Thiết kế HỆ thống xử LÝ NƯỚc thải khu công nghiệp lai vu, huyện kim thàNH, TỈnh hải dưƠNG

Nước thải từ hệ thống bể tự hoại của các doang nghiệp trong khung công nghiệp đã được xử lý sơ bộ từ hệ thống cống thu gom qua song chắn rác thô để loại bỏ rác có kích thước lớn rồi chảy vào ngăn tiếp nhận. Từ ngăn tiếp nhận, nước thải được bơm qua song chắn rác tinh sau đó dẫn bể lắng cát. Trong bể lắng cát, các hạt cặn có kích thước > 0,2 (chủ yếu là cặn vô cơ) sẽ bị lắng lại. Nước thải được dẫn qua máng đo lưu lượng để điều hòa dòng chảy rồi cho vào bể điều hòa để điều hòa lưu lượng và nồng độ các chất ô nhiễm. Tại bể điều hòa nước thải sẽ được làm thoáng sơ bộ bằng khí nén được cấp từ máy thổi khí. Hệ thống sục khí có tác dụng khuấy trộn, chống lắng cặn trong bể và làm thoáng sơ bộ nước thải. Nước thải sau khi qua bể điều hòa được dẫn qua bể lắng đợt I. Tại đây, phần lớn cặn trong nước thải sẽ bị tách ra khỏi dòng nước để không làm ảnh hưởng tới quá trình xử lý sinh học trong hệ thống AAO. Nước thải được dẫn vào bể chứa trung gian trước khi được bơm qua ngăn kỵ khí trong hệ thống AAO.

Trong bể kỵ khí, vi khuẩn sử dụng BOD để tổng hợp Poly-P, giải phóng photpho trước khi qua bể hiếu khí để thực hiện quá trình khử photpho. Photpho được giữ lại trong vi khuẩn và được tách ra khỏi nước thải cùng với bùn dư.

Trong bể thiếu khí hầu như không có oxy, giúp vi khuẩn nitrat sử dụng nitrat như một thành phần nhận điện tử biến chúng thành nitơ.

Trong bể hiếu khí còn diễn ra quá trình nitrat hóa tạo nitrat đóng góp cho bể thiếu khí để thực hiện quá trình khử nitrat.

Nước thải ra khỏi bể hiếu khí có hàm lượng bông bùn lơ lửng lớn được dẫn sang bể lắng đợt II để tách bùn. Các bông bùn hầu như được lắng triệt để tại đây. Nước trong được dẫn qua máng trộn để xáo trộn với clo rồi được bơm vào bể tiếp xúc để khử trùng trước khi xả ra mương tiếp nhận. Một phần bùn hoạt tính từ bể lắng đợt II được bơm tuần hoàn trở lại bể kỵ khí để làm tăng hiệu quả quá trình khử photpho. Phần bùn dư ở bể lắng đợt II sẽ được đưa vào bể nén bùn để giảm độ ẩm. Sau đó, bùn được chuyển đến bãi chôn lấp.

4.4. TÍNH TOÁN HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯƠC THẢI KHU CÔNG NGHIỆP LAI VU, TỈNH HẢI DƯƠNG

4.4.1. Ngăn tiếp nhận

Dựa trên cơ sở xác định lưu lượng nước thải cần xử lý đến năm 2020 của khu công nghiệp Lai Vu, Tỉnh Hải Dương. Lưu lượng tính toán: Q_tt = 570 m³/giờ.

Với lưu lượng tính toán như trên. Ta chọn kích thước ngăn tiếp nhận nước thải như sau:

• 
  Chiều rộng ngăn tiếp nhận: A = 2000 mm;
  
• 
  Chiều dài ngăn tiếp nhận: B = 2300 mm;
  
• 
  Chiều cao ngăn tiếp nhận: H = 2000 mm;
  
• 
  Chiều cao lớn nhất của mực nước trong ngăn tiếp nhận: H₁ = 1600 mm;
  
• 
  Chiều cao mực nước trong kênh dẫn: h₁ = 750 mm;
  
• 
  Chiều cao từ đáy ngăn tiếp nhận đến mương dẫn nước thải: h = 750 mm;
  
• 
  Chiều rộng mương dẫn nước thải: b = 600 mm.
  

Mương dẫn nước thải từ ngăn tiếp nhận đến song chắn rác được xây dựng bằng bêtông cốt thép có tiết diện hình chữ nhật, xây theo kiểu mương hở để dễ quan sát, vệ sinh và bảo dưỡng. Hoặc người ta có thể dùng các tấm bê tông đúc sẵn đậy kín nhằm chống mùi và tạo mỹ quan.

Chiều rộng mương dẫn nước thải: b = 600 mm

Độ dốc của mương phải phù hợp để duy trì vận tốc và hạn chế quá trình lắng cặn trong mương. Chọn độ dốc của mương dẫn là i = 4 ‰.

Để đảm bảo nước thải chảy trong mương không bị lắng cặn thì vận tốc dòng chảy nằm trong khoảng từ 0,4 đến 1 (m/s) (Bộ xậy dựng, 2008). Ta chọn v = 0,9 (m/s) Chiều cao của lớp nước trong mương dẫn:

h = _= _ = 0,6 m

1 – song chắn rác 2 – sàn công tác

Hình 4.9. Sơ đồ cấu tạo song chắn rác

Song chắn thô:

Ta sử dụng loại song chắn rác có khe hở 50 mm. - Số khe hở của song chắn rác (Trần Đức Hạ, 2006).

n = _ x K

Trong đó:

Q - lưu lượng nước thải tính toán, m³/s; v - tốc độ nước chảy qua song chắn, m. Tốc độ nước thải chảy qua khe giữa các thanh thường lấy bằng 0,8 đến 1 m/s (Trần Văn Nhân, 2006). Để đảm bảo cặn rác không lắng tại chỗ đặt song chắn và không lên men yếm khí gây mùi, chọn v = 1 m/s; l - chiều rộng khe hở giữa các thanh đan, m; h₁ - chiều sâu lớp nước trước song chắn rác, m. Chiều sâu này lấy bằng chiều cao mức nước trong mương, h₁ = h = 0,6 m;

K - Hệ số tính đến mức độ cản trở của dòng chảy do hệ thống cào rác,

Vậy n = 12 khe.

