Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn Chương 2: XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP CƠ HỌC

- Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn Chương 2: XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP CƠ HỌC 2.1.
- KHÁI NIỆM VỀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP CƠ HỌC Phương pháp này được sử dụng để tách các tạp chất không hòa tan và một phần các chất ở dạng keo ra khỏi nước thải.
- Các công trình xử lý cơ học bao gồm: 2.1.1.
- nhằm đảm bảo đảm cho máy bơm, các công trình và thiết bị xử lý nước thải hoạt động ổn định.
- Thiết bị nghiền rác: Là thiết bị có nhiệm vụ cắt và nghiền vụn rác thành các hạt, các mảnh nhỏ lơ lửng trong nước thải để không làm tắc ống, không gây hại cho bơm.
- Trong thực tế cho thấy việc sử dụng thiết bị nghiền rác thay cho thiết bị chắn rác đã gây nhiều khó khăn cho các công đoạn xử lý tiếp theo do lượng cặn tăng lên như làm tắc nghẽn hệ thống phân phối khí và các thiết bị làm thoáng trong các bể (đĩa, lỗ phân phối khí và dính bám vào các tuabin….
- Bể điều hòa: Là đơn vị dùng để khắc phục các vấn đề sinh ra do sự biến động về lưu lượng và tải lượng dòng vào, đảm bảo hiệu quả của các công trình xử lý sau, đảm bảo đầu ra sau xử lý, giảm chi phí và kích thước của các thiết bị sau này.
- Bể điều hòa lưu lượng − Bể điều hòa lưu lượng và chất lượng Các phương án bố trí bể điều hòa có thể là bể điều hòa trên dòng thải hay ngoài dòng thải xử lý.
- Phương án điều hòa trên dòng thải có thể làm giảm đáng kể dao động thành phần nước thải đi vào các công đoạn phía sau, còn phương án điều hòa ngoài dòng thải chỉ giảm được một phần nhỏ sự dao động đó.
- Vị trí tốt nhất để bố trí bể điều hòa cần được xác định cụ thể cho từng hệ thống xử lý, và phụ thuộc vào loại xử lý, đặc tính của hệ thống thu gom cũng như đặc tính của nước thải.
- Bể lắng cát: Nhiệm vụ của bể lắng cát là loại bỏ cặn thô, nặmg như: cát, sỏi, mảnh thủy tinh, mảnh kim loại, tro, than vụn… nhằm bảo vệ các thiết bị cơ khí dễ bị mài mòn, giảm cặn nặng ở các công đoạn xử lý sau.
- Bể lắng cát gồm những loại sau.
- Trang 27 Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn − Bể lắng cát tiếp tuyến: là loại bể có thiết diện hình tròn, nước thải được dẫn vào bể theo chiều từ tâm ra thành bể và được thu và máng tập trung rồi dẫn ra ngoài.
- Bể lắng: Lắng là phương pháp đơn giản nhất để tách các chất bẩn không hòa tan ra khỏi nước thải.
- Bể lắng đợt 1: Được đặt trước công trình xử lý sinh học, dùng để tách các chất rắn, chất bẩn lơ lững không hòa tan.
- Bể lắng đợt 2: Được đặt sau công trình xử lý sinh học dùng để lắng các cặn vi sinh, bùn làm trong nước trước khi thải ra nguồn tiếp nhận Căn cứ vào chiều dòng chảy của nước trong bể, bể lắng cũng được chia thành các loại giống như bể lắng cát ở trên: bể lắng ngang, bể lắng đứng, bể lắng tiếp tuyến (bể lắng radian).
- Việc lựa chọn vật liệu lọc tùy thuộc vào loại nước thải và điều kiện địa phương.
- Trong xử lý nước thải về nguyên tắc tuyển nổi thường được sử dụng để khử các chất lơ lửng và làm đặc bùn sinh học.
