Đề tài Thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt cho khu dân cư 10000 dân

TR NG I H C BÁCH KHOA HÀ N I VI N KHOA H C VÀ CÔNG NGH MÔI TR NG ______________________________________________________________ ÁN CHUYÊN NGÀNH TÀI: THI T K H TH NG X LÝ N C TH I SINH HO T CHO KHU DÂN C 10000 DÂN Sinh viên th c hi n : Nguy n V n V ng Lp : K thu t Môi tr ng Khóa : 53 Giáo viên h ưng d n : Ths.V Ng c Th y HÀ N I - 11/2012 B GIÁO D C VÀ ÀO T O CNG HOÀ XÃ H I CH NGH A VI T NAM Tr ng i h c Bách khoa Hà N i c l p - T do - Hnh phúc ________________ ______________ NHI M V ÁN CHUYÊN NGÀNH H và tên: Nguy n Vn V ưng S hi u sinh viên: 20083572 Lp: K thu t môi tr ưng Khoá: 53 Vi n Khoa h c và Công ngh Môi tr ng Ngành: K thu t môi tr ưng 1. u thi t k : Thi t k h th ng x lý n ưc th i sinh ho t cho khu dân c ư 10000 dân. 2. Các s li u ban u: - T ch n 3. N i dung các ph n thuy t minh và tính toán: - Phân tích l a ch n công ngh x lý - Tính toán các thi t b chính 4. Các b n v và th : - Bn v s ơ công ngh y - Bn v b trí cao trình (A3) - Bn v chi ti t thi t b chính(A3) 5. Cán b hưng d n ThS. V Ng c Th y 6. Ngày giao nhi m v án chuyên ngành: 13/9/2012 7. Ngày hoàn thành án chuyên ngành: Hà N i, ngày tháng n m CÁN B H NG D N (Ký, ghi rõ h tên) Nguy n V n V ưng Mc l c LI NÓI U Ph n 1.Thông s thi t k và l a ch n s ơ công ngh ……………………………..4 1. Nưc th i sinh ho t……………………………………………………………….5 a. c tr ưng n ưc th i sinh ho t………………………………………………..5 b. Tác ng c a n ưc th i t i môi tr ưng………………………………………6 c. Thông s la ch n……………………………………………………………7 2. Phân tích và l a ch n công ngh x lý …………………………………………..9 a. X lý n ưc th i sinh ho t b ng công ngh Aeroten………………………....9 b. X lý n ưc th i sinh hoat b ng công ngh AAO…………………...………11 Ph n 2.Thi t k b AAO………………………………………………………...…14 1. Thông s i vào b …………………………………………...……………..14 2. Tính c m b AAO……………………………………………………...…...15 a. B aerobic……………………………………...………………………..15 b. B anoxic……………………………...………………………………...18 c. B anaerobic………………………...…………………………………..19 3. Tng h p s li u 3 b ã ưc tính toán……………………...…………….21 4. Tính toán c p khí cho b aerobic ...…………………………….. …………22 5. Tính toán khu y tr n cho anoxic và anaerobic…………...………………..25 Li c m ơn Tài li u tham kh o Thi t k h th ng x lý n ưc th i sinh ho t cho khu dân c ư 10000 dân LI NÓI U Nưc là ngu n tài nguyên vô cùng quý giá c a con ng ưi. N ưc trong t nhiên bao g m toàn b các i d ươ ng, bi n v nh sông h , ao su i, n ưc ng m, h ơi nưc m trong t và trong khí quy n. Trên trái t n ưc ng t chi m m t t l rt nh so v i n ưc m n. N ưc ng t c n cho m i s sng và phát tri n, n ưc giúp cho các t bào sinh v t trao i ch t, tham gia vào các ph n ng hoá sinh và t o nên các t bào mi. Vì v y, có th nói r ng âu có n ưc là ó có s sng. Nưc ưc dùng cho i s ng, s n xu t nông