• 
  Chiều rộng song chắn rác (Lâm Minh Triết, 2004).
  





Với:

Vậy: B_s = 0,01 x (12 - 1) + 0,05 x 12 = 0,7 m.

• 
  Chiều dài của máng bố trí song chắn rác được xác định theo công thức (Trần Đức Hạ, 2006):
  

Trong đó:

L₁ - chiều dài phần mở rộng trước song chắn (Trần Đức Hạ, 2006):

L₁ = _

Với:

B_s - Chiều rộng của song chắn rác (m).

 - Góc nghiêng chỗ mở rộng của mương dẫn, chọn  = 20⁰.

Suy ra: L₁ = _ = 0,15m

L₂ - chiều dài phần mở rộng sau song chắn rác:

L₂ = _ = _= 0,075 m.

L_s - chiều dài đặt buồng song chắn, L_s > 1,0 m; còn diện tích của khu vực mở rộng sau song chắn rác không nên lấy ít hơn 0,8 m² (Hoàng Văn Huệ, 2002). Do vậy có thể chọn L_s = 2 m.

L = 0,15 + 0,075 + 2 = 2,2 m

- Tổn thất áp lực qua song chắn rác (Hoàng Văn Huệ, 2002):

h_p = ξ x _ m

Trong đó:







Với:
 - hệ số lấy phụ thuộc vào loại thanh chắn rác, = 1,83;

v - vận tốc dòng chảy trước song chắn, m/s. Có thể lấy v bằng tốc độ dòng chảy trong mương, v = 0,9 m/s;

p - hệ số tính đến sự tăng tổn thất do rác bị mắc ở song chắn, p =2  3. Chọn p=3;
g - gia tốc trọng trường, g = 9,81 m/s2.

Song chắn rác tinh:

Ta sử dụng loại song chắn rác có khe hở 16 mm

• 
  Số khe hở của song chắn rác được tính theo công thức sau (Trần Đức Hạ, 2006):
  





Với:

K - Hệ số tính đến mức độ cản trở của dòng chảy do hệ thống cào rác,

Vậy n = 35 khe.

• 
  Chiều rộng của song chắn rác được tính theo công thức sau: B_s = s _ (n – 1) + l _ n
  

s - bề dày hay đường kính song chắn rác, chọn s = 0,01 m; Vậy: B_s = 0,01 x (35 - 1) + 0,016 x 35= 0,9 m.

• 
  Chiều dài của máng bố trí song chắn rác được xác định theo công thức (Trần Đức Hạ, 2006):
  

Trong đó:

L₁ - chiều dài phần mở rộng trước song chắn (Trần Đức Hạ, 2006):

L₁ = _

Với:

B_s - Chiều rộng của song chắn rác (m).

 - Góc nghiêng chỗ mở rộng của mương dẫn, chọn  = 20⁰

Suy ra: L₁ = _=0,41m

L₂ - chiều dài phần mở rộng sau song chắn rác:

L₂ = _ = _= 0,21 m.

L_s - chiều dài đặt buồng song chắn, L_s >= 1,0 m; còn diện tích của khu vực mở rộng sau song chắn rác không nên lấy ít hơn 0,8 m². Do vậy có thể chọn L_s = 2 m.

L = 0,41 + 0,21 + 2 = 2,62 m

- Tổn thất áp lực qua song chắn rác (Hoàng Văn Huệ, 2002):

h_p = ξ x _ m

Trong đó:







Với:
 - hệ số lấy phụ thuộc vào loại thanh chắn rác,  =1,83 (Lâm Minh Triết, 2004).

0,01

=1,83 x (0,01/0,16)^4/3 x sin 60 = 0,85

v - vận tốc dòng chảy trước song chắn, m/s. Có thể lấy v bằng tốc độ dòng chảy trong mương, v = 0,9 m/s;

p - hệ số tính đến sự tăng tổn thất do rác bị mắc ở song chắn p =23. Chọn p = 3;

g - gia tốc trọng trường, g = 9,81 m/s².

Như vậy, các thông số tính toán của song chắn rác là:

Bảng 4.15. Kết quả tính toán song chắn rác

Thông số	N	Bs	L1		L2	L
Đơn vị	Khe			m
Song chắn thô	12	0,71	0,15		0,075	2 , 3
Song chắn tinh	35	0,9	0,41		0,21	2 , 62

Trong đó:

N - số khe hở của song chắn rác;

B_s - chiều rộng song chắn rác;

L₁ - chiều dài phần mở rộng trước song chắn;

L₂ - chiều dài đoạn thu hẹp sau song chắn; L - chiều dài đoạn mương đặt song chắn.

4.4.3. Bể lắng cát ngang

Bể lắng cát được thiết kế để loại bỏ các tạp chất vô cơ không tan như cát, sỏi, xỉ và các vật liệu rắn khác có kích thước từ 0,2 đến 2 mm ra khỏi nước thải để tránh những ảnh hưởng xấu đến hiệu suất làm việc của các công trình tiếp theo.

Vì công suất của trạm xử lý lớn nên ta sử dụng bể lắng cát ngang.

Vì cặn từ bể lắng đợt một sẽ được xử lý ở bể mêtan bằng quá trình sinh học kỵ khí, do đó nhiệm vụ của bể lắng cát là phải loại bỏ được cát có cỡ hạt d = 0,25 mm để tránh ảnh hưởng đến quá trình xử lý sinh học kỵ khí. Khi đó U_o = 24,2 mm/s (Lâm Minh Triết, 2004).

