỗ xung quanh thành bể . Vật liệu lọc của bể sinh học nhỏ giọt thường là các hạt cuội , đá … đường kính trung bình 20 – 30 mm. Tải trọng nước thải của bể thấp (0,5 – 1,5 m3/m3 vật liệu lọc /ngđ) . Chiều cao lớp vật liệu lọc là 1,5 – 2m. Hiệu quả xử lý nước thải theo tiêu chuẩn BOD đạt 90% . Dùng cho các trạm xử lý nước thải có công suất dưới 1000 m3/ngđ 2.1.2. Bể lọc sinh học cao tải Bể lọc sinh học cao tải có cấu tạo và quản lý khác với bể lọc sinh học nhỏ giọt , nước thải tưới lên mặt bể nhờ hệ thống phân phối phản lực .Bể có tải trọng 10 – 20 m3 nước thải / 1m2 bề mặt bể /ngđ. Nếu trường hợp BOD của nước thải quá lớn người ta tiến hành pha loãng chúng bằng nước thải đã làm sạch . Bể được thiết kế cho các trạm xử lý dưới 5000 m3/ngđ 2.2. Bể hiếu khí bùn hoạt tính – Bể Aerotank Là bể chứa hổn hợp nước thải và bùn hoạt tính, khí được cấp liên tục vào bể để trộn đều và giữ cho bùn ở trạng thái lơ lửng trong nước thải và cấp đủ oxy cho vi sinh vật oxy hoá các chất hữu cơ có trong nước thải. Khi ở trong bể, các chất lơ lửng đóng vai trò là các hạt nhân để cho các vi khuẩn cư trú, sinh sản và phát triển dần lên thành các bông cặn gọi là bùn hoạt tính. Vi khuẩn và các vi 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 các tế bào mới. Số lượng bùn hoạt tính sinh ra trong thời gian lưu lại trong bể Aerotank của lượng nước thải ban đầu đi vào trong bể không đủ làm giảm nhanh các chất hữu cơ do đó phải sử dụng lại một phần bùn hoạt tính đã lắng xuống đáy ở bể lắng đợt 2, bằng cách tuần hoàn bùn về bể Aerotank để đảm bảo nồng độ vi sinh vật trong bể. Phần bùn hoạt tính dư được đưa về bể nén bùn hoặc các công trình xử lý bùn cặn khác để xử lý. Bể Aerotank hoạt động phải có hệ thống cung cấp khí đầy đủ và liên tục . 2.3. Quá trình xử lý sinh học kỵ khí - Bể UASB 2.3.1. Quá trình xử lý sinh học kỵ khí Quá trình phân hủy kỵ khí là quá trình phân hủy sinh học các chất hữu cơ có trong nước thải trong điều kiện không có oxy để tạo ra sản phẩm cuối cùng là khí CH4 và CO2 (trường hợp nước thải không chứa NO3- và SO42-). Cơ chế của quá trình này đến nay vẫn chưa được biết đến một cách đầy đủ và chính xác nhưng cách chung, quá trình phân hủy có thể được chia ra các giai đoạn như sau: VẬT CHẤT HƯU CƠ PROTEINS HYDROCARBON LIPIDS ACID AMIN / ĐƯỜNG ACID BÉO ACETATE / H2 CH4 / CO2 Thủy phân Acid hóa Acetic hóa Methane hóa Vi khuẩn lipolytic, proteolytic và cellulytic Vi khuẩn lên men Vi khuẩn tạo khí H2 Vi khuẩn methane hóa GIAI ĐOẠN VẬT CHẤT LOẠI VI KHUẨN Hình 1.1: Sơ đồ chuyển hóa vật chất trong điều kiện kỵ khí Ở 3 giai đoạn đầu, COD của dung dịch hầu như không thay đổi, nó chỉ giảm trong giai đoạn methane hóa. Sinh khối mới được tạo thành liên tục trong tất cả các giai đoạn. Trong một hệ thống vận hành tốt, các giai đoạn này diễn ra đồng thời và không có sự tích lũy quá mức các sản phẩm trung gian. Nếu có một sự thay đổi bất ngờ nào đó xảy ra, các giai đoạn có thể mất cân bằng. Pha methane hóa rất nhạy cảm với sự thay đổi của pH hay nồng độ acid béo cao. Do đó, khi vận hành hệ thống, cần chú ý phòng ngừa những thay đổi bất ngờ, cả pH lẫn sự quá tải. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình phân hủy kỵ khí Để duy trì sự ổn định của quá trình xử lý kỵ khí, phải duy trì được trạng thái cân bằng động của quá trình theo 4 pha đã nêu trên. Muốn vậy trong bể xử lý phải đảm bảo các yếu tố sau: Nhiệt độ Nhiệt độ là yếu tố điều tiết cường độ của quá trình, cần duy trì trong khoảng 30÷350C. Nhiệt độ tối ưu cho quá trình này là 350C. pH pH tối ưu cho quá trình dao động trong phạm vi rất hẹp, từ 6,5 đến 7,5. Sự sai lệch khỏi khoảng này đều không tốt cho pha methane hóa. Chất dinh dưỡng Cần đủ chất dinh dưỡng theo tỷ lệ COD:N:P = (400÷1000):7:1 để vi sinh vật phát triển tốt, nếu thiếu thì bổ sung thêm. Trong nước thải sinh hoạt thường có chứa các chất dinh dưỡng này nên khi kết hợp xử lý nước thải sản xuất và nước thải sinh hoạt thì không cần bổ sung thêm các nguyên tố dinh dưỡng. Độ kiềm Độ kiềm tối ưu cần duy trì trong bể là 1500÷3000 mg CaCO3/l để tạo khả năng đệm tốt cho dung dịch, ngăn cản sự giảm pH dưới mức trung tính. Muối (Na+, K+, Ca2+) Pha methane hóa và acid hóa lipid đều bị ức chế khi độ mặn vượt quá 0,2 M NaCl. Sự thủy phân protein trong cá cũng bị ức chế ở mức 20 g/l NaCl. Lipid Đây là các hợp chất rất khó bị phân hủy bởi vi sinh vật. Nó tạo màng trên VSV làm giảm sự hấp thụ các chất vào bên trong. Ngoài ra còn kéo bùn nổi lên bề mặt, giảm hiệu quả của quá trình chuyển đổi methane. Đối với LCFA, IC50 = 500÷1250 mg/l. Kim loại nặng Một số kim loại nặng (Cu, Ni, Zn…) rất độc, đặc biệt là khi chúng tồn tại ở dạng hòa tan. IC50 = 10÷75 mg Cu2+ tan/l. Trong hệ thống xử lý kỵ khí, kim loại nặng thường được loại bỏ nhờ kết tủa cùng với carbonate và sulfide. Ngoài ra cần đảm bảo không chứa các hóa chất độc, không có hàm lượng quá mức các hợp chất hữu cơ khác. 2.3.2. Bể UASB Nước thải được đưa trực tiếp vào dưới đáy bể và được phân phối đồng đều ở đó, sau đó chảy ngược lên xuyên qua lớp bùn sinh học hạt nhỏ (bông bùn) và các chất bẩn hữu cơ được tiêu thụ ở đó . Các bọt khí mêtan và cacbonic nổi lên trên được thu bằng các chụp khí để dẩn ra khỏi bể. Nước thải tiếp theo đó sẽ diễn ra sự phân tách 2 pha lỏng và rắn . Pha lỏng được dẫn ra khỏi bể , còn pha rắn thì hoàn lưu lại lớp bông bùn . Sự tạo thành và duy trì các hạt bùn là vô cùng quan trọng khi vận hành bể UASB. 2.4.Bể sinh học theo mẻ SBR (Sequence Batch Reactor) Bản chất quá trình xử lý sinh học từng mẻ Hệ thống xử lý sinh học từng mẻ bao gồm đưa nước thải vào bể phản ứng và tạo các điều kiện cần thiết như môi trường thiếu khí (không có oxy, chỉ có NO3-), kị khí (không có oxy), hiếu khí (có oxi, NO3-) để cho vi sinh tăng sinh khối, hấp thụ và tiêu hóa các chất thải hữu cơ trong nước thải. Chất thải hữu cơ (C, N, P) từ dạng hòa tan sẽ chuyển hóa vào sinh khối vi sinh và khi lớp sinh khối vi sinh này lắng kết xuống sẽ còn lại nước trong đã tách chất ô nhiễm, chu kỳ xử lý trên lại tiếp tục cho một mẻ nước thải mới. Quy trình hoạt động của hệ thống xử lý sinh học từng mẻ đơn giản, bao gồm các chuỗi chu kỳ như sau: Nạp nước thải vào bể phản ứng Vừa nạp vừa tạo môi trường thiếu khí hay kị khí Vừa nạp vừa tạo điều kiện cho vi sinh xử lý chất thải hữu cơ Xử lý tách loại chất ô nhiễm hữu cơ , nitơ, photpho bằng vi sinh Để lắng, tách lớp bùn Gạn lấy nước sạch đã xử lý Lập lại chu kỳ mới Hệ thống xử lý sinh học từng mẻ có những đặc trưng cơ bản sau đây: Cho phép thiết kế hệ đơn giản với các bước xử lý cơ bản theo quy trình “từng mẻ” Khoảng thời gian cho mỗi chu kỳ có thể điều chỉnh được và là một quy trình có thể điều khiển tự động bằng PLC. Hiệu quả xử lý có độ tin cậy cao và độ linh hoạt Công nghệ kỹ thuật cao, lập trình được và khả năng xử lý vượt mức hứa hẹn và là quy trình xử lý bằng vi sinh đầy triển vọng trong tương lai. Quá trình hoạt động của bể được chia làm 4 giai đoạn chính tạo nên một chu kỳ của bể sinh học từng mẻ Giai đoạn làm đầy Giai đoạn phản ứng oxy hóa sinh hóa Giai đoạn lắng Dẫn nước sau xử lý ra, lấy bớt bùn và để lại 25% Các quá trình hoạt động chính trong bể sinh học từng mẻ gồm : Quá trình sinh học hiếu khí dùng để khử BOD : bởi sự tăng sinh khối của quần thể vi sinh vật hiếu khí được tăng cường bởi khuấy trộn và cung cấp oxy, tạo