- Ứng dụng các công trình cơ học trong xử lý nước thải Các công trình Ứng dụng Lưới chắn rác Tách các chất rắn thô và có thể lắng Nghiền rác Nghiền các chất rắn thô đến kích thước nhỏ hơn đồng nhất Bể điều hoà Điều hòa lưu lượng và tải trọng BOD và SS Lắng Tách các cặn lắng và nén bùn Lọc Tách các hạt cặn lơ lửng còn lại sau xử lý sinh học hoặc hóa học Màng lọc Tương tự như quá trình lọc, tách tảo từ nước thải sau hồ ổn định Vận chuyển khí Bổ sung và tách khí Bay hơi và bay khí Bay hơi các hợp chất hữu cơ bay hơi từ nước thải 2.2.
- Song chắn rác Trang 28 Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn SCR là công trình xử lý sơ bộ nhằm loại bỏ một lượng rác bẩn thô chuẩn bị cho xử lý nước thải sau đó.
- Các tiết diện của thanh đan: 8 - 10 TÍNH TOÁN A-A h1 α h Bk Bs ϕ l1 lS l2 Trang 29 Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn Khoảng cách giữa các thanh b = 16 ÷ 25mm.
- Ví dụ áp dụng: Tính toán thiết kế song chắn rác của một công trình xử lý nước với các thong số như sau: lưu lượng trung bình QTBng = 300 m3/ngày.
- Lưu lượng nước thải theo giờ lớn nhất: Qmaxh = QTBh .
- kh m3/h) Trang 30 Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn Với kh là hệ số vượt tải theo giờ lớn nhất (k chọn k=2,5.
- Trong đó: ¾ s : bề dày của thanh song chắn, thường lấy s = 0,008 c) Tổn thất áp lực qua song chắn rác 2 v max hs = ξ ⋅ ⋅k 2g Trong đó: ¾ vmax :vận tốc nước thải trước song chắn ứng với Qmax , vmax = 0,6.
- 0,13(m ) 2tgϕ 2tg 20 0 Trang 31 Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn Æ Chọn L1 = 0,2 Trong đó: ¾ Bs : chiều rộng song chắn.
- Bể lắng cát Bể lắng cát thường dùng để lắng giữ những hạt cặn lớn có chứa trong nước thải (chính là cát).
- Có nhiều loại bể lắng cát.
- Trang 32 Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn A A Tính toán: ¾ Chiều dài của bể: L = vmax.t (t = 30.
- W ¾ Chiều sâu lớp cặn cát: h2 = c L.b.n Trang 33 Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn ¾ Chiều sâu tổng cộng: H xd = h1 + h2 + h3.
- Bể lắng cát tiếp tuyến: Có mặt hình tròn.
- Nhờ thổi khí mà dòng chảy nước thải trong bể vừa quay vừa tịnh tiến tạo nên chuyển động xoắc ốc.
- n.vt Trang 34 Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn - vt: vận tốc thẳng m/s.
- (I: cường độ khí: 2÷5m3/m2.h.) Ví dụ áp dụng: Tính bể lắng cát ngang cho một công trình xử lý nước thải với công suất 4000m3/ngày, hàm lượng SS = 254mg/l, COD ~ Chiều dài của bể lắng cát ngang được xác định theo công thức: 1000 * K * H * v max L= Uo Trong đó.
- K: hệ số phụ thuộc và loại bể lắng cát và độ thô thủy lực của hạt cát, K = 1,3 - H: độ sâu tính toán của bể lắng cát, H = 0,25 – 1m, chọn H = 0,3m - vmax: tốc độ lớn nhất của nước thải trong bể lắng cát ngang, vmax = 0,3 m/s.
- Vậy L= =4,83m 24,2 ~ Chiều rộng của bể lắng cát ngang: Qmax B= v max * H Trong đó.
- Trang 35 Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn Vậy : Chiều rộng mỗi ngăn là: 0,116 B= =0,3m Chiều rộng máng: 3/ 2 Bv Bv ⎛ 1 − K 2 / 3 ⎞ b.
- 0,2m Thể tích phần chứa cặn của bể lắng cát ngang: Qtb * q o W = 1000 Trong đó.
- Qtb = 4000 m3/ngđ - q0: lượng cát trong 1000 m3 nước thải, q0 = 0,15 m3 cát/1000 m3 nước thải Vậy W.