Hình 4.10. Sơ đồ bể lắng cát ngang hình chữ nhật

1- mương dẫn nước vào; 2- mương dẫn nước ra; 3- hố thu cặn;
4- máng phân phối nước; 5- mương thu nước

• 
  Bể lắng cát bao gồm phần công tác và phần cặn lắng. Chiều dài phần công tác của bể lắng cát ngang xác định theo công thức (Trần Đức Hạ 2006):
  



Trong đó:

U_o - độ lớn thủy lực của các hạt cát. Đối với hạt cát có kích thước 0,2 mm thì U_o = 24,2 mm/s (Lâm Minh Triết, 2006).

K- hệ số thực nghiệm tính đến ảnh hưởng của đặc tính dòng chảy của nước đến tốc độ lắng của hạt cát trong bể lắng cát. Với U_o = 24,2 thì K = 1,3 (Bộ Xây dựng, 2008); v - vận tốc dòng chảy trong bể khi lưu lượng nước thải lớn nhất, v = 0,2m/s Trịnh Xuân Lai, 2000); h - chiều sâu công tác của bể lắng cát, h = 0,251,0 m. Chọn h = 1,0 m.

11. 
    ==10,7 m.
    

• 
  Chiều rộng bể lắng cát (Trấn Hiếu Nhuệ, 2006):
  



Trong đó:

• 
  Diện tích mặt thoáng của nước thải trong bể lắng cát ngang:
  

• 
  Thể tích của bể lắng cát:
  

• 
  Thời gian lưu nước trong bể lắng cát ứng với Q_max phải lớn hơn 30 giây và có thể đến 90 giây (Trịnh Xuân Lai, 2000):
  







Chọn bể lắng cát gồm 2 đơn nguyên. Kích thước của mỗi đơn nguyên là L = 10,7 m; B = 1,7/2 = 0,9 m.

• 
  Chiều cao lớp cát trong bể lắng cát ngang trong một ngày đêm (được tính dựa trên số người tại khu công nghiệp (Lâm Minh Triết, 2004):
  





Chiều cao xây dựng của bể lắng cát ngang :

H_xd = h + h_c + h_bv = 1,0 + 0,2 + 0,4 = 1,6 m.

Trong đó : h_bv – chiều cao bảo vệ , lấy h_bv = 0 , 4

• 
  Chênh lệch độ cao giữa đáy bể máng tràn và đáy bể lắng cát (Trịnh Xuân Lai, 2000):
  











Trong đó:

K = _ = _

Với:

• 
  Chiều rộng cửa tràn thu hẹp từ B xuống b (Trịnh Xuân Lai, 2000):
  











m – hệ số lưu lượng của cửa tràn phụ thuộc vào góc tới . Chọn  = 45^o và giả thiết b/B = 0,2, ta có m = 0,352.











Bảng 4.16. Kết quả tính toán của bể lắng cát ngang

Để các công trình xử lý nước thải làm việc bình thường và cung cấp số liệu lập hồ sơ thủy lực cho lưu lượng nước thải đầu vào chính xác đo được, phải biết lưu lượng nước thải tổng cộng chảy vào trạm và lượng nước chảy vào từng công trình. Ngoài ra còn phải biết sự dao động lưu lượng nước thải theo từng giờ trong ngày. Vì vậy, cần sử dụng máng đo lưu lượng.

Với Q = 7500 m³/ngày. Ta xác định được các thông số của máng như sau:

• 
  Chiều rộng của mương dẫn nước trước khi vào máng B = 0.83 m;
  
• 
  Chiều dài phần thu hẹp của máng l₁ = 1,35 m;
  
• 
  Chiều rộng của họng máng b = 0,3 m;
  
• 
  Chiều dài của họng máng l₃ = 0,6 m;
  
• 
  Chiều dài phần mở rộng của máng l₂ = 0,9 m; - Chiều cao của mực nước sau họng máng h_h = 0,22 m; -Chiều rộng của mương dẫn sau máng B₁ = 0,6 m.
  

Bể điều hòa đặt sau bể lắng cát và trước bể lắng đợt I. Mục đích của bể điều hòa là điều hòa lưu lượng và nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải. Trong bể có hệ thống thiết bị khuấy trộn bằng khí nén để đảm bảo hòa tan và san đều nồng độ các chất ô nhiễm trong toàn bộ thể tích và không cho cặn lắng trong bể.

- Thể tích bể điều hòa:

V_dh = Q x t, m³

Trong đó:

Q - lưu lượng nước thải đưa vào xử lý; t - thời gian lưu nước trong bể điều hòa. Chọn t = 2 h.

V_dh = 570 x 2 = 1140 m³

- Chọn chiều cao công tác của bể điều hòa là H = 4 m.

Kích thước của bể điều hòa: F_dh = 286 m²

=> Chiều rộng bể điều hòa: B = 14 m Chiều dài bể điều hòa: L = 20,4 m.

- Chiều cao xây dựng của bể : H_xd = H + H_bv = 4 + 0,4 = 4,4 m.

4.4.6. Bể lắng đợt một

Bể lắng đợt một được sử dụng với mục đích loại bỏ các tạp chất lơ lửng còn lại trong nước thải sau khi đã qua các công trình xử lý trước đó. Các chất lơ lửng có tỷ trọng lớn hơn tỷ trọng của nước sẽ lắng xuống đáy, các chất có tỷ trọng nhẹ hơn sẽ nổi lên mặt nước và được thiết bị gạt cặn tập trung đến hố ga đặt ở ngoài bể. Hàm lượng chất lơ lửng sau bể lắng đợt I cần đạt < 150 mg/l.

Nước thải sau khi qua bể điều hòa được dẫn trực tiếp vào bể lắng đợt I.