điều kiện phản ứng ở giai đoạn (b). Quá trình sinh học hiếu khí , kị khí dùng để khử BODcacbon, kết hợp khử nitơ, photpho : bởi sự tăng sinh khối của quần thể vi sinh vật hiếu khí, kị khí . Tăng cường khuấy trộn cho quá trình kị khí, khuấy trộn và cung cấp oxy cho quá trình hiếu khí, khuấy trộn cho quá trình hiếu khí, tạo điều kiện phản ứng cho giai đoạn (b). Metanol NT vào (1) Làm đầy (2) Anaerobic (khuấy) (3) Aerobic (khuấy+O2) (4) Anoxic (Tắt O2+khuấy) (5) Lắng (6) Tách nước Xã bùn Giai đoạn (b) Hình 1.2 : Sơ đồ quy trình phản ứng trong sinh học từng mẻ có kết hợp khử N, P Giai đoạn 3 : xảy ra quá trình nitrat hóa và oxy hóa chất hữu cơ Giai đoạn 4 : xảy ra quá trình khử nitrat Đây là quá trình tổng hợp có hiệu quả kết hợp khử BOD cacbon và các chất hữu cơ hòa tan N, P. Trong quá trình khử N có thể tăng cường nguồn cacbon bên ngoài bằng Metanol ở giai đoạn 4. Tuy nhiên với thành phần và tính chất nước thải chế biến thủy sản giàu cacbon hữu cơ và chất dinh dưỡng trong quá trình oxy hóa nên không cần sử dụng thêm hóa chất phụ trợ Các quá trình sinh học trên diễn ra trong bể với sự tham gia của các vi sinh vật trong quá trình oxy hóa chất hữu cơ, đặc biệt là có sự tham gia của hai chủng loại Nitrosomonas và Nitrobacter trong quá trình nitrat hóa và khử nitrat kết hợp. CHƯƠNG 2:TỔNG QUAN VỀ DOANH NGHIỆP TƯ NHÂN THƯƠNG THẢO I. SƠ LƯỢC VỀ TÌNH HÌNH HOẠT ĐỘNG CỦA CƠ SỞ THÔNG TIN CHUNG Tên chủ cơ sở : DNTN Thương Thảo Địa chỉ : Số 2/7, ấp Phước Lâm, xã Phước Hưng, huyện Long Điền, tỉnh BRVT Điện thoại : 064.3842.114 Vốn điều lệ : 1.000.000.000 đồng (một tỷ đồng chẳn) Người đại diện theo pháp luật: Ông Trần Văn Thảo Chức Danh : Chủ Doanh nghiệp TÓM TẮT QUÁ TRÌNH VÀ HIỆN TRẠNG HOẠT ĐỘNG CỦA CƠ SỞ Sơ lược về tình hình hoạt động Thời gian hoạt động Căn cứ vào giấy chứng nhận đăng ký kinh doanh số 4901001613 do Sở Kế hoạch và Đầu tư tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu cấp cho DNTN Thương Thảo, Cơ sở Chế biến Thủy hải sản Thương Thảo bắt đầu hoạt động vào ngày 14/03/2008 Vị trí cơ sở Cơ sở chế biến thủy hải sản Thương Thảo thuộc DNTN Thương Thảo đặt tại Số 2/7, ấp Phước Lâm, xã Phước Hưng, huyện Long Điền, tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu. Khu vực Cơ sở Chế biến Thủy hải sản Thương Thảo thuộc một phần đất ở và một phần đất nông nghiệp. Về vị trí hoạt động của cơ sở cách Hương lộ 05 khoảng 50m (đính kèm sơ đồ vị trí – phụ lục), xung quanh có một số Cơ sở chế biến thủy hải sản. Vị trí địa lý được xác định theo bản đồ ranh giới hành chính Khu vực Cơ sở thuộc xã Phước Hưng, huyện Long Điền như sau: Phía Đông tiếp giáp với Hộ Ông Tàu. Phía Tây tiếp giáp với đất Ông Danh. Phía Nam giáp với đường Hương lộ 05. Phía Bắc giáp với sông Cửa Lấp. Loại hình hoạt động Lĩnh vực hoạt động chính của Cơ sở Chế biến Thủy hải sản Thương Thảo chủ yếu là chuyên Sơ chế Cá bò sau đó chuyên sang Cơ sở khác Quy trình chế biến Do tính chất hoạt động của Cơ sở là sơ chế cá bò, Quy trình chế biến đơn giản như sau: Sơ đồ 2.1. Qui Trình Sơ chế Cá bò Nguyên liệu Nước thải chất thải rắn Nước thải, khí thải chất thải rắn Phi lê Rửa Cắt đầu, lột da Tiếp nhận Thành phẩm Tẩm gia vị Nước thải Nước thải chất thải rắn (xương cá ) Hóa chất Sorbtor Nguyên liệu: Nguyên liệu phục vụ cho Cơ sở chế biến thủy hải sản Thương Thảo là Cá bò. Tiếp nhận: Nguyên liệu được danh bắt trên trường tỉnh Bà Rịa Vũng Tàu hoặc các tỉnh bình thuận và các tỉnh miền tây được Cơ sở Chế biến Thủy hải sản Thương Thảo thu mua, vận chuyển về Cơ sở. Cắt đầu lột da: Nguyên liệu sau khi đưa về sẽ được nhân công tại Cơ sở cắt đầu và lột da Rửa, phi lê: Trong quá trình trình cắt đầu và lột da