- Trên mặt bằng có dạng hình vuông, kích thước 1,1 x 1,1m, sâu H + 0,64m m Trang 36 Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn Phần lớp đệm rút nước có độ sâu 0,64m.
- Hàm lượng chất lơ lửng, COD và BOD của nước thải sau khí qua bể lắng cát giảm 5% và còn lại - CSS2 = CSS1 (100 – 5.
- Bể vớt dầu mỡ Nước thải của một số xí nghiệp ăn uống, chế biến bơ sữa, các lò mổ, xí nghiệp ép dầu.
- Nước thải sau xử lí không có lẫn dầu mỡ mới được phép cho chảy vào các thủy vực.
- Hơn nữa, nước thải có lẫn dầu mỡ khi vào xử lí sinh học sẽ làm bít các lỗ hổng ở vật liệu lọc, ở phin lọc sinh học và còn làm hỏng cấu trúc bùn hoạt tính trong aerotank.
- Ngoài cách làm các gạt đơn giản bằng các tấm sợi quét trên mặt nước, người ta chế tạo ra các thiết bị tách dầu, mỡ đặt trước dây chuyền công nghệ xử lí nước thải.
- Ống dẫn nước thải vào.
- Trang 37 Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn v/umin 10 15 20 K Công thức Stock xác định umin: u m = (ρ h − ρ n )g.d h2 18μ 9 d: Đường kính dầu.
- 9 μ: độ nhớt nước thải ( 200c: μ =0,01).
- Ví dụ áp dụng: Hãy tính toán bể vớt dầu mỡ cho hệ thống xử lý nước thải có công suất 200 m3/ngày, Chọn thời gian lưu nước là 2h (1.5 ÷ 3h ) Tải trọng bề mặt 40 (m3/m2.ng.đ) Chọn kiểu thiết kế dài : rộng là 1 : 4 Thể tích của bể lắng: V = Q*T m3/m2.ng.đ.
- 314.5(mg / l ) Trang 38 Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn Hàm lượng COD còn lại sau khi qua bể lắng 1: BOD = BODđv .
- Xử lý bằng phương pháp lắng 2.2.4.1.
- Cơ sỏ lý thuyết lắng Lắng là quá trình tách khỏi nước cặn lơ lửng hoặc bông cặn hình thành trong giai đoạn keo tụ tạo bông hoặc các cặn bùn sau quá trình xử lý sinh học Trong công nghệ xử lý nước thải quá trình lắng được ứng dụng : ¾ Lắng cát, sạn, mảnh kim loại, thuỷ tinh, xương, hạt sét,…..ở bể lắng cát.
- ¾ Loại bỏ chất lơ lửng ở bể lắng đợt 1.
- Trang 39 Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn MÔ HÌNH THÍ NGHIỆM VI I 10 9 II 8 7 6 5 III 4 3 2 1 V V VI CÁC BƯỚC TIẾN HÀNH.
- ¾ Chuẩn bị thùng chứa nước thải và khuấy trộn đều nước thải.
- Lập bảng kết quả đo SS Cao độ Co 5 (phút m) (mg/l Trang 40 Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn Lập bảng hiệu quả sau khi lắng tính ra % (R) Cao độ 5 (phút m KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM Dựng đồ thị với trục hoành biểu thị thời gian lấy mẫu, trục tung biểu thị chiều sâu.
- chiều cao H1,H2.
- Trang 41 Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn Từ các số liệu tính toán trên xây dựng biểu đồ hiệu quả lắng theo thời gian lưu nước và hiệu quả lắng theo tốc độ chảy tràn.
- Các loại bể lắng 2.2.4.2.1.
- a) Bể lắng tròn phân phối nước vào bằng buồng phân phối trung tâm Nước ra Xả cặn Nước vào b) Bể lắng tròn phân phối vào bằng máng quanh chu vi bể và thu nước ra bằng máng ở trung tâm Nước vào Nước ra Xả cặn Trang 42 Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn c) Bể lắng tròn phân phối nước vào và thu nước ra bằng máng đặt vòng quanh theo chu vi bể.