• 
  Tốc độ lắng của hạt cặn lơ lửng (Hoàng Văn Huệ, 2002):
  



Trong đó :

k- hệ số sử dụng thể tích, lấy theo loại bể lắng và cấu tạo của thiết bị phân phối và thu nước. Đối với bể lắng ngang, k = 0 ,5;

H - chiều cao công tác của bể lắng, m. Chọn H = 3 m (Bộ Xây Dựng, 2008);

W - tốc độ rối thành phần đứng. Với v = 5 mm/s thì W = 0 (Bộ Xây Dựng, 2008);

α - hệ số tính đến ảnh hưởng của nhiệt độ tới độ nhớt của nước thải.

Khi nhiệt độ trung bình của nước thải là 25^oC thì α = 0,90 (Bộ Xây Dựng, 2008); t - thời gian lưu nước trong ống nghiệm với lớp nước h và hiệu suất lắng cho trước, xác định bằng thực nghiệm. Do không có điều kiện xác định bằng thực nghiệm nên ta xác định một cách tương đối bằng phép nội suy gần đúng theo bảng 7 – 12 (Bộ Xây Dựng, 2008). Với nước thải có hàm lượng SS = 245 mg/l, chiều cao lớp nước h = 500 mm và hiệu suất lắng bằng 50% thì t = 754 s;

Trị số (kH/h)ⁿ khi tính toán các bể lắng đợt I đối với nước thải sinh hoạt có thể lấy theo bảng 7 – 13 (Bộ Xây Dựng, 2008). Với H = 3 m thì (kH/h)ⁿ = 1,32.



• 
  Chiều dài bể lắng được xác định theo công thức (Hoàng Văn Huệ, 2002):
  



Trong đó:

v - tốc độ chuyển động của nước thải ở bể lắng, mm/s;

Đối với bể lắng ngang, v = 5 – 7 mm/s (Bộ Xây Dựng, 2008). Chọn v = 5 mm/s; U_o - tốc độ lắng của hạt cặn lơ lửng, mm/s.

• 
  Thời gian lưu nước trong bể:
  





Thời gian lưu không đảm bảo thời gian lắng trong bể lắng đợt I.

Theo bảng 4 – 3 (Trịnh Xuân Lai, 2000), thời gian lưu nước ở bể lắng sơ cấp khoảng t = 1,5 – 2,5 m.

Để đảm bảo thời gian lắng, chọn t = 1,5 h. Khi đó, cần tăng chiều dài bể lắng.

• 
  Diện tích ướt của bể lắng ngang:
  





• 
  Chiều rộng của bể:
  





• 
  Theo TCXDVN 51 – 2008, số bể lắng đợt I không ít hơn 2 bể. Nên ta chọn số đơn nguyên của bể lắng là n = 3. Khi đó, chiều rộng mỗi đơn nguyên là:
  





• 
  Kiểm tra kết quả, ta thấy:
  









=>> Vận tốc thực tế trong phần lắng. Lấy tròn v_th = 2.5 mm/s.

• 
  Vận tốc dòng chảy giới hạn vùng lắng (Trịnh Xuân Lai, 2000):
  





Trong đó:

k - hằng số phụ thuộc tính chất cặn. Ở bể lắng đợt I, xử lý nước thải sinh hoạt có thể lấy k = 0 ,05;

- tỷ trọng của hạt, thường = 1,2 – 1,6. Chọn = 1 ,4; g - gia tốc trọng trường, g = 9,81 m/s²; d - đường kính tương đương của hạt, m. Thường chọn d = 10^-4 m; f - hệ số ma sát, phụ thuộc đặc tính bề mặt của hạt và chuẩn số Reynol của hạt khi lắng, f = 0,02 – 0,03; có thể lấy f = 0,025.

• 
  Tải trọng bề mặt (Trịnh Xuân Lai, 2000):
  







• 
  Hiệu quả khử BOD₅ của bể lắng đợt I (Trịnh Xuân Lai, 2000):
  

• 
  Hàm lượng BOD₅ trong nước thải sau bể lắng đợt I:
  

• 
  Hiệu quả khử SS của bể lắng đợt I (Trịnh Xuân Lai, 2000):
  





• 
  Hàm lượng SS trong nước thải sau bể lắng đợt I:
  

- Lượng bùn khô thu được tại bể lắng đợt I:

W_b = Q x SS_o x Y_SS , kg/ngày

Trong đó:

Q - lưu lượng nước thải cần xử lý, m³/ngày;

SS_o - hàm lượng SS trong nước thải vào bể lắng đợt I, mg/l;

Y_SS - hiệu quả khử SS của bể lắng đợt I, %.

W_b = 7500 x 116,06 x 10^-3 x 52,63% = 452,63 kg/ngày.

• 
  Độ ẩm trung bình của cặn lắng ở bể lắng đợt I khoảng 94 % (Hoàng Văn Huệ, 2002), tỷ trọng cặn lắng ướt xấp xỉ 1,02 t/m³ (Hoàng Văn Huệ, 2002). Từ đó, ta xác định được thể tích cặn lắng ướt thu được từ bể lắng đợt I (Hoàng Văn Huệ, 2002).
  



- Chiều cao lớp cặn (Trần Đức Hạ, 2006):





- Chiều cao xây dựng bể (Trần Đức Hạ, 2006):

Hxd = H + hb + hth + hbv

Trong đó:
H	- chiều cao công tác bể lắng, H = 3 m;
hb	- chiều cao lớp cặn;
hbv	- chiều cao bảo vệ, lấy hbv = 0,4 m;
hth	- chiều cao lớp trung hòa, hth = 0,5 m.

Vậy bể lắng đợt I được xây dựng gồm 3 đơn nguyên với kích thước mỗi đơn nguyên như sau: B x L x H = 7 m x 7 m x 4,4 m.

• 
  Độ dốc hố thu cặn lấy bằng 50^o.
  
• 
  Bùn cặn trượt về hố thu ở đầu bể theo độ dốc của đáy là i = 0,02.
  

- Dung tích làm việc của bể:

V = _ , m³/ngày.