sẽ được chuyển qua rữa sạch và file Tẩm gia vị: Khi file tách xương ra thịt cá bò được chuyển sang tẩm gia vị bằng sorbitor. Thành phẩm: khi thịt cá được tẩm gia vị đóng vào bịch và bán cho các Cơ sở khác. II. TÌNH TRẠNG NƯỚC THẢI CỦA CÔNG TY 2.1 Nguồn phát sinh Trong quá trình hoạt động sản xuất, Cơ sở chế biến thủy hải sản Thương Thảo - DNTN Thương Thảo sẽ phát sinh nước thải gây ô nhiễm môi trường, bao gồm nước thải sản xuất, nước thải sinh hoạt và nước mưa chảy tràn. Nước thải sản xuất: Nước thải phát sinh trong quá trình chế biến thủy sản đông lạnh bao gồm nước thải: tiếp nhận khâu nguyên liệu, vệ sinh thiết bị, nhà xưởng và phần lớn nước thải phát sinh trong giai đoạn rửa nguyên liệu. Công xuất tổng khoảng 30m3/ngđ 2.2 Nguồn tiếp nhận Nước thải trong quá trình hoạt động của Cơ sở thải vào môi trường xung quanh dẫn vào sông Cửa Lấp, góp phần gây ô nhiễm môi trường nước sông trong khu vực, ảnh hưởng trực tiếp đến hoạt động của người dân khu vực hạ lưu, đặc biệt là các hoạt động nuôi trồng, đánh bắt thủy hải sản sông Cửa Lấp. Vì vậy, yêu cầu chủ đầu tư cần có biện pháp giảm thiểu ô nhiễm và xử lý nước thải sinh hoạt cũng như nước thải sản xuất đạt tiêu chuẩn chất lượng môi trường Việt Nam theo QCVN 11:2008 BTNMT trước khi xả ra nguồn tiếp nhận là Sông Cửa Lấp. Hiện trạng chất lượng môi trường nước Bảng 2.1 : Thông số đầu vào của DNTN thương thảo Thông số Đơn vị Nước thải đầu vào của HTXLNT Tiêu chuẩn QCVN 11:2008 cột B pH 6.1 5,5-9 BOD mg/l 3015 50 COD mg/l 4640 80 TSS mg/l 1020 100 Tổng P mg/l 86 6-10 Tổng N mg/l 427 60 (Nguồn: Phân tích tại PTN Trường đâị học kỹ thuật Công nghệ TP HCM) N: Nước thải trước khi thải trực tiếp vào nguồn tiếp nhận. QCVN 11:2008/BTNMT Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp chế biến thủy sản Nhận xét: Độ pH trong nước thải của cơ sở cho thấy: giá trị pH trong nước thải của cơ sở nằm trong giới hạn cho phép so với QCVN 11:2008/ MBTNMT của quy chuẩn kỹ thuật về chất lượng môi trường nước. Mức độ ô nhiễm hữu cơ Hàm lượng COD trong nước thải của Cơ sở cho thấy: -Hàm lượng COD trong nước thải của cơ sở vượt quy chuẩn kỹ thuật cho phép 58 lần so với QCVN 11:2008 /BTNMT loại B. Mức độ ô nhiễm các chất dinh dưỡng Hàm lượng các chất dinh dưỡng trong nước thải cho thấy: -Hàm lượng tổng Nitơ trong nước thải của Cơ sở vượt quy chuẩn kỹ thuật cho phép 7,1 lần so với QCVN 11:2008 /BTNMT cột B. Ô nhiễm do các chất lơ lững (SS) Nồng độ chất rắn lơ lửng trong nước thải của Cơ sở cho thấy: -Hàm lượng chất rắn lơ lửng (TSS) trong nước thải của cơ sở so vượt quy chuẩn kỹ thuật cho phép 10,2 lần với QCVN 11:2008 /BTNMT cột B Nhận xét chung Nước thải của Cơ sở có nồng độ các chất ô nhiễm cao. Đối với nước ngầm tầng nông, nước thải (nước thải sản xuất và nước thải sinh hoạt) có thể thấm xuống đất và gây ô nhiễm nước ngầm. Các nguồn nước ngầm nhiễm các chất hữu cơ, dinh dưỡng và vi trùng khó xử lý. Nước thải của cơ sở khi thải vào nguồn tiếp nhận - sông Cửa Lấp, sẽ làm suy thoái chất lượng nước, tác động xấu đến môi trường và thủy sinh vật, cụ thể như sau: Tác hại của các chất hữu cơ Nước mặt khi bị nhiễm hữu cơ cao (COD) sẽ gây suy giảm oxi hòa tan (DO) trong nước. DO trong nước giảm sẽ ảnh hưởng đến quá trình sinh sống của thủy sinh vật. Đặc biệt, khi nồng độ các chất ô nhiễm cao sẽ làm thủy sinh vật bị chết tại chỗ hoặc phải di chuyển đến môi trường khác sinh sống. Tác hại các chất dinh dưỡng Hàm lượng cao các chất dinh dưỡng N và P là nguồn dinh dưỡng chủ yếu cho thực vật thủy sinh và vi tảo. Vì vậy, Khi nồng độ các chất dinh dưỡng N và P trong nước mặt cao, gây nên hiện tượng phú dưỡng hóa (sự phát triển quá mức bình