- Bể lắng ngang (HCN) Nước thải đi vào vùng phân phối nước đặt ở đầu bể lắng, qua vách phân phối, nước chuyển động đều nước vào vùng lắng, thường cấu tạo dạng máng có lỗ.
- Bể lắng đợt 1 có chiều cao áp lực xả cặn >=1,5m.
- 375 (m3/m ngày ) l 4 Thỏa đk qmáng m3/m ngày) Vận tốc nước chảy vào máng : Vmáng (m/s) Trang 49 Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn Q Vmáng = F Với F: diện tích máng, F = D × R m2) Æ Vmáng m/s Theo (1), trang 50 thì Vmáng < VH : vận tốc tới hạn ⎡ 8 × K × (ρ − 1.
- f ⎦ Với - K : hằng số thuộc tính chất cặn, nước thải công nghiệp với K = 0,06 - ρ : tỉ trọng của hạt, chọn ρ = 1,25 - g : gia tốc trọng trường, g = 9,8 (m/s2.
- 60% Vx, Trang 50 Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn Æ Chọn lưu lượng xả là 50%Vx - Theo quy phạm thời gian xả = 20 ÷ 40 phút, Æ Chọn thời gian xả là 20 phút.
- Chiều cao bể: H = 3(m).
- Trang 51 Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn 2.2.5.
- Xử lý bằng phương pháp lọc 2.2.5.1.
- Bể lọc 1.
- Bể lọc 2.
- Van điều chỉnh tốc độ lọc Sơ đồ và nguyên tắc làm việc của bể lọc chậm Trang 52 Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn − Nước từ máng phân phối đi vào bể, qua lọc (nhỏ hơn 0.1 –0.5 m/h).
- Dùng xử lý nước không phèn ƒ Không dùng máy móc.
- Q : lưu lượng nước xử lý (m3/h.
- SS ≤ 25 mg/l : vtc m/h ƒ SS ≥ 25 mg/l : vtc m/h ƒ Xử lý nước ngầm : vtc = 0.6 m/h 3.
- Chiều cao: H = ht + hd + hn + h c + hp Trang 53 Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn ƒ ht: chiều dày lớp sân đáy thu nước lọc 0.6- 0.5 m ƒ hd : chiều dày lớp sỏi đỡ 0.45 m ƒ hc: chiều cao lớp cát lọc 0.85 m ƒ hn : chiều cao lớp nước (0.8 –1.8 m.
- Ống dẫn nước từ bể lắng sang 2.
- Bể lọc 1 lớp lọc : (cát thạch anh) Trang 54 Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn dtđ Hệ số không đồng hlọc vtb Vtc(m/h) nhất K b.
- Diện tích trạm xử lý: F= Q T .vtb − 3,6.W .t1 − a.t 2 .vtb (m ) 2 ƒ T : thời gian làm việc của trạm /ngày (h.
- Trang 55 Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn 8.
- Bể lọc áp lực được sử dụng trong dây chuyền xử lý nước thải (cuối dây chuyền công nghệ.
- Khi rửa bể, nước từ đường ống áp lực chảy ngược từ dưới lên trên qua lớp cát lọc và vào phễu thu, chảy theo ống thoát nước rửa xuống ống thu nước rửa lọc Ví dụ áp dụng: Tính bể lọc chậm cho công trình xử lý nước công suất 90m3/ngày Bể lọc có cấu tạo như hình, bao gồm Trang 56 Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn 3 1 1.
- Ong dẫn nước từ bể lắng 2.
- Cường độ rửa lọc: Wr = 15 l/sm2 Thời gian rửa lọc: tr = 6 phút Chu kỳ rửa lọc: T = 45h Lưu lượng nước rửa lọc Trang 57 Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn F * Wr 5.86 * 15 Qr.
- 0.035625 (m3/s) Chiều rộng máng thu nước rửa lọc Trang 58 Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn q m2 Bm = K 5 (m) (1.57 + a ) 3 Trong đó: a: tỉ số giữa chiều cao phần chữ nhật (hCN) với nửa chiều rộng của máng, lấy a = 1.1 (quy phạm a = 1 ÷ 1.5).