Trong đó:

Q - lưu lượng nước thải cần xử lý, m³/ngày;

t - thời gian lưu của nước thải trong bể, t = 15 h

- Xây dựng 2 bể, mỗi bể có dung tích là 2343 m³

- Tổng chiều cao xây dựng của bể:

H = H₁ + H₂ + H₃

Trong đó:

H₁ - chiều cao phần xử lý, chọn H₁ = 5 m; H₂ - chiều cao vùng lắng, H₂ = 1, chọn H₂ = 1,5 m;

H₃ - chiều cao dự trữ, H₃ = 0,3 – 0,5 m. Chọn H₃ = 0,5 m.

H = 5 + 1,5 + 0,5 = 7 m; Chiều dài bể L = 18 m; Chiều rộng bể B = 19 m.

- Lượng nitơ cần khử trong một ngày:

G = Q x N_r x R x 10^-3

Trong đó:

N_r - hàm lượng nitơ của dòng ra, mg/l;

R- hệ số tuần hoàn;

R = _ – 1

Với:

 - tỷ lệ nitrat hóa,  = 0,5

G = 7500 x 8 x 3,5 x 10^-3 = 210 kg/ngày

- Tỷ lệ tuần hoàn của dòng lỏng được nitrat hóa R_N

R = R_N + R_r

Trong đó:

R_r - tỷ lệ bùn tuần hoàn, R_r = 0, 5.

R_N = R – R_r = 3,5 – 0,5 = 3 , 0

- Dung tích bể thiếu khí:

V = _

Trong đó:

a - hằng số tốc độ khử nitơ, a = 2gN/kgMLSS.giờ, với nồng độ MLSS = 2500 mg/l (X = 1500 – 3000 mg/l) (Trịnh Xuân Lai, 2000):

V= (210x10²)/(2x24x2500x10^-2)= 1750 m³

• 
  Thời gian lưu nước thải trong bể
  



• 
  Tổng chiều cao xây dựng bể
  

Trong đó:

H₁ - chiều cao phần thể tích xử lý, H₁ = 5 m; H₂ - chiều cao dự trữ H₂ = 0,3 – 0,5 m. Chọn H₂ = 0,5 m.

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

Xây dựng 2 bể xử lý sinh học thiếu khí, thể tích mỗi bể là V = 572 m³.

• 
  Diện tích cần thiết của mỗi bể
  



Vậy thông số thiết kế mỗi bể là:

Chiều cao xây dựng H = 5,5 m; Chiều dài của bể: L = 6 m; Chiều rộng của bể: B = 3.5 m.

4.4.7.3. Bể xử lý sinh học hiếu khí

1. Thể tích làm việc của bể hiếu khí [10]

V=_

Trong đó:

Q - lưu lượng nước cần xử lý, m³/ngày;

S_o - hàm lượng BOD₅ trong nước thải vào bể, mg/l; S - hàm lượng BOD₅ trong nước thải sau xử lý, mg/l; X - nồng độ bùn hoạt tính (cặn hữu cơ bay hơi), mg/l.

24. 
    = 1500 – 3000 mg/l. Chọn X = 2500 mg/l;
    
25. 
    - hệ số sinh trưởng cực đại, mg bùn hoạt tính/mg BOD₅ tiêu thụ. Theo bảng 5 – 1 (Trịnh Xuân Lai, 2000) thì Y = 0 ,8;
    

c - tuổi của bùn, ngày. c= 12 ngày.

• 
  Kiểm tra thời gian lưu nước trong bể aeroten:
  
• 
  Thời gian lưu nước trong bể
  



Thời gian lưu nước phù hợp với giá trị điển hình t = 6 – 15 h. Như vậy tuổi của bùn đã chọn là phù hợp.

• 
  Chiều sâu công tác của bể thường lấy từ 3 – 6 m (Bộ Xây Dựng, 2008), chọn H = 5 m.
  
• 
  Diện tích làm thoáng cần thiết của bể
  



Tỷ số giữa chiều rộng và chiều sâu làm việc của bể B : H = 1 : 2 (Bộ Xây dựng, 2008). Khi đó chiều rộng của mỗi hành lang B = 10 m.

• 
  Tổng chiều dài (gồm các hành lang) của bể
  





Xây dựng 2 bể hiếu khí, mỗi bể bố trí 4 hành lang. Chiều dài mỗi hành lang.

L = (l)/n.N

Trong đó:

N - số bể hiếu khí;

n - số hành lang trong một bể.

• 
  Chiều cao xây dựng bể
  

Trong đó:

H - chiều cao công tác của bể, m;

H_bv - chiều cao bảo vệ của thànhbể trên mặt nước,m; H_bv =0,5m.[10] H_xd = 5 + 0,5 = 5,5 m.

• 
  Hệ số chuyển hóa cơ chất (Trịnh Xuân Lai, 2000):
  



Yb= _ = 0,5

• 
  Theo tiêu chuẩn thiết kế của tiêu chuẩn ngành của Việt Nam, tổng lượng bùn khô sinh ra hàng ngày (Trịnh Xuân Lai, 2000):
  

Trong đó:

SS - lượng cặn lơ lửng trong nước thải vào bể, kg/ngày;

BOD₅ - hàm lượng BOD₅ trong nước thải vào bể, kg/ngày.

• 
  Tính lượng oxy cần thiết theo lý thuyết trong điều kiện tiêu chuẩn
  





Trong đó:

OC_o - lượng oxy cần thiết theo điều kiện tiêu chuẩn của phản ứng ở 20^oC;

Q - lưu lượng nước thải cần xử lý, m³/ngày;

S_o - nồng độ BOD₅ đầu vào, g/m³;

S - nồng độ BOD₅ đầu ra, g/m³;

f - hệ số chuyển đổi từ BOD₅ sang COD hay BOD₂₀; _= _

Thường f = 0,45 – 0,68, chọn f = 0 ,68;

P_x - phần tế bào dư xả ra ngoài theo bùn dư, kg/ngày;

P_x = Y_b x Q x (S_o – S) x 10^-3

P_x = 0,32 x 7500 x (151,25 – 30) x 10^-3 = 291 kg/ngày.