thường của rong và vi tảo). Các nguồn nước mặt sử dụng vào việc cung cấp nước sạch, có hàm lượng các chất dinh dưỡng cao rất khó xử lý đạt tiêu chuẩn nước sinh hoạt. Sự có mặt của N và P sẽ ảnh hưởng đến năng suất sinh học của nguồn nước. Sự có mặt của các hợp chất N gây cạn kiệt nguồn oxi hòa tan trong nước do xảy ra quá trình biến đổi N. Tác hại của chất rắn lơ lửng Các chất rắn lơ lửng hạn chế độ sâu tầng nước được ánh sáng chiếu tới ảnh hưởng đến quá trình quang hợp của tảo, rong, rêu, … Chất rắn lơ lửng cũng là tác nhân gây tắc cống thoát, làm tăng độ đục nguồn nước, bồi lắng lòng kênh, ảnh hưởng tiêu cực đến tài nguyên thủy sinh, đồng thời gây tác hại về mặt cảm quan (tăng độ đục nguồn nước) và gây bồi lắng. Tác hại của vi trùng gây bệnh Các vi trùng gây bệnh có trong nước thải của cơ sở là các vi khuẩn chỉ thị Coliform. Các vi khuẩn này xuất hiện trong nguồn nước sử dụng cho mục đích sinh hoạt sẽ gây ra một số dịch bệnh về đường tiêu hóa, đặc biệt là dịch bệnh tả, lị, thương hàn do E.Coli gây ra. Tác hại của dầu mở Dầu mở là nguyên nhân ngăn ngừa khả năng tự làm sạch của nguồn nước do váng dầu ngăn ngừa sự thâm nhập của oxi trong không khí vào nước, gây ức chế hoạt động của vi sinh vật hiếu khí. Nhìn chung các kết quả phân tích và đánh giá chất lượng nước thải của Cơ sở đều đã bị ô nhiễm ở mức độ cần phải xử lý. Hầu hết các chỉ tiêu đều vượt quy chuẩn kỹ thuật môi trường cho phép theo QCVN 11:2008 /BTNMT cột B rất nhiều lần, dẫn đến những tác động xấu đến môi trường xung quanh, ảnh hưởng trực tiếp đến công nhân làm việc tại cơ sở, gây ô nhiễm khu vực dân cư lân cận, gây suy thoái chất lượng môi trường khu vực,… Vì vậy, yêu cầu chủ đầu tư phải có biện pháp xử lý nước thải đạt tiêu chuẩn trước khi thải vào nguồn tiếp nhận góp phần bảo vệ môi trường. CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI THỦY SẢN DOANH NGHIỆP THƯƠNG THẢO 3.1 Các thông số tính toán thiết kế. Lưu lượng nước thải ngày đêm:30 m3/ngày đêm. Các thông số đầu vào và ra của nước thải tại doanh nghiệp Thương Thảo Thông số Đơn vị Nước thải đầu vào của HTXLNT Tiêu chuẩn QCVN 11:2008 cột B pH 6.1 5,5-9 BOD mg/l 3015 50 COD mg/l 4640 80 TSS mg/l 1020 100 Tổng P mg/l 86 6-10 Tổng N mg/l 427 60 (Nguồn: Phân tích tại PTN Trường đâị học kỹ thuật Công nghệ TP HCM) Hình 3.1.Sơ đồ công nghệ phương án 1 SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ Song chắn rác Hầm tiếp nhận Bể điều hòa Thổi khí UASB Bể chứa trung gian Aerotank Lắng 1 Khử trùng Thổi khí chlorine Bùn tuần hoàn Hố thu bùn QCVN 11 : 2008,loại B - Đường khí : Đường nước : Đường bùn tuần hoàn : Đường hóa chất : Đường bùn thải : Hình 3.2.Sơ đồ công nghệ phương án 2 SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ Song chắn rác Hầm tiếp nhận Bể điều hòa Thổi khí Bể keo tụ tạo bông PAC,Polime Lắng 1 Hố thu bùn Aerotank Thổi khí Lắng 2 Khử trùng QCVN 11 : 2008,loại B chlorine Bùn tuần hoàn Đường khí : Đường nước : Đường bùn tuần hoàn : Đường hóa chất : Đường bùn thải : Nhận xét 2 phương án trên : Nhìn vào công nghệ xử lý của 2 phương án trên điều đạt tiêu chuẩn xả thải QCVN 11: 2008, loại B . Nhưng ở đây phương án 1 chọn phương pháp xử lý đó là phương pháp kết hợp xử lý sinh học kỵ khí với hiếu khí. Phương án 2 là phương pháp xử lý hoá lý kết hợp với sinh học hiếu khí. Mục đích của việc xử dụng phương pháp sinh học kỵ khí và hoá lý ở đây nhằm mục xử lý cặn giảm thể tích. So sánh phương pháp xử lý sinh học kỵ khí với phương pháp hoá lý: Phương pháp Ưu điểm Nhược điểm Sinh học kỵ khí - Khả năng xử lý COD cao - Hoạt động lâu dài - Ít tốn kém về bảo trì bảo dưỡng - Chi phí thấp - Vận hành khó khăn- Tốn nhiều thời