nghi p, công nghi p và d ch v. Sau khi s dng n ưc tr thành n ưc th i, b ô nhi m v i các m c khác nhau. Ngày nay, cùng v i s bùng n dân s và t c phát tri n cao c a công nông nghi p ... ã li nhi u h u qu ph c t p, c bi t là v n ô nhi m môi tr ưng nưc. V n này ang ưc nhi u s quan tâm c a m i ng ưi, m i qu c gia trên th gi i. Vi t Nam hi n nay ph n l n n ưc th i sinh ho t ch ưa ưc x lý và ưc th i th ng ra sông, h,ao và các ngu n ti p nh n. Vì v y, d n n tình tr ng các con sông ó b ô nhi m b c mùi khó ch u, làm m t c nh quan và nh h ưng nghiêm tr ng t i s c kho ca con ng ưi. Vi s ô nhi m n ưc th i c a n ưc ta hi n nay. Qua nh ng môn em ã hc,và s hưng d n nhi t tình c a cô V Ng c Th y ã cho em nh ng nh ng ki n th c và kinh nhi m giúp em có th hoàn thành án :” Thi t k h th ng x lý nc th i sinh ho t cho khu dân c 10000 dân ” v i công ngh mi ,hi u qu x lý cao làm gi m m t ph n n ưc th i nói chung và n ưc th i sinh ho t nói riêng. Nguy n V n V ưng Ph n 1. Thông s thi t k và l a ch n s ơ công ngh 1. N c th i sinh ho t a. c tr ng n c th i sinh ho t: Nưc th i sinh ho t ưc sinh ra t các khu dân c ư, khu v c ho t ng th ươ ng m i, công s , tr ưng h c và các n ơi t ươ ng t khác. Lưng phát sinh n ưc th i sinh ho t r t l n, tùy thu c vào m c thu nh p, thói quen ca dân c ư và iu ki n khí h u. i v i Vi t Nam tiêu chu n c p n ưc cho các ô th ln mc 150 – 200 l/ng ưi.ngày, vùng nông thôn mc 100 l/ng ưi.ngày. Có th ưc tính 60 – 90% l ưng n ưc c p cho sinh ho t tr thành nưc th i sinh ho t tùy theo vùng và th i ti t. c tr ưng ô nhi m ca n ưc th i sinh ho t ch yu là các ch t h u c ơ, các ch t dinh d ưng và các ch t r n l ơ l ng . Nưc th i sinh ho t n u không ưc x lý tr ưc khi th i ra các ngu n ti p nh n thì s gây ra nh ng nh h ưng nghiêm tr ng t i môi tr ưng và s c kh e. Nưc thi sinh ho t ch a các ch t dinh d ưng (N, P) có th gây hi n t ưng phú d ưng các th y v c n ưc ng t. Các ngu n ti p nh n (sông, h ) b ô nhi m t c là suy gi m c v ch t và l ưng i v i tài nguyên nưc v n ã r t h n ch . Ô nhi m ngu n n ưc ưc cho là nguyên nhân gây ra các b nh nh ư tiêu ch y, l , t , th ươ ng hàn, viêm gan A, giun, sán. Thành ph n n ưc th i sinh ho t t ươ ng i n nh và ph thu c vào tiêu chu n c p n ưc, c im h th ng thoát n ưc, iu ki n trang thi t b v sinh,… Nng các ch t ô nhi m trong n ưc th i sinh ho t ưc nêu trong b ng sau. Thi t k h th ng x lý n ưc th i sinh ho t cho khu dân c ư 10000 dân Bng 1.1 Thành ph n n ưc th i sinh ho t khu dân c ư. Ch tiêu Trong kho ng Trung bình Tng ch t r n (TS), mg/l 350 – 1200 720 - Ch t r n hoà tan (TDS), mg/l 250 – 850 500 - Ch t r n l ơ lng (SS), mg/l 100 - 350 220 BOD 5, mg/l 110 – 400 220 Tng Nit ơ, mg/l 20 – 85 40 - Nit ơ h u c ơ 8 – 35 15 - Nit ơ Amoni 12 – 50 25 - Nit ơ Nitrit 0 – 0,1 0,05 - Nit ơ Nitrat 0,1 – 0,4 0,2 