- g: gia tốc trọng trường, g = 9.81m/s hm m d.Tính tổn thất khi rửa bể lọc Tổn thất áp lực trong hệ thống phân phối bằng giàn ống khoan lỗ Trang 59 Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn v 02 v n2 hp = ξ.
- h p + hd + hVL m) Thông số thiết kế bể lọc chậm STT Tên thông số Số liệu dùng để thiết kế Đơn vị 1 Chiều cao bể tổng cộng 2.4 m 2 Kích thước bể lọc L*B=2.5*1.9 m2 3 Đường kính ống phân phối nước 0.05 m 4 Số máng thu nước rửa lọc 2 máng 5 Số ống phân phối nước rửa lọc 20 ống 6 Chiều cao máng thu 0.345 m 7 Chiều rộng máng 0.337 m Ví dụ áp dụng 2: Tính toán bể lọc áp lưc cho công trình xử lý nước thải thủy sản công suất 300m3/ngày (thời gian hoạt động của nhà máy là 8 giờ) Chọn bể lọc áp lực hai lớp than Anthracite và cát thạch anh.
- Đường kính hiệu quả của hạt cát de = 0,5 mm, hệ số đồng nhất U = 1,6 Trang 60 Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn Chiều cao lớp than: h2 = 0,5 (m).
- Trang 61 Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn 1 60 L h.
- Bể điều hoà lưu lượng và chất lượng 9 Đặt sau bể lắng cát, trước bể lắng đợt 1 9 Bể điều hoà có nhiệm vụ điều hoà lưu lượng và chất lượng nước thải.
- Q: lưu lượng TB của nước thải (m3/h.
- L Với: Trang 62 Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn - n: số bể - qk: cường độ thổi khí 2-4m3/mh.
- Ví dụ áp dụng: Tính bể điều hòa lưu lượng cho công trình xử lý nước thải 4870m3/ngày cho một thị trấn Giải: Thể tích tích luỹ bể điều hoà được xác định dựa vào thể tích tích luỹ vào bể qua các giờ và thể tích tích luỹ bơm đi qua từng giờ với lưu lượng bơm bằng lưu lượng trung bình giờ.
- v(i-1) 3 Q – Lưu lượng nước thải của giờ đang xét, m /h.
- (B), m l Trang 63 Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn Thể tích lý thuyết bể điều hoà bằng hiệu đại số giá trị dương lớn nhất và giá trị âm nhỏ nhất của cột hiệu số thể tích tích luỹ: 3 V = (762,436.
- 3 Q = q * W m /phút) kk kk 3 3 Với q – Lượng khí cần thiết để xáo trộn, q m /m .phút, chọn q = 0,013 kk kk kk 3 m /phút, (Nguồn: Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải – Trịnh Xuân Lai, 2000.
- Khi đó đường kính lỗ : Trang 64 Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn (mm.
- Sơ đồ hệ thống sục khí bể điều hoà Các thông số thiết kế bể điều hoà STT Tên thông số Số liệu dùng thiết kế Đơn vị 1 Chiều dài bể điều hoà (L) 20 m 2 Chiều rộng bể điều hoà (B) 15 m 3 Chiều cao bể (H) 4,5 m 4 Số ống nhánh phân phối khí 10 ống 5 Đường kính ống nhánh 65 mm 6 Số lỗ phân phân phối trên 1 ống nhánh 132 lỗ 7 Đường kính ống chính 170 mm Ví dụ áp dụng 2: Tính toán thiết kế bể điều hòa cho công trình xử lý nước thải nhà máy cao su công suất 12,5m3/giờ - Thể tích bể điều hòa: Trang 65 Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn h V = Q max * t m 3.
- Trong đó: t: Thời gian lưu nước thải trong bể điều hòa, chọn t = 5h - Kích thước bể điều hòa: Chọn bể hình chữ nhật.
- 0 , 045 (m ) π *V ong Chọn D c = 0,045m Trong đó: Vống: vận tốc khí trong ống, Vống = 10 ÷ 15m/s, chọn Vống =10m/s - Đường kính ống nhánh dẫn khí vào bể điều hòa: Trang 66 Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn 4 * q ong Dn.
- 0,75 p- áp lực của khí nén Trang 67 Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn (10 ,33 + H d p