gian Keo tụ tạo bông Vận hành đơn giản Ít tốn thời gian Tiêu tốn nhiều điện năng Tiêu tốn nhiều hoá chất Tốn kém về bảo trì bảo dưỡng - Khả năng xử lý cặn không cao băng Qua nhận xét trên, e đã chọn công nghệ xử lý ở đây là phương án 1 vì nó hiệu quả và có tinh kinh tế hơn. Thuyết minh Quy trình Công Nghệ phương án 1: Nước thải từ các quá trình tiếp nhận, rửa phân loại cá, chế biến cá tại xưởng được thu gom về bể gom nước thải. Trước khi vào hầm tiếp nhận, nước thải được đưa qua song chắn rác để loại bớt các cặn cá, xương và thịt cá lớn có trong dòng nước thải, tránh tắc nghẽn, gây hỏng hóc hoặc làm giảm hiệu suất xử lý cho những công trình đơn vị phía sau. Từ hầm tiếp nhận, nước thải sẽ được dẫn qua bể điều hòa. Vì nước thải từ các khâu chế biến cá thải ra không liên tục, nên bể điều hòa sẽ có chức năng điều hòa lưu lượng dòng thải và đồng thời pha trộn đều các chất ô nhiễm trong nước thải. Để tránh cặn lắng, khí được cấp vào bể để xáo trộn dòng nước, đồng thời tránh diễn ra quá trình phân hủy kỵ khí, giảm phát sinh mùi hôi, khó chịu. Từ bể điều hòa, nước thải được bơm qua bể sinh học kỵ khí để loại bỏ các chất hữu cơ có trong nước thải bằng các chủng vi sinh vật kỵ khí và vi sinh vật tuỳ nghi, trong đó ưu thế là vi sinh vật kị khí. Sự chuyển hóa sinh học xảy ra theo các giai đoạn sau: Thủy phân, axit hoá, axetat hoá và tạo metan. Thể hiện qua phản ứng tổng quát như sau: Hợp chất hữu cơ + Vi sinh kỵ khí + H2O => Sinh khối mới + CH4 + CO2 + NH3 Nước thải từ bể UASB chảy vào bể chứa trung gian,nhằm ổn định lưu lương và sau đó được bơm vào bể sinh học hiếu khí AEROTANK. Tại đây, các chất hữu cơ có trong nước thải được phân hủy bằng các vi sinh vật hiếu khí tồn tại ở dạng lơ lửng với mật độ cao ( bùn hoạt tính) trong điều kiện sục khí. Sự phân hủy chất hữu cơ diễn ra theo phương trình phản ứng sau: Chất hữu cơ + Vi sinh vật hiếu khí => H2O+ CO2 + sinh khối mới Hiệu xuất xử lý sau khi qua Bể sinh học hiếu khí bùn hoạt tính COD, BOD đạt khoảng 85-90%. Hỗn hợp bùn hoạt tính và nước thải gọi là dung dịch xáo trộn. Hỗn hợp này chảy đến bể lắng đứng I. Bể lắng đứng I có nhiệm vụ lắng và tách bùn hoạt tính ra khỏi nước thải. Bùn sau khi lắng, một phần được tuần hoàn lại bể sinh học để giữ mật độ cao vi sinh vật tạo điều kiện phân hủy nhanh chất hữu cơ và duy trì mật độ sinh vật trong bể sinh học. Phần bùn dư ở đáy bể lắng được bơm sang bể ổn định bùn hiếu khí. Cuối cùng, nước thải được dẫn ra bể khử trùng. Tại đây Chlorine được châm vào để khử trùng nước thải trước khi xả ra ngoài môi trường. Nước thải sau khi xử lý đạt theo Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp chế biến thủy sản QCVN 11:2008/BTNMT, cột B và Quy chuẩn nước thải công nghiệp Việt Nam QCVN 24: 2009/BTNMT Ưu điểm Đây là công nghệ xử lý nước thải cổ điển và đã được ứng dụng trong rất nhiều công trình xử lý nước thải có quy mô từ nhỏ đến lớn. Hiệu suất của hệ thống xử lý tương đối cao , khả năng khử BOD của hệ thống loại này có thể đạt đến 90-95%, đảm bảo chất lượng nước sau xử lý luôn đạt yêu cầu. Do hiệu suất xử lý của bùn hoạt tính, nên toàn bộ dung tích của thiết bị (bể) xử lý được thu gọn đáng kể. Có thể xây dựng, lắp đặt theo từng đơn nguyên, dễ dàng nâng công suất. 3.2. Tính toán đơn vị công trình Lưu lượng trung bình ngày: Qtbng = 30 m3/ngày*đêm Lưu lượng trung bình giờ: Qtbh = 1,67 m3/h Lưu lượng nước thải theo giờ lớn nhất: Qmaxh = Qtbh*kh = 1,67*2,5 = 4,175 m3/h Với Kh :là hệ số vượt tải theo giờ lớn nhất(k = 1,5 - 3,5) chọn k = 2,5. 