Thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt

Thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt

  1. Công nghệ xử lý nước thải MBR từ 5m3 – 40m3
  2. Cách tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt từ 5m3 – 40m3
    1. Tính toán bể điều hòa
    2. Tính toán bể anoxic
    3. Tính toán bể aerotank
    4. Module MBR – WeMe
  3. Dịch vụ tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt của WeMe

Nước thải sinh hoạt là loại nước thải phát sinh từ hoạt động hàng ngày của con người. Để xây dựng một hệ thống xử lý nước thải đạt chuẩn thì thiết kế hệ thống ban đầu là việc không thể thiếu. Vậy khi tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt cần phải lưu ý đến các thông số nào? Quy trình tính toán công suất trạm xử lý nước thải sinh hoạt gồm các bước ra sao? Hãy cùng WeMe tìm hiểu các vấn đề trên bao bài viết này.

Công nghệ xử lý nước thải MBR từ 5m3 – 40m3

Đối với các hệ thống có công suất nhỏ, thay vì công nghệ truyền thống, WeMe sẽ áp dụng công nghệ MBR vào quá trình xử lý. MBR (Membrane Bioreactor) là sự kết hợp giữa quá trình xử lý nhờ vi sinh vật trong bể bùn hoạt tính và công nghệ màng lọc sợi rỗng.

Tham khảo thêm về công nghệ MBR tại bài viết: Xử lý nước thải sinh hoạt bằng công nghệ MBR

Sơ đồ công nghệ hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt của WeMe

Thuyết minh:

  • Hố thu gom: Nước thải sinh hoạt sau khi tách rác, dầu mỡ được tập trung về hố thu gom trước khi đưa vào hệ thống xử lý. Việc tách rác và dầu mỡ nhằm loại bỏ rác thải, cặn thô như: bao bì nilong, giấy, lá cây, mảnh thủy tinh, sỏi đá,… để tránh gây tắc nghẽn đường ống và bơm trong quá trình vận hành, bảo vệ các thiết bị cơ khí dễ bị mài mòn.
  • Bể điều hòa: Có chức năng điều hòa nồng độ và lưu lượng nước thải ở mức ổn định. Tiến hành cấp khí để xáo trộn nước thải, tránh hiện tượng lắng cặn, phân hủy kỵ khí gây mùi hôi. Nước thải từ bể điều hòa được bơm qua bể anoxic. 
  • Bể anoxic: Tại đây diễn ra quá trình chuyển hóa P, khử NO3–thành N2 tự do bay ra ngoài không khí. Nồng độ P và N trong nước thải giảm xuống mức cho phép. Sau đó, nước thải chảy tự động qua bể aerotank.
  • Bể aerotank: Loại bỏ chất hữu cơ nhờ vào hoạt động của các vi sinh vật hiếu khí. Các vi sinh vật này sử dụng chất hữu cơ có trong nước thải làm nguồn thức ăn để sinh trưởng, phát triển và tạo sinh khối. Các chất hữu cơ được phân hủy thành các hợp chất có mạch đơn giản hơn. Bể aerotank được cấp khí liên tục nhờ hệ thống máy thổi khí và đĩa phân phối khí lắp đặt dưới đáy bể.
  • Module MBR: Cấu tạo gồm các tấm màng lọc phẳng song song, đặt ngập trong bể hiếu khí. Tại đây tiếp tục diễn ra quá trình xử lý hiếu khí. Màng MBR có kích thước vi lọc nên bùn, vi sinh vật, chất rắn lơ lửng,… sẽ được giữ lại và chỉ có nước sạch được phép đi qua.

Cách tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt từ 5m3 – 40m3

Sau đây là trình tự tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt sử dụng công nghệ MBR của WeMe. Bài toán áp dụng cho công suất xử lý là 30 m3/ngày.đêm.

Tham khảo cách tính lưu lượng nước thải phát sinh tại bài viết: Hướng dẫn tính toán lưu lượng nước thải sinh hoạt.

Hố thu gom sẽ do chủ đầu tư trang bị:

  • Hình thức: xây gạch thẻ;
  • Thể tích: 2 m3;
  • Kích thước: dài x rộng x cao = 1.000 x 1.000 x 2.000 mm.

Tính toán bể điều hòa

Tính toán thể tích bể điều hòa

V = Qh x t. Trong đó:

  • Qh: lưu lượng nước thải trung bình theo giờ, Qh = 1.25 m3/giờ;
  • t: thời gian lưu nước trung bình (t = 5 – 9 giờ), chọn t = 7 giờ.

Suy ra: V = 7 x 1.25 = 8.75 m3.

Chọn bể điều hòa là bồn nhựa Tân Á Đại Thành có thể tích 10 m3 thay cho bể bê tông cốt thép truyền thống.

Tính toán lưu lượng khí cấp cho bể điều hòa

Qkk = qkk x V. Trong đó:

  • qkk: tốc độ cấp khí trong bể điều hòa (10 – 15 L/phút.m3) theo tài liệu tính toán thiết kế công trình xử lý nước thải – Trịnh Xuân Lai 1999, chọn qkk = 15 L/phút.m3;
  • V: thể tích bể điều hòa.

Suy ra: Qkk = 15 x 10 = 150 = L/phút = 9 m3/giờ

Tính toán bể anoxic

Tính toán thời gian lưu nước của bể anoxic

t = (Nv – Nr)/(P25oCN2 x X). Trong đó:

  • Nv: hàm lượng nitơ đầu vào, Nv = 85 mg/L;
  • Nr: hàm lượng nitơ sau xử lý, Nr = 15 mg/L;
  • P25oCN2 :tốc độ khử nitrat ở 250C:

P25oCN2 = P20oCN2 x 1.09t – 20 x (1 – DO) 

= 0.1 x  1.0925– 20 x (1 – 0.15) = 0.13 (mg/mg.ng.đ) 

  • P20oCN2 :tốc độ khử nitrat ở 200C là 0.1 (mg/mg.ng.đ)
  • t: nhiệt độ nước thải, t = 250C
  • DO: oxy hòa tan trong bể thiếu khí, DO = 0.15 mg/L
  • X: nồng độ bùn hoạt tính (2.500 – 4.000 mg VSS/L), chọn X = 3.000 mg VSS/L.

Suy ra, thời gian lưu nước của bể:

t = 24 x (85 – 15)/(0.13 x 3000) = 4.3 h

Tính toán thể tích bể anoxic

V = Qh x t. Trong đó:

  • Qh: lưu lượng nước thải trung bình theo giờ, Qh = 1.25 m3/giờ;
  • t: thời gian lưu nước của bể anoxic, t = 4.3 giờ.

Suy ra: V = 4.3 x 1.25 = 5.375 m3

Chọn bể anoxic là bồn nhựa Tân Á Đại Thành có thể tích 10 m3 thay cho bể bê tông cốt thép truyền thống.

Tính toán bể aerotank

Tính toán thể tích bể aerotank

Công thức tính toán theo thời gian lưu trữ bùn hoạt tính trong bể:

V = [0c x Q x (S0 – S) x Y]/[X x (1 + Kd x 0c). Trong đó:

  • 0c: thời gian lưu bùn (5- 15 ngày), chọn 0c = 10 ngày;
  • Q: lưu lượng nước thải, Q = 30 m3;
  • S0: hàm lượng BOD5 của nước thải đầu vào (mg/L), S0 = 300 mg/L;
  • S: hàm lượng BOD5 của nước thải sau khi ra khỏi bể aerotank (mg/L), S = 60 mg/L;
  • Kd: hệ số phân hủy nội bào (ngày-1), Kd = 0.06 ngày-1;
  • Y: hệ số tải lượng bùn (0.4 – 0.8 mg VSS/mg BOD5), chọn Y = 0.5 mg VSS/mg BOD5;
  • X: nồng độ bùn hoạt tính (2.500 – 4.000 mg VSS/L), chọn X = 3.000 mg VSS/L.

Suy ra: V = [10 x 30 x (300 – 60) x 0.5]/[3.000 x (1 + 0.06 x 10) = 7.5 m3

Chọn bể aerotank là bồn nhựa Tân Á Đại Thành có thể tích 10 m3 thay cho bể bê tông cốt thép truyền thống.

Thời gian lưu nước của bể aerotank

t = V/Q. Trong đó:

  • V: thể tích bể aerotank, V = 10 m3;
  • Q: lưu lượng nước thải trong ngày, Q = 30 m3.

Suy ra: t = 1/3 ngày = 8 giờ.

Kiểm tra chỉ tiêu làm việc của bể aerotank

Kiểm tra tỷ số khối lượng chất nền trên khối lượng bùn hoạt tính:

F/M = S0/(t x X) = 300/(1/3 x 3.000) = 0.3 kg BOD5/kg MLSS.ngày

Tỷ số F/M = 0.3 nằm trong giới hạn cho phép đối với bể aerotank xáo trộn hoàn toàn (0.2 – 0.6 kg BOD5/kg MLSS.ngày)

Tải trọng thể tích:

La = 10-3 x (S0 x Q)/V = 10-3 x (300 x 30)/10 = 0.9 kg BOD/m3.ngày

La = 0.9 nằm trong giới hạn cho phép đối với bể aerotank xáo trộn hoàn toàn (0.8 – 1.9 kg BOD/m3.ngày) theo tài liệu Thoát nước – PGS.TS Hoàng Văn Huệ.

Tính lượng bùn hoạt tính sinh ra trong 1 ngày

Tốc độ tăng trưởng của bùn:

Yb = Y/(1 + 0c x Kd). Trong đó:

  • Y: hệ số tải lượng bùn (0.4 – 0.8 mg VSS/mg BOD5), chọn Y = 0.5 mg VSS/mg BOD5;
  • Kd: hệ số phân hủy nội bào (ngày-1), Kd = 0.06 ngày-1;
  • 0c: thời gian lưu bùn (5- 15 ngày), chọn 0c = 10 ngày.

Suy ra Yb = 0.5/(1 + 10 x 0.06) = 0.3125 

Lượng bùn hoạt tính sinh ra do khử BOD5:

Px = Q x (S0 – S) x Yb = 30 x (300 – 60) x 0.3125 x 10-3 = 2.25 (kg/ngày.đêm)

Tính lượng oxy cần thiết

Lượng oxy cần thiết trong điều kiện chuẩn (không cần xử lý nitơ):

OC0 = [Q x (S0 – S)]/[1.000 x f] – 1.42 x Px. Trong đó:

  • Q: lưu lượng nước thải trong ngày, Q = 30 m3;
  • S0: hàm lượng BOD5 của nước thải đầu vào (mg/L), S0 = 300 mg/L;
  • S: hàm lượng BOD5 của nước thải sau khi ra khỏi bể aerotank (mg/L), S = 60 mg/L;
  • f: hằng số chuyển đổi từ BOD5 sang BOD20, BOD5/BOD20 = 0.55;
  • 42: hệ số chuyển đổi từ tế bào sang COD;
  • Px: lượng bùn hoạt tính sinh ra do khử BOD5, Px = 2.25 kg/ngày.đêm.

Suy ra: OC0 = [30 x (300 – 60)]/[1.000 x 0.55] – 1.42 x 2.25 = 9.9 (kgO2/ngày.đêm)

Lượng oxy cần thiết trong điều kiện thực tế:

OCt = OC0 x Cs/(Cs – C) x 1/1.024t – 20 x 1/α. Trong đó:

  • Cs: nồng độ oxy bão hòa trong nước ở 200C, Cs ≈ 9.08 (mg/L);
  • C: nồng độ oxy cần duy trì trong bể (1.5 – 2 mg/L) theo tài liệu Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải – Trịnh Xuân Lai, chọn C = 2 mg/L.
  • t: nhiệt độ nước thải, t = 250C
  • α: hệ số điều chỉnh lượng oxy ngấm vào nước thải do ảnh hưởng của hàm lượng cặn, chất hoạt động bề mặt (0.6 – 0.94), chọn = 0.7.

Suy ra: OCt = 9.9 x 9.08/(9.08 – 2) x 1/1.02425 – 20 x 1/0.7 = 16 (kg/ngày)

Module MBR – WeMe

Module MBR của WeMe được tính toán, lắp ráp sẵn với các thống số như sau:

  • Kích thước bể chứa màng: dài x rộng x cao = 1.200 x 650 x 2.000 mm;
  • Thân bồn: thép SS400 dày 3 mm;
  • Bề ngoài sơn chống gỉ và phủ sơn Epoxy 2 lớp;
  • Bên trong sơn chống gỉ và phủ sơn Epoxy 5 lớp;
  • Số lượng màng MBR: 9 màng;
  • Diện tích màng MBR: 6 m2/màng;
  • Chiều cao mực nước bể: 1.5 m.
tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt
Hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt của WeMe (Từ trái sang phải: bể điều hòa, bể anoxic, bể aerotank, module MBR)

Dịch vụ tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt của WeMe

WeMe cung cấp dịch vụ tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt với đa dạng công suất. Quy trình thực hiện của chúng tôi như sau:

  • Tính toán công suất nước thải cần xử lý;
  • Kháo sát mặt bằng xây dựng hệ thống xử lý;
  • Xác định yêu cầu chất lượng nước thải đầu ra;
  • Lên phương án sơ đồ công nghệ;
  • Phát họa mặt bằng tổng thể;
  • Tính toán sơ bộ chi phí đầu tư;
  • Chủ đầu tư duyệt, WeMe sẽ tiến hành các bước tiếp theo như: tính toán chi tiết các hạng mục công trình, lên bản vẽ, thuyết minh sơ đồ công nghệ,…

Công ty Cổ phần Năng Lượng WeMe

Quý khách hàng quan tâm đến dịch vụ tính toán hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt của WeMe, có thể nhắn tin trực tiếp cho chúng tôi hoặc để lại thông tin liên hệ TẠI ĐÂY. WeMe sẽ tư vấn và giải đáp tất cả các thắc mắc liên quan một cách nhiệt tình nhất. WeMe luôn hân hạnh đồng hành cùng quý khách hàng.

Tài liệu tham khảo:

  • Kỹ thuật xử lý nước thải, ThS Lâm Vĩnh Sơn
  • Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải, TS Trịnh Xuân Lai

CÔNG TY CỔ PHẦN NĂNG LƯỢNG WEME

Trụ sở chính : 124/1 Lý Thường Kiệt, Phường 7, Quận Gò Vấp, Tp. Hồ Chí Minh
Điện thoại : 0906.653.007
Email : wemecompany@gmail.com
Fanpage : Môi Trường WeMe
Chuyên viên tư vấn : 0824.653.007
0906653007