1,42- hệ số chuyển đổi từ tế bào sang COD;

N_o- tổng hàm lượng nitơ đầu vào, g/m³;

N- tổng hàm lượng nitơ đầu ra, g/m³;

• 
  Tính lượng oxy cần thiết trong điều kiện thực tế ở 25^oC (Trịnh Xuân Lai, 2000):
  







Trong đó:





C_sh - nồng độ oxy bão hòa trong nước sạch ứng với nhiệt độ (T^oC), mg/l. Ở 25^oC, C_sh = 8,1785 mg/l;

C_s20 - nồng độ oxy bão hòa trongnước sạch ở 20^oC,mg/l,C_s20 = 9 ,08;

C_d - nồng độ oxy cần duy trì trong công trình, mg/l; C_d = 1,5 – 2 mg/l. Chọn C_d = 2 mg/l.







Q_k = _ × _, m³/ngày

Lượng không khí cần thiết (Trịnh Xuân Lai, 2000):

Q_k = (OC_t/OU)xf

Trong đó:

OC_t - lượng oxy cần thiết ở điều kiện xử lý, kg/ngày;

f - hệ số an toàn, thường f = 1,5 – 2. Chọn f = 1,5;

OU = Ou x h - công suất hòa tan oxy vào nước thải của thiết bị phân phối tính theo gam oxy cho 1 m³ không khí;

Ou - công suất hòa tan oxy vào nước thải của thiết bị phân phối khí tính theo gam oxy cho 1 m³ không khí, ở độ sâu ngập nước h = 1 m có thể chọn theo bảng 7 – 2 (Trịnh Xuân Lai, 2000), ở điều kiện trung bình, Ou = 4,5 gO₂/m³.m; h - độ sâu ngập nước của thiết bị phân phối khí. Thiết bị phân phối khí đặt cách đáy 0,5 m; bể sâu 5 m, do đó h = 4,5 m.

OU = 4,5 x 4,5 = 20,25 g O₂/m³.

Q_k = ((4300)/20,25 x 10^-3)x1,5 = 314,5x10³ m³/ngày

Bảng 4.18. Kết quả tính toán hệ thống AAO

Nước thải sau bể xử lý sinh học được đưa sang bể lắng đợt II. Bể lắng đợt II có nhiệm vụ lắng trong phần nước ở trên để xả ra nguồn tiếp nhận và cô đặc bùn hoạt tính đến nồng độ nhất định ở phần dưới của bể. Một phần bùn hoạt tính được tuần hoàn trở lại bể yếm khí để duy trì nồng độ bùn hoạt tính trong nước thải. Phần dư còn lại gọi là bùn dư và được đưa đến bộ phận xử lý bùn.

• 
  Diện tích mặt bằng của bể lắng (Trịnh Xuân Lai, 2000):
  



Trong đó:
Q	- lưu lượng nước thải đưa vào xử lý, m3/giờ;
	- hệ số tuần hoàn; chọn  = 0 , 5
Co	- nồng độ bùn hoạt tính trong bể hiếu khí, g/m3;
Ct	- nồng độ bùn trong dòng tuần hoàn, g/m3;





v_L - vận tốc lắng của mặt phân chia (m/h) phụ thuộc vào nồng độ cặn C_L và tính chất của cặn, thường phải tiến hành thí nghiệm để xác định. Do không có điều kiện thí nghiệm nên có thể tính v_L theo công thức thực nghiệm của Lee – 1982 và Wilson – 1996.



Với:

K = 600 đối với cặn có chỉ số thể tích 50 < SVI < 150 là cặn thường gặp trong xử lý nước thải sinh hoạt (Trịnh Xuân Lai, 2000):

C_L = _ × C_t = (½) x 7500 = 3750 g/m³

v_L = 7 × _ = 0,74 m/giờ

S = 421.8 m ²

• 
  Buồng phân phối có đường kính từ 0,25 – 0,3 đường kính bể (Trịnh Xuân Lai, 2000). Chọn buồng phân phối có đường kính bằng 0,25 đường kính bể. Diện tích thực của bể (bao gồm cả diện tích buồng phân phối trung tâm)
  

- Ta xây dựng 4 bể lắng tròn radian. Diện tích mỗi bể S = 115,9 m².

• 
  a = _
  

• 
  Vận tốc đi lên của dòng nước trong bể
  

• 
  Chiều cao xây dựng bể lắng
  

Trong đó:

H - chiều cao công tác của bể (chiều sâu vùng lắng), m;

H = 1,5 – 5 m. Chọn H = 5m (Bộ Xây dựng, 2008)

h_th - chiều cao lớp nước trung hòa giữa vùng lắng và vùng chứa cặn, m; h_th = 0,3 m (Bộ Xây dựng, 2008).

h_b - chiều cao lớp bùn trong bể lắng, h_b = 0,5 m h_bv - chiều cao dự trữ của bể lắng phía trên mặt nước, lấy h_bv = 0,5 m. H_xd = 5+ 0,3 + 0,5 + 0,5 = 6,3 m - Thể tích làm việc của mỗi bể lắng

V = 115,9 x 5 = 579,9 m³

• 
  Đáy bể có dạng hình chóp nón để bùn dễ dàng trượt xuống đáy, độ nghiêng thành bên của đáy không nhỏ hơn 45^o – 50^o (Hoàng Văn Huệ, 2002). Độ dốc đáy bể là 0,01 (sử dụng thiết bị cào bùn) (Bộ Xây dựng, 2008).
  

Để đảm bảo điều kiện vệ sinh, nước thải sau khi xử lý sinh học cần phải khử trùng tiếp tục. Khử trùng nước thải nhằm mục đích loại bỏ các loại vi khuẩn gây bệnh nguy hiểm như E.coli, coliform... mà chưa hoặc không thể khử bỏ trong quá trình xử lý sinh học.