3.2.1 Song chắn rác 3.2.1.1 Chức năng Song chắn rác là công đoạn xử lý sơ bộ đầu tiên trong hệ thống xử lý nhằm loại bỏ tạp chất bẩn có kích thước lớn để tránh ảnh hưởng đến các công trình xử lý sau, đảm bảo an toàn và điều kiện làm việc của hệ thống. Việc sử dụng song chắn rác sẽ tránh được các hiện tượng tắc nghẽn đường ống, mương dẫn và hư hỏng bơm do rác gây ra. 3.2.1.2 Vật liệu Song chắn rác được làm bằng các thanh có tiết diện hình chữ nhật, vật liệu là inox. Chọn 2 song chắn rác, trong đó 1 song làm việc và 1 song dự phòng. 3.2.1.3 Tính toán Theo tài liệu của [Theo Lâm Vĩnh Sơn , (2009). Bài giảng kỹ thuật xử lý nước thải. Đại Học KTCN TP.HCM ]thì song chắn rác được tính như sau: Nước thải từ khu vực xả thải đi qua hệ thống mương dẫn đến song chắn rác : Chiều cao mực nước chứa trong mương dẫn (h): h = Trong đó: + Sm: tiết diện mương dẫn, m2 Sm= - Q: lưu lượng nước thải theo giờ lớn nhất, m3/h. - v: vận tốc nước qua song chắn rác; chọn v = 0,3 m/s. Sm = = = 0,0039 m2. +Bk: bề rộng mương dẫn, m; chọn Bk = 0,2m. Vậy: h = = = 0,0195m. Chiều sâu lớp nước trong mương đặt song chắn được lấy bằng chiều sâu lớp nước trong mương dẫn. Số khe hở giữa các thanh chắn (n): + Q: lưu lượng nước thải theo giây lớn nhất, m3/s. + v: vận tốc nước chảy qua khe, m/s; chọn v = 0,3 m/s. + b: bề rộng khe hở giữa các thanh chắn, m; b = 16mm - 50 mm; chọn b = 16mm = 0,016m. + h: chiều sâu lớp nước trước song chắn rác, m. + Kz: hệ số tính đến hiện tượng thu hẹp dòng chảy, Kz = 1,05. n = = 16,9 khe. Chọn n = 17 khe. - Bề rộng thiết kế của song chắn rác (Bs): Bs = bn + (n-1) Trong đó: + : chiều dày song chắn rác,m; chọn = 8mm = 0,008m. Bs = 0,01617 + (17-1)0,008 = 0,398m Chọn Bs = 0,4 m - Chiều dài đoạn kênh mở trước song chắn rác (l1): Trong đó: + j: góc mở rộng của ngăn đặt song chắn rác; chọn j = 200. + Bs: bề rộng của song chắn rác, Bs = 0,4 m. + Bk: bề rộng mương dẫn, m, Bk = 0,2m. l1 = = 0,27m. Chọn chiều dài đoạn kênh mở trước song chắn rác l1=0,3 m. - Chiều dài đoạn thu hẹp sau song chắn rác (l2): l2 = l1 = 0,3 = 0,15m. - Chiều dài xây dựng mương đặt song chắn rác (L): L = l1 + l2 + ls Trong đó: + ls: chiều dài ngăn đặt song chắn rác; chọn ls = 1,5m. L = 0,3 + 0,15 + 1,5 = 1,95 m. - Tổn thất áp lực qua song chắn rác (hs): Trong đó: +g: gia tốc trọng trường; g = 9,81m/s2. +K: hệ số tính đến sự tăng tổn thất do rác vướng mắc của song chắn rác, K = 2 – 3 chọn K = 3. +: vận tốc nước thải trước song chắn rác, = 0,6m/s. +ζ: hệ số tổn thất cục bộ, phụ thuộc vào kiểu song chắn rác. x = Với: b: hệ số phụ thuộc vào tiết diện ngang của song chắn rác. Chọn thanh chắn có tiết diện hình chữ nhật, nên b = 2,42 [Theo Lâm Vĩnh Sơn , (2009). Bài giảng kỹ thuật xử lý nước thải. Đại Học KTCN TP.HCM. Trang 30.] a: góc nghiêng đặt song chắn rác so với mặt phẳng nằm ngang; chọn a = 600. b: bề rộng khe hở giữa các thanh chắn, b = 16mm = 0,016m. d: chiều dày song chắn rác, d = 0,008m. x = = 0,83. hs = = 0,045 m. - Chiều cao xây dựng mương đặt song chắn rác (H): H = h1 + hs + hbv Trong đó: + h1: chiều cao mực nước chứa trong mương dẫn nước thải, h1 = 0,0195m. + hs: tổn thất áp lực qua song chắn rác, m. + hbv: chiều cao bảo vệ, m; chọn hbv = 0,3m. H = 0,0195+ 0,045 + 0,3 = 0,37 m. - Chiều dài mỗi thanh chắn (l): l = = = 0,46 m. - Chọn sàn công tác B = 320mm Số liệu thiết kế song chắn rác: Bảng 3.2: Số liệu thiết kế song chắn rác STT Tên thông số Đơn vị Số liệu 1 Chiều dài mương (L) m 1,95 2 Bề rộng mương (Bk) m 0,2 3 Chiều cao mương (H) m 0,37 4 Bề rộng song chắn rác (Bs) m 0,4 5 Số khe hở giữa các thanh (n) khe 17 6 Chiều rộng khe hở (b) mm 16 7 Chiều dày song chắn rác (d) mm 8 8 Chiều dài mỗi thanh chắn (l) m 0,46 Hàm lượng chất ô nhiễm sau khi qua song chắn rác: + Hàm lượng BOD5 giảm 5% còn lại : 3015 – (3015 x 5%) = 2864,3 