Clorua, mg/l 30 – 100 50 ki m, mgCaCO 3/l 50 - 200 100 Tng ch t béo, mg/l 50 - 150 100 Tng Ph t pho, mg/l 8 Ngu n : [1] b. Tác ng c a n c th i t i môi tr ng Nưc th i sinh ho t gây ra s ô mhi m môi tr ưng do các thành ph n ô nhi m: COD, BOD : S khoáng hoá, n nh ch t h u c ơ tiêu th m t l ưng l n và gây thi u h t oxy c a ngu n ti p nh n d n n nh h ưng c a h sinh thái môi tr ưng n ưc. N u ô nhi m quá m c iu ki n y m khí có th hình thành. Trong quá trình phân hu y m khí sinh ra các s n ph m nh ư H 2S, NH 3, CH 4,… làm cho n ưc có mùi hôi th i và làm gi m pH c a môi tr ưng n ưc n ơi ti p nh n. SS : L ng ng ngu n ti p nh n gây iu ki n y m khí. Nhi t : Nhi t n ưc th i sinh ho t th ưng không gây nh h ưng n i sng c a thu sinh v t. Vi khu n gây b nh: Gây ra các bnh lan truy n b ng ưng n ưc nh ư tiêu ch y, ng c th c n, vàng da,… N, P : ây là nh ng nguyên t dinh d ưng a l ưng. N u n ng trong n ưc quá cao d n t i hi n t ưng phú d ưng hoá, ó là s phát tri n bùng phát c a các Nguy n V n V ưng lo i t o, làm cho n ng oxy trong n ưc r t th p vào ban êm gây ng t th và gây ch t các thu sinh v t, trong khi ó ban ngày n ng oxy r t cao do quá trình hô h p c a t o th i ra. Màu : Màu c ho c en, gây m t m quan. Du m : Gây mùi, ng n c n khu ch tán oxy trên b m t. c. Thông s la ch n : Nu gi s tiêu chu n c p n ưc các khu ô th ln Vi t Nam là 200l/ng ưi.ngày êm và 80% trong ó th i ra ngoài môi tr ưng. H s không iu hòa là 1,5h [7] Thì l ưu l ưng n ưc th i ra tính cho 10000 ng ưi trong 1 ngày là: 3 Qtb =200.10000.80%=1600000 l/ ng êm= 1600m / ng êm(Q 1) 3 Hay Q tb_h =66,67 m / h (Q 2) 3 Lưu l ưng l n nh t : Q max_h =66,67.1,5=100m /h (Q 3) c tr ưng ô nhi m c a n ưc th i sinh ho t ch yu là các ch t h u c ơ, các ch t dinh d ưng và các ch t r n l ơ l ng. WHO (1993)[5] ư a ra t i tr ng các ch t ô nhi m tính cho m t ng ưi dân xác nh n ng các ch t ô nhi m u vào cho h th ng x lý n ưc th i sinh ho t nh ư B ng 1. 3a. Bng 1. 3a. Ti tr ng các ch t ô nhi m trong n ưc th i sinh ho t ô th Ch t ô nhi m Ti l ưng (g/ ng ưi.ngày) BOD 5 45 – 54 COD (1,6 – 1,9)BOD 5 TOC (0,6 – 1,0)BOD 5 TS 170 – 220 SS 70 – 145 Du m 10 – 30 ki m (CaCO 3) 20 – 30 Chlorides 4 – 8 TN (N) 6 – 12 Org – N 0,4TN Ammonia 0,6TN - (0,0 – 0,05)TN TP (P) 0,6 – 4,5 Org – P 0,3TP Inorg – P 0,7TP Tng Coliform 10 6 – 10 9 MNP/100ml Ngu n: [5] . i v i các ô th Vi t Nam thì t i tr ng các ch t ô nhi m tính cho m t ng ưi dân có th tham kh o theo B ng 1. 3b. Thi t k h th ng x lý n ưc th i sinh ho t cho khu dân c ư 10000 dân Bng 1. 3b. Ti tr ng các ch t ô nhi m tính cho m t ng ưi dân Vi t Nam Ch t ô nhi m Ti tr ng (g/ng ưi.ngày) SS 60 – 65 BOD 5 30 – 35 8 − 1,44 − Ch t ho t ng b mt 3,3 Du m 2 – 2,5 Cl- 10 Ngu n:[7] . Các b ng s li u trên dùng tính cho 1 ng ưi trên ngày,nh ưng không có tính kh thi tính t i tr ng ô nhi m cho m t khu dân c ư. Qua tìm hi u v nưc th i sinh ho t hi n nay, S li u c tr ưng ô nhi m n ưc th i ca các khu ô th ln,và dòng ra theo c t A QCVN 14:2008/BTNMT ta ưc b ng thông sô u vào và u ra nh ư sau: Bng 1. 3c. Các thông s u vào và u ra. Hng m c Ch t l ưng n ưc dòng vào Ch t l ưng n ưc ( yêu c u thi t k ) dòng ra theo QCVN 14 :2008 c t A [6] Nhi t 20 – 30 oC 20 – 30 oC pH 6.5 - 8.0 5 – 9 BOD 5 400 mg/l 50 mg/l NH 4_N 50 mg/l 5 mg/l Ch t r n l ơ l ng (T- SS) 275 mg/l 50 mg/l TKN 60 mg/l - PO 4_P 12 mg/l 6 mg/l Du + M 30 mg/l 5 mg/l Tng Coliform 10 5- 10 6 MPN/ 100ml 3.000 MPN/100 ml Theo QCVN 14:2008/BTNMT thì c t A là c t quy nh giá tr C c a các thông s ô nhi m làm c ơ s tính toán giá tr ti a cho phép trong n ưc th i sinh ho t khi th i vào các ngu n n ưc ưc dùng cho m c ích c p n ưc sinh ho t (có ch t l ưng n ưc t ươ ng ươ ng c t A1 và A2 c a Quy chu n k thu t qu c gia v ch t l ưng n ưc m t) [7]. Nguy n V n V ưng 2. Phân tích và la ch n công ngh x lý Vi c áp d ng các ph ươ ng pháp x lý n ưc th i ph thu c vào tính ch t n ưc th i, hàng lo t các y u t khác nh ư : kinh phí , di n phí , di n tích dành cho h th ng x lý, c im a hình , h th ng thoát n ưc , m c ích s d ng c a ngu n n ưc ti p nh n , … H th ng x lý n ưc th i th ưng bao g m t ng h p các ph ươ ng pháp c ơ hc , hóa h c và sinh h c. c tr ưng c a n ưc th i sinh ho t là BOD 5/ COD > 0,5. D a trên ph ươ ng pháp sinh h c kh các ch t dinh d ưng , v i m t s kt h p c a các b nh ư: b k khí , b hi m khí , và b hi u khí . i v i n ưc th i sinh ho t v vn b n là kh Nit ơ ( T- N ) và Ph t pho ( T- P ) , Cacbon h u c ơ và Hydro ( BOD ), và SS. Nên x lý t hi u qu tt h ơn thì dùng bi n pháp x lý sinh h c x lý n ưc th i sinh ho t k t h p v i ph ươ ng pháp khác. a. X lý n c th i sinh ho t b ng công ngh Aeroten ây là công ngh mang tính ch t truy n th ng,x lý n ưc th i b ng ph ươ ng pháp sinh h c hi u khí,trong ó ng ưi ta cung c p oxi và khu y tr n n ưc th i v i bùn ho t tính Ti p nh n: h m ti p nh n; iu hòa: b iu hòa l ưu l ưng; X lý c ơ h c: song ch n rác thô th công,song ch n rác tinh,b lng cát th i khí B lng t m t; X lý sinh h c: b aeroten, b lng t 2; Thi t k h th ng x lý n ưc th i sinh ho t cho khu dân c ư 10000 dân X lý c n:sân ph ơi cát,b nén bùn,máy ép bùn b ng ti; Kh trùng: b ng dung d ch NaOCl 10%. Thuy t minh công ngh : Nưc th i sinh ho t ưc thu gom b ng h thông thoát n ưc th i sinh ho t ca khu dân c ư d n v tr m x lý,vào b ti p nh n có song ch n rác thô(khe h 30mm) cào rác th công và h th ng s c khí nh m tránh kh nng l ng c n c a nưc th i. sau khi n ưc th i trong b ti p nh n t n m c nh t nh s dưc b ơm n song ch n rác tinh (khe h 30mm) cào rác c ơ gi i tr ưc khi n b lng cát th i khí. T i b lng cát th i khí,các ch t r n vô c ơ,có tr ng l ưng l n s b tách ra kh i nưc và ưc x vào sân ph ơi cát sau m t kho ng nh t nh do iu ki n v n hành h th ng th c t quy t nh.sau ó n ưc th i ưc d n n b iu hòa l ưu l ưng vi h th ng s c khí ch ng kh nng l ng c n t i b ,ng thi tu n hoàn bùn ho t tính d ư th c hi n ông t sinh h c tng hi u qu x lý c a b lng b c hai. N ưc th i ưc b ơm t b iu hòa n b lng t m t. Sau khi l ng n ưc t ch y n b aeroten. Ti b aeroten n ưc th i ưc x lý b ng quá trình sinh h c l ơ l ng hi u khí. Quá trình hi u khí ưc duy trì b ng h th ng phân ph i khí ưc b trí trong máy th i khí. N ưc sau khi ra kh i b aeroten ưc n n b lng t hai. B lng t hai có nhi m v tác bùn ho t tính và n ưc sau khi x lý sinh h c,sau ó ti p t c nưc ưc kh trùng b ng NaOCl 10%. Dung d ch NaOCl cho vào trên ưng ng dn n ưc t b lng t hai t i b ch a, n ưc ti p t c quá trình ti p xúc t i b ch a nưc sau x lý, n ưc này t ch tiêu c t A QCVN 14-2008. N ưc s ưc x th i vào ngu n ti p nh n khi ưc s ng ý c a c ơ quan qu n lý môi tr ưng. n ưc này có th dùng v i m c ích nông nghi p… Bùn ho t tính t b lng t hai ưc tu n hoàn tr li b aeroten và ph n không tu n hoàn cho ra sân ph ơi bùn,ho c th c hi n quá trình ông t sinh h c. Cn t ươ i t b lng t 1 ưc d n n b nén bùn b ng tr ng l c nén làm gi m l ưng n ưc ch ưa trong bùn,ch ưa bùn tr ưc khi d n vào máy ép bùn. Bùn sau khi ép có m kho ng 70%, Ri v n chuy n n n ơi x lý ch t th i r n. u nh c im B Aerotank c ng là m t trong nh ng ph ươ ng pháp x lý sinh h c hi u khí. u im c a b là r t d xây d ng và v n hành. Tuy nhiên do ph i s dng b ơm tu n hoàn bùn n nh l i n ng bùn ho t tính trong b nên khi v n hành t n nng l ưng. B Aerotank có nhi u lo i nh ư b Aerotank truy n th ng, b Aerotank nhi u b c,... Tuy nhiên b Aerotank truy n th ng s dng ơ n gi n nh t. Yu t quan tr ng b c nh t c a b Aerotank là hàm l ưng DO c p vào. Do v y cng c n ph i t n thêm n ng l ưng cho máy th i khí. Ti p n là t l BOD:COD > 0,5, BOD:N:P = 100:5:1, c ng không th không nh c n nhi t , pH, và hàm Nguy n V n V ưng lưng ch t c,... B Aerotank ưc s dng nhi u trong các ngành có hàm l ưng ch t h u c ơ cao trong n ưc th i nh ư bia, gi y,... Xu h ưng hi n nay c a ngành môi tr ưng là x lý b ng vi sinh v t nên b Aerotank cng ưc quan tâm và nghiên c u. Nh ưng kh nng x lý N và P còn h n ch ,nên vi c áp d ng b Aerotank trong x lý n ưc th i sinh ho t ch ưa t hi u qu cao. b. X lý n c th i sinh ho t bng công ngh AAO Gi i thi u v công ngh AAO: Sơ công ngh AAO mô t nh ư Hình 2. 2a Hình 2.2a. Sơ công ngh AAO Công ngh AAO bao g m ba vùng liên k t v i nhau: anaerobic (y m khí), anoxic (thi u khí) và oxic (hi u khí). Thông th ưng m i vùng ưc chia làm vài ng n. H th ng các iu ki n môi tr ưng khác nhau nh ư v y cho phép x lý ng th i các ch t h u c ơ, N và P. Bùn ho t tính ưc tu n hoàn v vùng anaerobic. H n hp l ng ni tu n hoàn t cu i vùng oxic ch a và n vùng anoxic th c hi n quá trình denitrate hóa. Các thông s thi t k ca công ngh AAO ưc cho nh ư trong B ng 2. 2a Bng 2.2a. Các thông s thi t k ca công ngh AAO SRT = 5 – 25 ngày MLSS = 3000 – 4000 mg/l HRT c a các vùng: Anaerobic: 0,5 – 1,5 h Anoxic: 0,5 – 1 h Oxic: 4 – 8 h RAS = 25 – 100% dòng n ưc th i u vào Hn h p l ng n i tu n hoàn = 100 – 400% dòng n ưc th i u vào Tu i th thi t k > 15 n m Ngu n:[1] . Thi t k h th ng x lý n ưc th i sinh ho t cho khu dân c ư 10000 dân Công ngh AAO th ưng s dng cánh khu y chìm khu y tr n trong các vùng anaerobic và anoxic. Có nhi u ki u thi t b th i khí ưc s dng áp ng DO vùng oxic. Công ngh AAO có th t ưc ch t l ưng n ưc u ra n 1 mg/l TP và . Tuy nhiên NO x – N dòng ra th ưng gi i h n kho ng 6 – 10 mg/l và ph thu c vào dòng vào c ng nh ư h n h p l ng n i tu n hoàn. Sơ công ngh : Hình 2.2b Ph ươ ng án thi t k h th ng x lý n ưc th i sinh ho t b ng công ngh AAO Thuy t minh công ngh : Ph ươ ng án x lý n ưc th i sinh ho t b ng công ngh AAO ưc mô t nh ư trên Hình 2. 2b. Nưc th i sinh ho t u vào qua tách rác thô i vào tr m b ơm và ưc b ơm qua b lng cát th i khí, r i t ch y qua b lng s ơ c p và qua ph n x lý sinh h c bng công ngh AAO v i 3 vùng anaerobic, anoxic và oxic liên k t nhau. Ph n x lý sinh h c là công ngh lõi có nhi m v x lý ch t h u c ơ và c bi t là N và P. Ti p t c n ưc th i sinh ho t t ch y qua b lng th cp, qua kh trùng b ng clo tr ưc khi th i ra sông. Rác thô tách ưc ch a t m th i thùng ch a r i chuy n i bãi chôn l p. Cát t b lng cát th i khí chuy n n sân ph ơi cát tái s dng. Bùn t b lng s ơ c p ưc ư a n b lên men y m khí, r i t i b ch a. Bùn ho t tính t b lng th cp ưc tr m b ơm bùn ho t tính b ơm m t ph n tu n hoàn vào b anaerobic, còn l i ưc bơm n b lng tr ng l c, r i t i b methane cho lên men y m khí thu biogas và Nguy n V n V ưng gi m l ưng bùn th i. Bùn b methane ưc ch a t m th i b ch a r i ưc tách nưc b ng máy ép bùn b ng t i. Bùn khô ưc xe t i chuy n i bãi chôn l p h p v sinh ho c s n xu t phân compost. Ngoài ra có r t nhi u công ngh có th la ch n x lý n ưc th i sinh ho t cho t ng tr ưng h p c th nh ư: SBR, MBR, AO..... Trong s ó công ngh AAO có kh nng ưc ch p nh n trong nhi u tr ưng h p. Công ngh AAO ưc xem là tiên ti n so v i công ngh aeroten truy n th ng nh kh nng x lý ng th i ch t h u c ơ, N và P, sinh ra ít bùn h ơn và bùn lng t t, v n hành ơ n gi n và ti t ki m n ng l ưng . Hi n t i Vi t Nam x lý nưc th i b ng công ngh AAO ã ưc tri n khai mt s nơi nh ư Trung tâm H i ngh qu c gia, Khu ô th M ình 2 (Hà N i),b nh vi n ch Ry... Thi t k h th ng x lý n ưc th i sinh ho t cho khu dân c ư 10000 dân Ph n 2 Thi t k b AAO cho h th ng x lý n c th i sinh ho t khu dân c 10000 dân 1. Thông s i vào b Nu gi s thành ph n n ưc th i tr ưc khi và