Thực tế, clo lỏng hoặc các hợp chất của clo thường được dùng để khử trùng nước thải. Vì clo là hóa chất được các ngành công nghiệp dùng nhiều, có sẵn trên thị trường, có giá thành thấp, hiệu quả khử trùng cao. Ngoài ra, việc tiếp xúc với clo đóng góp vào việc khử mùi của nước thải, vì clo oxy hóa amoniac và các hợp chất sunfua, những thành phần gây mùi cho nước thải.

Tuy nhiên, khi sử dụng clo để khử trùng cần chú ý đến lượng clo dư trong nước để không gây hại đến cá và các sinh vật nước có ích, đảm bảo an toàn cho môi trường sống.

Tác dụng giữa clo hơi và nước thải là phản ứng thuận nghịch

Cl₂ + H₂O ⇆ HCl + HOCl

HOCl → OCl ^- + H⁺

HOCl ↔ HCl + O

Kết quả của phản ứng cho ta axit chohydric (HCl) và axit hypochorơ (HOCl).

Axit hypoclorơ từng phần được ion hóa. Quá trình ion hóa xảy ra mạnh mẽ khi độ pH của môi trường tăng, khi đó hàm lượng HOCl giảm do bị phân hủy. Sự có mặt của ion hypoclorơ và đặc biệt là ion OCl^- tạo ra môi trường axit tiêu diệt vi khuẩn. Mặt khác axit hypoclorơ rất yếu nên dễ phân hủy thành axit chohydric và oxy nguyên tử tự do.

HOCl HCl + O

Oxy nguyên tử này sẽ oxy hóa các vi khuẩn. Ngoài ra trong quá trình clo hóa nước thải, bản chất clo trực tiếp tác động lên tế bào vi sinh và biến đổi liên kết với các chất thuộc thành phần nguyên sinh tế bào để tiêu diệt vi khuẩn. Tổng lượng Cl₂ và OCl^- trong nước được gọi là clo hoạt tính.

Vmax = a x Qmax x 10-3, kg/h

Trong đó:

Q_max - lưu lượng của nước thải, m³/h;

a - liều lượng clo hoạt tính, g/m³; a = 3 g/m³ (Hoàng Văn Huệ, 2002);

V_max = 3 x 570 x 10^-3 = 1,71 kg/giờ

4.5. TÍNH TOÁN KINH PHÍ XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH

Căn cứ vào giá cả vật liệu trên thị trường, tham khảo đơn giá tổng hợp một số công trình tương tự, sơ bộ tính giá thành xây dựng công trình như sau:

4.5.1. Chi phí xây dựng (các bể, mặt bằng, nhà)

a. Bảng khối lượng

Bảng 4.20. Khối lượng xây dựng

Bảng 4.21. Bảng tính giá trị xây lắp

Bảng 4.22. Bảng giá các thiết bị

STT	Hang mục	Tên thiết bị	Đơn vị	Số lượng	Đơn giá (đồng)	Thành tiền (đồng)
1	Ngăn tiếp nhận	Bơm nước thải
		Công suất:11KW	bộ	2	26.110.000	52.220.000
2	Song chắn rác	Song chắn rác	bộ	2	2.000.000	4.000.000
3	Bể điều hòa	Máy thổi khí
		Công suất:40KW	bộ	2	95.000.000	190.000.000
4	Bể lắng đợtI	Bơm bùn
		Q=14,5m3/h	bộ	2	17.000.000	34.000.000
		Bơm nước thải
		Côngsuất:15KW	bộ	3	30.000.000	90.000.000
5	Bể hiếu khí	Máy thổi khí
		Công suất:196KW	bộ	5	135.000.000	675.000.000
6	Bể thiếu khí	Cánh khuấy	bộ	4	200.000.000	800.000.000
7	Bể lắng đợt II	Bơm bùn
		Q=372m3/h	bộ	4	45.000.000	180.000.000
		Thanh gạt bùn, thanh đỡ.	bộ	4	30.000.000	120.000.000
		Máng răng cưa thu nước	bộ	4	5.000.000	20.000.000
		Mô tơ giàn quay	bộ	4	5.000.000	20.000.000
8	Bể tiếp xúc	Bơm định lượng hóa chất	bộ	1	3.000.000	3.000.000
9	Bể nén bùn	Bơm bùn
		Q=26m3/h	bộ	2	30.000.000	60.000.000
10	Hệ thống đường ống	Ống, van, cút, khuỷu		1	50.000.000	50.000.000
11	Hệ thống điện điều khiển và chiếu sáng	Tủ điều khiển tự động. Hệ thống điện, thắp sáng	bộ	1	50.000.000	50.000.000
12	Hệ thống an toàn	Cầu thang,lan can,sàn công tác	bộ	1	50.000.000	50.000.000
		TỔNG CỘNG (b)				2.398.220.000

Bảng 4.23. Bảng chi phí điện năng

Chi phí cho lượng clo cần khử trùng trong 1 năm.

E_clo = V_clo x 24 x 365 x 4500

Với:
Vclo	- lượng clo hoạt tính tiêu thụ trong một giờ, Vclo = 1,71 kg/h

PHẦN 5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

5.1. KẾT LUẬN

Khu công nghiệp Lai Vu, Xã Lai Vu, Huyện Kim Thành, Tỉnh Hải Dương được phê duyệt năm 2007. Theo quyết định phê duyệt, là Khu công nghiệp tập trung bao gồm các nhà máy, xí nghiệp chuyên ngành phục vụ cho ngành đóng tầu. Các xí nghiệp công nghiệp đầu tư sản xuất trong Khu công nghiệp phải có dây chuyền công nghệ tiên tiến, phải đảm bảo các tiêu chuẩn về môi trường và phòng chống cháy nổ theo quy định. Do suy thoái kinh tế và các vấn đề liên quan, năm 2015 tính chất của khu công nghiệp được điều chỉnh: là Khu công nghiệp tập trung bao gồm các nhà máy, xí nghiệp chuyên ngành phục vụ cho ngành đóng tàu; các nhà máy, xí nghiệp thuộc loại hình công nghiệp lắp ráp điện tử, tin học, cơ khí chế tạo, công nghệ kỹ thuật cao, công nghiệp dệt may (bao gồm cả giặt, nhuộm, in) và cụm tổ nhiệt điện (dùng nhiên liệu than) phục vụ dây chuyền dệt, các ngành công nghiệp nhẹ khác, kho ngoại quan,... KCN Lai Vu, gồm các hạng mục chính là xây dựng đường giao thông, hệ thống thoát nước, xử lý nước thải, chiếu sáng...Với tổng diện tích đất của KCN được giao quản lý hơn 212 ha, trong đó 192,3 ha đã được cấp giấy chứng nhận quyền sử dụng đất.

