Đồ án Kỹ thuật môi trường: Thiết kế trạm xử lý nước thải sinh hoạt TP. Kon Tum

Đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật Môi trường chi tiết về thiết kế trạm xử lý nước thải sinh hoạt Kon Tum. Phân tích, tính toán cho công suất 22.000 m3/ngđ.

• Tác giả: Bùi Thị Lan Hương
• Chuyên ngành: Kỹ thuật Môi trường
• Đề tài: Tính toán thiết kế trạm xử lý nước thải sinh hoạt thành phố Kon Tum – tỉnh Kon Tum, Công suất : 22.000 m3/ngđ
• Loại tài liệu: Đồ án tốt nghiệp

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Đồ Án Thiết Kế Trạm Xử Lý Nước Thải Kon Tum

Đồ án thiết kế trạm xử lý nước thải Kon Tum với công suất 22.000 m³/ngày là một dự án quan trọng nhằm cải thiện chất lượng môi trường và vệ sinh công cộng cho thành phố Kon Tum. Dự án được thực hiện dựa trên tổng quan toàn diện về điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội và quy hoạch phát triển thành phố đến năm 2030. Trạm xử lý nước thải này được thiết kế để tiếp nhận và xử lý nước thải sinh hoạt từ dân cư, đảm bảo đầu ra đạt tiêu chuẩn chất lượng nước theo quy chuẩn Việt Nam (QCVN 14:2008). Công trình được quy hoạch bao gồm các công nghệ xử lý hiện đại kết hợp các phương pháp cơ học, hóa lý, sinh học và khử trùng. Với công suất 22.000 m³/ngày, trạm sẽ đáp ứng nhu cầu xử lý nước thải cho khoảng dân số tính toán đến năm 2030, góp phần bảo vệ nguồn nước tiếp nhận và môi trường sinh thái.

1.1. Mục Tiêu Và Nội Dung Đề Tài

Mục tiêu chính của đồ án là tính toán thiết kế trạm xử lý nước thải sinh hoạt có công suất 22.000 m³/ngày cho thành phố Kon Tum. Nội dung bao gồm: xác định lưu lượng nước thải tính toán, hàm lượng chất bẩn, lựa chọn công nghệ xử lý phù hợp, tính toán các công trình đơn vị và khái toán kinh tế. Đề tài cũng đề xuất hai phương án xử lý khác nhau để so sánh và lựa chọn phương án tối ưu về kỹ thuật, kinh tế và môi trường.

1.2. Ý Nghĩa Thực Tiễn Của Dự Án

Ý nghĩa thực tiễn của dự án nằm ở việc giải quyết vấn đề xử lý nước thải cho thành phố Kon Tum, hiện đang có tình hình thoát nước và xử lý còn hạn chế. Trạm xử lý sẽ bảo vệ các nguồn nước tiếp nhận, cải thiện chất lượng môi trường và đảm bảo sức khỏe cộng đồng. Đồ án cũng cung cấp cơ sở kỹ thuật để triển khai xây dựng cơ sở hạ tầng xử lý nước thải theo quy hoạch phát triển thành phố.

II. Các Phương Pháp Xử Lý Nước Thải Được Áp Dụng

Đồ án thiết kế trạm xử lý nước thải Kon Tum sử dụng một dây chuyền công nghệ xử lý toàn diện kết hợp nhiều phương pháp khác nhau. Xử lý cơ học bao gồm ngăn tiếp nhận, bể lắng cát ngang có thổi khí để loại bỏ cát và chất rắn. Xử lý sinh học sử dụng bể lắng ly tâm và bể làm thoáng sơ bộ (công nghệ Aerotan/Biophin) để loại bỏ các chất hữu cơ. Khử trùng nước thải được thực hiện bằng bể tiếp xúc clo hoặc tia cực tím. Cuối cùng, xử lý bùn bao gồm bể nén bùn ly tâm và sân phơi bùn để xử lý chất thải rắn. Các công nghệ này được lựa chọn dựa trên tiêu chí hiệu quả xử lý, chi phí vận hành và phù hợp với điều kiện địa phương của Kon Tum.

2.1. Xử Lý Cơ Học Và Sinh Học

Xử lý cơ học bao gồm các bước loại bỏ chất rắn lơ lửng, cát và các tạp chất qua ngăn tiếp nhận và bể lắng cát thổi khí. Xử lý sinh học sử dụng vi sinh vật để phân hủy chất hữu cơ BOD, COD qua các bể lắng ly tâm và bể làm thoáng sơ bộ với công nghệ hipoxi/anoxic hoặc Biophin. Các phương pháp này đạt hiệu suất cao, loại bỏ được 80-90% BOD và COD.

2.2. Khử Trùng Và Xử Lý Bùn

Khử trùng nước thải được thực hiện bằng máng trộn và bể tiếp xúc clo hoặc sử dụng tia cực tím để tiêu diệt vi sinh vật gây bệnh. Xử lý bùn bao gồm bể nén bùn ly tâm để tập trung và giảm thể tích bùn, sau đó phơi khô bùn tại sân phơi bùn trước khi tái sử dụng hoặc xử lý cuối cùng theo đúng quy định.

III. Điều Kiện Tự Nhiên Và Quy Hoạch Kon Tum Đến 2030

Thành phố Kon Tum có vị trí địa lý ở khu vực Tây Nguyên với điều kiện khí hậu nhiệt đới ẩm gió mùa. Địa hình là cao nguyên với độ cao trung bình 600-700m, địa chất có sự phân tầng rõ ràng. Tình hình lũ lụt ảnh hưởng đến thiết kế công trình, yêu cầu phải có các biện pháp bảo vệ. Về kinh tế xã hội, dân số Kon Tum dự kiến tăng đến năm 2030, với nhu cầu nước cấp tương ứng tăng. Quy hoạch phát triển thành phố Kon Tum đến 2030 định hướng phát triển bền vững, bao gồm quy hoạch cấp nước và thoát nước. Trạm xử lý nước thải công suất 22.000 m³/ngày được xác định để đáp ứng nhu cầu thoát nước của toàn thành phố, đảm bảo chất lượng nước tiếp nhận theo tiêu chuẩn môi trường.

3.1. Điều Kiện Tự Nhiên Và Địa Chất

Điều kiện khí hậu Kon Tum là ẩm thấp với hai mùa rõ rệt. Địa hình địa mạo là cao nguyên sóng sánh với độ cao 500-800m. Địa chất công trình bao gồm đất tphù sa, đất cát lẫn sỏi. Địa chất thủy văn cho thấy nước ngầm không quá sâu, thuận lợi cho xây dựng công trình. Tình hình lũ lụt yêu cầu thiết kế cao trình trạm xử lý phù hợp với mực nước ngập lụt.

3.2. Quy Hoạch Phát Triển Và Hạ Tầng Kỹ Thuật

Quy hoạch Kon Tum đến 2030 định hướng phát triển kinh tế với dân số ước tính 150.000-200.000 người. Quy hoạch thoát nước đến 2030 yêu cầu xây dựng trạm xử lý nước thải công suất 22.000 m³/ngày. Hiện trạng hạ tầng vệ sinh môi trường còn hạn chế, cần hoàn thiện hệ thống thoát nước và xử lý nước thải theo tiêu chuẩn QCVN 14:2008.

IV. Tính Toán Thiết Kế Và Khái Toán Kinh Tế

Tính toán thiết kế trạm xử lý nước thải Kon Tum dựa trên dân số tính toán đến năm 2030 khoảng 150.000-200.000 người với mức tiêu thụ nước 150-180 l/người/ngày, dẫn đến lưu lượng nước thải tính toán là 22.000 m³/ngày. Hàm lượng chất bẩn được xác định: BOD = 250-300 mg/l, COD = 500-600 mg/l, SS = 350-400 mg/l. Đồ án đề xuất hai phương án xử lý khác nhau: Phương án 1 sử dụng bể làm thoáng sơ bộ, Phương án 2 sử dụng bể Biophin cao tải. Mỗi phương án bao gồm tính toán chi tiết các công trình đơn vị: ngăn tiếp nhận, bể lắng cát, bể lắng ly tâm, bể làm thoáng, bể khử trùng, bể nén bùn và sân phơi bùn. Khái toán kinh tế so sánh chi phí xây dựng, vận hành, bảo trì giữa hai phương án để lựa chọn phương án tối ưu. Tính toán cao trình xác định độ cao của các công trình dựa trên mặt cắt nước và bùn, đảm bảo lưu thông tự nhiên.

4.1. Các Số Liệu Cơ Bản Và Tính Toán Lưu Lượng

Dân số tính toán đến 2030 được xác định là 150.000-200.000 người. Mức tiêu thụ nước là 150-180 l/người/ngày, hệ số chuyên chở lưu lượng nước thải từ mức cấp là 0.8-0.9. Từ đó, lưu lượng nước thải tính toán là 22.000 m³/ngày. Hàm lượng chất bẩn trong nước thải được xác định từ tiêu chuẩn Việt Nam: BOD, COD, SS được xác định theo loại nước thải sinh hoạt đô thị.

4.2. So Sánh Phương Án Và Lựa Chọn Thiết Kế

Đồ án so sánh hai phương án xử lý nước thải khác nhau. Phương án 1 sử dụng công nghệ truyền thống với bể làm thoáng sơ bộ có chi phí xây dựng thấp hơn. Phương án 2 sử dụng công nghệ Biophin cao tải hiệu suất cao, tiết kiệm diện tích nhưng chi phí cao hơn. Lựa chọn phương án dựa trên so sánh yếu tố kỹ thuật, kinh tế và môi trường để chọn phương án tối ưu.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Mở đầu - Chương II : Tổng quan các phương pháp xử lý nước thải - Chương III : Giới thiệu tổng quan về thành phố Kon Tum - Chương IV : Tính toán thiết kế trạm xử lý nước thải sinh hoạt - Chương V : Khái toán kinh tế và lựa chọn phương án thiết kế - Chương VI : Tính toán cao trình trạm xử lý nước thải sinh hoạt - Chương VII : Kết luận và kiến nghị. SVTH : Bùi Thị Lan Hương – MSSV : 09B1008030 Trang : 3 Đồ án tốt nghiệp : Tính toán thiết kế trạm xử lý nước thải sinh hoạt thành phố Kon Tum – tỉnh Kon Tum, Công suất : 22.000 m3/ngđ Chương II : Tổng quan các phương pháp xử lý nước thải CHƯƠNG II : TỔNG QUAN CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI II. Các phương pháp xử lý nước thải Các phương pháp xử lý nước thải được phân loại như sau : - Theo đặc tính của quy trình xử lý, được chia ra :  Xử lý nước thải bằng phương pháp cơ học,  Xử lý nước thải bằng phương pháp hóa lý,  Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học. - Theo công đoạn xử lý được chia ra :  Tiền xử lý  Xử lý sơ bộ  Xử lý bậc 2  Tiệt trùng  Xử lý cặn  Xử lý bậc 3 II.

Xử lý nước thải bằng phương pháp cơ học Xử lý cơ học gồm những quá trình mà khi nước thải đi qua quá trình đó thì tính chất hóa học, sinh học của nước thải không thay đổi. Quá trình xử lý cơ học loại bỏ các tạp chất không hòa tan có trong nước thải nhằm nâng cao chất lượng và hiệu quả xử lý của các bước tiếp theo. Quá trình xử lý cơ học là giai đoạn xử lý sơ bộ trước khi tiến hành các quá trình xử lý tiếp theo. Để tách các hạt lơ lửng ra khỏi nước thải, thường người ta sử dụng các quá trình thuỷ cơ.

Việc lựa chọn phương pháp xử lý tuỳ thuộc vào kích thước hạt, tính chất hóa lý, nồng độ hạt lơ lửng, lưu lượng nước thải và mức độ làm sạch cần thiết. Phương pháp xử lý cơ học có thể loại bỏ được đến 60% các tạp chất không hoà tan có trong nước thải và giảm BOD đến 30%. Để tăng hiệu suất của các công trình xử lý cơ học có thể dùng biện pháp làm thoáng sơ bộ… Hiệu quả xử lý có thể lên tới 75% chất lơ lửng và 40 ÷ 50% BOD [4]. SVTH : Bùi Thị Lan Hương – MSSV : 09B1008030 Trang : 4 Đồ án tốt nghiệp : Tính toán thiết kế trạm xử lý nước thải sinh hoạt thành phố Kon Tum – tỉnh Kon Tum, Công suất : 22.000 m3/ngđ Chương II : Tổng quan các phương pháp xử lý nước thải II.

Lọc qua song chắn hoặc lưới chắn Đây là bước xử lý sơ bộ, mục đích của quá trình là khử tất cả các tạp vật có thể gây ra sự cố trong quá trình vận hành hệ thống xử lý nước thải.  Song chắn rác: Nhằm giữ lại các vật thô ở phía trước. Song chắn được chia làm hai loại di động hoặc cố định, thường được đặt nghiêng một góc 60 o – 75o theo hướng dòng chảy, được làm bằng sắt tròn hoặc vuông và cũng có thể là vừa tròn vừa vuông, thanh nọ cách thanh kia một khoảng bằng 60 – 100 mm để chắn vật thô và 10 – 25mm để chắn vật nhỏ hơn [6, tr. Vận tốc dòng chảy qua song chắn khoảng 0,8 – 1m/s.

Trước song chắn rác còn có khi lắp thêm máy nghiền rác để nghiền nhỏ các tạp chất [11, tr.  Lưới lọc: Sau song chắn rác, để có thể loại bỏ các tạp chất rắn có kích thước cỡ nhỏ và mịn hơn ta có thể đặt thêm lưới lọc. Lưới có kích thước lỗ từ 0,5 – 1mm. Lưới lọc được thiết kế với nhiều hình dạng khác nhau [2].

Lắng cát Bể lắng cát thường được thiết kế để tắch các tạp chất rắn vô cơ không tan có kích thước từ 0,2 – 2 mm ra khỏi nước thải [2]. Dựa vào nguyên lý trọng lực, dòng nước thải được cho chảy vào bể lắng theo nhiều cách khác nhau: theo tiếp tuyến, theo dòng ngang, theo dòng từ trên xuống và tỏa ra xung quanh… Nước qua bể lắng, dưới tác dụng của trọng lực, cát nặng sẽ lắng xuống dưới và kéo theo một phần chất đông tụ. Theo nguyên lý làm việc, người ta chia bể lắng cát thành hai loại: bể lắng cát ngang và bể lắng cát đứng. Các loại bể lắng Quá trình lắng chịu ảnh hưởng của các yếu tố chính sau: lưu lượng nước thải, thời gian lắng, khối lượng riêng và tải lượng tính theo chất rắn lơ lửng, tải lượng thuỷ SVTH : Bùi Thị Lan Hương – MSSV : 09B1008030 Trang : 5 Đồ án tốt nghiệp : Tính toán thiết kế trạm xử lý nước thải sinh hoạt thành phố Kon Tum – tỉnh Kon Tum, Công suất : 22.000 m3/ngđ Chương II : Tổng quan các phương pháp xử lý nước thải lực, sự keo tụ các hạt rắn, vận tốc dòng chảy trong bể, sự nén bùn đặc, nhiệt độ của nước thải và kích thước bể lắng.

 Bể lắng ngang Bể lắng ngang có dạng hình chữ nhật. Thông thường bể lắng ngang được sử dụng trong các trạm xử lý có công suất 3.000 m3/ngày đêm đối với trường hợp xử lý nước có dùng phèn và áp dụng công suất bất kỳ cho các trạm xử lý nước không dùng phèn [2]. Trong bể lắng ngang, người ta chia dòng chảy và quá trình lắng thành bốn vùng: Vùng nước thải vào, vùng tách, vùng xả nước ra và vùng bùn. Bể lắng ngang thường có chiều sâu H từ 1,5 ÷ 4 m, chiều dài bằng 8 ÷ 12 lần chiều cao H, chiều rộng kênh từ 3 ÷ 6 m.

Vận tốc dòng chảy trong bể lắng ngang thường chọn không lớn hơn 0,01 m/s, thời gian lưu 1 ÷ 3 giờ.  Bể lắng đứng Trong bể lắng đứng nước chuyển động từ dưới lên trên, còn các hạt cặn rơi ngược chiều với chiều chuyển động của dòng nước. Khi xử lý nước không dùng chất keo tụ, các hạt cặn có tốc độ rơi lớn hơn tốc độ dâng của dòng nước sẽ lắng xuống đáy bể lắng. Còn khi dùng chất keo tụ, thì còn có thêm một số các hạt cặn có tốc độ rơi nhỏ hơn tốc độ chuyển động của dòng nước cũng được lắng theo.

Hiệu quả lắng trong bể lắng đứng phụ thuộc vào chất keo tụ, sự phân bố đều của dòng nước và chiều cao vùng lắng. Bể lắng đứng thường có dạng hình vuông hoặc hình tròn và được sử dụng cho các trạm xử lý có công suất đến 3. Nước thải đưa vào tâm bể với tốc độ không quá 30 mm/s, thời gian lưu nước trong bể từ 45 ÷ 120 phút [1].  Bể lắng ly tâm Đường kính bể từ 16 ÷ 60m.

chiều sâu phần nước chảy 1,5 ÷ 5m, còn tỷ lệ đường kính và chiều sâu bể từ 6 ÷ 30. Đáy bể có độ dốc i ≥ 0,02 về tâm. Nước thải được dẫn từ tâm ra thành bể và được thu vào máng rồi dẫn ra ngoài. Cặn lắng xuống đáy được tập trung lại và đưa ra ngoài.

Thời gian lưu nước thường 85 ÷ 90 phút. SVTH : Bùi Thị Lan Hương – MSSV : 09B1008030 Trang : 6 Đồ án tốt nghiệp : Tính toán thiết kế trạm xử lý nước thải sinh hoạt thành phố Kon Tum – tỉnh Kon Tum, Công suất : 22.000 m3/ngđ Chương II : Tổng quan các phương pháp xử lý nước thải Bể lắng này được ứng dụng cho các trạm xử lý có lưu lượng từ 20.000 m3/ngày đêm trở lên, dàn quay với tốc độ dòng 2 ÷ 3 vòng/1giờ. Tách các tạp chất nổi Dầu, mỡ trong một số nước thải sản xuất, sẽ tạo thành một lớp màng mỏng phủ lên diện tích mặt nước khá lớn, gây khó khăn cho quá trình hấp thụ oxy không khí vào nước, làm cho quá trình tự làm sạch của nguồn nước bị cản trở, và ảnh hưởng tới quá trình sống của sinh vật. Vì vậy, phải xử lý các chất này trước khi xả vào nguồn tiếp nhận.

Lọc cơ học Quá trình lọc cơ học được sử dụng trong xử lý nước thải để tách các tạp chất phân tán nhỏ khỏi nước mà bể lắng không lắng được. Trong các bể lọc cơ học thường dùng vật liệu lọc dạng tấm và dạng hạt. Vật liệu lọc dạng tấm có thể làm bằng tấm thép không gỉ, nhôm, niken, đồng thau… và cả các loại vải khác nhau. Tấm lọc cần có trợ lực nhỏ, đủ bền và dẻo cơ học, không bị trương nở và bị phá huỷ ở điều kiện lọc.

Vật liệu lọc dạng hạt là cát thạch anh, than antraxit, than cốc, sỏi, đá, thậm chí cả than nâu, than bùn hay than gỗ. Xử lý nước thải bằng phương pháp hóa lý Những phương pháp hóa lý thường được sử dụng trong xử lý nước thải là: keo tụ, hấp phụ, trích ly, bay hơi, tuyển nổi… Xử lý hóa lý có thể là giai đoạn xử lý độc lập hoặc xử lý cùng với các phương pháp cơ học, hóa học, sinh học khác trong công nghệ xử lý nước thải hoàn chỉnh [8]. Phương pháp đông tụ và keo tụ Để tách các chất gây nhiễm bẩn ở dạng hạt keo và hòa tan một cách hiệu quả bằng cách lắng, cần tăng kích thước của chúng nhờ sự tác động tương hổ giữa các hạt phân tán, liên kết thành một tập hợp các hạt, nhằm làm tăng tốc độ lắng của chúng. Việc khử các hạt keo rắn bằng lắng trọng lực đòi hỏi trước hết cặn trung hòa điện tích của chúng, thứ đến là liên kết chúng với nhau.

Quá trình trung hòa điện tích thường được gọi là quá trình đông tụ còn quá trình tạo thành các bông lớn hơn từ SVTH : Bùi Thị Lan Hương – MSSV : 09B1008030 Trang : 7 Đồ án tốt nghiệp : Tính toán thiết kế trạm xử lý nước thải sinh hoạt thành phố Kon Tum – tỉnh Kon Tum, Công suất : 22.000 m3/ngđ Chương II : Tổng quan các phương pháp xử lý nước thải các hạt nhỏ gọi là quá trình keo tụ [8].  Phương pháp đông tụ Việc lựa chọn chất đông tụ phụ thuộc vào thành phần, tính chất hóa lý, giá thành, nồng độ tạp chất trong nước, pH và thành phần muối trong nước. Trong thực tế chất đông tụ được sử dụng rộng rải nhất là Al 2(SO4)3 và các muối sắt Fe2(SO4)3.  Phương pháp keo tụ Keo tụ là quá trình kết hợp các hạt lơ lửng khi cho các chất cao phân tử vào nước.