mg/l. + Hàm lượng chất lơ lửng SS giảm 4%, còn lại: 1020 – (1020 x 4%) = 979,2mg/l. + Hàm lượng COD giảm 5% còn lại : 4640 – (4640 x 5%) = 4400 mg/l. 3.2.2 Hầm tiếp nhận 3.2.2.1 Chức năng Nước thải sau khi qua song chắn rác được tập trung tại hầm tiếp nhận. Hầm tiếp nhận nhằm mục đích tập trung nước thải từ các cống xả khác nhau, bảo đảm lưu lượng tối thiểu cho bơm hoạt động, giảm diện tích đào sâu không hữu ích cho bể điều hòa. Tại đây, nước thải sẽ được bơm vào hệ thống xử lý nhờ bơm chìm. Bơm được điều khiển tự động bằng hệ thống phao nổi. 3.2.2.2 Vật liệu Hầm tiếp nhận được xây dựng bằng bêtông, có dạng hình chữ nhật. Trong hầm tiếp nhận có bố trí 1 bơm chìm .Thiết kế rổ chắn rác bằng inox đặt bao quanh bơm và bao quanh phao rơle tự động có tác dụng ngăn không cho rác làm tắc nghẽn bơm. 3.2.2.3 Tính toán - Chọn thời gian lưu nước trong hầm tiếp nhận là t = 10 - 30 phút. Chọn t = 20 phút. - Thể tích của hầm tiếp nhận(Vh): Vh = t = = 1,4m3 - Chọn chiều cao hữu ích của hầm là H = 1 m. - Chiều cao bảo vệ hbv = 0,5 m. Þ B L = m2 - Chiều dài (L) và chiều rộng (B) tương ứng là: L = 1,4 m và B =1, m. Thể tích thực hầm tiếp nhận:L BH = 1,4 1 1,5 = 2,1 m3. Công suất máy bơm hầm tiếp nhận: Với: Q = 30 m3/ngày = 0,00046 m3/s. H = h1 + h2. h1: chiều cao cột nước, h1 = 4m. h2: tổn thất cục bộ qua các chỗ nối, đột mở, đột thu …, h2 = 2 – 3 m. Chọn h2 = 3m Þ H = 4 + 3 = 7 m. r: trọng lượng riêng của nước thải, r = 1000 kg/m3. g: gia tốc rơi tự do, g = 9,81 m/s2. h: hiệu suất bơm, h = 0,8.. Công suất thực của máy bơm lấy bằng 120 % công suất tính toán: Ntt = 0,04 × 1,2 = 0,048 kW. Dựa vào catalogue (phụ lục 3) về bơm chìm hãng Info – Center, chọn 2 bơm CV-3 -50, 1 bơm hoạt động, 1 bơm dự phòng. Công suất mỗi bơm: 0,25 kW. Tổn thất áp lực: 4 m. Lưu lượng: 0,13 m3/phút. Số liệu thiết kế hầm tiếp nhận: Bảng 3.3: Số liệu thiết kế hầm tiếp nhận STT Tên thông số Đơn vị Số liệu 1 Chiều dài hầm tiếp nhận (L) m 1,4 2 Chiều rộng hầm tiếp nhận (B) m 1 3 Chiều cao hầm tiếp nhận (H) m 1,5 3.2.3 Bể điều hoà 3.2.3.1 Chức năng Nước thải từ hầm tiếp nhận được đưa vào bể điều hòa. Trong bể điều hòa phải có hệ thống thiết bị khuấy trộn để đảm bảo hòa tan và san đều nồng độ chất bẩn trong toàn thể tích bể và không cho cặn lắng, vi sinh vật kị khí phát triển trong bể. Bể điều hòa có nhiệm vụ điều hòa cả về lưu lượng và nồng độ cho nước thải, tạo chế độ làm việc ổn định cho các công trình phía sau. 3.2.3.2 Vật liệu Xây dựng bằng bêtông, dạng hình chữ nhật. Có hệ thống sục khí bên trong bể. 3.2.3.3 Tính toán - Thể tích của bể điều hoà là (V): V = Qhmax t = 4,175 6 = 25,02 m3 Trong đó: Qmaxh : lưu lượng nước thải trong giờ. t : thời gian lưu nước trong bể điều hoà (4 – 8h) chọn t = 6h. - Chọn chiều sâu của bể là 2,5 m. - Chiều cao bảo vệ là hbv = 0,5m. - Vậy chiều cao tổng cộng của bể là: H = 2,5 + 0,5 = 3 m. - Diện tích của bể (F): F = = = 10,02 m2 - Chọn chiều dài (L) và chiều rộng (B) tương ứng là L = 4m; B =2,5 m. - Thể tích xây dựng bể điều hoà là : V = L B H = 4 2,5 3 = 30 m3 3.2.3.4 Lưu lượng khí cần sục trong bể điều hòa. 3.2.3.4.1 Lượng không khí cần cấp trong bể. Qkk=Vk* W. Vkk=0,015m3/m3*phút. (Trịnh Xuân Lai, tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải, 2000) => Qkk= 0,015*30 = 0,45 (m3/phút) 3.2.3.4.2 Đường kính ống chính. => chọn ống D = 34mm v: Vận tốc khí trong ống v =10-15m/s, chọn là 10m/s 3.2.3.4.3 Lưu lượng khí trong mỗi ống nhánh. 3.2.3.4.4 Đường kính ống nhánh. => chọn ống d = 27mm Chọn đường kính lỗ trên ống d=3mm=0,003m(theo quy phạm chọn 2-5mm). Chọn vận tốc khi qua mỗi lỗ Vlỗ=10m/s ( theo quy phạm 5-20m/s). Chọn hệ thống cấp khí bằng nhựa PVC ._.