Nước thải của khu vực này có đặc trưng tương tự nước thải sinh hoạt nên rất thích hợp cho xử lý sinh học. Sau khi phân tích ưu nhược điểm của một số công nghệ đã được áp dụng và xem xét các yếu tố như lưu lượng, nồng độ và thành phần các chất ô nhiễm trong nước thải, điều kiện tự nhiên, kinh tế, xã hội thì công nghệ được lựa chọn là hệ thống AAO (Anaerobic – Anoxic – Aerobic).

Đề tài đã thực hiện tính toán, thiết kết hệ thống xử lý nước thải đảm bảo tiêu chuẩn xử lý QCVN 14:2008/BTNMT (cột A), cho phép thải vào các nguồn nước dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt. Ước tính chi phí xử lý 1 m³ nước thải là 2000 đồng với niên hạn sử dụng là 10 năm. Diện tích xây dựng khoảng 3 ha.

5.2. KIẾN NGHỊ

Nước thải sinh hoạt nói riêng và tất cả các nguồn nước thải khác nói chung đều ảnh hưởng đến môi trường và con người, do đó một số vấn đề rất nên lưu ý trong quá trình vận hành hệ thống bao gồm:

• 
  Hệ thống phải được kiểm soát thường xuyên trong khâu vận hành để đảm bảo chất lượng nước sau xử lý; tránh tình trạng xây dựng hệ thống nhưng không vận hành được.
  
• 
  Cần đào tạo cán bộ kỹ thuật và quản lý môi trường có trình độ, có ý thức trách nhiệm để quản lý, giám sát và xử lý sự cố khi vận hành hệ thống.
  
• 
  Thường xuyên quan trắc chất lượng nước thải xử lý đầu ra để các cơ quan chức năng thường xuyên kiểm soát, kiểm tra xem có đạt điều kiện xả vào nguồn theo QCVN 14-2008 , Cột A hay không
  

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. 
   Bộ Khoa học và Công nghệ, Bộ tiêu chuẩn môi trường Việt Nam.
   
2. 
   Bộ Tài nguyên và Môi trường (2005), Bộ tiêu chuẩn Việt Nam về môi trường.
   
3. 
   Bộ Tài nguyên và Môi trường (2008) Bộ quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về Môi trường.
   
4. 
   Bộ Tài nguyên và Môi trường (2010) Bộ quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về Môi trường.
   
5. 
   Bộ xây dựng (2008), Thoát nước – mạng lưới và công trình bên ngoài - Tiêu chuẩn thiết kế TCXDVN 51:2008, NXB Xây dựng, Hà Nội.
   
6. 
   Hoàng Huệ (2005), Xử lý nước thải, NXB Xây dựng, Hà Nội.
   
7. 
   Hoàng Văn Huệ, Trần Đức Hạ (2002), Thoát nước – Tập 2 “Xử lý nước thải”, NXB Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội.
   
8. 
   Lâm Minh Triết, Nguyễn Thanh Hùng, Nguyễn Phước Dân (2004), Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp “Tính toán thiết kế công trình”, NXB Đại học Quốc gia TP.HCM, Thành phố Hồ Chí Minh.
   
9. 
   Niên giám thống kê (2014), tỉnh Hả Dương.
   
10. 
    Tài liệu dự án thoát nước để cải tạo môi trường thành phố Hà Nội – Giai đoạn 1 (2003), Liên danh EBARA-VINACONEX.
    
11. 
    Trần Đức Hạ (2006), Xử lý nước thải đô thị, NXB Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội.
    
12. 
    Trần Hiếu Nhuệ (2001), Thoát nước và xử lý nước thải công nghiệp, NXB Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội.
    
13. 
    Trần Thị Thu Hằng (2006), Nghiên cứu lựa chọn và tính toán thiết kế công nghệ hệ thống xử lý nước thải đô thị phù hợp điều kiện Việt Nam, Luận văn thạc sĩ khoa học công nghệ môi trường, Trường ĐHBK Hà Nội, Hà Nội.
    
14. 
    Trần Văn Nhân, Ngô Thị Nga (2006), Giáo trình công nghệ xử lý nước thải, NXB Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội.
    
15. 
    Trần Xoa, Nguyễn Trọng Khuông, Hồ Lê Viên (2006), Sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất – tập 1, NXB Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội.
    
16. 
    Trịnh Xuân Lai – Nguyễn Trọng Dương (2005), Giáo trình xử lý nước thải công nghiệp, NXB Xây Dựng, trang 123 – 124)
    
17. 
    Trịnh Xuân Lai (2000), Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải, NXB Xây dựng, Hà Nội.
    

18. 
    World Bank (8/1991) Enviromental assessment sourcebook, volume II, sectoral guidelines, environment.
    
19. 
    World Health Organization, (1993), Assessment of sources of air, water, and land pollution, A guide to rapid source inventorytechniques ans their use in formulating environmental control strategies, Geneva.
    
20. 
    World Health Organization, (1993), Assessment of Sources of Air, Water, and Land Pollution, Part 1: Rapid Inventory Techniques in Enviromental Pollution, WHO, Geneva.
    

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM